ТОПЛИВА И СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ТОПЛИВА И СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Ущерб от биоповреждений топлив и смазочных материалов про­является в ухудшении качества самих продуктов, а также в корро­зии резервуаров, топливных и смазочных систем двигателей и т. п., в появлении кожных, аллергических и других заболеваний у лиц, контактирующих с нефтепродуктами, зараженными микроорганиз­мами. Биоповреждения авиационных топлив. Среди различных видов нефтяных топлив более биостойкие — легкие дистиллятные топли­ва — бензины, менее стойкие керосины. По мере развития реактив­ной авиации, в которой в качестве топлива (горючего) использует­ся керосин, растет число случаев биоповреждений авиационных топлив. Повреждениям подвергаются топлива и топливные системы, а также наземные резервуары — хранилища нефтепродуктов. При этом наблюдают следующие проявления биоповреждений: 1) скоп­ление в донной части топливных баков и резервуаров шлама — во­ды с различными загрязнениями, включая бактериальную слизь; 2) ухудшение качества топлива, включая образование стойких эмульсий типа вода в масле, повышение кислотности, изменение запаха и цвета топлива, загрязнение взвешенными частицами ми­целия и слизи; 3) отложение осадков мицелия и колоний бактерий на внутренних стенках топливных систем, резервуаров, забивание осадками трубопроводов и фильтров; 4) развитие коррозии метал­лов в донной части, где скапливается водный шлам, в особенности на границе раздела топливовода и в других местах; 5) разрушение или отслоение защитных покрытий под скоплениями колоний мик­роорганизмов, разрушение метаболитами уплотнительно-прокладоч-ных материалов и др. Основными микроорганизмами, вызывающими биоповреждения топлив, являются бактерии родов Pseudomnas, Nicroсоссиs, Мiсоbacterium, а также грибы С1аdosporium, Аsзреrgillus, Репicillum, А1ternaria и др. При этом чаще других в нефтепродуктах обнаруживают бактерию Рs. aerugenosa и грибы С1аdosporium. resinae «керосиновый гриб». Биоповреждения топлив связаны с микробиологическим фермен­тативным окислением углеводородов с образованием органических кислот, обладающих поверхностно-активными свойствами и эмуль­гирующих топлива. Основное условие развития микрофлоры в топливе — наличие в нем воды со следами минеральных солей и подходящая температу­ра. В абсолютно сухом топливе развитие и рост микроорганизмов прекращается. Однако в реальных условиях эксплуатации и хране­ния топлив трудно и даже невозможно полностью освободиться от влаги, а присутствие в них 0,01—0,02% воды и даже ее следов до­статочно для того, чтобы начался рост микроорганизмов. Скорость и глубина микробиологического окисления нефтепро­дуктов зависят от их углеводородного состава. Известно, что угле­водороды, имеющие линейное строение молекул, быстрее разруша­ются, чем их разветвленные изомеры. Алифатические (парафино­вый) углеводороды чаще менее биостойкие, чем ароматические. Поэтому и топлива, содержащие в основном парафиновые углево­дороды, могут разрушаться микроорганизмами быстрее, чем содер­жащие большее количество ароматических соединений. Защита авиационных топлив от биоповреждений предусматри­вает прежде всего предотвращение попадания воды в топлива, своевременную осушку его и удаление воды из донной части резер­вуаров, соблюдение санитарно-гигиенических мер профилактики и применение биоцидов — антимикробных присадок. Для защиты топлив от обводнения всячески уменьшают контакт с воздухом, особенно влажным, применяют специальные осушива-ющие препараты типа силикагеля, фильтрацию и т. д. Хорошие результаты по очистке и обеззараживанию топлив дают применение сверхтонких фильтров, термическая и радиационная стерилизация (пастеризация). Однако эти способы сложные и дорогие. Химиче­ские средства защиты — антимикробные присадки не должны ухуд­шать горение и энергетические характеристики топлив. Поэтому не­которые биоциды, применяемые, например, для защиты от биопо­вреждений полимерных и других материалов, оказываются непри­годны для защиты топлив. Среди многочисленных испытанных в качестве биоцидов соеди­нений лучшим комплексом свойств обладает антимикробная присад­ка, содержащая монометиловый эфир этиленгликоля с добавкой этиленгликоля. Эта присадка ранее была принята для использова­ния в топливах, в качестве противообледенительной прошла широ­кие эксплуатационные испытания и, как установили позднее, обла­дает хорошими бактерицидными свойствами в концентрации 0,1%. Другой антимикробной присадкой является диметилалкилбензилам-моний хлорид (алкил С17-20), относящийся к классу четвертичных аммониевых соединений и обладающий поверхностно-активными свойствами. Этот препарат может применяться для обеззаражи­вания топливных систем и хранилищ после слива топлива. Биоповреждения дизельных топлив. Тяжелые дистиллятные ди­зельные топлива, применяемые на судовых двигателях и теплово­зах, энергетических установках и др., могут поражаться в присут­ствии воды теми же микроорганизмами и в тех же условиях, что и авиационные топлива (керосины). Основные пути защиты дизель­ных топлив от микробиологических повреждений, так же как и авиационных керосинов, связаны с их осушкой и предотвращением попадания в них воды, загрязнений и т. п. Биоповреждения масел и смазок. Широкие обследования авиа­ционной, автомобильной, морской и других видов техники показа­ли во многих случаях наличие микроорганизмов в смазочных мас­лах. Однако присутствие их часто не сопровождалось ухудшением работы двигателей или изменением смазочных масел. Это относи­лось прежде всего к двигателям, имеющим закрытые системы смаз­ки циркуляционного типа. В таких изолированных системах на от­дельных участках масло нагревается до 120—180° и при этом про­исходит его обеззараживание. В двигателях и механизмах с открытыми системами смазки бо­лее вероятно развитие микроорганизмов, таких, как бактерии рода Рs. aerugenosa и грибы С1аdosporium resinae , а также Аspergillus, Репicillium, Сheatomium. Наиболее часто микроорганизмы поражают защитные (консервационные) масла и смазки в районах с тропическим и субтропи­ческим климатом. Они снижают защитные свойства таких мате­риалов, а их метаболиты вместе с другими агрессивными агента­ми атмосферы могут усиливать атмосферную коррозию металлов. Введение в состав защитных масел и смазок антимикробных при­садок— биоцидов снижает коррозионные поражения. Среди углеводородных защитных смазок без антимикробных при­садок менее стойки к биоповреждениям технический вазелин, це­резин, мыльные смазки типа ЦИАТИМ-201 и др.  

Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) представляют раз­новидность смазочных материалов, обладающих наряду со смазоч­ным еще и охлаждающим действием, СОЖ — это эмульсии углево­дородного масла в воде в соотношении 1 : 20—40 с добавками эмуль­гаторов и присадок. Они применяются в высокооборотных металло­обрабатывающих станках и механизмах, в прокатных станах и т. п. СОЖ — одни из распространенных в промышленности материа­лов. В США ежегодный расход их составляет около 0,5 млн. м3; не менее 1 млн. станочных рабочих и мастеров используют их в своей работе. В отличие от рассмотренных ранее топливных и смазочных сис­тем различных современных двигателей закрытого типа, у которых ограничен контакт с внешней средой и поэтому менее опасно ин­тенсивное внешнее заражение микроорганизмами и развитие био­повреждений топлив и масел, СОЖ постоянно контактируют с ат­мосферой в рабочем узле, повышая вероятность инфицирования аэробной микрофлорой, а в их резервуарах создаются благоприят­ные условия для развития анаэробной микрофлоры. Поэтому в современных металлообрабатывающих отраслях промышленности среди других проблем защиты- от биоповреждений одной из наибо­лее острых является защита СОЖ. Биоповреждения СОЖ проявляются в появлении постороннего гнилостного и сероводородного запаха, изменении окраски, падении вязкости, повышении кислотности и коррозионной агрессивности и т. д. Специфической особенностью биоповреждений СОЖ является ухудшение санитарно-гигиенических условий работы с ними. Кон­такт рабочих с зараженными СОЖ или попадание их частиц с воз­духом в легкие приводит к возникновению профессиональных бо­лезней. Около 25% всех профессиональных дерматитов у станочных рабочих связано с их контактом с пораженными патогенными мик­роорганизмами СОЖ. Неинфицированные СОЖ вызывают заметно меньше дерматитов. В зависимости от видового состава микрофлоры предельно до­пустимое количество микроорганизмов в СОЖ колеблется пример­но от 15 до 50 млн. клеток/мл. В обычных рецептурах СОЖ без добавок биоцидов такое содержание микроорганизмов может дос­тигнуть в течение недели. После этого непригодная для использова­ния СОЖ разбавляется в 40—50 раз водой и сбрасывается в сточ­ные воды. Таким образом, проблема защиты от биоповреждений СОЖ и продления срока их службы имеет также важный приро­доохранный экологический аспект. Микробиоценозы СОЖ имеют сложный состав, в котором до­минируют грамотрицательные бактерии, коли-формы, псевдомо-насы и анаэробные сульфатвосстанавливающие бактерии (СВБ). Основными микроорганизмами, вызывающими биоповреждения во­доэмульсионных СОЖ, являются бактерии Desulfovibrio, Рseudmanas, Fusarium, грибы Аspergillus, Рenicillium, Сladosporium и дрожжи. Среди патогенных форм также отмечают Еscherichia соli, Staphylococcus, Рseudomonas и др. Биоповреждение СОЖ сопровождается изменением окраски в процессе эксплуатации от опалово-синего до черного цвета с раз­личными оттенками, которое связывают с образованием сульфида железа, а специфический гнилостный запах с сильной примесью се­роводорода является следствием совместного действия гетеротроф­ных бактерий Рseudomonas и анаэробных СВБ рода Desulfovibrio. Интенсификации жизнедеятельности микроорганизмов в застойных зонах способствует отсутствие аэрации и света и остановка цирку­ляционных систем. Виоповреждение СОЖ происходит, как правило, в несколько стадий. На 1-й стадии в аэробных условиях бактерии окисляют ком­поненты СОЖ, токсичные для СВБ, затем в анаэробных зонах соз­даются благоприятные условия для развития СВБ. Защита СОЖ от биоповреждений представляет комплекс меро­приятий санитарно-гигиенического характера (соблюдение чистоты на рабочих местах и в помещениях), технологического характера (использование мягкой воды, поддержание щелочной среды с рН 9—9,5, периодическая термическая стерилизация — пастеризация),, конструктивного и организационного характера (предотвращение возможностей создания анаэробных условий в конструкциях, пери­одическая аэрация, сокращение простоев оборудования и др.) и применение химических средств защиты — антимикробных приса­док к СОЖ (биоцидов). Поиски эффективных биоцидов для СОЖ интенсивно ведутся в течение последних 30—40 лет. Отечественные биоциды для СОЖ. серии азин, вазин, формацид и других обеспечивают срок службы от 30 до 50 дней и более.