一种协同灭菌方法及装置

技术领域

本发明涉及一种协同灭菌方法及装置。

背景技术

油气田在开发过程中管线金属材料面临着严重的腐蚀问题，油气田腐蚀环境恶劣，油气田金属管道面临着高温、高压、CO

油气田高压的特殊环境，使得实验室钢的腐蚀机制和防护研究离不开高压装置，高压腐蚀实验釜是研究油气田腐蚀的必备装置。目前通过高压腐蚀实验釜研究金属的腐蚀行为和机制，再应用到实际环境中指导油气田金属腐蚀与防护起到重要作用。但通常会发现，实验室数据会与油气田现场数据有较大偏差。这个主要原因与实验体系被带入额外的微生物密切相关，微生物在自然环境中普遍存在，其中很多细菌会导致金属腐蚀，如硫酸盐还原菌(SRB)、腐生菌(TGB)和铁细菌(IB)等。因此，在实验室研究中必须要考虑到微生物对金属腐蚀的影响。特别是研究细菌腐蚀，消除自然环境中额外带入的细菌是非常有必要的。目前，几乎所有的实验室在开展腐蚀实验前会使用高压蒸汽灭菌锅、杀菌剂或者紫外照射的方法对实验装置和样品等进行灭菌。但是对于高压蒸汽灭菌锅而言，蒸汽会导致腐蚀试片、试件表面迅速氧化锈蚀，影响后续腐蚀实验准确性，而且由于腐蚀实验釜带有电源、橡胶件、电子控制系统等，在高温高压蒸汽环境下容易损坏失灵，因此也不适用于蒸汽灭菌高压腐蚀试验。对于紫外照射灭菌而言，由于开展实验的试片、试件、腐蚀实验釜等内部结构复杂，会存在紫外照射不充分灭菌效果不佳的问题，同时对腐蚀实验釜体内的溶液灭菌效果也较差；对于杀菌剂而言，低浓度杀菌剂效果不佳，高浓度杀菌剂会对实验产生影响，且同样存在分布不均导致灭菌效果不佳的问题；而且紫外、杀菌剂等长期使用会使细菌产生抗药性，进一步降低灭菌效果。由于缺乏有效的灭菌手段均没有考虑到微生物的影响，也没有对装置和溶液进行有效的灭菌，这些问题就使得实验体系以外带入的微生物对试验结果必然产生重要的影响。

发明内容

为解决高压腐蚀实验釜的传统的灭菌方式灭菌效果不佳的技术问题，本发明实施例提供一种协同灭菌方法及装置。

本发明实施例通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明实施例提供一种协同灭菌方法，包括：

在高压、紫外光照射和含有微量的杀菌剂的溶液的共同作用下，杀灭高压腐蚀实验釜中的微生物。

进一步的，所述高压为1-50Mpa，优选5Mpa；所述紫外光照射的强度为2-400μW/cm

进一步的，所述微生物包括硫酸盐还原菌、铁细菌和/或腐生菌中的一种或几种。

进一步的，所述含有微量的杀菌剂的溶液中的杀菌剂为醛和/或季铵盐。

进一步的，所述杀菌剂为乙二醛。

进一步的，杀菌液的介质为水。

进一步的，所述乙二醛在含有微量的乙二醛的溶液中的浓度为1-10ppm，优选1ppm。

第二方面，本发明实施例提供一种实现所述方法的协同灭菌装置，包括：

耐高压密闭透明容器，用于放入待灭菌的用于产生高压的高压腐蚀实验釜中的含有微量的杀菌剂的溶液中，耐高压密闭透明容器内设有紫外发生装置。

进一步的，所述耐高压密闭透明容器的材质为可承受1-20Mpa高压的透明玻璃。

进一步的，所述紫外发生装置包括紫外灯；紫外灯的功率为10W，紫外灯的照射强度为30μW/cm

本发明实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明实施例的一种协同灭菌方法及装置，通过在高压、紫外光照射和含有微量的杀菌剂的溶液的共同作用下，实现了对高压腐蚀实验釜中微生物的高效杀菌，在室温下可显著提高杀菌效率，减少了高压釜内微生物对高压釜内反应和实验的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为高压腐蚀实验釜内协同灭菌装置的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-导线，2-含有微量的杀菌剂的溶液，3-高压腐蚀实验釜，4-耐高压密闭透明容器，5-紫外发生装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例

为解决高压腐蚀实验釜的传统的灭菌方式灭菌效果不佳的技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种协同灭菌方法，包括：

在高压、紫外光照射和含有微量的杀菌剂的溶液的共同作用下，杀灭高压腐蚀实验釜中的微生物。

从而，本发明实施例通过在高压、紫外光照射和含有微量的杀菌剂的溶液的共同作用下，实现了对高压腐蚀实验釜中微生物的高效杀菌，在室温下可显著提高杀菌效率，减少了高压釜内微生物对高压釜内反应和实验的影响。

进一步的，所述高压为1-50Mpa，优选5Mpa；所述紫外光照射的强度为2-400μW/cm

进一步的，所述微生物包括硫酸盐还原菌、铁细菌和/或腐生菌中的一种或几种。

进一步的，所述含有微量的杀菌剂的溶液中的杀菌剂为醛和/或季铵盐。

进一步的，所述杀菌剂为乙二醛。

进一步的，杀菌液的介质为水。

进一步的，所述乙二醛在含有微量的乙二醛的溶液中的浓度为1-10ppm，优选1ppm。

第二方面，在上述方法的基础上，本发明实施例提供一种所述方法的协同灭菌装置，参考图1所示，包括：耐高压密闭透明容器，用于放入待灭菌的用于产生高压的高压腐蚀实验釜中的含有微量的杀菌剂的溶液中，耐高压密闭透明容器内设有紫外发生装置。

参考图1所示，所述协同灭菌装置包括紫外发生装置5和耐高压密闭透明容器4，紫外发生装置设于耐高压密闭透明容器内并通过导线1与外部电源连接；高压腐蚀实验釜3内用于盛放含有微量的杀菌剂的溶液2。

可选地，所述耐高压密闭透明容器的材质为可承受1-20Mpa高压的透明玻璃。

可选地，所述紫外发生装置包括紫外灯；紫外灯的功率为10W，紫外灯的照射强度为30μW/cm

实施例1

一种协同灭菌方法，包括：

在1Mpa的高压、2μW/cm

实施例2

一种协同灭菌方法，包括：

在30Mpa的高压、400μW/cm

实施例3

一种协同灭菌方法，包括：

在5Mpa的高压、30μW/cm

为验证高压、紫外光照射和含有微量的杀菌剂的溶液对微生物的杀灭效率，给出如下实验例。

实验例1协同灭菌装置的搭建

搭建如图1所示的协同杀菌装置，将紫外灯位于密闭耐高压透明玻璃中，然后置于高压釜内一侧，含有微量的杀菌剂的溶液置于反应釜内部，并在反应釜内放置与釜壁材质相同的含有细菌的试片用于模拟测试反应釜壁活细菌量。通过高压腐蚀实验釜内压力、紫外光和杀菌剂在室温下协同起到杀菌的目的。

测试时所用的水为蒸馏水，硫酸盐还原菌(SRB)菌液培养基采用的是API RP-38培养基。使用逐级稀释法测试细菌含量。

实验例2仅在紫外光照射(UV)条件下的杀菌效果测试

在实验例1的基础上，在高压腐蚀实验釜内放置固着5×10

实验例3仅在高压腐蚀实验釜压力条件下的杀菌效果测试

在实验例1的基础上，在高压腐蚀实验釜内放置固着5×10

实验例4仅在杀菌剂的杀菌效果测试

在实验例1的基础上，在高压腐蚀实验釜内放置固着5×10

实验例5紫外光照射+高压腐蚀实验釜压力杀菌效果测试

在实验例1的基础上，在高压腐蚀实验釜内放置固着5×10

实验例6紫外+杀菌剂协同杀菌效果测试

在实验例1的基础上，在高压腐蚀实验釜内放置固着5×10

实验例7高压腐蚀实验釜压力+杀菌剂协同杀菌效果测试

在实验例1的基础上，在高压腐蚀实验釜内放置固着5×10

实验例8高压腐蚀实验釜压力+紫外(UV)+杀菌剂协同杀菌效果测试

在实验例1的基础上，在高压腐蚀实验釜内放置固着5×10

表1

可以看出，仅采用紫外光照射1h后，固着和溶液中的活细菌量均减少1个数量级；仅采用高压杀菌，1h后固着活细菌量没有数量级的降低、溶液中活细菌量减少1个数量级；仅采用含有微量杀菌剂的杀菌液时，1h后固着活细菌量没有数量级的降低，溶液中活细菌量减少1个数量级；压力+紫外，1h后固着和溶液中的活细菌量均减少1个数量级；压力+杀菌剂，1h后固着活细菌量没有数量级的降低、溶液中活细菌量减少1个数量级；紫外+杀菌剂，1h后固着活细菌量降低1个数量级、溶液中活细菌量减少2个数量级；在10w的紫外(UV)、5MPa压力、1ppm乙二醛三者协同条件下1小时后，固着活细菌量减少3个数量级、溶液中活细菌量减少4个数量级。可以看出，在高压、紫外光照射和微量杀菌剂的三者协同杀菌时，具有最好的杀菌效果。

从而，本发明实施例通过紫外光照射、高压腐蚀实验釜内自带压力和杀菌剂协同，起到高效的杀菌效果，细菌存活率较传统方法减少2-3个数量级；同时利用三者的协同作用，降低了紫外辐射强度，减少了紫外辐射强度对高压釜内实验的影响，提高了该装置的使用寿命，在模拟深海高压釜、模拟油气田环境高压釜内的微生物杀菌控制领域具有重要的应用前景。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。