Faleminderit që vizituat Nature.com.Ju jeni duke përdorur një version të shfletuesit me mbështetje të kufizuar CSS.Për përvojën më të mirë, ju rekomandojmë të përdorni një shfletues të përditësuar (ose çaktivizoni modalitetin e përputhshmërisë në Internet Explorer).Përveç kësaj, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, ne e shfaqim sajtin pa stile dhe JavaScript.
Shfaq një karusel me tre rrëshqitje njëherësh.Përdorni butonat Previous dhe Next për të lëvizur nëpër tre rrëshqitje në të njëjtën kohë, ose përdorni butonat rrëshqitës në fund për të lëvizur nëpër tre rrëshqitje në të njëjtën kohë.
Korrozioni mikrobial (MIC) është një problem i madh në shumë industri, sepse mund të çojë në humbje të mëdha ekonomike.Çelik inox super dupleks 2707 (2707 HDSS) përdoret në mjedise detare për shkak të rezistencës së tij të shkëlqyer kimike.Megjithatë, rezistenca e tij ndaj MIC nuk është demonstruar eksperimentalisht.Ky studim ekzaminoi sjelljen e MIC 2707 HDSS të shkaktuar nga bakteri aerobik detar Pseudomonas aeruginosa.Analiza elektrokimike tregoi se në prani të biofilmit Pseudomonas aeruginosa në mjedisin 2216E, potenciali i korrozionit ndryshoi pozitivisht dhe densiteti i rrymës së korrozionit u rrit.Rezultatet e analizës së spektroskopisë fotoelektronike me rreze X (XPS) treguan një ulje të përmbajtjes së Cr në sipërfaqen e mostrës nën biofilm.Analiza e imazheve të gropës tregoi se biofilmat Pseudomonas aeruginosa prodhonin një thellësi maksimale të gropës prej 0.69 µm pas 14 ditësh kulture.Edhe pse kjo është e vogël, sugjeron që 2707 HDSS nuk janë plotësisht imun ndaj efekteve të biofilmave P. aeruginosa në MIC.
Çelik inox dupleks (DSS) përdoret gjerësisht në industri të ndryshme për shkak të kombinimit të përsosur të vetive të shkëlqyera mekanike dhe rezistencës ndaj korrozionit1,2.Megjithatë, mund të ndodhë ende gropa e lokalizuar, e cila mund të ndikojë në integritetin e këtij çeliku 3, 4 .DSS nuk mbrohet nga korrozioni mikrobial (MIC)5,6.Megjithëse gama e aplikimit të DSS është shumë e gjerë, ka ende mjedise ku rezistenca ndaj korrozionit e DSS nuk është e mjaftueshme për përdorim afatgjatë.Kjo do të thotë se kërkohen materiale më të shtrenjta me rezistencë më të lartë ndaj korrozionit.Jeon et al.7 zbuluan se edhe çeliku inox super dupleks (SDSS) ka disa kufizime për sa i përket rezistencës ndaj korrozionit.Prandaj, ekziston nevoja për çelik inox super të dyfishtë (HDSS) me rezistencë më të lartë ndaj korrozionit në aplikime të caktuara.Kjo çoi në zhvillimin e HDSS shumë të lidhur.
Rezistenca ndaj korrozionit të DSS përcaktohet nga raporti i fazës α ndaj γ-fazës dhe zonave të varfëruara në Cr, Mo dhe W ngjitur me fazat dytësore8,9,10.HDSS përmban një përmbajtje të lartë të Cr, Mo dhe N11, gjë që i jep asaj rezistencë të shkëlqyer korrozioni dhe një vlerë të lartë (45-50) ekuivalente të rezistencës ndaj gropave (PREN), e cila përcaktohet nga wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0, 5 wt % W) + 16 wt % .N12.Rezistenca e tij e shkëlqyer ndaj korrozionit varet nga një përbërje e ekuilibruar që përmban afërsisht 50% faza ferritike (α) dhe 50% austenitike (γ).HDSS ka përmirësuar vetitë mekanike dhe rezistencë më të lartë ndaj klorit në krahasim me DSS13 konvencionale.Karakteristikat e korrozionit kimik.Rezistenca e përmirësuar ndaj korrozionit zgjeron përdorimin e HDSS në mjedise më agresive të klorurit siç janë mjediset detare.
MIC është një problem i rëndësishëm në shumë industri, duke përfshirë furnizimin me naftë dhe gaz dhe ujë14.MIC përbën 20% të të gjitha dëmeve nga korrozioni15.MIC është një korrozion bioelektrokimik që mund të vërehet në shumë mjedise16.Formimi i biofilmave në sipërfaqet metalike ndryshon kushtet elektrokimike dhe në këtë mënyrë ndikon në procesin e korrozionit.Në përgjithësi pranohet se korrozioni MIC shkaktohet nga biofilmat14.Mikroorganizmat elektrogjenë hanë metale në mënyrë që të marrin energji për mbijetesë17.Studimet e fundit MIC kanë treguar se EET (transferimi i elektroneve jashtëqelizore) është faktori kufizues për MIC të induktuar nga mikroorganizmat elektrogjenë.Zhang et al.18 demonstruan se ndërmjetësit elektronikë përshpejtojnë transferimin e elektroneve midis qelizave sessile Desulfovibrio vulgaris dhe çelikut inox 304, duke rezultuar në sulm më të rëndë MIC.Anning et al.19 dhe Wenzlaff et al.20 kanë treguar se biofilmat e baktereve gërryese që reduktojnë sulfate (SRB) mund të thithin elektrone direkt nga nënshtresat metalike, duke rezultuar në gropa të rënda.
DSS dihet se është i ndjeshëm ndaj MIC në media që përmbajnë SRB, baktere reduktuese të hekurit (IRBs), etj. 21 .Këto baktere shkaktojnë gropa të lokalizuara në sipërfaqen e DSS nën biofilm22,23.Ndryshe nga DSS, dihet pak për MIC HDSS24.
Pseudomonas aeruginosa është një bakter gram-negativ, i lëvizshëm, në formë shufre, i përhapur gjerësisht në natyrë25.Pseudomonas aeruginosa është gjithashtu mikrobiota kryesore përgjegjëse për MIC të çelikut në mjedisin detar26.Llojet pseudomonas janë të përfshirë drejtpërdrejt në proceset e korrozionit dhe njihen si kolonizatorët e parë gjatë formimit të biofilmit27.Mahat etj.28 dhe Yuan et al.29 tregoi se Pseudomonas aeruginosa tenton të rrisë shkallën e korrozionit të çelikut të butë dhe lidhjeve në mjediset ujore.
Qëllimi kryesor i kësaj pune është të studiojë vetitë MIC të 2707 HDSS të shkaktuara nga bakteri aerobik detar Pseudomonas aeruginosa duke përdorur metoda elektrokimike, metoda të analizës së sipërfaqes dhe analiza të produkteve të korrozionit.Studimet elektrokimike duke përfshirë potencialin e qarkut të hapur (OCP), rezistencën lineare të polarizimit (LPR), spektroskopinë e impedancës elektrokimike (EIS) dhe polarizimin e potencialit dinamik janë kryer për të studiuar sjelljen e MIC 2707 HDSS.Analiza e spektroskopisë shpërndarëse të energjisë (EDS) kryhet për të zbuluar elementët kimikë në sipërfaqet e gërryera.Për më tepër, stabiliteti i pasivimit të filmit oksid nën ndikimin e një mjedisi detar që përmban Pseudomonas aeruginosa u përcaktua nga spektroskopia fotoelektronike me rreze X (XPS).Thellësia e gropave u mat nën një mikroskop skanues lazer konfokal (CLSM).
Tabela 1 tregon përbërjen kimike të 2707 HDSS.Tabela 2 tregon se 2707 HDSS ka veti të shkëlqyera mekanike me një forcë rendimenti prej 650 MPa.Në fig.1 tregon mikrostrukturën optike të tretësirës së trajtuar me nxehtësi 2707 HDSS.Shiritat e zgjatur të fazave austenitike dhe ferritike pa faza dytësore mund të shihen në një mikrostrukturë që përmban afërsisht 50% faza austenitike dhe 50% ferrite.
Në fig.2a tregon potencialin e qarkut të hapur (Eocp) kundrejt kohës së ekspozimit për 2707 HDSS në mjedisin abiotik 2216E dhe lëngun Pseudomonas aeruginosa për 14 ditë në 37°C.U zbulua se ndryshimet më të theksuara në Eocp ndodhën gjatë 24 orëve të para.Vlerat e Eocp në të dyja rastet arritën kulmin në rreth -145 mV (kundrejt SCE) në rreth 16 orë dhe më pas ranë ndjeshëm në -477 mV (kundrejt SCE) dhe -236 mV (kundrejt SCE) për mostrat jo biologjike dhe P për ato relative. SCE) gjethet e patinës, përkatësisht.Pas 24 orësh, vlera Eocp e Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS mbeti relativisht e qëndrueshme në -228 mV (krahasuar me SCE), ndërsa vlera përkatëse për kampionin jobiologjik ishte afërsisht -442 mV (krahasuar me SCE).Eocp në prani të Pseudomonas aeruginosa ishte mjaft i ulët.
Testimi elektrokimik i 2707 mostrave HDSS në media abiotike dhe lëng mishi Pseudomonas aeruginosa në 37°C:
(a) Ndryshimi në Eocp me kohën e ekspozimit, (b) kurba e polarizimit në ditën 14, (c) ndryshimi në Rp me kohën e ekspozimit, (d) ndryshimi në korrigjimin me kohën e ekspozimit.
Tabela 3 tregon parametrat elektrokimik të korrozionit të 2707 mostrave HDSS të ekspozuara ndaj mediave abiotike dhe të inokuluara me P. aeruginosa gjatë një periudhe prej 14 ditësh.Ekstrapolimi tangjencial i kurbave anodike dhe katodike në pikën e kryqëzimit lejoi përcaktimin e densitetit të rrymës së korrozionit (icorr), potencialit të korrozionit (Ecorr) dhe pjerrësisë së Tafelit (βα dhe βc) sipas metodave standarde30,31.
Siç tregohet në figurën 2b, zhvendosja lart e kurbës P. aeruginosa rezultoi në një rritje të Ecorr në krahasim me kurbën abiotike.Vlera ikorr e kampionit që përmban Pseudomonas aeruginosa, proporcionale me shkallën e korrozionit, u rrit në 0,328 µA cm-2, që është katër herë më e madhe se ajo e kampionit jobiologjik (0,087 µA cm-2).
LPR është një metodë klasike elektrokimike për analizën e shprehur jo-shkatërruese të korrozionit.Është përdorur gjithashtu për të studiuar MIC32.Në fig.2c tregon ndryshimin në rezistencën e polarizimit (Rp) në varësi të kohës së ekspozimit.Një vlerë më e lartë Rp do të thotë më pak korrozion.Brenda 24 orëve të para, Rp 2707 HDSS arriti kulmin në 1955 kΩ cm2 për ekzemplarët jobiologjikë dhe 1429 kΩ cm2 për ekzemplarët Pseudomonas aeruginosa.Figura 2c tregon gjithashtu se vlera e Rp u ul me shpejtësi pas një dite dhe më pas mbeti relativisht e pandryshuar gjatë 13 ditëve të ardhshme.Vlera Rp për ekzemplarin e provës Pseudomonas aeruginosa është rreth 40 kΩ cm2, që është shumë më e ulët se vlera 450 kΩ cm2 për kampionin e provës jo biologjike.
Vlera e icorr është proporcionale me shkallën uniforme të korrozionit.Vlera e tij mund të llogaritet nga ekuacioni i mëposhtëm Stern-Giri:
Sipas Zoe et al.33 pjerrësia e Tafelit B është marrë si një vlerë tipike prej 26 mV/dec në këtë punim.Në fig.2d tregon se icorr i shtamit abiotik 2707 mbeti relativisht i qëndrueshëm, ndërsa icorr i brezit Pseudomonas aeruginosa u luhat fuqishëm me një kërcim të madh pas 24 orëve të para.Vlera icorr e kampionit të provës Pseudomonas aeruginosa ishte një renditje e madhësisë më e lartë se ajo e kontrollit jobiologjik.Ky trend është në përputhje me rezultatet e rezistencës së polarizimit.
EIS është një metodë tjetër jo-shkatërruese e përdorur për të karakterizuar reaksionet elektrokimike në një ndërfaqe korrozioni34.Spektrat e impedancës dhe llogaritjet e kapacitetit të shiritave të ekspozuar ndaj mediave abiotike dhe solucioneve të Pseudomonas aeruginosa, Rb është rezistenca e pasivit/biofilmit të formuar në sipërfaqen e shiritit, Rct është rezistenca e transferimit të ngarkesës, Cdl është shtresa elektrike e dyfishtë.) dhe parametrat e elementit të fazës konstante QCPE (CPE).Këta parametra u analizuan më tej duke krahasuar të dhënat me një model ekuivalent të qarkut elektrik (EEC).
Në fig.3 tregon grafikët tipike Nyquist (a dhe b) dhe grafikët Bode (a' dhe b') të 2707 mostrave HDSS në media abiotike dhe lëngun Pseudomonas aeruginosa në kohë të ndryshme inkubacioni.Në prani të Pseudomonas aeruginosa, diametri i lakut Nyquist zvogëlohet.Grafiku Bode (Fig. 3b') tregon rritjen e rezistencës totale.Informacioni rreth konstantës së kohës së relaksimit mund të merret nga maksimumi i fazës.Në fig.4 tregon strukturat fizike dhe EEC përkatëse bazuar në një shtresë njështresore (a) dhe dy shtresa (b).CPE është futur në modelin EEC.Pranimi dhe impedanca e tij shprehen si më poshtë:
Dy modele fizike dhe qarqe ekuivalente përkatëse për përshtatjen e spektrit të rezistencës së kuponit HDSS 2707:
Ku Y0 është madhësia e CPE, j është numri imagjinar ose (−1)1/2, ω është frekuenca këndore dhe n është faktori i fuqisë CPE më i vogël se një35.Përmbysja e rezistencës së transferimit të ngarkesës (dmth 1/Rct) korrespondon me shkallën e korrozionit.Një vlerë më e ulët Rct nënkupton një shkallë më të lartë korrozioni27.Pas 14 ditësh inkubimi, Rct e kampionit testues të Pseudomonas aeruginosa arriti 32 kΩ cm2, që është shumë më pak se 489 kΩ cm2 e kampionit testues jobiologjik (Tabela 4).
Imazhet CLSM dhe imazhet SEM në fig.5 tregojnë qartë se mbulimi i biofilmit në sipërfaqen e kampionit HDSS 2707 ishte shumë i dendur pas 7 ditësh.Megjithatë, pas 14 ditësh, veshja e biofilmit u rrallua dhe u shfaqën disa qeliza të vdekura.Tabela 5 tregon trashësinë e biofilmit të 2707 mostrave HDSS pas 7 dhe 14 ditësh ekspozim ndaj Pseudomonas aeruginosa.Trashësia maksimale e biofilmit ndryshoi nga 23,4 μm pas 7 ditësh në 18,9 μm pas 14 ditësh.Trashësia mesatare e biofilmit gjithashtu konfirmoi këtë prirje.Ai u ul nga 22,2 ± 0,7 μm pas 7 ditësh në 17,8 ± 1,0 μm pas 14 ditësh.
(a) Imazhi 3-D CLSM në 7 ditë, (b) Imazhi 3-D CLSM në 14 ditë, (c) Imazhi SEM në 7 ditë dhe (d) Imazhi SEM në 14 ditë.
EMF zbuloi elemente kimike në biofilm dhe produkte korrozioni në mostrat e ekspozuara ndaj Pseudomonas aeruginosa për 14 ditë.Në fig.Figura 6 tregon se përmbajtja e C, N, O, P në biofilm dhe produktet e korrozionit është shumë më e lartë se në metalin e pastër, pasi këta elementë shoqërohen me biofilmin dhe metabolitët e tij.Mikroorganizmat kërkojnë vetëm sasi të vogla të Cr dhe Fe.Përmbajtja e lartë e Cr dhe Fe në biofilm dhe produktet e korrozionit në sipërfaqen e kampionit tregojnë humbjen e elementeve në matricën metalike si rezultat i korrozionit.
Pas 14 ditësh, gropa me dhe pa P. aeruginosa janë vërejtur në mjedisin 2216E.Para inkubacionit, sipërfaqja e mostrave ishte e lëmuar dhe pa defekte (Fig. 7a).Pas inkubimit dhe heqjes së biofilmit dhe produkteve të korrozionit, gropat më të thella në sipërfaqen e kampionit u ekzaminuan duke përdorur CLSM, siç tregohet në Fig. 7b dhe c.Nuk u gjet asnjë gropë e dukshme në sipërfaqen e kontrollit jobiologjik (thellësia maksimale e gropës 0,02 µm).Thellësia maksimale e gropës së shkaktuar nga Pseudomonas aeruginosa ishte 0,52 μm pas 7 ditësh dhe 0,69 μm pas 14 ditësh, bazuar në thellësinë mesatare maksimale të gropës nga 3 mostra (10 thellësi maksimale të gropës u zgjodhën për secilën mostër) dhe arriti në 0,42 ± 0,12 μm .dhe 0,52 ± 0,15 µm, përkatësisht (Tabela 5).Këto vlera të thellësisë së gropës janë të vogla, por të rëndësishme.
(a) përpara ekspozimit;(b) 14 ditë në një mjedis abiotik;(c) 14 ditë në lëngun P. aeruginosa.
Në fig.Tabela 8 tregon spektrat XPS të sipërfaqeve të ndryshme të mostrës dhe kimia e analizuar për secilën sipërfaqe është përmbledhur në tabelën 6. Në tabelën 6, përqindjet atomike të Fe dhe Cr ishin shumë më të ulëta në prani të P. aeruginosa (mostrat A dhe B ) sesa në shiritat e kontrollit jobiologjik.(mostrat C dhe D).Për një kampion të Pseudomonas aeruginosa, kurba spektrale e nivelit të bërthamës Cr 2p iu përshtat katër komponentëve të pikut me energji lidhëse (BE) prej 574.4, 576.6, 578.3 dhe 586.8 eV, të cilat iu caktuan Cr, Cr2O3, CrO3, CrO3, CrO3 3, respektivisht (Fig. 9a dhe b).Për mostrat jobiologjike, spektrat e nivelit të bërthamës Cr 2p në Fig.9c dhe d përmbajnë respektivisht dy majat kryesore të Cr (BE 573.80 eV) dhe Cr2O3 (BE 575.90 eV).Dallimi më i habitshëm midis kuponit abiotik dhe kuponit P. aeruginosa ishte prania e Cr6+ dhe një fraksion relativisht i lartë i Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) nën biofilm.
Spektra të gjerë XPS me 2707 mostra HDSS në dy media për 7 dhe 14 ditë, respektivisht.
(a) Ekspozimi 7-ditor i P. aeruginosa, (b) Ekspozimi 14-ditor i P. aeruginosa, (c) Ekspozimi abiotik 7-ditor, (d) Ekspozimi abiotik 14-ditor.
HDSS shfaq një nivel të lartë të rezistencës ndaj korrozionit në shumicën e mjediseve.Kim et al.2 raportuan se HDSS UNS S32707 u identifikua si një DSS shumë e dopuar me PREN më të madhe se 45. Vlera PREN e mostrës HDSS 2707 në këtë punë ishte 49. Kjo është për shkak të përmbajtjes së lartë të Cr dhe niveleve të larta të Mo dhe Ni, të cilat janë të dobishme në mjedise acidike dhe mjedise me përmbajtje të lartë kloridesh.Përveç kësaj, përbërja e balancuar mirë dhe mikrostruktura pa defekte sigurojnë stabilitet strukturor dhe rezistencë ndaj korrozionit.Pavarësisht rezistencës së shkëlqyer kimike, të dhënat eksperimentale në këtë punë tregojnë se 2707 HDSS nuk është plotësisht imun ndaj mikrofonëve të biofilmit Pseudomonas aeruginosa.
Rezultatet elektrokimike treguan se shkalla e korrozionit të 2707 HDSS në lëngun Pseudomonas aeruginosa u rrit ndjeshëm pas 14 ditësh në krahasim me mjedisin jobiologjik.Në figurën 2a, u vu re një ulje e Eocp si në mjedisin abiotik ashtu edhe në lëngun e P. aeruginosa gjatë 24 orëve të para.Pas kësaj, biofilmi përfundon duke mbuluar sipërfaqen e kampionit dhe Eocp bëhet relativisht i qëndrueshëm.Megjithatë, niveli biotik Eocp ishte shumë më i lartë se niveli abiotik Eocp.Ka arsye për të besuar se ky ndryshim lidhet me formimin e biofilmave P. aeruginosa.Në fig.2 g, vlera icorr prej 2707 HDSS arriti në 0,627 µA cm-2 në prani të Pseudomonas aeruginosa, që është një renditje e madhësisë më e lartë se ajo e kontrollit jobiologjik (0,063 µA cm-2), që është në përputhje me Rct vlera e matur me EIS.Gjatë ditëve të para, vlerat e impedancës në lëngun P. aeruginosa u rritën për shkak të ngjitjes së qelizave të P. aeruginosa dhe formimit të biofilmit.Megjithatë, impedanca zvogëlohet kur biofilmi mbulon plotësisht sipërfaqen e mostrës.Shtresa mbrojtëse sulmohet kryesisht për shkak të formimit të biofilmit dhe metabolitëve të biofilmit.Prandaj, rezistenca ndaj korrozionit zvogëlohet me kalimin e kohës dhe depozitat e Pseudomonas aeruginosa shkaktojnë korrozion të lokalizuar.Tendencat në mjediset abiotike janë të ndryshme.Rezistenca ndaj korrozionit të kontrollit jobiologjik ishte shumë më e lartë se vlera përkatëse e mostrave të ekspozuara ndaj lëngut Pseudomonas aeruginosa.Përveç kësaj, për mostrat abiotike, vlera Rct 2707 HDSS arriti në 489 kΩ cm2 në ditën e 14, që është 15 herë më e lartë se në prani të Pseudomonas aeruginosa (32 kΩ cm2).Kështu, 2707 HDSS ka rezistencë të shkëlqyer korrozioni në një mjedis steril, por nuk mbrohet nga sulmi MIC nga biofilmi Pseudomonas aeruginosa.
Këto rezultate mund të vërehen edhe nga kurbat e polarizimit në Fig.2b.Degëzimi anodik shoqërohet me formimin e biofilmit të Pseudomonas aeruginosa dhe reaksionet e oksidimit të metaleve.Në të njëjtën kohë, reaksioni katodik është reduktimi i oksigjenit.Prania e P. aeruginosa rriti ndjeshëm dendësinë e rrymës së korrozionit, e cila ishte rreth një renditje e madhësisë më e lartë se në kontrollin abiotik.Kjo tregoi se biofilmi Pseudomonas aeruginosa rriti korrozionin e lokalizuar të 2707 HDSS.Yuan et al.29 zbuluan se dendësia e rrymës së korrozionit të një lidhjeje Cu-Ni 70/30 u rrit nga biofilmi Pseudomonas aeruginosa.Kjo mund të jetë për shkak të biokatalizës së reduktimit të oksigjenit nga biofilmi Pseudomonas aeruginosa.Ky vëzhgim mund të shpjegojë gjithashtu MIC 2707 HDSS në këtë punë.Biofilmat aerobikë gjithashtu mund të zvogëlojnë përmbajtjen e oksigjenit nën to.Kështu, refuzimi për të ripasivuar sipërfaqen metalike me oksigjen mund të jetë një faktor që kontribuon në MIC në këtë punë.
Dickinson et al.38 sugjeroi që shpejtësia e reaksioneve kimike dhe elektrokimike varet drejtpërdrejt nga aktiviteti metabolik i baktereve të lidhura në sipërfaqen e mostrës dhe nga natyra e produkteve të korrozionit.Siç tregohet në figurën 5 dhe tabelën 5, numri i qelizave dhe trashësia e biofilmit u ul pas 14 ditësh.Kjo mund të shpjegohet në mënyrë të arsyeshme me faktin se pas 14 ditësh shumica e qelizave të ankoruara në sipërfaqen 2707 HDSS vdiqën për shkak të varfërimit të lëndëve ushqyese në mjedisin 2216E ose lëshimit të joneve metalike toksike nga matrica 2707 HDSS.Ky është një kufizim i eksperimenteve në grup.
Në këtë punë, një biofilm Pseudomonas aeruginosa promovoi shterimin lokal të Cr dhe Fe nën biofilm në sipërfaqen e 2707 HDSS (Fig. 6).Në tabelën 6, Fe dhe Cr u ulën në kampionin D në krahasim me kampionin C, duke treguar se shpërbërja e Fe dhe Cr e shkaktuar nga biofilmi P. aeruginosa u mbajt pas 7 ditëve të para.Mjedisi 2216E përdoret për të simuluar mjedisin detar.Ai përmban 17700 ppm Cl-, që është e krahasueshme me përmbajtjen e tij në ujin natyral të detit.Prania e 17700 ppm Cl- ishte arsyeja kryesore e uljes së Cr në mostrat jo-biologjike 7-ditore dhe 14-ditore të analizuara nga XPS.Krahasuar me kampionin e provës së Pseudomonas aeruginosa, shpërbërja e Cr në kampionin e provës abiotike është shumë më pak për shkak të rezistencës së fortë të 2707 HDSS ndaj klorit në mjedisin abiotik.Në fig.9 tregon praninë e Cr6+ në filmin pasivizues.Kjo mund të lidhet me heqjen e Cr nga sipërfaqet e çelikut nga biofilmat P. aeruginosa, siç sugjerohet nga Chen dhe Clayton39.
Për shkak të rritjes së baktereve, vlerat e pH të mediumit para dhe pas inkubacionit ishin përkatësisht 7.4 dhe 8.2.Kështu, korrozioni i acideve organike nuk ka gjasa të kontribuojë në këtë punë nën biofilmat P. aeruginosa për shkak të pH-së relativisht të lartë në mediumin në masë.PH i mjedisit të kontrollit jo-biologjik nuk ndryshoi ndjeshëm (nga 7.4 fillestar në 7.5 përfundimtar) gjatë periudhës 14 ditore të testit.Rritja e pH në mjedisin e inokulimit pas inkubimit u shoqërua me aktivitetin metabolik të Pseudomonas aeruginosa dhe i njëjti efekt në pH u gjet në mungesë të shiritit të provës.
Siç tregohet në fig.7, thellësia maksimale e gropës e shkaktuar nga biofilmi Pseudomonas aeruginosa ishte 0.69 µm, që është dukshëm më e madhe se në mjedisin abiotik (0.02 µm).Kjo përputhet me të dhënat elektrokimike të mësipërme.Në të njëjtat kushte, thellësia e gropës prej 0,69 µm është më shumë se dhjetë herë më e vogël se vlera 9,5 µm e specifikuar për 2205 DSS40.Këto të dhëna tregojnë se 2707 HDSS shfaq rezistencë më të mirë ndaj MIC-ve sesa 2205 DSS.Kjo nuk është për t'u habitur pasi 2707 HDSS ka një nivel më të lartë Cr, i cili lejon pasivizim më të gjatë, e bën Pseudomonas aeruginosa më të vështirë për t'u depasivuar dhe e fillon procesin pa reshje dytësore të dëmshme Pitting41.
Si përfundim, gropa MIC u gjet në 2707 sipërfaqe HDSS në lëngun Pseudomonas aeruginosa, ndërsa gropa ishte e papërfillshme në mjediset abiotike.Kjo punë tregon se 2707 HDSS ka rezistencë më të mirë ndaj MIC se 2205 DSS, por nuk është plotësisht imun ndaj MIC për shkak të biofilmit Pseudomonas aeruginosa.Këto rezultate ndihmojnë në zgjedhjen e çeliqeve inox të përshtatshme dhe jetëgjatësinë për mjedisin detar.
2707 mostrat HDSS u siguruan nga Shkolla e Metalurgjisë, Universiteti Verilindor (NEU), Shenyang, Kinë.Përbërja elementare e 2707 HDSS është paraqitur në Tabelën 1, e cila është analizuar nga Departamenti i Analizës dhe Testimit të Materialeve të Universitetit Northeastern.Të gjitha mostrat u trajtuan për zgjidhje të ngurtë në 1180°C për 1 orë.Përpara testimit të korrozionit, çeliku i monedhës HDSS 2707 me një sipërfaqe të ekspozuar prej 1 cm2 u lëmua në grimca 2000 me letër zmerile karabit silikoni dhe më pas u lëmua më tej me një pluhur pluhur Al2O3 0,05 µm.Anët dhe fundi mbrohen me bojë inerte.Pas tharjes, mostrat u lanë me ujë steril të deionizuar dhe u sterilizuan me 75% (v/v) etanol për 0.5 orë.Më pas ato u thanë në ajër nën dritën ultravjollcë (UV) për 0,5 orë përpara përdorimit.
Lloji detar Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 u ble nga Koleksioni i Kulturës Detare Xiamen (MCCC), Kinë.Medium i lëngshëm Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Kinë) u përdor për të kultivuar Pseudomonas aeruginosa në balona 250 ml dhe qeliza qelqi elektrokimike 500 ml në kushte aerobike në 37°C.Mjeti përmban (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, 0,02,3004 , 0,008, 0,008 Na4F0H20PO.1.0 ekstrakt majaje dhe 0.1 citrat hekuri.Autoklavoni në 121 °C për 20 minuta përpara inokulimit.Qelizat sessile dhe planktonike u numëruan nën një mikroskop drite duke përdorur një hemocitometër me zmadhim 400x.Përqendrimi fillestar i qelizave planktonike të P. aeruginosa menjëherë pas inokulimit ishte afërsisht 106 qeliza/mL.
Testet elektrokimike u kryen në një qelizë xhami klasike me tre elektroda me një vëllim mesatar prej 500 ml.Një fletë platini dhe një elektrodë kalomele e ngopur (SCE) u lidhën me reaktorin përmes një kapilar Luggin të mbushur me një urë kripe dhe shërbyen si elektroda kundër dhe referuese, përkatësisht.Për të krijuar elektrodën e punës, tela bakri të veshur me gomë u ngjit në secilën mostër dhe u mbulua me epoksi, duke lënë rreth 1 cm2 sipërfaqe në njërën anë për elektrodën e punës.Gjatë matjeve elektrokimike, mostrat u vendosën në mjedisin 2216E dhe u mbajtën në një temperaturë konstante inkubimi (37°C) në një banjë uji.OCP, LPR, EIS dhe të dhënat potenciale të polarizimit dinamik u matën duke përdorur një potentiostat Autolab (Referenca 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA).Testet LPR u regjistruan me një shpejtësi skanimi prej 0,125 mV s-1 në intervalin -5 dhe 5 mV dhe Eocp me një shpejtësi marrje mostre prej 1 Hz.EIS u krye në gjendje të qëndrueshme Eocp duke përdorur një tension të aplikuar prej 5 mV me një sinusoid mbi një interval frekuence prej 0,01 deri në 10,000 Hz.Përpara fshirjes së mundshme, elektrodat ishin në modalitetin e qarkut të hapur derisa u arrit një potencial i qëndrueshëm korrozioni i lirë prej 42.Me.Çdo test u përsërit tri herë me dhe pa Pseudomonas aeruginosa.
Mostrat për analizë metalografike u lëmuan mekanikisht me letër të lagur SiC 2000 grit dhe më pas u lëmuan me një pluhur 0.05 µm pluhur Al2O3 për vëzhgim optik.Analiza metalografike është kryer duke përdorur një mikroskop optik.Mostra u gravu me tretësirë 10 wt% hidroksid kaliumi43.
Pas inkubimit, lani 3 herë me solucion fiziologjik të puferuar me fosfat (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) dhe më pas fiksoni me glutaraldehid 2,5% (v/v) për 10 orë për të fiksuar biofilmin.Dehidratimi i mëpasshëm me etanol në një seri shkallësh (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% dhe 100% në vëllim) përpara tharjes me ajër.Më në fund, një film ari u spërkat në sipërfaqen e kampionit për të siguruar përçueshmëri për vëzhgimin e SEM44.Imazhet SEM fokusohen në vendndodhjen me qelizat më të vendosura P. aeruginosa në sipërfaqen e çdo kampioni.Analiza EMF u krye për të zbuluar elementët kimikë.Për të matur thellësinë e gropës, u përdor një mikroskop skanues me lazer konfokal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Gjermani).Për të vëzhguar gropat e korrozionit nën biofilm, kampioni i provës fillimisht u pastrua sipas Standardit Kombëtar Kinez (CNS) GB/T4334.4-2000 për të hequr produktet e korrozionit dhe biofilmin nga sipërfaqja e kampionit të provës.
Analiza e spektroskopisë fotoelektronike me rreze X (XPS, ESCALAB250 Surface Analysis System, Thermo VG, USA) duke përdorur një burim monokromatik të rrezeve X (linja Al Kα me energji 1500 eV dhe fuqi 150 W) në një gamë të gjerë energjish lidhëse 0 nën kushtet standarde prej –1350 eV.Regjistroni spektra me rezolucion të lartë duke përdorur energji kalimi 50 eV dhe madhësi hapash 0,2 eV.
Hiqeni kampionin e inkubuar dhe lajeni butësisht me PBS (pH 7,4 ± 0,2) për 15 s45.Për të vëzhguar qëndrueshmërinë bakteriale të biofilmit në kampion, biofilmi u ngjyros duke përdorur LIVE/DEAD BacLight BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Kompleti përmban dy ngjyra fluoreshente: bojë fluoreshente jeshile SYTO-9 dhe bojë fluoreshente e kuqe propidium jodur (PI).Në CLSM, pikat fluoreshente jeshile dhe të kuqe përfaqësojnë përkatësisht qelizat e gjalla dhe të vdekura.Për ngjyrosje, inkuboni 1 ml të një përzierjeje që përmban 3 µl SYTO-9 dhe 3 µl tretësirë PI në temperaturën e dhomës (23°C) në errësirë për 20 minuta.Pas kësaj, mostrat e ngjyrosura u vëzhguan në dy gjatësi vale (488 nm për qelizat e gjalla dhe 559 nm për qelizat e vdekura) duke përdorur një aparat Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japoni).Matni trashësinë e biofilmit në modalitetin e skanimit 3-D.
Si të citojmë këtë artikull: Li, H. et al.Efekti i biofilmit detar Pseudomonas aeruginosa në korrozionin mikrobial të çelikut inox 2707 super dupleks.shkencës.Shtëpia 6, 20190;doi:10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Plasaritja e korrozionit të stresit të çelikut inox LDX 2101 në tretësirat e klorurit në prani të tiosulfatit.korrozioni.shkenca.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS dhe Park, YS Efekti i trajtimit termik të solucionit dhe nitrogjenit në gazin mbrojtës në rezistencën ndaj korrozionit të gropave të saldimeve të çelikut inoks super të dyfishtë.korrozioni.shkenca.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. dhe Lewandowski, Z. Një studim kimik krahasues i gropave mikrobike dhe elektrokimike në çelik inox 316L.korrozioni.shkenca.45, 2577–2595 (2003).
Luo H., Dong KF, Li HG dhe Xiao K. Sjellja elektrokimike e çelikut inox 2205 dupleks në solucione alkaline në vlera të ndryshme pH në prani të klorurit.elektrokimia.Ditar.64, 211–220 (2012).
Koha e postimit: Jan-09-2023