Mèsi paske ou te vizite Nature.com. Vèsyon navigatè w ap itilize a pa gen sipò limite pou CSS. Pou pi bon eksperyans lan, nou rekòmande pou w itilize yon navigatè ki ajou (oswa dezaktive mòd konpatibilite nan Internet Explorer). Antretan, pou asire sipò kontinyèl, nou pral montre sit la san estil ak JavaScript.
Korozyon mikwòb (MIC) se yon pwoblèm grav nan anpil endistri paske li ka lakòz gwo pèt ekonomik. Yo te itilize asye pur super duplex 2707 (2707 HDSS) nan anviwònman maren akòz ekselan rezistans chimik li. Sepandan, yo pa ko demontre rezistans li nan MIC eksperimantalman. Nan etid sa a, yo te envestige konpòtman MIC 2707 HDSS ki te koze pa bakteri aerobik marin Pseudomonas aeruginosa a. Analiz elektwochimik te montre ke an prezans biofilm Pseudomonas aeruginosa nan medyòm 2216E a, te gen yon chanjman pozitif nan potansyèl korozyon ak yon ogmantasyon nan dansite kouran korozyon. Analiz spektroskopi fotoelektwon radyografi (XPS) te montre yon diminisyon nan kontni Cr sou sifas echantiyon an anba biofilm nan. Analiz imaj twou yo te montre ke biofilm P. aeruginosa a te pwodui yon pwofondè twou maksimòm 0.69 μm pandan 14 jou enkubasyon. Malgre ke sa a piti, li endike ke 2707 HDSS pa totalman iminize kont MIC P. aeruginosa a. byofilm.
Asye pur duplex (DSS) yo lajman itilize nan divès endistri pou konbinezon ideyal yo nan ekselan pwopriyete mekanik ak rezistans korozyon1,2. Sepandan, pitting lokalize toujou rive epi li afekte entegrite asye sa a3,4. DSS pa rezistan a korozyon mikwòb (MIC)5,6. Malgre pakèt aplikasyon DSS yo, toujou gen anviwònman kote rezistans korozyon DSS la pa ase pou itilizasyon alontèm. Sa vle di materyèl ki pi chè ak pi gwo rezistans korozyon yo nesesè. Jeon et al7 te jwenn ke menm asye pur super duplex (SDSS) gen kèk limitasyon an tèm de rezistans korozyon. Se poutèt sa, asye pur super duplex (HDSS) ki gen pi gwo rezistans korozyon yo nesesè nan kèk aplikasyon. Sa a te mennen nan devlopman HDSS ki gen anpil alye.
Rezistans korozyon DSS a depann de rapò faz alfa ak gama yo ak rejyon Cr, Mo ak W ki apovri yo 8, 9, 10 adjasan a dezyèm faz la. HDSS gen yon gwo kontni Cr, Mo ak N11, kidonk li gen yon ekselan rezistans korozyon ak yon valè segondè (45-50) Pitting Resistance Equivalent Number (PREN), detèmine pa wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt% W) + 16 wt% N12. Ekselan rezistans korozyon li depann de yon konpozisyon balanse ki gen apeprè 50% ferit (α) ak 50% faz austenit (γ), HDSS gen pi bon pwopriyete mekanik ak pi gwo rezistans pase DSS13 konvansyonèl yo. Pwopriyete korozyon klorid. Rezistans korozyon amelyore a elaji itilizasyon HDSS nan anviwònman klorid ki pi koroziv, tankou anviwònman maren.
MIC yo se yon gwo pwoblèm nan anpil endistri tankou lwil oliv ak gaz ak sèvis piblik dlo14. MIC reprezante 20% nan tout domaj korozyon15. MIC se korozyon byoelektwochimik ke yo ka obsève nan anpil anviwònman. Biofilm ki fòme sou sifas metal yo modifye kondisyon elektwochimik yo, kidonk afekte pwosesis korozyon an. Anpil moun kwè ke korozyon MIC la koze pa biofilm. Mikwo-òganis elektwojenik yo korode metal yo pou jwenn enèji pou yo siviv17. Etid MIC resan yo montre ke EET (transfè elektwon ekstraselilè) se faktè ki limite vitès nan MIC ki pwovoke pa mikwo-òganis elektwojenik yo. Zhang et al. 18 demontre ke medyatè elektwon yo akselere transfè elektwon ant selil Desulfovibrio sessificans ak asye pur 304, sa ki mennen nan yon atak MIC ki pi grav. Enning et al. 19 ak Venzlaff et al. 20 montre ke biofilm bakteri koroziv ki diminye silfat (SRB) yo ka absòbe elektwon dirèkteman nan substrats metal yo, sa ki lakòz korozyon pitting grav.
Li konnen DSS yo sansib a MIC nan anviwònman ki gen SRB, bakteri ki diminye fè (IRB), elatriye.21. Bakteri sa yo lakòz twou lokalize sou sifas DSS anba byofilm22,23. Kontrèman ak DSS, MIC HDSS24 la pa byen li te ye.
Pseudomonas aeruginosa se yon bakteri gram-negatif ki gen fòm baton motil ki lajman distribye nan lanati25. Pseudomonas aeruginosa se tou yon gwo gwoup mikwòb nan anviwònman maren an, ki lakòz MIC nan asye. Pseudomonas enplike anpil nan pwosesis korozyon epi li rekonèt kòm yon kolonizatè pyonye pandan fòmasyon byofilm. Mahat et al. 28 ak Yuan et al. 29 te demontre ke Pseudomonas aeruginosa gen yon tandans pou ogmante vitès korozyon asye dou ak alyaj nan anviwònman akeuz.
Objektif prensipal travay sa a se te pou envestige pwopriyete MIC 2707 HDSS ki te koze pa bakteri aerobik marin Pseudomonas aeruginosa a lè l sèvi avèk metòd elektwochimik, teknik analiz sifas ak analiz pwodwi korozyon. Etid elektwochimik ki gen ladan Potansyèl Sikwi Ouvè (OCP), Rezistans Polarizasyon Lineyè (LPR), Espèktroskopi Enpedans Elektwochimik (EIS), ak Potansyèl Polarizasyon Dinamik yo te fèt pou etidye konpòtman MIC 2707 HDSS. Analiz espektwomèt dispèsyon enèji (EDS) te fèt pou jwenn eleman chimik sou sifas ki korode a. Anplis de sa, analiz espektwoskopi fotoelektwon reyon X (XPS) te itilize pou detèmine estabilite pasivasyon fim oksid anba enfliyans yon anviwònman marin ki gen Pseudomonas aeruginosa. Pwofondè twou a te mezire anba yon mikwoskòp lazè konfokal (CLSM).
Tablo 1 bay konpozisyon chimik 2707 HDSS la. Tablo 2 montre ke 2707 HDSS la gen ekselan pwopriyete mekanik ak yon fòs sede 650 MPa. Figi 1 montre mikwoestrikti optik 2707 HDSS ki trete ak chalè nan solisyon. Bann long faz austenit ak ferit san faz segondè yo ka wè nan mikwoestrikti ki gen anviwon 50% faz austenit ak 50% faz ferit.
Figi 2a montre potansyèl sikwi ouvè (Eocp) kont done tan ekspozisyon pou 2707 HDSS nan medyòm abyotik 2216E ak bouyon P. aeruginosa pandan 14 jou a 37 °C. Li montre ke chanjman ki pi gwo ak siyifikatif nan Eocp rive nan premye 24 èdtan yo. Valè Eocp yo nan tou de ka yo te rive nan pik -145 mV (vs. SCE) alantou 16 èdtan epi answit yo te desann sevè, rive nan -477 mV (vs. SCE) ak -236 mV (vs. SCE) pou echantiyon abyotik la ak P, respektivman). Koupon Pseudomonas aeruginosa, respektivman. Apre 24 èdtan, valè Eocp 2707 HDSS pou P. aeruginosa te relativman stab nan -228 mV (vs. SCE), alòske valè korespondan pou echantiyon ki pa byolojik yo te apeprè -442 mV (vs. SCE). Eocp an prezans P. aeruginosa te olye ba.
Tès elektwochimik sou 2707 echantiyon HDSS nan yon mwayen abyotik ak bouyon Pseudomonas aeruginosa a 37 °C:
(a) Eocp kòm yon fonksyon tan ekspozisyon, (b) koub polarizasyon nan 14yèm jou a, (c) Rp kòm yon fonksyon tan ekspozisyon ak (d) icorr kòm yon fonksyon tan ekspozisyon.
Tablo 3 bay valè paramèt korozyon elektwochimik 2707 echantiyon HDSS ki te ekspoze a yon mwayen abyotik ak yon mwayen inokile ak Pseudomonas aeruginosa pandan 14 jou. Tanjant koub anodik ak katodik yo te ekstrapole pou rive nan entèseksyon yo ki bay dansite kouran korozyon (icorr), potansyèl korozyon (Ecorr) ak pant Tafel (βα ak βc) dapre metòd estanda30,31.
Jan yo montre nan Figi 2b a, deplasman anlè koub P. aeruginosa a te lakòz yon ogmantasyon nan Ecorr konpare ak koub abyotik la. Valè icorr la, ki pwopòsyonèl ak vitès korozyon an, ogmante a 0.328 μA cm-2 nan echantiyon Pseudomonas aeruginosa a, kat fwa plis pase echantiyon ki pa byolojik la (0.087 μA cm-2).
LPR se yon metòd elektwochimik klasik ki pa destriktif pou analiz rapid korozyon. Li te itilize tou pou etidye MIC32. Figi 2c montre rezistans polarizasyon an (Rp) kòm yon fonksyon tan ekspozisyon. Yon valè Rp ki pi wo vle di mwens korozyon. Nan premye 24 èdtan yo, Rp 2707 HDSS la te rive nan yon valè maksimòm 1955 kΩ cm2 pou echantiyon abyotik ak 1429 kΩ cm2 pou echantiyon Pseudomonas aeruginosa. Figi 2c montre tou ke valè Rp a te diminye rapidman apre yon jou epi li te rete relativman san chanjman pou 13 jou kap vini yo. Valè Rp echantiyon Pseudomonas aeruginosa a se anviwon 40 kΩ cm2, ki pi ba anpil pase valè 450 kΩ cm2 echantiyon ki pa byolojik la.
Valè icorr la pwopòsyonèl ak vitès korozyon inifòm lan. Yo ka kalkile valè li apati ekwasyon Stern-Geary sa a,
Swivan Zou et al. 33, yo te sipoze yon valè tipik pant Tafel B nan travay sa a se 26 mV/dec. Figi 2d montre ke icorr echantiyon 2707 ki pa byolojik la te rete relativman stab, alòske echantiyon P. aeruginosa a te varye anpil apre premye 24 èdtan yo. Valè icorr echantiyon P. aeruginosa yo te yon lòd mayitid pi wo pase kontwòl ki pa byolojik yo. Tandans sa a konsistan avèk rezilta rezistans polarizasyon an.
EIS se yon lòt teknik ki pa destriktif yo itilize pou karakterize reyaksyon elektwochimik nan entèfas ki korode. Espèk enpedans ak valè kapasitans kalkile nan echantiyon ki ekspoze a medya abyotik ak solisyon Pseudomonas aeruginosa, rezistans Rb nan fim pasif/biofilm ki fòme sou sifas echantiyon an, rezistans transfè chaj Rct, kapasitans doub kouch elektrik Cdl (EDL) ak paramèt Eleman Faz Konstan QCPE (CPE). Paramèt sa yo te analize pi lwen lè yo te ajiste done yo lè l sèvi avèk yon modèl sikwi ekivalan (EEC).
Figi 3 montre graf Nyquist tipik (a ak b) ak graf Bode (a' ak b') pou 2707 echantiyon HDSS nan yon mwayen abyotik ak bouyon P. aeruginosa pou diferan tan enkubasyon. Dyamèt bag Nyquist la diminye an prezans Pseudomonas aeruginosa. Graf Bode a (Fig. 3b') montre yon ogmantasyon nan mayitid enpedans total la. Enfòmasyon sou konstan tan relaksasyon an ka bay pa maksimòm faz yo. Figi 4 montre estrikti fizik ki baze sou monokouch (a) ak bikouch (b) ak EEC korespondan yo. CPE prezante nan modèl EEC la. Admitans ak enpedans li yo eksprime jan sa a:
De modèl fizik ak sikui ekivalan korespondan pou ajiste spectre enpedans echantiyon 2707 HDSS la:
Kote Y0 se mayitid CPE a, j se nimewo imajinè a oubyen (-1)1/2, ω se frekans angilè a, epi n se endèks puisans CPE a ki mwens pase inite35. Envès rezistans transfè chaj la (sa vle di 1/Rct) koresponn ak vitès korozyon an. Yon Rct ki pi piti vle di yon vitès korozyon ki pi rapid27. Apre 14 jou enkubasyon, Rct echantiyon Pseudomonas aeruginosa yo te rive nan 32 kΩ cm2, ki pi piti anpil pase 489 kΩ cm2 echantiyon ki pa byolojik yo (Tablo 4).
Imaj CLSM yo ak imaj SEM yo nan Figi 5 montre aklè ke kouvèti biofilm nan sou sifas echantiyon 2707 HDSS la apre 7 jou te dans. Sepandan, apre 14 jou, kouvèti biofilm nan te ra epi kèk selil mouri te parèt. Tablo 5 montre epesè biofilm sou echantiyon 2707 HDSS yo apre ekspozisyon a P. aeruginosa pandan 7 ak 14 jou. Epesè maksimòm biofilm nan te chanje soti nan 23.4 μm apre 7 jou pou rive nan 18.9 μm apre 14 jou. Epesè mwayèn biofilm nan te konfime tandans sa a tou. Li te diminye soti nan 22.2 ± 0.7 μm apre 7 jou pou rive nan 17.8 ± 1.0 μm apre 14 jou.
(a) imaj CLSM 3-D apre 7 jou, (b) imaj CLSM 3-D apre 14 jou, (c) imaj SEM apre 7 jou ak (d) imaj SEM apre 14 jou.
EDS te revele eleman chimik nan biofilm ak pwodwi korozyon sou echantiyon ki te ekspoze a P. aeruginosa pandan 14 jou. Figi 6 montre ke kontni C, N, O, ak P nan biofilm ak pwodwi korozyon yo pi wo pase sa ki nan metal toutouni, paske eleman sa yo asosye avèk biofilm ak metabolit yo. Mikwòb yo sèlman bezwen tras chromium ak fè. Nivo segondè Cr ak Fe nan biofilm ak pwodwi korozyon sou sifas echantiyon yo endike ke matris metal la pèdi eleman akòz korozyon.
Apre 14 jou, yo te obsève twou avèk ak san P. aeruginosa nan medyòm 2216E a. ​​Anvan enkubasyon an, sifas echantiyon an te lis e san domaj (Fig. 7a). Apre enkubasyon an ak retire biofilm ak pwodwi korozyon yo, yo te egzamine twou ki pi pwofon sou sifas echantiyon yo anba CLSM, jan yo montre nan Figi 7b ak c. Yo pa jwenn okenn twou evidan sou sifas echantiyon kontwòl ki pa byolojik yo (pwofondè twou maksimòm 0.02 μm). Pwofondè maksimòm twou ki te koze pa Pseudomonas aeruginosa te 0.52 μm apre 7 jou ak 0.69 μm apre 14 jou, ki baze sou pwofondè maksimòm mwayèn twou 3 echantiyon yo (yo te chwazi 10 valè pwofondè twou maksimòm pou chak echantiyon) ki te rive 0.42 ± 0.12 μm ak 0.52 ± 0.15 μm, respektivman (Tablo 5). Valè pwofondè twou sa yo piti men enpòtan.
(a) Anvan ekspozisyon, (b) 14 jou nan yon anviwònman abyotik epi (c) 14 jou nan bouyon Pseudomonas aeruginosa.
Figi 8 la montre spectre XPS diferan sifas echantiyon yo, epi konpozisyon chimik yo analize pou chak sifas yo rezime nan Tablo 6 la. Nan Tablo 6 la, pousantaj atomik Fe ak Cr an prezans P. aeruginosa (echantiyon A ak B) te pi ba anpil pase sa yo ki nan echantiyon kontwòl ki pa byolojik yo (echantiyon C ak D). Pou echantiyon P. aeruginosa a, koub spectre nivo nwayo Cr2p la te ajiste sou kat konpozan pik ak valè enèji lyezon (BE) 574.4, 576.6, 578.3 ak 586.8 eV, ki ka atribiye a Cr, Cr2O3, CrO3 ak Cr(OH)3, respektivman (Fig. 9a ak b). Pou echantiyon ki pa byolojik yo, spectre nivo nwayo Cr2p la gen de pik prensipal pou Cr (573.80 eV pou BE) ak Cr2O3 (575.90 eV pou BE) nan Fig. 9c ak d, respektivman. Diferans ki pi frapan ant echantiyon abyotik yo ak echantiyon P. aeruginosa yo se te prezans Cr6+ ak yon fraksyon relatif ki pi wo nan Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) anba biofilm nan.
Gwo spectre XPS sifas echantiyon 2707 HDSS la nan de milye yo se 7 jou ak 14 jou respektivman.
(a) 7 jou ekspozisyon a P. aeruginosa, (b) 14 jou ekspozisyon a P. aeruginosa, (c) 7 jou nan yon anviwònman abyotik ak (d) 14 jou nan yon anviwònman abyotik.
HDSS montre gwo nivo rezistans kont korozyon nan pifò anviwònman yo. Kim et al. 2 rapòte ke UNS S32707 HDSS te defini kòm yon DSS trè alye ak yon PREN plis pase 45. Valè PREN echantiyon 2707 HDSS nan travay sa a te 49. Sa a se akòz gwo kontni kromyòm li yo ak gwo nivo molibdèn ak Ni, ki benefik nan anviwònman asid ak klori ki wo. Anplis de sa, yon konpozisyon byen balanse ak yon mikwoestrikti san domaj itil pou estabilite estriktirèl ak rezistans kont korozyon. Sepandan, malgre ekselan rezistans chimik li yo, done eksperimantal nan travay sa a sijere ke 2707 HDSS pa konplètman iminize kont MIC biofilm P. aeruginosa yo.
Rezilta elektwochimik yo te montre ke to korozyon 2707 HDSS nan bouyon P. aeruginosa te ogmante anpil apre 14 jou konpare ak medyòm ki pa byolojik la. Nan Figi 2a, yo te obsève yon rediksyon nan Eocp nan tou de medyòm abyotik la ak bouyon P. aeruginosa a pandan premye 24 èdtan yo. Apre sa, biofilm nan te fin kouvri sifas echantiyon an epi Eocp a vin relativman estab36. Sepandan, nivo Eocp byolojik la te pi wo pase sa ki nan Eocp ki pa byolojik la. Gen rezon pou kwè ke diferans sa a se akòz fòmasyon biofilm P. aeruginosa a. Nan Figi 2d, an prezans P. aeruginosa, valè icorr 2707 HDSS la te rive nan 0.627 μA cm-2, ki te yon lòd mayitid pi wo pase sa ki nan kontwòl abyotik la (0.063 μA cm-2), ki te konsistan avèk valè Rct ki mezire pa EIS. Pandan premye jou yo, valè enpedans nan bouyon P. aeruginosa a te... ogmante akòz atachman selil P. aeruginosa yo ak fòmasyon biofilm yo. Sepandan, lè biofilm nan kouvri sifas echantiyon an nèt, enpedans lan diminye. Kouch pwoteksyon an atake an premye akòz fòmasyon biofilm ak metabolit biofilm yo. Se poutèt sa, rezistans korozyon an diminye sou tan, epi atachman P. aeruginosa a lakòz korozyon lokalize. Tandans yo nan medya abyotik yo te diferan. Rezistans korozyon kontwòl ki pa byolojik la te pi wo pase valè korespondan echantiyon yo ki te ekspoze a bouyon P. aeruginosa. Anplis de sa, pou echantiyon abyotik yo, valè Rct 2707 HDSS la te rive nan 489 kΩ cm2 nan jou 14 la, ki te 15 fwa valè Rct la (32 kΩ cm2) an prezans P. aeruginosa. Se poutèt sa, 2707 HDSS gen ekselan rezistans korozyon nan yon anviwònman esteril, men li pa rezistan a atak MIC pa biofilm P. aeruginosa yo.
Rezilta sa yo kapab obsève tou nan koub polarizasyon yo nan Fig. 2b. Branchman anodik la te atribiye a fòmasyon biofilm Pseudomonas aeruginosa ak reyaksyon oksidasyon metal yo. An menm tan, reyaksyon katodik la se rediksyon oksijèn. Prezans P. aeruginosa ogmante dansite kouran korozyon an anpil, apeprè yon lòd mayitid pi wo pase kontwòl abyotik la. Sa endike ke biofilm P. aeruginosa ogmante korozyon lokalize 2707 HDSS. Yuan et al29 te jwenn ke dansite kouran korozyon alyaj 70/30 Cu-Ni ogmante anba defi biofilm P. aeruginosa. Sa ka akòz biokataliz rediksyon oksijèn pa biofilm Pseudomonas aeruginosa yo. Obsèvasyon sa a ka eksplike tou MIC 2707 HDSS nan travay sa a. Biofilm aerobik yo ka gen mwens oksijèn anba yo tou. Se poutèt sa, echèk pou re-pasive sifas metal la pa oksijèn ka yon faktè ki kontribye nan MIC nan travay sa a.
Dickinson et al. 38 te sigjere ke vitès reyaksyon chimik ak elektwochimik yo ka afekte dirèkteman pa aktivite metabolik bakteri sesil yo sou sifas echantiyon an ak nati pwodwi korozyon yo. Jan yo montre nan Figi 5 ak Tablo 5, tou de kantite selil yo ak epesè byofilm nan te diminye apre 14 jou. Sa ka yon eksplikasyon rezonab ke apre 14 jou, pifò nan selil sesil yo sou sifas 2707 HDSS la te mouri akòz rediksyon eleman nitritif nan medyòm 2216E a oswa liberasyon iyon metal toksik nan matris 2707 HDSS la. Sa a se yon limitasyon nan eksperyans an batch.
Nan travay sa a, biofilm P. aeruginosa a te ankouraje rediksyon lokal Cr ak Fe anba biofilm nan sou sifas 2707 HDSS la (Fig. 6). Nan Tablo 6, rediksyon Fe ak Cr nan echantiyon D konpare ak echantiyon C, ki endike ke Fe ak Cr ki fonn ki te koze pa biofilm P. aeruginosa a te pèsiste apre 7 premye jou yo. Medyòm 2216E a itilize pou simile anviwònman maren yo. Li gen 17700 ppm Cl-, ki konparab ak sa yo jwenn nan dlo lanmè natirèl. Prezans 17700 ppm Cl- te rezon prensipal pou rediksyon Cr nan echantiyon abyotik 7 ak 14 jou yo ki te analize pa XPS. Konpare ak echantiyon P. aeruginosa yo, yap divòse Cr nan echantiyon abyotik yo te pi piti anpil akòz gwo rezistans Cl− nan 2707 HDSS nan anviwònman abyotik yo. Figi 9 montre prezans Cr6+ nan fim pasivasyon an. Li ka enplike nan retire Cr nan sifas asye pa biofilm P. aeruginosa, jan Chen ak Clayton te sijere a.
Akòz kwasans bakteri, valè pH medyòm nan anvan ak apre kiltivasyon an te 7.4 ak 8.2, respektivman. Se poutèt sa, anba biofilm P. aeruginosa a, li pa fasil pou korozyon asid òganik la se yon faktè ki kontribye nan travay sa a akòz pH relativman wo nan medyòm an gwo. pH medyòm kontwòl ki pa byolojik la pa t chanje anpil (soti nan yon 7.4 inisyal rive nan yon 7.5 final) pandan peryòd tès 14 jou a. Ogmantasyon pH nan medyòm inokilasyon an apre enkubasyon an te akòz aktivite metabolik P. aeruginosa a epi yo te jwenn ke li te gen menm efè a sou pH nan absans bann tès yo.
Jan yo montre nan Figi 7 la, pwofondè maksimòm twou ki te koze pa biofilm P. aeruginosa a te 0.69 μm, ki te pi gwo pase sa ki nan medyòm abyotik la (0.02 μm). Sa a konsistan avèk done elektwochimik ki dekri pi wo a. Pwofondè twou 0.69 μm nan plis pase dis fwa pi piti pase valè 9.5 μm ki rapòte pou 2205 DSS la nan menm kondisyon yo. Done sa yo demontre ke 2707 HDSS la montre pi bon rezistans MIC konpare ak 2205 DSS. Sa pa ta dwe yon sipriz, paske 2707 HDSS la gen yon kontni chromium ki pi wo, sa ki bay yon pasivasyon ki dire pi lontan, akòz estrikti faz balanse a san presipite segondè danjere, sa ki fè li pi difisil pou P. aeruginosa depasive epi kòmanse eklipse pwen yo.
An konklizyon, yo te jwenn twou MIC sou sifas 2707 HDSS nan bouyon P. aeruginosa konpare ak twou neglijab nan medya abyotik. Travay sa a montre ke 2707 HDSS gen pi bon rezistans MIC pase 2205 DSS, men li pa totalman iminize kont MIC akòz byofilm P. aeruginosa a. Rezilta sa yo ede nan seleksyon asye pur ki apwopriye ak estime lavi sèvis pou anviwònman maren an.
Koupon pou 2707 HDSS la bay pa Lekòl Metaliji Inivèsite Northeastern (NEU) nan Shenyang, Lachin. Konpozisyon eleman 2707 HDSS la montre nan Tablo 1, ke Depatman Analiz ak Tès Materyèl NEU a te analize. Tout echantiyon yo te trete nan solisyon a 1180 °C pandan 1 èdtan. Anvan tès korozyon an, 2707 HDSS ki gen fòm pyès monnen ak yon sifas ekspoze anwo 1 cm2 te poli a 2000 grit ak papye carbure Silisyòm epi poli plis ak yon sispansyon poud Al2O3 0.05 μm. Kote yo ak anba yo pwoteje pa penti inaktif. Apre siye, echantiyon yo te rense ak dlo deyonize esteril epi esterilize ak etanòl 75% (v/v) pandan 0.5 èdtan. Apre sa, yo te seche nan lè anba limyè iltravyolèt (UV) pandan 0.5 èdtan anvan yo itilize.
Yo te achte souch Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 marin nan Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), Lachin. Yo te kiltive Pseudomonas aeruginosa aerobikman nan 37°C nan flakon 250 ml ak selil an vè elektwochimik 500 ml lè l sèvi avèk medyòm likid Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Lachin). Medyòm (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 peptòn, 1.0 ekstrè ledven ak 0.1 sitrat ferik. Otoklave a 121°C pandan 20 minit anvan inokilasyon. Konte selil sesil ak planktonik yo lè l sèvi avèk yon emositomèt anba yon mikwoskòp optik ak yon agrandisman 400X. Konsantrasyon selil inisyal Pseudomonas aeruginosa planktonik la touswit apre inokilasyon an te apeprè 106 selil/ml.
Tès elektwochimik yo te fèt nan yon selil vè klasik twa elektwòd ak yon volim mwayen 500 ml. Yon fèy platinum ak yon elektwòd kalomèl satire (SCE) te konekte ak reaktè a atravè kapilè Luggin ki ranpli ak pon sèl, ki sèvi kòm elektwòd kont ak referans, respektivman. Pou fè elektwòd k ap travay yo, yon fil kwiv kouvri ak kawoutchou te tache ak chak echantiyon epi li te kouvri ak epoksi, kite apeprè 1 cm2 sifas yon sèl bò ekspoze pou elektwòd k ap travay la. Pandan mezi elektwochimik yo, echantiyon yo te mete nan mwayen 2216E epi yo te kenbe nan yon tanperati enkubasyon konstan (37 °C) nan yon beny dlo. Done OCP, LPR, EIS ak polarizasyon dinamik potansyèl yo te mezire lè l sèvi avèk yon potansyostat Autolab (Referans 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA). Tès LPR yo te anrejistre nan yon vitès eskanè 0.125 mV s-1 sou seri -5 ak 5 mV ak Eocp ak yon frekans echantiyonaj 1 Hz. EIS te fèt ak yon ond sinis nan seri frekans lan. 0.01 a 10,000 Hz lè l sèvi avèk yon vòltaj 5 mV aplike nan Eocp nan eta estab. Anvan bale potansyèl la, elektwòd yo te nan mòd sikwi ouvè jiskaske yo te rive nan yon valè potansyèl korozyon lib ki estab. Apre sa, yo te kouri koub polarizasyon yo soti nan -0.2 a 1.5 V vs. Eocp nan yon vitès eskanè 0.166 mV/s. Chak tès te repete 3 fwa avèk ak san P. aeruginosa.
Espesimèn pou analiz metalografik yo te poli mekanikman ak papye SiC mouye 2000 grit epi answit poli plis ak sispansyon poud Al2O3 0.05 μm pou obsèvasyon optik. Analiz metalografik la te fèt lè l sèvi avèk yon mikwoskòp optik. Espesimèn yo te grave ak 10 wt.% solisyon idroksid potasyòm 43.
Apre enkubasyon an, echantiyon yo te lave 3 fwa ak solisyon saline tampon fosfat (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) epi answit fikse ak 2.5% (v/v) glutaraldeyid pandan 10 èdtan pou fikse biofilm yo. Apre sa, li te dezidrate ak yon seri gradyèl (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% ak 100% v/v) etanòl anvan li seche nan lè a. Finalman, sifas echantiyon an te flite ak yon fim lò pou bay konduktivite pou obsèvasyon SEM. Imaj SEM yo te konsantre sou tach ki gen selil P. aeruginosa ki pi sesil sou sifas chak echantiyon. Fè analiz EDS pou jwenn eleman chimik yo. Yon Mikwoskòp Lazè Konfokal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Almay) te itilize pou mezire pwofondè twou yo. Pou obsève twou korozyon ki anba biofilm nan, moso tès la te premye netwaye dapre Règleman Nasyonal Chinwa a. Estanda (CNS) GB/T4334.4-2000 pou retire pwodwi korozyon yo ak byofilm sou sifas moso tès la.
Analiz spektroskopi fotoelektwon reyon X (XPS, sistèm analiz sifas ESCALAB250, Thermo VG, USA) te fèt lè l sèvi avèk yon sous reyon X monokromatik (liy aliminyòm Kα nan enèji 1500 eV ak puisans 150 W) sou yon pakèt enèji lyezon 0 anba kondisyon estanda –1350 eV. Espèk wo rezolisyon yo te anrejistre lè l sèvi avèk yon enèji pasaj 50 eV ak yon gwosè etap 0.2 eV.
Yo te retire echantiyon yo ki te enkube yo epi yo te rense yo dousman avèk PBS (pH 7.4 ± 0.2) pandan 15 s45. Pou obsève viabilité bakteri biofilm yo sou echantiyon yo, yo te kolore biofilm yo lè l sèvi avèk LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA). Kit la gen de lank fliyoresan, yon lank fliyoresan vèt SYTO-9 ak yon lank fliyoresan wouj propidium iodid (PI). Anba CLSM, pwen ki gen fliyoresan vèt ak wouj reprezante selil vivan ak selil mouri, respektivman. Pou kolore, yo te enkube yon melanj 1 ml ki gen 3 μl solisyon SYTO-9 ak 3 μl PI pandan 20 minit nan tanperati chanm (23 oC) nan fènwa. Apre sa, yo te obsève echantiyon yo ki te kolore nan de longèdonn (488 nm pou selil vivan ak 559 nm pou selil mouri) lè l sèvi avèk yon machin Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japon). Yo te mezire epesè biofilm nan mòd eskanè 3-D.
Kijan pou site atik sa a: Li, H. et al. Korozyon mikwòb nan asye pur super duplex 2707 pa Pseudomonas aeruginosa marin biofilm.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Krakman korozyon anba estrès nan asye pur duplex LDX 2101 nan solisyon klori an prezans tiosulfat.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Efè tretman chalè solisyon ak nitwojèn nan gaz pwoteksyon sou rezistans korozyon pitting nan soudi asye pur super duplex.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Yon etid chimik konparatif sou korozyon pitting ki pwovoke pa mikwobyèn ak elektwochimik nan asye pur 316L.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG ak Xiao, K. Konpòtman elektwochimik asye pur duplex 2205 nan solisyon alkalin ki gen diferan pH an prezans klori. Electrochim. Journal. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS ak Ray, RI Efè biofilm maren yo sou korozyon: yon revizyon kout. Electrochim. Journal. 54, 2-7 (2008).