Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Ang bersyon sa browser nga imong gigamit adunay limitado nga suporta sa CSS.Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka bag-ong browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Sa kasamtangan, aron masiguro ang padayon nga suporta, among ihatag ang site nga walay mga estilo ug JavaScript.
Ang microbial corrosion (MIC) usa ka seryoso nga problema sa daghang mga industriya, tungod kay kini mahimong mosangpot sa dako nga pagkawala sa ekonomiya.Super duplex stainless steel 2707 (2707 HDSS) gigamit sa marine palibot tungod sa maayo kaayo nga kemikal nga pagsukol.Bisan pa, ang pagbatok niini sa MIC wala pa gipakita sa eksperimento.Kini nga pagtuon nagsusi sa kinaiya sa MIC 2707 HDSS tungod sa marine aerobic bacterium nga Pseudomonas aeruginosa.Ang electrochemical analysis nagpakita nga sa presensya sa Pseudomonas aeruginosa biofilm sa 2216E medium, usa ka positibo nga pagbag-o sa potensyal sa kaagnasan ug usa ka pagtaas sa kaagnasan karon nga Densidad mahitabo.Ang pagtuki sa X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) nagpakita sa pagkunhod sa Cr content sa ibabaw sa sample ubos sa biofilm.Ang biswal nga pag-analisa sa mga gahong nagpakita nga ang P. aeruginosa biofilm nakagama ug pinakataas nga giladmon sa gahong nga 0.69 µm sulod sa 14 ka adlaw nga paglumlum.Bisan tuod kini gamay, kini nagpakita nga ang 2707 HDSS dili hingpit nga immune sa MIC sa P. aeruginosa biofilms.
Duplex stainless steels (DSS) kaylap nga gigamit sa nagkalain-laing mga industriya tungod sa hingpit nga kombinasyon sa maayo kaayo nga mekanikal nga mga kabtangan ug corrosion resistance1,2.Apan, ang localized pitting mahitabo gihapon ug makaapekto sa integridad niini nga steel3,4.Ang DSS dili makasugakod sa microbial corrosion (MIC)5,6.Bisan pa sa halapad nga mga aplikasyon alang sa DSS, adunay mga palibot kung diin ang resistensya sa corrosion sa DSS dili igo alang sa dugay nga paggamit.Kini nagpasabot nga gikinahanglan ang mas mahal nga mga materyales nga adunay mas taas nga resistensya sa corrosion.Nakaplagan ni Jeon et al7 nga bisan ang super duplex stainless steels (SDSS) adunay pipila ka mga limitasyon sa termino sa corrosion resistance.Busa, sa pipila ka mga kaso, gikinahanglan ang super duplex stainless steels (HDSS) nga adunay mas taas nga resistensya sa corrosion.Kini misangpot sa pag-uswag sa highly alloyed HDSS.
Ang resistensya sa corrosion DSS nagdepende sa ratio sa alpha ug gamma nga mga hugna ug nahurot sa Cr, Mo ug W nga mga rehiyon 8, 9, 10 nga kasikbit sa ikaduhang hugna.Ang HDSS adunay taas nga sulud sa Cr, Mo ug N11, busa kini adunay maayo kaayo nga resistensya sa kaagnasan ug taas nga kantidad (45-50) sa katumbas nga numero sa pagsukol sa pitting (PREN) nga gitino sa wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt. .%W) + 16% wt.N12.Ang maayo kaayo nga resistensya sa corrosion nagdepende sa usa ka balanse nga komposisyon nga adunay gibana-bana nga 50% nga ferritic (α) ug 50% nga austenitic (γ) nga mga hugna.Ang HDSS adunay mas maayo nga mekanikal nga mga kabtangan ug mas taas nga resistensya sa chloride corrosion.Ang gipaayo nga resistensya sa kaagnasan nagpalugway sa paggamit sa HDSS sa labi ka agresibo nga mga palibot nga chloride sama sa mga palibot sa dagat.
Ang mga MIC usa ka dakong problema sa daghang industriya sama sa industriya sa lana ug gas ug tubig14.Ang MIC maoy hinungdan sa 20% sa tanang kadaot sa kaagnasan15.Ang MIC usa ka bioelectrochemical corrosion nga makita sa daghang mga palibot.Ang mga biofilm nga naporma sa mga ibabaw nga metal nagbag-o sa mga kondisyon sa electrochemical, sa ingon nakaapekto sa proseso sa corrosion.Gituohan sa kadaghanan nga ang kaagnasan sa MIC gipahinabo sa mga biofilm.Ang mga electrogenic microorganism mokaon ug metal aron makuha ang enerhiya nga ilang gikinahanglan aron mabuhi17.Gipakita sa bag-ong mga pagtuon sa MIC nga ang EET (extracellular electron transfer) mao ang rate-limiting factor sa MIC nga gipahinabo sa mga electrogenic microorganisms.Zhang ug uban pa.Gipakita sa 18 nga ang mga intermediary sa electron nagpadali sa pagbalhin sa mga electron tali sa mga selyula sa Desulfovibrio sessificans ug 304 nga stainless steel, nga miresulta sa labi ka grabe nga pag-atake sa MIC.Anning et al.19 ug Wenzlaff et al.20 nagpakita nga ang biofilms sa corrosive sulfate-reducing bacteria (SRBs) direktang makasuhop sa mga electron gikan sa metal nga mga substrate, nga moresulta sa grabeng pitting.
Ang DSS nahibal-an nga delikado sa MIC sa media nga adunay mga SRB, iron-reducing bacteria (IRBs), ug uban pa 21.Kini nga mga bakterya hinungdan sa localized pitting sa ibabaw sa DSS ubos sa biofilms22,23.Dili sama sa DSS, ang HDSS24 MIC dili kaayo nailhan.
Ang Pseudomonas aeruginosa kay Gram-negative, motile, bacterium nga pormag rod nga kaylap nga naapod-apod sa kinaiyahan25.Ang Pseudomonas aeruginosa usa usab ka mayor nga grupo sa microbial sa palibot sa dagat, hinungdan sa pagtaas sa konsentrasyon sa MIC.Ang Pseudomonas aktibong nalambigit sa proseso sa corrosion ug giila isip pioneer colonizer atol sa biofilm formation.Mahat et al.28 ug Yuan et al.Gipakita sa 29 nga ang Pseudomonas aeruginosa adunay kalagmitan nga magpataas sa rate sa kaagnasan sa malumo nga asero ug mga alloy sa mga palibot sa tubig.
Ang panguna nga katuyoan sa kini nga trabaho mao ang pag-imbestiga sa mga kabtangan sa MIC 2707 HDSS nga gipahinabo sa marine aerobic bacterium Pseudomonas aeruginosa gamit ang mga pamaagi sa electrochemical, mga pamaagi sa pag-analisar sa nawong ug pagtuki sa produkto sa kaagnasan.Ang mga pagtuon sa electrochemical, lakip ang open circuit potential (OCP), linear polarization resistance (LPR), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), ug potensyal nga dinamikong polarization, gihimo aron tun-an ang kinaiya sa MIC 2707 HDSS.Ang Energy dispersive spectrometric analysis (EDS) gihimo aron makit-an ang mga elemento sa kemikal sa usa ka corroded surface.Dugang pa, ang X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) gigamit aron mahibal-an ang kalig-on sa oxide film passivation ubos sa impluwensya sa usa ka marine environment nga adunay Pseudomonas aeruginosa.Ang giladmon sa mga gahong gisukod ubos sa confocal laser scanning microscope (CLSM).
Ang talaan 1 nagpakita sa kemikal nga komposisyon sa 2707 HDSS.Gipakita sa Talaan 2 nga ang 2707 HDSS adunay maayo kaayo nga mekanikal nga mga kabtangan nga adunay kusog nga ani nga 650 MPa.Sa fig.1 nagpakita sa optical microstructure sa solusyon init nga pagtratar 2707 HDSS.Sa microstructure nga adunay mga 50% austenite ug 50% ferrite nga mga hugna, ang mga elongated nga mga banda sa austenite ug ferrite nga mga hugna nga walay mga ikaduhang hugna makita.
Sa fig.2a nagpakita sa open circuit potential (Eocp) versus exposure time para sa 2707 HDSS sa 2216E abiotic medium ug P. aeruginosa broth sulod sa 14 ka adlaw sa 37°C.Kini nagpakita nga ang kinadak-an ug labing mahinungdanon nga kausaban sa Eocp mahitabo sulod sa unang 24 ka oras.Ang Eocp values ​​​​sa duha ka mga kaso mitaas sa -145 mV (itandi sa SCE) mga 16 h ug dayon mikunhod pag-ayo, nga moabot -477 mV (itandi sa SCE) ug -236 mV (itandi sa SCE) alang sa abiotic sample.ug P Pseudomonas aeruginosa nga mga kupon, matag usa).Pagkahuman sa 24 ka oras, ang Eocp 2707 HDSS nga kantidad alang sa P. aeruginosa medyo lig-on sa -228 mV (itandi sa SCE), samtang ang katumbas nga kantidad alang sa dili biolohikal nga mga sample gibana-bana nga -442 mV (itandi sa SCE).Ang Eocp sa presensya sa P. aeruginosa medyo ubos.
Electrochemical nga pagtuon sa 2707 HDSS samples sa abiotic medium ug Pseudomonas aeruginosa broth sa 37 °C:
(a) Eocp isip function sa exposure time, (b) polarization curves sa adlaw nga 14, (c) Rp isip function sa exposure time, ug (d) icorr isip function sa exposure time.
Ang talaan 3 nagpakita sa electrochemical corrosion parameters sa 2707 HDSS samples nga na-expose sa abiotic ug Pseudomonas aeruginosa inoculated media sulod sa 14 ka adlaw.Ang mga tangent sa anode ug cathode curves gi-extrapolated aron makakuha og mga intersection nga naghatag sa corrosion current density (icorr), corrosion potential (Ecorr) ug Tafel slope (βα ug βc) sumala sa standard nga mga pamaagi30,31.
Ingon sa gipakita sa fig.2b, usa ka pataas nga pagbalhin sa P. aeruginosa curve miresulta sa pagtaas sa Ecorr kumpara sa abiotic curve.Ang icorr nga kantidad, nga proporsyonal sa corrosion rate, misaka ngadto sa 0.328 µA cm-2 sa Pseudomonas aeruginosa sample, nga upat ka pilo nga mas dako kay sa non-biological sample (0.087 μA cm-2).
Ang LPR usa ka klasiko nga non-destructive electrochemical method para sa paspas nga pagtuki sa corrosion.Gigamit usab kini sa pagtuon sa MIC32.Sa fig.Gipakita sa 2c ang resistensya sa polarization (Rp) ingon usa ka function sa oras sa pagkaladlad.Ang mas taas nga kantidad sa Rp nagpasabot nga dili kaayo corrosion.Sulod sa unang 24 ka oras, ang Rp 2707 HDSS mitaas sa 1955 kΩ cm2 para sa abiotic specimen ug 1429 kΩ cm2 para sa Pseudomonas aeruginosa specimens.Gipakita usab sa Figure 2c nga ang kantidad sa Rp paspas nga mius-os pagkahuman sa usa ka adlaw ug dayon nagpabilin nga wala mausab sa sunod nga 13 ka adlaw.Ang Rp value sa usa ka sample nga Pseudomonas aeruginosa kay mga 40 kΩ cm2, nga mas ubos pa kay sa 450 kΩ cm2 value sa usa ka non-biological sample.
Ang bili sa icorr kay proporsyonal sa uniporme nga corrosion rate.Ang bili niini mahimong kalkulado gikan sa mosunod nga Stern-Giri equation:
Sumala sa Zoe et al.33, ang tipikal nga bili sa Tafel slope B niini nga trabaho gikuha nga 26 mV/dec.Gipakita sa Figure 2d nga ang icorr sa non-biological sample 2707 nagpabilin nga medyo lig-on, samtang ang P. aeruginosa sample nag-usab-usab pag-ayo human sa unang 24 ka oras.Ang mga kantidad sa icorr sa mga sample sa P. aeruginosa usa ka han-ay sa magnitude nga mas taas kaysa sa mga non-biological nga kontrol.Kini nga uso nahiuyon sa mga resulta sa pagsukol sa polarization.
Ang EIS usa pa nga dili makadaot nga pamaagi nga gigamit aron mailhan ang mga reaksyon sa electrochemical sa mga corroded surface.Impedance spectra ug kalkulado nga capacitance values ​​​​sa mga sample nga naladlad sa abiotic environment ug Pseudomonas aeruginosa solution, passive film/biofilm resistance Rb nga naporma sa sample surface, charge transfer resistance Rct, electrical double layer capacitance Cdl (EDL) ug constant QCPE Phase element parameters (CPE).Kini nga mga parametro dugang gisusi pinaagi sa pagpahaom sa datos gamit ang usa ka equivalent circuit (EEC) nga modelo.
Sa fig.3 nagpakita sa tipikal nga Nyquist plots (a ug b) ug Bode plots (a' ug b') alang sa 2707 HDSS samples sa abiotic media ug P. aeruginosa sabaw alang sa lain-laing mga panahon sa paglumlum.Ang diametro sa Nyquist singsing mikunhod sa presensya sa Pseudomonas aeruginosa.Ang Bode plot (Fig. 3b ') nagpakita sa pagtaas sa kinatibuk-ang impedance.Ang kasayuran bahin sa kanunay nga oras sa pagpahayahay makuha gikan sa phase maxima.Sa fig.Ang 4 nagpakita sa pisikal nga mga istruktura base sa usa ka monolayer (a) ug usa ka bilayer (b) ug ang katugbang nga EECs.Ang CPE gipaila sa modelo sa EEC.Ang pag-admit ug impedance niini gipahayag ingon sa mosunod:
Duha ka pisikal nga mga modelo ug katugbang nga katumbas nga mga sirkito alang sa pagpahiangay sa impedance spectrum sa sample 2707 HDSS:
diin ang Y0 mao ang KPI nga bili, ang j mao ang hinanduraw nga numero o (-1) 1/2, ω ang angular frequency, n ang KPI nga power index nga ubos sa usa35.Ang pagbalit-ad sa pagsukol sa pagbalhin sa bayad (ie 1/Rct) katumbas sa gikusgon sa kaagnasan.Ang mas gamay nga Rct, mas taas ang corrosion rate27.Pagkahuman sa 14 ka adlaw nga paglumlum, ang Rct sa Pseudomonas aeruginosa nga mga sampol nakaabot sa 32 kΩ cm2, nga labi ka gamay sa 489 kΩ cm2 nga dili biolohikal nga mga sample (Table 4).
Ang mga hulagway sa CLSM ug SEM nga mga hulagway sa Figure 5 tin-aw nga nagpakita nga ang biofilm coating sa ibabaw sa HDSS sample 2707 human sa 7 ka adlaw kay dasok.Apan, human sa 14 ka adlaw, ang biofilm coverage dili maayo ug pipila ka patay nga mga selula mitungha.Ang talaan 5 nagpakita sa gibag-on sa biofilm sa 2707 HDSS samples human sa exposure sa P. aeruginosa sulod sa 7 ug 14 ka adlaw.Ang kinatas-ang gibag-on sa biofilm nausab gikan sa 23.4 µm human sa 7 ka adlaw ngadto sa 18.9 µm human sa 14 ka adlaw.Ang kasagaran nga gibag-on sa biofilm nagpamatuod usab niini nga uso.Kini mikunhod gikan sa 22.2 ± 0.7 μm human sa 7 ka adlaw ngadto sa 17.8 ± 1.0 μm human sa 14 ka adlaw.
(a) 3-D CLSM image sa 7 ka adlaw, (b) 3-D CLSM image sa 14 ka adlaw, (c) SEM image sa 7 ka adlaw, ug (d) SEM image sa 14 ka adlaw.
Ang EMF nagpadayag sa kemikal nga mga elemento sa biofilms ug corrosion nga mga produkto sa mga sample nga na-expose sa P. aeruginosa sulod sa 14 ka adlaw.Sa fig.Ang Figure 6 nagpakita nga ang sulod sa C, N, O, ug P sa biofilms ug corrosion nga mga produkto mas taas kay sa puro nga metal, tungod kay kini nga mga elemento nalangkit sa biofilms ug sa ilang mga metabolite.Ang mga mikrobyo nagkinahanglan lamang ug pagsubay sa gidaghanon sa chromium ug iron.Ang taas nga lebel sa Cr ug Fe sa biofilm ug corrosion nga mga produkto sa ibabaw sa mga sample nagpakita nga ang metal matrix nawad-an sa mga elemento tungod sa corrosion.
Human sa 14 ka adlaw, ang mga gahong nga adunay ug walay P. aeruginosa naobserbahan sa medium 2216E.Sa wala pa ang paglumlum, ang nawong sa mga sample hamis ug walay depekto (Fig. 7a).Human sa paglumlum ug pagtangtang sa biofilm ug corrosion nga mga produkto, ang pinakalawom nga mga gahong sa ibabaw sa mga sample gisusi gamit ang CLSM, sama sa gipakita sa Fig. 7b ug c.Walay klaro nga pitting nga nakit-an sa ibabaw sa non-biological controls (maximum pitting depth 0.02 µm).Ang pinakataas nga giladmon sa gahong nga gipahinabo sa P. aeruginosa kay 0.52 µm sa 7 ka adlaw ug 0.69 µm sa 14 ka adlaw, base sa kasagarang kinatas-ang giladmon sa gahong gikan sa 3 ka sample (10 ka maximum nga giladmon sa pit ang gipili alang sa matag sample).Achievement sa 0.42 ± 0.12 µm ug 0.52 ± 0.15 µm, matag usa (Table 5).Kini nga mga kantidad sa giladmon sa lungag gamay ra apan hinungdanon.
(a) sa wala pa maladlad, (b) 14 ka adlaw sa abiotic nga palibot, ug (c) 14 ka adlaw sa Pseudomonas aeruginosa sabaw.
Sa fig.Ang Table 8 nagpakita sa XPS spectra sa nagkalain-laing sample surface, ug ang kemikal nga komposisyon nga gi-analisa alang sa matag nawong gisumada sa Table 6. Sa Table 6, ang atomic nga porsyento sa Fe ug Cr sa presensya sa P. aeruginosa (sample A ug B) mao ang mas ubos kaysa sa mga non-biological nga kontrol.(mga sample C ug D).Alang sa usa ka sample sa P. aeruginosa, ang spectral curve sa lebel sa Cr 2p nucleus gipaangay sa upat ka peak component nga adunay binding energies (BE) nga 574.4, 576.6, 578.3 ug 586.8 eV, nga mahimong ikapasangil sa Cr, Cr2O3, CrO3 .ug Cr(OH)3, matag usa (Fig. 9a ug b).Para sa dili biolohikal nga mga sample, ang spectrum sa nag-unang lebel sa Cr 2p adunay duha ka nag-unang mga taluktok para sa Cr (573.80 eV para sa BE) ug Cr2O3 (575.90 eV para sa BE) sa Fig.9c ug d.Ang labing talagsaong kalainan tali sa abiotic sample ug P. aeruginosa sample mao ang presensya sa Cr6+ ug mas taas nga relative nga proporsiyon sa Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) ubos sa biofilm.
Ang lapad nga XPS spectra sa nawong sa sample 2707 HDSS sa duha ka media mao ang 7 ug 14 ka adlaw, matag usa.
(a) 7 ka adlaw nga exposure sa P. aeruginosa, (b) 14 ka adlaw nga exposure sa P. aeruginosa, (c) 7 ka adlaw sa abiotic environment, ug (d) 14 ka adlaw sa abiotic environment.
Ang HDSS nagpakita sa taas nga lebel sa pagsukol sa kaagnasan sa kadaghanan nga mga palibot.Gitaho ni Kim et al.2 nga ang HDSS UNS S32707 giila nga usa ka highly alloyed DSS nga adunay PREN nga labaw sa 45. Ang PREN value sa sample 2707 HDSS niini nga trabaho mao ang 49. Kini tungod sa taas nga chromium content ug taas nga sulod sa molybdenum ug nickel, nga mapuslanon sa acidic nga mga palibot.ug mga palibot nga adunay taas nga sulud sa chloride.Dugang pa, ang usa ka maayo nga balanse nga komposisyon ug wala’y depekto nga microstructure mapuslanon alang sa kalig-on sa istruktura ug resistensya sa kaagnasan.Bisan pa, bisan pa sa maayo kaayo nga pagsukol sa kemikal, ang datos sa eksperimento sa kini nga trabaho nagsugyot nga ang 2707 HDSS dili hingpit nga immune sa P. aeruginosa biofilm MIC.
Electrochemical resulta nagpakita nga ang corrosion rate sa 2707 HDSS sa P. aeruginosa sabaw misaka kamahinungdanon human sa 14 ka adlaw itandi sa non-biological nga palibot.Sa Figure 2a, ang pagkunhod sa Eocp nakita sa abiotic medium ug sa P. aeruginosa nga sabaw sulod sa unang 24 ka oras.Human niana, ang biofilm hingpit nga nagtabon sa nawong sa sample, ug ang Eocp nahimong medyo stable36.Bisan pa, ang lebel sa biolohikal nga Eocp labi ka taas kaysa sa lebel sa dili biolohikal nga Eocp.Adunay mga rason sa pagtuo nga kini nga kalainan nalangkit sa pagporma sa P. aeruginosa biofilms.Sa fig.2d sa presensya sa P. aeruginosa, ang icorr 2707 HDSS nga bili nakaabot sa 0.627 μA cm-2, nga usa ka han-ay sa magnitude nga mas taas kay sa abiotic control (0.063 μA cm-2), nga nahiuyon sa Rct value nga gisukod pinaagi sa EIS.Atol sa unang pipila ka mga adlaw, ang impedance values ​​sa P. aeruginosa sabaw misaka tungod sa attachment sa P. aeruginosa cells ug ang pagporma sa biofilms.Bisan pa, kung ang biofilm hingpit nga nagtabon sa sample nga nawong, ang impedance mikunhod.Ang proteksiyon nga layer giatake sa panguna tungod sa pagporma sa mga biofilm ug biofilm metabolites.Tungod niini, ang resistensya sa corrosion mikunhod sa paglabay sa panahon ug ang pagkadugtong sa P. aeruginosa hinungdan sa lokal nga kaagnasan.Ang mga uso sa abiotic nga palibot lahi.Ang resistensya sa corrosion sa non-biological control mas taas kay sa katumbas nga kantidad sa mga sample nga naladlad sa P. aeruginosa nga sabaw.Dugang pa, alang sa abiotic accessions, ang Rct 2707 HDSS value miabot sa 489 kΩ cm2 sa adlaw nga 14, nga 15 ka pilo nga mas taas kay sa Rct value (32 kΩ cm2) sa presensya sa P. aeruginosa.Busa, ang 2707 HDSS adunay maayo kaayo nga resistensya sa corrosion sa usa ka sterile nga palibot, apan dili makasugakod sa mga MIC gikan sa P. aeruginosa biofilms.
Kini nga mga resulta mahimo usab nga maobserbahan gikan sa polarization curves sa Fig.2b.Ang anodic branching nalambigit sa Pseudomonas aeruginosa biofilm formation ug metal oxidation reactions.Sa kini nga kaso, ang cathodic nga reaksyon mao ang pagkunhod sa oxygen.Ang presensya sa P. aeruginosa kamahinungdanon nagdugang sa kaagnasan kasamtangan nga Densidad, mahitungod sa usa ka han-ay sa magnitude nga mas taas kay sa abiotic kontrol.Kini nagpakita nga ang P. aeruginosa biofilm nagpalambo sa localized corrosion sa 2707 HDSS.Nakaplagan ni Yuan et al.29 nga ang corrosion current density sa Cu-Ni 70/30 alloy misaka ubos sa aksyon sa P. aeruginosa biofilm.Mahimo kini tungod sa biocatalysis sa pagkunhod sa oxygen pinaagi sa Pseudomonas aeruginosa biofilms.Kini nga obserbasyon mahimo usab nga ipasabut ang MIC 2707 HDSS sa kini nga trabaho.Mahimo usab nga adunay gamay nga oxygen ubos sa aerobic biofilms.Busa, ang pagdumili sa pag-passivate pag-usab sa metal nga nawong nga adunay oxygen mahimong usa ka hinungdan nga nakatampo sa MIC niini nga buhat.
Dickinson ug uban pa.Gisugyot sa 38 nga ang rate sa kemikal ug electrochemical nga mga reaksyon mahimong direktang maapektuhan sa metabolic nga kalihokan sa sessile bacteria sa sample surface ug sa kinaiyahan sa mga produkto sa corrosion.Ingon sa gipakita sa Figure 5 ug Table 5, ang gidaghanon sa mga selula ug biofilm gibag-on mikunhod human sa 14 ka adlaw.Kini makatarunganon nga ipasabut sa kamatuoran nga human sa 14 ka adlaw, kadaghanan sa mga sessile nga mga selula sa ibabaw sa 2707 HDSS namatay tungod sa nutrient depletion sa 2216E medium o ang pagpagawas sa makahilo nga metal ions gikan sa 2707 HDSS matrix.Kini usa ka limitasyon sa mga eksperimento sa batch.
Sa niini nga buhat, usa ka P. aeruginosa biofilm nakatampo sa lokal nga pagkunhod sa Cr ug Fe ubos sa biofilm sa ibabaw sa 2707 HDSS (Fig. 6).Ang talaan 6 nagpakita sa pagkunhod sa Fe ug Cr sa sample D kumpara sa sample C, nga nagpakita nga ang dissolved Fe ug Cr tungod sa P. aeruginosa biofilm nagpadayon sa unang 7 ka adlaw.Ang 2216E nga palibot gigamit sa pagsundog sa marine environment.Naglangkob kini sa 17700 ppm Cl-, nga ikatandi sa sulud niini sa natural nga tubig sa dagat.Ang presensya sa 17700 ppm Cl- mao ang nag-unang hinungdan sa pagkunhod sa Cr sa 7- ug 14 ka adlaw nga abiotic nga mga sample nga gisusi sa XPS.Kon itandi sa P. aeruginosa samples, ang dissolution sa Cr sa abiotic sample mas gamay tungod sa lig-on nga resistensya sa 2707 HDSS sa chlorine ubos sa abiotic nga mga kondisyon.Sa fig.Ang 9 nagpakita sa presensya sa Cr6+ sa passive nga pelikula.Mahimong nalangkit kini sa pagtangtang sa chromium gikan sa steel surfaces pinaagi sa P. aeruginosa biofilms, sumala sa gisugyot ni Chen ug Clayton.
Tungod sa pagtubo sa bakterya, ang mga kantidad sa pH sa medium sa wala pa ug pagkahuman sa pagpananom mao ang 7.4 ug 8.2, sa tinuud.Busa, ubos sa P. aeruginosa biofilm, ang organic acid corrosion lagmit dili makatampo niini nga trabaho tungod sa medyo taas nga pH sa bulk medium.Ang pH sa non-biological control medium wala kaayo nagbag-o (gikan sa inisyal nga 7.4 hangtod sa katapusan nga 7.5) sa panahon sa 14 ka adlaw nga pagsulay.Ang pagtaas sa pH sa inoculation medium human sa paglumlum nalangkit sa metabolic activity sa P. aeruginosa ug nakit-an nga adunay parehas nga epekto sa pH kung wala ang mga test strips.
Sama sa gipakita sa Figure 7, ang pinakataas nga giladmon sa gahong tungod sa P. aeruginosa biofilm kay 0.69 µm, nga mas dako pa kay sa abiotic medium (0.02 µm).Kini nahiuyon sa electrochemical data nga gihulagway sa ibabaw.Ang giladmon sa pit nga 0.69 µm labaw pa sa napulo ka pilo nga mas gamay kay sa 9.5 µm nga kantidad nga gitaho alang sa 2205 DSS ubos sa samang kondisyon.Kini nga mga datos nagpakita nga ang 2707 HDSS nagpakita sa mas maayo nga pagsukol sa mga MIC kaysa 2205 DSS.Dili kini angay nga ikatingala tungod kay ang 2707 HDSS adunay mas taas nga lebel sa Cr nga naghatag ug mas taas nga passivation, mas lisud nga ma-depassivate ang P. aeruginosa, ug tungod sa iyang balanse nga phase structure nga walay makadaot nga secondary precipitation hinungdan sa pitting.
Sa konklusyon, ang mga gahong sa MIC nakit-an sa ibabaw sa 2707 HDSS sa sabaw sa P. aeruginosa kon itandi sa dili importante nga mga gahong sa abiotic nga palibot.Kini nga buhat nagpakita nga ang 2707 HDSS adunay mas maayo nga pagsukol sa MIC kaysa 2205 DSS, apan kini dili hingpit nga immune sa MIC tungod sa P. aeruginosa biofilm.Kini nga mga resulta makatabang sa pagpili sa angay nga mga stainless steels ug pagpaabut sa kinabuhi alang sa kalikopan sa dagat.
Kupon para sa 2707 HDSS nga gihatag sa Northeastern University (NEU) School of Metallurgy sa Shenyang, China.Ang elemental nga komposisyon sa 2707 HDSS gipakita sa Table 1, nga gisusi sa NEU Materials Analysis and Testing Department.Ang tanan nga mga sample gitambalan alang sa solid nga solusyon sa 1180 ° C sulod sa 1 ka oras.Sa wala pa ang pagsulay sa corrosion, usa ka porma nga sensilyo nga 2707 HDSS nga adunay taas nga bukas nga lugar nga 1 cm2 gipasinaw sa 2000 grit nga adunay silicon carbide sandpaper ug dayon gipasinaw gamit ang 0.05 µm Al2O3 powder slurry.Ang mga kilid ug ubos gipanalipdan sa inert nga pintura.Human sa pagpauga, ang mga sample gihugasan sa sterile deionized nga tubig ug gi-sterilize sa 75% (v / v) nga ethanol sulod sa 0.5 ka oras.Dayon sila gipauga sa hangin ubos sa ultraviolet (UV) nga kahayag sulod sa 0.5 ka oras sa dili pa gamiton.
Ang Marine Pseudomonas aeruginosa strain MCCC 1A00099 gipalit gikan sa Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), China.Ang Pseudomonas aeruginosa gipatubo ubos sa aerobic nga kondisyon sa 37 ° C. sa 250 ml nga mga flasks ug 500 ml nga bildo nga electrochemical nga mga selula gamit ang Marine 2216E liquid medium (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China).Medium contains (g/l): 19.45 NaCl, 5.98 MgCl2, 3.24 Na2SO4, 1.8 CaCl2, 0.55 KCl, 0.16 Na2CO3, 0.08 KBr, 0.034 SrCl2, 0.08 SrBr2 , 0.022 H3BO3, 0.004 NaSiO3, 0016 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 peptone, 1.0 yeast extract ug 0.1 iron citrate.Autoclave sa 121°C sulod sa 20 minutos sa wala pa ang inoculation.Ihap ang sessile ug planktonic nga mga selula nga adunay hemocytometer ubos sa light microscope sa 400x nga pagpadako.Ang inisyal nga konsentrasyon sa planktonic Pseudomonas aeruginosa diha-diha dayon human sa inoculation mao ang gibana-bana nga 106 mga selula/ml.
Ang mga pagsulay sa electrochemical gihimo sa usa ka klasiko nga tulo-ka-electrode nga baso nga cell nga adunay medium nga gidaghanon nga 500 ml.Ang platinum sheet ug saturated calomel electrode (SAE) konektado sa reactor pinaagi sa Luggin capillaries nga puno sa asin nga mga tulay, nga nagsilbing counter ug reference electrodes, matag usa.Alang sa paghimo sa mga nagtrabaho nga mga electrodes, ang rubberized copper wire gilakip sa matag sample ug gitabonan sa epoxy resin, nga nagbilin sa mga 1 cm2 nga walay panalipod nga lugar alang sa working electrode sa usa ka kilid.Atol sa mga pagsukod sa electrochemical, ang mga sample gibutang sa 2216E medium ug gitipigan sa usa ka kanunay nga temperatura sa paglumlum (37 ° C) sa usa ka kaligoanan sa tubig.Ang OCP, LPR, EIS ug potensyal nga dinamikong polarization data gisukod gamit ang Autolab potentiostat (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA).Ang mga pagsulay sa LPR natala sa usa ka scan rate nga 0.125 mV s-1 sa range nga -5 hangtod 5 mV nga adunay Eocp ug usa ka sampling rate nga 1 Hz.Ang EIS gihimo sa usa ka sine wave sa usa ka frequency range nga 0.01 ngadto sa 10,000 Hz gamit ang usa ka gipadapat nga boltahe sa 5 mV sa steady state Eocp.Sa wala pa ang potensyal nga pagsilhig, ang mga electrodes anaa sa idle mode hangtud nga ang usa ka lig-on nga bili sa libre nga potensyal sa corrosion naabot.Ang polarization curves dayon gisukod gikan sa -0.2 ngadto sa 1.5 V isip function sa Eocp sa scan rate nga 0.166 mV/s.Ang matag pagsulay gisubli 3 ka beses nga adunay ug walay P. aeruginosa.
Ang mga sample para sa metallographic analysis kay mekanikal nga gipasinaw gamit ang basa nga 2000 grit SiC nga papel ug dayon gipasinaw pa gamit ang 0.05 µm Al2O3 powder suspension para sa optical observation.Ang pagtuki sa metallographic gihimo gamit ang usa ka optical microscope.Ang mga sample gikulit sa usa ka 10 wt% nga solusyon sa potassium hydroxide 43.
Human sa paglumlum, ang mga sample gihugasan 3 ka beses gamit ang phosphate buffered saline (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) ug dayon giayo sa 2.5% (v/v) glutaraldehyde sulod sa 10 ka oras aron ayuhon ang biofilms.Dayon kini gi-dehydrate sa batched ethanol (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% ug 100% sa volume) sa dili pa magpauga sa hangin.Sa katapusan, usa ka bulawan nga pelikula ang gibutang sa ibabaw sa sample aron mahatagan ang conductivity alang sa obserbasyon sa SEM.Ang mga imahe sa SEM gipunting sa mga lugar nga adunay labing kadaghan nga sessile nga mga selula sa P. aeruginosa sa nawong sa matag sample.Paghimo usa ka pagtuki sa EDS aron makit-an ang mga elemento sa kemikal.Usa ka Zeiss confocal laser scanning microscope (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Germany) ang gigamit sa pagsukod sa giladmon sa gahong.Aron maobserbahan ang mga lungag sa kaagnasan sa ilawom sa biofilm, ang sample sa pagsulay una nga gilimpyohan sumala sa Chinese National Standard (CNS) GB / T4334.4-2000 aron makuha ang mga produkto sa corrosion ug biofilm gikan sa nawong sa sample sa pagsulay.
Ang X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, ESCALAB250 surface analysis system, Thermo VG, USA) nga pagtuki gihimo gamit ang usa ka monochromatic X-ray source (Aluminum Kα line nga adunay kusog nga 1500 eV ug usa ka gahum nga 150 W) sa usa ka halapad nga nagbugkos nga mga kusog 0 ubos sa standard nga kondisyon nga -1350 eV.Ang taas nga resolusyon nga spectra natala gamit ang transmission energy nga 50 eV ug usa ka lakang nga 0.2 eV.
Ang mga incubated sample gikuha ug gihugasan nga hinay sa PBS (pH 7.4 ± 0.2) sa 15 s45.Aron maobserbahan ang bacterial viability sa biofilms sa mga sample, ang biofilms gimantsa gamit ang LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Ang kit adunay duha ka fluorescent dyes: SYTO-9 green fluorescent dye ug propidium iodide (PI) red fluorescent dye.Sa CLSM, ang fluorescent nga berde ug pula nga mga tulbok nagrepresentar sa buhi ug patay nga mga selula, matag usa.Alang sa pagmantsa, 1 ml sa usa ka sagol nga adunay sulod nga 3 µl sa SYTO-9 ug 3 µl sa PI nga solusyon gilumlom sa 20 minuto sa temperatura sa kwarto (23 ° C) sa kangitngit.Pagkahuman, ang mga sampol nga namansahan gisusi sa duha ka wavelength (488 nm alang sa buhi nga mga selula ug 559 nm alang sa patay nga mga selula) gamit ang Nikon CLSM apparatus (C2 Plus, Nikon, Japan).Ang gibag-on sa biofilm gisukod sa 3D scanning mode.
Giunsa pagkutlo kining artikuloha: Li, H. et al.Microbial corrosion sa 2707 super duplex stainless steel pinaagi sa Pseudomonas aeruginosa marine biofilm.ang siyensya.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking sa LDX 2101 duplex stainless steel sa chloride solutions sa presensya sa thiosulphate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking sa LDX 2101 duplex stainless steel sa chloride solutions sa presensya sa thiosulphate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking sa duplex stainless steel LDX 2101 sa chloride solutions sa presensya sa thiosulfate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相不锈钢在硫代硫酸盐存在下氯化物溶的。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相stainless steel在福代sulfate分下下南性性生于中图像。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking sa duplex stainless steel LDX 2101 sa chloride solution sa presensya sa thiosulfate.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Mga epekto sa solusyon sa heat-treatment ug nitrogen sa shielding gas sa resistensya sa pitting corrosion sa hyper duplex stainless steel welds. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Mga epekto sa solusyon sa heat-treatment ug nitrogen sa shielding gas sa resistensya sa pitting corrosion sa hyper duplex stainless steel welds.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS ug Park, YS Epekto sa solid solution heat treatment ug nitrogen sa shielding gas sa pitting corrosion resistance sa hyperduplex stainless steel welds. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS ug Park, YS Epekto sa solusyon sa kainit nga pagtambal ug nitroheno sa shielding gas sa pitting corrosion pagsukol sa super duplex stainless steel welds.koros.ang siyensya.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Comparative nga pagtuon sa chemistry sa microbially ug electrochemically induced pitting sa 316L stainless steel. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Comparative nga pagtuon sa chemistry sa microbially ug electrochemically induced pitting sa 316L stainless steel.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. ug Lewandowski, Z. Comparative kemikal nga pagtuon sa microbiological ug electrochemical pitting sa 316L stainless steel. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 微生物和电化学诱导的316L 不锈钢点蚀的化学比较研究。 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. ug Lewandowski, Z. Comparative chemical study sa microbiological ug electrochemically induced pitting sa 316L stainless steel.koros.ang siyensya.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Ang electrochemical kinaiya sa 2205 duplex stainless steel sa alkaline solusyon uban sa lain-laing pH sa atubangan sa chloride. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Ang electrochemical kinaiya sa 2205 duplex stainless steel sa alkaline solusyon uban sa lain-laing pH sa atubangan sa chloride.Luo H., Dong KF, Lee HG ug Xiao K. Electrochemical kinaiya sa duplex stainless steel 2205 sa alkaline solusyon uban sa lain-laing pH sa atubangan sa chloride. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的电化存。 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Electrochemical kinaiya sa 双相 stainless steel sa atubangan sa chloride sa lain-laing pH sa alkaline nga solusyon.Luo H., Dong KF, Lee HG ug Xiao K. Electrochemical kinaiya sa duplex stainless steel 2205 sa alkaline solusyon uban sa lain-laing pH sa atubangan sa chloride.Electrochem.Magasin.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Ang impluwensya sa marine biofilms sa corrosion: Usa ka mubo nga pagrepaso. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Ang impluwensya sa marine biofilms sa corrosion: Usa ka mubo nga pagrepaso.Gamay, BJ, Lee, JS ug Ray, RI Epekto sa Marine Biofilms sa Corrosion: Usa ka Mubo nga Pagrepaso. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 海洋生物膜对腐蚀的影响：简明综述。 Gamay, BJ, Lee, JS & Ray, RIGamay, BJ, Lee, JS ug Ray, RI Epekto sa Marine Biofilms sa Corrosion: Usa ka Mubo nga Pagrepaso.Electrochem.Magasin.54, 2-7 (2008).