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A currusione microbica (MIC) hè un prublema seriu in parechje industrie, postu chì pò causà enormi perdite ecunomiche. L'acciaio inox super duplex 2707 (2707 HDSS) hè statu utilizatu in ambienti marini per via di a so eccellente resistenza chimica. Tuttavia, a so resistenza à u MIC ùn hè stata dimustrata sperimentalmente. In questu studiu, hè statu investigatu u cumpurtamentu MIC di u 2707 HDSS causatu da a batteria aerobica marina Pseudomonas aeruginosa. L'analisi elettrochimica hà dimustratu chì in presenza di biofilm di Pseudomonas aeruginosa in u mezu 2216E, ci era un cambiamentu pusitivu in u putenziale di currusione è un aumentu di a densità di corrente di currusione. L'analisi di spettroscopia fotoelettronica à raggi X (XPS) hà dimustratu una diminuzione di u cuntenutu di Cr nantu à a superficia di u campione sottu à u biofilm. L'analisi d'imaghjini di i pozzi hà dimustratu chì u biofilm di P. aeruginosa hà pruduttu una prufundità massima di u pozzu di 0,69 μm durante 14 ghjorni d'incubazione. Ancu s'ellu hè chjucu, indica chì u 2707 HDSS ùn hè micca cumpletamente immune à u MIC di P. aeruginosa. biofilmi.
L'acciai inox duplex (DSS) sò largamente usati in diverse industrie per a so cumbinazione ideale di eccellenti proprietà meccaniche è resistenza à a corrosione1,2. Tuttavia, u pitting lucalizatu si verifica sempre è affetta l'integrità di questu acciaio3,4. U DSS ùn hè micca resistente à a corrosione microbica (MIC)5,6. Malgradu a vasta gamma di applicazioni di DSS, ci sò sempre ambienti induve a resistenza à a corrosione di DSS ùn hè micca sufficiente per un usu à longu andà. Ciò significa chì sò richiesti materiali più costosi cù una resistenza à a corrosione più elevata. Jeon et al7 anu trovu chì ancu l'acciai inox super duplex (SDSS) anu alcune limitazioni in termini di resistenza à a corrosione. Dunque, l'acciai inox super duplex (HDSS) cù una resistenza à a corrosione più elevata sò richiesti in alcune applicazioni. Questu hà purtatu à u sviluppu di HDSS altamente legati.
A resistenza à a corrosione di u DSS dipende da u rapportu trà e fasi alfa è gamma è e regioni svuotate di Cr, Mo è W 8, 9, 10 adiacenti à a seconda fase. L'HDSS cuntene un altu cuntenutu di Cr, Mo è N11, dunque hà una eccellente resistenza à a corrosione è un numeru equivalente di resistenza à a pitting (PREN) di valore elevatu (45-50), determinatu da u pesu di % Cr + 3,3 (pesu di % Mo + 0,5 pesu di % W) + 16 pesu di % N12. A so eccellente resistenza à a corrosione si basa nantu à una cumpusizione equilibrata chì cuntene circa u 50% di fasi di ferrite (α) è u 50% di fasi di austenite (γ), l'HDSS hà migliori proprietà meccaniche è una resistenza più elevata cà u DSS13 convenzionale. Proprietà di corrosione di cloruri. A resistenza à a corrosione migliorata espande l'usu di l'HDSS in ambienti di cloruri più corrosivi, cum'è l'ambienti marini.
I MIC sò un prublema maiò in parechje industrie cum'è u petroliu è u gasu è l'utilità idriche14. U MIC rapprisenta u 20% di tutti i danni da corrosione15. U MIC hè una corrosione bioelettrochimica chì pò esse osservata in parechji ambienti. I biofilm chì si formanu nantu à e superfici metalliche alteranu e cundizioni elettrochimiche, affettendu cusì u prucessu di corrosione. Si crede largamente chì a corrosione MIC hè causata da i biofilm. I microorganismi elettrogenichi corrodenu i metalli per ottene energia di sustegnu per sopravvive17. Studi recenti nantu à u MIC anu dimustratu chì l'EET (trasferimentu extracellulare di elettroni) hè u fattore limitante di a velocità in u MIC induttu da microorganismi elettrogenichi. Zhang et al. 18 anu dimustratu chì i mediatori elettronichi acceleranu u trasferimentu di elettroni trà e cellule di Desulfovibrio sessificans è l'acciaio inox 304, purtendu à un attaccu MIC più severu. Enning et al. 19 è Venzlaff et al. 20 anu dimustratu chì i biofilm di batteri corrosivi chì riducenu u sulfatu (SRB) ponu assorbe direttamente l'elettroni da i substrati metallichi, risultendu in una severa corrosione per pitting.
U DSS hè cunnisciutu per esse suscettibile à a MIC in ambienti chì cuntenenu SRB, batteri chì riducenu u ferru (IRB), ecc. 21. Quessi batteri causanu pitting lucalizati nantu à e superfici DSS sottu à i biofilms22,23. À u cuntrariu di u DSS, a MIC di HDSS24 hè pocu cunnisciuta.
Pseudomonas aeruginosa hè una batteria gram-negativa in forma di bastone mobile chì hè largamente distribuita in natura25. Pseudomonas aeruginosa hè ancu un gruppu microbianu maiò in l'ambiente marinu, chì provoca MIC à l'acciaiu. Pseudomonas hè strettamente implicatu in i prucessi di corrosione è hè ricunnisciutu cum'è un colonizatore pioniere durante a furmazione di biofilm. Mahat et al. 28 è Yuan et al. 29 anu dimustratu chì Pseudomonas aeruginosa hà a tendenza à aumentà a velocità di corrosione di l'acciaiu dolce è di e leghe in ambienti acquosi.
L'obiettivu principale di stu travagliu era di investigà e proprietà MIC di 2707 HDSS causate da a batteria aerobica marina Pseudomonas aeruginosa utilizendu metudi elettrochimichi, tecniche analitiche di superficia è analisi di prudutti di currusione. Studi elettrochimichi cumpresi u Potenziale di Circuitu Apertu (OCP), a Resistenza di Polarizazione Lineare (LPR), a Spettroscopia d'Impedenza Elettrochimica (EIS) è a Polarizazione Dinamica Potenziale sò stati realizati per studià u cumpurtamentu MIC di 2707 HDSS. L'analisi di u spettrometru à dispersione di energia (EDS) hè stata realizata per truvà elementi chimichi nantu à a superficia currusa. Inoltre, l'analisi di spettroscopia fotoelettronica à raggi X (XPS) hè stata aduprata per determinà a stabilità di a passivazione di u film d'ossidu sottu l'influenza di un ambiente marinu chì cuntene Pseudomonas aeruginosa. A prufundità di a fossa hè stata misurata sottu un microscopiu cunfocale à scansione laser (CLSM).
A Tavula 1 elenca a cumpusizione chimica di 2707 HDSS. A Tavula 2 mostra chì 2707 HDSS hà eccellenti proprietà meccaniche cù una resistenza à u snervamentu di 650 MPa. A Figura 1 mostra a microstruttura ottica di 2707 HDSS trattatu termicamente in soluzione. Bande allungate di fasi di austenite è ferrite senza fasi secundarie ponu esse viste in a microstruttura chì cuntene circa 50% di fasi di austenite è 50% di ferrite.
A figura 2a mostra u putenziale di circuitu apertu (Eocp) versus i dati di u tempu di esposizione per 2707 HDSS in u mediu abioticu 2216E è u brodu P. aeruginosa per 14 ghjorni à 37 °C. Mostra chì u cambiamentu più grande è significativu in Eocp si verifica in e prime 24 ore. I valori di Eocp in i dui casi anu righjuntu u piccu di -145 mV (vs. SCE) intornu à 16 ore è dopu sò calati bruscamente, righjunghjendu -477 mV (vs. SCE) è -236 mV (vs. SCE) per u campione abioticu è P, rispettivamente). Cuponi di Pseudomonas aeruginosa, rispettivamente. Dopu à 24 ore, u valore Eocp di 2707 HDSS per P. aeruginosa era relativamente stabile à -228 mV (vs. SCE), mentre chì u valore currispundente per i campioni non biologichi era circa -442 mV (vs. SCE). Eocp in presenza di P. aeruginosa era piuttostu bassu.
Test elettrochimichi di 2707 campioni HDSS in mezu abioticu è brodu Pseudomonas aeruginosa à 37 °C:
(a) Eocp cum'è una funzione di u tempu d'esposizione, (b) curve di polarizazione à u ghjornu 14, (c) Rp cum'è una funzione di u tempu d'esposizione è (d) icorr cum'è una funzione di u tempu d'esposizione.
A Tavula 3 elenca i valori di i parametri di corrosione elettrochimica di 2707 campioni HDSS esposti à un mezu abioticu è à un mezu inoculatu cù Pseudomonas aeruginosa per 14 ghjorni. E tangenti di e curve anodiche è catodiche sò state extrapolate per ghjunghje à l'intersezioni chì producenu a densità di corrente di corrosione (icorr), u putenziale di corrosione (Ecorr) è e pendenze di Tafel (βα è βc) secondu i metudi standard30,31.
Cum'è mostratu in a Figura 2b, u spustamentu versu l'altu di a curva di P. aeruginosa hà risultatu in un aumentu di Ecorr paragunatu à a curva abiotica. U valore di icorr, chì hè proporzionale à a velocità di corrosione, hè aumentatu à 0,328 μA cm-2 in u campione di Pseudomonas aeruginosa, quattru volte quellu di u campione non biologicu (0,087 μA cm-2).
LPR hè un metudu elettrochimicu classicu non distruttivu per l'analisi rapida di a corrosione. Hè statu ancu utilizatu per studià MIC32. A Figura 2c mostra a resistenza di polarizazione (Rp) in funzione di u tempu di esposizione. Un valore Rp più altu significa menu corrosione. In e prime 24 ore, u Rp di 2707 HDSS hà righjuntu un valore massimu di 1955 kΩ cm2 per i campioni abiotici è 1429 kΩ cm2 per i campioni di Pseudomonas aeruginosa. A Figura 2c mostra ancu chì u valore Rp hè diminuitu rapidamente dopu un ghjornu è dopu hè restatu relativamente invariatu per i prossimi 13 ghjorni. U valore Rp di u campione di Pseudomonas aeruginosa hè di circa 40 kΩ cm2, chì hè assai più bassu di u valore di 450 kΩ cm2 di u campione non biologicu.
U valore icorr hè proporzionale à a velocità di corrosione uniforme. U so valore pò esse calculatu da a seguente equazione di Stern-Geary,
Seguendu Zou et al. 33, un valore tipicu di a pendenza di Tafel B in questu travagliu hè statu presuntu esse 26 mV/dec. A figura 2d mostra chì l'icorr di u campione non biologicu 2707 hè rimasu relativamente stabile, mentre chì u campione di P. aeruginosa hà fluttuatu assai dopu à e prime 24 ore. I valori di l'icorr di i campioni di P. aeruginosa eranu un ordine di grandezza più alti di i cuntrolli non biologichi. Questa tendenza hè coerente cù i risultati di a resistenza à a polarizazione.
L'EIS hè un'altra tecnica non distruttiva aduprata per caratterizà e reazioni elettrochimiche à l'interfacce corrose. Spettri d'impedenza è valori di capacità calculati di campioni esposti à mezi abiotici è à soluzione di Pseudomonas aeruginosa, resistenza Rb di u film passivu/biofilm furmatu nantu à a superficia di u campione, resistenza à u trasferimentu di carica Rct, capacità elettrica à doppiu stratu Cdl (EDL) è parametri di l'elementu di fase costante QCPE (CPE). Questi parametri sò stati ulteriormente analizzati adattendu i dati utilizendu un mudellu di circuitu equivalente (EEC).
A figura 3 mostra i grafici tipici di Nyquist (a è b) è i grafici di Bode (a' è b') di 2707 campioni HDSS in mezu abioticu è brodu di P. aeruginosa per diversi tempi d'incubazione. U diametru di l'anellu di Nyquist diminuisce in presenza di Pseudomonas aeruginosa. U graficu di Bode (Fig. 3b') mostra un aumentu di a magnitudine di l'impedenza tutale. L'infurmazioni nantu à a costante di tempu di rilassamentu ponu esse furnite da i massimi di fase. A figura 4 mostra e strutture fisiche basate nantu à u monostrato (a) è u bistrato (b) è i so EEC currispondenti. U CPE hè introduttu in u mudellu EEC. A so ammettenza è impedenza sò espresse cum'è seguita:
Dui mudelli fisichi è circuiti equivalenti currispondenti per adattà u spettru d'impedenza di u campione 2707 HDSS:
induve Y0 hè a magnitudine di u CPE, j hè u numeru imaginariu o (-1)1/2, ω hè a frequenza angulare, è n hè l'indice di putenza CPE inferiore à l'unità35. L'inversu di a resistenza di trasferimentu di carica (vale à dì 1/Rct) currisponde à a velocità di corrosione. Rct più chjuca significa una velocità di corrosione più rapida27. Dopu à 14 ghjorni d'incubazione, l'Rct di i campioni di Pseudomonas aeruginosa hà righjuntu 32 kΩ cm2, assai più chjucu chè i 489 kΩ cm2 di i campioni non biologichi (Tavula 4).
L'imagine CLSM è l'imagine SEM in a Figura 5 mostranu chjaramente chì a cupertura di biofilm nantu à a superficia di u campione 2707 HDSS dopu à 7 ghjorni hè densa. Tuttavia, dopu à 14 ghjorni, a cupertura di biofilm era sparsa è sò apparse alcune cellule morte. A Tavula 5 mostra u spessore di biofilm nantu à i campioni 2707 HDSS dopu l'esposizione à P. aeruginosa per 7 è 14 ghjorni. U spessore massimu di biofilm hè cambiatu da 23,4 μm dopu à 7 ghjorni à 18,9 μm dopu à 14 ghjorni. Ancu u spessore mediu di biofilm hà cunfirmatu sta tendenza. Hè diminuitu da 22,2 ± 0,7 μm dopu à 7 ghjorni à 17,8 ± 1,0 μm dopu à 14 ghjorni.
(a) Imagine 3-D CLSM dopu à 7 ghjorni, (b) Imagine 3-D CLSM dopu à 14 ghjorni, (c) Imagine SEM dopu à 7 ghjorni è (d) Imagine SEM dopu à 14 ghjorni.
L'EDS hà rivelatu elementi chimichi in biofilm è prudutti di corrosione nantu à campioni esposti à P. aeruginosa per 14 ghjorni. A figura 6 mostra chì u cuntenutu di C, N, O è P in biofilm è prudutti di corrosione hè assai più altu ch'è quellu in metalli nudi, perchè questi elementi sò assuciati à biofilm è i so metaboliti. I microbi anu bisognu solu di tracce di cromu è ferru. Livelli elevati di Cr è Fe in u biofilm è i prudutti di corrosione nantu à a superficia di i campioni indicanu chì a matrice metallica hà persu elementi per via di a corrosione.
Dopu à 14 ghjorni, sò state osservate pitting cù è senza P. aeruginosa in u mediu 2216E. Prima di l'incubazione, a superficia di u campione era liscia è senza difetti (Fig. 7a). Dopu à l'incubazione è a rimozione di u biofilm è di i prudutti di corrosione, i pitture più profondi nantu à a superficia di i campioni sò stati esaminati sottu CLSM, cum'è mostratu in a Figura 7b è c. Nisuna pittura evidente hè stata trovata nantu à a superficia di i campioni di cuntrollu non biologicu (prufundità massima di a pittura 0,02 μm). A prufundità massima di a pittura causata da Pseudomonas aeruginosa era di 0,52 μm dopu à 7 ghjorni è 0,69 μm dopu à 14 ghjorni, basata annantu à a prufundità massima media di a pittura di 3 campioni (10 valori di prufundità massima di a pittura sò stati selezziunati per ogni campione) hà righjuntu 0,42 ± 0,12 μm è 0,52 ± 0,15 μm, rispettivamente (Tabella 5). Questi valori di prufundità di a pittura sò chjuchi ma impurtanti.
(a) Prima di l'esposizione, (b) 14 ghjorni in mezu abioticu è (c) 14 ghjorni in brodu di Pseudomonas aeruginosa.
A Figura 8 mostra i spettri XPS di diverse superfici di campioni, è e cumpusizioni chimiche analizzate per ogni superficia sò riassunte in a Tavula 6. In a Tavula 6, e percentuali atomiche di Fe è Cr in presenza di P. aeruginosa (campioni A è B) eranu assai più basse di quelle di i campioni di cuntrollu non biologichi (campioni C è D). Per u campione di P. aeruginosa, a curva spettrale à livellu core di Cr2p hè stata adattata à quattru cumpunenti di piccu cù valori di energia di legame (BE) di 574,4, 576,6, 578,3 è 586,8 eV, chì ponu esse attribuiti à Cr, Cr2O3, CrO3 è Cr(OH)3, rispettivamente (Fig. 9a è b). Per i campioni non biologichi, u spettru à livellu core di Cr2p cuntene dui picchi principali per Cr (573,80 eV per BE) è Cr2O3 (575,90 eV per BE) in Fig. 9c è d, rispettivamente. A differenza più sorprendente trà i campioni abiotici è P. aeruginosa era a presenza di Cr6+ è una frazione relativa più alta di Cr(OH)3 (BE di 586,8 eV) sottu à u biofilm.
I spettri XPS larghi di a superficia di u campione 2707 HDSS in i dui mezi sò rispettivamente di 7 ghjorni è 14 ghjorni.
(a) 7 ghjorni d'esposizione à P. aeruginosa, (b) 14 ghjorni d'esposizione à P. aeruginosa, (c) 7 ghjorni in mezu abioticu è (d) 14 ghjorni in mezu abioticu.
L'HDSS presenta alti livelli di resistenza à a corrosione in a maiò parte di l'ambienti. Kim et al. 2 anu riportatu chì l'UNS S32707 HDSS hè statu definitu cum'è un DSS altamente alliatu cù un PREN di più di 45. U valore PREN di u campione 2707 HDSS in questu travagliu era 49. Questu hè duvutu à u so altu cuntenutu di cromu è à l'alti livelli di molibdenu è Ni, chì sò benefichi in ambienti acidi è ad altu cuntenutu di cloruri. Inoltre, una cumpusizione ben equilibrata è una microstruttura senza difetti sò utili per a stabilità strutturale è a resistenza à a corrosione. Tuttavia, malgradu a so eccellente resistenza chimica, i dati sperimentali in questu travagliu suggerenu chì u 2707 HDSS ùn hè micca cumpletamente immune à u MIC di i biofilm di P. aeruginosa.
I risultati elettrochimichi anu dimustratu chì a velocità di currusione di 2707 HDSS in u brodu P. aeruginosa hè stata significativamente aumentata dopu à 14 ghjorni paragunata à u mezu non biologicu. In a Figura 2a, una riduzione di Eocp hè stata osservata sia in u mezu abioticu sia in u brodu P. aeruginosa durante e prime 24 ore. In seguitu, u biofilm hà cumpletatu di copre a superficia di u campione è l'Eocp diventa relativamente stabile36. Tuttavia, u livellu di Eocp biologicu era assai più altu di quellu di l'Eocp non biologicu. Ci hè una ragione per crede chì sta differenza hè dovuta à a furmazione di biofilm P. aeruginosa. In a Fig. 2d, in presenza di P. aeruginosa, u valore icorr di 2707 HDSS hà righjuntu 0,627 μA cm-2, chì era un ordine di grandezza più altu di quellu di u cuntrollu abioticu (0,063 μA cm-2), chì era coerente cù u valore Rct misuratu da EIS. Durante i primi ghjorni, i valori di impedenza in u brodu P. aeruginosa aumentatu per via di l'attaccamentu di e cellule di P. aeruginosa è a furmazione di biofilms. Tuttavia, quandu u biofilm copre cumpletamente a superficia di u campione, l'impedenza diminuisce. U stratu protettivu hè attaccatu prima per via di a furmazione di biofilms è metaboliti di biofilm. Dunque, a resistenza à a corrosione hè diminuita cù u tempu, è l'attaccamentu di P. aeruginosa hà causatu una corrosione lucalizzata. E tendenze in i mezi abiotici eranu diverse. A resistenza à a corrosione di u cuntrollu non biologicu era assai più alta di u valore currispundente di i campioni esposti à u brodu di P. aeruginosa. Inoltre, per i campioni abiotici, u valore Rct di 2707 HDSS hà righjuntu 489 kΩ cm2 u ghjornu 14, chì era 15 volte u valore Rct (32 kΩ cm2) in presenza di P. aeruginosa. Dunque, 2707 HDSS hà una eccellente resistenza à a corrosione in un ambiente sterile, ma ùn hè micca resistente à l'attaccu MIC da i biofilms di P. aeruginosa.
Questi risultati ponu ancu esse osservati da e curve di polarizazione in Fig. 2b. A ramificazione anodica hè stata attribuita à a furmazione di biofilm di Pseudomonas aeruginosa è à e reazioni di ossidazione di i metalli. À u listessu tempu, a reazione catodica hè a riduzione di l'ossigenu. A presenza di P. aeruginosa hà aumentatu assai a densità di corrente di corrosione, circa un ordine di grandezza più altu ch'è u cuntrollu abioticu. Questu indica chì u biofilm di P. aeruginosa aumenta a corrosione lucalizzata di 2707 HDSS. Yuan et al29 anu trovu chì a densità di corrente di corrosione di a lega Cu-Ni 70/30 hè aumentata sottu a sfida di u biofilm di P. aeruginosa. Questu pò esse duvutu à a biocatalisi di a riduzione di l'ossigenu da i biofilm di Pseudomonas aeruginosa. Questa osservazione pò ancu spiegà u MIC di 2707 HDSS in questu travagliu. I biofilm aerobichi ponu ancu avè menu ossigenu sottu à elli. Dunque, u fallimentu di ripassivà a superficia metallica da l'ossigenu pò esse un fattore chì cuntribuisce à u MIC in questu travagliu.
Dickinson et al. 38 anu suggeritu chì i tassi di reazzioni chimiche è elettrochimiche ponu esse direttamente affettati da l'attività metabolica di i batteri sessili nantu à a superficia di u campione è da a natura di i prudutti di corrosione. Cum'è mostratu in a Figura 5 è a Tavula 5, sia u numeru di cellule sia u spessore di u biofilm sò diminuiti dopu à 14 ghjorni. Questu pò esse spiegatu ragiunevolmente chì dopu à 14 ghjorni, a maiò parte di e cellule sessili nantu à a superficia di 2707 HDSS sò morte per via di l'esaurimentu di nutrienti in u mezu 2216E o di a liberazione di ioni metallichi tossichi da a matrice 2707 HDSS. Questa hè una limitazione di l'esperimenti in batch.
In questu travagliu, u biofilm di P. aeruginosa hà prumuvutu l'esaurimentu lucale di Cr è Fe sottu à u biofilm nantu à a superficia di u 2707 HDSS (Fig. 6). In a Tavula 6, a riduzione di Fe è Cr in u campione D paragunata à u campione C, chì indica chì Fe è Cr dissolti causati da u biofilm di P. aeruginosa anu persistitu oltre i primi 7 ghjorni. U mezu 2216E hè adupratu per simulà l'ambienti marini. Cuntene 17700 ppm Cl-, chì hè paragunabile à quellu truvatu in l'acqua di mare naturale. A presenza di 17700 ppm Cl- hè stata a ragione principale di a riduzione di Cr in i campioni abiotici di 7 è 14 ghjorni analizzati da XPS. Paragunatu à i campioni di P. aeruginosa, a dissoluzione di Cr in i campioni abiotici era assai menu per via di a forte resistenza à Cl− di 2707 HDSS in ambienti abiotici. A Figura 9 mostra a presenza di Cr6+ in u film di passivazione. Pò esse implicatu in a rimuzione di Cr da superfici d'acciaiu da biofilm di P. aeruginosa, cum'è suggeritu da Chen è Clayton.
A causa di a crescita batterica, i valori di pH di u mezu prima è dopu a cultura eranu rispettivamente 7,4 è 8,2. Dunque, sottu à u biofilm di P. aeruginosa, hè improbabile chì a corrosione di l'acidu organicu sia un fattore chì cuntribuisce à questu travagliu per via di u pH relativamente altu in u mezu in massa. U pH di u mezu di cuntrollu non biologicu ùn hè micca cambiatu significativamente (da un 7,4 iniziale à un 7,5 finale) durante u periodu di prova di 14 ghjorni. L'aumentu di u pH in u mezu d'inoculazione dopu l'incubazione era duvutu à l'attività metabolica di P. aeruginosa è hè statu trovu chì avia u listessu effettu nantu à u pH in assenza di strisce reattive.
Cum'è mostratu in a Figura 7, a prufundità massima di a fossa causata da u biofilm di P. aeruginosa era di 0,69 μm, chì era assai più grande di quella di u mezu abioticu (0,02 μm). Questu hè coerente cù i dati elettrochimichi descritti sopra. A prufundità di a fossa di 0,69 μm hè più di dece volte più chjuca di u valore di 9,5 μm riportatu per u 2205 DSS in e stesse cundizioni. Questi dati dimustranu chì u 2707 HDSS presenta una migliore resistenza à u MIC paragunata à u 2205 DSS. Questu ùn deve esse una surpresa, postu chì u 2707 HDSS hà un cuntenutu di cromu più altu, chì furnisce una passivazione più duratura, per via di a struttura di fase equilibrata senza precipitati secundarii dannosi, rendendu più difficiule per P. aeruginosa di depassivà è di inizià l'eclissi.
In cunclusione, hè stata trovata una pitting MIC nantu à a superficia di 2707 HDSS in u brodu di P. aeruginosa paragunata à una pitting trascurabile in i mezi abiotici. Stu travagliu mostra chì 2707 HDSS hà una megliu resistenza à u MIC chè 2205 DSS, ma ùn hè micca cumpletamente immune à u MIC per via di u biofilm di P. aeruginosa. Sti risultati aiutanu à selezziunà l'acciai inossidabili adatti è à stima a durata di vita per l'ambiente marinu.
U cuponu per 2707 HDSS hè furnitu da a Scola di Metallurgia di l'Università Northeastern (NEU) in Shenyang, Cina. A cumpusizione elementale di 2707 HDSS hè mostrata in a Tabella 1, chì hè stata analizata da u Dipartimentu di Analisi è Test di Materiali di NEU. Tutti i campioni sò stati trattati in soluzione à 1180 °C per 1 ora. Prima di a prova di corrosione, 2707 HDSS in forma di munita cù una superficia esposta superiore di 1 cm2 hè stata lucidata à 2000 grit cù carta di carburo di siliciu è ulteriormente lucidata cù una sospensione di polvere di Al2O3 di 0,05 μm. I lati è u fondu sò prutetti da pittura inerte. Dopu l'asciugatura, i campioni sò stati sciacquati cù acqua deionizzata sterile è sterilizzati cù etanolu à 75% (v/v) per 0,5 ore. Sò stati poi asciugati à l'aria sottu luce ultravioletta (UV) per 0,5 ore prima di l'usu.
A ceppa marina di Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 hè stata acquistata da u Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), Cina. Pseudomonas aeruginosa hè stata cultivata aerobicamente à 37°C in fiaschi di 250 ml è celle di vetru elettrochimiche di 500 ml utilizendu u mezu liquidu Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Cina). Mezu (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 estrattu di levitu è ​​0,1 citratu ferricu. Autoclave à 121 ° C per 20 minuti prima di l'inoculazione. Cuntà e cellule sessili è planctoniche aduprendu un emocitometru sottu à un microscopiu otticu à un ingrandimentu 400X. A cuncentrazione cellulare iniziale di Pseudomonas aeruginosa planctonica subitu dopu l'inoculazione era di circa 106 cellule / ml.
I testi elettrochimichi sò stati realizati in una cellula di vetru classica à trè elettrodi cù un vulume mediu di 500 ml. Una lamina di platinu è un elettrodu di calomelanu saturatu (SCE) sò stati cunnessi à u reattore via capillari di Luggin pieni di ponti salini, chì servenu rispettivamente cum'è contraelettrodi è elettrodi di riferimentu. Per fà l'elettrodi di travagliu, un filu di rame rivestitu di gomma hè statu attaccatu à ogni campione è cupertu cù resina epossidica, lascendu circa 1 cm2 di superficia unilaterale esposta per l'elettrodu di travagliu. Durante e misurazioni elettrochimichi, i campioni sò stati posti in un mezu 2216E è mantenuti à una temperatura d'incubazione costante (37 °C) in un bagnu d'acqua. I dati OCP, LPR, EIS è di polarizazione dinamica potenziale sò stati misurati utilizendu un potenziostatu Autolab (Riferimentu 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA). I ​​testi LPR sò stati registrati à una velocità di scansione di 0,125 mV s-1 in l'intervallu di -5 è 5 mV cù Eocp è una frequenza di campionamentu di 1 Hz. L'EIS hè statu realizatu cù un'onda sinusoidale in l'intervallu di frequenza. 0,01 à 10.000 Hz aduprendu una tensione applicata di 5 mV à statu stazionariu Eocp. Prima di u scansu di putenziale, l'elettrodi eranu in modu di circuitu apertu finu à chì hè statu righjuntu un valore stabile di putenziale di corrosione libera. E curve di polarizazione sò state poi eseguite da -0,2 à 1,5 V vs. Eocp à una velocità di scansione di 0,166 mV/s. Ogni test hè statu ripetutu 3 volte cù è senza P. aeruginosa.
I campioni per l'analisi metallografica sò stati lucidati meccanicamente cù carta SiC umida di grana 2000 è dopu lucidati ulteriormente cù una sospensione di polvere di Al2O3 di 0,05 μm per l'osservazione ottica. L'analisi metallografica hè stata effettuata cù un microscopiu otticu. I campioni sò stati incisi cù una soluzione di idrossidu di potassiu à 10% in pesu 43.
Dopu l'incubazione, i campioni sò stati lavati 3 volte cù una soluzione salina tamponata cù fosfatu (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) è dopu fissati cù glutaraldeide à 2,5% (v/v) per 10 ore per fissà i biofilm. Hè statu successivamente disidratatu cù una serie graduata (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% è 100% v/v) di etanolu prima di l'asciugatura à l'aria. Infine, a superficia di u campione hè spruzzata cù una pellicola d'oru per furnisce a cunduttività per l'osservazione SEM. L'imaghjini SEM sò state focalizate nantu à i punti cù e cellule di P. aeruginosa più sessili nantu à a superficia di ogni campione. Eseguite l'analisi EDS per truvà elementi chimichi. Un microscopiu à scansione laser cunfocale Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Germania) hè statu utilizatu per misurà a prufundità di i pit. Per osservà i pit di corrosione sottu à u biofilm, u pezzu di prova hè statu prima pulitu secondu u Cunsigliu Naziunale Cinese. Standard (CNS) GB/T4334.4-2000 per rimuovere i prudutti di corrosione è u biofilm nantu à a superficia di u pezzu di prova.
L'analisi di spettroscopia fotoelettronica à raggi X (XPS, sistema d'analisi di superficie ESCALAB250, Thermo VG, USA) hè stata realizata utilizendu una fonte di raggi X monocromatica (linea Kα d'aluminiu à 1500 eV d'energia è 150 W di putenza) annantu à un largu intervallu d'energia di legame 0 in cundizioni standard -1350 eV. I spettri à alta risoluzione sò stati registrati utilizendu un'energia di passaghju di 50 eV è una dimensione di passu di 0,2 eV.
I campioni incubati sò stati rimossi è sciacquati delicatamente cù PBS (pH 7,4 ± 0,2) per 15 s45. Per osservà a viabilità batterica di i biofilm nantu à i campioni, i biofilm sò stati culurati cù u Kit di Viabilità Bacteriale LIVE/DEAD BacLight (Invitrogen, Eugene, OR, USA). U kit hà dui coloranti fluorescenti, un colorante verde fluorescente SYTO-9 è un colorante rossu fluorescente di ioduro di propidio (PI). Sottu CLSM, i punti cù verde è rossu fluorescenti rapprisentanu rispettivamente e cellule vive è morte. Per a culurazione, una mistura di 1 ml chì cuntene 3 μl di soluzione SYTO-9 è 3 μl di PI hè stata incubata per 20 minuti à temperatura ambiente (23 °C) in u bughju. In seguitu, i campioni culurati sò stati osservati à duie lunghezze d'onda (488 nm per e cellule vive è 559 nm per e cellule morte) cù una macchina Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Giappone). U spessore di u biofilm hè statu misuratu in modalità di scansione 3-D.
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