Merci fir besicht Nature.com.D'Browser Versioun déi Dir benotzt huet limitéiert CSS Ënnerstëtzung.Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten).An der Tëschenzäit, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, wäerte mir de Site ouni Stiler a JavaScript maachen.
Mikrobiell Korrosioun (MIC) ass e seriöse Problem a ville Industrien, well et zu grousse wirtschaftleche Verloschter féiere kann.Super Duplex Edelstol 2707 (2707 HDSS) gëtt a Marineëmfeld benotzt wéinst senger exzellenter chemescher Resistenz.Wéi och ëmmer, seng Resistenz géint MIC gouf net experimentell bewisen.Dës Etude iwwerpréift d'Behuele vum MIC 2707 HDSS verursaacht vun der Marine aerobe Bakterie Pseudomonas aeruginosa.Elektrochemesch Analyse huet gewisen datt an der Präsenz vu Pseudomonas aeruginosa Biofilm am 2216E Medium eng positiv Ännerung vum Korrosiounspotenzial an eng Erhéijung vun der Korrosiounstroumdicht optrieden.Analyse vun der Röntgenfotoelektronenspektroskopie (XPS) huet eng Ofsenkung vum Cr Inhalt op der Uewerfläch vun der Probe ënner dem Biofilm gewisen.Visuell Analyse vun de Gruef huet gewisen datt de P. aeruginosa Biofilm eng maximal Pitdéift vun 0,69 µm während 14 Deeg vun der Inkubatioun produzéiert huet.Och wann dëst kleng ass, weist et datt 2707 HDSS net komplett immun ass géint de MIC vu P. aeruginosa Biofilmen.
Duplex Edelstahl (DSS) gi wäit a verschiddenen Industrien benotzt wéinst der perfekter Kombinatioun vun exzellente mechanesche Properties a Korrosiounsbeständegkeet1,2.Wéi och ëmmer, lokaliséiert Pitting geschitt ëmmer a beaflosst d'Integritéit vun dësem Stol3,4.DSS ass net resistent géint mikrobieller Korrosioun (MIC) 5,6.Trotz der breet Palette vun Uwendungen fir DSS, ginn et nach ëmmer Ëmfeld wou d'Korrosiounsbeständegkeet vun DSS net genuch ass fir laangfristeg Notzung.Dëst bedeit datt méi deier Materialien mat méi héijer Korrosiounsbeständegkeet erfuerderlech sinn.Jeon et al7 fonnt datt souguer Super Duplex Edelstahl (SDSS) e puer Aschränkungen hunn wat d'Korrosiounsbeständegkeet ugeet.Dofir sinn an e puer Fäll Super Duplex Edelstahl (HDSS) mat méi héijer Korrosiounsbeständegkeet erfuerderlech.Dëst huet zu der Entwécklung vun héichlegéierten HDSS gefouert.
Korrosiounsbeständegkeet DSS hänkt vum Verhältnis vun Alpha- a Gamma-Phasen of a verbraucht an Cr, Mo a W Regiounen 8, 9, 10 nieft der zweeter Phase.HDSS enthält eng héich Inhalt vun Cr, Mo an N11, dofir huet et excellent corrosion Resistenz an engem héije Wäert (45-50) vun der gläichwäerteg Pitting Resistenz Zuel (PREN) bestëmmt duerch wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt. .% W) + 16% wt.N12.Seng exzellent Korrosiounsbeständegkeet hänkt vun enger ausgeglachener Zesummesetzung of, déi ongeféier 50% ferritesch (α) an 50% austenitesch (γ) Phasen enthält.HDSS huet besser mechanesch Eegeschaften a méi héich Resistenz géint Chloridkorrosioun.Verbesserte Korrosiounsbeständegkeet verlängert d'Benotzung vun HDSS a méi aggressiv Chlorëmfeld wéi Marineëmfeld.
MICs sinn e grousse Problem a ville Industrien wéi d'Ueleg- a Gas- a Waasserindustrie14.MIC stellt 20% vun allen Korrosiounsschued aus15.MIC ass eng bioelektrochemesch Korrosioun déi a ville Ëmfeld observéiert ka ginn.Biofilms, déi op Metalloberflächen bilden, änneren d'elektrochemesch Bedéngungen, an doduerch de Korrosiounsprozess beaflossen.Et gëtt allgemeng ugeholl datt MIC Korrosioun duerch Biofilme verursaacht gëtt.Elektrogenesch Mikroorganismen iessen Metaller ewech fir d'Energie ze kréien déi se brauchen fir ze iwwerliewen17.Rezent MIC Studien hu gewisen datt EET (extrazellulär Elektronentransfer) den Tauxbegrenzende Faktor am MIC ass, deen duerch elektrogene Mikroorganismen induzéiert gëtt.Zhang et al.18 huet bewisen datt Elektronenintermédiairen den Transfer vun Elektronen tëscht Desulfovibrio sessificans Zellen an 304 Edelstol beschleunegen, wat zu méi schwéieren MIC Attacke resultéiert.Anning et al.19; Wenzlaff et al.20 hu gewisen datt Biofilme vu korrosive Sulfat-reduzéierende Bakterien (SRBs) direkt Elektronen aus Metallsubstrater absorbéiere kënnen, wat zu schwéiere Pitting resultéiert.
DSS ass bekannt fir MIC ufälleg ze sinn an Medien mat SRBs, Eisen-reduzéierende Bakterien (IRBs), etc.. 21 .Dës Bakterien verursaachen lokaliséiert Pitting op der Uewerfläch vum DSS ënner Biofilmen22,23.Am Géigesaz zu DSS ass den HDSS24 MIC net gutt bekannt.
Pseudomonas aeruginosa ass eng Gram-negativ, beweeglech, staaffërmeg Bakterie déi wäit an der Natur verdeelt ass25.Pseudomonas aeruginosa ass och eng grouss mikrobieller Grupp am Marineëmfeld, verursaacht erhéicht MIC Konzentratioune.Pseudomonas ass aktiv am Korrosiounsprozess involvéiert a gëtt als Pionéierkolonisator während der Biofilmbildung unerkannt.Mahat et al.28; Yuan et al.29 huet bewisen datt Pseudomonas aeruginosa tendéiert d'Korrosiounsquote vu mëllem Stol an Legierungen an aquateschen Ëmfeld ze erhéijen.
D'Haaptziel vun dëser Aarbecht war d'Eegeschafte vum MIC 2707 HDSS z'ënnersichen, verursaacht duerch d'Marine aerobe Bakterie Pseudomonas aeruginosa mat elektrochemesche Methoden, Uewerflächenanalysemethoden a Korrosiounsproduktanalyse.Elektrochemesch Studien, dorënner Open Circuit Potential (OCP), linear Polariséierungsresistenz (LPR), elektrochemesch Impedanzspektroskopie (EIS), a potenziell dynamesch Polariséierung, goufen duerchgefouert fir d'Behuele vum MIC 2707 HDSS ze studéieren.Energie dispersiv spektrometresch Analyse (EDS) gouf duerchgefouert fir chemesch Elementer op enger korrodéierter Uewerfläch z'entdecken.Zousätzlech gouf Röntgenfotoelektronenspektroskopie (XPS) benotzt fir d'Stabilitéit vun der Oxidfilmpassivatioun ënner dem Afloss vun engem Marineëmfeld mat Pseudomonas aeruginosa ze bestëmmen.D'Tiefe vun de Gruef gouf ënner engem konfokale Laser-Scannermikroskop (CLSM) gemooss.
Tabell 1 weist d'chemesch Zesummesetzung vun 2707 HDSS.Table 2 weist datt 2707 HDSS exzellent mechanesch Eegeschafte mat enger Ausbezuelkraaft vu 650 MPa huet.Op Fig.1 weist d'optesch microstructure vun Léisung Hëtzt behandelt 2707 HDSS.An der Mikrostruktur, déi ongeféier 50% Austenit- a 50% Ferritphasen enthält, sinn verlängerte Bänner vun Austenit- a Ferritphasen ouni Sekundärphasen ze gesinn.
Op Fig.2a weist den Open Circuit Potential (Eocp) versus Beliichtungszäit fir 2707 HDSS am 2216E abiotesche Medium a P. aeruginosa Bouillon fir 14 Deeg bei 37 ° C.Et weist datt déi gréissten a bedeitendst Ännerung am Eocp bannent den éischte 24 Stonnen geschitt.D'Eocp Wäerter a béide Fäll sinn op -145 mV (vergläicht mat SCE) ongeféier 16 h eropgaang an sinn duerno schaarf erofgaang, erreecht -477 mV (vergläicht mat SCE) an -236 mV (am Verglach zu SCE) fir déi abiotesch Probe.a P Pseudomonas aeruginosa Couponen, respektiv).No 24 Stonnen, war den Eocp 2707 HDSS Wäert fir P. aeruginosa relativ stabil bei -228 mV (am Verglach zu SCE), iwwerdeems de entspriechende Wäert fir Net-biologesch Echantillon war ongeféier -442 mV (am Verglach zu SCE).Eocp an der Präsenz vun P. aeruginosa war zimlech niddereg.
Elektrochemesch Studie vun 2707 HDSS Proben an abiotesche Medium a Pseudomonas aeruginosa Bouillon bei 37 ° C:
(a) Eocp als Funktioun vun der Beliichtungszäit, (b) Polariséierungskurven am Dag 14, (c) Rp als Funktioun vun der Beliichtungszäit, an (d) icorr als Funktioun vun der Beliichtungszäit.
Table 3 weist d'elektrochemesch Korrosiounsparameter vun 2707 HDSS Echantillon ausgesat op abiotesch a Pseudomonas aeruginosa inokuléiert Medien iwwer eng Period vu 14 Deeg.D'Tangens vun der Anode- a Kathodekéiren goufen extrapoléiert fir Kräizungen ze kréien, déi d'Korrosiounstroumdicht (icorr), d'Korrosiounspotenzial (Ecorr) an den Tafel Hang (βα a βc) no Standardmethoden30,31 ginn.
Wéi an der Fig.2b, eng Upward Verréckelung an der P. aeruginosa Curve huet zu enger Erhéijung vum Ecorr am Verglach mat der abiotescher Curve gefouert.Den icorr-Wäert, deen zu der Korrosiounsquote proportional ass, ass op 0,328 µA cm-2 an der Pseudomonas aeruginosa Probe eropgaang, wat véiermol méi grouss ass wéi an der net-biologescher Probe (0,087 µA cm-2).
LPR ass eng klassesch net-zerstéierend elektrochemesch Method fir séier Korrosiounsanalyse.Et gouf och benotzt fir MIC32 ze studéieren.Op Fig.2c weist d'Polariséierungsresistenz (Rp) als Funktioun vun der Beliichtungszäit.E méi héije Rp Wäert bedeit manner Korrosioun.Bannent den éischte 24 Stonnen huet Rp 2707 HDSS bei 1955 kΩ cm2 fir abiotesch Exemplare an 1429 kΩ cm2 fir Pseudomonas aeruginosa Exemplare erreecht.Figur 2c weist och datt de Rp Wäert no engem Dag séier erofgaang ass an dann relativ onverännert an den nächsten 13 Deeg bliwwen ass.De Rp Wäert vun enger Pseudomonas aeruginosa Probe ass ongeféier 40 kΩ cm2, wat vill méi niddereg ass wéi de 450 kΩ cm2 Wäert vun enger net-biologescher Probe.
De Wäert vun icorr ass proportional zu der eenheetlecher corrosion Taux.Säi Wäert kann aus der folgender Stern-Giri Equatioun berechent ginn:
Nach Zoe et al.33, den typesche Wäert vun der Tafel Hang B an dëser Aarbecht war geholl 26 mV / Dec.Figur 2d weist, datt d'icorr vun der Net-biologesch Prouf 2707 relativ stabil bliwwen, iwwerdeems de P. aeruginosa Echantillon vill no den éischten 24 Stonnen schwankt.D'icorr Wäerter vu P. aeruginosa Echantillon waren eng Uerdnung vun der Gréisst méi héich wéi déi vun net-biologesche Kontrollen.Dësen Trend ass konsequent mat de Resultater vun der Polariséierungsresistenz.
EIS ass eng aner net-zerstéierend Method déi benotzt gëtt fir elektrochemesch Reaktiounen op korrodéierte Flächen ze charakteriséieren.Impedanzspektre a berechent Kapazitanzwäerter vu Proben ausgesat un abiotesch Ëmfeld a Pseudomonas aeruginosa Léisung, passiv Film / Biofilm Resistenz Rb geformt op der Probefläch, Ladungstransferresistenz Rct, elektresch Duebelschicht Kapazitéit Cdl (EDL) a konstante QCPE Phase Element Parameteren (CPE).Dës Parametere goufen weider analyséiert andeems d'Daten mat engem gläichwäertege Circuit (EWG) Modell passen.
Op Fig.3 weist typesch Nyquist Komplott (a an b) an Bode Komplott (a 'a b') fir 2707 HDSS Echantillon an abiotic Medien an P. aeruginosa Bouillon fir verschidden incubation mol.Den Duerchmiesser vum Nyquist Ring fällt an der Präsenz vu Pseudomonas aeruginosa.D'Bode Komplott (Fig. 3b ') weist d'Erhéijung vun total impedance.Informatioun iwwer d'Entspanungszäitkonstant kann aus Phase Maxima kritt ginn.Op Fig.4 weist déi physesch Strukturen op Basis vun enger Monolayer (a) an enger Bilayer (b) an déi entspriechend EECs.CPE gëtt an den EEC Modell agefouert.Seng Admissioun an Impedanz ginn wéi follegt ausgedréckt:
Zwee kierperlech Modeller an entspriechend gläichwäerteg Kreesleef fir den Impedanzspektrum vum Probe 2707 HDSS ze passen:
wou Y0 de KPI Wäert ass, j ass déi imaginär Zuel oder (-1) 1/2, ω ass d'Wénkelfrequenz, n ass de KPI Kraaftindex manner wéi 135.D'Laaschttransferresistenz Inversioun (dh 1 / Rct) entsprécht der Korrosiounsquote.Wat méi kleng Rct, wat méi héich ass d'Korrosiounsquote27.No 14 Deeg vun der Inkubatioun erreecht de Rct vun Pseudomonas aeruginosa Echantillon 32 kΩ cm2, wat vill manner ass wéi d'489 kΩ cm2 vun net-biologesche Proben (Table 4).
D'CLSM Biller an SEM Biller an der Figur 5 weisen kloer datt d'Biofilmbeschichtung op der Uewerfläch vum HDSS Probe 2707 no 7 Deeg dicht ass.Wéi och ëmmer, no 14 Deeg war d'Biofilmofdeckung schlecht an e puer doudeg Zellen erschéngen.Table 5 weist d'Biofilmdicke op 2707 HDSS Echantillon no der Belaaschtung vu P. aeruginosa fir 7 a 14 Deeg.Déi maximal Biofilmdicke huet sech vun 23,4 µm no 7 Deeg op 18,9 µm no 14 Deeg geännert.Déi duerchschnëttlech Biofilmdicke huet och dësen Trend bestätegt.Et ass vun 22,2 ± 0,7 μm no 7 Deeg op 17,8 ± 1,0 μm no 14 Deeg erofgaang.
(a) 3-D CLSM Bild op 7 Deeg, (b) 3-D CLSM Bild op 14 Deeg, (c) SEM Bild op 7 Deeg, an (d) SEM Bild op 14 Deeg.
EMF huet chemesch Elementer a Biofilmen a Korrosiounsprodukter op Proben opgedeckt, déi op P. aeruginosa fir 14 Deeg ausgesat waren.Op Fig.Figure 6 weist datt den Inhalt vu C, N, O a P a Biofilmen a Korrosiounsprodukter wesentlech méi héich ass wéi a reinen Metaller, well dës Elementer mat Biofilmen an hire Metaboliten verbonne sinn.Mikroben brauchen nëmmen Spuermengen vu Chrom an Eisen.Héich Niveaue vu Cr a Fe am Biofilm a Korrosiounsprodukter op der Uewerfläch vun de Proben weisen datt d'Metallmatrix Elementer wéinst Korrosioun verluer huet.
No 14 Deeg goufen Pitzen mat an ouni P. aeruginosa am mëttel 2216E observéiert.Virun Inkubatioun war d'Uewerfläch vun de Echantillon glat an defektfräi (Lalumi 7a).No der Inkubatioun an der Entfernung vu Biofilm a Korrosiounsprodukter, goufen déi déifste Gruef op der Uewerfläch vun de Proben mat CLSM iwwerpréift, wéi an der Figur 7b an c.Keen offensichtleche Pitting gouf op der Uewerfläch vun net-biologesche Kontrollen fonnt (maximal Pittingdéift 0,02 µm).Déi maximal Pit Déift verursaacht duerch P. aeruginosa war 0,52 µm op 7 Deeg an 0,69 µm op 14 Deeg, baséiert op der Moyenne maximal Pit Déift vun 3 Echantillon (10 maximal Pit Déiften sech fir all Prouf ausgewielt).Erreeche vun 0,42 ± 0,12 µm respektiv 0,52 ± 0,15 µm (Table 5).Dës Lachdéift Wäerter si kleng awer wichteg.
(a) virun der Belaaschtung, (b) 14 Deeg an engem abiotesche Ëmfeld, an (c) 14 Deeg an Pseudomonas aeruginosa Bouillon.
Op Fig.Table 8 weist d'XPS Spektrum vu verschiddene Proufoberflächen, an d'chemesch Zesummesetzung, déi fir all Uewerfläch analyséiert gëtt, ass an Table 6. An Table 6, sinn d'Atomprozente vu Fe a Cr an der Präsenz vu P. aeruginosa (Proben A a B) vill méi niddereg wéi déi vun net-biologesche Kontrollen.(Proben C an D).Fir e P. aeruginosa Probe gouf d'Spektralkurve um Niveau vum Cr 2p Kär op véier Peak Komponenten mat verbindlechen Energien (BE) vun 574,4, 576,6, 578,3 an 586,8 eV gepasst, wat op Cr, Cr2O3, CrO3 zougeschriwwe ka ginn.an Cr(OH)3, respektiv (Fig. 9a a b).Fir Net-biologesch Echantillon, enthält de Spektrum vun der Haaptrei Cr 2p Niveau zwee Haaptrei Peaks fir Cr (573.80 eV fir BE) an Cr2O3 (575.90 eV fir BE) an Lalumi.9c respektiv d.De stäerkste opfälleg Ënnerscheed tëscht abiotic Echantillon an P. aeruginosa Echantillon war d'Präsenz vun Cr6 + an eng méi héich relativ Undeel vun Cr (OH) 3 (BE 586,8 eV) ënner der biofilm.
Déi breet XPS Spektra vun der Uewerfläch vum Probe 2707 HDSS an zwee Medien sinn 7 a 14 Deeg, respektiv.
(a) 7 Deeg Belaaschtung fir P. aeruginosa, (b) 14 Deeg Belaaschtung fir P. aeruginosa, (c) 7 Deeg an engem abiotesche Ëmfeld, an (d) 14 Deeg an engem abiotesche Ëmfeld.
HDSS weist en héije Niveau vu Korrosiounsbeständegkeet an de meeschten Ëmfeld.Kim et al.2 gemellt dass HDSS UNS S32707 als héich alloyed DSS identifizéiert gouf mat engem PREN méi grouss wéi 45. De PREN Wäert vun Prouf 2707 HDSS an dëser Aarbecht war 49. Dëst ass wéinst dem héije Chrom Inhalt an den héije Inhalt vun Molybdän an Néckel, déi nëtzlech sinn an sauerem Ëmfeld.an Ëmfeld mat héije Chloridgehalt.Zousätzlech ass eng gutt equilibréiert Zesummesetzung an defektfräi Mikrostruktur gutt fir strukturell Stabilitéit a Korrosiounsbeständegkeet.Wéi och ëmmer, trotz senger exzellenter chemescher Resistenz, weisen d'experimentell Donnéeën an dëser Aarbecht datt 2707 HDSS net komplett immun géint P. aeruginosa Biofilm MICs ass.
Elektrochemesch Resultater weisen datt d'Korrosiounsquote vun 2707 HDSS am P. aeruginosa Bouillon wesentlech no 14 Deeg am Verglach zum net-biologeschen Ëmfeld erhéicht ginn.An der Figur 2a, war eng Ofsenkung vun Eocp souwuel am abiotic mëttel- an P. aeruginosa Bouillon während den éischte 24 Stonnen observéiert.Duerno deckt de Biofilm d'Uewerfläch vun der Probe komplett, an den Eocp gëtt relativ stabil36.Wéi och ëmmer, de biologesche Eocp Niveau war vill méi héich wéi den net-biologeschen Eocp Niveau.Et gi Grënn ze gleewen datt dësen Ënnerscheed mat der Bildung vu P. aeruginosa Biofilmen assoziéiert ass.Op Fig.2d an der Presenz vu P. aeruginosa erreecht den icorr 2707 HDSS Wäert 0,627 μA cm-2, wat eng Uerdnung vun der Gréisst méi héich ass wéi déi vun der abiotescher Kontroll (0,063 μA cm-2), wat konsequent mam Rct-Wäert vun EIS gemooss war.Während den éischten Deeg sinn d'Impedanzwäerter an der P. aeruginosa Bouillon eropgaang wéinst der Befestegung vu P. aeruginosa Zellen an der Bildung vu Biofilmen.Wéi och ëmmer, wann de Biofilm d'Probefläche komplett ofdeckt, fällt d'Impedanz erof.D'Schutzschicht gëtt haaptsächlech duerch d'Bildung vu Biofilmen a Biofilmmetaboliten attackéiert.Dofir ass d'Korrosiounsbeständegkeet mat der Zäit erofgaang an d'Befestegung vu P. aeruginosa huet lokaliséiert Korrosioun verursaacht.D'Trends an abiotesch Ëmfeld waren anescht.D'Korrosiounsbeständegkeet vun der Net-biologescher Kontroll war vill méi héich wéi de entspriechende Wäert vun de Proben ausgesat P. aeruginosa Bouillon.Zousätzlech, fir abiotesch Bäitrëtter, erreecht de Rct 2707 HDSS Wäert 489 kΩ cm2 am Dag 14, wat 15 Mol méi héich ass wéi de Rct Wäert (32 kΩ cm2) an der Präsenz vu P. aeruginosa.Also huet 2707 HDSS eng exzellent Korrosiounsbeständegkeet an engem sterile Ëmfeld, awer ass net resistent géint MICs vu P. aeruginosa Biofilmen.
Dës Resultater kënnen och aus de Polariséierungskurven a Fig.2b vun.Anod Verzweigung ass mat Pseudomonas aeruginosa Biofilmbildung a Metalloxidatiounsreaktiounen assoziéiert.An dësem Fall ass d'kathodesch Reaktioun d'Reduktioun vum Sauerstoff.D'Präsenz vu P. aeruginosa huet d'Korrosiounstroumdichte wesentlech erhéicht, ongeféier eng Uerdnung vun der Gréisst méi héich wéi an der abiotescher Kontroll.Dëst weist datt de P. aeruginosa Biofilm lokaliséierter Korrosioun vun 2707 HDSS verbessert.Yuan et al.29 fonnt, datt d'Korrosioun aktuell Dicht vun der Cu-Ni 70/30 durchgang ënnert der Aktioun vun P. aeruginosa Biofilm erhéicht.Dëst kann wéinst der Biokatalyse vu Sauerstoffreduktioun duerch Pseudomonas aeruginosa Biofilme sinn.Dës Observatioun kann och de MIC 2707 HDSS an dësem Wierk erklären.Et kann och manner Sauerstoff ënner aerobe Biofilme sinn.Dofir kann de Verweigerung fir d'Metalloberfläche mat Sauerstoff nei ze passivéieren e Faktor, deen zu MIC bei dëser Aarbecht bäidréit.
Dickinson et al.38 huet virgeschloen datt den Taux vu chemeschen an elektrochemesche Reaktiounen direkt vun der metabolescher Aktivitéit vu sessile Bakterien op der Probefläch an der Natur vun de Korrosiounsprodukter beaflosst ka ginn.Wéi an der Figur 5 an Table 5 gewisen, ass d'Zuel vun den Zellen an der Biofilmdicke no 14 Deeg ofgeholl.Dëst kann raisonnabel erklärt ginn duerch d'Tatsaach, datt no 14 Deeg déi meescht vun de sessile Zellen op der Uewerfläch vum 2707 HDSS stierwen wéinst Nährstoffverarmung am 2216E Medium oder der Verëffentlechung vun gëftege Metallionen aus der 2707 HDSS Matrix.Dëst ass eng Begrenzung vu Batch Experimenter.
An dëser Aarbecht huet e P. aeruginosa Biofilm zu der lokaler Verschlechterung vu Cr a Fe ënner dem Biofilm op der Uewerfläch vum 2707 HDSS bäigedroen (Fig. 6).Table 6 weist d'Reduktioun vu Fe a Cr an der Probe D am Verglach zum Prouf C, wat beweist datt de opgeléiste Fe a Cr, deen duerch de P. aeruginosa Biofilm verursaacht gouf, fir déi éischt 7 Deeg bestoe bliwwen ass.D'2216E Ëmfeld gëtt benotzt fir d'Marineëmfeld ze simuléieren.Et enthält 17700 ppm Cl-, wat mat hirem Inhalt am natierleche Mierwaasser vergläichbar ass.D'Präsenz vun 17700 ppm Cl- war den Haaptgrond fir d'Ofsenkung vun Cr an 7- a 14-Deeg abiotesch Echantillon analyséiert vun XPS.Am Verglach zu P. aeruginosa Echantillon war d'Opléisung vun Cr an abiotic Echantillon vill manner wéinst der staarker Resistenz vun 2707 HDSS zu Chlor ënner abiotic Konditiounen.Op Fig.9 weist d'Präsenz vu Cr6+ am passivéierende Film.Et kann an der Entfernung vu Chrom vu Stoloberfläche vu P. aeruginosa Biofilme involvéiert sinn, wéi vu Chen a Clayton proposéiert.
Wéinst bakterielle Wuesstum waren d'PH-Wäerter vum Medium virun an no der Kultivatioun 7,4 respektiv 8,2.Also ënner dem P. aeruginosa Biofilm ass d'organesch Säurekorrosioun onwahrscheinlech zu dëser Aarbecht bäidroe wéinst dem relativ héije pH am Bulkmedium.Den pH vum net-biologesche Kontrollmedium huet sech net wesentlech geännert (vum initialen 7.4 bis endgülteg 7.5) während der 14 Deeg Testperiod.D'Erhéijung vum pH am Sommedium no der Inkubatioun war wéinst der metabolescher Aktivitéit vu P. aeruginosa a gouf fonnt datt se deeselwechten Effekt op de pH hunn an der Verontreiung vu Teststreifen.
Wéi an der Figur 7 gewisen, war déi maximal Pitdéift verursaacht duerch P. aeruginosa Biofilm 0,69 µm, wat vill méi grouss ass wéi dee vum abiotesche Medium (0,02 µm).Dëst ass konsequent mat den elektrochemeschen Daten hei uewen beschriwwen.D'Groptiefe vun 0,69 µm ass méi wéi zéng Mol méi kleng wéi den 9,5 µm Wäert, dee fir 2205 DSS ënner de selwechte Bedéngungen gemellt gouf.Dës Donnéeë weisen datt 2707 HDSS besser Resistenz géint MICs wéi 2205 DSS weist.Dëst sollt net als Iwwerraschung kommen, well 2707 HDSS méi héich Cr Niveauen huet, déi méi laang Passivatioun ubidden, méi schwéier P. aeruginosa ze depassivéieren, a wéinst senger equilibréierter Phasestruktur ouni schiedlech sekundär Nidderschlag Pitting verursaacht.
Als Conclusioun, goufen MIC Grouwen op der Uewerfläch vun 2707 HDSS zu P. aeruginosa Bouillon am Verglach zu onbedeiteg Grouwen am abiotic Ëmwelt fonnt.Dës Aarbecht weist datt 2707 HDSS besser Resistenz géint MIC wéi 2205 DSS huet, awer et ass net komplett immun géint MIC wéinst P. aeruginosa Biofilm.Dës Resultater hëllefen bei der Auswiel vu passenden Edelstahl a Liewenserwaardung fir d'Marine Ëmfeld.
Coupon fir 2707 HDSS geliwwert vun der Northeastern University (NEU) School of Metallurgy zu Shenyang, China.D'Elemental Zesummesetzung vum 2707 HDSS gëtt an der Tabell 1 gewisen, déi vun der NEU Materials Analysis and Testing Department analyséiert gouf.All Echantillon goufen fir fest Léisung bei 1180 ° C fir 1 Stonn behandelt.Virun der Korrosiounsprüfung gouf e Mënzfërmege 2707 HDSS mat enger ieweschter oppener Uewerfläch vun 1 cm2 op 2000 Grit mat Siliziumkarbid Sandpapier poléiert an duerno mat engem 0,05 µm Al2O3 Pulverschläife poléiert.D'Säiten an ënnen sinn mat inert Lack geschützt.No der Trocknung goufen d'Proben mat sterilem deioniséierte Waasser gewascht a mat 75% (v/v) Ethanol fir 0,5 h steriliséiert.Si goufen dann ënner ultraviolet (UV) Liicht fir 0,5 h virum Gebrauch an der Loft getrocknegt.
Marine Pseudomonas aeruginosa Stamm MCCC 1A00099 gouf vum Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), China kaaft.Pseudomonas aeruginosa war ënner aerobic Konditiounen bei 37 ° C. an 250 ml flasks an 500 ml Glas electrochemical Zellen ugebaut Marine 2216E Flëssegket Medium (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China).Medium enthält (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 SrBr02, 0,08 SrBr02, 0,08 SrBr2 6 6NH26NH3, 3,0016 NH3 5,0 pepton, 1,0 Hefextrakt an 0,1 Eisencitrat.Autoklave bei 121 ° C fir 20 Minutte virun der Impfung.Zielt sessile a planktonesch Zellen mat engem Hämozytometer ënner engem Liichtmikroskop bei 400x Vergréisserung.Déi initial Konzentratioun vu planktonesche Pseudomonas aeruginosa direkt no der Impfung war ongeféier 106 Zellen /ml.
Elektrochemesch Tester goufen an enger klassescher Dräi-Elektrode-Glaszelle mat engem mëttleren Volume vu 500 ml duerchgefouert.D'Platinplack an d'gesättegt Kalomelelektrode (SAE) goufen mam Reakter duerch Luggin Kapillaren verbonne mat Salzbrécke gefëllt, déi als Konter- a Referenzelektroden gedéngt hunn, respektiv.Fir d'Fabrikatioun vun Aarbechtselektroden gouf rubberiséierte Kupferdrot un all Probe befestegt a mat Epoxyharz bedeckt, sou datt ongeféier 1 cm2 ongeschützt Gebitt fir d'Aarbechtselektrode op enger Säit verlooss huet.Wärend elektrochemesche Miessunge goufen d'Proben am 2216E Medium plazéiert a bei enger konstanter Inkubatiounstemperatur (37 ° C) an engem Waasserbad gehal.OCP, LPR, EIS a potenziell dynamesch Polariséierungsdaten goufen mat engem Autolab Potentiostat gemooss (Referenz 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA).LPR Tester goufen op engem Scan Taux vun 0,125 mV s-1 am Beräich vun -5 bis 5 mV mat Eocp an engem Sampling Taux vun 1 Hz opgeholl.EIS gouf mat enger Sinuswelle iwwer e Frequenzbereich vun 0,01 bis 10.000 Hz duerchgefouert mat enger ugewandter Spannung vu 5 mV bei engem stabile Staat Eocp.Virum Potentialsweep waren d'Elektroden am Idle Modus bis e stabile Wäert vum fräie Korrosiounspotenzial erreecht gouf.D'Polarisatiounskurve goufen dunn vun -0,2 bis 1,5 V gemooss als Funktioun vum Eocp bei engem Scan-Taux vun 0,166 mV/s.All Test gouf 3 Mol mat an ouni P. aeruginosa widderholl.
Echantillon fir metallographesch Analyse goufen mechanesch poléiert mat naass 2000 Grit SiC Pabeier an dann weider poléiert mat enger 0.05 µm Al2O3 Pudder Suspension fir optesch Observatioun.Metallographesch Analyse gouf mat engem opteschen Mikroskop gemaach.D'Probe goufen mat enger 10 wt% Léisung vu Kaliumhydroxid 43 geätzt.
No der Inkubatioun goufen d'Proben 3 Mol mat Phosphatbuffer Salins (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) gewäsch an duerno mat 2,5% (v /v) Glutaraldehyd fir 10 Stonnen fixéiert fir Biofilmen ze fixéieren.Et gouf duerno mat batched Ethanol (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% an 100% vum Volume) virum Loftdrock dehydratiséiert.Schlussendlech gëtt e Goldfilm op d'Uewerfläch vun der Probe deposéiert fir d'Konduktivitéit fir d'SEM Observatioun ze bidden.SEM Biller sech op Flecken konzentréiert mat de meeschte sessile P. aeruginosa Zellen op der Uewerfläch vun all Prouf.Maacht eng EDS Analyse fir chemesch Elementer ze fannen.E Zeiss konfokale Laser-Scannermikroskop (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Däitschland) gouf benotzt fir d'Pit Déift ze moossen.Fir Korrosiounsgruef ënner dem Biofilm ze beobachten, gouf d'Testprobe fir d'éischt gebotzt no dem Chinese National Standard (CNS) GB / T4334.4-2000 fir Korrosiounsprodukter a Biofilm vun der Uewerfläch vum Testprobe ze entfernen.
Röntgenfotoelektronenspektroskopie (XPS, ESCALAB250 Uewerflächenanalysesystem, Thermo VG, USA) Analyse gouf mat enger monochromatesch Röntgenquell (Aluminium Kα Linn mat enger Energie vun 1500 eV an enger Kraaft vun 150 W) an enger breeder Palette vu verbindlechen Energien 0 ënner Standardbedéngungen vun -1350 Bindung gemaach.Héich Opléisungsspektre goufen opgeholl mat enger Iwwerdroungsenergie vu 50 eV an engem Schrëtt vun 0,2 eV.
D'incubated Echantillon waren geläscht a sanft mat PBS (pH 7,4 ± 0,2) fir 15 s45 gewäsch.Fir bakteriell Viabilitéit vu Biofilmen op Proben ze beobachten, goufen Biofilme mat der LIVE / DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, ODER, USA) gefierft.De Kit enthält zwee fluorescent Faarfstoffer: SYTO-9 gréng fluorescent Faarf a Propidium Jodid (PI) rout fluorescent Faarf.Am CLSM representéieren fluoreszent gréng a rout Punkte lieweg an dout Zellen, respektiv.Fir staining, 1 ml vun enger Mëschung mat 3 μl vun SYTO-9 an 3 μl vun PI Léisung war fir 20 Minutten bei Raumtemperatur (23 ° C) an der Däischtert incubated.Duerno goufen déi gefierft Echantillon op zwou Wellelängten (488 nm fir lieweg Zellen a 559 nm fir dout Zellen) iwwerpréift mat engem Nikon CLSM Apparat (C2 Plus, Nikon, Japan).D'Biofilmdicke gouf am 3D Scannen Modus gemooss.
Wéi zitéiert dësen Artikel: Li, H. et al.Mikrobiell Korrosioun vum 2707 Super Duplex Edelstol vum Pseudomonas aeruginosa Marine Biofilm.d'Wëssenschaft.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spannungskorrosiounsrëss vum LDX 2101 Duplex Edelstahl a Chlorléisungen an der Präsenz vum Thiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spannungskorrosiounsrëss vum LDX 2101 Duplex Edelstahl a Chlorléisungen an der Präsenz vum Thiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C., & Zucchi, F. идов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stresskorrosiounsrëss vun Duplex Edelstahl LDX 2101 an Chlorléisungen an der Präsenz vun Thiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101. . Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C., & Zucchi, F. а в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Spannungskorrosiounsrëss vun Duplex Edelstol LDX 2101 an der Chlorléisung an der Präsenz vun Thiosulfat.Coros Science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS a Park, YS Effekt vun der Léisung Wärmebehandlung a Stickstoff am Schutzgas op der Pitting Korrosiounsbeständegkeet vun Hyperduplex Edelstahl-Schweißen. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH.koros.d'Wëssenschaft.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Comparative Studie an der Chemie vu mikrobiellen an elektrochemeschen induzéierten Pitting vum 316L Edelstahl. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Comparative Studie an der Chemie vu mikrobiellen an elektrochemeschen induzéierten Pitting vum 316L Edelstahl.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. a Lewandowski, Z. Comparativ chemesch Studie vu mikrobiologeschen an elektrochemesche Pitting vum 316L Edelstahl. 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. a Lewandowski, Z. Comparativ chemesch Studie vu mikrobiologeschen an elektrochemeschen induzéierten Pitting am 316L Edelstahl.koros.d'Wëssenschaft.45, 2577-2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. D'elektrochemescht Verhalen vum 2205 Duplex Edelstahl an alkalesche Léisungen mat ënnerschiddleche pH an der Präsenz vu Chlor. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. D'elektrochemescht Verhalen vum 2205 Duplex Edelstahl an alkalesche Léisungen mat ënnerschiddleche pH an der Präsenz vu Chlor.Luo H., Dong KF, Lee HG a Xiao K. Elektrochemescht Verhalen vum Duplex Edelstahl 2205 an alkalesche Léisungen mat verschiddene pH an der Präsenz vu Chlor. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Elektrochemescht Verhalen vu 双相Edelstahl an der Präsenz vu Chlorid bei verschiddene pH an alkalescher Léisung.Luo H., Dong KF, Lee HG a Xiao K. Elektrochemescht Verhalen vum Duplex Edelstahl 2205 an alkalesche Léisungen mat verschiddene pH an der Präsenz vu Chlor.Electrochem.Magazin.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Den Afloss vu Marine Biofilmen op Korrosioun: Eng präzis Iwwerpréiwung. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Den Afloss vu Marine Biofilmen op Korrosioun: Eng präzis Iwwerpréiwung.Little, BJ, Lee, JS a Ray, RI Effekter vu Marine Biofilms op Korrosioun: Eng kuerz Iwwerpréiwung. 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 a Ray, RI Effekter vu Marine Biofilms op Korrosioun: Eng kuerz Iwwerpréiwung.Electrochem.Magazin.Eng., 54, 2-7 (2008).