Terima kasih telah mengunjungi Alam.com.Versi browser yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS yang terbatas.Untuk pengalaman terbaik, kami menyarankan Anda menggunakan browser yang diperbarui (atau nonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer).Sementara itu, untuk memastikan dukungan yang berkelanjutan, kami akan merender situs tanpa gaya dan JavaScript.
Korosi mikroba (MIC) adalah masalah serius di banyak industri, karena dapat menyebabkan kerugian ekonomi yang sangat besar.Baja tahan karat super dupleks 2707 (2707 HDSS) digunakan di lingkungan laut karena ketahanan kimianya yang sangat baik.Namun, ketahanannya terhadap MIC belum dibuktikan secara eksperimental.Penelitian ini mengkaji perilaku MIC 2707 HDSS yang disebabkan oleh bakteri aerob laut Pseudomonas aeruginosa.Analisis elektrokimia menunjukkan bahwa dengan adanya biofilm Pseudomonas aeruginosa pada media 2216E, terjadi perubahan potensial korosi positif dan peningkatan kerapatan arus korosi.Analisis X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) menunjukkan penurunan kandungan Cr pada permukaan sampel di bawah biofilm.Analisis visual lubang menunjukkan bahwa biofilm P. aeruginosa menghasilkan kedalaman lubang maksimum 0,69 µm selama 14 hari inkubasi.Meskipun kecil, ini menunjukkan bahwa 2707 HDSS tidak sepenuhnya kebal terhadap MIC biofilm P. aeruginosa.
Baja tahan karat dupleks (DSS) banyak digunakan di berbagai industri karena kombinasi sempurna dari sifat mekanik yang sangat baik dan ketahanan korosi1,2.Namun, pitting lokal masih terjadi dan mempengaruhi integritas baja ini3,4.DSS tidak tahan terhadap korosi mikroba (MIC)5,6.Meskipun berbagai aplikasi untuk DSS, masih ada lingkungan di mana ketahanan korosi DSS tidak cukup untuk penggunaan jangka panjang.Ini berarti diperlukan material yang lebih mahal dengan ketahanan korosi yang lebih tinggi.Jeon et al7 menemukan bahwa baja tahan karat super dupleks (SDSS) pun memiliki beberapa keterbatasan dalam hal ketahanan korosi.Oleh karena itu, dalam beberapa kasus, diperlukan baja tahan karat super dupleks (HDSS) dengan ketahanan korosi yang lebih tinggi.Hal ini menyebabkan pengembangan HDSS yang sangat paduan.
Ketahanan korosi DSS bergantung pada rasio fase alfa dan gamma dan terkuras di wilayah Cr, Mo dan W 8, 9, 10 yang berdekatan dengan fase kedua.HDSS mengandung kandungan Cr, Mo dan N11 yang tinggi, oleh karena itu memiliki ketahanan korosi yang sangat baik dan nilai yang tinggi (45-50) dari angka resistensi pitting setara (PREN) yang ditentukan oleh wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt. .%W) + 16% wt.N12.Ketahanan korosi yang sangat baik bergantung pada komposisi seimbang yang mengandung sekitar 50% feritik (α) dan 50% fase austenitik (γ).HDSS memiliki sifat mekanik yang lebih baik dan ketahanan yang lebih tinggi terhadap korosi klorida.Ketahanan korosi yang ditingkatkan memperluas penggunaan HDSS di lingkungan klorida yang lebih agresif seperti lingkungan laut.
MICs adalah masalah utama di banyak industri seperti industri minyak dan gas dan air14.MIC menyumbang 20% ​​dari semua kerusakan korosi15.MIC adalah korosi bioelektrokimia yang dapat diamati di banyak lingkungan.Biofilm yang terbentuk pada permukaan logam mengubah kondisi elektrokimia sehingga mempengaruhi proses korosi.Dipercaya secara luas bahwa korosi MIC disebabkan oleh biofilm.Mikroorganisme elektrogenik menggerogoti logam untuk mendapatkan energi yang mereka butuhkan untuk bertahan hidup17.Studi MIC baru-baru ini menunjukkan bahwa EET (transfer elektron ekstraseluler) adalah faktor pembatas laju dalam MIC yang diinduksi oleh mikroorganisme elektrogenik.Zhang dkk.18 menunjukkan bahwa perantara elektron mempercepat transfer elektron antara sel Desulfovibrio sessificans dan baja tahan karat 304, menghasilkan serangan MIC yang lebih parah.Anning et al.19 dan Wenzlaff et al.20 telah menunjukkan bahwa biofilm dari bakteri pereduksi sulfat korosif (SRB) dapat secara langsung menyerap elektron dari substrat logam, menghasilkan pitting yang parah.
DSS diketahui rentan terhadap MIC pada media yang mengandung SRB, bakteri pereduksi besi (IRB), dll. 21 .Bakteri ini menyebabkan pitting lokal pada permukaan DSS di bawah biofilm22,23.Tidak seperti DSS, MIC HDSS24 tidak begitu dikenal.
Pseudomonas aeruginosa adalah bakteri Gram-negatif, motil, berbentuk batang yang tersebar luas di alam25.Pseudomonas aeruginosa juga merupakan kelompok mikroba utama di lingkungan laut, menyebabkan peningkatan konsentrasi MIC.Pseudomonas secara aktif terlibat dalam proses korosi dan diakui sebagai pelopor kolonisasi selama pembentukan biofilm.Mahat dkk.28 dan Yuan dkk.29 menunjukkan bahwa Pseudomonas aeruginosa cenderung meningkatkan laju korosi baja ringan dan paduannya di lingkungan perairan.
Tujuan utama dari pekerjaan ini adalah untuk menyelidiki sifat MIC 2707 HDSS yang disebabkan oleh bakteri aerob laut Pseudomonas aeruginosa menggunakan metode elektrokimia, metode analisis permukaan dan analisis produk korosi.Studi elektrokimia, termasuk potensi sirkuit terbuka (OCP), resistensi polarisasi linier (LPR), spektroskopi impedansi elektrokimia (EIS), dan polarisasi dinamis potensial, dilakukan untuk mempelajari perilaku MIC 2707 HDSS.Analisis spektrometri dispersif energi (EDS) dilakukan untuk mendeteksi unsur kimia pada permukaan yang terkorosi.Selain itu, spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) digunakan untuk menentukan stabilitas pasivasi film oksida di bawah pengaruh lingkungan laut yang mengandung Pseudomonas aeruginosa.Kedalaman lubang diukur di bawah mikroskop pemindaian laser confocal (CLSM).
Tabel 1 menunjukkan komposisi kimia 2707 HDSS.Tabel 2 menunjukkan bahwa 2707 HDSS memiliki sifat mekanik yang sangat baik dengan kekuatan luluh 650 MPa.Pada ara.1 menunjukkan struktur mikro optik dari larutan yang diberi perlakuan panas 2707 HDSS.Dalam struktur mikro yang mengandung sekitar 50% fase austenit dan 50% fase ferit, pita fase austenit dan ferit memanjang tanpa fase sekunder terlihat.
Pada ara.Gambar 2a menunjukkan potensi sirkuit terbuka (Eocp) versus waktu pemaparan untuk 2707 HDSS dalam medium abiotik 2216E dan kaldu P. aeruginosa selama 14 hari pada suhu 37°C.Ini menunjukkan bahwa perubahan Eocp terbesar dan paling signifikan terjadi dalam 24 jam pertama.Nilai Eocp dalam kedua kasus memuncak pada -145 mV (dibandingkan dengan SCE) sekitar 16 jam dan kemudian turun tajam, mencapai -477 mV (dibandingkan dengan SCE) dan -236 mV (dibandingkan dengan SCE) untuk sampel abiotik.dan kupon Pseudomonas aeruginosa masing-masing).Setelah 24 jam, nilai HDSS Eocp 2707 untuk P. aeruginosa relatif stabil pada -228 mV (dibandingkan dengan SCE), sedangkan nilai yang sesuai untuk sampel non-biologis sekitar -442 mV (dibandingkan dengan SCE).Eocp di hadapan P. aeruginosa cukup rendah.
Studi elektrokimia dari 2707 sampel HDSS dalam medium abiotik dan kaldu Pseudomonas aeruginosa pada suhu 37 °C:
(a) Eocp sebagai fungsi waktu pemaparan, (b) kurva polarisasi pada hari ke-14, (c) Rp sebagai fungsi waktu pemaparan, dan (d) icorr sebagai fungsi waktu pemaparan.
Tabel 3 menunjukkan parameter korosi elektrokimia dari 2707 sampel HDSS yang dipapar media abiotik dan inokulasi Pseudomonas aeruginosa selama 14 hari.Garis singgung kurva anoda dan katoda diekstrapolasi untuk mendapatkan persimpangan yang memberikan kerapatan arus korosi (icorr), potensi korosi (Ecorr) dan kemiringan Tafel (βα dan βc) menurut metode standar30,31.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar.2b, pergeseran ke atas pada kurva P. aeruginosa menghasilkan peningkatan Ecorr dibandingkan dengan kurva abiotik.Nilai icorr yang sebanding dengan laju korosi meningkat menjadi 0,328 µA cm-2 pada sampel Pseudomonas aeruginosa, yang empat kali lebih besar daripada sampel non-biologis (0,087 µA cm-2).
LPR adalah metode elektrokimia non-destruktif klasik untuk analisis korosi cepat.Itu juga telah digunakan untuk mempelajari MIC32.Pada ara.2c menunjukkan resistansi polarisasi (Rp) sebagai fungsi dari waktu pemaparan.Nilai Rp yang lebih tinggi berarti lebih sedikit korosi.Dalam 24 jam pertama, Rp 2707 HDSS memuncak pada 1955 kΩ cm2 untuk spesimen abiotik dan 1429 kΩ cm2 untuk spesimen Pseudomonas aeruginosa.Gambar 2c juga menunjukkan bahwa nilai Rp menurun dengan cepat setelah satu hari dan kemudian relatif tidak berubah selama 13 hari berikutnya.Nilai Rp sampel Pseudomonas aeruginosa adalah sekitar 40 kΩ cm2, yang jauh lebih rendah dari nilai 450 kΩ cm2 sampel non-biologis.
Nilai icorr sebanding dengan laju korosi yang seragam.Nilainya dapat dihitung dari persamaan Stern-Giri berikut:
Menurut Zoe et al.33, nilai tipikal lereng Tafel B dalam pekerjaan ini diambil menjadi 26 mV/dec.Gambar 2d menunjukkan bahwa icorr sampel non-biologis 2707 tetap relatif stabil, sedangkan sampel P. aeruginosa sangat berfluktuasi setelah 24 jam pertama.Nilai icorr sampel P. aeruginosa adalah urutan besarnya lebih tinggi daripada kontrol non-biologis.Kecenderungan ini konsisten dengan hasil resistensi polarisasi.
EIS adalah metode non-destruktif lainnya yang digunakan untuk mengkarakterisasi reaksi elektrokimia pada permukaan yang terkorosi.Spektrum impedansi dan nilai kapasitansi yang dihitung dari sampel yang terpapar lingkungan abiotik dan larutan Pseudomonas aeruginosa, resistansi film pasif/biofilm Rb yang terbentuk pada permukaan sampel, resistansi transfer muatan Rct, kapasitansi lapisan ganda listrik Cdl (EDL) dan parameter elemen Fase QCPE konstan (CPE ).Parameter ini selanjutnya dianalisis dengan menyesuaikan data menggunakan model sirkuit ekivalen (EEC).
Pada ara.3 menunjukkan plot Nyquist yang khas (a dan b) dan plot Bode (a' dan b') untuk 2707 sampel HDSS dalam media abiotik dan kaldu P. aeruginosa untuk waktu inkubasi yang berbeda.Diameter cincin Nyquist berkurang dengan adanya Pseudomonas aeruginosa.Plot Bode (Gbr. 3b') menunjukkan peningkatan impedansi total.Informasi tentang konstanta waktu relaksasi dapat diperoleh dari fase maxima.Pada ara.4 menunjukkan struktur fisik berdasarkan monolayer (a) dan bilayer (b) dan EEC yang sesuai.CPE diperkenalkan ke dalam model EEC.Penerimaan dan impedansinya dinyatakan sebagai berikut:
Dua model fisik dan rangkaian ekuivalen yang sesuai untuk menyesuaikan spektrum impedansi sampel 2707 HDSS:
dimana Y0 adalah nilai KPI, j adalah angka imajiner atau (-1)1/2, ω adalah frekuensi sudut, n adalah indeks kekuatan KPI kurang dari satu35.Inversi resistansi transfer muatan (yaitu 1/Rct) sesuai dengan laju korosi.Semakin kecil Rct, semakin tinggi laju korosi27.Setelah 14 hari inkubasi, Rct sampel Pseudomonas aeruginosa mencapai 32 kΩ cm2, yang jauh lebih kecil dari sampel non-biologis 489 kΩ cm2 (Tabel 4).
Gambar CLSM dan gambar SEM pada Gambar 5 dengan jelas menunjukkan bahwa lapisan biofilm pada permukaan sampel HDSS 2707 setelah 7 hari menjadi padat.Namun, setelah 14 hari, cakupan biofilm buruk dan beberapa sel mati muncul.Tabel 5 menunjukkan ketebalan biofilm pada 2707 sampel HDSS setelah terpapar P. aeruginosa selama 7 dan 14 hari.Ketebalan biofilm maksimum berubah dari 23,4 µm setelah 7 hari menjadi 18,9 µm setelah 14 hari.Ketebalan biofilm rata-rata juga mengkonfirmasi tren ini.Ini menurun dari 22,2 ± 0,7 μm setelah 7 hari menjadi 17,8 ± 1,0 μm setelah 14 hari.
(a) gambar CLSM 3-D pada 7 hari, (b) gambar CLSM 3-D pada 14 hari, (c) gambar SEM pada 7 hari, dan (d) gambar SEM pada 14 hari.
EMF mengungkapkan unsur kimia dalam biofilm dan produk korosi pada sampel yang dipapar P. aeruginosa selama 14 hari.Pada ara.Gambar 6 menunjukkan bahwa kandungan C, N, O, dan P dalam biofilm dan produk korosi secara signifikan lebih tinggi daripada logam murni, karena unsur-unsur ini berasosiasi dengan biofilm dan metabolitnya.Mikroba hanya membutuhkan sedikit kromium dan besi.Tingginya kadar Cr dan Fe pada biofilm dan produk korosi pada permukaan sampel menunjukkan bahwa matriks logam telah kehilangan unsur akibat korosi.
Setelah 14 hari, lubang dengan dan tanpa P. aeruginosa diamati pada medium 2216E.Sebelum inkubasi, permukaan sampel halus dan bebas cacat (Gbr. 7a).Setelah inkubasi dan penghilangan produk biofilm dan korosi, lubang terdalam di permukaan sampel diperiksa menggunakan CLSM, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 7b dan c.Tidak ada lubang yang jelas ditemukan pada permukaan kontrol non-biologis (kedalaman lubang maksimum 0,02 µm).Kedalaman lubang maksimum yang disebabkan oleh P. aeruginosa adalah 0,52 µm pada 7 hari dan 0,69 µm pada 14 hari, berdasarkan rata-rata kedalaman lubang maksimum dari 3 sampel (10 kedalaman lubang maksimum dipilih untuk setiap sampel).Pencapaian masing-masing 0,42 ± 0,12 µm dan 0,52 ± 0,15 µm (Tabel 5).Nilai kedalaman lubang ini kecil tapi penting.
(a) sebelum paparan, (b) 14 hari dalam lingkungan abiotik, dan (c) 14 hari dalam kaldu Pseudomonas aeruginosa.
Pada ara.Tabel 8 menunjukkan spektrum XPS dari berbagai permukaan sampel, dan komposisi kimia yang dianalisis untuk setiap permukaan dirangkum dalam Tabel 6. Pada Tabel 6, persentase atom Fe dan Cr dengan adanya P. aeruginosa (sampel A dan B) jauh lebih rendah daripada kontrol non-biologis.(sampel C dan D).Untuk sampel P. aeruginosa, kurva spektral pada tingkat inti Cr 2p dipasang pada empat komponen puncak dengan energi ikat (BE) sebesar 574,4, 576,6, 578,3 dan 586,8 eV, yang dapat dikaitkan dengan Cr, Cr2O3, CrO3.dan Cr(OH)3, masing-masing (Gbr. 9a dan b).Untuk sampel non-biologis, spektrum level Cr 2p utama berisi dua puncak utama untuk Cr (573,80 eV untuk BE) dan Cr2O3 (575,90 eV untuk BE) pada Gambar.9c dan d, masing-masing.Perbedaan paling mencolok antara sampel abiotik dan sampel P. aeruginosa adalah adanya Cr6+ dan proporsi relatif Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) yang lebih tinggi di bawah biofilm.
Spektra XPS luas permukaan sampel 2707 HDSS pada dua media berturut-turut adalah 7 dan 14 hari.
(a) 7 hari paparan P. aeruginosa, (b) 14 hari paparan P. aeruginosa, (c) 7 hari pada lingkungan abiotik, dan (d) 14 hari pada lingkungan abiotik.
HDSS menunjukkan tingkat ketahanan korosi yang tinggi di sebagian besar lingkungan.Kim et al.2 melaporkan bahwa HDSS UNS S32707 diidentifikasi sebagai DSS yang sangat paduan dengan PREN lebih besar dari 45. Nilai PREN sampel 2707 HDSS dalam pekerjaan ini adalah 49. Hal ini disebabkan oleh kandungan kromium yang tinggi dan kandungan molibdenum dan nikel yang tinggi, yang berguna dalam lingkungan asam.dan lingkungan dengan kandungan klorida yang tinggi.Selain itu, komposisi yang seimbang dan struktur mikro bebas cacat bermanfaat untuk stabilitas struktural dan ketahanan korosi.Namun, meskipun memiliki ketahanan kimia yang sangat baik, data eksperimen dalam karya ini menunjukkan bahwa 2707 HDSS tidak sepenuhnya kebal terhadap MIC biofilm P. aeruginosa.
Hasil elektrokimia menunjukkan bahwa laju korosi 2707 HDSS pada P. aeruginosa broth meningkat secara signifikan setelah 14 hari dibandingkan dengan lingkungan non-biologis.Pada Gambar 2a, penurunan Eocp diamati baik pada media abiotik maupun pada kaldu P. aeruginosa selama 24 jam pertama.Setelah itu, biofilm benar-benar menutupi permukaan sampel, dan Eocp menjadi relatif stabil36.Namun, tingkat Eocp biologis jauh lebih tinggi daripada tingkat Eocp non-biologis.Ada alasan untuk percaya bahwa perbedaan ini terkait dengan pembentukan biofilm P. aeruginosa.Pada ara.2d di hadapan P. aeruginosa, nilai HDSS icorr 2707 mencapai 0,627 μA cm-2, yang merupakan urutan besarnya lebih tinggi daripada kontrol abiotik (0,063 μA cm-2), yang konsisten dengan nilai Rct yang diukur dengan EIS.Selama beberapa hari pertama, nilai impedansi pada P. aeruginosa broth meningkat akibat perlekatan sel P. aeruginosa dan terbentuknya biofilm.Namun, ketika biofilm benar-benar menutupi permukaan sampel, impedansinya berkurang.Lapisan pelindung diserang terutama karena pembentukan biofilm dan metabolit biofilm.Akibatnya, ketahanan korosi menurun dari waktu ke waktu dan perlekatan P. aeruginosa menyebabkan korosi lokal.Kecenderungan di lingkungan abiotik berbeda.Ketahanan korosi kontrol non-biologis jauh lebih tinggi daripada nilai yang sesuai dari sampel yang terpapar kaldu P. aeruginosa.Selain itu, untuk aksesi abiotik, nilai Rct 2707 HDSS mencapai 489 kΩ cm2 pada hari ke-14, yaitu 15 kali lebih tinggi dari nilai Rct (32 kΩ cm2) dengan adanya P. aeruginosa.Dengan demikian, 2707 HDSS memiliki ketahanan korosi yang sangat baik di lingkungan yang steril, tetapi tidak tahan terhadap MIC dari biofilm P. aeruginosa.
Hasil ini juga dapat diamati dari kurva polarisasi pada Gambar.2b.Percabangan anodik telah dikaitkan dengan pembentukan biofilm Pseudomonas aeruginosa dan reaksi oksidasi logam.Dalam hal ini, reaksi katodik adalah reduksi oksigen.Kehadiran P. aeruginosa secara signifikan meningkatkan kerapatan arus korosi, sekitar urutan besarnya lebih tinggi daripada kontrol abiotik.Hal ini menunjukkan bahwa biofilm P. aeruginosa meningkatkan korosi lokal 2707 HDSS.Yuan et al.29 menemukan bahwa kerapatan arus korosi paduan Cu-Ni 70/30 meningkat di bawah aksi biofilm P. aeruginosa.Ini mungkin karena biokatalisis reduksi oksigen oleh biofilm Pseudomonas aeruginosa.Pengamatan ini juga dapat menjelaskan MIC 2707 HDSS dalam karya ini.Mungkin juga ada lebih sedikit oksigen di bawah biofilm aerobik.Oleh karena itu, penolakan untuk mempasifkan ulang permukaan logam dengan oksigen dapat menjadi faktor yang berkontribusi terhadap MIC dalam pekerjaan ini.
Dickinson dkk.38 mengemukakan bahwa laju reaksi kimia dan elektrokimia dapat secara langsung dipengaruhi oleh aktivitas metabolisme bakteri sessile pada permukaan sampel dan sifat produk korosi.Seperti ditunjukkan pada Gambar 5 dan Tabel 5, jumlah sel dan ketebalan biofilm menurun setelah 14 hari.Hal ini dapat dijelaskan secara wajar oleh fakta bahwa setelah 14 hari, sebagian besar sel sessile pada permukaan 2707 HDSS mati karena penipisan nutrisi dalam media 2216E atau pelepasan ion logam beracun dari matriks 2707 HDSS.Ini adalah batasan eksperimen batch.
Dalam karya ini, biofilm P. aeruginosa berkontribusi terhadap penipisan lokal Cr dan Fe di bawah biofilm pada permukaan 2707 HDSS (Gbr. 6).Tabel 6 menunjukkan penurunan Fe dan Cr pada sampel D dibandingkan dengan sampel C, menunjukkan bahwa Fe dan Cr yang terlarut akibat biofilm P. aeruginosa bertahan selama 7 hari pertama.Lingkungan 2216E digunakan untuk mensimulasikan lingkungan laut.Ini mengandung 17700 ppm Cl-, yang sebanding dengan kandungannya di air laut alami.Kehadiran 17700 ppm Cl- adalah penyebab utama penurunan Cr pada sampel abiotik 7 dan 14 hari yang dianalisis dengan XPS.Dibandingkan dengan sampel P. aeruginosa, pembubaran Cr dalam sampel abiotik jauh lebih sedikit karena resistensi yang kuat dari 2707 HDSS terhadap klorin dalam kondisi abiotik.Pada ara.9 menunjukkan adanya Cr6+ dalam film pasif.Ini mungkin terlibat dalam penghilangan kromium dari permukaan baja oleh biofilm P. aeruginosa, seperti yang disarankan oleh Chen dan Clayton.
Karena pertumbuhan bakteri, nilai pH media sebelum dan sesudah penanaman masing-masing adalah 7,4 dan 8,2.Jadi, di bawah biofilm P. aeruginosa, korosi asam organik tidak mungkin berkontribusi pada pekerjaan ini karena pH yang relatif tinggi dalam media curah.PH media kontrol non-biologis tidak berubah secara signifikan (dari awal 7,4 menjadi 7,5 akhir) selama periode pengujian 14 hari.Peningkatan pH dalam media benih setelah inkubasi disebabkan oleh aktivitas metabolisme P. aeruginosa dan ditemukan memiliki efek yang sama pada pH tanpa strip uji.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7, kedalaman lubang maksimum yang disebabkan oleh biofilm P. aeruginosa adalah 0,69 µm, jauh lebih besar daripada media abiotik (0,02 µm).Ini konsisten dengan data elektrokimia yang dijelaskan di atas.Kedalaman lubang 0,69 µm lebih dari sepuluh kali lebih kecil dari nilai 9,5 µm yang dilaporkan untuk 2205 DSS dalam kondisi yang sama.Data ini menunjukkan bahwa 2707 HDSS menunjukkan ketahanan yang lebih baik terhadap MIC daripada 2205 DSS.Ini seharusnya tidak mengejutkan karena HDSS 2707 memiliki kadar Cr yang lebih tinggi yang memberikan pasivasi lebih lama, lebih sulit untuk mendepasifasi P. aeruginosa, dan karena struktur fase seimbangnya tanpa presipitasi sekunder yang berbahaya menyebabkan lubang.
Kesimpulannya, lubang MIC ditemukan pada permukaan 2707 HDSS pada kaldu P. aeruginosa dibandingkan dengan lubang yang tidak signifikan pada lingkungan abiotik.Karya ini menunjukkan bahwa 2707 HDSS memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap MIC daripada 2205 DSS, tetapi tidak sepenuhnya kebal terhadap MIC karena biofilm P. aeruginosa.Hasil ini membantu dalam pemilihan baja tahan karat yang sesuai dan harapan hidup untuk lingkungan laut.
Kupon untuk 2707 HDSS disediakan oleh Fakultas Metalurgi Northeastern University (NEU) di Shenyang, China.Komposisi unsur 2707 HDSS ditunjukkan pada Tabel 1, yang dianalisis oleh Departemen Analisis dan Pengujian Material NEU.Semua sampel diberi perlakuan larutan padat pada suhu 1180°C selama 1 jam.Sebelum dilakukan pengujian korosi, HDSS 2707 berbentuk koin dengan luas permukaan terbuka atas 1 cm2 dipoles menjadi 2000 grit dengan amplas silikon karbida dan kemudian dipoles dengan bubur bubuk Al2O3 0,05 µm.Bagian samping dan bawah dilindungi dengan cat lembam.Setelah kering, sampel dicuci dengan air deionisasi steril dan disterilkan dengan etanol 75% (v/v) selama 0,5 jam.Mereka kemudian dikeringkan di bawah sinar ultraviolet (UV) selama 0,5 jam sebelum digunakan.
Marine Pseudomonas aeruginosa strain MCCC 1A00099 dibeli dari Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), China.Pseudomonas aeruginosa ditanam dalam kondisi aerobik pada suhu 37°C dalam labu 250 ml dan sel elektrokimia kaca 500 ml menggunakan media cair Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China).Media mengandung (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 6N H26NH3, 3,0016 NH3 5,0 pepton, 1,0 ekstrak ragi dan 0,1 besi sitrat.Autoklaf pada suhu 121°C selama 20 menit sebelum inokulasi.Hitung sel sessile dan planktonic dengan hemocytometer di bawah mikroskop cahaya dengan perbesaran 400x.Konsentrasi awal Pseudomonas aeruginosa planktonik segera setelah inokulasi adalah sekitar 106 sel/ml.
Tes elektrokimia dilakukan dalam sel kaca tiga elektroda klasik dengan volume sedang 500 ml.Lembaran platinum dan elektroda kalomel jenuh (SAE) dihubungkan ke reaktor melalui kapiler Luggin yang diisi dengan jembatan garam, yang masing-masing berfungsi sebagai elektroda penghitung dan referensi.Untuk pembuatan elektroda kerja, kawat tembaga berlapis karet dipasang pada setiap sampel dan ditutup dengan resin epoksi, menyisakan sekitar 1 cm2 area yang tidak terlindungi untuk elektroda kerja di satu sisi.Selama pengukuran elektrokimia, sampel ditempatkan dalam media 2216E dan disimpan pada suhu inkubasi konstan (37°C) dalam penangas air.OCP, LPR, EIS, dan potensi data polarisasi dinamis diukur menggunakan potensiostat Autolab (Referensi 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA).Tes LPR direkam pada kecepatan pemindaian 0,125 mV s-1 dalam kisaran -5 hingga 5 mV dengan Eocp dan kecepatan pengambilan sampel 1 Hz.EIS dilakukan dengan gelombang sinus pada rentang frekuensi 0,01 hingga 10.000 Hz menggunakan tegangan terapan 5 mV pada kondisi stabil Eocp.Sebelum penyapuan potensial, elektroda dalam mode diam sampai nilai stabil dari potensial korosi bebas tercapai.Kurva polarisasi kemudian diukur dari -0,2 hingga 1,5 V sebagai fungsi Eocp pada kecepatan pindai 0,166 mV/s.Setiap pengujian diulang 3 kali dengan dan tanpa P. aeruginosa.
Sampel untuk analisis metalografi dipoles secara mekanis dengan kertas SiC 2000 grit basah dan kemudian dipoles lebih lanjut dengan suspensi bubuk Al2O3 0,05 µm untuk observasi optik.Analisis metalografi dilakukan dengan menggunakan mikroskop optik.Sampel dietsa dengan larutan 10% berat kalium hidroksida 43.
Setelah inkubasi, sampel dicuci 3 kali dengan phosphate buffered saline (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) kemudian difiksasi dengan glutaraldehid 2,5% (v/v) selama 10 jam untuk memfiksasi biofilm.Itu kemudian didehidrasi dengan etanol batch (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% dan 100% volume) sebelum pengeringan udara.Akhirnya, film emas diendapkan ke permukaan sampel untuk memberikan konduktivitas untuk pengamatan SEM.Gambar SEM difokuskan pada titik-titik dengan sel P. aeruginosa paling sessile di permukaan setiap sampel.Lakukan analisis EDS untuk menemukan unsur kimia.Mikroskop pemindaian laser confocal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Jerman) digunakan untuk mengukur kedalaman lubang.Untuk mengamati lubang korosi di bawah biofilm, sampel uji pertama kali dibersihkan sesuai dengan Standar Nasional China (CNS) GB/T4334.4-2000 untuk menghilangkan produk korosi dan biofilm dari permukaan sampel uji.
Spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS, sistem analisis permukaan ESCALAB250, Thermo VG, USA) analisis dilakukan menggunakan sumber sinar-X monokromatik (garis Aluminium Kα dengan energi 1500 eV dan daya 150 W) dalam berbagai energi ikat 0 dalam kondisi standar –1350 eV.Spektra resolusi tinggi direkam menggunakan energi transmisi 50 eV dan langkah 0,2 eV.
Sampel yang diinkubasi dikeluarkan dan dicuci perlahan dengan PBS (pH 7,4 ± 0,2) selama 15 detik.Untuk mengamati viabilitas bakteri biofilm pada sampel, biofilm diwarnai menggunakan Kit Viabilitas Bakteri BacLight HIDUP / MATI (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Kit ini berisi dua pewarna fluoresen: pewarna fluoresen hijau SYTO-9 dan pewarna fluoresen merah propidium iodida (PI).Dalam CLSM, titik hijau dan merah neon masing-masing mewakili sel hidup dan mati.Untuk pewarnaan, 1 ml campuran yang mengandung 3 µl SYTO-9 dan 3 µl larutan PI diinkubasi selama 20 menit pada suhu kamar (23°C) dalam gelap.Setelah itu, sampel yang diwarnai diperiksa pada dua panjang gelombang (488 nm untuk sel hidup dan 559 nm untuk sel mati) menggunakan alat Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Jepang).Ketebalan biofilm diukur dalam mode pemindaian 3D.
Cara mengutip artikel ini: Li, H. et al.Korosi mikroba pada baja tahan karat super dupleks 2707 oleh biofilm laut Pseudomonas aeruginosa.ilmu.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Retak korosi tegangan baja tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan adanya tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Retak korosi tegangan baja tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan adanya tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LD X 2101 в растворах хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Retak korosi tegangan baja tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan adanya tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 Baja Tahan Karat dan Baja Sulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LD X 2101 в растворе хлорида в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Retak korosi tegangan baja tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan adanya tiosulfat.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Efek perlakuan panas larutan dan nitrogen dalam gas pelindung terhadap ketahanan terhadap korosi pitting pada las baja tahan karat hiper dupleks. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Efek perlakuan panas larutan dan nitrogen dalam gas pelindung terhadap ketahanan terhadap korosi pitting pada las baja tahan karat hiper dupleks.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS and Park, YS Pengaruh perlakuan panas larutan dan nitrogen dalam gas pelindung pada ketahanan korosi lubang las baja tahan karat hyperduplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS and Park, YS Pengaruh perlakuan panas larutan dan nitrogen dalam gas pelindung pada ketahanan korosi lubang las baja tahan karat super dupleks.koros.ilmu.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Studi banding dalam kimia pitting yang diinduksi secara mikroba dan elektrokimia dari baja tahan karat 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Studi banding dalam kimia pitting yang diinduksi secara mikroba dan elektrokimia dari baja tahan karat 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. dan Lewandowski, Z. Studi kimia komparatif tentang pitting mikrobiologis dan elektrokimia baja tahan karat 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. dan Lewandowski, Z. Studi kimia komparatif tentang pitting yang diinduksi secara mikrobiologis dan elektrokimia dalam baja tahan karat 316L.koros.ilmu.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Perilaku elektrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dalam larutan basa dengan pH berbeda dengan adanya klorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Perilaku elektrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dalam larutan basa dengan pH berbeda dengan adanya klorida.Luo H., Dong KF, Lee HG dan Xiao K. Perilaku elektrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dalam larutan basa dengan pH berbeda dengan adanya klorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K.2205 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Perilaku elektrokimia baja tahan karat dengan adanya klorida pada pH berbeda dalam larutan basa.Luo H., Dong KF, Lee HG dan Xiao K. Perilaku elektrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dalam larutan basa dengan pH berbeda dengan adanya klorida.Elektrokimia.Majalah.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Pengaruh biofilm laut terhadap korosi: Tinjauan singkat. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Pengaruh biofilm laut terhadap korosi: Tinjauan singkat.Little, BJ, Lee, JS and Ray, RI Pengaruh Biofilm Laut terhadap 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 and Ray, RI Pengaruh Biofilm Laut terhadap Korosi: Tinjauan Singkat.Elektrokimia.Majalah.54, 2-7 (2008).