Hatur nuhun parantos nganjang ka Nature.com. Versi browser anu anjeun anggo gaduh dukungan CSS anu terbatas. Pikeun pangalaman anu pangsaéna, kami nyarankeun anjeun nganggo browser anu diénggalan (atanapi mareuman Modeu Kompatibilitas dina Internet Explorer). Samentawis waktos, pikeun mastikeun dukungan anu terus-terusan, kami bakal ngarender situs tanpa gaya sareng JavaScript.
Korosi mikroba (MIC) mangrupikeun masalah anu serius dina seueur industri, sabab tiasa nyababkeun karugian ékonomi anu ageung. Baja tahan karat super duplex 2707 (2707 HDSS) dianggo dina lingkungan laut kusabab résistansi kimia anu saé pisan. Nanging, résistansi na ka MIC tacan dibuktikeun sacara ékspériméntal. Panilitian ieu nalungtik paripolah MIC 2707 HDSS anu disababkeun ku baktéri aerobik laut Pseudomonas aeruginosa. Analisis éléktrokimia nunjukkeun yén ku ayana biofilm Pseudomonas aeruginosa dina média 2216E, parobahan positip dina poténsi korosi sareng paningkatan dina kapadetan arus korosi lumangsung. Analisis spéktroskopi fotoéléktron sinar-X (XPS) nunjukkeun panurunan eusi Cr dina permukaan sampel di handapeun biofilm. Analisis visual tina liang nunjukkeun yén biofilm P. aeruginosa ngahasilkeun jerona liang maksimum 0,69 µm salami 14 dinten inkubasi. Sanaos ieu alit, ieu nunjukkeun yén 2707 HDSS henteu sapinuhna kebal kana MIC biofilm P. aeruginosa.
Baja tahan karat dupleks (DSS) seueur dianggo dina rupa-rupa industri kusabab kombinasi anu sampurna antara sipat mékanis anu saé sareng résistansi korosi1,2. Nanging, pitting lokal masih lumangsung sareng mangaruhan integritas baja ieu3,4. DSS henteu tahan kana korosi mikroba (MIC)5,6. Sanaos rupa-rupa aplikasi pikeun DSS, masih aya lingkungan dimana résistansi korosi DSS henteu cekap pikeun panggunaan jangka panjang. Ieu ngandung harti yén bahan anu langkung mahal kalayan résistansi korosi anu langkung luhur diperyogikeun. Jeon et al7 mendakan yén bahkan baja tahan karat super dupleks (SDSS) ngagaduhan sababaraha watesan dina hal résistansi korosi. Ku alatan éta, dina sababaraha kasus, baja tahan karat super dupleks (HDSS) kalayan résistansi korosi anu langkung luhur diperyogikeun. Ieu nyababkeun kamekaran HDSS anu dipadukeun pisan.
Résistansi korosi DSS gumantung kana babandingan fase alfa sareng gamma sareng béak di daérah Cr, Mo sareng W 8, 9, 10 anu caket kana fase kadua. HDSS ngandung eusi Cr, Mo sareng N11 anu luhur, ku kituna éta ngagaduhan résistansi korosi anu saé sareng nilai anu luhur (45-50) tina angka résistansi pitting anu sami (PREN) anu ditangtukeun ku wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt. .%W) + 16% wt. N12. Résistansi korosi anu saé gumantung kana komposisi anu saimbang anu ngandung sakitar 50% fase feritik (α) sareng 50% fase austenitik (γ). HDSS ngagaduhan sipat mékanis anu langkung saé sareng résistansi anu langkung luhur kana korosi klorida. Résistansi korosi anu ningkat ngalegaan panggunaan HDSS dina lingkungan klorida anu langkung agrésif sapertos lingkungan laut.
MIC mangrupikeun masalah utama dina seueur industri sapertos industri minyak sareng gas sareng cai14. MIC nyumbang 20% ​​tina sadaya karusakan korosi15. MIC mangrupikeun korosi bioéléktrokimia anu tiasa dititénan dina seueur lingkungan. Biofilm anu kabentuk dina permukaan logam ngarobih kaayaan éléktrokimia, sahingga mangaruhan prosés korosi. Sacara lega dipercaya yén korosi MIC disababkeun ku biofilm. Mikroorganisme éléktrogénik ngahakan logam pikeun kéngingkeun énergi anu diperyogikeun pikeun salamet17. Panilitian MIC anyar nunjukkeun yén EET (transfer éléktron ékstrasélular) mangrupikeun faktor anu ngawatesan laju dina MIC anu diinduksi ku mikroorganisme éléktrogénik. Zhang et al. 18 nunjukkeun yén perantara éléktron ngagancangkeun transfer éléktron antara sél Desulfovibrio sessificans sareng baja tahan karat 304, anu ngahasilkeun serangan MIC anu langkung parah. Anning et al. 19 sareng Wenzlaff et al. 20 parantos nunjukkeun yén biofilm baktéri pangurang sulfat korosif (SRB) tiasa langsung nyerep éléktron tina substrat logam, anu ngahasilkeun pitting anu parah.
DSS dipikanyaho rentan ka MIC dina média anu ngandung SRB, baktéri pangurang beusi (IRB), jsb. 21. Baktéri ieu nyababkeun pitting lokal dina permukaan DSS di handapeun biofilm 22,23. Teu siga DSS, MIC HDSS24 teu pati dikenal.
Pseudomonas aeruginosa nyaéta baktéri Gram-négatif, motil, bentukna kawas batang anu sumebar lega di alam25. Pseudomonas aeruginosa ogé mangrupa gugus mikroba utama dina lingkungan laut, anu nyababkeun konsentrasi MIC anu luhur. Pseudomonas aktip kalibet dina prosés korosi sareng dikenal salaku pelopor kolonisasi nalika formasi biofilm. Mahat et al. 28 sareng Yuan et al. 29 nunjukkeun yén Pseudomonas aeruginosa condong ningkatkeun laju korosi baja hampang sareng paduan dina lingkungan akuatik.
Tujuan utama tina ieu panilitian nyaéta pikeun nalungtik sipat-sipat MIC 2707 HDSS anu disababkeun ku baktéri aerobik laut Pseudomonas aeruginosa ngagunakeun metode éléktrokimia, metode analisis permukaan sareng analisis produk korosi. Panilitian éléktrokimia, kalebet poténsi sirkuit terbuka (OCP), résistansi polarisasi linier (LPR), spéktroskopi impedansi éléktrokimia (EIS), sareng polarisasi dinamis poténsial, dilaksanakeun pikeun nalungtik paripolah MIC 2707 HDSS. Analisis spéktrométri dispersif énergi (EDS) dilaksanakeun pikeun ngadeteksi unsur kimia dina permukaan anu korosi. Salian ti éta, spéktroskopi fotoéléktron sinar-X (XPS) dianggo pikeun nangtukeun stabilitas pasivasi pilem oksida dina pangaruh lingkungan laut anu ngandung Pseudomonas aeruginosa. Jerona liang diukur dina mikroskop scanning laser confocal (CLSM).
Tabel 1 nunjukkeun komposisi kimia 2707 HDSS. Tabel 2 nunjukkeun yén 2707 HDSS ngagaduhan sipat mékanis anu saé kalayan kakuatan luluh 650 MPa. Dina gambar 1 nunjukkeun mikrostruktur optik tina larutan 2707 HDSS anu dipanaskeun. Dina mikrostruktur anu ngandung sakitar 50% fase austenit sareng 50% fase ferit, pita fase austenit sareng ferit anu manjang tanpa fase sekundér katingali.
Dina gambar 2a nunjukkeun poténsi sirkuit kabuka (Eocp) dibandingkeun waktos paparan pikeun 2707 HDSS dina média abiotik 2216E sareng kaldu P. aeruginosa salami 14 dinten dina suhu 37°C. Éta nunjukkeun yén parobahan panggedéna sareng paling signifikan dina Eocp lumangsung dina 24 jam mimiti. Nilai Eocp dina dua kasus ngahontal puncakna dina -145 mV (dibandingkeun sareng SCE) sakitar 16 jam teras turun drastis, ngahontal -477 mV (dibandingkeun sareng SCE) sareng -236 mV (dibandingkeun sareng SCE) pikeun sampel abiotik. sareng kupon P Pseudomonas aeruginosa, masing-masing). Saatos 24 jam, nilai Eocp 2707 HDSS pikeun P. aeruginosa relatif stabil dina -228 mV (dibandingkeun sareng SCE), sedengkeun nilai anu saluyu pikeun sampel non-biologis sakitar -442 mV (dibandingkeun sareng SCE). Eocp dina ayana P. aeruginosa téh cukup handap.
Ulikan éléktrokimia tina 2707 sampel HDSS dina média abiotik sareng kaldu Pseudomonas aeruginosa dina suhu 37 °C:
(a) Eocp salaku fungsi tina waktos paparan, (b) kurva polarisasi dina dinten ka-14, (c) Rp salaku fungsi tina waktos paparan, sareng (d) icorr salaku fungsi tina waktos paparan.
Tabel 3 nunjukkeun parameter korosi éléktrokimia tina 2707 sampel HDSS anu kakeunaan média abiotik sareng Pseudomonas aeruginosa salami 14 dinten. Garis singgung kurva anoda sareng katoda diekstrapolasi pikeun kéngingkeun persimpangan anu masihan kapadetan arus korosi (icorr), poténsi korosi (Ecorr) sareng lamping Tafel (βα sareng βc) numutkeun metode standar 30,31.
Sakumaha anu dipidangkeun dina gambar 2b, parobahan ka luhur dina kurva P. aeruginosa nyababkeun paningkatan Ecorr dibandingkeun sareng kurva abiotik. Nilai icorr, anu sabanding sareng laju korosi, ningkat janten 0,328 µA cm-2 dina sampel Pseudomonas aeruginosa, anu opat kali langkung ageung tibatan dina sampel non-biologis (0,087 µA cm-2).
LPR nyaéta métode éléktrokimia non-destruktif klasik pikeun analisis korosi gancang. Éta ogé parantos dianggo pikeun nalungtik MIC32. Dina gambar 2c nunjukkeun résistansi polarisasi (Rp) salaku fungsi tina waktos paparan. Nilai Rp anu langkung luhur hartosna korosi langkung sakedik. Dina 24 jam mimiti, Rp 2707 HDSS ngahontal puncakna dina 1955 kΩ cm2 pikeun spésimén abiotik sareng 1429 kΩ cm2 pikeun spésimén Pseudomonas aeruginosa. Gambar 2c ogé nunjukkeun yén nilai Rp turun gancang saatos hiji dinten teras tetep relatif teu robih salami 13 dinten ka hareup. Nilai Rp tina sampel Pseudomonas aeruginosa nyaéta sakitar 40 kΩ cm2, anu jauh langkung handap tibatan nilai 450 kΩ cm2 tina sampel non-biologis.
Nilai icorr sabanding jeung laju korosi seragam. Nilaina bisa diitung tina persamaan Stern-Giri ieu:
Numutkeun Zoe et al. 33, nilai has tina lamping Tafel B dina ieu panalungtikan nyaéta 26 mV/dec. Gambar 2d nunjukkeun yén icorr tina sampel non-biologis 2707 tetep relatif stabil, sedengkeun sampel P. aeruginosa fluktuasi pisan saatos 24 jam mimiti. Nilai icorr tina sampel P. aeruginosa langkung luhur tibatan kontrol non-biologis. Tren ieu saluyu sareng hasil résistansi polarisasi.
EIS nyaéta métode non-destruktif séjén anu dianggo pikeun ngacirikeun réaksi éléktrokimia dina permukaan anu korosi. Spéktra impedansi sareng nilai kapasitansi anu diitung tina sampel anu kakeunaan lingkungan abiotik sareng larutan Pseudomonas aeruginosa, résistansi pilem/biofilm pasif Rb anu kabentuk dina permukaan sampel, résistansi transfer muatan Rct, kapasitansi lapisan ganda listrik Cdl (EDL) sareng parameter unsur fase QCPE konstan (CPE). Parameter ieu salajengna dianalisis ku cara nyocogkeun data nganggo modél sirkuit sarimbag (EEC).
Dina gambar 3 nunjukkeun plot Nyquist has (a sareng b) sareng plot Bode (a' sareng b') pikeun 2707 sampel HDSS dina média abiotik sareng kaldu P. aeruginosa pikeun waktos inkubasi anu béda. Diaméter cingcin Nyquist nurun nalika aya Pseudomonas aeruginosa. Plot Bode (Gambar 3b') nunjukkeun paningkatan impedansi total. Inpormasi ngeunaan konstanta waktos rélaksasi tiasa didapet tina fase maksimal. Dina gambar 4 nunjukkeun struktur fisik dumasar kana monolayer (a) sareng bilayer (b) sareng EEC anu saluyu. CPE diwanohkeun kana modél EEC. Admitansi sareng impedansi na dikedalkeun sapertos kieu:
Dua modél fisik sareng sirkuit ékuivalén anu saluyu pikeun nyocogkeun spéktrum impedansi sampel 2707 HDSS:
dimana Y0 nyaéta nilai KPI, j nyaéta angka imajinér atanapi (-1)1/2, ω nyaéta frékuénsi sudut, n nyaéta indéks kakuatan KPI kirang ti hiji35. Inversi résistansi transfer muatan (nyaéta 1/Rct) pakait sareng laju korosi. Beuki leutik Rct, beuki luhur laju korosi27. Saatos 14 dinten inkubasi, Rct sampel Pseudomonas aeruginosa ngahontal 32 kΩ cm2, anu jauh langkung alit tibatan 489 kΩ cm2 sampel non-biologis (Tabel 4).
Gambar CLSM sareng gambar SEM dina Gambar 5 nunjukkeun sacara jelas yén palapis biofilm dina permukaan sampel HDSS 2707 saatos 7 dinten padet. Nanging, saatos 14 dinten, panutup biofilm goréng sareng sababaraha sél paéh muncul. Tabel 5 nunjukkeun ketebalan biofilm dina 2707 sampel HDSS saatos kakeunaan P. aeruginosa salami 7 sareng 14 dinten. Ketebalan biofilm maksimum robih ti 23,4 µm saatos 7 dinten janten 18,9 µm saatos 14 dinten. Ketebalan biofilm rata-rata ogé mastikeun tren ieu. Éta turun ti 22,2 ± 0,7 μm saatos 7 dinten janten 17,8 ± 1,0 μm saatos 14 dinten.
(a) Gambar CLSM 3-D dina 7 dinten, (b) Gambar CLSM 3-D dina 14 dinten, (c) Gambar SEM dina 7 dinten, sareng (d) Gambar SEM dina 14 dinten.
EMF ngungkabkeun unsur kimia dina biofilm sareng produk korosi dina sampel anu kakeunaan P. aeruginosa salami 14 dinten. Dina gambar 6, Gambar 6 nunjukkeun yén eusi C, N, O, sareng P dina biofilm sareng produk korosi sacara signifikan langkung luhur tibatan dina logam murni, sabab unsur-unsur ieu aya hubunganana sareng biofilm sareng metabolitna. Mikroba ngan ukur peryogi jumlah kromium sareng beusi anu sakedik. Kadar Cr sareng Fe anu luhur dina biofilm sareng produk korosi dina permukaan sampel nunjukkeun yén matriks logam kaleungitan unsur kusabab korosi.
Saatos 14 dinten, liang anu nganggo sareng tanpa P. aeruginosa dititénan dina média 2216E. Sateuacan inkubasi, permukaan sampel lemes sareng bébas cacad (Gambar 7a). Saatos inkubasi sareng miceun biofilm sareng produk korosi, liang anu paling jero dina permukaan sampel dipariksa nganggo CLSM, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 7b sareng c. Teu aya liang anu jelas kapanggih dina permukaan kontrol non-biologis (jero liang maksimum 0,02 µm). Jero liang maksimum anu disababkeun ku P. aeruginosa nyaéta 0,52 µm dina 7 dinten sareng 0,69 µm dina 14 dinten, dumasar kana rata-rata jero liang maksimum tina 3 sampel (10 jero liang maksimum dipilih pikeun unggal sampel). Pencapaian 0,42 ± 0,12 µm sareng 0,52 ± 0,15 µm, masing-masing (Tabel 5). Nilai jero liang ieu alit tapi penting.
(a) sateuacan kakeunaan, (b) 14 dinten dina lingkungan abiotik, sareng (c) 14 dinten dina kaldu Pseudomonas aeruginosa.
Dina gambar. Tabel 8 nunjukkeun spéktra XPS tina rupa-rupa permukaan sampel, sareng komposisi kimia anu dianalisis pikeun unggal permukaan diringkeskeun dina Tabel 6. Dina Tabel 6, persentase atom Fe sareng Cr dina ayana P. aeruginosa (sampel A sareng B) jauh langkung handap tibatan kontrol non-biologis. (sampel C sareng D). Pikeun sampel P. aeruginosa, kurva spéktral dina tingkat inti Cr 2p dipasangkeun kana opat komponén puncak kalayan énergi pangiket (BE) 574,4, 576,6, 578,3 sareng 586,8 eV, anu tiasa dikaitkeun sareng Cr, Cr2O3, CrO3. sareng Cr(OH)3, masing-masing (Gambar 9a sareng b). Pikeun sampel non-biologis, spéktrum tingkat Cr 2p utama ngandung dua puncak utama pikeun Cr (573,80 eV pikeun BE) sareng Cr2O3 (575,90 eV pikeun BE) dina Gambar 9c sareng d, masing-masing. Béda anu paling narik ati antara sampel abiotik sareng sampel P. aeruginosa nyaéta ayana Cr6+ sareng proporsi relatif Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) anu langkung luhur di handapeun biofilm.
Spéktra XPS anu lega tina permukaan sampel 2707 HDSS dina dua média nyaéta masing-masing 7 sareng 14 dinten.
(a) 7 dinten kakeunaan P. aeruginosa, (b) 14 dinten kakeunaan P. aeruginosa, (c) 7 dinten dina lingkungan abiotik, sareng (d) 14 dinten dina lingkungan abiotik.
HDSS némbongkeun tingkat résistansi korosi anu luhur di kalolobaan lingkungan. Kim et al.2 ngalaporkeun yén HDSS UNS S32707 diidéntifikasi salaku DSS anu dipadukeun pisan kalayan PREN langkung ageung tibatan 45. Nilai PREN sampel 2707 HDSS dina ieu panalungtikan nyaéta 49. Ieu disababkeun ku kandungan kromium anu luhur sareng kandungan molibdenum sareng nikel anu luhur, anu mangpaat dina lingkungan asam sareng lingkungan anu ngandung kandungan klorida anu luhur. Salaku tambahan, komposisi anu saimbang sareng mikrostruktur anu bébas cacad mangpaat pikeun stabilitas struktural sareng résistansi korosi. Nanging, sanaos résistansi kimia na saé pisan, data ékspérimén dina ieu panalungtikan nunjukkeun yén 2707 HDSS henteu sapinuhna kebal tina MIC biofilm P. aeruginosa.
Hasil éléktrokimia nunjukkeun yén laju korosi 2707 HDSS dina kaldu P. aeruginosa ningkat sacara signifikan saatos 14 dinten dibandingkeun sareng lingkungan non-biologis. Dina Gambar 2a, panurunan Eocp katingali boh dina média abiotik sareng dina kaldu P. aeruginosa salami 24 jam mimiti. Saatos éta, biofilm nutupan permukaan sampel sacara lengkep, sareng Eocp janten relatif stabil36. Nanging, tingkat Eocp biologis jauh langkung luhur tibatan tingkat Eocp non-biologis. Aya alesan pikeun yakin yén bédana ieu aya hubunganana sareng formasi biofilm P. aeruginosa. Dina gambar 2d dina ayana P. aeruginosa, nilai icorr 2707 HDSS ngahontal 0,627 μA cm-2, anu mangrupikeun urutan magnitudo anu langkung luhur tibatan kontrol abiotik (0,063 μA cm-2), anu konsisten sareng nilai Rct anu diukur ku EIS. Salila sababaraha dinten mimiti, nilai impedansi dina kaldu P. aeruginosa ningkat kusabab napelna sél P. aeruginosa sareng formasi biofilm. Nanging, nalika biofilm nutupan permukaan sampel sacara lengkep, impedansi nurun. Lapisan pelindung diserang utamina kusabab formasi biofilm sareng metabolit biofilm. Akibatna, résistansi korosi turun kana waktosna sareng napelna P. aeruginosa nyababkeun korosi lokal. Tren dina lingkungan abiotik béda. Résistansi korosi kontrol non-biologis jauh langkung luhur tibatan nilai anu saluyu tina sampel anu kakeunaan kaldu P. aeruginosa. Salaku tambahan, pikeun aksési abiotik, nilai Rct 2707 HDSS ngahontal 489 kΩ cm2 dina dinten ka-14, anu 15 kali langkung luhur tibatan nilai Rct (32 kΩ cm2) dina ayana P. aeruginosa. Ku kituna, 2707 HDSS mibanda résistansi korosi anu saé pisan dina lingkungan steril, tapi henteu tahan ka MIC tina biofilm P. aeruginosa.
Hasil ieu ogé tiasa dititénan tina kurva polarisasi dina Gambar 2b. Cabang anodik parantos dikaitkeun sareng formasi biofilm Pseudomonas aeruginosa sareng réaksi oksidasi logam. Dina hal ieu, réaksi katodik nyaéta réduksi oksigén. Ayana P. aeruginosa sacara signifikan ningkatkeun kapadetan arus korosi, sakitar urutan gedena langkung luhur tibatan dina kontrol abiotik. Ieu nunjukkeun yén biofilm P. aeruginosa ningkatkeun korosi lokal tina 2707 HDSS. Yuan et al.29 mendakan yén kapadetan arus korosi tina paduan Cu-Ni 70/30 ningkat dina tindakan biofilm P. aeruginosa. Ieu tiasa disababkeun ku biokatalisis réduksi oksigén ku biofilm Pseudomonas aeruginosa. Observasi ieu ogé tiasa ngajelaskeun MIC 2707 HDSS dina ieu panilitian. Ogé tiasa aya kirang oksigén dina biofilm aerobik. Ku alatan éta, panolakan pikeun ngapasivasi deui permukaan logam ku oksigén tiasa janten faktor anu nyumbang kana MIC dina ieu panilitian.
Dickinson et al. 38 ngusulkeun yén laju réaksi kimia sareng éléktrokimia tiasa langsung kapangaruhan ku aktivitas métabolik baktéri sessile dina permukaan sampel sareng sifat produk korosi. Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 5 sareng Tabel 5, jumlah sél sareng ketebalan biofilm turun saatos 14 dinten. Ieu tiasa dijelaskeun sacara wajar ku kanyataan yén saatos 14 dinten, kaseueuran sél sessile dina permukaan 2707 HDSS maot kusabab panurunan nutrisi dina média 2216E atanapi pelepasan ion logam toksik tina matriks 2707 HDSS. Ieu mangrupikeun watesan tina ékspérimén batch.
Dina ieu panalungtikan, biofilm P. aeruginosa nyumbang kana panurunan lokal Cr sareng Fe dina biofilm dina permukaan 2707 HDSS (Gambar 6). Tabel 6 nunjukkeun réduksi Fe sareng Cr dina sampel D dibandingkeun sareng sampel C, nunjukkeun yén Fe sareng Cr anu leyur anu disababkeun ku biofilm P. aeruginosa tetep aya salami 7 dinten mimiti. Lingkungan 2216E dianggo pikeun simulasi lingkungan laut. Éta ngandung 17700 ppm Cl-, anu sami sareng eusina dina cai laut alami. Ayana 17700 ppm Cl- mangrupikeun alesan utama panurunan Cr dina sampel abiotik 7- sareng 14 dinten anu dianalisis ku XPS. Dibandingkeun sareng sampel P. aeruginosa, disolusi Cr dina sampel abiotik jauh langkung sakedik kusabab résistansi anu kuat tina 2707 HDSS ka klorin dina kaayaan abiotik. Dina gambar 9 nunjukkeun ayana Cr6+ dina pilem pasif. Ieu bisa jadi aub dina miceun kromium tina permukaan baja ku biofilm P. aeruginosa, sakumaha anu disarankeun ku Chen sareng Clayton.
Kusabab tumuwuhna baktéri, nilai pH média sateuacan sareng saatos budidaya masing-masing nyaéta 7,4 sareng 8,2. Janten, di handap biofilm P. aeruginosa, korosi asam organik sigana moal nyumbang kana padamelan ieu kusabab pH anu kawilang luhur dina média bulk. pH média kontrol non-biologis henteu robih sacara signifikan (ti awal 7,4 dugi ka akhir 7,5) salami periode uji 14 dinten. Kanaékan pH dina média siki saatos inkubasi disababkeun ku aktivitas métabolik P. aeruginosa sareng kapendak gaduh pangaruh anu sami kana pH nalika henteuna strip uji.
Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 7, jerona liang maksimum anu disababkeun ku biofilm P. aeruginosa nyaéta 0,69 µm, anu jauh langkung ageung tibatan média abiotik (0,02 µm). Ieu saluyu sareng data éléktrokimia anu dijelaskeun di luhur. Jero liang 0,69 µm langkung ti sapuluh kali langkung alit tibatan nilai 9,5 µm anu dilaporkeun pikeun 2205 DSS dina kaayaan anu sami. Data ieu nunjukkeun yén 2707 HDSS nunjukkeun résistansi anu langkung saé pikeun MIC tibatan 2205 DSS. Ieu teu kedah janten kejutan sabab 2707 HDSS ngagaduhan tingkat Cr anu langkung luhur anu nyayogikeun pasivasi anu langkung lami, langkung sesah pikeun ngadépasivasi P. aeruginosa, sareng kusabab struktur fase anu saimbang tanpa présipitasi sekundér anu ngabahayakeun nyababkeun liang.
Kasimpulanana, liang MIC kapanggih dina beungeut 2707 HDSS dina kaldu P. aeruginosa dibandingkeun sareng liang anu teu pati penting dina lingkungan abiotik. Panilitian ieu nunjukkeun yén 2707 HDSS gaduh résistansi anu langkung saé kana MIC tibatan 2205 DSS, tapi éta henteu sagemblengna kebal kana MIC kusabab biofilm P. aeruginosa. Hasil ieu ngabantosan dina milih baja tahan karat sareng harepan hirup anu cocog pikeun lingkungan laut.
Kupon kanggo 2707 HDSS disayogikeun ku Sakola Metalurgi Universitas Northeastern (NEU) di Shenyang, Cina. Komposisi unsur 2707 HDSS dipidangkeun dina Tabel 1, anu dianalisis ku Departemen Analisis sareng Tés Bahan NEU. Sadaya sampel dirawat pikeun larutan padet dina suhu 1180°C salami 1 jam. Sateuacan uji korosi, 2707 HDSS anu bentukna koin kalayan lega permukaan kabuka luhur 1 cm2 dipoles dugi ka 2000 grit nganggo amplas silikon karbida teras dipoles nganggo bubur bubuk Al2O3 0,05 µm. Sisi sareng handapna dijaga ku cet inert. Saatos dikeringkeun, sampel dikumbah ku cai deionisasi steril sareng disterilisasi ku 75% (v/v) étanol salami 0,5 jam. Teras dikeringkeun dina hawa dina sinar ultraviolét (UV) salami 0,5 jam sateuacan dianggo.
Galur Pseudomonas aeruginosa Laut MCCC 1A00099 dibeuli ti Pusat Koleksi Budaya Laut Xiamen (MCCC), Cina. Pseudomonas aeruginosa dipelak dina kaayaan aerobik dina suhu 37° C. dina labu 250 ml sareng sél éléktrokimia gelas 500 ml nganggo média cair Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Cina). Médium ngandung (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 pepton, 1,0 ekstrak ragi sareng 0,1 beusi sitrat. Diautoklaf dina suhu 121°C salami 20 menit sateuacan inokulasi. Cacah sél sessile sareng planktonik nganggo hemocytometer dina mikroskop cahaya dina pembesaran 400x. Konsentrasi awal planktonik Pseudomonas aeruginosa langsung saatos inokulasi nyaéta sakitar 106 sél/ml.
Tés éléktrokimia dilaksanakeun dina sél kaca tilu éléktroda klasik kalayan volume sedeng 500 ml. Lambaran platinum sareng éléktroda kalomel jenuh (SAE) disambungkeun kana réaktor ngaliwatan kapiler Luggin anu dieusi ku sasak uyah, anu masing-masing ngalayanan salaku éléktroda lawan sareng éléktroda rujukan. Pikeun ngadamel éléktroda kerja, kawat tambaga karét dipasangkeun kana unggal sampel sareng ditutup ku résin époksi, nyésakeun sakitar 1 cm2 daérah anu teu dijaga pikeun éléktroda kerja di hiji sisi. Salila pangukuran éléktrokimia, sampel disimpen dina média 2216E sareng dijaga dina suhu inkubasi konstan (37°C) dina bak cai. Data OCP, LPR, EIS sareng polarisasi dinamis poténsial diukur nganggo potensiostat Autolab (Referensi 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA). Tés LPR dirékam dina laju scan 0,125 mV s-1 dina kisaran -5 dugi ka 5 mV kalayan Eocp sareng laju sampling 1 Hz. EIS dilaksanakeun nganggo gelombang sinus dina rentang frékuénsi 0,01 dugi ka 10.000 Hz nganggo tegangan anu diterapkeun 5 mV dina kaayaan ajeg Eocp. Sateuacan sapuan poténsial, éléktroda aya dina mode idle dugi ka nilai stabil tina poténsial korosi bébas kahontal. Kurva polarisasi teras diukur ti -0,2 dugi ka 1,5 V salaku fungsi Eocp dina laju scan 0,166 mV/s. Unggal tés diulang 3 kali nganggo sareng tanpa P. aeruginosa.
Sampel pikeun analisis metalografi dipoles sacara mékanis nganggo kertas SiC grit 2000 baseuh teras dipoles deui nganggo suspénsi bubuk Al2O3 0,05 µm pikeun observasi optik. Analisis metalografi dilakukeun nganggo mikroskop optik. Sampel diukir nganggo larutan 10 wt% kalium hidroksida 43.
Saatos inkubasi, sampel dikumbah 3 kali nganggo larutan saline buffer fosfat (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) teras difiksasi ku 2,5% (v/v) glutaraldehida salami 10 jam pikeun ngafiksasi biofilm. Teras didehidrasi ku étanol anu di-batch (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% sareng 100% volume) sateuacan dikeringkeun di udara. Pamungkas, lapisan emas diendapkeun kana permukaan sampel pikeun nyayogikeun konduktivitas pikeun observasi SEM. Gambar SEM difokuskeun kana titik-titik kalayan sél P. aeruginosa anu paling sessile dina permukaan unggal sampel. Laksanakeun analisis EDS pikeun mendakan unsur kimia. Mikroskop scanning laser confocal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Jerman) dianggo pikeun ngukur jerona liang. Pikeun niténan liang korosi di handapeun biofilm, sampel tés mimitina dibersihkeun numutkeun Standar Nasional Cina (CNS) GB/T4334.4-2000 pikeun miceun produk korosi sareng biofilm tina permukaan sampel tés.
Analisis spéktroskopi fotoéléktron sinar-X (XPS, sistem analisis permukaan ESCALAB250, Thermo VG, USA) dilaksanakeun nganggo sumber sinar-X monokromatik (jalur Aluminium Kα kalayan énergi 1500 eV sareng kakuatan 150 W) dina rupa-rupa énergi pangiket 0 dina kaayaan standar –1350 eV. Spéktroskopi résolusi luhur dirékam nganggo énergi transmisi 50 eV sareng léngkah 0,2 eV.
Sampel anu diinkubasi dipiceun teras dikumbah lalaunan nganggo PBS (pH 7,4 ± 0,2) salami 15 detik 45. Pikeun niténan viabilitas baktéri biofilm dina sampel, biofilm diwarnaan nganggo LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA). Kit ieu ngandung dua pewarna fluoresensi: pewarna fluoresensi héjo SYTO-9 sareng pewarna fluoresensi beureum propidium iodida (PI). Dina CLSM, titik héjo fluoresensi sareng beureum ngawakilan sél hirup sareng paéh. Pikeun pewarnaan, 1 ml campuran anu ngandung 3 µl SYTO-9 sareng 3 µl larutan PI diinkubasi salami 20 menit dina suhu kamar (23°C) dina poék. Saatos éta, sampel anu diwarnaan dipariksa dina dua panjang gelombang (488 nm pikeun sél hirup sareng 559 nm pikeun sél paéh) nganggo alat Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Jepang). Ketebalan biofilm diukur dina modeu scanning 3D.
Kumaha nyutat artikel ieu: Li, H. et al. Korosi mikroba tina baja tahan karat super dupleks 2707 ku biofilm laut Pseudomonas aeruginosa. the science. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Retakan korosi tegangan baja tahan karat dupleks LDX 2101 dina larutan klorida kalayan ayana tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Retakan korosi tegangan baja tahan karat dupleks LDX 2101 dina larutan klorida kalayan ayana tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стал 1 сталющей стал10 хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Retakan korosi tegangan tina baja tahan karat dupleks LDX 2101 dina larutan klorida kalayan ayana tiosulfat. 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sulfat分下下南性性生于中图像。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали 1 сталющей стал10 хлорида в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Retakan korosi tegangan tina baja tahan karat dupleks LDX 2101 dina larutan klorida kalayan ayana tiosulfat.élmu coros 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Pangaruh perlakuan panas larutan sareng nitrogén dina gas pelindung kana résistansi korosi pitting tina las stainless steel hiper dupleks. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Pangaruh perlakuan panas larutan sareng nitrogén dina gas pelindung kana résistansi korosi pitting tina las stainless steel hiper dupleks.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS sareng Park, YS Pangaruh perlakuan panas larutan sareng nitrogén dina gas pelindung kana résistansi korosi pitting tina las stainless steel hiperduplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS YS Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS sareng Park, YS Pangaruh perlakuan panas larutan sareng nitrogén dina gas pelindung kana résistansi korosi pitting tina las stainless steel super duplex.koros. élmu pangaweruh. 53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Ulikan komparatif dina kimia pitting anu diinduksi sacara mikroba sareng éléktrokimia tina stainless steel 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Ulikan komparatif dina kimia pitting anu diinduksi sacara mikroba sareng éléktrokimia tina stainless steel 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. sareng Lewandowski, Z. Ulikan kimia komparatif tina liang mikrobiologis sareng éléktrokimia tina baja tahan karat 316L. 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. sareng Lewandowski, Z. Ulikan kimia komparatif tina pitting anu diinduksi sacara mikrobiologis sareng éléktrokimia dina baja tahan karat 316L.koros. élmu pangaweruh. 45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Paripolah éléktrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dina larutan basa kalayan pH anu béda-béda nalika aya klorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Paripolah éléktrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dina larutan basa kalayan pH anu béda-béda nalika aya klorida.Luo H., Dong KF, Lee HG sareng Xiao K. Paripolah éléktrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dina larutan basa kalayan pH anu béda-béda nalika aya klorida. 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 Paripolah éléktrokimia baja tahan karat 双相 dina ayana klorida dina pH anu béda dina larutan basa.Luo H., Dong KF, Lee HG sareng Xiao K. Paripolah éléktrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dina larutan basa kalayan pH anu béda-béda nalika aya klorida.Majalah Éléktrokimia. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Pangaruh biofilm laut kana korosi: Tinjauan singget. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Pangaruh biofilm laut kana korosi: Tinjauan singget.Little, BJ, Lee, JS sareng Ray, RI Pangaruh Biofilm Laut kana Korosi: Tinjauan Singkat. 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 & Ray, RILittle, BJ, Lee, JS sareng Ray, RI Pangaruh Biofilm Laut kana Korosi: Tinjauan Singkat.Majalah Éléktrokimia. 54, 2-7 (2008).