Salamat sa pagbisita sa Nature.com. Ang bersyon sa browser nga imong gigamit adunay limitado nga suporta para sa CSS. Para sa pinakamaayong kasinatian, among girekomendar nga mogamit ka og updated nga browser (o i-off ang compatibility mode sa Internet Explorer). Samtang, aron masiguro ang padayon nga suporta, among ipakita ang site nga walay mga style ug JavaScript.
Ang microbial corrosion (MIC) usa ka seryoso nga problema sa daghang mga industriya tungod kay kini mahimong hinungdan sa dakong kapildihan sa ekonomiya. Ang 2707 super duplex stainless steel (2707 HDSS) gigamit sa mga palibot sa dagat tungod sa maayo kaayo nga resistensya sa kemikal. Bisan pa, ang resistensya niini sa MIC wala pa mapamatud-i sa eksperimento. Niini nga pagtuon, gisusi ang pamatasan sa MIC sa 2707 HDSS nga gipahinabo sa marine aerobic bacterium nga Pseudomonas aeruginosa. Ang electrochemical analysis nagpakita nga sa presensya sa Pseudomonas aeruginosa biofilm sa 2216E medium, adunay positibo nga pagbag-o sa potensyal sa corrosion ug pagtaas sa corrosion current density. Ang X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis nagpakita sa pagkunhod sa Cr content sa ibabaw sa specimen sa ilawom sa biofilm. Ang imaging analysis sa mga pit nagpakita nga ang P. aeruginosa biofilm nakamugna og maximum pit depth nga 0.69 μm sulod sa 14 ka adlaw nga incubation. Bisan kung kini gamay, kini nagpakita nga ang 2707 HDSS dili hingpit nga immune sa MIC sa mga biofilm sa P. aeruginosa.
Ang mga duplex stainless steel (DSS) kay kaylap nga gigamit sa nagkalain-laing industriya tungod sa ilang sulundon nga kombinasyon sa maayo kaayong mekanikal nga mga kabtangan ug resistensya sa kaagnasan1,2. Bisan pa, ang lokal nga pitting mahitabo gihapon ug kini makaapekto sa integridad niini nga asero3,4. Ang DSS dili makasugakod sa microbial corrosion (MIC)5,6. Bisan pa sa halapad nga mga aplikasyon sa DSS, aduna gihapoy mga palibot diin ang resistensya sa kaagnasan sa DSS dili igo alang sa dugay nga paggamit. Kini nagpasabot nga mas mahal nga mga materyales nga adunay mas taas nga resistensya sa kaagnasan ang gikinahanglan. Nakita ni Jeon et al7 nga bisan ang super duplex stainless steels (SDSS) adunay pipila ka mga limitasyon sa mga termino sa resistensya sa kaagnasan. Busa, ang super duplex stainless steels (HDSS) nga adunay mas taas nga resistensya sa kaagnasan gikinahanglan sa pipila ka mga aplikasyon. Kini misangpot sa pag-uswag sa highly alloyed HDSS.
Ang resistensya sa kaagnasan sa DSS nagdepende sa ratio sa alpha ug gamma phases ug sa Cr, Mo ug W depleted regions 8, 9, 10 nga kasikbit sa ikaduhang phase. Ang HDSS adunay taas nga content sa Cr, Mo ug N11, busa kini adunay maayo kaayong resistensya sa kaagnasan ug taas nga value (45-50) nga Pitting Resistance Equivalent Number (PREN), nga gitino sa wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt% W) + 16 wt% N12. Ang maayo kaayong resistensya sa kaagnasan niini nagsalig sa balanse nga komposisyon nga adunay gibana-bana nga 50% ferrite (α) ug 50% austenite (γ) phases, ang HDSS adunay mas maayo nga mechanical properties ug mas taas nga resistensya kay sa conventional DSS13. Chloride corrosion properties. Ang gipauswag nga resistensya sa kaagnasan nagpalapad sa paggamit sa HDSS sa mas corrosive chloride environments, sama sa marine environments.
Ang mga MIC usa ka dakong problema sa daghang industriya sama sa lana ug gas ug mga utility sa tubig14. Ang MIC nagkantidad og 20% ​​sa tanang kadaot sa corrosion15. Ang MIC kay bioelectrochemical corrosion nga makita sa daghang palibot. Ang mga biofilm nga maporma sa mga metal nga nawong makausab sa mga kondisyon sa electrochemical, sa ingon makaapekto sa proseso sa corrosion. Kaylap nga gituohan nga ang MIC corrosion gipahinabo sa mga biofilm. Ang mga electrogenic microorganism nag-corrode sa mga metal aron makakuha og sustaining energy aron mabuhi17. Ang bag-o nga mga pagtuon sa MIC nagpakita nga ang EET (extracellular electron transfer) mao ang rate-limiting factor sa MIC nga gipahinabo sa mga electrogenic microorganism. Gipakita ni Zhang et al. 18 nga ang mga electron mediator nagpadali sa pagbalhin sa electron tali sa mga selula sa Desulfovibrio sessificans ug 304 stainless steel, nga mosangpot sa mas grabe nga pag-atake sa MIC. Gipakita nila ni Enning et al. 19 ug Venzlaff et al. 20 nga ang mga corrosive sulfate-reducing bacteria (SRB) biofilms direktang makasuhop sa mga electron gikan sa mga metal substrate, nga moresulta sa grabe nga pitting corrosion.
Ang DSS nailhan nga daling mataptan sa MIC sa mga palibot nga adunay SRB, iron-reducing bacteria (IRB), ug uban pa. 21. Kini nga mga bakterya hinungdan sa localized pitting sa mga nawong sa DSS ubos sa biofilms 22,23. Dili sama sa DSS, ang MIC sa HDSS24 wala kaayo mailhi.
Ang Pseudomonas aeruginosa usa ka gram-negative motile rod-shaped bacterium nga kaylap nga mikaylap sa kinaiyahan25. Ang Pseudomonas aeruginosa usa usab ka mayor nga grupo sa microbial sa palibot sa dagat, nga hinungdan sa MIC sa asero. Ang Pseudomonas suod nga nalambigit sa mga proseso sa corrosion ug giila nga usa ka pioneer colonizer atol sa pagporma sa biofilm. Gipakita nila ni Mahat et al. 28 ug Yuan et al. 29 nga ang Pseudomonas aeruginosa adunay tendensiya nga madugangan ang rate sa corrosion sa mild steel ug mga alloy sa mga palibot nga adunay tubig.
Ang pangunang tumong niini nga trabaho mao ang pag-imbestiga sa mga kabtangan sa MIC sa 2707 HDSS nga gipahinabo sa marine aerobic bacterium nga Pseudomonas aeruginosa gamit ang electrochemical methods, surface analytical techniques ug corrosion product analysis. Gihimo ang mga electrochemical studies lakip ang Open Circuit Potential (OCP), Linear Polarization Resistance (LPR), Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), ug Potential Dynamic Polarization aron tun-an ang MIC behavior sa 2707 HDSS. Gihimo ang energy dispersive spectrometer (EDS) analysis aron makit-an ang mga elemento sa kemikal sa corroded surface. Dugang pa, gigamit ang X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis aron mahibal-an ang kalig-on sa oxide film passivation ubos sa impluwensya sa usa ka marine environment nga adunay Pseudomonas aeruginosa. Gisukod ang giladmon sa pit ubos sa confocal laser scanning microscope (CLSM).
Ang Talaan 1 naglista sa kemikal nga komposisyon sa 2707 HDSS. Ang Talaan 2 nagpakita nga ang 2707 HDSS adunay maayo kaayong mekanikal nga mga kabtangan nga adunay yield strength nga 650 MPa. Ang Hulagway 1 nagpakita sa optical microstructure sa solution heat treated 2707 HDSS. Ang pinahaba nga mga banda sa austenite ug ferrite phases nga walay secondary phases makita sa microstructure nga adunay mga 50% austenite ug 50% ferrite phases.
Ang Figure 2a nagpakita sa open circuit potential (Eocp) batok sa exposure time data para sa 2707 HDSS sa abiotic 2216E medium ug P. aeruginosa broth sulod sa 14 ka adlaw sa 37 °C. Gipakita niini nga ang pinakadako ug mahinungdanong pagbag-o sa Eocp nahitabo sulod sa unang 24 oras. Ang mga kantidad sa Eocp sa duha ka kaso miabot sa kinapungkayan nga -145 mV (vs. SCE) mga 16 ka oras ug dayon miubos pag-ayo, nga miabot sa -477 mV (vs. SCE) ug -236 mV (vs. SCE) para sa abiotic sample ug P, matag usa). Mga kupon sa Pseudomonas aeruginosa, matag usa. Pagkahuman sa 24 oras, ang kantidad sa Eocp sa 2707 HDSS para sa P. aeruginosa medyo lig-on sa -228 mV (vs. SCE), samtang ang katugbang nga kantidad para sa mga dili-biolohikal nga sample gibana-bana nga -442 mV (vs. SCE). Ang Eocp sa presensya sa P. aeruginosa medyo ubos.
Elektrokemikal nga pagsulay sa 2707 ka mga specimen sa HDSS sa abiotic medium ug sabaw sa Pseudomonas aeruginosa sa 37 °C:
(a) Eocp isip function sa exposure time, (b) polarization curves sa ika-14 nga adlaw, (c) Rp isip function sa exposure time ug (d) icorr isip function sa exposure time.
Ang Talaan 3 naglista sa mga electrochemical corrosion parameter values ​​​​sa 2707 HDSS samples nga gi-expose sa abiotic medium ug Pseudomonas aeruginosa inoculated medium sulod sa 14 ka adlaw. Ang mga tangent sa anodic ug cathodic curves gi-extrapolate aron makaabot sa mga intersection nga moresulta sa corrosion current density (icorr), corrosion potential (Ecorr) ug Tafel slopes (βα ug βc) sumala sa standard nga mga pamaagi30,31.
Sama sa gipakita sa Figure 2b, ang pag-usbaw sa kurba sa P. aeruginosa pataas miresulta sa pagtaas sa Ecorr kon itandi sa abiotic curve. Ang bili sa icorr, nga proporsyonal sa corrosion rate, misaka ngadto sa 0.328 μA cm-2 sa sample sa Pseudomonas aeruginosa, upat ka pilo kay sa non-biological sample (0.087 μA cm-2).
Ang LPR usa ka klasiko nga dili makadaot nga electrochemical nga pamaagi para sa paspas nga pag-analisar sa corrosion. Gigamit usab kini sa pagtuon sa MIC32. Ang Figure 2c nagpakita sa polarization resistance (Rp) isip function sa exposure time. Ang mas taas nga Rp value nagpasabot og mas gamay nga corrosion. Sulod sa unang 24 oras, ang Rp sa 2707 HDSS nakaabot sa pinakataas nga kantidad nga 1955 kΩ cm2 para sa abiotic samples ug 1429 kΩ cm2 para sa Pseudomonas aeruginosa samples. Ang Figure 2c nagpakita usab nga ang Rp value kusog nga mikunhod human sa usa ka adlaw ug dayon nagpabilin nga wala mausab sulod sa sunod nga 13 ka adlaw. Ang Rp value sa Pseudomonas aeruginosa sample mga 40 kΩ cm2, nga mas ubos kay sa 450 kΩ cm2 value sa non-biological sample.
Ang bili sa icorr proporsyonal sa uniporme nga rate sa kaagnasan. Ang bili niini mahimong makalkulo gikan sa mosunod nga Stern-Geary equation,
Subay sa Zou et al. 33, ang kasagarang kantidad sa Tafel slope B niini nga trabaho gituohan nga 26 mV/dec. Gipakita sa Figure 2d nga ang icorr sa non-biological 2707 sample nagpabilin nga medyo lig-on, samtang ang P. aeruginosa sample nag-usab-usab pag-ayo human sa unang 24 oras. Ang icorr values ​​sa P. aeruginosa samples mas taas og usa ka order of magnitude kay sa non-biological controls. Kini nga trend nahiuyon sa mga resulta sa polarization resistance.
Ang EIS usa pa ka dili makadaot nga teknik nga gigamit sa pag-ila sa mga reaksyon sa electrochemical sa mga interface nga gi-corrode. Ang impedance spectra ug gikalkulo nga mga kantidad sa capacitance sa mga specimen nga naladlad sa abiotic media ug solusyon sa Pseudomonas aeruginosa, Rb resistance sa passive film/biofilm nga naporma sa ibabaw sa specimen, Rct charge transfer resistance, Cdl electric double layer capacitance (EDL) ug mga parameter sa QCPE Constant Phase Element (CPE). Kini nga mga parameter dugang nga gisusi pinaagi sa pag-fit sa datos gamit ang usa ka equivalent circuit (EEC) nga modelo.
Ang Figure 3 nagpakita sa tipikal nga Nyquist plots (a ug b) ug Bode plots (a' ug b') sa 2707 ka HDSS samples sa abiotic medium ug P. aeruginosa broth para sa lain-laing incubation times. Ang diametro sa Nyquist ring mokunhod sa presensya sa Pseudomonas aeruginosa. Ang Bode plot (Fig. 3b') nagpakita sa pagtaas sa gidak-on sa total impedance. Ang impormasyon sa relaxation time constant mahimong mahatag sa phase maxima. Ang Figure 4 nagpakita sa monolayer (a) ug bilayer (b) based physical structures ug sa ilang katugbang nga EECs. Ang CPE gipaila sa EEC model. Ang admittance ug impedance niini gipahayag sama sa mosunod:
Duha ka pisikal nga modelo ug katugbang nga equivalent circuits para sa pag-fit sa impedance spectrum sa 2707 HDSS specimen:
diin ang Y0 mao ang gidak-on sa CPE, ang j mao ang hinanduraw nga numero o (-1)1/2, ang ω mao ang angular frequency, ug ang n mao ang CPE power index nga ubos sa unity35. Ang baliskad sa charge transfer resistance (ie 1/Rct) katumbas sa corrosion rate. Ang mas gamay nga Rct nagpasabot og mas paspas nga corrosion rate27. Human sa 14 ka adlaw nga incubation, ang Rct sa mga sample sa Pseudomonas aeruginosa nakaabot sa 32 kΩ cm2, mas gamay kay sa 489 kΩ cm2 sa mga non-biological sample (Table 4).
Ang mga imahe sa CLSM ug mga imahe sa SEM sa Figure 5 klarong nagpakita nga ang biofilm coverage sa ibabaw sa 2707 HDSS specimen human sa 7 ka adlaw dasok. Apan, human sa 14 ka adlaw, ang biofilm coverage nihit ug pipila ka patay nga mga selula ang mitungha. Ang Table 5 nagpakita sa gibag-on sa biofilm sa 2707 HDSS specimens human sa exposure sa P. aeruginosa sulod sa 7 ug 14 ka adlaw. Ang pinakataas nga 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 aberids nga gibag-on sa biofilm nagpamatuod usab niini nga trend. 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 nga imahe human sa 7 ka adlaw, (b) 3-D CLSM nga imahe human sa 14 ka adlaw, (c) SEM nga imahe human sa 7 ka adlaw ug (d) SEM nga imahe human sa 14 ka adlaw.
Ang EDS nagbutyag sa mga elementong kemikal sa mga biofilm ug mga produkto sa kaagnasan sa mga sample nga naladlad sa P. aeruginosa sulod sa 14 ka adlaw. Ang Figure 6 nagpakita nga ang sulod sa C, N, O, ug P sa mga biofilm ug mga produkto sa kaagnasan mas taas kay sa anaa sa mga bare metal, tungod kay kini nga mga elemento nalangkit sa mga biofilm ug sa ilang mga metabolite. Ang mga mikrobyo nagkinahanglan lamang og gamay nga kantidad sa chromium ug iron. Ang taas nga lebel sa Cr ug Fe sa biofilm ug mga produkto sa kaagnasan sa ibabaw sa mga specimen nagpakita nga ang metal matrix nawad-an og mga elemento tungod sa kaagnasan.
Human sa 14 ka adlaw, ang pag-pitting nga adunay ug walay P. aeruginosa naobserbahan sa 2216E medium. Sa wala pa ang incubation, ang nawong sa specimen hamis ug walay depekto (Fig. 7a). Human sa incubation ug pagtangtang sa biofilm ug mga produkto sa corrosion, ang pinakalawom nga mga lungag sa nawong sa mga specimen gisusi ubos sa CLSM, sama sa gipakita sa Figure 7b ug c. Walay klaro nga mga lungag nga nakit-an sa nawong sa mga non-biological control sample (maximum pit depth 0.02 μm). Ang maximum pit depth nga gipahinabo sa Pseudomonas aeruginosa kay 0.52 μm human sa 7 ka adlaw ug 0.69 μm human sa 14 ka adlaw, base sa average maximum pit depth sa 3 ka sample (10 ka maximum pit depth values ​​ang gipili alang sa matag sample) nga miabot sa 0.42 ± 0.12 μm ug 0.52 ± 0.15 μm, matag usa (Table 5). Kini nga mga pit depth values ​​gamay apan importante.
(a) Sa dili pa maladlad, (b) 14 ka adlaw sa abiotic medium ug (c) 14 ka adlaw sa sabaw sa Pseudomonas aeruginosa.
Ang Figure 8 nagpakita sa XPS spectra sa lain-laing sample surfaces, ug ang mga kemikal nga komposisyon nga gisusi alang sa matag surface gisumada sa Table 6. Sa Table 6, ang atomic percentages sa Fe ug Cr sa presensya sa P. aeruginosa (mga sample A ug B) mas ubos kay sa mga non-biological control samples (mga sample C ug D). Alang sa P. aeruginosa sample, ang Cr 2p core-level spectral curve gipahaom sa upat ka peak components nga adunay binding energy (BE) values ​​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). Alang sa non-biological specimens, ang Cr 2p core-level spectrum adunay duha ka main peaks para sa Cr (573.80 eV para sa BE) ug Cr2O3 (575.90 eV para sa BE) sa Fig. 9c ug d, matag usa. Ang labing talagsaong kalainan tali sa abiotic ug P. aeruginosa nga mga sample mao ang presensya sa Cr6+ ug mas taas nga relatibong fraction sa Cr(OH)3 (BE nga 586.8 eV) sa ilawom sa biofilm.
Ang lapad nga XPS spectra sa nawong sa 2707 HDSS specimen sa duha ka media kay 7 ka adlaw ug 14 ka adlaw, matag usa.
(a) 7 ka adlaw nga pagkaladlad sa P. aeruginosa, (b) 14 ka adlaw nga pagkaladlad sa P. aeruginosa, (c) 7 ka adlaw sa abiotic medium ug (d) 14 ka adlaw sa abiotic medium.
Ang HDSS nagpakita og taas nga lebel sa resistensya sa kaagnasan sa kadaghanang mga palibot. Si Kim et al. 2 nagtaho nga ang UNS S32707 HDSS gihubit nga usa ka highly alloyed DSS nga adunay PREN nga labaw sa 45. Ang PREN value sa 2707 HDSS specimen niini nga trabaho kay 49. Kini tungod sa taas nga chromium content ug taas nga molybdenum ug Ni levels, nga mapuslanon sa acidic ug taas nga chloride nga mga palibot. Dugang pa, ang usa ka balanse nga komposisyon ug walay depekto nga microstructure mapuslanon alang sa structural stability ug resistensya sa kaagnasan. Bisan pa, bisan pa sa maayo kaayo nga resistensya sa kemikal, ang experimental data niini nga trabaho nagsugyot nga ang 2707 HDSS dili hingpit nga immune sa MIC sa P. aeruginosa biofilms.
Ang mga resulta sa electrochemical nagpakita nga ang corrosion rate sa 2707 HDSS sa sabaw sa P. aeruginosa misaka pag-ayo human sa 14 ka adlaw kon itandi sa non-biological medium. Sa Figure 2a, usa ka pagkunhod sa Eocp ang naobserbahan sa abiotic medium ug sabaw sa P. aeruginosa sulod sa unang 24 oras. Pagkahuman, ang biofilm nahuman na sa pagtabon sa nawong sa specimen ug ang Eocp nahimong medyo lig-on36. Bisan pa, ang lebel sa biological Eocp mas taas kaysa sa non-biological Eocp. Adunay rason sa pagtuo nga kini nga kalainan tungod sa pagporma sa biofilm sa P. aeruginosa. Sa Fig. 2d, sa presensya sa P. aeruginosa, ang icorr value sa 2707 HDSS miabot sa 0.627 μA cm-2, nga usa ka order of magnitude nga mas taas kaysa sa abiotic control (0.063 μA cm-2), nga nahiuyon sa Rct value nga gisukod sa EIS. Atol sa unang pipila ka adlaw, ang impedance values ​​​​sa P. Ang sabaw sa aeruginosa misaka tungod sa pagtapot sa mga selula sa P. aeruginosa ug sa pagporma sa mga biofilm. Apan, kon ang biofilm hingpit nga motabon sa nawong sa specimen, ang impedance mokunhod. Ang protective layer unang atakehon tungod sa pagporma sa mga biofilm ug mga metabolite sa biofilm. Busa, ang resistensya sa corrosion mikunhod sa paglabay sa panahon, ug ang pagtapot sa P. aeruginosa hinungdan sa localized corrosion. Lahi ang mga uso sa abiotic media. Ang resistensya sa corrosion sa non-biological control mas taas kay sa katugbang nga kantidad sa mga sample nga naladlad sa sabaw sa P. aeruginosa. Dugang pa, alang sa mga abiotic sample, ang kantidad sa Rct sa 2707 HDSS miabot sa 489 kΩ cm2 sa ika-14 nga adlaw, nga 15 ka pilo sa kantidad sa Rct (32 kΩ cm2) sa presensya sa P. aeruginosa. Busa, ang 2707 HDSS adunay maayo kaayong resistensya sa corrosion sa usa ka sterile nga palibot, apan dili makasugakod sa pag-atake sa MIC sa mga biofilm sa P. aeruginosa.
Kini nga mga resulta makita usab gikan sa mga polarization curve sa Fig. 2b. Ang anodic branching gipahinungod sa pagporma sa biofilm sa Pseudomonas aeruginosa ug mga reaksyon sa oksihenasyon sa metal. Sa samang higayon, ang cathodic reaction mao ang pagkunhod sa oksiheno. Ang presensya sa P. aeruginosa nakapausbaw pag-ayo sa corrosion current density, nga gibana-bana nga usa ka order sa magnitude nga mas taas kaysa sa abiotic control. Kini nagpakita nga ang P. aeruginosa biofilm nagdugang sa localized corrosion sa 2707 HDSS. Nakita ni Yuan et al29 nga ang corrosion current density sa 70/30 Cu-Ni alloy misaka ubos sa hagit sa P. aeruginosa biofilm. Mahimo kini tungod sa biocatalysis sa pagkunhod sa oksiheno pinaagi sa Pseudomonas aeruginosa biofilms. Kini nga obserbasyon mahimo usab nga magpatin-aw sa MIC sa 2707 HDSS niini nga trabaho. Ang mga aerobic biofilm mahimo usab nga adunay gamay nga oksiheno sa ilawom niini. Busa, ang kapakyasan sa pag-re-passivate sa metal surface pinaagi sa oksiheno mahimong usa ka hinungdan sa MIC niini nga trabaho.
Gisugyot ni Dickinson et al. 38 nga ang gikusgon sa kemikal ug elektrokemikal nga mga reaksyon mahimong direktang maapektuhan sa metabolic activity sa sessile bacteria sa ibabaw sa specimen ug sa kinaiya sa mga produkto sa corrosion. Sama sa gipakita sa Figure 5 ug Table 5, ang gidaghanon sa selula ug ang gibag-on sa biofilm mikunhod human sa 14 ka adlaw. Kini makatarunganon nga ipasabut nga human sa 14 ka adlaw, kadaghanan sa mga sessile cell sa ibabaw sa 2707 HDSS namatay tungod sa pagkunhod sa sustansya sa 2216E medium o ang pagpagawas sa makahilong metal ions gikan sa 2707 HDSS matrix. Kini usa ka limitasyon sa mga batch experiments.
Niini nga trabaho, ang P. aeruginosa biofilm nagpasiugda sa lokal nga pagkunhod sa Cr ug Fe ubos sa biofilm sa 2707 HDSS surface (Fig. 6). Sa Table 6, ang pagkunhod sa Fe ug Cr sa sample D kon itandi sa sample C, nga nagpakita nga ang natunaw nga Fe ug Cr nga gipahinabo sa P. aeruginosa biofilm nagpadayon lapas sa unang 7 ka adlaw. Ang 2216E medium gigamit sa pag-simulate sa mga palibot sa dagat. Kini adunay sulod nga 17700 ppm Cl-, nga ikatandi sa makita sa natural nga tubig sa dagat. Ang presensya sa 17700 ppm Cl- mao ang pangunang hinungdan sa pagkunhod sa Cr sa 7- ug 14 ka adlaw nga abiotic samples nga gisusi sa XPS. Kon itandi sa mga sample sa P. aeruginosa, ang pagkatunaw sa Cr sa mga abiotic sample mas gamay tungod sa kusog nga resistensya sa Cl− sa 2707 HDSS sa mga abiotic environment. Ang Figure 9 nagpakita sa presensya sa Cr6+ sa passivation film. Mahimong nalambigit kini sa pagtangtang sa Cr gikan sa mga nawong nga asero pinaagi sa mga biofilm sa P. aeruginosa, sama sa gisugyot ni Chen ug Clayton.
Tungod sa pagtubo sa bakterya, ang mga kantidad sa pH sa medium sa wala pa ug pagkahuman sa pagtanom kay 7.4 ug 8.2, matag usa. Busa, ubos sa biofilm sa P. aeruginosa, ang organic acid corrosion dili lagmit nga usa ka hinungdan niini nga trabaho tungod sa medyo taas nga pH sa bulk medium. Ang pH sa non-biological control medium wala kaayo mausab (gikan sa inisyal nga 7.4 ngadto sa katapusang 7.5) atol sa 14 ka adlaw nga panahon sa pagsulay. Ang pagtaas sa pH sa inoculation medium human sa incubation tungod sa metabolic activity sa P. aeruginosa ug nakit-an nga adunay parehas nga epekto sa pH bisan kung wala ang mga test strips.
Sama sa gipakita sa Figure 7, ang pinakataas nga giladmon sa lungag nga gipahinabo sa biofilm sa P. aeruginosa kay 0.69 μm, nga mas dako kay sa abiotic medium (0.02 μm). Kini nahiuyon sa electrochemical data nga gihulagway sa ibabaw. Ang 0.69 μm nga giladmon sa lungag sobra sa napulo ka pilo nga mas gamay kay sa 9.5 μm nga kantidad nga gitaho alang sa 2205 DSS ubos sa parehas nga mga kondisyon. Kini nga datos nagpakita nga ang 2707 HDSS nagpakita og mas maayo nga MIC resistance kon itandi sa 2205 DSS. Dili kini ikatingala, tungod kay ang 2707 HDSS adunay mas taas nga chromium content, nga naghatag og mas dugay nga passivation, tungod sa balanse nga istruktura sa phase nga walay makadaot nga secondary precipitates, nga nagpalisud sa P. aeruginosa sa pag-depassivate ug pagsugod sa mga punto nga nag-eclipse.
Sa konklusyon, ang MIC pitting nakit-an sa ibabaw sa 2707 HDSS sa sabaw sa P. aeruginosa kon itandi sa gamay ra nga pitting sa abiotic media. Kini nga trabaho nagpakita nga ang 2707 HDSS adunay mas maayo nga resistensya sa MIC kaysa 2205 DSS, apan dili kini hingpit nga immune sa MIC tungod sa biofilm sa P. aeruginosa. Kini nga mga nahibal-an makatabang sa pagpili sa angay nga stainless steel ug gibanabana nga kinabuhi sa serbisyo alang sa palibot sa dagat.
Ang kupon para sa 2707 HDSS gihatag sa School of Metallurgy sa Northeastern University (NEU) sa Shenyang, China. Ang elementong komposisyon sa 2707 HDSS gipakita sa Table 1, nga gisusi sa NEU Materials Analysis and Testing Department. Ang tanang sample gi-solution treatment sa 1180 °C sulod sa 1 ka oras. Sa wala pa ang corrosion testing, ang coin-shaped nga 2707 HDSS nga adunay top exposed surface area nga 1 cm2 gipasinaw ngadto sa 2000 grit gamit ang silicon carbide paper ug gipasinaw pa gamit ang 0.05 μm Al2O3 powder suspension. Ang mga kilid ug ubos gipanalipdan sa inert paint. Human mamala, ang mga specimen gihugasan gamit ang sterile deionized water ug gi-sterilize gamit ang 75% (v/v) ethanol sulod sa 0.5 ka oras. Dayon kini gipauga sa hangin ubos sa ultraviolet (UV) light sulod sa 0.5 ka oras sa dili pa gamiton.
Ang Marine Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 strain gipalit gikan sa Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), China. Ang Pseudomonas aeruginosa gipatubo sa aerobically sa 37°C sa 250 ml flasks ug 500 ml electrochemical glass cells gamit ang Marine 2216E liquid medium (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China). Medium (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 NH3, 0016 NH3, 0016 NaH2PO4, 5.0 peptone, 1.0 yeast extract ug 0.1 ferric citrate. I-autoclave sa 121°C sulod sa 20 minutos sa dili pa inoculation. Ihap ang sessile ug planktonic cells gamit ang hemocytometer ubos sa light microscope sa 400X magnification. Ang inisyal nga konsentrasyon sa planktonic Pseudomonas aeruginosa human dayon sa inoculation kay gibana-bana nga 106 cells/ml.
Ang mga electrochemical test gihimo sa usa ka klasiko nga three-electrode glass cell nga adunay medium volume nga 500 ml. Usa ka platinum sheet ug usa ka saturated calomel electrode (SCE) ang konektado sa reactor pinaagi sa Luggin capillaries nga puno sa salt bridges, nga nagsilbing counter ug reference electrodes, matag usa. Aron mahimo ang mga working electrodes, usa ka rubber-coated copper wire ang gilakip sa matag specimen ug gitabonan og epoxy, nga nagbilin og mga 1 cm2 nga exposed single-sided surface area para sa working electrode. Atol sa electrochemical measurements, ang mga sample gibutang sa 2216E medium ug gimentinar sa usa ka constant incubation temperature (37 °C) sa usa ka water bath. Ang OCP, LPR, EIS ug potential dynamic polarization data gisukod gamit ang Autolab potentiostat (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA). Ang mga LPR test natala sa scan rate nga 0.125 mV s-1 sa range nga -5 ug 5 mV nga adunay Eocp ug sampling frequency nga 1 Hz. Ang EIS gihimo gamit ang sine wave sa frequency range. 0.01 ngadto sa 10,000 Hz gamit ang 5 mV nga gigamit nga boltahe sa steady state nga Eocp. Sa wala pa ang potential sweep, ang mga electrode naa sa open-circuit mode hangtod nga naabot ang usa ka stable nga free corrosion potential value. Ang mga polarization curve gipadagan dayon gikan sa -0.2 ngadto sa 1.5 V vs. Eocp sa scan rate nga 0.166 mV/s. Ang matag pagsulay gisubli sa 3 ka beses uban ug walay P. aeruginosa.
Ang mga specimen para sa metallographic analysis gipasinaw gamit ang 2000 grit nga basa nga SiC nga papel ug dayon gipasinaw pa gamit ang 0.05 μm Al2O3 powder suspension para sa optical observation. Ang metallographic analysis gihimo gamit ang optical microscope. Ang mga specimen gi-etch gamit ang 10 wt.% potassium hydroxide solution 43.
Human sa incubation, ang mga sample gihugasan og 3 ka beses gamit ang phosphate-buffered saline (PBS) solution (pH 7.4 ± 0.2) ug dayon gi-fix gamit ang 2.5% (v/v) glutaraldehyde sulod sa 10 ka oras aron ma-fix ang mga biofilm. Gi-dehydrate kini dayon gamit ang graded series (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% ug 100% v/v) nga ethanol sa dili pa kini i-air dry. Sa katapusan, ang nawong sa sample gi-sputter og gold film aron makahatag og conductivity para sa SEM observation. Ang mga SEM image gi-focus sa mga spots nga adunay pinaka-sessile nga P. aeruginosa cells sa nawong sa matag specimen. Paghimo og EDS analysis aron makit-an ang mga kemikal nga elemento. Usa ka Zeiss Confocal Laser Scanning Microscope (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Germany) ang gigamit aron masukod ang giladmon sa pit. Aron maobserbahan ang mga corrosion pit ubos sa biofilm, ang test piece gilimpyohan una sumala sa Chinese National Standard. (CNS) GB/T4334.4-2000 aron makuha ang mga produkto sa taya ug biofilm sa ibabaw sa test piece.
Ang X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, ESCALAB250 surface analysis system, Thermo VG, USA) nga pag-analisa gihimo gamit ang monochromatic X-ray source (aluminum Kα line sa 1500 eV energy ug 150 W power) sa halapad nga binding energy range nga 0 ubos sa standard nga mga kondisyon –1350 eV. Ang mga high-resolution spectra girekord gamit ang 50 eV pass energy ug 0.2 eV step size.
Ang mga gi-incubate nga specimen gikuha ug gihugasan og hinay gamit ang PBS (pH 7.4 ± 0.2) sulod sa 15 segundos 45. Aron maobserbahan ang bacterial viability sa mga biofilm sa mga sample, ang mga biofilm gi-stain gamit ang LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA). Ang kit adunay duha ka fluorescent dyes, usa ka berde nga fluorescent SYTO-9 dye ug usa ka pula nga fluorescent propidium iodide (PI) dye. Ubos sa CLSM, ang mga tuldok nga adunay fluorescent green ug pula nagrepresentar sa buhi ug patay nga mga selula, matag usa. Alang sa staining, ang 1 ml nga sagol nga adunay 3 μl SYTO-9 ug 3 μl PI solution gi-incubate sulod sa 20 minutos sa temperatura sa kwarto (23 oC) sa ngitngit. Pagkahuman, ang mga gi-staiment nga sample giobserbahan sa duha ka wavelength (488 nm para sa buhi nga mga selula ug 559 nm para sa patay nga mga selula) gamit ang Nikon CLSM machine (C2 Plus, Nikon, Japan). Ang gibag-on sa Biofilm gisukod sa 3-D scanning mode.
Unsaon pagkutlo niini nga artikulo: Li, H. et al. Microbial corrosion sa 2707 super duplex stainless steel pinaagi sa marine Pseudomonas aeruginosa biofilm.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking sa LDX 2101 duplex stainless steel sa chloride solution sa presensya sa thiosulfate.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Epekto sa solution heat treatment ug nitrogen sa shielding gas sa pitting corrosion resistance sa super duplex stainless steel welds.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Usa ka Pagtandi sa Kemikal nga Pagtuon sa Microbial ug Electrochemically Induced Pitting Corrosion sa 316L Stainless Steel.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Elektrokemikal nga pamatasan sa 2205 duplex stainless steel sa alkaline nga mga solusyon nga lainlain ang pH sa presensya sa chloride.Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Ang epekto sa mga biofilm sa dagat sa kaagnasan: usa ka mubo nga pagrepaso.Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).