Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद. तुम्ही वापरत असलेल्या ब्राउझर आवृत्तीला CSS साठी मर्यादित समर्थन आहे. सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अपडेटेड ब्राउझर वापरा (किंवा Internet Explorer मधील सुसंगतता मोड बंद करा). दरम्यान, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही शैली आणि JavaScript शिवाय साइट प्रदर्शित करू.
सूक्ष्मजीव गंज (MIC) ही अनेक उद्योगांमध्ये एक गंभीर समस्या आहे कारण त्यामुळे मोठ्या प्रमाणात आर्थिक नुकसान होऊ शकते. 2707 सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील (2707 HDSS) उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोधकतेमुळे सागरी वातावरणात वापरला गेला आहे. तथापि, MIC ला त्याचा प्रतिकार प्रायोगिकरित्या प्रदर्शित केला गेला नाही. या अभ्यासात 2707 सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील 2707 एचडीएसएस 2707 एचडीएसएस 2017 च्या अभ्यासात आहे. स्यूडोमोनास एरुगिनोसाची तपासणी करण्यात आली. इलेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषणात असे दिसून आले की 2216E माध्यमात स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्मच्या उपस्थितीत, गंज संभाव्यतेमध्ये सकारात्मक बदल झाला आणि गंज चालू घनतेमध्ये वाढ झाली. एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपीच्या पृष्ठभागावर सीपीएसची सामग्री कमी झाली. बायोफिल्म.खड्ड्यांचे इमेजिंग विश्लेषण असे दर्शविते की पी. एरुगिनोसा बायोफिल्मने 14 दिवसांच्या उष्मायनाच्या दरम्यान जास्तीत जास्त 0.69 μm खड्डा तयार केला. जरी हे लहान असले तरी, हे सूचित करते की 2707 HDSS P. बायोफिल्म्सच्या MIC साठी पूर्णपणे रोगप्रतिकारक नाही.
डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स (DSS) विविध उद्योगांमध्ये त्यांच्या उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म आणि गंज प्रतिरोधक 1,2 च्या आदर्श संयोजनासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. तथापि, स्थानिकीकृत खड्डा अजूनही होतो आणि ते या स्टीलच्या अखंडतेवर परिणाम करते 3,4. DSS सूक्ष्मजीव गंजांना प्रतिरोधक नाही, जेथे डीएसएस 5 च्या विस्तृत वातावरणात (MDSS5) विस्तृत अनुप्रयोग आहेत. दीर्घकालीन वापरासाठी DSS ची गंज प्रतिरोधक क्षमता पुरेशी नाही. याचा अर्थ जास्त गंज प्रतिरोधक असलेली अधिक महाग सामग्री आवश्यक आहे. Jeon et al7 ला असे आढळून आले की सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स (SDSS) मध्ये देखील गंज प्रतिरोधकतेच्या बाबतीत काही मर्यादा आहेत. त्यामुळे, सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टेन्समध्ये काही मर्यादा आहेत. उच्च मिश्रित HDSS च्या विकासास कारणीभूत ठरले.
DSS चा गंज प्रतिकार अल्फा आणि गॅमा टप्प्यांच्या गुणोत्तरावर आणि दुसऱ्या टप्प्याला लागून असलेल्या Cr, Mo आणि W कमी झालेल्या प्रदेशांच्या 8, 9, 10 वर अवलंबून असतो. HDSS मध्ये Cr, Mo आणि N11 ची उच्च सामग्री आहे, म्हणून त्यात उत्कृष्ट गंज प्रतिरोधक क्षमता आहे आणि उच्च मूल्य (45-50%) एनपीआर (45-50%) द्वारे निर्धारित केले जाते. + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt% W) + 16 wt% N12. त्याची उत्कृष्ट गंज प्रतिरोधक क्षमता अंदाजे 50% फेराइट (α) आणि 50% ऑस्टेनाइट (γ) फेज असलेल्या संतुलित रचनावर अवलंबून असते, HDSS मध्ये यांत्रिक गुणधर्म आणि D3SS पेक्षा जास्त यांत्रिक गुणधर्म आहेत.क्लोराईड गंज गुणधर्म. सुधारित गंज प्रतिरोधक अधिक संक्षारक क्लोराईड वातावरणात, जसे की सागरी वातावरणात HDSS चा वापर वाढवते.
तेल आणि वायू आणि पाण्याची उपयुक्तता यांसारख्या अनेक उद्योगांमध्ये MIC ही एक मोठी समस्या आहे14. सर्व गंज नुकसानीपैकी 20% MIC चा वाटा आहे15. MIC ही जैवइलेक्ट्रोकेमिकल गंज आहे जी अनेक वातावरणात पाहिली जाऊ शकते. धातूच्या पृष्ठभागावर तयार होणारे बायोफिल्म इलेक्ट्रोकेमिकल परिस्थिती बदलतात, ज्यामुळे एमआयसीच्या जैव-विद्युत-रासायनिक गंज प्रक्रियेवर व्यापक परिणाम होतो. इलेक्ट्रोजेनिक सूक्ष्मजीव टिकून राहण्यासाठी शाश्वत ऊर्जा मिळविण्यासाठी धातूंना क्षरण करतात17. अलीकडील MIC अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की EET (extracellular electron transfer) हा MIC मधील दर-मर्यादित करणारा घटक आहे जो इलेक्ट्रोजेनिक सूक्ष्मजीवांद्वारे प्रेरित आहे. Zhang et al.18 ने दाखवून दिले की इलेक्ट्रॉन मध्यस्थ डेसल्फोविब्रिओ सेसिफिकन्स पेशी आणि 304 स्टेनलेस स्टील दरम्यान इलेक्ट्रॉन हस्तांतरणास गती देतात, ज्यामुळे अधिक गंभीर MIC हल्ला होतो. Enning et al.19 आणि Venzlaff et al.20 ने दर्शविले की संक्षारक सल्फेट-रिड्यूसिंग बॅक्टेरिया (SRB) बायोफिल्म्स थेट धातूच्या सब्सट्रेट्समधून इलेक्ट्रॉन्स शोषून घेऊ शकतात, परिणामी गंभीर क्षरण होते.
SRB, लोह-कमी करणारे जीवाणू (IRB) इ. असलेल्या वातावरणात DSS MIC साठी संवेदनाक्षम म्हणून ओळखले जाते. 21 .या जीवाणूंमुळे DSS पृष्ठभागांवर बायोफिल्म्स 22,23 अंतर्गत स्थानिकीकरण होते. DSS च्या विपरीत, HDSS24 चे MIC फारसे ज्ञात नाही.
स्यूडोमोनास एरुगिनोसा हा एक ग्राम-नकारात्मक मोटाईल रॉड-आकाराचा जीवाणू आहे जो निसर्गात मोठ्या प्रमाणात वितरीत केला जातो25. स्यूडोमोनस एरुगिनोसा हा सागरी वातावरणातील एक प्रमुख सूक्ष्मजीव गट आहे, ज्यामुळे MIC ते स्टील बनते. स्यूडोमोनास हा क्षरण प्रक्रियेत जवळून गुंतलेला असतो आणि बायोफिलॉन म्हणून ओळखला जातो.28 आणि युआन आणि इतर.29 ने दाखवून दिले की स्यूडोमोनास एरुगिनोसामध्ये जलीय वातावरणात सौम्य स्टील आणि मिश्र धातुंचा गंज दर वाढण्याची प्रवृत्ती आहे.
या कामाचा मुख्य उद्देश सागरी एरोबिक बॅक्टेरियम स्यूडोमोनास एरुगिनोसामुळे झालेल्या 2707 एचडीएसएसच्या एमआयसी गुणधर्मांची तपासणी करणे हे होते इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धती, पृष्ठभाग विश्लेषणात्मक तंत्रे आणि गंज उत्पादन विश्लेषण. इलेक्ट्रोकेमिकल अभ्यास यासह ओपन सर्किट पोटेंशियल (ओसीपीआयएस), लीनियर इम्पॉइड (ओपन सर्कीट पॉटेन्शिअल), लिनियर इम्पॉइज (ओपन सर्कीट) इम्पॉइड इम्पॉइड (ओपन सर्किट) ), आणि 2707 HDSS च्या MIC वर्तनाचा अभ्यास करण्यासाठी संभाव्य डायनॅमिक ध्रुवीकरण केले गेले. क्षरण झालेल्या पृष्ठभागावर रासायनिक घटक शोधण्यासाठी ऊर्जा पसरवणारा स्पेक्ट्रोमीटर (EDS) विश्लेषण केले गेले. या व्यतिरिक्त, क्ष-किरण फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) विश्लेषणाचा वापर केला गेला ज्याचा वापर Passivona चित्रपटाच्या प्रभावाखाली Passivone च्या स्थिरता निश्चित करण्यासाठी केला गेला. sa. खड्ड्याची खोली कॉन्फोकल लेसर स्कॅनिंग मायक्रोस्कोप (CLSM) अंतर्गत मोजली गेली.
तक्ता 1 2707 HDSS ची रासायनिक रचना सूचीबद्ध करते. तक्ता 2 दर्शविते की 2707 HDSS मध्ये 650 MPa ची उत्पन्‍न सामर्थ्य असलेले उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म आहेत. आकृती 1 द्रावण उष्मा उपचारित 2707 HDSS चे ऑप्टिकल मायक्रोस्ट्रक्चर दर्शविते. ऑस्टेनाइटच्या लांबलचक पट्ट्यामध्ये दुसर्‍या टप्प्यात 5% मायक्रोस्ट्रक्चर आणि 5% मायक्रोस्ट्रक्चर नसलेले सोल्यूशन स्ट्रक्चर आहे. ustenite आणि 50% फेराइट फेज.
आकृती 2a ओपन सर्किट पोटेंशिअल (Eocp) विरुद्ध एक्सपोजर टाइम डेटा विरुद्ध 2707 HDSS साठी अजैविक 2216E मध्यम आणि P. एरुगिनोसा मटनाचा रस्सा 14 दिवसांसाठी 37 °C वर दर्शविते. हे दर्शवते की Eocp मध्ये सर्वात मोठा आणि लक्षणीय बदल पहिल्या 24 तासांच्या आत होतो. CE -5 च्या आसपास दोन्ही प्रकरणांमध्ये Eocp मूल्य 2216E मध्ये. 16 तास आणि नंतर झपाट्याने घसरले, अजैविक नमुना आणि P साठी अनुक्रमे -477 mV (वि. SCE) आणि -236 mV (वि. SCE) पर्यंत पोहोचले ).स्यूडोमोनास एरुगिनोसा कूपन, अनुक्रमे. २४ तासांनंतर, पी. एरुगिनोसासाठी 2707 HDSS चे Eocp मूल्य -228 mV (वि. SCE) वर तुलनेने स्थिर होते, तर गैर-जैविक नमुन्यांसाठी संबंधित मूल्य अंदाजे -442 mV होते. P. एरुगिनोसाची उपस्थिती कमी होती.
अजैविक माध्यमात 2707 एचडीएसएस नमुन्यांची इलेक्ट्रोकेमिकल चाचणी आणि 37 डिग्री सेल्सिअस तापमानात स्यूडोमोनास एरुगिनोसा मटनाचा रस्सा:
(a) एक्सपोजर वेळेचे कार्य म्हणून Eocp, (b) 14 व्या दिवशी ध्रुवीकरण वक्र, (c) एक्सपोजर वेळेचे कार्य म्हणून Rp आणि (d) एक्सपोजर वेळेचे कार्य म्हणून icorr.
तक्ता 3 मध्ये 2707 HDSS नमुन्यांचे इलेक्ट्रोकेमिकल गंज पॅरामीटर मूल्ये सूचीबद्ध आहेत जे अजैविक माध्यम आणि स्यूडोमोनास एरुगिनोसा इनोक्युलेटेड माध्यमाच्या संपर्कात आहेत. 14 दिवसांसाठी अॅनोडिक आणि कॅथोडिक वक्रांचे स्पर्शरेषा छेदनबिंदूवर येण्यासाठी एक्स्ट्रापोलेट करण्यात आले होते (सायनरोकॉरोशन पॉटेन्शिअल) आणि कॉरोरोशन पॉटेन्शिअल () टॅफेल उतार (βα आणि βc) मानक पद्धतीनुसार 30,31.
आकृती 2b मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, P. aeruginosa वक्र वरच्या दिशेने बदल झाल्यामुळे अजैविक वक्रच्या तुलनेत Ecorr मध्ये वाढ झाली. icorr मूल्य, जे गंज दराच्या प्रमाणात आहे, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा नमुन्यात 0.328 μA cm-2 पर्यंत वाढले (नमुना-072cm नॉन-बायोलॉजिकल नमुन्याच्या चार पट).
जलद गंज विश्लेषणासाठी LPR ही एक उत्कृष्ट नॉन-डिस्ट्रक्टिव्ह इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धत आहे. ती MIC32 चा अभ्यास करण्यासाठी देखील वापरली गेली. आकृती 2c ध्रुवीकरण प्रतिरोध (Rp) एक्सपोजर वेळेचे कार्य म्हणून दर्शविते. उच्च Rp मूल्य म्हणजे कमी गंज. पहिल्या 24 तासांत, HDSS 275 kΩ275 चे Rp कमाल नमुने kΩ275 चे Rp पर्यंत पोहोचले. स्यूडोमोनास एरुगिनोसा नमुन्यांसाठी s आणि 1429 kΩ cm2. आकृती 2c हे देखील दर्शविते की Rp मूल्य एका दिवसानंतर झपाट्याने कमी झाले आणि नंतर पुढील 13 दिवस ते तुलनेने अपरिवर्तित राहिले. स्यूडोमोनास एरुगिनोसा नमुन्याचे Rp मूल्य सुमारे 40 kΩ आहे 40 kΩ cm-42cm नॉन-लॉजिकल मूल्य cm2 पेक्षा खूपच कमी आहे.
icorr मूल्य एकसमान गंज दराच्या प्रमाणात आहे. त्याचे मूल्य खालील Stern-Geary समीकरणावरून काढले जाऊ शकते,
Zou et al खालील.33, या कामात टाफेल उतार B चे ठराविक मूल्य 26 mV/डिसेंबर असे गृहीत धरण्यात आले होते. आकृती 2d दाखवते की नॉन-बायोलॉजिकल 2707 नमुन्याचे आयकर तुलनेने स्थिर राहिले, तर P. एरुगिनोसा नमुना पहिल्या 24 तासांनंतर मोठ्या प्रमाणात चढ-उतार झाला. गैर-जैविक नियंत्रणांपेक्षा जास्त. हा कल ध्रुवीकरण प्रतिकार परिणामांशी सुसंगत आहे.
ईआयएस हे आणखी एक विध्वंसक तंत्र आहे ज्याचा उपयोग कोरोड केलेल्या इंटरफेसवर इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियांचे वैशिष्ट्य दर्शवण्यासाठी केला जातो. इम्पेडन्स स्पेक्ट्रा आणि अजैविक माध्यम आणि स्यूडोमोनास एरुगिनोसा सोल्यूशनच्या संपर्कात आलेल्या नमुन्यांची कॅपॅसिटन्स व्हॅल्यू, पॅसिव्ह फिल्म/बायोफिल्मचा आरबी रेझिस्टन्स, स्पेसिव्ह लेयरच्या दुहेरी चार्ज, स्पेसिव्ह लेयरच्या पृष्ठभागावर तयार झालेले आरबी. EDL ) आणि QCPE कॉन्स्टंट फेज एलिमेंट (CPE) पॅरामीटर्स. समतुल्य सर्किट (EEC) मॉडेल वापरून डेटा फिट करून या पॅरामीटर्सचे विश्लेषण केले गेले.
आकृती 3 नमुनेदार Nyquist प्लॉट्स (a आणि b) आणि Bode प्लॉट्स (a' आणि b') 2707 HDSS नमुने अजैविक माध्यमात दाखवते आणि P. aeruginosa मटनाचा रस्सा वेगवेगळ्या उष्मायन वेळेसाठी दाखवते. Nyquist रिंगचा व्यास स्यूडोमोनास a. एकूण प्रतिबाधाचे परिमाण. विश्रांतीच्या वेळेच्या स्थिरतेची माहिती फेज maxima द्वारे प्रदान केली जाऊ शकते. आकृती 4 मोनोलेयर (a) आणि bilayer (b) आधारित भौतिक संरचना आणि त्यांच्याशी संबंधित EECs दर्शविते. CPE EEC मॉडेलमध्ये सादर केले आहे. त्याची प्रवेश आणि प्रतिबाधा खालीलप्रमाणे व्यक्त केली आहे:
2707 HDSS नमुन्याचे प्रतिबाधा स्पेक्ट्रम फिट करण्यासाठी दोन भौतिक मॉडेल आणि संबंधित समतुल्य सर्किट:
जेथे Y0 ही CPE ची परिमाण आहे, j ही काल्पनिक संख्या आहे किंवा (-1)1/2, ω ही कोनीय वारंवारता आहे, आणि n ही CPE पॉवर इंडेक्स युनिटी 35 पेक्षा कमी आहे. चार्ज ट्रान्सफर रेझिस्टन्सचा व्यस्त (म्हणजे 1/Rct) गंज दराशी संबंधित आहे. 1 इंक 4 दिवसांचा वेगवान दर, 2 इंक 4 दिवसांचा वेगवान दर. स्यूडोमोनास एरुगिनोसा नमुन्यांचे Rct 32 kΩ cm2 पर्यंत पोहोचले, जे गैर-जैविक नमुन्यांच्या 489 kΩ cm2 पेक्षा खूपच लहान आहे (तक्ता 4).
आकृती 5 मधील CLSM प्रतिमा आणि SEM प्रतिमा स्पष्टपणे दर्शविते की 7 दिवसांनंतर 2707 HDSS नमुन्याच्या पृष्ठभागावरील बायोफिल्म कव्हरेज दाट आहे. तथापि, 14 दिवसांनंतर, बायोफिल्म कव्हरेज विरळ होते आणि काही मृत पेशी दिसल्या. तक्ता 5 वरील बायोफिल्मची जाडी दर्शवते. .जास्तीत जास्त बायोफिल्म जाडी 7 दिवसांनंतर 23.4 μm वरून 14 दिवसांनंतर 18.9 μm वर बदलली. सरासरी बायोफिल्म जाडीने देखील या प्रवृत्तीची पुष्टी केली. ती 7 दिवसांनंतर 22.2 ± 0.7 μm वरून 14 दिवसांनंतर 17.8 ± 1.0 μm झाली.
(a) 7 दिवसांनंतर 3-D CLSM प्रतिमा, (b) 14 दिवसांनंतर 3-D CLSM प्रतिमा, (c) SEM प्रतिमा 7 दिवसांनंतर आणि (d) SEM प्रतिमा 14 दिवसांनंतर.
EDS ने P. aeruginosa च्या संपर्कात आलेल्या नमुन्यांवरील बायोफिल्म्स आणि गंज उत्पादनांमधील रासायनिक घटक उघड केले. आकृती 6 दर्शविते की बायोफिल्म्स आणि गंज उत्पादनांमध्ये C, N, O, आणि P चे प्रमाण बेअर मेटलच्या तुलनेत खूप जास्त आहे, कारण हे घटक बायोफिल्म्स आणि त्यांच्या चयापचयांशी संबंधित आहेत. मायक्रोबॅस आणि ट्रायबॉक्‍सच्या पातळीत फक्त C, N, O, आणि P चे प्रमाण आवश्यक आहे. बायोफिल्म आणि नमुन्यांच्या पृष्ठभागावरील गंज उत्पादने सूचित करतात की धातूच्या मॅट्रिक्समध्ये गंज झाल्यामुळे घटक गमावले आहेत.
14 दिवसांनंतर, 2216E माध्यमात P. aeruginosa सोबत आणि शिवाय खड्डा आढळून आला. उष्मायनाच्या आधी, नमुन्याची पृष्ठभाग गुळगुळीत आणि दोषमुक्त होती (Fig. 7a). उष्मायनानंतर आणि बायोफिल्म आणि गंज उत्पादने काढून टाकल्यानंतर, सीएलबीएसएमच्या पृष्ठभागावरील सर्वात खोल खड्डे सीएलबीएसएम आणि सीएलबीएसएमच्या परीक्षेत दर्शविले गेले. गैर-जैविक नियंत्रण नमुन्यांच्या पृष्ठभागावर कोणतेही स्पष्ट खड्डे आढळले नाहीत (जास्तीत जास्त खड्डा खोली 0.02 μm).स्यूडोमोनास एरुगिनोसामुळे होणारी कमाल खड्डा खोली 7 दिवसांनंतर 0.52 μm आणि 14 दिवसांनंतर 0.69 μm होती, या आधारावर, सरासरी कमाल खड्ड्याची खोली 103 नमुने निवडली 0.42 ± 0.12 μm आणि 0.52 ± 0.15 μm, अनुक्रमे (तक्ता 5). ही खड्डा खोली मूल्ये लहान पण महत्त्वाची आहेत.
(a) प्रदर्शनापूर्वी, (b) अजैविक माध्यमात 14 दिवस आणि (c) स्यूडोमोनास एरुगिनोसा मटनाचा रस्सा 14 दिवस.
आकृती 8 वेगवेगळ्या नमुन्याच्या पृष्ठभागाचे XPS स्पेक्ट्रा दाखवते आणि प्रत्येक पृष्ठभागासाठी विश्लेषित केलेल्या रासायनिक रचनांचा सारांश तक्ता 6 मध्ये दिला आहे. तक्ता 6 मध्ये, P. एरुगिनोसा (नमुने A आणि B) च्या उपस्थितीत Fe आणि Cr ची अणु टक्केवारी नॉन-जैविक नियंत्रण नमुने आणि C. amperino नमुने (s. -लेव्हल वर्णक्रमीय वक्र 574.4, 576.6, 578.3 आणि 586.8 eV च्या बंधनकारक ऊर्जा (BE) मूल्यांसह चार शिखर घटकांमध्ये फिट केले गेले होते, ज्याचे श्रेय अनुक्रमे Cr, Cr2O3, CrO3 आणि Cr(OH)3, Cr(OH)3, सह-बियोलॉजिकल आणि नॉन-बीएएफआर (अंजीर-सपा-9). लेव्हल स्पेक्ट्रममध्ये अनुक्रमे अंजीर 9c आणि d मध्ये Cr (BE साठी 573.80 eV) आणि Cr2O3 (BE साठी 575.90 eV) दोन मुख्य शिखरे आहेत. अजैविक आणि P. एरुगिनोसा नमुन्यांमधील सर्वात उल्लेखनीय फरक म्हणजे Cr6+ आणि Cr6+ ची उपस्थिती आणि उच्च सापेक्ष बीईओ 8 (BeO8) बीई8 अपूर्णांक (बीईओ8) चे उच्च सापेक्ष. चित्रपट
दोन माध्यमांमध्ये 2707 HDSS नमुन्याच्या पृष्ठभागाचा विस्तृत XPS स्पेक्ट्रा अनुक्रमे 7 दिवस आणि 14 दिवसांचा आहे.
(a) P. aeruginosa च्या संपर्कात 7 दिवस, (b) P. aeruginosa च्या संपर्कात 14 दिवस, (c) अजैविक माध्यमात 7 दिवस आणि (d) अजैविक माध्यमात 14 दिवस.
HDSS बहुतेक वातावरणात उच्च पातळीचे गंज प्रतिकार प्रदर्शित करते. किम आणि इतर.2 ने नोंदवले आहे की UNS S32707 HDSS ची व्याख्या 45 पेक्षा जास्त PREN सह उच्च मिश्र धातुयुक्त DSS म्हणून करण्यात आली होती. या कामात 2707 HDSS नमुन्याचे PREN मूल्य 49 होते. हे उच्च क्रोमियम सामग्री आणि उच्च मॉलिब्डेनम आणि नी पातळीमुळे आहे, जे अॅसिड-अॅसिडिक आणि उच्च-अ‍ॅसिडिक-कॉम्प्रेशनमध्ये फायदेशीर आहे. मोफत मायक्रोस्ट्रक्चर संरचनात्मक स्थिरता आणि गंज प्रतिरोधकतेसाठी उपयुक्त आहेत. तथापि, उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिकार असूनही, या कामातील प्रायोगिक डेटा सूचित करतो की 2707 HDSS P. aeruginosa biofilms च्या MIC साठी पूर्णपणे रोगप्रतिकारक नाही.
इलेक्ट्रोकेमिकल परिणामांवरून असे दिसून आले की P. aeruginosa मटनाचा रस्सा मध्ये 2707 HDSS चा गंज दर गैर-जैविक माध्यमाच्या तुलनेत 14 दिवसांनंतर लक्षणीयरीत्या वाढला होता. आकृती 2a मध्ये, Eocp मध्ये घट अजैविक माध्यम आणि P. aeruginosa मटनाचा रस्सा या दोन्हीमध्ये दिसून आली. बायोफिल्मच्या 4 तासांदरम्यान पृष्ठभाग कव्हर केले गेले. आणि Eocp तुलनेने स्थिर होते36. तथापि, जैविक Eocp ची पातळी गैर-जैविक Eocp पेक्षा जास्त होती. हा फरक P. aeruginosa बायोफिल्म निर्मितीमुळे आहे असे मानण्याचे कारण आहे. Fig. 2d मध्ये, P. aeruginosa च्या उपस्थितीत, icorr चे मूल्य 270-270mg 270cm , 270cm anmagtucm वर पोहोचले. de abiotic नियंत्रण (0.063 μA cm-2) पेक्षा जास्त, जे EIS द्वारे मोजलेल्या Rct मूल्याशी सुसंगत होते. पहिल्या काही दिवसांत, P. aeruginosa पेशींच्या संलग्नतेमुळे आणि biofilms च्या निर्मितीमुळे P. aeruginosa मटनाचा रस्सा मधील प्रतिबाधा मूल्ये वाढली. तथापि, जेव्हा spicimens च्या पृष्ठभागावर पूर्णपणे संरक्षण होते तेव्हा ऍरुजिनोसा मटनाचा रस्सा कमी होतो. प्रथम बायोफिल्म्स आणि बायोफिल्म मेटाबोलाइट्सच्या निर्मितीमुळे. त्यामुळे, कालांतराने गंज प्रतिरोधकता कमी झाली आणि पी. एरुगिनोसाच्या जोडणीमुळे स्थानिक गंज निर्माण झाला. अजैविक माध्यमातील ट्रेंड भिन्न होते. गैर-जैविक नियंत्रणाचा गंज प्रतिरोधक मूल्यापेक्षा जास्त होता. अजैविक नमुने, 2707 HDSS चे Rct मूल्य 14 व्या दिवशी 489 kΩ cm2 वर पोहोचले, जे P. aeruginosa च्या उपस्थितीत Rct मूल्याच्या (32 kΩ cm2) 15 पट होते. म्हणून, 2707 HDSS ला निर्जंतुकीकरण वातावरणात उत्कृष्ट गंज प्रतिरोधक क्षमता आहे, परंतु MIC द्वारे अटॅक नाही.
हे परिणाम अंजीर 2b मधील ध्रुवीकरण वक्रांमधून देखील पाहिले जाऊ शकतात. एनोडिक शाखांचे श्रेय स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म तयार करणे आणि धातूच्या ऑक्सिडेशन प्रतिक्रियांना दिले गेले. त्याच वेळी कॅथोडिक प्रतिक्रिया म्हणजे ऑक्सिजनची घट. पी. एरुगिनोसाच्या उपस्थितीमुळे मॅग्ट्रोजिक ऍप्लिकेशन्सच्या वाढीव प्रमाणापेक्षा जास्त प्रमाणात क्षय आणि ऑक्सिडेशनची तीव्रता वाढते. नियंत्रण. हे सूचित करते की पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म 2707 HDSS चे स्थानिक गंज वाढवते. युआन एट अल29 ला आढळले की पी. एरुगिनोसा बायोफिल्मच्या आव्हानाखाली 70/30 Cu-Ni मिश्र धातुची गंज चालू घनता वाढली आहे. हे ऑक्झिनोसा बायोफिल्म बायोकॅटॅलिसिसमुळे असू शकते. या कामात 2707 HDSS चे MIC. एरोबिक बायोफिल्म्सच्या खाली ऑक्सिजन देखील कमी असू शकतो. त्यामुळे, ऑक्सिजनद्वारे धातूच्या पृष्ठभागाचे पुन: निष्क्रिय होणे हे या कामात MIC साठी योगदान देणारे घटक असू शकते.
डिकिन्सन वगैरे.38 ने सुचवले की रासायनिक आणि इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रियांचे दर नमुन्याच्या पृष्ठभागावरील सेसाइल बॅक्टेरियाच्या चयापचय क्रिया आणि गंज उत्पादनांच्या स्वरूपावर थेट परिणाम करू शकतात. आकृती 5 आणि तक्ता 5 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, सेल नंबर आणि बायोफिल्मची जाडी 14 दिवसांनंतर कमी झाली. हे 14 दिवसांनंतर पेशींच्या पृष्ठभागावर वाजवीपणे स्पष्ट केले जाऊ शकते. HDSS 2216E माध्यमात पोषक तत्व कमी झाल्यामुळे किंवा 2707 HDSS मॅट्रिक्समधून विषारी धातूचे आयन सोडल्यामुळे मृत्यू झाला. ही बॅच प्रयोगांची मर्यादा आहे.
या कामात, P. एरुगिनोसा बायोफिल्मने 2707 HDSS पृष्ठभागावरील बायोफिल्मच्या खाली Cr आणि Fe च्या स्थानिक कमी होण्यास प्रोत्साहन दिले (चित्र 6). तक्ता 6 मध्ये, नमुना C च्या तुलनेत नमुना D मध्ये Fe आणि Cr ची घट, हे दर्शविते की P. एरुगिनोसा मुळे विरघळलेले Fe आणि Cr 2707 दिवसांत बायोफिल्म 27 दिवसांसाठी वापरण्यात आले. सागरी वातावरणाचे अनुकरण करा.त्यामध्ये 17700 ppm Cl- आहे, जे नैसर्गिक समुद्राच्या पाण्यात आढळलेल्या तुलनेत आहे. 17700 ppm Cl- ची उपस्थिती XPS द्वारे विश्लेषित केलेल्या 7- आणि 14-दिवसांच्या अजैविक नमुन्यांमध्ये Cr कमी होण्याचे मुख्य कारण होते. C नमुन्यांमध्ये C च्या तुलनेत जास्त विघटन झाल्यामुळे, C नमुन्यांमध्ये कमी होते. अजैविक वातावरणात 2707 HDSS चा मजबूत Cl− प्रतिकार. आकृती 9 पॅसिव्हेशन फिल्ममध्ये Cr6+ ची उपस्थिती दर्शविते. चेन आणि क्लेटन यांनी सुचविल्याप्रमाणे P. एरुगिनोसा बायोफिल्म्सद्वारे स्टीलच्या पृष्ठभागावरून Cr काढण्यात त्याचा सहभाग असू शकतो.
जिवाणूंच्या वाढीमुळे, लागवडीपूर्वी आणि नंतरच्या माध्यमाची pH मूल्ये अनुक्रमे 7.4 आणि 8.2 होती. त्यामुळे P. aeruginosa बायोफिल्मच्या खाली, सेंद्रिय ऍसिड गंज हे या कामात योगदान देणारे घटक असण्याची शक्यता नाही कारण pH मध्ये तुलनेने उच्च pH असल्यामुळे pH चे प्राथमिक नियंत्रण मोठ्या प्रमाणात झाले नाही. 7.4 ते अंतिम 7.5) 14-दिवसांच्या चाचणी कालावधीत. उष्मायनानंतर लसीकरण माध्यमात pH मधील वाढ P. aeruginosa च्या चयापचय क्रियामुळे होते आणि चाचणी पट्ट्यांच्या अनुपस्थितीत pH वर समान प्रभाव असल्याचे आढळले.
आकृती 7 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, पी. एरुगिनोसा बायोफिल्ममुळे निर्माण होणारी कमाल खड्डा खोली 0.69 μm होती, जी अजैविक माध्यमाच्या (0.02 μm) पेक्षा खूप मोठी होती. हे वर वर्णन केलेल्या इलेक्ट्रोकेमिकल डेटाशी सुसंगत आहे. 0.69 μm खड्डा खोली 1052 पेक्षा जास्त आहे. .हे डेटा दर्शविते की 2205 DSS च्या तुलनेत 2707 HDSS चांगले MIC प्रतिकार प्रदर्शित करते. यात आश्चर्य वाटायला नको कारण 2707 HDSS मध्ये जास्त क्रोमियम सामग्री आहे, जो दीर्घकाळ टिकणारी निष्क्रियता प्रदान करते, हानिकारक दुय्यम प्रक्षेपणांशिवाय संतुलित फेज स्ट्रक्चरमुळे, P. de aerlipassivate पॉइंट्स आणि स्टार्टअप करणे कठीण होते.
निष्कर्षानुसार, अजैविक माध्यमातील नगण्य पिटिंगच्या तुलनेत पी. ​​एरुगिनोसा मटनाचा रस्सा 2707 एचडीएसएसच्या पृष्ठभागावर एमआयसी पिटिंग आढळून आला. हे कार्य दर्शविते की 2707 एचडीएसएसमध्ये 2205 डीएसएस पेक्षा चांगली एमआयसी प्रतिरोधक क्षमता आहे, परंतु पी. एरुगिनोसा मटनाचा रस्सा योग्य अंदाजे निवडल्यामुळे आणि पी. एरुजिनोसा अंदाजे निवडल्यामुळे ते एमआयसीसाठी पूर्णपणे रोगप्रतिकारक नाही. सागरी पर्यावरणासाठी सेवा जीवन.
2707 HDSS चे कूपन चीनच्या शेनयांग येथील स्कूल ऑफ मेटलर्जी ऑफ नॉर्थईस्टर्न युनिव्हर्सिटी (NEU) द्वारे प्रदान केले आहे. 2707 HDSS ची मूलभूत रचना तक्ता 1 मध्ये दर्शविली आहे, ज्याचे विश्लेषण NEU साहित्य विश्लेषण आणि चाचणी विभागाद्वारे करण्यात आले आहे. सर्व नमुने 110 °C ते 110 °C पर्यंत सोल्यूशनवर उपचार केले गेले. 2707 HDSS 1 सेमी 2 च्या वरच्या उघडलेल्या पृष्ठभागाच्या क्षेत्रासह 2000 ग्रिटमध्ये सिलिकॉन कार्बाइड पेपरने पॉलिश केले गेले आणि पुढे 0.05 μm Al2O3 पावडर सस्पेंशनसह पॉलिश केले गेले. बाजू आणि तळ अक्रिय पेंटद्वारे संरक्षित आहेत. कोरडे झाल्यानंतर, नमुने स्वच्छ धुवावेत आणि desterol/5% पेक्षा esterol पेक्षा अधिक 5% पाण्याने धुवावे. 5 तास. नंतर ते वापरण्यापूर्वी 0.5 तास अल्ट्राव्हायोलेट (UV) प्रकाशात हवेत वाळवले गेले.
मरीन स्यूडोमोनास एरुगिनोसा MCCC 1A00099 स्ट्रेन Xiamen मरीन कल्चर कलेक्शन सेंटर (MCCC), चीन येथून खरेदी करण्यात आला. स्यूडोमोनास एरुगिनोसा 250 मिली फ्लास्कमध्ये 37 डिग्री सेल्सिअस तापमानात एरोबिक पद्धतीने वाढविण्यात आला आणि 500 ​​मिली बायोकेमिकल ग्लास 250 मि.ली. ology Co., Ltd., Qingdao, China).मध्यम (g/L): 19.45 NaCl, 5.98 MgCl2, 3.24 Na2SO4, 1.8 CaCl2, 0.55 KCl, 0.16 Na2CO3, 0.08 KBr, 0.Cl230, S.0340, S.0340 , 0.004 NaSiO3, 0016 NH3, 0016 NH3, 0016 NaH2PO4 , 5.0 पेप्टोन, 1.0 यीस्ट एक्स्ट्रॅक्ट आणि 0.1 फेरिक सायट्रेट. ऑटोक्लेव्ह 121°C वर 20 मिनिटे आधी 20 मिनिटांसाठी इनोक्युलेशन आणि प्लॅन प्लॅन 0016 एनएच3, 0016 NaH2PO4. एक्स मॅग्निफिकेशन.लसीकरणानंतर लगेचच प्लँक्टोनिक स्यूडोमोनास एरुगिनोसाची प्रारंभिक सेल एकाग्रता अंदाजे 106 पेशी/मिली होती.
इलेक्ट्रोकेमिकल चाचण्या क्लासिक थ्री-इलेक्ट्रोड ग्लास सेलमध्ये 500 मिली मध्यम आकारमानासह केल्या गेल्या. एक प्लॅटिनम शीट आणि एक सॅच्युरेटेड कॅलोमेल इलेक्ट्रोड (SCE) अणुभट्टीशी मीठ ब्रिजने भरलेल्या लगगिन केशिकाद्वारे जोडले गेले, काउंटर आणि संदर्भ इलेक्ट्रोड म्हणून काम केले गेले, अनुक्रमे प्रत्येक स्पीड कोपरसह कार्यरत इलेक्ट्रोड कोपर तयार केले गेले. ecimen आणि इपॉक्सीने झाकलेले, कार्यरत इलेक्ट्रोडसाठी 1 सेमी 2 उघडलेले एकल-बाजूचे पृष्ठभाग क्षेत्र सोडले. इलेक्ट्रोकेमिकल मापन दरम्यान, नमुने 2216E माध्यमात ठेवण्यात आले आणि पाण्याच्या बाथमध्ये स्थिर उष्मायन तापमान (37 °C) राखले गेले. OCP, LPR, EIS आणि संभाव्य pomicization डेटा वापरून 2216E मापन केले गेले. , Gamry Instruments, Inc., USA). LPR चाचण्या Eocp सह -5 आणि 5 mV च्या श्रेणीवर 0.125 mV s-1 च्या स्कॅन दराने रेकॉर्ड केल्या गेल्या आणि 1 Hz.EIS ची सॅम्पलिंग फ्रिक्वेंसी 0.01 ते 10,000 mV एप्लाइड स्टेट स्टीफ एप्लायड H.000mV 5000mV एप्लाइड स्टेट वापरून वारंवारता श्रेणीमध्ये साइन वेव्हसह केली गेली. स्वीप, स्थिर मुक्त गंज संभाव्य मूल्यापर्यंत पोहोचेपर्यंत इलेक्ट्रोड ओपन-सर्किट मोडमध्ये होते. ध्रुवीकरण वक्र नंतर -0.2 ते 1.5 V विरुद्ध Eocp 0.166 mV/s स्कॅन दराने चालवले गेले. प्रत्येक चाचणी P. aeruginosa सह आणि शिवाय 3 वेळा पुनरावृत्ती झाली.
मेटॅलोग्राफिक विश्लेषणासाठी नमुने 2000 ग्रिट ओल्या SiC पेपरने यांत्रिकपणे पॉलिश केले गेले आणि नंतर ऑप्टिकल निरीक्षणासाठी 0.05 μm Al2O3 पावडर सस्पेन्शनसह पॉलिश केले गेले. ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप वापरून मेटॅलोग्राफिक विश्लेषण केले गेले. नमुने 10% पॉटॉक्साइड 4% हायड्रॉक्साइड द्रावणाने कोरले गेले.
उष्मायनानंतर, फॉस्फेट-बफर सलाईन (पीबीएस) द्रावण (पीएच 7.4 ± 0.2) सह नमुने 3 वेळा धुतले गेले आणि नंतर बायोफिल्म्स निश्चित करण्यासाठी 10 तासांसाठी 2.5% (v/v) ग्लूटाराल्डिहाइडसह निश्चित केले गेले. त्यानंतर ते निर्जलीकरण झाले. , हवा कोरडे होण्यापूर्वी इथेनॉलचे 95% आणि 100% v/v. शेवटी, SEM निरीक्षणासाठी चालकता प्रदान करण्यासाठी नमुन्याच्या पृष्ठभागावर सोन्याच्या फिल्मने थुंकले जाते. SEM प्रतिमा प्रत्येक नमुन्याच्या पृष्ठभागावर सर्वात जास्त अधोरेखित पी. ​​एरुगिनोसा पेशी असलेल्या स्पॉट्सवर केंद्रित होत्या. झेक्रोसेरनिंग एलिमेंट्स (ईडीएससीएल) रासायनिक घटक शोधून काढा. LSM 710, Zeiss, Germany) खड्ड्याची खोली मोजण्यासाठी वापरला गेला. बायोफिल्म अंतर्गत गंजलेले खड्डे निरीक्षण करण्यासाठी, चाचणी तुकडा प्रथम चायनीज नॅशनल स्टँडर्ड (CNS) GB/T4334.4-2000 नुसार साफ केला गेला आणि चाचणी तुकड्याच्या पृष्ठभागावरील गंज उत्पादने आणि बायोफिल्म काढून टाकण्यात आला.
क्ष-किरण फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS, ESCALAB250 पृष्ठभाग विश्लेषण प्रणाली, थर्मो VG, USA) विश्लेषण एका रंगीत क्ष-किरण स्त्रोत वापरून केले गेले (1500 eV उर्जा आणि 150 W पॉवरवर अॅल्युमिनियम Kα लाइन) विस्तृत बंधनकारक ऊर्जा श्रेणी 0 –30H5 मानक परिस्थितीत 0-305 मानक वापरून रेकॉर्ड केलेले होते. V पास ऊर्जा आणि 0.2 eV स्टेप आकार.
उबवलेले नमुने काढले गेले आणि 15 s45 साठी PBS (pH 7.4 ± 0.2) सह हलक्या हाताने धुवून टाकण्यात आले. नमुन्यांवरील बायोफिल्म्सची जीवाणूजन्य व्यवहार्यता पाहण्यासाठी, बायोफिल्म्स LIVE/DEAD BacLight BacLight BacLight Viability Kit (Invitroe,The USA) दोन Kit, Eugenene,The USA Fluedenes वापरून डाग करण्यात आले. , हिरवा फ्लोरोसेंट SYTO-9 डाई आणि लाल फ्लोरोसेंट प्रोपिडियम आयोडाइड (PI) डाई. CLSM अंतर्गत, फ्लोरोसेंट हिरवे आणि लाल ठिपके अनुक्रमे जिवंत आणि मृत पेशी दर्शवतात. डाग पडण्यासाठी, 3 μl असलेले 1 ml मिश्रण SYTO-9 3 μl 2 3 इंक तापमानात आणि खोलीत 3 μl SYTO-9 3 इंक तापमानात द्रावण होते. अंधारात.त्यानंतर, Nikon CLSM मशीन (C2 Plus, Nikon, Japan) वापरून दोन तरंगलांबी (जिवंत पेशींसाठी 488 nm आणि मृत पेशींसाठी 559 nm) वर डागलेले नमुने पाहिले गेले. बायोफिल्मची जाडी 3-D स्कॅनिंग मोडमध्ये मोजली गेली.
हा लेख कसा उद्धृत करायचा: Li, H. et al.Microbial corrosion of 2707 super duplex stainless steel by marine Pseudomonas aeruginosa biofilm.science.Rep.6, 20190;doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. thiosulfate.coros.science.80, 205–212 (205–212) च्या उपस्थितीत क्लोराईड सोल्यूशनमध्ये LDX 2101 डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलचे स्ट्रेस कॉरोझन क्रॅकिंग.
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील welds.coros.science.53, 1939-1947 (2011) च्या खड्ड्यावरील गंज प्रतिरोधक वायूमध्ये सोल्यूशन हीट ट्रीटमेंट आणि नायट्रोजनचा प्रभाव.
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 316L Stainless Steel.coros.science.45, 2577–2595 (2003) मध्ये मायक्रोबियल आणि इलेक्ट्रोकेमिकली इंड्युस्ड पिटिंग कॉरोजनचा तुलनात्मक रासायनिक अभ्यास.
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. क्लोराईड. इलेक्ट्रोचिम. जर्नल.64, 211–220 (2012) च्या उपस्थितीत विविध pH च्या अल्कधर्मी द्रावणात 2205 डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलचे इलेक्ट्रोकेमिकल वर्तन.
लिटल, बीजे, ली, जेएस अँड रे, आरआय द इफेक्ट ऑफ मरीन बायोफिल्म्स ऑन कॉरोझन: एक संक्षिप्त पुनरावलोकन. इलेक्ट्रोचिम. जर्नल.54, 2-7 (2008).