Spas ji bo serdana Nature.com. Guhertoya geroka ku hûn bikar tînin piştgiriya CSS-ê bi sînor e. Ji bo ezmûna çêtirîn, em pêşniyar dikin ku hûn gerokek nûvekirî bikar bînin (an jî moda lihevhatinê di Internet Explorer-ê de vemirînin). Di vê navberê de, ji bo ku piştgiriya berdewam misoger bikin, em ê malperê bêyî şêwaz û JavaScript-ê nîşan bidin.
Korozyona mîkrobî (MIC) di gelek pîşesaziyan de pirsgirêkek cidî ye ji ber ku ew dikare bibe sedema windahiyên mezin ên aborî. Pola zengarnegir a super duplex a 2707 (2707 HDSS) ji ber berxwedana wê ya kîmyewî ya hêja di jîngehên deryayî de hatiye bikar anîn. Lêbelê, berxwedana wê ya li hember MIC bi awayekî ceribandinî nehatiye nîşandan. Di vê lêkolînê de, tevgera MIC ya 2707 HDSS ya ku ji hêla bakteriya aerobîk a deryayî Pseudomonas aeruginosa ve hatî çêkirin hate lêkolîn kirin. Analîza elektrokîmyayî nîşan da ku di hebûna biyofîlma Pseudomonas aeruginosa de di navgîna 2216E de, guherînek erênî di potansiyela korozyonê de û zêdebûnek di dendika herika korozyonê de hebû. Analîza spektroskopiya fotoelektronê ya tîrêjên X (XPS) kêmbûnek di naveroka Cr de li ser rûyê nimûneyê di bin biyofîlmê de nîşan da. Analîza wênekirinê ya çalan nîşan da ku biyofîlma P. aeruginosa di 14 rojên înkubasyonê de kûrahiya çala herî zêde 0.69 μm çêkiriye. Her çend ev piçûk be jî, ew nîşan dide ku 2707 HDSS bi tevahî ji MIC ya P. parastî nine. biyofîlmên aeruginosa.
Polayên zengarnegir ên dupleks (DSS) ji ber kombînasyona wan a îdeal a taybetmendiyên mekanîkî yên hêja û berxwedana korozyonê bi berfirehî di gelek pîşesaziyan de têne bikar anîn1,2. Lêbelê, qulên herêmî hîn jî çêdibin û bandorê li ser yekparçeyiya vê pola dikin3,4.DSS li hember korozyona mîkrobî (MIC) berxwedêr nine5,6. Tevî cûrbecûr sepanên DSS, hîn jî hawîrdor hene ku berxwedana korozyonê ya DSS ji bo karanîna demdirêj têrê nake. Ev tê vê wateyê ku materyalên bihatir ên bi berxwedana korozyonê ya bilindtir hewce ne.Jeon û hevkarên wî7 dîtin ku tewra polayên zengarnegir ên super dupleks (SDSS) jî di warê berxwedana korozyonê de hin sînorkirin hene. Ji ber vê yekê, polayên zengarnegir ên super dupleks (HDSS) bi berxwedana korozyonê ya bilindtir di hin sepanan de hewce ne. Ev bû sedema pêşkeftina HDSS-ya pir alloykirî.
Berxwedana korozyonê ya DSS bi rêjeya qonaxên alfa û gama û herêmên kêmkirî yên Cr, Mo û W 8, 9, 10 ên li kêleka qonaxa duyemîn ve girêdayî ye. HDSS rêjeyek bilind a Cr, Mo û N11 dihewîne, ji ber vê yekê berxwedana wê ya korozyonê pir baş e û nirxek bilind (45-50) Hejmara Hevseng a Berxwedana Pitting (PREN), ku ji hêla wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt% W) + 16 wt% N12 ve tê destnîşankirin. Berxwedana wê ya korozyonê ya pir baş bi pêkhateyek hevseng ve girêdayî ye ku bi qasî 50% qonaxên ferît (α) û 50% austenît (γ) dihewîne, HDSS xwedan taybetmendiyên mekanîkî yên çêtir û berxwedanek bilindtir ji DSS13 ya kevneşopî ye. Taybetmendiyên korozyona klorîdê. Berxwedana korozyonê ya başkirî karanîna HDSS di jîngehên klorîdê yên korozîftir de, wekî jîngehên deryayî, berfireh dike.
MIC di gelek pîşesaziyan de wekî saziyên petrol û gazê û avê pirsgirêkek mezin in14. MIC ji sedî 20ê hemî zirara korozyonê pêk tîne15. MIC korozyona biyoelektroşîmyayî ye ku dikare di gelek jîngehan de were dîtin. Biyofîlmên ku li ser rûyên metal çêdibin şert û mercên elektroşîmyayî diguherînin, bi vî rengî bandorê li pêvajoya korozyonê dikin. Bi berfirehî tê bawerkirin ku korozyona MIC ji hêla biyofîlman ve çêdibe. Mîkroorganîzmayên elektrojenîk metalan korozyon dikin da ku enerjiya domdar bi dest bixin da ku bijîn17. Lêkolînên MIC yên vê dawiyê nîşan dane ku EET (veguhestina elektrona derveyî hucreyê) faktora sînorkirina rêjeyê ye di MIC-ê de ku ji hêla mîkroorganîzmayên elektrojenîk ve hatî çêkirin. Zhang et al. 18 nîşan dan ku navbeynkarên elektronan veguhastina elektronan di navbera hucreyên Desulfovibrio sessificans û pola zengarnegir 304 de lez dikin, ku dibe sedema êrîşa MIC-ê ya girantir. Enning et al. 19 û Venzlaff et al. 20 nîşan dan ku biyofîlmên bakteriyên korozîf ên kêmkirina sulfatê (SRB) dikarin rasterast elektronan ji substratên metal bikişînin, ku dibe sedema korozyona giran a çalan.
Tê zanîn ku DSS di hawîrdorên ku SRB, bakteriya kêmkirina hesin (IRB), û hwd. tê de hene de ji MIC re hesas e. 21 . Ev bakterî li ser rûyên DSS di bin biyofîlman de dibin sedema çalên herêmî 22,23. Berevajî DSS, MIC ya HDSS24 kêm tê zanîn.
Pseudomonas aeruginosa bakteriyeke gram-neyînî ya bi şiklê çîp e ku di xwezayê de bi berfirehî belav dibe25. Pseudomonas aeruginosa di jîngeha deryayî de jî komeke mîkrobî ya sereke ye, ku dibe sedema MIC li pola. Pseudomonas di pêvajoyên korozyonê de bi awayekî nêzîk beşdar e û di dema çêbûna bîyofîlmê de wekî kolonîzatorek pêşeng tê nasîn. Mahat et al. 28 û Yuan et al. 29 nîşan dan ku Pseudomonas aeruginosa meyla zêdekirina rêjeya korozyonê ya pola nerm û alavên di jîngehên avî de heye.
Armanca sereke ya vê xebatê lêkolîna taybetmendiyên MIC ên 2707 HDSS bû ku ji hêla bakteriya aerobîk a deryayî Pseudomonas aeruginosa ve bi karanîna rêbazên elektroşîmyayî, teknîkên analîtîk ên rûberî û analîza berhemên korozyonê ve çêbûne. Lêkolînên elektroşîmyayî yên wekî Potansiyela Çerxa Vekirî (OCP), Berxwedana Polarîzasyona Xêzik (LPR), Spektroskopiya Împedansê ya Elektroşîmyayî (EIS), û Polarîzasyona Dînamîk a Potansiyel hatin kirin da ku tevgera MIC ya 2707 HDSS were lêkolîn kirin. Analîza spektrometreya belavbûna enerjiyê (EDS) hate kirin da ku hêmanên kîmyewî li ser rûyê korozyonkirî werin dîtin. Wekî din, analîza spektroskopiya fotoelektronê ya tîrêjên X (XPS) hate bikar anîn da ku aramiya pasîfîzasyona fîlima oksîdê di bin bandora jîngehek deryayî ya ku Pseudomonas aeruginosa tê de heye were destnîşankirin. Kûrahiya çalê di bin mîkroskopa şopandina lazer a konfokal (CLSM) de hate pîvandin.
Tabloya 1 pêkhateya kîmyewî ya 2707 HDSS nîşan dide. Tabloya 2 nîşan dide ku 2707 HDSS xwedî taybetmendiyên mekanîkî yên hêja ye û hêza berdestbûnê ya 650 MPa ye. Wêneya 1 mîkroavahîya optîkî ya 2707 HDSS ya ku bi germê çareseriyê hatiye dermankirin nîşan dide. Di mîkroavahîyê de ku bi qasî 50% qonaxên austenît û 50% qonaxên ferît hene, bendên dirêjkirî yên qonaxên austenît û ferît bêyî qonaxên duyemîn têne dîtin.
Wêne 2a daneyên potansiyela çerxa vekirî (Eocp) li hember daneyên dema teşhîrê ji bo 2707 HDSS di navgîna abiotîk a 2216E û ava P. aeruginosa de ji bo 14 rojan li 37°C nîşan dide. Ew nîşan dide ku guhertina herî mezin û girîng di Eocp de di nav 24 saetên pêşîn de çêdibe. Nirxên Eocp di her du rewşan de li dora 16 demjimêran li -145 mV (li hember SCE) gihîştin lûtkeyê û dûv re bi tundî daketin, gihîştin -477 mV (li hember SCE) û -236 mV (li hember SCE) ji bo nimûneya abiotîk û P, bi rêzê ve). Kuponên Pseudomonas aeruginosa, bi rêzê ve. Piştî 24 demjimêran, nirxa Eocp ya 2707 HDSS ji bo P. aeruginosa li -228 mV (li gorî SCE) nisbeten sabît bû, lê nirxa têkildar ji bo nimûneyên ne-biyolojîk bi qasî -442 mV bû (li gorî SCE). Eocp di hebûna P. aeruginosa de pir kêm bû.
Ceribandina elektrokîmyayî ya 2707 nimûneyên HDSS di navgîna abiyotîk û ava Pseudomonas aeruginosa de di 37°C de:
(a) Eocp wekî fonksiyonek dema teşhîrkirinê, (b) xêzên polarîzasyonê di roja 14an de, (c) Rp wekî fonksiyonek dema teşhîrkirinê û (d) icorr wekî fonksiyonek dema teşhîrkirinê.
Tabloya 3 nirxên parametreyên korozyona elektroşîmyayî yên 2707 nimûneyên HDSS-ê yên ku 14 rojan li navgîna abiyotîk û navgîna bi Pseudomonas aeruginosa ve hatine înokulkirin nîşan dide. Tangentên xêzên anodîk û katodîk hatin ekstrapolekirin da ku bigihîjin xaçerêyan ku dendika herika korozyonê (icorr), potansiyela korozyonê (Ecorr) û şemitokên Tafel (βα û βc) li gorî rêbazên standard30,31 didin.
Wekî ku di Şekil 2b de tê xuyang kirin, guheztina ber bi jor a xêza P. aeruginosa bû sedema zêdebûna Ecorr li gorî xêza abiyotîk. Nirxa icorr, ku bi rêjeya korozyonê re rêjeyî ye, di nimûneya Pseudomonas aeruginosa de gihîşt 0.328 μA cm-2, çar caran ji nimûneya ne-biyolojîk (0.087 μA cm-2).
LPR rêbazeke elektroşîmyayî ya klasîk a bê-wêranker e ji bo analîza korozyona bilez. Ew her wiha ji bo lêkolîna MIC32 jî hatiye bikaranîn. Wêne 2c berxwedana polarîzasyonê (Rp) wekî fonksiyoneke dema teşhîrê nîşan dide. Nirxek Rp ya bilindtir tê wateya korozyona kêmtir. Di nav 24 saetên pêşîn de, Rp ya 2707 HDSS gihîştiye nirxa herî zêde ya 1955 kΩ cm2 ji bo nimûneyên abiyotîk û 1429 kΩ cm2 ji bo nimûneyên Pseudomonas aeruginosa. Wêne 2c her wiha nîşan dide ku nirxa Rp piştî rojekê bi lez kêm bûye û dûv re di 13 rojên din de bi nisbetî neguheriye. Nirxa Rp ya nimûneya Pseudomonas aeruginosa bi qasî 40 kΩ cm2 ye, ku ji nirxa 450 kΩ cm2 ya nimûneya ne-biyolojîk pir kêmtir e.
Nirxa icorr bi rêjeya korozyonê ya yekreng re rêjeyî ye. Nirxa wê dikare ji hevkêşeya Stern-Geary ya jêrîn were hesab kirin,
Li gorî Zou et al. 33, nirxek tîpîk a meyla Tafel B di vê xebatê de wekî 26 mV/dec hate hesibandin. Wêneya 2d nîşan dide ku icorr ya nimûneya ne-biyolojîk 2707 bi nisbetî sabît ma, lê nimûneya P. aeruginosa piştî 24 demjimêrên pêşîn pir guherî. Nirxên icorr yên nimûneyên P. aeruginosa ji kontrolên ne-biyolojîk rêzek mezinahî bilindtir bûn. Ev meyl bi encamên berxwedana polarîzasyonê re lihevhatî ye.
EIS teknîkek din a ne-wêranker e ku ji bo karakterîzekirina reaksiyonên elektroşîmyayî li rûberên korozyonkirî tê bikar anîn. Spektrên împedansê û nirxên kapasîteyê yên hesabkirî yên nimûneyên ku li ber medyaya abiyotîk û çareseriya Pseudomonas aeruginosa hatine danîn, berxwedana Rb ya fîlm/biyofîlma pasîf a li ser rûyê nimûneyê çêdibe, berxwedana veguhastina barkê Rct, kapasîteya qata duqat a elektrîkê ya Cdl (EDL) û parametreyên Hêmana Qonaxa Sabît a QCPE (CPE). Ev parametre bi guncandina daneyan bi karanîna modelek çerxa wekhev (EEC) bêtir hatin analîzkirin.
Wêne 3 nexşeyên tîpîk ên Nyquist (a û b) û nexşeyên Bode (a' û b') yên 2707 nimûneyên HDSS di navgîna abiyotîk û ava P. aeruginosa de ji bo demên înkubasyonê yên cûda nîşan dide. Diametera zengila Nyquist di hebûna Pseudomonas aeruginosa de kêm dibe. Nexşeya Bode (Wêne 3b') zêdebûnek di mezinahiya împedansa giştî de nîşan dide. Agahiyên li ser sabîta dema rihetbûnê dikarin bi maksîmûma qonaxê werin peyda kirin. Wêne 4 avahiyên fîzîkî yên li ser bingeha yekqatî (a) û duqatî (b) û EEC-ên wan ên têkildar nîşan dide. CPE di modela EEC de tê destnîşan kirin. Admitsyon û împedansa wê wiha têne diyar kirin:
Du modelên fîzîkî û devreyên hevseng ên têkildar ji bo guncandina spektruma împedansê ya nimûneya HDSS 2707:
ku Y0 mezinahiya CPE ye, j hejmara xeyalî an (-1)1/2 ye, ω frekansa goşeyî ye, û n jî endeksa hêza CPE ye ku ji yekîtiyê kêmtir e35. Berevajiya berxwedana veguhastina bargiraniyê (ango 1/Rct) bi rêjeya korozyonê re têkildar e. Rct-ya piçûktir tê wateya rêjeya korozyonê ya zûtir27. Piştî 14 rojên înkubasyonê, Rct-ya nimûneyên Pseudomonas aeruginosa gihîşt 32 kΩ cm2, ku ji 489 kΩ cm2 ya nimûneyên ne-biyolojîk pir piçûktir e (Tabloya 4).
Wêneyên CLSM û wêneyên SEM di Şekil 5 de bi zelalî nîşan didin ku piştî 7 rojan, rûpûşa biyofîlmê li ser rûyê nimûneya 2707 HDSS pir zêde ye. Lêbelê, piştî 14 rojan, rûpûşa biyofîlmê kêm bû û hin şaneyên mirî xuya bûn. Tabloya 5 stûriya biyofîlmê li ser nimûneyên 2707 HDSS piştî ku ji bo 7 û 14 rojan bi P. aeruginosa re rû bi rû man nîşan dide. Stûriya herî zêde ya biyofîlmê ji 23.4 μm piştî 7 rojan guherî 18.9 μm piştî 14 rojan. Stûriya navînî ya biyofîlmê jî vê meylê piştrast kir. Ew ji 22.2 ± 0.7 μm piştî 7 rojan daket 17.8 ± 1.0 μm piştî 14 rojan.
(a) wêneya 3-D CLSM piştî 7 rojan, (b) wêneya 3-D CLSM piştî 14 rojan, (c) wêneya SEM piştî 7 rojan û (d) wêneya SEM piştî 14 rojan.
EDS hêmanên kîmyayî di bîyofîlm û berhemên korozyonê de li ser nimûneyên ku 14 rojan rastî P. aeruginosa hatine eşkere kirin, eşkere kir. Wêne 6 nîşan dide ku naveroka C, N, O, û P di bîyofîlm û berhemên korozyonê de ji ya di metalên tazî de pir zêdetir e, ji ber ku ev hêman bi bîyofîlm û metabolîtên wan ve girêdayî ne. Mîkrob tenê hewceyê mîqdarên şopî yên krom û hesin in. Asta bilind a Cr û Fe di bîyofîlm û berhemên korozyonê de li ser rûyê nimûneyan nîşan dide ku matrîksa metalî ji ber korozyonê hêmanan winda kiriye.
Piştî 14 rojan, di navgîna 2216E de çalên bi û bê P. aeruginosa hatin dîtin. Berî înkubasyonê, rûyê nimûneyê nerm û bê kêmasî bû (Wêne 7a). Piştî înkubasyonê û rakirina berhemên biyofîlm û korozyonê, çalên herî kûr ên li ser rûyê nimûneyan di bin CLSM de hatin lêkolîn kirin, wekî ku di Wêne 7b û c de tê xuyang kirin. Li ser rûyê nimûneyên kontrolê yên ne-biyolojîk çalên eşkere nehatin dîtin (kûrahiya herî zêde ya çalê 0.02 μm). Kûrahiya herî zêde ya çalê ya ji ber Pseudomonas aeruginosa çêbûyî piştî 7 rojan 0.52 μm û piştî 14 rojan 0.69 μm bû, li gorî kûrahiya herî zêde ya navînî ya çalê ya 3 nimûneyan (10 nirxên herî zêde yên kûrahiya çalê ji bo her nimûneyê hatin hilbijartin) gihîşt 0.42 ± 0.12 μm û 0.52 ± 0.15 μm, bi rêzê ve (Tabloya 5). Ev nirxên kûrahiya çalê piçûk in lê girîng in.
(a) Berî rûdana derdanê, (b) 14 roj di navgîna abiyotîk de û (c) 14 roj di ava Pseudomonas aeruginosa de.
Wêneya 8 spektrumên XPS yên rûyên nimûneyên cuda nîşan dide, û pêkhateyên kîmyewî yên ku ji bo her rûyekî hatine analîzkirin di Tabloya 6an de hatine kurtkirin. Di Tabloya 6an de, rêjeyên atomî yên Fe û Cr di hebûna P. aeruginosa (nimûneyên A û B) de ji yên nimûneyên kontrolê yên ne-biyolojîk (nimûneyên C û D) pir kêmtir bûn. Ji bo nimûneya P. aeruginosa, xêza spektruma asta navokî ya Cr 2p li çar pêkhateyên lûtkeyê bi nirxên enerjiya girêdanê (BE) yên 574.4, 576.6, 578.3 û 586.8 eV hate bicîh kirin, ku dikarin bi rêzê ve bi Cr, Cr2O3, CrO3 û Cr(OH)3 ve werin girêdan (Wêne 9a û b). Ji bo nimûneyên ne-biyolojîk, spektruma asta navokî ya Cr 2p du lûtkeyên sereke ji bo Cr (573.80 eV ji bo BE) û Cr2O3 (575.90 eV ji bo BE) di Wêneya 6an de vedihewîne. 9c û d, bi rêzê ve. Cûdahiya herî berbiçav di navbera nimûneyên abiyotîk û P. aeruginosa de hebûna Cr6+ û rêjeyek nisbî ya bilindtir a Cr(OH)3 (BE ya 586.8 eV) di bin bîyofîlmê de bû.
Spektrumên XPS yên fireh ên rûyê nimûneya 2707 HDSS di her du medyayan de bi rêzê ve 7 roj û 14 roj in.
(a) 7 roj rûbirûbûna bi P. aeruginosa re, (b) 14 roj rûbirûbûna bi P. aeruginosa re, (c) 7 roj di navgîna abiyotîk de û (d) 14 roj di navgîna abiyotîk de.
HDSS di piraniya jîngehan de asta bilind a berxwedana korozyonê nîşan dide. Kim û hevkarên wî 2 ragihandin ku UNS S32707 HDSS wekî DSS-yek pir alloyî bi PREN-ek ji 45-an zêdetir hatiye pênasekirin. Nirxa PREN-ê ya nimûneya 2707 HDSS di vê xebatê de 49 bû. Ev ji ber naveroka wê ya kromê ya bilind û asta bilind a molîbden û Ni ye, ku di jîngehên asîdî û klorîdê yên bilind de sûdmend in. Wekî din, pêkhateyek baş-hevseng û mîkroavahiyek bê kêmasî ji bo aramiya avahîsaziyê û berxwedana korozyonê kêrhatî ne. Lêbelê, tevî berxwedana wê ya kîmyewî ya hêja, daneyên ceribandinê yên di vê xebatê de destnîşan dikin ku 2707 HDSS bi tevahî ji MIC-ya biyofîlmên P. aeruginosa ne parastî ye.
Encamên elektrokîmyayî nîşan dan ku rêjeya korozyonê ya 2707 HDSS di ava P. aeruginosa de piştî 14 rojan li gorî navgîna ne-biyolojîk bi girîngî zêde bûye. Di Şekil 2a de, di nav 24 saetên pêşîn de hem di navgîna abiyotîk û hem jî di ava P. aeruginosa de kêmbûnek di Eocp de hate dîtin. Piştî vê yekê, biyofîlm rûyê nimûneyê bi tevahî nixumand û Eocp nisbeten sabît dibe36. Lêbelê, asta Eocp ya biyolojîk ji ya Eocp ya ne-biyolojîk pir zêdetir bû. Sedem hene ku meriv bawer bike ku ev cûdahî ji ber çêbûna biyofîlma P. aeruginosa ye. Di Şekil 2d de, di hebûna P. aeruginosa de, nirxa icorr ya 2707 HDSS gihîşt 0.627 μA cm-2, ku ji ya kontrola abiyotîk (0.063 μA cm-2) pir bilindtir bû, ku bi nirxa Rct ya ku ji hêla EIS ve hatî pîvandin re lihevhatî bû. Di çend rojên pêşîn de, nirxên împedansê di P. de. şorba aeruginosa ji ber girêdana şaneyên P. aeruginosa û çêbûna bîyofîlman zêde bû. Lêbelê, dema ku bîyofîlm bi tevahî rûyê nimûneyê vedişêre, împedans kêm dibe. Ji ber çêbûna bîyofîlman û metabolîtên bîyofîlmê pêşî çîna parastinê rastî êrîşê tê. Ji ber vê yekê, berxwedana korozyonê bi demê re kêm bû, û girêdana P. aeruginosa bû sedema korozyona herêmî. Trendên di navgînên abiyotîk de cûda bûn. Berxwedana korozyonê ya kontrola ne-biyolojîk ji nirxa beramberî ya nimûneyên ku li ber şorba P. aeruginosa hatine danîn pir zêdetir bû. Wekî din, ji bo nimûneyên abiyotîk, nirxa Rct ya 2707 HDSS di roja 14-an de gihîşt 489 kΩ cm2, ku di hebûna P. aeruginosa de 15 caran nirxa Rct (32 kΩ cm2) bû. Ji ber vê yekê, 2707 HDSS di hawîrdorek sterîl de xwedan berxwedanek korozyonê ya hêja ye, lê li hember êrîşa MIC ji hêla bîyofîlmên P. aeruginosa ve ne berxwedêr e.
Ev encam dikarin ji xêzên polarîzasyonê yên di Şekil 2b de jî werin dîtin. Şaxbûna anodîk bi reaksiyonên çêbûna bîyofîlmê ya Pseudomonas aeruginosa û oksîdasyona metalan ve girêdayî bû. Di heman demê de reaksiyona katodîk kêmkirina oksîjenê ye. Hebûna P. aeruginosa dendika herika korozyonê pir zêde kir, bi qasî rêzek mezinahî ji kontrola abiyotîk bilindtir. Ev nîşan dide ku bîyofîlma P. aeruginosa korozyona herêmî ya 2707 HDSS zêde dike. Yuan û hevkarên wî29 dîtin ku dendika herika korozyonê ya alloy a 70/30 Cu-Ni di bin bandora bîyofîlma P. aeruginosa de zêde bû. Ev dibe ku ji ber bîyokatalîza kêmkirina oksîjenê ji hêla bîyofîlmên Pseudomonas aeruginosa ve be. Ev çavdêrî dibe ku MIC-ya 2707 HDSS di vê xebatê de jî rave bike. Dibe ku bîyofîlmên aerobîk di binê wan de oksîjena kêmtir hebe. Ji ber vê yekê, têkçûna ji nû ve pasîvkirina rûyê metal bi oksîjenê dibe ku faktorek beşdar be ji bo MIC di vê xebatê de.
Dickinson û hevkarên wî 38 pêşniyar kirin ku rêjeyên reaksiyonên kîmyewî û elektroşîmyayî dikarin rasterast ji hêla çalakiya metabolîk a bakteriyên bêçalak li ser rûyê nimûneyê û xwezaya berhemên korozyonê ve bandor bibin. Wekî ku di Wêne 5 û Tabloya 5 de tê xuyang kirin, hem jimara şaneyan û hem jî qalindahiya biyofîlmê piştî 14 rojan kêm bûn. Ev dikare bi awayekî maqûl were ravekirin ku piştî 14 rojan, piraniya şaneyên bêçalak li ser rûyê 2707 HDSS ji ber kêmbûna xurekê di navgîna 2216E de an jî berdana îyonên metalên jehrîn ji matrîksa 2707 HDSS mirin. Ev sînordarkirinek ceribandinên komî ye.
Di vê xebatê de, bîyofîlma P. aeruginosa kêmbûna herêmî ya Cr û Fe di bin bîyofîlmê de li ser rûyê 2707 HDSS pêş xist (Wêne 6). Di Tabloya 6an de, kêmbûna Fe û Cr di nimûneya D de li gorî nimûneya C, nîşan dide ku Fe û Cr yên çareserbûyî yên ji hêla bîyofîlma P. aeruginosa ve hatine çêkirin ji 7 rojên pêşîn pê ve jî berdewam kirine. Medyaya 2216E ji bo simulasyona jîngehên deryayî tê bikar anîn. Ew 17700 ppm Cl- dihewîne, ku bi ya ku di ava deryayê ya xwezayî de tê dîtin re tê berhev kirin. Hebûna 17700 ppm Cl- sedema sereke ya kêmbûna Cr di nimûneyên abiyotîk ên 7 û 14-rojî de bû ku ji hêla XPS ve hatine analîz kirin. Li gorî nimûneyên P. aeruginosa, hilweşîna Cr di nimûneyên abiyotîk de ji ber berxwedana Cl− ya bihêz a 2707 HDSS di jîngehên abiyotîk de pir kêmtir bû. Wêne 9 hebûna Cr6+ di fîlma pasîfkirinê de nîşan dide. Dibe ku ew di rakirina Cr ji de beşdar be. rûyên pola ji hêla biyofîlmên P. aeruginosa ve, wekî ku ji hêla Chen û Clayton ve hatî pêşniyar kirin.
Ji ber mezinbûna bakteriyan, nirxên pH-ê yên navgînê berî û piştî çandiniyê bi rêzê ve 7.4 û 8.2 bûn. Ji ber vê yekê, di bin bîyofîlma P. aeruginosa de, korozyona asîda organîk ne mimkûn e ku bibe faktorek beşdar di vê xebatê de ji ber pH-ya nisbeten bilind di navgîna girseyî de. pH-ya navgîna kontrolê ya ne-biyolojîk di dema ceribandina 14-rojî de bi girîngî neguherî (ji 7.4-a destpêkê heya 7.5-a dawîn). Zêdebûna pH-ê di navgîna derzîkirinê de piştî înkubasyonê ji ber çalakiya metabolîk a P. aeruginosa bû û hat dîtin ku di nebûna şerîtên ceribandinê de heman bandor li ser pH-ê dike.
Wekî ku di Wêne 7 de tê xuyang kirin, kûrahiya çala herî zêde ya ji ber bîyofîlma P. aeruginosa çêbûyî 0.69 μm bû, ku ji ya navgîniya abiyotîk (0.02 μm) pir mezintir bû. Ev bi daneyên elektroşîmyayî yên li jor hatine vegotin re lihevhatî ye. Kûrahiya çala 0.69 μm ji nirxa 9.5 μm ya ku ji bo 2205 DSS di heman şert û mercan de hatî ragihandin, ji deh caran kêmtir e. Ev dane nîşan didin ku 2707 HDSS li gorî 2205 DSS berxwedana MIC çêtir nîşan dide. Ev divê ne ecêb be, ji ber ku 2707 HDSS xwedî naverokek kromê ya bilindtir e, ku pasîvasyonek dirêjtir peyda dike, ji ber avahiya qonaxa hevseng bêyî bermayiyên duyemîn ên zirardar, ku ji bo P. aeruginosa dijwartir dike ku bêpasîv bibe û xalên destpêkê biqelişe.
Di encamê de, li ser rûyê 2707 HDSS di ava P. aeruginosa de qulên MIC hatin dîtin, li gorî qulên hindik di navgîna abiyotîk de. Ev xebat nîşan dide ku 2707 HDSS ji 2205 DSS berxwedana MIC çêtir e, lê ji ber biyofîlma P. aeruginosa ew bi tevahî li hember MIC bêbandor nîne. Ev dîtin di hilbijartina pola zengarnegir a guncaw û temenê karûbarê texmînkirî ji bo jîngeha deryayî de dibin alîkar.
Kupona ji bo 2707 HDSS ji hêla Dibistana Metalurjiyê ya Zanîngeha Northeastern (NEU) li Shenyang, Çînê ve tê peyda kirin. Pêkhateya elementî ya 2707 HDSS di Tabloya 1-ê de tê nîşandan, ku ji hêla Beşa Analîz û Ceribandina Materyalan a NEU ve hatiye analîz kirin. Hemî nimûne di 1180 °C de ji bo saetekê bi çareseriyê hatin dermankirin. Berî ceribandina korozyonê, 2707 HDSS-ya bi şiklê pereyek bi rûbera jorîn a 1 cm2 bi kaxeza silicon carbide heta 2000 grit hate cilandin û bi suspensionek toza Al2O3 ya 0.05 μm bêtir hate cilandin. Aliyên alî û binî bi boyaxa bêbandor têne parastin. Piştî zuwakirinê, nimûne bi ava deyonîzekirî ya sterîl hatin şuştin û bi etanola 75% (v/v) ji bo 0.5 demjimêran hatin sterîl kirin. Dû re ew berî karanînê ji bo 0.5 demjimêran di bin ronahiya ultraviyole (UV) de bi hewayê hatin zuwa kirin.
Cureyê Pseudomonas aeruginosa ya Deryayî MCCC 1A00099 ji Navenda Berhevkirina Çanda Deryayî ya Xiamen (MCCC), Çîn, hat kirîn. Pseudomonas aeruginosa bi awayekî aerobîk di 37°C de di şûşeyên 250 ml û şaneyên cama elektroşîmyayî yên 500 ml de bi karanîna navgîniya şileya Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Çîn) hat çandin.Navçe (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 pepton, 1.0 ekstrakta hevîrtirşkê û 0.1 sîtrat ferî. Berî derzîkirinê 20 deqîqeyan li 121°C otoklê bikin. Hucreyên bêçalak û planktonîk bi karanîna hemosîtometreyekê di bin mîkroskopa ronî de bi mezinkirina 400X bihejmêrin. Di cih de piştî derzîkirinê, rêjeya destpêkê ya Pseudomonas aeruginosa planktonîk bi qasî 106 hucre/ml bû.
Ceribandinên elektrokimyayî di şaneyek cam a sê-elektrodî ya klasîk de bi qebareya navîn a 500 ml hatin kirin. Pelek platîn û elektrodek kalomel a têrbûyî (SCE) bi rêya kapîlarên Luggin ên ku bi pirên xwê tije bûn, bi reaktorê ve hatin girêdan, bi rêzê ve wekî elektrodên dijber û referansê kar dikin. Ji bo çêkirina elektrodên xebatê, têlek sifir a bi gomî pêçayî li her nimûneyê hate girêdan û bi epoksî hate nixumandin, bi qasî 1 cm2 rûbera yekalî ya vekirî ji bo elektroda xebatê hate hiştin. Di dema pîvandinên elektrokimyayî de, nimûne di navgînek 2216E de hatin danîn û di germahiyek înkubasyonê ya sabît (37 °C) de di serşokek avê de hatin parastin. Daneyên OCP, LPR, EIS û polarîzasyona dînamîk a potansiyel bi karanîna potansiyostatek Autolab (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA) hatin pîvandin. Ceribandinên LPR bi rêjeya skankirinê ya 0.125 mV s-1 li ser rêza -5 û 5 mV bi Eocp û frekanseke nimûnegirtinê ya 1 Hz hatin tomar kirin. EIS bi pêla sînusî di rêza frekansê ya 0.01 de hate kirin. heta 10,000 Hz bi karanîna voltaja 5 mV ya sepandî di rewşa Eocp ya sabît de. Berî paqijkirina potansiyelê, elektrod di moda çerxa vekirî de bûn heya ku nirxek potansiyela korozyona azad a sabît gihîşt. Dûv re xêzên polarîzasyonê ji -0.2 heta 1.5 V li hember Eocp bi rêjeya skankirinê ya 0.166 mV/s hatin gerandin. Her ceribandin 3 caran bi û bêyî P. aeruginosa hate dubarekirin.
Nimûneyên ji bo analîza metalografîk bi kaxizê SiC yê şil ê 2000 grit bi awayekî mekanîkî hatin cilandin û dû re ji bo çavdêriya optîkî bi suspensiona toza Al2O3 ya 0.05 μm hatin cilandin. Analîza metalografîk bi karanîna mîkroskopa optîkî hate kirin. Nimûne bi çareseriya hîdroksîda potasyûmê ya %10 43 hatin xêzkirin.
Piştî înkubasyonê, nimûne 3 caran bi çareseriya şor a bi tampona fosfatê (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) hatin şuştin û dû re ji bo 10 saetan bi 2.5% (v/v) glutaraldehyde hatin sabît kirin da ku biyofîlm werin sabît kirin. Piştre, berî zuwakirina bi hewayê, bi rêze rêze etanolê ya pilekirî (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% û 100% v/v) hate zuwakirin. Di dawiyê de, rûyê nimûneyê bi fîlmek zêrîn tê sputter kirin da ku ji bo çavdêriya SEM-ê guhêzbarî peyda bike. Wêneyên SEM li ser xalên ku şaneyên P. aeruginosa yên herî bêliv li ser rûyê her nimûneyê hene, hatin fokus kirin. Analîza EDS-ê bikin da ku hêmanên kîmyewî bibînin. Mîkroskopek Skenkirina Lazer a Konfokal a Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Almanya) ji bo pîvandina kûrahiya çalê hate bikar anîn. Ji bo çavdêriya çalên korozyonê yên di bin biyofîlmê de, perçeya ceribandinê pêşî li gorî Standarda Neteweyî ya Çînî hate paqij kirin. (CNS) GB/T4334.4-2000 ji bo rakirina berhemên korozyonê û biyofîlmê li ser rûyê perçeya ceribandinê.
Analîza spektroskopiya fotoelektronî ya tîrêjên X (XPS, sîstema analîza rûberê ESCALAB250, Thermo VG, USA) bi karanîna çavkaniyek tîrêjên X ya monokromatîk (xeta Kα ya aluminiumê bi enerjiya 1500 eV û hêza 150 W) li ser rêzek enerjiya girêdanê ya fireh 0 di bin şert û mercên standard de -1350 eV hate kirin. Spektrên çareseriya bilind bi karanîna enerjiya derbasbûnê ya 50 eV û mezinahiya gavê ya 0.2 eV hatin tomar kirin.
Nimûneyên înkubasyonkirî hatin derxistin û bi nermî bi PBS (pH 7.4 ± 0.2) ji bo 15 s45 hatin şuştin. Ji bo çavdêriya zindîbûna bakteriyan a biyofîlman li ser nimûneyan, biyofîlm bi karanîna Kîta Vîzyona Bakterî ya LIVE/DEAD BacLight (Invitrogen, Eugene, OR, USA) hatin boyaxkirin. Kît du boyaxên floresan hene, boyaxek kesk a floresan SYTO-9 û boyaxek sor a floresan a propidium iodide (PI). Di bin CLSM de, xalên bi kesk û sor ên floresan bi rêzê ve şaneyên zindî û mirî temsîl dikin. Ji bo boyaxkirinê, tevliheviyek 1 ml ku çareseriya 3 μl SYTO-9 û 3 μl PI tê de heye ji bo 20 hûrdeman di germahiya odeyê (23 oC) de di tariyê de hate înkubasyonkirin. Piştre, nimûneyên boyaxkirî bi karanîna makîneya Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japonya) di du dirêjahiya pêlê de (488 nm ji bo şaneyên zindî û 559 nm ji bo şaneyên mirî) hatin çavdêrîkirin. Qalindahiya biyofîlmê di moda şopandina 3-D de hate pîvandin.
Çawa vê gotarê binav bikin: Li, H. et al. Korozyona mîkrobî ya pola zengarnegir a super duplex 2707 ji hêla Pseudomonas aeruginosa ya deryayî biofilm.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Şikestina korozyona stresê ya pola zengarnegir a dupleks a LDX 2101 di çareseriya klorîdê de di hebûna thiosulfate.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Bandora dermankirina germê ya çareseriyê û nîtrojenê di gaza parastinê de li ser berxwedana korozyona çalê ya weldên pola zengarnegir ên super duplex.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Lêkolîneke Kîmyayî ya Berawirdî ya Korozyona Çalkirinê ya Mîkrobî û Elektrokîmyayî ya Çêbûyî di Pola Zengarnegir a 316L de.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Reftara elektroşîmyayî ya pola zengarnegir a dupleks a 2205 di çareseriyên alkalîn ên pH-ên cuda de di hebûna klorîdê de. Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Bandora biyofîlmên deryayî li ser korozyonê: nirxandinek kurt. Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).