Gràcies per visitar Nature.com.La versió del navegador que utilitzeu té un suport CSS limitat.Per obtenir la millor experiència, us recomanem que utilitzeu un navegador actualitzat (o desactiveu el mode de compatibilitat a Internet Explorer).Mentrestant, per garantir un suport continuat, renderitzarem el lloc sense estils ni JavaScript.
La corrosió microbiana (MIC) és un problema greu en moltes indústries, ja que pot provocar grans pèrdues econòmiques.L'acer inoxidable súper dúplex 2707 (2707 HDSS) s'utilitza en ambients marins a causa de la seva excel·lent resistència química.Tanmateix, la seva resistència al MIC no s'ha demostrat experimentalment.Aquest estudi va examinar el comportament del MIC 2707 HDSS causat pel bacteri aeròbic marí Pseudomonas aeruginosa.L'anàlisi electroquímica va mostrar que en presència de biofilm de Pseudomonas aeruginosa al medi 2216E, es produeix un canvi positiu en el potencial de corrosió i un augment de la densitat de corrent de corrosió.L'anàlisi de l'espectroscòpia de fotoelectrons de raigs X (XPS) va mostrar una disminució del contingut de Cr a la superfície de la mostra sota el biofilm.L'anàlisi visual de les fosses va mostrar que el biofilm de P. aeruginosa va produir una profunditat màxima de pou de 0,69 µm durant 14 dies d'incubació.Tot i que això és petit, indica que 2707 HDSS no és completament immune a la MIC dels biofilms de P. aeruginosa.
Els acers inoxidables dúplex (DSS) s'utilitzen àmpliament en diverses indústries a causa de la combinació perfecta d'excel·lents propietats mecàniques i resistència a la corrosió1,2.Tanmateix, encara es produeixen picades localitzades i afecta la integritat d'aquest acer3,4.DSS no és resistent a la corrosió microbiana (MIC)5,6.Malgrat l'ampli ventall d'aplicacions del DSS, encara hi ha entorns on la resistència a la corrosió del DSS no és suficient per a un ús a llarg termini.Això significa que es necessiten materials més cars amb una major resistència a la corrosió.Jeon et al7 van trobar que fins i tot els acers inoxidables súper dúplex (SDSS) tenen algunes limitacions en termes de resistència a la corrosió.Per tant, en alguns casos, es requereixen acers inoxidables súper dúplex (HDSS) amb major resistència a la corrosió.Això va conduir al desenvolupament de HDSS altament aliats.
La resistència a la corrosió DSS depèn de la proporció de les fases alfa i gamma i s'esgota a les regions Cr, Mo i W 8, 9, 10 adjacents a la segona fase.HDSS conté un alt contingut de Cr, Mo i N11, per tant té una excel·lent resistència a la corrosió i un alt valor (45-50) del nombre equivalent de resistència a la perforació (PREN) determinat per% en pes de Cr + 3,3 (% en pes Mo + 0,5 en pes.%W) + 16% en pes.N12.La seva excel·lent resistència a la corrosió depèn d'una composició equilibrada que conté aproximadament un 50% de fases ferrítiques (α) i un 50% de fases austenítiques (γ).HDSS té millors propietats mecàniques i una major resistència a la corrosió del clorur.La resistència a la corrosió millorada amplia l'ús de HDSS en entorns de clorur més agressius, com ara entorns marins.
Els MIC són un problema important en moltes indústries, com ara les indústries del petroli i el gas i de l'aigua14.El MIC representa el 20% de tots els danys per corrosió15.El MIC és una corrosió bioelectroquímica que es pot observar en molts entorns.Els biofilms que es formen a les superfícies metàl·liques canvien les condicions electroquímiques, afectant així el procés de corrosió.Es creu àmpliament que la corrosió MIC és causada per biofilms.Els microorganismes electrogènics mengen metalls per obtenir l'energia que necessiten per sobreviure17.Estudis recents de MIC han demostrat que l'EET (transferència extracel·lular d'electrons) és el factor limitant de la velocitat de la MIC induïda per microorganismes electrogènics.Zhang et al.18 va demostrar que els intermediaris d'electrons acceleren la transferència d'electrons entre les cèl·lules Desulfovibrio sessificans i l'acer inoxidable 304, donant lloc a un atac MIC més greu.Anning et al.19 i Wenzlaff et al.20 han demostrat que els biofilms de bacteris reductors de sulfats corrosius (SRB) poden absorbir directament electrons dels substrats metàl·lics, donant lloc a picats greus.
Se sap que el DSS és susceptible a MIC en medis que contenen SRB, bacteris reductors de ferro (IRB), etc. 21 .Aquests bacteris causen picades localitzades a la superfície del DSS sota biofilms22,23.A diferència de DSS, el MIC HDSS24 no és ben conegut.
Pseudomonas aeruginosa és un bacteri Gram negatiu, mòbil, en forma de bastonet que es troba àmpliament distribuït a la natura25.Pseudomonas aeruginosa també és un grup microbià important en el medi marí, causant concentracions elevades de MIC.Pseudomonas participa activament en el procés de corrosió i és reconegut com un colonitzador pioner durant la formació de biofilm.Mahat et al.28 i Yuan et al.29 va demostrar que Pseudomonas aeruginosa tendeix a augmentar la taxa de corrosió de l'acer suau i els aliatges en ambients aquàtics.
L'objectiu principal d'aquest treball va ser investigar les propietats del MIC 2707 HDSS causada pel bacteri aeròbic marí Pseudomonas aeruginosa mitjançant mètodes electroquímics, mètodes d'anàlisi de superfícies i anàlisi de productes de corrosió.Es van realitzar estudis electroquímics, incloent el potencial de circuit obert (OCP), la resistència a la polarització lineal (LPR), l'espectroscòpia d'impedància electroquímica (EIS) i la polarització dinàmica potencial, per estudiar el comportament del MIC 2707 HDSS.Es va realitzar una anàlisi espectromètrica dispersiva d'energia (EDS) per detectar elements químics en una superfície corroïda.A més, es va utilitzar l'espectroscòpia de fotoelectrons de raigs X (XPS) per determinar l'estabilitat de la passivació de la pel·lícula d'òxid sota la influència d'un medi marí que conté Pseudomonas aeruginosa.La profunditat de les fosses es va mesurar amb un microscopi d'exploració làser confocal (CLSM).
La taula 1 mostra la composició química de 2707 HDSS.La taula 2 mostra que 2707 HDSS té excel·lents propietats mecàniques amb un límit elàstic de 650 MPa.A la fig.La figura 1 mostra la microestructura òptica de la solució 2707 HDSS tractada tèrmicament.A la microestructura que conté aproximadament un 50% de fases d'austenita i un 50% de ferrita, són visibles bandes allargades d'austenita i fases de ferrita sense fases secundàries.
A la fig.La figura 2a mostra el potencial de circuit obert (Eocp) en funció del temps d'exposició de 2707 HDSS en medi abiòtic 2216E i brou de P. aeruginosa durant 14 dies a 37 °C.Mostra que el canvi més gran i significatiu de l'Eocp es produeix en les primeres 24 hores.Els valors d'Eocp en ambdós casos van assolir un màxim de -145 mV (en comparació amb SCE) al voltant de 16 h i després van baixar bruscament, arribant a -477 mV (en comparació amb SCE) i -236 mV (en comparació amb SCE) per a la mostra abiòtica.i cupons Pseudomonas aeruginosa, respectivament).Després de 24 hores, el valor Eocp 2707 HDSS per a P. aeruginosa va ser relativament estable a -228 mV (en comparació amb SCE), mentre que el valor corresponent per a mostres no biològiques era aproximadament -442 mV (en comparació amb SCE).Eocp en presència de P. aeruginosa va ser força baixa.
Estudi electroquímic de 2707 mostres HDSS en medi abiòtic i brou de Pseudomonas aeruginosa a 37 °C:
(a) Eocp en funció del temps d'exposició, (b) corbes de polarització el dia 14, (c) Rp en funció del temps d'exposició i (d) icorr en funció del temps d'exposició.
La taula 3 mostra els paràmetres de corrosió electroquímica de 2707 mostres HDSS exposades a medis abiòtics i inoculats amb Pseudomonas aeruginosa durant un període de 14 dies.Les tangents de les corbes d'ànode i càtode es van extrapolar per obtenir interseccions que donen densitat de corrent de corrosió (icorr), potencial de corrosió (Ecorr) i pendent de Tafel (βα i βc) segons mètodes estàndard30,31.
Com es mostra a la fig.A la figura 2b, un desplaçament cap amunt de la corba de P. aeruginosa va donar lloc a un augment d'Ecorr en comparació amb la corba abiòtica.El valor icorr, que és proporcional a la taxa de corrosió, va augmentar fins a 0,328 µA cm-2 a la mostra de Pseudomonas aeruginosa, que és quatre vegades més gran que a la mostra no biològica (0,087 µA cm-2).
LPR és un mètode electroquímic clàssic no destructiu per a l'anàlisi ràpida de la corrosió.També s'ha utilitzat per estudiar MIC32.A la fig.La figura 2c mostra la resistència de polarització (Rp) en funció del temps d'exposició.Un valor Rp més alt significa menys corrosió.En les primeres 24 hores, Rp 2707 HDSS va assolir un màxim de 1955 kΩ cm2 per a exemplars abiòtics i 1429 kΩ cm2 per a exemplars de Pseudomonas aeruginosa.La figura 2c també mostra que el valor de Rp va disminuir ràpidament després d'un dia i després es va mantenir relativament sense canvis durant els 13 dies següents.El valor Rp d'una mostra de Pseudomonas aeruginosa és d'uns 40 kΩ cm2, que és molt inferior al valor de 450 kΩ cm2 d'una mostra no biològica.
El valor d'icorr és proporcional a la taxa de corrosió uniforme.El seu valor es pot calcular a partir de la següent equació de Stern-Giri:
Segons Zoe et al.33, el valor típic del talús B de Tafel en aquest treball es va considerar de 26 mV/des.La figura 2d mostra que l'icorr de la mostra no biològica 2707 es va mantenir relativament estable, mentre que la mostra de P. aeruginosa va fluctuar molt després de les primeres 24 hores.Els valors icorr de les mostres de P. aeruginosa van ser un ordre de magnitud superiors als dels controls no biològics.Aquesta tendència és coherent amb els resultats de la resistència a la polarització.
L'EIS és un altre mètode no destructiu que s'utilitza per caracteritzar reaccions electroquímiques en superfícies corroïdes.Espectres d'impedància i valors de capacitat calculats de mostres exposades a entorns abiòtics i solució de Pseudomonas aeruginosa, resistència pel·lícula passiva/biofilm Rb formada a la superfície de la mostra, resistència a la transferència de càrrega Rct, capacitat elèctrica de doble capa Cdl (EDL) i paràmetres d'elements de fase QCPE constants (CPE).Aquests paràmetres es van analitzar encara més ajustant les dades mitjançant un model de circuit equivalent (EEC).
A la fig.La figura 3 mostra els diagrames típiques de Nyquist (a i b) i els diagrames de Bode (a' i b') per a 2707 mostres HDSS en medis abiòtics i brou de P. aeruginosa per a diferents temps d'incubació.El diàmetre de l'anell de Nyquist disminueix en presència de Pseudomonas aeruginosa.El diagrama de Bode (Fig. 3b') mostra l'augment de la impedància total.La informació sobre la constant de temps de relaxació es pot obtenir a partir dels màxims de fase.A la fig.La figura 4 mostra les estructures físiques basades en una monocapa (a) i una bicapa (b) i les EEC corresponents.El CPE s'introdueix al model CEE.La seva admissió i impedància s'expressen de la següent manera:
Dos models físics i circuits equivalents corresponents per ajustar l'espectre d'impedància de la mostra 2707 HDSS:
on Y0 és el valor KPI, j és el nombre imaginari o (-1)1/2, ω és la freqüència angular, n és l'índex de potència KPI inferior a un35.La inversió de la resistència a la transferència de càrrega (és a dir, 1/Rct) correspon a la taxa de corrosió.Com més petit Rct, més gran és la taxa de corrosió27.Després de 14 dies d'incubació, el Rct de les mostres de Pseudomonas aeruginosa va arribar als 32 kΩ cm2, que és molt inferior als 489 kΩ cm2 de les mostres no biològiques (taula 4).
Les imatges CLSM i les imatges SEM de la figura 5 mostren clarament que el recobriment de biofilm a la superfície de la mostra HDSS 2707 després de 7 dies és dens.No obstant això, després de 14 dies, la cobertura del biofilm era pobra i van aparèixer algunes cèl·lules mortes.La taula 5 mostra el gruix del biofilm en 2707 mostres d'HDSS després de l'exposició a P. aeruginosa durant 7 i 14 dies.El gruix màxim del biofilm va canviar de 23,4 µm després de 7 dies a 18,9 µm després de 14 dies.El gruix mitjà del biofilm també va confirmar aquesta tendència.Va disminuir de 22,2 ± 0,7 μm després de 7 dies a 17,8 ± 1,0 μm després de 14 dies.
(a) Imatge CLSM 3-D als 7 dies, (b) Imatge CLSM 3-D als 14 dies, (c) Imatge SEM als 7 dies i (d) Imatge SEM als 14 dies.
EMF va revelar elements químics en biofilms i productes de corrosió en mostres exposades a P. aeruginosa durant 14 dies.A la fig.La figura 6 mostra que el contingut de C, N, O i P en biofilms i productes de corrosió és significativament més gran que en metalls purs, ja que aquests elements estan associats amb biofilms i els seus metabòlits.Els microbis només necessiten petites quantitats de crom i ferro.Els alts nivells de Cr i Fe en el biofilm i els productes de corrosió a la superfície de les mostres indiquen que la matriu metàl·lica ha perdut elements a causa de la corrosió.
Després de 14 dies, es van observar fosses amb i sense P. aeruginosa al medi 2216E.Abans de la incubació, la superfície de les mostres era llisa i sense defectes (Fig. 7a).Després de la incubació i l'eliminació de biofilm i productes de corrosió, es van examinar les fosses més profundes de la superfície de les mostres mitjançant CLSM, tal com es mostra a les figures 7b i c.No es van trobar picats evidents a la superfície de controls no biològics (profunditat màxima de picat 0,02 µm).La profunditat màxima de la fossa causada per P. aeruginosa va ser de 0,52 µm als 7 dies i de 0,69 µm als 14 dies, segons la profunditat màxima mitjana de la fossa de 3 mostres (es van seleccionar 10 profunditats màximes de fossa per a cada mostra).Assoliment de 0,42 ± 0,12 µm i 0,52 ± 0,15 µm, respectivament (taula 5).Aquests valors de profunditat del forat són petits però importants.
(a) abans de l'exposició, (b) 14 dies en un ambient abiòtic i (c) 14 dies en brou de Pseudomonas aeruginosa.
A la fig.La taula 8 mostra els espectres XPS de diverses superfícies de mostra, i la composició química analitzada per a cada superfície es resumeix a la taula 6. A la taula 6, els percentatges atòmics de Fe i Cr en presència de P. aeruginosa (mostres A i B) eren molt inferiors als dels controls no biològics.(mostres C i D).Per a una mostra de P. aeruginosa, la corba espectral a nivell del nucli de Cr 2p es va ajustar a quatre components màxims amb energies d'unió (BE) de 574,4, 576,6, 578,3 i 586,8 eV, que es poden atribuir a Cr, Cr2O3, CrO3.i Cr(OH)3, respectivament (Fig. 9a i b).Per a mostres no biològiques, l'espectre del nivell principal de Cr 2p conté dos pics principals per a Cr (573,80 eV per BE) i Cr2O3 (575,90 eV per BE) a les Figs.9c i d, respectivament.La diferència més sorprenent entre les mostres abiòtiques i les mostres de P. aeruginosa va ser la presència de Cr6+ i una proporció relativa més elevada de Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) sota el biofilm.
Els amplis espectres XPS de la superfície de la mostra 2707 HDSS en dos medis són de 7 i 14 dies, respectivament.
(a) 7 dies d'exposició a P. aeruginosa, (b) 14 dies d'exposició a P. aeruginosa, (c) 7 dies en un medi abiòtic i (d) 14 dies en un medi abiòtic.
HDSS presenta un alt nivell de resistència a la corrosió en la majoria dels entorns.Kim et al.2 van informar que HDSS UNS S32707 es va identificar com un DSS altament aliat amb un PREN superior a 45. El valor PREN de la mostra 2707 HDSS en aquest treball va ser de 49. Això es deu a l'alt contingut de crom i a l'alt contingut de molibdè i níquel, que són útils en ambients àcids.i ambients amb alt contingut de clorur.A més, una composició ben equilibrada i una microestructura sense defectes són beneficioses per a l'estabilitat estructural i la resistència a la corrosió.Tanmateix, malgrat la seva excel·lent resistència química, les dades experimentals d'aquest treball suggereixen que 2707 HDSS no és completament immune als MIC de biofilm de P. aeruginosa.
Els resultats electroquímics van mostrar que la taxa de corrosió de 2707 HDSS en el brou de P. aeruginosa va augmentar significativament després de 14 dies en comparació amb l'entorn no biològic.A la figura 2a, es va observar una disminució de l'Eocp tant en el medi abiòtic com en el brou de P. aeruginosa durant les primeres 24 hores.Després d'això, el biofilm cobreix completament la superfície de la mostra i l'Eocp es torna relativament estable36.Tanmateix, el nivell d'Eocp biològic era molt més alt que el nivell d'Eocp no biològic.Hi ha raons per creure que aquesta diferència està associada a la formació de biofilms de P. aeruginosa.A la fig.2d en presència de P. aeruginosa, el valor icorr 2707 HDSS va arribar a 0,627 μA cm-2, que és un ordre de magnitud superior al del control abiòtic (0,063 μA cm-2), que era coherent amb el valor Rct mesurat per EIS.Durant els primers dies, els valors d'impedància en el brou de P. aeruginosa van augmentar a causa de la unió de cèl·lules de P. aeruginosa i la formació de biofilms.Tanmateix, quan el biofilm cobreix completament la superfície de la mostra, la impedància disminueix.La capa protectora s'ataca principalment a causa de la formació de biofilms i metabòlits de biofilm.En conseqüència, la resistència a la corrosió va disminuir amb el temps i la fixació de P. aeruginosa va provocar corrosió localitzada.Les tendències en els ambients abiòtics eren diferents.La resistència a la corrosió del control no biològic va ser molt superior al valor corresponent de les mostres exposades al brou de P. aeruginosa.A més, per a les accessions abiòtiques, el valor Rct 2707 HDSS va arribar als 489 kΩ cm2 el dia 14, que és 15 vegades superior al valor Rct (32 kΩ cm2) en presència de P. aeruginosa.Així, 2707 HDSS té una excel·lent resistència a la corrosió en un entorn estèril, però no és resistent als MIC dels biofilms de P. aeruginosa.
Aquests resultats també es poden observar a partir de les corbes de polarització de les Figs.2b.La ramificació anòdica s'ha associat amb la formació de biofilm de Pseudomonas aeruginosa i reaccions d'oxidació de metalls.En aquest cas, la reacció catòdica és la reducció d'oxigen.La presència de P. aeruginosa va augmentar significativament la densitat de corrent de corrosió, aproximadament un ordre de magnitud superior a la del control abiòtic.Això indica que el biofilm de P. aeruginosa millora la corrosió localitzada de 2707 HDSS.Yuan et al.29 van trobar que la densitat de corrent de corrosió de l'aliatge Cu-Ni 70/30 augmentava sota l'acció del biofilm de P. aeruginosa.Això pot ser degut a la biocatàlisi de la reducció d'oxigen per biofilms de Pseudomonas aeruginosa.Aquesta observació també pot explicar el MIC 2707 HDSS en aquest treball.També pot haver-hi menys oxigen sota els biofilms aeròbics.Per tant, la negativa a tornar a passivar la superfície metàl·lica amb oxigen pot ser un factor que contribueix a la MIC en aquest treball.
Dickinson et al.38 va suggerir que la velocitat de les reaccions químiques i electroquímiques es pot veure directament afectada per l'activitat metabòlica dels bacteris sèssils a la superfície de la mostra i la naturalesa dels productes de corrosió.Com es mostra a la figura 5 i la taula 5, el nombre de cèl·lules i el gruix del biofilm van disminuir després de 14 dies.Això es pot explicar raonablement pel fet que després de 14 dies, la majoria de les cèl·lules sèssils a la superfície de 2707 HDSS van morir a causa de l'esgotament de nutrients en el medi 2216E o l'alliberament d'ions metàl·lics tòxics de la matriu 2707 HDSS.Aquesta és una limitació dels experiments per lots.
En aquest treball, un biofilm de P. aeruginosa va contribuir a l'esgotament local de Cr i Fe sota el biofilm a la superfície de 2707 HDSS (Fig. 6).La taula 6 mostra la reducció de Fe i Cr a la mostra D en comparació amb la mostra C, indicant que el Fe i Cr dissolts causats pel biofilm de P. aeruginosa van persistir durant els primers 7 dies.L'entorn 2216E s'utilitza per simular l'entorn marí.Conté 17700 ppm de Cl-, que és comparable al seu contingut en aigua de mar natural.La presència de 17700 ppm de Cl- va ser el principal motiu de la disminució de Cr en mostres abiòtiques de 7 i 14 dies analitzades per XPS.En comparació amb les mostres de P. aeruginosa, la dissolució de Cr en mostres abiòtiques va ser molt menor a causa de la forta resistència del 2707 HDSS al clor en condicions abiòtiques.A la fig.La figura 9 mostra la presència de Cr6+ a la pel·lícula de passivació.Pot estar implicat en l'eliminació de crom de les superfícies d'acer mitjançant biofilms de P. aeruginosa, tal com suggereixen Chen i Clayton.
A causa del creixement bacterià, els valors de pH del medi abans i després del cultiu van ser de 7,4 i 8,2, respectivament.Així, per sota del biofilm de P. aeruginosa, és poc probable que la corrosió de l'àcid orgànic contribueixi a aquest treball a causa del pH relativament alt del medi a granel.El pH del medi de control no biològic no va canviar significativament (des del 7,4 inicial fins al 7,5 final) durant el període de prova de 14 dies.L'augment del pH en el medi de llavors després de la incubació es va deure a l'activitat metabòlica de P. aeruginosa i es va trobar que tenia el mateix efecte sobre el pH en absència de tires de prova.
Com es mostra a la figura 7, la profunditat màxima del fossat causada pel biofilm de P. aeruginosa va ser de 0,69 µm, que és molt més gran que la del medi abiòtic (0,02 µm).Això és coherent amb les dades electroquímiques descrites anteriorment.La profunditat de la fossa de 0,69 µm és més de deu vegades menor que el valor de 9,5 µm reportat per a 2205 DSS en les mateixes condicions.Aquestes dades mostren que el 2707 HDSS presenta una millor resistència als MIC que el 2205 DSS.Això no hauria de sorprendre, ja que 2707 HDSS té nivells de Cr més alts que proporcionen una passivació més llarga, més difícil de depassivar P. aeruginosa i, a causa de la seva estructura de fase equilibrada, sense precipitacions secundàries perjudicials provoca picat.
En conclusió, es van trobar fosses de MIC a la superfície de 2707 HDSS en brou de P. aeruginosa en comparació amb fosses insignificants en el medi abiòtic.Aquest treball mostra que el 2707 HDSS té una millor resistència al MIC que el 2205 DSS, però no és completament immune al MIC a causa del biofilm de P. aeruginosa.Aquests resultats ajuden a seleccionar els acers inoxidables adequats i l'esperança de vida per al medi marí.
Cupó per a 2707 HDSS proporcionat per l'Escola de Metal·lúrgia de la Northeastern University (NEU) a Shenyang, Xina.La composició elemental de 2707 HDSS es mostra a la taula 1, que va ser analitzada pel departament d'anàlisi i proves de materials de la NEU.Totes les mostres es van tractar per obtenir una solució sòlida a 1180 ° C durant 1 hora.Abans de les proves de corrosió, es va polir un 2707 HDSS en forma de moneda amb una superfície oberta superior d'1 cm2 a 2.000 graons amb paper de vidre de carbur de silici i després es va polir amb una pols d'Al2O3 de 0,05 µm.Els laterals i el fons estan protegits amb pintura inert.Després de l'assecat, les mostres es van rentar amb aigua desionitzada estèril i es van esterilitzar amb etanol al 75% (v/v) durant 0,5 h.Després es van assecar a l'aire sota llum ultraviolada (UV) durant 0,5 h abans d'utilitzar-los.
La soca marina de Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 es va comprar al Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), Xina.Pseudomonas aeruginosa es va cultivar en condicions aeròbiques a 37 °C en matrassos de 250 ml i cèl·lules electroquímiques de vidre de 500 ml utilitzant medi líquid Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Xina).El medi conté (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 SrCl2, 0,08 SrBr03,02,02,03 016 6NH26NH3, 3,0016 NH3 5,0 peptona, 1,0 extracte de llevat i 0,1 citrat de ferro.Autoclau a 121 °C durant 20 minuts abans de la inoculació.Comptar cèl·lules sèssils i planctònics amb un hemocitòmetre sota un microscopi de llum amb un augment de 400x.La concentració inicial de Pseudomonas aeruginosa planctònica immediatament després de la inoculació va ser d'aproximadament 106 cèl·lules/ml.
Les proves electroquímiques es van dur a terme en una cèl·lula clàssica de vidre de tres elèctrodes amb un volum mitjà de 500 ml.La làmina de platí i l'elèctrode de calomel saturat (SAE) es van connectar al reactor mitjançant capil·lars Luggin plens de ponts de sal, que servien com a elèctrodes de comptador i de referència, respectivament.Per a la fabricació d'elèctrodes de treball, es va unir a cada mostra un filferro de coure de goma i es va cobrir amb resina epoxi, deixant aproximadament 1 cm2 d'àrea desprotegida per a l'elèctrode de treball a un costat.Durant les mesures electroquímiques, les mostres es van col·locar al medi 2216E i es van mantenir a una temperatura d'incubació constant (37 ° C) en un bany d'aigua.Les dades d'OCP, LPR, EIS i de polarització dinàmica potencial es van mesurar mitjançant un potentiòstat Autolab (Referència 600TM, Gamry Instruments, Inc., EUA).Les proves LPR es van registrar a una velocitat d'exploració de 0,125 mV s-1 en el rang de -5 a 5 mV amb Eocp i una freqüència de mostreig d'1 Hz.L'EIS es va realitzar amb una ona sinusoïdal en un rang de freqüències de 0,01 a 10.000 Hz utilitzant una tensió aplicada de 5 mV a Eocp en estat estacionari.Abans de l'escombrat de potencial, els elèctrodes estaven en mode inactiu fins que es va assolir un valor estable del potencial de corrosió lliure.A continuació, es van mesurar les corbes de polarització de -0,2 a 1,5 V en funció de l'Eocp a una velocitat d'exploració de 0,166 mV/s.Cada prova es va repetir 3 vegades amb i sense P. aeruginosa.
Les mostres per a l'anàlisi metal·logràfica es van polir mecànicament amb paper SiC de gra 2000 humit i després es van polir més amb una suspensió de pols d'Al2O3 de 0,05 µm per a l'observació òptica.L'anàlisi metal·logràfica es va realitzar mitjançant un microscopi òptic.Les mostres es van gravar amb una solució al 10% en pes d'hidròxid de potassi 43.
Després de la incubació, les mostres es van rentar 3 vegades amb solució salina tamponada amb fosfat (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) i després es van fixar amb glutaraldehid al 2,5% (v/v) durant 10 hores per fixar biofilms.Després es va deshidratar amb etanol en lots (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% i 100% en volum) abans de l'assecat a l'aire.Finalment, es diposita una pel·lícula d'or a la superfície de la mostra per proporcionar conductivitat per a l'observació SEM.Les imatges SEM es van centrar en punts amb les cèl·lules de P. aeruginosa més sèssils a la superfície de cada mostra.Realitzar una anàlisi EDS per trobar elements químics.Es va utilitzar un microscopi d'exploració làser confocal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Alemanya) per mesurar la profunditat del fossat.Per observar les fosses de corrosió sota el biofilm, la mostra de prova es va netejar primer segons l'estàndard nacional xinès (CNS) GB/T4334.4-2000 per eliminar els productes de corrosió i el biofilm de la superfície de la mostra de prova.
L'anàlisi de l'espectroscòpia de fotoelectrons de raigs X (XPS, sistema d'anàlisi de superfície ESCALAB250, Thermo VG, EUA) es va realitzar mitjançant una font de raigs X monocromàtica (línia d'alumini Kα amb una energia de 1500 eV i una potència de 150 W) en una àmplia gamma d'energies d'enllaç 0 en condicions estàndard de -1350 eV.Es van registrar espectres d'alta resolució utilitzant una energia de transmissió de 50 eV i un pas de 0,2 eV.
Les mostres incubades es van retirar i es van rentar suaument amb PBS (pH 7,4 ± 0,2) durant 15 s45.Per observar la viabilitat bacteriana dels biofilms a les mostres, els biofilms es van tenyir mitjançant el kit de viabilitat bacteriana LIVE/DEAD BacLight (Invitrogen, Eugene, OR, EUA).El kit conté dos colorants fluorescents: colorant fluorescent verd SYTO-9 i colorant fluorescent vermell de iodur de propidi (PI).A CLSM, els punts verds i vermells fluorescents representen cèl·lules vives i mortes, respectivament.Per a la tinció, es va incubar 1 ml d'una barreja que contenia 3 µl de SYTO-9 i 3 µl de solució de PI durant 20 minuts a temperatura ambient (23 ° C) a la foscor.A continuació, es van examinar les mostres tacades a dues longituds d'ona (488 nm per a cèl·lules vives i 559 nm per a cèl·lules mortes) mitjançant un aparell Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japó).El gruix del biofilm es va mesurar en mode d'escaneig 3D.
Com citar aquest article: Li, H. et al.Corrosió microbiana d'acer inoxidable súper dúplex 2707 per biofilm marí de Pseudomonas aeruginosa.la ciència.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. i Zucchi, F. Cracking per corrosió per tensió d'acer inoxidable dúplex LDX 2101 en solucions de clorur en presència de tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. i Zucchi, F. Cracking per corrosió per tensió d'acer inoxidable dúplex LDX 2101 en solucions de clorur en presència de tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. i Zucchi, F.. творах хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. i Zucchi, F. Cracking per corrosió per tensió d'acer inoxidable dúplex LDX 2101 en solucions de clorur en presència de tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, 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 开裂。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. i Zucchi, F. LDX 2101 双相acer inoxidable在福代sulfate分下下南性性生于中图像剧惂像剧惂 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. i Zucchi, F.. творе хлорида в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. i Zucchi, F. Cracking per corrosió per tensió d'acer inoxidable dúplex LDX 2101 en solució de clorur en presència de tiosulfat.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Efectes del tractament tèrmic de la solució i del nitrogen en el gas de protecció sobre la resistència a la corrosió per picadura de les soldadures d'acer inoxidable hiperdúplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Efectes del tractament tèrmic de la solució i del nitrogen en el gas de protecció sobre la resistència a la corrosió per picadura de les soldadures d'acer inoxidable hiperdúplex.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS i Park, YS Efecte del tractament tèrmic de la solució i del nitrogen en el gas de protecció sobre la resistència a la corrosió de les soldadures hiperdúplex d'acer inoxidable. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS i Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS i Park, YS Efecte del tractament tèrmic de la solució i del nitrogen en el gas de protecció sobre la resistència a la corrosió de les soldadures d'acer inoxidable súper dúplex.koros.la ciència.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. i Lewandowski, Z. Estudi comparatiu en química de picats induïts per microbis i electroquímics d'acer inoxidable 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. i Lewandowski, Z. Estudi comparatiu en química de picats induïts per microbis i electroquímics d'acer inoxidable 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. i Lewandowski, Z. Estudi químic comparatiu de la perforació microbiològica i electroquímica d'acer inoxidable 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. i 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. i Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. i Lewandowski, Z. Estudi químic comparatiu de picats induïts microbiològics i electroquímics en acer inoxidable 316L.koros.la ciència.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG i Xiao, K. El comportament electroquímic de l'acer inoxidable dúplex 2205 en solucions alcalines amb diferent pH en presència de clorur. Luo, H., Dong, CF, Li, XG i Xiao, K. El comportament electroquímic de l'acer inoxidable dúplex 2205 en solucions alcalines amb diferent pH en presència de clorur.Luo H., Dong KF, Lee HG i Xiao K. Comportament electroquímic de l'acer inoxidable dúplex 2205 en solucions alcalines amb diferent pH en presència de clorur. Luo, H., Dong, CF, Li, XG i Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的町电衖化的电化物存在下不同 Luo, H., Dong, CF, Li, XG i Xiao, K. 2205 Comportament electroquímic de l'acer inoxidable 双相 en presència de clorur a pH diferent en solució alcalina.Luo H., Dong KF, Lee HG i Xiao K. Comportament electroquímic de l'acer inoxidable dúplex 2205 en solucions alcalines amb diferent pH en presència de clorur.Electroquímica.Revista.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS i Ray, RI La influència dels biofilms marins sobre la corrosió: una revisió concisa. Little, BJ, Lee, JS i Ray, RI La influència dels biofilms marins sobre la corrosió: una revisió concisa.Little, BJ, Lee, JS i Ray, RI Efectes dels biofilms marins sobre la corrosió: una breu revisió. 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 i Ray, RILittle, BJ, Lee, JS i Ray, RI Efectes dels biofilms marins sobre la corrosió: una breu revisió.Electroquímica.Revista.54, 2-7 (2008).