Cảm ơn bạn đã ghé thăm Nature.com.Phiên bản trình duyệt bạn đang sử dụng có hỗ trợ CSS hạn chế.Để có trải nghiệm tốt nhất, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng trình duyệt cập nhật (hoặc tắt Chế độ tương thích trong Internet Explorer).Trong thời gian chờ đợi, để đảm bảo hỗ trợ liên tục, chúng tôi sẽ hiển thị trang web không có kiểu và JavaScript.
Ăn mòn do vi sinh vật (MIC) là một vấn đề nghiêm trọng trong nhiều ngành công nghiệp, vì nó có thể dẫn đến thiệt hại kinh tế lớn.Inox siêu song 2707 (2707 HDSS) được sử dụng trong môi trường biển nhờ khả năng kháng hóa chất tuyệt vời.Tuy nhiên, khả năng kháng MIC của nó chưa được chứng minh bằng thực nghiệm.Nghiên cứu này kiểm tra hành vi của MIC 2707 HDSS do vi khuẩn hiếu khí biển Pseudomonas aeruginosa gây ra.Phân tích điện hóa cho thấy rằng với sự có mặt của màng sinh học Pseudomonas aeruginosa trong môi trường 2216E, xảy ra sự thay đổi tích cực về khả năng ăn mòn và tăng mật độ dòng ăn mòn.Phân tích quang phổ quang điện tử tia X (XPS) cho thấy hàm lượng Cr trên bề mặt mẫu dưới màng sinh học giảm.Phân tích trực quan các hố cho thấy màng sinh học P. aeruginosa tạo ra độ sâu tối đa của hố là 0,69 µm trong 14 ngày ủ.Mặc dù điều này là nhỏ, nhưng nó chỉ ra rằng 2707 HDSS không hoàn toàn miễn nhiễm với MIC của màng sinh học P. aeruginosa.
Thép không gỉ song công (DSS) được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau do sự kết hợp hoàn hảo giữa các tính chất cơ học tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn1,2.Tuy nhiên, hiện tượng rỗ cục bộ vẫn xảy ra và ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của thép3,4 này.DSS không có khả năng chống ăn mòn vi sinh vật (MIC)5,6.Mặc dù có nhiều ứng dụng cho DSS, nhưng vẫn có những môi trường mà khả năng chống ăn mòn của DSS không đủ để sử dụng lâu dài.Điều này có nghĩa là cần có những vật liệu đắt tiền hơn với khả năng chống ăn mòn cao hơn.Jeon et al7 phát hiện ra rằng ngay cả thép không gỉ siêu kép (SDSS) cũng có một số hạn chế về khả năng chống ăn mòn.Do đó, trong một số trường hợp, thép không gỉ siêu kép (HDSS) có khả năng chống ăn mòn cao hơn được yêu cầu.Điều này dẫn đến sự phát triển của HDSS hợp kim cao.
Khả năng chống ăn mòn DSS phụ thuộc vào tỷ lệ pha alpha và gamma và cạn kiệt ở các vùng Cr, Mo và W 8, 9, 10 liền kề với pha thứ hai.HDSS chứa hàm lượng Cr, Mo và N11 cao, do đó nó có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và giá trị cao (45-50) của chỉ số chống rỗ tương đương (PREN) được xác định bởi wt.%Cr + 3,3 (wt.%Mo + 0,5 wt. .%W) + 16% wt.N12.Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời của nó phụ thuộc vào thành phần cân bằng chứa khoảng 50% pha ferritic (α) và 50% austenitic (γ).HDSS có tính chất cơ học tốt hơn và khả năng chống ăn mòn clorua cao hơn.Cải thiện khả năng chống ăn mòn giúp mở rộng việc sử dụng HDSS trong các môi trường clorua mạnh hơn như môi trường biển.
MIC là một vấn đề lớn trong nhiều ngành công nghiệp như dầu khí và nước14.MIC chiếm 20% tổng số thiệt hại do ăn mòn15.MIC là sự ăn mòn điện hóa sinh học có thể quan sát được trong nhiều môi trường.Màng sinh học hình thành trên bề mặt kim loại làm thay đổi điều kiện điện hóa, do đó ảnh hưởng đến quá trình ăn mòn.Người ta tin rằng ăn mòn MIC là do màng sinh học gây ra.Các vi sinh vật sinh điện ăn mòn kim loại để lấy năng lượng cần thiết để tồn tại17.Các nghiên cứu về MIC gần đây đã chỉ ra rằng EET (chuyển điện tử ngoại bào) là yếu tố giới hạn tốc độ trong MIC do các vi sinh vật sinh điện gây ra.Trương và cộng sự.18 đã chứng minh rằng các trung gian điện tử đẩy nhanh quá trình chuyển điện tử giữa các tế bào Desulfovibrio sessificans và thép không gỉ 304, dẫn đến sự tấn công MIC nghiêm trọng hơn.Anning et al.19 và Wenzlaff et al.20 đã chỉ ra rằng màng sinh học của vi khuẩn khử sunfat ăn mòn (SRB) có thể hấp thụ trực tiếp các điện tử từ chất nền kim loại, dẫn đến hiện tượng rỗ nghiêm trọng.
DSS được biết là dễ bị MIC trong môi trường chứa SRB, vi khuẩn khử sắt (IRB), v.v. 21 .Những vi khuẩn này gây ra các vết rỗ cục bộ trên bề mặt DSS dưới màng sinh học22,23.Không giống như DSS, HDSS24 MIC không được biết đến nhiều.
Pseudomonas aeruginosa là vi khuẩn Gram âm, di động, hình que, phân bố rộng rãi trong tự nhiên25.Pseudomonas aeruginosa cũng là một nhóm vi sinh vật chính trong môi trường biển, làm tăng nồng độ MIC.Pseudomonas tham gia tích cực vào quá trình ăn mòn và được công nhận là vi khuẩn tiên phong trong quá trình hình thành màng sinh học.Mahat et al.28 và Yuan et al.29 đã chứng minh rằng Pseudomonas aeruginosa có xu hướng làm tăng tốc độ ăn mòn thép nhẹ và hợp kim trong môi trường nước.
Mục tiêu chính của công việc này là điều tra các đặc tính của MIC 2707 HDSS do vi khuẩn hiếu khí biển Pseudomonas aeruginosa gây ra bằng phương pháp điện hóa, phương pháp phân tích bề mặt và phân tích sản phẩm ăn mòn.Các nghiên cứu điện hóa, bao gồm điện thế mạch hở (OCP), điện trở phân cực tuyến tính (LPR), quang phổ trở kháng điện hóa (EIS) và khả năng phân cực động, đã được thực hiện để nghiên cứu hoạt động của MIC 2707 HDSS.Phân tích quang phổ tán sắc năng lượng (EDS) được thực hiện để phát hiện các nguyên tố hóa học trên bề mặt bị ăn mòn.Ngoài ra, quang phổ quang điện tử tia X (XPS) được sử dụng để xác định tính ổn định của quá trình thụ động hóa màng oxit dưới tác động của môi trường biển có chứa Pseudomonas aeruginosa.Độ sâu của các hố được đo dưới kính hiển vi quét laser đồng tiêu (CLSM).
Bảng 1 cho thấy thành phần hóa học của 2707 HDSS.Bảng 2 cho thấy 2707 HDSS có các tính chất cơ học tuyệt vời với cường độ chảy 650 MPa.Trên hình.Hình 1 cho thấy vi cấu trúc quang học của dung dịch 2707 HDSS được xử lý nhiệt.Trong vi cấu trúc chứa khoảng 50% pha austenit và 50% pha ferit, có thể nhìn thấy các dải kéo dài của pha austenit và ferit không có pha thứ cấp.
Trên hình.Hình 2a cho thấy điện thế mạch hở (Eocp) so với thời gian tiếp xúc của 2707 HDSS trong môi trường phi sinh học 2216E và canh thang P. aeruginosa trong 14 ngày ở 37°C.Nó cho thấy rằng sự thay đổi lớn nhất và quan trọng nhất trong Eocp xảy ra trong vòng 24 giờ đầu tiên.Giá trị Eocp trong cả hai trường hợp đạt cực đại -145 mV (so với SCE) vào khoảng 16 giờ và sau đó giảm mạnh, đạt -477 mV (so với SCE) và -236 mV (so với SCE) đối với mẫu phi sinh học.và Pseudomonas aeruginosa coupon tương ứng).Sau 24 giờ, giá trị Eocp 2707 HDSS đối với P. aeruginosa tương đối ổn định ở mức -228 mV (so với SCE), trong khi giá trị tương ứng đối với các mẫu phi sinh học là khoảng -442 mV (so với SCE).Eocp khi có P. aeruginosa khá thấp.
Nghiên cứu điện hóa của 2707 mẫu HDSS trong môi trường phi sinh học và môi trường Pseudomonas aeruginosa ở 37°C:
(a) Eocp là hàm của thời gian phơi sáng, (b) đường cong phân cực ở ngày 14, (c) Rp là hàm của thời gian phơi sáng và (d) icorr là hàm của thời gian phơi sáng.
Bảng 3 cho thấy các thông số ăn mòn điện hóa của 2707 mẫu HDSS tiếp xúc với môi trường phi sinh học và Pseudomonas aeruginosa được cấy trong khoảng thời gian 14 ngày.Các tiếp tuyến của các đường cong cực dương và cực âm được ngoại suy để thu được các giao điểm cho mật độ dòng ăn mòn (icorr), khả năng ăn mòn (Ecorr) và độ dốc Tafel (βα và βc) theo các phương pháp tiêu chuẩn30,31.
Như thể hiện trong hình.Như trong hình 2b, sự dịch chuyển lên trên của đường cong P. aeruginosa dẫn đến sự gia tăng Ecorr so với đường cong phi sinh học.Giá trị icorr, tỷ lệ thuận với tốc độ ăn mòn, tăng lên 0,328 µA cm-2 trong mẫu Pseudomonas aeruginosa, lớn hơn bốn lần so với mẫu phi sinh học (0,087 µA cm-2).
LPR là một phương pháp điện hóa không phá hủy cổ điển để phân tích ăn mòn nhanh.Nó cũng đã được sử dụng để nghiên cứu MIC32.Trên hình.Hình 2c cho thấy điện trở phân cực (Rp) là một hàm của thời gian phơi sáng.Giá trị Rp cao hơn có nghĩa là ăn mòn ít hơn.Trong vòng 24 giờ đầu tiên, Rp 2707 HDSS đạt đỉnh 1955 kΩ cm2 đối với mẫu vật phi sinh học và 1429 kΩ cm2 đối với mẫu vật Pseudomonas aeruginosa.Hình 2c cũng cho thấy giá trị Rp giảm nhanh chóng sau một ngày và sau đó tương đối không thay đổi trong 13 ngày tiếp theo.Giá trị Rp của mẫu Pseudomonas aeruginosa là khoảng 40 kΩ cm2, thấp hơn nhiều so với giá trị 450 kΩ cm2 của mẫu phi sinh học.
Giá trị của icorr tỷ lệ thuận với tốc độ ăn mòn đồng đều.Giá trị của nó có thể được tính từ phương trình Stern-Giri sau:
Theo Zoe et al.33, giá trị điển hình của độ dốc Tafel B trong công việc này được lấy là 26 mV/dec.Hình 2d cho thấy icorr của mẫu phi sinh học 2707 vẫn tương đối ổn định, trong khi mẫu P. aeruginosa dao động rất nhiều sau 24 giờ đầu tiên.Các giá trị icorr của các mẫu P. aeruginosa cao hơn một bậc so với các giá trị của các biện pháp kiểm soát phi sinh học.Xu hướng này phù hợp với kết quả của điện trở phân cực.
EIS là một phương pháp không phá hủy khác được sử dụng để mô tả các phản ứng điện hóa trên bề mặt bị ăn mòn.Phổ trở kháng và giá trị điện dung tính toán của các mẫu tiếp xúc với môi trường phi sinh học và dung dịch Pseudomonas aeruginosa, điện trở màng thụ động/màng sinh học Rb hình thành trên bề mặt mẫu, điện trở chuyển điện tích Rct, điện dung hai lớp điện dung Cdl (EDL) và các thông số phần tử Pha QCPE không đổi (CPE).Các tham số này được phân tích sâu hơn bằng cách khớp dữ liệu bằng mô hình mạch tương đương (EEC).
Trên hình.3 thể hiện các biểu đồ Nyquist điển hình (a và b) và biểu đồ Bode (a' và b') cho 2707 mẫu HDSS trong môi trường phi sinh học và canh trường P. aeruginosa trong các thời gian ủ khác nhau.Đường kính của vòng Nyquist giảm khi có Pseudomonas aeruginosa.Biểu đồ Bode (Hình 3b') cho thấy sự gia tăng tổng trở.Thông tin về hằng số thời gian thư giãn có thể thu được từ cực đại pha.Trên hình.4 cho thấy các cấu trúc vật lý dựa trên lớp đơn lớp (a) và lớp kép (b) và các EEC tương ứng.CPE được đưa vào mô hình EEC.Độ dẫn và trở kháng của nó được thể hiện như sau:
Hai mẫu vật lý và mạch tương đương tương ứng để lắp phổ trở kháng của mẫu 2707 HDSS:
trong đó Y0 là giá trị KPI, j là số ảo hoặc (-1)1/2, ω là tần số góc, n là chỉ số công suất KPI nhỏ hơn 135.Độ nghịch đảo điện trở truyền điện tích (tức là 1/Rct) tương ứng với tốc độ ăn mòn.Rct càng nhỏ thì tốc độ ăn mòn càng cao27.Sau 14 ngày ủ, Rct của các mẫu Pseudomonas aeruginosa đạt 32 kΩ cm2, thấp hơn nhiều so với 489 kΩ cm2 của các mẫu không sinh học (Bảng 4).
Ảnh CLSM và ảnh SEM ở Hình 5 cho thấy rõ lớp màng sinh học phủ trên bề mặt mẫu HDSS 2707 sau 7 ngày dày đặc.Tuy nhiên, sau 14 ngày, độ bao phủ của màng sinh học kém và xuất hiện một số tế bào chết.Bảng 5 cho thấy độ dày màng sinh học trên 2707 mẫu HDSS sau khi tiếp xúc với P. aeruginosa trong 7 và 14 ngày.Độ dày màng sinh học tối đa thay đổi từ 23,4 µm sau 7 ngày thành 18,9 µm sau 14 ngày.Độ dày màng sinh học trung bình cũng xác nhận xu hướng này.Nó giảm từ 22,2 ± 0,7 μm sau 7 ngày xuống còn 17,8 ± 1,0 μm sau 14 ngày.
(a) Ảnh CLSM 3-D sau 7 ngày, (b) Ảnh CLSM 3-D sau 14 ngày, (c) Ảnh SEM sau 7 ngày và (d) Ảnh SEM sau 14 ngày.
EMF tiết lộ các nguyên tố hóa học trong màng sinh học và các sản phẩm ăn mòn trên các mẫu tiếp xúc với P. aeruginosa trong 14 ngày.Trên hình.Hình 6 cho thấy hàm lượng C, N, O và P trong màng sinh học và các sản phẩm ăn mòn cao hơn đáng kể so với trong kim loại nguyên chất, vì các nguyên tố này có liên quan đến màng sinh học và các chất chuyển hóa của chúng.Vi khuẩn chỉ cần một lượng nhỏ crom và sắt.Mức độ cao của Cr và Fe trong màng sinh học và các sản phẩm ăn mòn trên bề mặt mẫu cho thấy nền kim loại đã bị mất các nguyên tố do ăn mòn.
Sau 14 ngày, quan sát thấy các vết rỗ có và không có P. aeruginosa trong môi trường 2216E.Trước khi ủ, bề mặt của các mẫu nhẵn và không có khuyết tật (Hình 7a).Sau khi ủ và loại bỏ màng sinh học và các sản phẩm ăn mòn, các lỗ sâu nhất trên bề mặt mẫu được kiểm tra bằng CLSM, như trong Hình 7b và c.Không tìm thấy vết rỗ rõ ràng trên bề mặt của các biện pháp kiểm soát phi sinh học (độ sâu rỗ tối đa 0,02 µm).Độ sâu hố tối đa do P. aeruginosa gây ra là 0,52 µm sau 7 ngày và 0,69 µm sau 14 ngày, dựa trên độ sâu hố tối đa trung bình từ 3 mẫu (10 độ sâu hố tối đa được chọn cho mỗi mẫu).Kết quả lần lượt là 0,42 ± 0,12 µm và 0,52 ± 0,15 µm (Bảng 5).Các giá trị độ sâu lỗ này nhỏ nhưng quan trọng.
(a) trước khi tiếp xúc, (b) 14 ngày trong môi trường phi sinh học và (c) 14 ngày trong môi trường Pseudomonas aeruginosa.
Trên hình.Bảng 8 cho thấy phổ XPS của các bề mặt mẫu khác nhau và thành phần hóa học được phân tích cho từng bề mặt được tóm tắt trong Bảng 6. Trong Bảng 6, phần trăm nguyên tử của Fe và Cr khi có P. aeruginosa (mẫu A và B) thấp hơn nhiều so với các đối chứng phi sinh học.(mẫu C và D).Đối với mẫu P. aeruginosa, đường cong quang phổ ở cấp độ của hạt nhân Cr 2p được khớp với bốn thành phần cực đại có năng lượng liên kết (BE) là 574,4, 576,6, 578,3 và 586,8 eV, có thể được quy cho Cr, Cr2O3, CrO3.và Cr(OH)3 tương ứng (Hình 9a và b).Đối với các mẫu phi sinh học, phổ của mức Cr 2p chính chứa hai đỉnh chính của Cr (573,80 eV đối với BE) và Cr2O3 (575,90 eV đối với BE) trong Hình.9c và d, tương ứng.Sự khác biệt nổi bật nhất giữa mẫu phi sinh học và mẫu P. aeruginosa là sự hiện diện của Cr6+ và tỷ lệ tương đối cao hơn của Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) dưới màng sinh học.
Phổ XPS rộng của bề mặt mẫu 2707 HDSS trong hai môi trường lần lượt là 7 và 14 ngày.
(a) 7 ngày tiếp xúc với P. aeruginosa, (b) 14 ngày tiếp xúc với P. aeruginosa, (c) 7 ngày trong môi trường phi sinh học và (d) 14 ngày trong môi trường phi sinh học.
HDSS thể hiện mức độ chống ăn mòn cao trong hầu hết các môi trường.Kim et al.2 đã báo cáo rằng HDSS UNS S32707 được xác định là DSS hợp kim cao với PREN lớn hơn 45. Giá trị PREN của mẫu 2707 HDSS trong nghiên cứu này là 49. Điều này là do hàm lượng crom cao và hàm lượng molypden và niken cao, rất hữu ích trong môi trường axit.và môi trường có hàm lượng clorua cao.Ngoài ra, một thành phần cân bằng tốt và vi cấu trúc không có khuyết tật có lợi cho sự ổn định cấu trúc và khả năng chống ăn mòn.Tuy nhiên, mặc dù có khả năng kháng hóa chất tuyệt vời, dữ liệu thực nghiệm trong công trình này cho thấy rằng 2707 HDSS không hoàn toàn miễn nhiễm với MIC màng sinh học P. aeruginosa.
Kết quả điện hóa cho thấy tốc độ ăn mòn của 2707 HDSS trong canh trường P. aeruginosa tăng đáng kể sau 14 ngày so với môi trường không sinh học.Trong Hình 2a, sự giảm Eocp đã được quan sát thấy cả trong môi trường phi sinh học và trong canh trường P. aeruginosa trong 24 giờ đầu tiên.Sau đó, màng sinh học bao phủ hoàn toàn bề mặt của mẫu và Eocp trở nên tương đối ổn định36.Tuy nhiên, mức Eocp sinh học cao hơn nhiều so với mức Eocp phi sinh học.Có nhiều lý do để tin rằng sự khác biệt này có liên quan đến sự hình thành màng sinh học P. aeruginosa.Trên hình.2d khi có mặt P. aeruginosa, giá trị icorr 2707 HDSS đạt 0,627 μA cm-2, cao hơn một bậc so với đối chứng phi sinh học (0,063 μA cm-2), phù hợp với giá trị Rct được đo bằng EIS.Trong vài ngày đầu tiên, các giá trị trở kháng trong canh trường P. aeruginosa tăng lên do các tế bào P. aeruginosa bám vào và hình thành các màng sinh học.Tuy nhiên, khi màng sinh học bao phủ hoàn toàn bề mặt mẫu, trở kháng sẽ giảm.Lớp bảo vệ bị tấn công chủ yếu do sự hình thành màng sinh học và các chất chuyển hóa của màng sinh học.Do đó, khả năng chống ăn mòn giảm dần theo thời gian và sự xâm nhập của P. aeruginosa gây ra hiện tượng ăn mòn cục bộ.Các xu hướng trong môi trường phi sinh học là khác nhau.Khả năng chống ăn mòn của biện pháp kiểm soát phi sinh học cao hơn nhiều so với giá trị tương ứng của các mẫu tiếp xúc với canh trường P. aeruginosa.Ngoài ra, đối với việc bổ sung phi sinh học, giá trị Rct 2707 HDSS đạt 489 kΩ cm2 vào ngày 14, cao hơn 15 lần so với giá trị Rct (32 kΩ cm2) khi có P. aeruginosa.Do đó, 2707 HDSS có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong môi trường vô trùng, nhưng không chống lại MIC từ màng sinh học P. aeruginosa.
Những kết quả này cũng có thể được quan sát từ các đường cong phân cực trong Hình.2b.Sự phân nhánh anốt có liên quan đến sự hình thành màng sinh học Pseudomonas aeruginosa và các phản ứng oxy hóa kim loại.Trong trường hợp này, phản ứng catốt là sự khử oxy.Sự hiện diện của P. aeruginosa làm tăng đáng kể mật độ dòng ăn mòn, cao hơn khoảng một bậc so với trong điều khiển phi sinh học.Điều này chỉ ra rằng màng sinh học P. aeruginosa tăng cường khả năng ăn mòn cục bộ của 2707 HDSS.Yuan et al.29 phát hiện ra rằng mật độ dòng ăn mòn của hợp kim Cu-Ni 70/30 tăng lên dưới tác động của màng sinh học P. aeruginosa.Điều này có thể là do xúc tác sinh học khử oxy của màng sinh học Pseudomonas aeruginosa.Quan sát này cũng có thể giải thích MIC 2707 HDSS trong công việc này.Cũng có thể có ít oxy dưới màng sinh học hiếu khí.Do đó, việc từ chối thụ động lại bề mặt kim loại bằng oxy có thể là một yếu tố góp phần vào MIC trong công việc này.
Dickinson và cộng sự.38 cho rằng tốc độ phản ứng hóa học và điện hóa có thể bị ảnh hưởng trực tiếp bởi hoạt động trao đổi chất của vi khuẩn không cuống trên bề mặt mẫu và bản chất của các sản phẩm ăn mòn.Như thể hiện trong Hình 5 và Bảng 5, số lượng tế bào và độ dày màng sinh học giảm sau 14 ngày.Điều này có thể được giải thích một cách hợp lý bởi thực tế là sau 14 ngày, hầu hết các tế bào không cuống trên bề mặt của 2707 HDSS đã chết do cạn kiệt chất dinh dưỡng trong môi trường 2216E hoặc giải phóng các ion kim loại độc hại từ ma trận 2707 HDSS.Đây là một hạn chế của thí nghiệm hàng loạt.
Trong nghiên cứu này, màng sinh học P. aeruginosa đã góp phần làm cạn kiệt Cr và Fe cục bộ dưới màng sinh học trên bề mặt của 2707 HDSS (Hình 6).Bảng 6 cho thấy sự giảm Fe và Cr trong mẫu D so với mẫu C, cho thấy Fe và Cr hòa tan do màng sinh học P. aeruginosa gây ra vẫn tồn tại trong 7 ngày đầu tiên.Môi trường 2216E được sử dụng để mô phỏng môi trường biển.Nó chứa 17700 ppm Cl-, tương đương với hàm lượng của nó trong nước biển tự nhiên.Sự hiện diện của 17700 ppm Cl- là nguyên nhân chính làm giảm Cr trong các mẫu phi sinh học 7 và 14 ngày được phân tích bởi XPS.So với các mẫu P. aeruginosa, sự hòa tan Cr trong các mẫu phi sinh học ít hơn nhiều do 2707 HDSS kháng clo mạnh trong điều kiện phi sinh học.Trên hình.9 cho thấy sự có mặt của Cr6+ trong màng thụ động.Nó có thể liên quan đến việc loại bỏ crom khỏi bề mặt thép bằng màng sinh học P. aeruginosa, theo đề xuất của Chen và Clayton.
Do vi khuẩn phát triển nên giá trị pH của môi trường trước và sau khi nuôi cấy lần lượt là 7,4 và 8,2.Do đó, bên dưới màng sinh học P. aeruginosa, sự ăn mòn axit hữu cơ dường như không góp phần vào công việc này do độ pH tương đối cao trong môi trường số lượng lớn.Độ pH của môi trường đối chứng phi sinh học không thay đổi đáng kể (từ 7,4 ban đầu đến 7,5 cuối cùng) trong thời gian thử nghiệm 14 ngày.Sự gia tăng độ pH trong môi trường hạt giống sau khi ủ là do hoạt động trao đổi chất của P. aeruginosa và được phát hiện là có tác động tương tự đối với độ pH khi không có que thử.
Như thể hiện trong Hình 7, độ sâu tối đa của hố do màng sinh học P. aeruginosa gây ra là 0,69 µm, lớn hơn nhiều so với độ sâu của môi trường phi sinh học (0,02 µm).Điều này phù hợp với dữ liệu điện hóa được mô tả ở trên.Độ sâu hố 0,69 µm nhỏ hơn mười lần so với giá trị 9,5 µm được báo cáo cho 2205 DSS trong cùng điều kiện.Những dữ liệu này cho thấy 2707 HDSS thể hiện khả năng chống lại MIC tốt hơn so với 2205 DSS.Điều này không có gì đáng ngạc nhiên vì 2707 HDSS có mức Cr cao hơn, mang lại khả năng thụ động hóa lâu hơn, P. aeruginosa khó khử thụ động hơn và do cấu trúc pha cân bằng của nó không có kết tủa thứ cấp có hại gây ra hiện tượng rỗ khí.
Tóm lại, các hố MIC đã được tìm thấy trên bề mặt của 2707 HDSS trong môi trường P. aeruginosa so với các hố không đáng kể trong môi trường phi sinh học.Công trình này cho thấy 2707 HDSS có khả năng kháng MIC tốt hơn 2205 DSS, nhưng nó không hoàn toàn miễn dịch với MIC do màng sinh học P. aeruginosa.Những kết quả này hỗ trợ trong việc lựa chọn các loại thép không gỉ phù hợp và tuổi thọ cho môi trường biển.
Phiếu giảm giá cho 2707 HDSS do Trường Luyện kim thuộc Đại học Đông Bắc (NEU) ở Thẩm Dương, Trung Quốc cung cấp.Thành phần nguyên tố của 2707 HDSS được thể hiện trong Bảng 1, được phân tích bởi Phòng Phân tích và Thử nghiệm Vật liệu của NEU.Tất cả các mẫu được xử lý dung dịch rắn ở 1180°C trong 1 giờ.Trước khi thử nghiệm ăn mòn, một HDSS 2707 hình đồng xu với diện tích bề mặt mở trên cùng là 1 cm2 được đánh bóng đến 2000 grit bằng giấy nhám silicon carbide và sau đó được đánh bóng bằng hỗn hợp bột Al2O3 0,05 µm.Các mặt và đáy được bảo vệ bằng sơn trơ.Sau khi sấy khô, các mẫu được rửa bằng nước khử ion vô trùng và khử trùng bằng etanol 75% (v/v) trong 0,5 giờ.Sau đó, chúng được làm khô trong không khí dưới tia cực tím (UV) trong 0,5 giờ trước khi sử dụng.
Chủng Pseudomonas aeruginosa biển MCCC 1A00099 được mua từ Trung tâm sưu tập văn hóa biển Hạ Môn (MCCC), Trung Quốc.Pseudomonas aeruginosa được phát triển trong điều kiện hiếu khí ở 37° C. trong bình 250 ml và tế bào điện hóa thủy tinh 500 ml sử dụng môi trường lỏng Marine 2216E (Công ty TNHH Công nghệ sinh học Thanh Đảo Hope, Thanh Đảo, Trung Quốc).Môi trường chứa (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 6NH26 NH3, 3,0016 NH3 5,0 peptone, 1,0 chiết xuất men và 0,1 sắt xitrat.Hấp khử trùng ở 121°C trong 20 phút trước khi cấy.Đếm tế bào không cuống và sinh vật phù du bằng máy đo huyết sắc tố dưới kính hiển vi ánh sáng ở độ phóng đại 400 lần.Nồng độ ban đầu của sinh vật phù du Pseudomonas aeruginosa ngay sau khi cấy là khoảng 106 tế bào/ml.
Các thử nghiệm điện hóa được thực hiện trong một tế bào thủy tinh ba điện cực cổ điển với thể tích trung bình là 500 ml.Tấm bạch kim và điện cực calomel bão hòa (SAE) được kết nối với lò phản ứng thông qua các mao quản Luggin chứa đầy cầu muối, tương ứng đóng vai trò là điện cực đối chiếu và điện cực tham chiếu.Để sản xuất các điện cực làm việc, dây đồng cao su được gắn vào từng mẫu và được phủ nhựa epoxy, để lại khoảng 1 cm2 diện tích không được bảo vệ cho một bên của điện cực làm việc.Trong quá trình đo điện hóa, các mẫu được đặt trong môi trường 2216E và giữ ở nhiệt độ ủ không đổi (37°C) trong bể nước.OCP, LPR, EIS và dữ liệu phân cực động tiềm năng được đo bằng chiết áp Autolab (Tham khảo 600TM, Gamry Cụ, Inc., Hoa Kỳ).Các thử nghiệm LPR được ghi lại ở tốc độ quét 0,125 mV s-1 trong khoảng -5 đến 5 mV với Eocp và tốc độ lấy mẫu là 1 Hz.EIS được thực hiện với sóng hình sin trên dải tần từ 0,01 đến 10.000 Hz sử dụng điện áp đặt vào là 5 mV ở trạng thái ổn định Eocp.Trước khi quét điện thế, các điện cực ở chế độ không tải cho đến khi đạt được giá trị ổn định của điện thế ăn mòn tự do.Sau đó, các đường cong phân cực được đo từ -0,2 đến 1,5 V như một hàm của Eocp ở tốc độ quét 0,166 mV/s.Mỗi thử nghiệm được lặp lại 3 lần có và không có P. aeruginosa.
Các mẫu để phân tích kim loại được đánh bóng cơ học bằng giấy SiC 2000 grit ướt và sau đó được đánh bóng thêm bằng huyền phù bột Al2O3 0,05 µm để quan sát quang học.Phân tích kim loại được thực hiện bằng kính hiển vi quang học.Các mẫu được khắc bằng dung dịch kali hydroxit 43 10% khối lượng.
Sau khi ủ, các mẫu được rửa 3 lần bằng dung dịch muối đệm phốt phát (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) và sau đó cố định bằng glutaraldehyde 2,5% (v/v) trong 10 giờ để cố định màng sinh học.Sau đó, nó được khử nước bằng etanol theo mẻ (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% và 100% theo thể tích) trước khi sấy khô trong không khí.Cuối cùng, một màng vàng được lắng đọng trên bề mặt của mẫu để cung cấp độ dẫn cho quan sát SEM.Ảnh SEM tập trung vào các điểm có nhiều tế bào P. aeruginosa không cuống nhất trên bề mặt của mỗi mẫu.Thực hiện phân tích EDS để tìm các nguyên tố hóa học.Kính hiển vi quét laser đồng tiêu Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Đức) đã được sử dụng để đo độ sâu hố.Để quan sát các hố ăn mòn dưới màng sinh học, trước tiên, mẫu thử nghiệm được làm sạch theo Tiêu chuẩn Quốc gia Trung Quốc (CNS) GB/T4334.4-2000 để loại bỏ các sản phẩm ăn mòn và màng sinh học khỏi bề mặt của mẫu thử nghiệm.
Phân tích quang phổ quang điện tử tia X (XPS, hệ thống phân tích bề mặt ESCALAB250, Thermo VG, Hoa Kỳ) được thực hiện bằng cách sử dụng nguồn tia X đơn sắc (dòng Nhôm Kα có năng lượng 1500 eV và công suất 150 W) trong dải rộng năng lượng liên kết 0 trong điều kiện tiêu chuẩn là –1350 eV.Phổ có độ phân giải cao được ghi lại bằng cách sử dụng năng lượng truyền 50 eV và bước 0,2 eV.
Các mẫu đã ủ được lấy ra và rửa nhẹ nhàng bằng PBS (pH 7,4 ± 0,2) trong 15 s45.Để quan sát khả năng tồn tại của vi khuẩn trên màng sinh học trên các mẫu, màng sinh học được nhuộm bằng cách sử dụng Bộ khả năng tồn tại của vi khuẩn BacLight LIVE/DEAD (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Bộ sản phẩm chứa hai thuốc nhuộm huỳnh quang: thuốc nhuộm huỳnh quang màu lục SYTO-9 và thuốc nhuộm huỳnh quang màu đỏ propidium iodide (PI).Trong CLSM, các chấm màu xanh lục và đỏ huỳnh quang tương ứng đại diện cho các tế bào sống và chết.Để nhuộm màu, 1 ml hỗn hợp chứa 3 µl SYTO-9 và 3 µl dung dịch PI được ủ trong 20 phút ở nhiệt độ phòng (23°C) trong bóng tối.Sau đó, các mẫu đã nhuộm màu được kiểm tra ở hai bước sóng (488 nm đối với tế bào sống và 559 nm đối với tế bào chết) bằng thiết bị Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Nhật Bản).Độ dày màng sinh học được đo ở chế độ quét 3D.
Cách trích dẫn bài viết này: Li, H. et al.Sự ăn mòn của vi khuẩn đối với thép không gỉ siêu kép 2707 bởi màng sinh học biển Pseudomonas aeruginosa.khoa học.ngày 6 tháng 6 năm 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Sự nứt do ăn mòn do ứng suất của thép không gỉ song công LDX 2101 trong dung dịch clorua với sự có mặt của thiosulphate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Sự nứt do ăn mòn do ứng suất của thép không gỉ song công LDX 2101 trong dung dịch clorua với sự có mặt của thiosulphate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей ст али LDX 2101 в растворах хлоридов в рисутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Vết nứt do ăn mòn do ứng suất của thép không gỉ song công LDX 2101 trong dung dịch clorua với sự có mặt của thiosunfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 Thép không gỉ không có sunfat và không có sunfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей ст али LDX 2101 в растворе хлорида в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Vết nứt do ăn mòn do ứng suất của thép không gỉ song công LDX 2101 trong dung dịch clorua với sự có mặt của thiosunfat.coros khoa học 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Ảnh hưởng của xử lý nhiệt dung dịch và nitơ trong khí bảo vệ đến khả năng chống ăn mòn rỗ của các mối hàn thép không gỉ siêu song công. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Ảnh hưởng của xử lý nhiệt dung dịch và nitơ trong khí bảo vệ đến khả năng chống ăn mòn rỗ của các mối hàn thép không gỉ siêu song công.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS và Park, YS Ảnh hưởng của xử lý nhiệt dung dịch và nitơ trong khí bảo vệ đối với khả năng chống ăn mòn rỗ của các mối hàn thép không gỉ hyperduplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS 固溶热处理和保护气体中的氮气对超双相不锈钢焊缝抗点蚀性能的影响。 Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS và Park, YS Ảnh hưởng của xử lý nhiệt dung dịch và nitơ trong khí bảo vệ đến khả năng chống ăn mòn rỗ của mối hàn thép không gỉ siêu song công.koros.khoa học.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Nghiên cứu so sánh về hóa học đối với rỗ thép không gỉ 316L do vi khuẩn và điện hóa gây ra. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Nghiên cứu so sánh về hóa học đối với rỗ thép không gỉ 316L do vi khuẩn và điện hóa gây ra.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. và Lewandowski, Z. Nghiên cứu hóa học so sánh về rỗ vi sinh và điện hóa của thép không gỉ 316L. 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. và Lewandowski, Z. Nghiên cứu hóa học so sánh về rỗ do vi sinh và điện hóa trong thép không gỉ 316L.koros.khoa học.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Hoạt động điện hóa của thép không gỉ song công 2205 trong dung dịch kiềm có độ pH khác nhau khi có mặt clorua. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Hoạt động điện hóa của thép không gỉ song công 2205 trong dung dịch kiềm có độ pH khác nhau khi có mặt clorua.Luo H., Dong KF, Lee HG và Xiao K. Hành vi điện hóa của thép không gỉ song công 2205 trong dung dịch kiềm có độ pH khác nhau với sự có mặt của clorua. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的电化学行为。 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Hành vi điện hóa của thép không gỉ 双相 khi có mặt clorua ở độ pH khác nhau trong dung dịch kiềm.Luo H., Dong KF, Lee HG và Xiao K. Hành vi điện hóa của thép không gỉ song công 2205 trong dung dịch kiềm có độ pH khác nhau với sự có mặt của clorua.điện hóa.Tạp chí.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Ảnh hưởng của màng sinh học biển đối với sự ăn mòn: Đánh giá ngắn gọn. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Ảnh hưởng của màng sinh học biển đối với sự ăn mòn: Đánh giá ngắn gọn.Little, BJ, Lee, JS và Ray, RI Ảnh hưởng của màng sinh học biển đối với sự ăn mòn: Đánh giá ngắn gọn. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 海洋生物膜对腐蚀的影响：简明综述。 Nhỏ, BJ, Lee, JS & Ray, RILittle, BJ, Lee, JS và Ray, RI Ảnh hưởng của màng sinh học biển đối với sự ăn mòn: Đánh giá ngắn gọn.điện hóa.Tạp chí.54, 2-7 (2008).