Salamat sa pagbisita sa Nature.com. Ang bersyon sa browser nga imong gigamit adunay limitado nga suporta sa CSS. Para sa pinakamaayong kasinatian, among girekomendar nga mogamit ka og updated nga browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer). Samtang, aron masiguro ang padayon nga suporta, among i-render 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 mosangpot sa dakong kapildihan sa ekonomiya. Ang super duplex stainless steel 2707 (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. Kini nga pagtuon nagsusi sa pamatasan sa MIC 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, usa ka positibo nga pagbag-o sa potensyal sa corrosion ug usa ka pagtaas sa corrosion current density ang mahitabo. Ang pag-analisar sa X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) nagpakita sa pagkunhod sa sulud sa Cr sa ibabaw sa sample sa ilawom sa biofilm. Ang biswal nga pag-analisar sa mga lungag nagpakita nga ang P. aeruginosa biofilm nakamugna og labing taas nga giladmon sa lungag nga 0.69 µm sulod sa 14 ka adlaw nga incubation. Bisan gamay ra kini, 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 lain-laing mga industriya tungod sa hingpit nga kombinasyon sa maayo kaayong mekanikal nga mga kabtangan ug resistensya sa kaagnasan1,2. Bisan pa, ang lokal nga pitting mahitabo gihapon ug makaapekto sa integridad niini nga asero3,4. Ang DSS dili makasugakod sa microbial corrosion (MIC)5,6. Bisan pa sa halapad nga mga aplikasyon alang sa DSS, aduna gihapoy mga palibot diin ang resistensya sa kaagnasan sa DSS dili igo alang sa dugay nga paggamit. Kini nagpasabot nga ang mas mahal nga mga materyales nga adunay mas taas nga resistensya sa kaagnasan gikinahanglan. Nakita ni Jeon et al7 nga bisan ang mga super duplex stainless steel (SDSS) adunay pipila ka mga limitasyon sa mga termino sa resistensya sa kaagnasan. Busa, sa pipila ka mga kaso, ang mga super duplex stainless steel (HDSS) nga adunay mas taas nga resistensya sa kaagnasan gikinahanglan. Kini misangpot sa pag-uswag sa highly alloyed HDSS.
Ang resistensya sa kaagnasan sa DSS nagdepende sa ratio sa alpha ug gamma phases ug nahurot sa Cr, Mo ug W 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) sa equivalent pitting resistance 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 nagdepende sa balanse nga komposisyon nga adunay gibana-bana nga 50% ferritic (α) ug 50% austenitic (γ) phases. Ang HDSS adunay mas maayong mechanical properties ug mas taas nga resistensya sa chloride corrosion. Ang gipauswag nga resistensya sa kaagnasan nagpalapad sa paggamit sa HDSS sa mas agresibo nga chloride environments sama sa marine environments.
Ang mga MIC usa ka dakong problema sa daghang mga industriya sama sa industriya sa lana ug gas ug tubig14. Ang MIC nagkantidad og 20% ​​sa tanang kadaot sa corrosion15. Ang MIC usa ka bioelectrochemical corrosion nga makita sa daghang mga palibot. Ang mga biofilm nga maporma sa mga metal nga nawong nag-usab sa mga kondisyon sa electrochemical, sa ingon nakaapekto sa proseso sa corrosion. Kaylap nga gituohan nga ang MIC corrosion gipahinabo sa mga biofilm. Ang mga electrogenic microorganism mokaon sa mga metal aron makuha ang enerhiya nga ilang gikinahanglan 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 intermediary nagpadali sa pagbalhin sa mga electron tali sa mga selula sa Desulfovibrio sessificans ug 304 stainless steel, nga miresulta sa mas grabe nga pag-atake sa MIC. Gipakita nila ni Anning et al. 19 ug Wenzlaff et al. 20 nga ang mga biofilm sa corrosive sulfate-reducing bacteria (SRB) direktang makasuhop sa mga electron gikan sa mga metal substrate, nga miresulta sa grabe nga pitting.
Ang DSS nailhan nga daling mataptan sa MIC sa mga media nga adunay SRBs, 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 wala kaayo mailhi.
Ang Pseudomonas aeruginosa usa ka Gram-negative, motile, rod-shaped nga bakterya nga kaylap nga mikaylap sa kinaiyahan25. Ang Pseudomonas aeruginosa usa usab ka mayor nga grupo sa mikrobyo sa palibot sa dagat, nga hinungdan sa taas nga konsentrasyon sa MIC. Ang Pseudomonas aktibo nga nalambigit sa proseso sa kaagnasan 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 lagmit nga makadugang sa rate sa kaagnasan sa malumo nga asero ug mga haluang metal sa mga palibot sa tubig.
Ang pangunang tumong niini nga trabaho mao ang pag-imbestiga sa mga kabtangan sa MIC 2707 HDSS nga gipahinabo sa marine aerobic bacterium nga Pseudomonas aeruginosa gamit ang electrochemical methods, surface analysis methods 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 kinaiya sa MIC 2707 HDSS. Gihimo ang energy dispersive spectrometric analysis (EDS) aron makit-an ang mga elemento sa kemikal sa usa ka corroded surface. Dugang pa, gigamit ang X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 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 lungag gisukod ubos sa confocal laser scanning microscope (CLSM).
Ang Talaan 1 nagpakita 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. Sa hulagway 1 nagpakita sa optical microstructure sa solution heat treated 2707 HDSS. Sa microstructure nga adunay mga 50% austenite ug 50% ferrite phases, makita ang elongated bands sa austenite ug ferrite phases nga walay secondary phases.
Sa fig. 2a, gipakita ang open circuit potential (Eocp) batok sa exposure time para sa 2707 HDSS sa 2216E abiotic medium ug P. aeruginosa broth sulod sa 14 ka adlaw sa 37°C. Gipakita niini nga ang pinakadako ug labing hinungdanon nga 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 (kon itandi sa SCE) mga 16 ka oras ug dayon miubos pag-ayo, nga miabot sa -477 mV (kon itandi sa SCE) ug -236 mV (kon itandi sa SCE) para sa abiotic sample. ug P Pseudomonas aeruginosa coupons, matag usa). Pagkahuman sa 24 oras, ang kantidad sa Eocp 2707 HDSS para sa P. aeruginosa medyo lig-on sa -228 mV (kon itandi sa SCE), samtang ang katugbang nga kantidad para sa mga non-biological sample gibana-bana nga -442 mV (kon itandi sa SCE). Ang Eocp sa presensya sa P. aeruginosa medyo ubos.
Pagtuon sa elektrokemikal sa 2707 ka mga sample 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 nagpakita sa mga electrochemical corrosion parameter sa 2707 ka HDSS samples nga gi-expose sa abiotic ug Pseudomonas aeruginosa nga gi-inoculate nga media sulod sa 14 ka adlaw. Ang mga tangent sa anode ug cathode curves gi-extrapolate aron makakuha og mga intersection nga naghatag og corrosion current density (icorr), corrosion potential (Ecorr) ug Tafel slope (βα ug βc) sumala sa standard methods30,31.
Sama sa gipakita sa fig. 2b, ang pag-usbaw sa kurba sa P. aeruginosa miresulta sa pagsaka 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, nga upat ka pilo nga mas dako 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-analisa sa corrosion. Gigamit usab kini sa pagtuon sa MIC32. Sa fig. 2c, gipakita ang 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 2707 HDSS miabot sa peak nga 1955 kΩ cm2 para sa abiotic specimens ug 1429 kΩ cm2 para sa Pseudomonas aeruginosa specimens. Gipakita usab sa Figure 2c nga ang Rp value kusog nga mikunhod human sa usa ka adlaw ug dayon nagpabilin nga wala mausab sa sunod nga 13 ka adlaw. Ang Rp value sa usa ka Pseudomonas aeruginosa sample mga 40 kΩ cm2, nga mas ubos kay sa 450 kΩ cm2 value sa usa ka non-biological sample.
Ang bili sa icorr proporsyonal sa uniporme nga rate sa corrosion. Ang bili niini mahimong makalkulo gikan sa mosunod nga Stern-Giri equation:
Sumala ni Zoe et al. 33, ang tipikal nga kantidad 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 pagkahuman sa unang 24 oras. Ang mga kantidad sa icorr sa mga sample sa P. aeruginosa mas taas og usa ka order sa magnitude kaysa sa mga non-biological control. Kini nga uso nahiuyon sa mga resulta sa polarization resistance.
Ang EIS usa pa ka dili makadaot nga pamaagi nga gigamit sa pag-ila sa mga reaksiyon sa electrochemical sa mga gikuyapan nga mga nawong. Ang impedance spectra ug gikalkulo nga mga kantidad sa capacitance sa mga sample nga naladlad sa abiotic nga palibot ug solusyon sa Pseudomonas aeruginosa, passive film/biofilm resistance nga Rb nga naporma sa ibabaw sa sample, charge transfer resistance nga Rct, electrical double layer capacitance Cdl (EDL) ug constant QCPE Phase element parameters (CPE). Kini nga mga parameter dugang nga gisusi pinaagi sa pag-fit sa datos gamit ang usa ka equivalent circuit (EEC) nga modelo.
Sa fig. 3, gipakita ang tipikal nga Nyquist plots (a ug b) ug Bode plots (a' ug b') para sa 2707 ka HDSS samples sa abiotic media 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 total impedance. Ang impormasyon bahin sa relaxation time constant makuha gikan sa phase maxima. Sa fig. 4, gipakita ang pisikal nga mga istruktura base sa usa ka monolayer (a) ug usa ka bilayer (b) ug ang 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 sample 2707 HDSS:
diin ang Y0 mao ang bili sa KPI, ang j mao ang imaginary number o (-1)1/2, ang ω mao ang angular frequency, ang n mao ang KPI power index nga ubos sa usa35. Ang charge transfer resistance inversion (ie 1/Rct) katumbas sa corrosion rate. Kon mas gamay ang Rct, mas taas ang corrosion rate27. Human sa 14 ka adlaw nga incubation, ang Rct sa mga sample sa Pseudomonas aeruginosa nakaabot sa 32 kΩ cm2, nga mas ubos kay sa 489 kΩ cm2 sa mga non-biological sample (Table 4).
Ang mga hulagway sa CLSM ug mga hulagway sa SEM sa Figure 5 klarong nagpakita nga ang biofilm coating sa ibabaw sa HDSS sample 2707 human sa 7 ka adlaw dasok na. Apan, human sa 14 ka adlaw, ang biofilm coverage dili maayo ug adunay mga patay nga selula nga mitungha. Ang Table 5 nagpakita sa gibag-on sa biofilm sa 2707 ka HDSS samples 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 sa 7 ka adlaw, (b) 3-D CLSM nga imahe sa 14 ka adlaw, (c) SEM nga imahe sa 7 ka adlaw, ug (d) SEM nga imahe sa 14 ka adlaw.
Ang EMF 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. Sa fig. Figure 6 nagpakita nga ang sulod sa C, N, O, ug P sa mga biofilm ug mga produkto sa kaagnasan mas taas kay sa puro nga mga 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 sample nagpakita nga ang metal matrix nawad-an og mga elemento tungod sa kaagnasan.
Human sa 14 ka adlaw, ang mga lungag nga adunay ug walay P. aeruginosa naobserbahan sa medium nga 2216E. Sa wala pa ang incubation, ang nawong sa mga sample 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 sample gisusi gamit ang CLSM, sama sa gipakita sa Fig. 7b ug c. Walay klaro nga pitting nga nakit-an sa nawong sa mga non-biological control (maximum pitting depth 0.02 µm). Ang maximum pit depth nga gipahinabo sa P. aeruginosa kay 0.52 µm sa 7 ka adlaw ug 0.69 µm sa 14 ka adlaw, base sa average maximum pit depth gikan sa 3 ka sample (10 ka maximum pit depth ang gipili alang sa matag sample). Nakab-ot ang 0.42 ± 0.12 µm ug 0.52 ± 0.15 µm, matag usa (Table 5). Kini nga mga kantidad sa giladmon sa lungag gamay apan importante.
(a) sa dili pa maladlad, (b) 14 ka adlaw sa usa ka abiotic nga palibot, ug (c) 14 ka adlaw sa sabaw sa Pseudomonas aeruginosa.
Sa fig., ang Talaan 8 nagpakita sa XPS spectra sa lain-laing mga sample surface, ug ang kemikal nga komposisyon nga gisusi alang sa matag surface gisumada sa Talaan 6. Sa Talaan 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 controls (mga sample C ug D). Alang sa usa ka sample sa P. aeruginosa, ang spectral curve sa lebel sa Cr 2p nucleus gipahaom sa upat ka peak components 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 mga non-biological sample, ang spectrum sa main Cr 2p level adunay duha ka main peaks para sa Cr (573.80 eV para sa BE) ug Cr2O3 (575.90 eV para sa BE) sa Figs. 9c ug d, matag usa. Ang labing talagsaong kalainan tali sa abiotic samples ug P. aeruginosa samples mao ang presensya sa Cr6+ ug mas taas nga relatibong proporsyon 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 kay 7 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 usa ka abiotic nga palibot, ug (d) 14 ka adlaw sa usa ka abiotic nga palibot.
Ang HDSS nagpakita og taas nga lebel sa resistensya sa kaagnasan sa kadaghanang mga palibot. Si Kim et al.2 nagtaho 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 kay 49. Kini tungod sa taas nga chromium content ug taas nga content sa molybdenum ug nickel, nga mapuslanon sa acidic nga mga palibot ug mga palibot nga adunay taas nga chloride content. Dugang pa, ang usa ka balanse nga komposisyon ug walay depekto nga microstructure mapuslanon alang sa kalig-on sa istruktura ug resistensya sa kaagnasan. Bisan pa, bisan pa sa maayo kaayo nga resistensya sa kemikal, ang eksperimento nga datos niini nga trabaho nagsugyot nga ang 2707 HDSS dili hingpit nga immune sa P. aeruginosa biofilm MICs.
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 dili-biolohikal nga palibot. Sa Figure 2a, usa ka pagkunhod sa Eocp ang naobserbahan sa abiotic medium ug sa sabaw sa P. aeruginosa sulod sa unang 24 ka oras. Pagkahuman niana, ang biofilm hingpit nga nagtabon sa nawong sa sample, ug ang Eocp nahimong medyo lig-on36. Bisan pa, ang lebel sa biyolohikal nga Eocp mas taas kaysa sa dili-biolohikal nga lebel sa Eocp. Adunay mga hinungdan sa pagtuo nga kini nga kalainan nalangkit sa pagporma sa mga biofilm sa P. aeruginosa. Sa fig. 2d sa presensya sa P. aeruginosa, ang kantidad sa icorr 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 kantidad sa Rct nga gisukod sa EIS. Atol sa unang pipila ka adlaw, ang mga impedance value sa sabaw sa P. aeruginosa misaka tungod sa pagtapot sa mga selula sa P. aeruginosa ug sa pagkaporma sa mga biofilm. Apan, kon ang biofilm hingpit nga motabon sa ibabaw sa sample, ang impedance mokunhod. Ang protective layer giatake panguna tungod sa pagkaporma sa mga biofilm ug mga metabolite sa biofilm. Tungod niini, 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 nga palibot. 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 abiotic accessions, ang kantidad sa Rct 2707 HDSS miabot sa 489 kΩ cm2 sa ika-14 nga adlaw, nga 15 ka pilo nga mas taas kay sa kantidad sa Rct (32 kΩ cm2) sa presensya sa P. aeruginosa. Busa, ang 2707 HDSS adunay maayo kaayong resistensya sa kaagnasan sa usa ka sterile nga palibot, apan dili makasugakod sa mga MIC gikan sa mga biofilm sa P. aeruginosa.
Makita usab kini nga mga resulta gikan sa mga kurba sa polarisasyon sa mga Figs. 2b. Ang anodic branching nalangkit sa pagporma sa biofilm sa Pseudomonas aeruginosa ug mga reaksyon sa oksihenasyon sa metal. Niini nga kaso, ang cathodic reaction mao ang pagkunhod sa oksiheno. Ang presensya sa P. aeruginosa miresulta sa dakong pagtaas sa corrosion current density, mga usa ka order sa magnitude nga mas taas kaysa sa abiotic control. Kini nagpakita nga ang P. aeruginosa biofilm nagpalambo sa localized corrosion sa 2707 HDSS. Nakita 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 oksiheno pinaagi sa Pseudomonas aeruginosa biofilms. Kini nga obserbasyon mahimo usab nga magpatin-aw sa MIC 2707 HDSS niini nga trabaho. Mahimo usab nga adunay gamay nga oksiheno ubos sa aerobic biofilms. Busa, ang pagdumili sa pag-re-passivate sa metal surface gamit ang oksiheno mahimong usa ka hinungdan nga nakatampo 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 sample surface ug sa kinaiya sa mga produkto sa corrosion. Sama sa gipakita sa Figure 5 ug Table 5, ang gidaghanon sa mga selula ug ang gibag-on sa biofilm mikunhod human sa 14 ka adlaw. Kini makatarunganon nga ipasabut sa kamatuoran 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 usa ka biofilm sa P. aeruginosa 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 kon itandi sa sample C, nga nagpakita nga ang natunaw nga Fe ug Cr nga gipahinabo sa biofilm sa P. aeruginosa nagpadayon sulod sa unang 7 ka adlaw. Ang palibot sa 2216E gigamit sa pagsundog sa palibot sa dagat. Kini adunay sulod nga 17700 ppm Cl-, nga ikatandi sa sulod niini 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 2707 HDSS sa chlorine ubos sa abiotic nga mga kondisyon. Sa fig. 9 nagpakita sa presensya sa Cr6+ sa passivating film. Mahimong nalambigit kini sa pagtangtang sa chromium gikan sa mga nawong sa 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 makatampo 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 hangtod sa katapusang 7.5) atol sa 14 ka adlaw nga panahon sa pagsulay. Ang pagtaas sa pH sa seed medium pagkahuman 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 giladmon sa lungag nga 0.69 µm 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 resistensya sa MICs kaysa 2205 DSS. Dili kini ikatingala tungod kay ang 2707 HDSS adunay mas taas nga lebel sa Cr nga naghatag og mas taas nga passivation, mas lisud i-depassivate ang P. aeruginosa, ug tungod sa balanse nga istruktura sa hugna niini nga walay makadaot nga secondary precipitation hinungdan sa pitting.
Sa konklusyon, ang mga MIC pit nakit-an sa ibabaw sa 2707 HDSS sa sabaw sa P. aeruginosa kon itandi sa mga dili hinungdanon nga pit sa abiotic nga palibot. 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 resulta makatabang sa pagpili sa angay nga stainless steel ug gilauman nga kinabuhi alang sa palibot sa dagat.
Ang kupon para sa 2707 HDSS gihatag sa Northeastern University (NEU) School of Metallurgy 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 gitambalan para sa solidong solusyon sa 1180°C sulod sa 1 ka oras. Sa wala pa ang corrosion testing, ang usa ka 2707 HDSS nga porma og sensilyo nga adunay top open surface area nga 1 cm2 gipasinaw ngadto sa 2000 grit gamit ang silicon carbide sandpaper ug dayon gipasinaw gamit ang 0.05 µm Al2O3 powder slurry. Ang mga kilid ug ubos gipanalipdan gamit ang inert paint. Human mamala, ang mga sample 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) 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 mga kondisyon sa 37° C. sa 250 ml nga flasks ug 500 ml nga glass electrochemical cells gamit ang Marine 2216E liquid medium (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China). Ang medium adunay sulod nga (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. I-autoclave sa 121°C sulod sa 20 minutos sa dili pa ang inoculation. Ihap ang mga 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. Ang platinum sheet ug saturated calomel electrode (SAE) konektado sa reactor pinaagi sa Luggin capillaries nga puno sa salt bridges, nga nagsilbing counter ug reference electrodes, matag usa. Alang sa paghimo sa mga working electrodes, ang rubberized copper wire gilakip sa matag sample ug gitabonan og epoxy resin, nga nagbilin og mga 1 cm2 nga walay proteksyon nga lugar para sa working electrode sa usa ka kilid. Atol sa electrochemical measurements, ang mga sample gibutang sa 2216E medium ug gipadayon 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 hangtod 5 mV nga adunay Eocp ug sampling rate nga 1 Hz. Ang EIS gihimo gamit ang sine wave sa frequency range nga 0.01 hangtod 10,000 Hz gamit ang gigamit nga boltahe nga 5 mV sa steady state Eocp. Sa wala pa ang potential sweep, ang mga electrodes naa sa idle mode hangtod nga naabot ang stable nga kantidad sa free corrosion potential. Ang mga polarization curve gisukod dayon gikan sa -0.2 hangtod 1.5 V isip function sa Eocp sa scan rate nga 0.166 mV/s. Ang matag pagsulay gisubli sa 3 ka beses uban ug wala ang P. aeruginosa.
Ang mga sample para sa metallographic analysis gipasinaw gamit ang basa nga 2000 grit SiC paper 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 sample gi-etch gamit ang 10 wt% nga solusyon sa potassium hydroxide 43.
Human sa incubation, ang mga sample gihugasan og 3 ka beses gamit ang phosphate buffered saline (PBS) (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. Dayon kini gi-dehydrate gamit ang batched ethanol (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% ug 100% by volume) sa dili pa kini ma-air dry. Sa katapusan, usa ka gold film ang gibutang sa ibabaw sa sample aron makahatag og conductivity para sa obserbasyon sa SEM. Ang mga imahe sa SEM gi-focus sa mga spots nga adunay pinakasessile nga mga selula sa P. aeruginosa sa ibabaw sa matag sample. Paghimo og EDS analysis aron makit-an ang mga elemento sa kemikal. Usa ka Zeiss confocal laser scanning microscope (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Germany) ang gigamit aron masukod ang giladmon sa lungag. Aron maobserbahan ang mga lungag sa kaagnasan ubos sa biofilm, ang test sample gilimpyohan una sumala sa Chinese National Standard (CNS) GB/T4334.4-2000 aron makuha ang mga produkto sa kaagnasan ug biofilm gikan sa ibabaw sa test sample.
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 nga adunay enerhiya nga 1500 eV ug gahum nga 150 W) sa halapad nga range sa binding energies nga 0 ubos sa standard nga mga kondisyon nga –1350 eV. Ang mga high resolution spectra girekord gamit ang transmission energy nga 50 eV ug usa ka step nga 0.2 eV.
Ang mga incubated sample gikuha ug gihugasan og hinay gamit ang PBS (pH 7.4 ± 0.2) sulod sa 15 s45. 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: SYTO-9 green fluorescent dye ug propidium iodide (PI) red fluorescent dye. Sa CLSM, ang fluorescent green ug red dots nagrepresentar sa buhi ug patay nga mga selula, matag usa. Para sa staining, 1 ml sa usa ka sagol nga adunay 3 µl sa SYTO-9 ug 3 µl sa PI solution gi-incubate sulod sa 20 minutos sa temperatura sa kwarto (23°C) sa ngitngit. Pagkahuman, ang mga stained sample gisusi 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 apparatus (C2 Plus, Nikon, Japan). Ang gibag-on sa biofilm gisukod sa 3D scanning mode.
Unsaon pagkutlo niini nga artikulo: Li, H. et al. Microbial corrosion sa 2707 super duplex stainless steel pinaagi sa Pseudomonas aeruginosa marine biofilm. the science. 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 mga solusyon sa chloride sa presensya sa thiosulphate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking sa LDX 2101 duplex stainless steel sa mga solusyon sa chloride sa presensya sa thiosulphate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, 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液中的应力腐蚀开裂。 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. хлорида в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, 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 solution 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 solution 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 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 ug Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS ug Park, YS Epekto sa solution heat treatment ug nitrogen sa shielding gas sa pitting corrosion resistance sa super duplex stainless steel welds.koros. ang siyensya. 53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Pagtandi nga pagtuon sa kemistri sa microbially ug electrochemically induced pitting sa 316L stainless steel. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Pagtandi nga pagtuon sa kemistri sa microbially ug electrochemically induced pitting sa 316L stainless steel.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. ug Lewandowski, Z. Komparasyon nga pagtuon sa kemikal 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. Komparasyon nga pagtuon sa kemikal 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 nga kinaiya sa 2205 duplex stainless steel sa alkaline nga mga solusyon nga adunay lainlaing pH sa presensya sa chloride. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Ang electrochemical nga kinaiya sa 2205 duplex stainless steel sa alkaline nga mga solusyon nga adunay lainlaing pH sa presensya sa chloride.Luo H., Dong KF, Lee HG ug Xiao K. Elektrokemikal nga pamatasan sa duplex stainless steel 2205 sa alkaline nga mga solusyon nga adunay lainlaing pH sa presensya 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 Elektrokemikal nga pamatasan sa 双相stainless steel sa presensya sa chloride sa lainlaing pH sa alkaline nga solusyon.Luo H., Dong KF, Lee HG ug Xiao K. Elektrokemikal nga pamatasan sa duplex stainless steel 2205 sa alkaline nga mga solusyon nga adunay lainlaing pH sa presensya sa chloride.Magasin sa Elektrokemiya. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Ang impluwensya sa mga biofilm sa dagat sa kaagnasan: Usa ka mubo nga pagrepaso. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Ang impluwensya sa mga biofilm sa dagat sa kaagnasan: Usa ka mubo nga pagrepaso.Little, BJ, Lee, JS ug Ray, RI Mga Epekto sa Marine Biofilms sa Kaagnasan: 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。 Little, BJ, Lee, JS ug Ray, RILittle, BJ, Lee, JS ug Ray, RI Mga Epekto sa Marine Biofilms sa Kaagnasan: Usa ka Mubo nga Pagrepaso.Magasin sa Elektrokemiya. 54, 2-7 (2008).