Dėkojame, kad apsilankėte Nature.com.Naudojate naršyklės versiją su ribotu CSS palaikymu.Norėdami gauti geriausią patirtį, rekomenduojame naudoti atnaujintą naršyklę (arba išjungti suderinamumo režimą „Internet Explorer“).Be to, norėdami užtikrinti nuolatinį palaikymą, svetainę rodome be stilių ir JavaScript.
Vienu metu rodoma trijų skaidrių karuselė.Naudokite mygtukus Ankstesnis ir Kitas, kad vienu metu pereitumėte per tris skaidres, arba naudokite slankiklio mygtukus, esančius pabaigoje, norėdami pereiti per tris skaidres vienu metu.
Mikrobinė korozija (MIC) yra pagrindinė daugelio pramonės šakų problema, nes ji gali sukelti didžiulius ekonominius nuostolius.Super dvipusis nerūdijantis plienas 2707 (2707 HDSS) naudojamas jūrinėje aplinkoje dėl puikaus cheminio atsparumo.Tačiau jo atsparumas MIC nebuvo eksperimentiškai įrodytas.Šiame tyrime buvo tiriamas MIC 2707 HDSS elgesys, kurį sukelia jūrinė aerobinė bakterija Pseudomonas aeruginosa.Elektrocheminė analizė parodė, kad esant Pseudomonas aeruginosa bioplėvelei 2216E terpėje, korozijos potencialas pasikeitė teigiamai, padidėjo korozijos srovės tankis.Rentgeno fotoelektroninės spektroskopijos (XPS) analizės rezultatai parodė Cr kiekio sumažėjimą mėginio paviršiuje po bioplėvele.Duobės vaizdų analizė parodė, kad Pseudomonas aeruginosa bioplėvelės po 14 dienų auginimo sukūrė didžiausią 0,69 µm duobės gylį.Nors tai maža, tai rodo, kad 2707 HDSS nėra visiškai apsaugotas nuo P. aeruginosa bioplėvelių poveikio MIC.
Dvipusis nerūdijantis plienas (DSS) yra plačiai naudojamas įvairiose pramonės šakose dėl puikaus puikių mechaninių savybių ir atsparumo korozijai derinio1,2.Tačiau vis tiek gali atsirasti vietinių duobių, kurios gali turėti įtakos šio plieno 3, 4 vientisumui.DSS neapsaugotas nuo mikrobinės korozijos (MIC)5,6.Nors DSS pritaikymo spektras yra labai platus, vis dar yra aplinkų, kuriose DSS atsparumo korozijai nepakanka ilgalaikiam naudojimui.Tai reiškia, kad reikalingos brangesnės medžiagos, turinčios didesnį atsparumą korozijai.Jeon ir kt.7 nustatė, kad net super dvipusis nerūdijantis plienas (SDSS) turi tam tikrų atsparumo korozijai apribojimų.Todėl tam tikrose srityse reikia naudoti itin dvipusį nerūdijantį plieną (HDSS), kuris būtų atsparesnis korozijai.Dėl to buvo sukurtas labai legiruotas HDSS.
DSS atsparumas korozijai nustatomas pagal α fazės ir γ fazės santykį ir plotus, kurių Cr, Mo ir W išeikvota šalia antrinių fazių8,9,10.HDSS sudėtyje yra daug Cr, Mo ir N11, o tai suteikia jam puikų atsparumą korozijai ir didelės vertės (45–50) ekvivalentinę atsparumo duobėms vertę (PREN), kuri apibrėžiama kaip masės % Cr + 3,3 (masės % Mo). + 0, 5 masės % W) + 16 masės %.N12.Puikus atsparumas korozijai priklauso nuo subalansuotos sudėties, kurioje yra maždaug 50 % feritinės (α) ir 50 % austenitinės (γ) fazės.HDSS turi geresnes mechanines savybes ir didesnį atsparumą chlorui, palyginti su įprastu DSS13.Cheminės korozijos charakteristikos.Patobulintas atsparumas korozijai leidžia išplėsti HDSS naudojimą agresyvesnėse chlorido aplinkose, pavyzdžiui, jūros aplinkoje.
MIC yra didelė problema daugelyje pramonės šakų, įskaitant naftos, dujų ir vandens tiekimą14.MIC sudaro 20 % visų korozijos pažeidimų15.MIC yra bioelektrocheminė korozija, kurią galima pastebėti daugelyje aplinkų16.Bioplėvelių susidarymas ant metalinių paviršių keičia elektrochemines sąlygas ir taip įtakoja korozijos procesą.Visuotinai pripažįstama, kad MIC koroziją sukelia bioplėvelės14.Elektrogeniniai mikroorganizmai valgo metalus, kad gautų energijos išgyvenimui17.Naujausi MIC tyrimai parodė, kad EET (tarpląstelinis elektronų perdavimas) yra ribojantis veiksnys MIC, kurį sukelia elektrogeniniai mikroorganizmai.Zhang ir kt.18 parodė, kad elektronų tarpininkai pagreitina elektronų perdavimą tarp Desulfovibrio vulgaris sėdimųjų ląstelių ir 304 nerūdijančio plieno, todėl MIC ataka yra sunkesnė.Anning ir kt.19 ir Wenzlaff ir kt.20 parodė, kad korozinių sulfatą redukuojančių bakterijų (SRB) bioplėvelės gali sugerti elektronus tiesiai iš metalinių substratų, todėl atsiranda didelių duobių.
Yra žinoma, kad DSS yra jautrus MIC terpėje, kurioje yra SRB, geležies kiekį mažinančių bakterijų (IRB) ir kt. 21 .Šios bakterijos sukelia lokalizuotas duobes DSS paviršiuje po bioplėvele 22, 23.Skirtingai nuo DSS, mažai žinoma apie MIC HDSS24.
Pseudomonas aeruginosa yra gramneigiama, judri, lazdelės formos bakterija, plačiai paplitusi gamtoje25.Pseudomonas aeruginosa taip pat yra pagrindinė mikrobiota, atsakinga už plieno MIC jūrų aplinkoje26.Pseudomonas rūšys tiesiogiai dalyvauja korozijos procesuose ir yra pripažįstamos kaip pirmieji kolonizatoriai formuojant bioplėvelę27.Mahat ir kt.28 ir Yuan ir kt.29 parodė, kad Pseudomonas aeruginosa linkęs padidinti švelnaus plieno ir lydinių korozijos greitį vandens aplinkoje.
Pagrindinis šio darbo tikslas – tirti jūrinės aerobinės bakterijos Pseudomonas aeruginosa sukeltos HDSS 2707 MIC savybes, naudojant elektrocheminius metodus, paviršiaus analizės metodus ir korozijos produktų analizę.Siekiant ištirti MIC 2707 HDSS elgseną, buvo atlikti elektrocheminiai tyrimai, įskaitant atviros grandinės potencialą (OCP), linijinę poliarizacinę varžą (LPR), elektrocheminės varžos spektroskopiją (EIS) ir dinaminę potencialo poliarizaciją.Energijos dispersinės spektroskopijos (EDS) analizė atliekama siekiant aptikti cheminius elementus ant korozijos pažeistų paviršių.Be to, oksido plėvelės pasyvavimo stabilumas, veikiant jūros aplinkai, kurioje yra Pseudomonas aeruginosa, buvo nustatytas rentgeno fotoelektronų spektroskopija (XPS).Duobių gylis buvo matuojamas konfokaliniu lazeriniu skenuojančiu mikroskopu (CLSM).
1 lentelėje parodyta 2707 HDSS cheminė sudėtis.2 lentelėje parodyta, kad 2707 HDSS pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, kurių takumo riba yra 650 MPa.Ant pav.1 parodyta termiškai apdoroto tirpalo 2707 HDSS optinė mikrostruktūra.Mikrostruktūroje, kurioje yra apie 50 % austenitinių ir 50 % feritinių fazių, galima pamatyti pailgas austenitinių ir feritinių fazių juostas be antrinių fazių.
Ant pav.2a parodytas atviros grandinės potencialas (Eocp), palyginti su ekspozicijos laiku 2707 HDSS 2216E abiotinėje terpėje ir Pseudomonas aeruginosa sultinyje 14 dienų 37 ° C temperatūroje.Nustatyta, kad ryškiausi Eocp pokyčiai pasireiškė per pirmąsias 24 valandas.Eocp vertės abiem atvejais pasiekė maždaug -145 mV (palyginti su SCE) maždaug po 16 valandų, o po to smarkiai sumažėjo iki -477 mV (palyginti su SCE) ir -236 mV (palyginti su SCE) nebiologiniams mėginiams ir P santykiniams mėginiams. SCE) patinos lapai, atitinkamai.Po 24 valandų Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS Eocp vertė išliko gana stabili -228 mV (palyginti su SCE), o atitinkama nebiologinio mėginio vertė buvo maždaug -442 mV (palyginti su SCE).Eocp, esant Pseudomonas aeruginosa, buvo gana mažas.
2707 HDSS mėginių elektrocheminis tyrimas abiotinėje terpėje ir Pseudomonas aeruginosa sultinyje 37 °C temperatūroje:
a) Eocp pokytis atsižvelgiant į ekspozicijos laiką, b) poliarizacijos kreivė 14 dieną, c) Rp pokytis atsižvelgiant į ekspozicijos laiką, d) pokytis atsižvelgiant į ekspozicijos laiką.
3 lentelėje pateikti 2707 HDSS mėginių, paveiktų abiotinėmis ir P. aeruginosa terpėmis per 14 dienų, elektrocheminės korozijos parametrai.Tangentinė anodinių ir katodinių kreivių ekstrapoliacija į susikirtimo tašką leido pagal standartinius metodus nustatyti korozijos srovės tankį (icorr), korozijos potencialą (Ecorr) ir Tafelio nuolydį (βα ir βc)30,31.
Kaip parodyta 2b paveiksle, P. aeruginosa kreivės poslinkis į viršų lėmė Ecorr padidėjimą, palyginti su abiotine kreive.Mėginio, kuriame yra Pseudomonas aeruginosa, icorr reikšmė, proporcinga korozijos greičiui, padidėjo iki 0,328 µA cm-2, tai yra keturis kartus didesnė nei nebiologinio mėginio (0,087 µA cm-2).
LPR yra klasikinis elektrocheminis metodas neardomajai greitajai korozijos analizei.Jis taip pat buvo naudojamas tiriant MIC32.Ant pav.2c parodytas poliarizacijos pasipriešinimo (Rp) pokytis priklausomai nuo ekspozicijos laiko.Didesnė Rp vertė reiškia mažesnę koroziją.Per pirmąsias 24 valandas Rp 2707 HDSS pasiekė 1955 kΩ cm2 nebiologiniams mėginiams ir 1429 kΩ cm2 Pseudomonas aeruginosa mėginiams.2c paveiksle taip pat parodyta, kad Rp vertė greitai sumažėjo po vienos dienos ir išliko palyginti nepakitusi per kitas 13 dienų.Pseudomonas aeruginosa bandinio Rp vertė yra apie 40 kΩ cm2, o tai yra daug mažesnė nei 450 kΩ cm2 vertė nebiologiniam bandiniui.
Icorr reikšmė yra proporcinga vienodam korozijos greičiui.Jo vertę galima apskaičiuoti pagal šią Stern-Giri lygtį:
Pasak Zoe ir kt.33 Tafelio nuolydis B buvo priimtas kaip tipinė 26 mV/dec vertė šiame darbe.Ant pav.2d parodyta, kad 2707 abiotinės padermės icorr išliko gana stabilus, o Pseudomonas aeruginosa juostos icorr stipriai svyravo su dideliu šuoliu po pirmųjų 24 valandų.Pseudomonas aeruginosa tiriamojo mėginio icorr reikšmė buvo eilės tvarka didesnė nei nebiologinės kontrolės.Ši tendencija atitinka atsparumo poliarizacijai rezultatus.
EIS yra dar vienas neardomasis metodas, naudojamas apibūdinti elektrochemines reakcijas korozijos sąsajoje34.Pseudomonas aeruginosa abiotinėmis terpėmis ir tirpalais veikiamų juostų varžos spektrai ir talpos skaičiavimai, Rb – juostos paviršiuje susidariusios pasyviosios/bioplėvelės varža, Rct – krūvio perdavimo varža, Cdl – elektrinio dvigubo sluoksnio.) ir QCPE pastovios fazės elemento (CPE) parametrus.Šie parametrai buvo toliau analizuojami lyginant duomenis su lygiaverčio elektros grandinės (EEB) modeliu.
Ant pav.3 parodytos tipiškos Nyquist diagramos (a ir b) ir Bode diagramos (a' ir b') iš 2707 HDSS mėginių abiotinėje terpėje ir Pseudomonas aeruginosa sultinyje įvairiais inkubacijos laikais.Esant Pseudomonas aeruginosa, Nyquist kilpos skersmuo mažėja.Bode diagrama (3b pav.) rodo bendrosios varžos padidėjimą.Informaciją apie atsipalaidavimo laiko konstantą galima gauti iš fazių maksimumų.Ant pav.4 parodytos fizinės struktūros ir atitinkama EEB, pagrįsta vieno sluoksnio (a) ir dviejų sluoksnių (b).CPE įtrauktas į EEB modelį.Jo įleidimas ir varža išreiškiami taip:
Du fiziniai modeliai ir atitinkamos lygiavertės grandinės, skirtos 2707 HDSS kupono varžos spektrui pritaikyti:
Kur Y0 yra CPE dydis, j yra įsivaizduojamas skaičius arba (-1) 1/2, ω yra kampinis dažnis, o n yra CPE galios koeficientas, mažesnis nei vienas35.Įkrovos perdavimo pasipriešinimo inversija (ty 1/Rct) atitinka korozijos greitį.Mažesnė Rct vertė reiškia didesnį korozijos greitį27.Po 14 dienų inkubacijos Pseudomonas aeruginosa tiriamojo mėginio Rct pasiekė 32 kΩ cm2, o tai yra daug mažiau nei nebiologinio tiriamojo mėginio 489 kΩ cm2 (4 lentelė).
CLSM vaizdai ir SEM vaizdai pav.5 aiškiai rodo, kad HDSS mėginio 2707 paviršiaus bioplėvelė buvo labai tanki po 7 dienų.Tačiau po 14 dienų bioplėvelės danga tapo reta ir atsirado negyvų ląstelių.5 lentelėje parodytas 2707 HDSS mėginių bioplėvelės storis po 7 ir 14 dienų nuo Pseudomonas aeruginosa poveikio.Didžiausias bioplėvelės storis pasikeitė nuo 23,4 µm po 7 dienų iki 18,9 µm po 14 dienų.Vidutinis bioplėvelės storis taip pat patvirtino šią tendenciją.Jis sumažėjo nuo 22,2 ± 0,7 μm po 7 dienų iki 17,8 ± 1,0 μm po 14 dienų.
(a) 3-D CLSM vaizdas po 7 dienų, (b) 3-D CLSM vaizdas po 14 dienų, (c) SEM vaizdas po 7 dienų ir (d) SEM vaizdas po 14 dienų.
EMF atskleidė cheminius elementus bioplėvelėje ir korozijos produktus mėginiuose, kurie 14 dienų buvo veikiami Pseudomonas aeruginosa.Ant pav.6 paveiksle parodyta, kad C, N, O, P kiekis bioplėvelėje ir korozijos produktuose yra daug didesnis nei gryname metale, nes šie elementai yra susiję su bioplėvele ir jos metabolitais.Mikroorganizmai reikalauja tik nedidelio kiekio Cr ir Fe.Didelis Cr ir Fe kiekis bioplėvelėje ir korozijos produktai mėginio paviršiuje rodo metalo matricos elementų praradimą dėl korozijos.
Po 14 dienų 2216E terpėje buvo pastebėtos duobutės su P. aeruginosa ir be jos.Prieš inkubaciją mėginių paviršius buvo lygus ir be defektų (7a pav.).Po inkubacijos ir bioplėvelės bei korozijos produktų pašalinimo, naudojant CLSM, buvo ištirtos giliausios duobės mėginio paviršiuje, kaip parodyta 7b ir c pav.Nebiologinės kontrolės paviršiuje akivaizdžių duobių nerasta (maksimalus duobės gylis 0,02 µm).Didžiausias Pseudomonas aeruginosa sukeltas duobės gylis buvo 0,52 µm po 7 dienų ir 0,69 µm po 14 dienų, remiantis vidutiniu didžiausiu duobės gyliu iš 3 mėginių (kiekvienam mėginiui buvo pasirinkta 10 didžiausių duobių gylių) ir pasiekė 0, 42 ± 0,12 µm. .ir atitinkamai 0,52 ± 0,15 µm (5 lentelė).Šios įdubos gylio vertės yra mažos, bet svarbios.
a) prieš poveikį;b) 14 dienų abiotinėje aplinkoje;c) 14 dienų P. aeruginosa sultinyje.
Ant pav.8 lentelėje pateikti įvairių mėginių paviršių XPS spektrai, o kiekvieno paviršiaus chemija apibendrinta 6 lentelėje. 6 lentelėje Fe ir Cr atominiai procentai buvo daug mažesni, kai yra P. aeruginosa (A ir B mėginiai ) nei nebiologinėse kontrolės juostose.(C ir D pavyzdžiai).Pseudomonas aeruginosa mėginiui Cr 2p branduolio lygio spektrinė kreivė buvo pritaikyta prie keturių smailių komponentų, kurių surišimo energija (BE) buvo 574,4, 576,6, 578,3 ir 586,8 eV, kurios buvo priskirtos Cr, Cr2O3, CrO3 ir Cr(OH) 3, atitinkamai (9a ir b pav.).Nebiologiniams mėginiams šerdies lygio Cr 2p spektrai Fig.9c ir d yra atitinkamai dvi pagrindinės Cr (BE 573,80 eV) ir Cr2O3 (BE 575,90 eV) smailės.Ryškiausias skirtumas tarp abiotinio kupono ir P. aeruginosa kupono buvo Cr6+ ir santykinai didelė Cr(OH)3 frakcija (BE 586,8 eV) po bioplėvele.
Platūs 2707 HDSS mėginių paviršiaus XPS spektrai dviejose terpėse atitinkamai 7 ir 14 dienų.
a) 7 dienų P. aeruginosa ekspozicija, b) 14 dienų P. aeruginosa ekspozicija, c) 7 dienų abiotinė ekspozicija, d) 14 dienų abiotinė ekspozicija.
HDSS pasižymi aukštu atsparumo korozijai lygiu daugelyje aplinkų.Kim ir kt.2 pranešė, kad HDSS UNS S32707 buvo nustatytas kaip labai legiruotas DSS, kurio PREN yra didesnis nei 45. Šiame darbe HDSS 2707 mėginio PREN reikšmė buvo 49. Taip yra dėl didelio Cr kiekio ir didelio Mo ir Ni, kurie yra naudingi rūgščioje aplinkoje ir aplinkoje, kurioje yra daug chloridų.Be to, gerai subalansuota sudėtis ir be defektų mikrostruktūra užtikrina konstrukcijos stabilumą ir atsparumą korozijai.Nepaisant puikaus cheminio atsparumo, šio darbo eksperimentiniai duomenys rodo, kad 2707 HDSS nėra visiškai apsaugotas nuo Pseudomonas aeruginosa bioplėvelės MIC.
Elektrocheminiai rezultatai parodė, kad 2707 HDSS korozijos greitis Pseudomonas aeruginosa sultinyje žymiai padidėjo po 14 dienų, palyginti su nebiologine aplinka.2a paveiksle Eocp sumažėjimas buvo pastebėtas tiek abiotinėje terpėje, tiek P. aeruginosa sultinyje per pirmąsias 24 valandas.Po to bioplėvelė padengia mėginio paviršių ir Eocp tampa gana stabilus.Tačiau biotinis Eocp lygis buvo daug didesnis nei abiotinis Eocp lygis.Yra priežasčių manyti, kad šis skirtumas yra susijęs su P. aeruginosa bioplėvelių susidarymu.Ant pav.2g, 2707 HDSS icorr reikšmė pasiekė 0,627 µA cm-2 esant Pseudomonas aeruginosa, o tai yra eilės tvarka didesnė nei nebiologinės kontrolės (0,063 µA cm-2), o tai atitinka Rct. vertė išmatuota EIS.Per pirmąsias kelias dienas varžos reikšmės P. aeruginosa sultinyje padidėjo dėl P. aeruginosa ląstelių prisitvirtinimo ir bioplėvelės susidarymo.Tačiau varža sumažėja, kai bioplėvelė visiškai padengia mėginio paviršių.Apsauginis sluoksnis pirmiausia pažeidžiamas dėl bioplėvelės ir bioplėvelės metabolitų susidarymo.Todėl atsparumas korozijai laikui bėgant mažėja, o Pseudomonas aeruginosa nuosėdos sukelia vietinę koroziją.Abiotinės aplinkos tendencijos yra skirtingos.Nebiologinės kontrolės atsparumas korozijai buvo daug didesnis nei atitinkama Pseudomonas aeruginosa sultiniu paveiktų mėginių vertė.Be to, abiotinių mėginių Rct 2707 HDSS vertė 14 dieną pasiekė 489 kΩ cm2, o tai yra 15 kartų didesnė nei esant Pseudomonas aeruginosa (32 kΩ cm2).Taigi 2707 HDSS turi puikų atsparumą korozijai sterilioje aplinkoje, tačiau nėra apsaugotas nuo Pseudomonas aeruginosa bioplėvelės MIC atakos.
Šiuos rezultatus taip pat galima pastebėti iš poliarizacijos kreivių, pateiktų Fig.2b.Anodinis išsišakojimas yra susijęs su Pseudomonas aeruginosa bioplėvelės susidarymu ir metalų oksidacijos reakcijomis.Tuo pačiu metu katodinė reakcija yra deguonies redukcija.P. aeruginosa buvimas žymiai padidino korozijos srovės tankį, kuris buvo maždaug eilės tvarka didesnis nei abiotinėje kontrolėje.Tai parodė, kad Pseudomonas aeruginosa bioplėvelė sustiprino lokalizuotą 2707 HDSS koroziją.Yuan ir kt.29 nustatė, kad 70/30 Cu-Ni lydinio korozijos srovės tankis buvo padidintas dėl Pseudomonas aeruginosa bioplėvelės.Tai gali būti dėl Pseudomonas aeruginosa bioplėvelės deguonies mažinimo biokatalizės.Šis pastebėjimas taip pat gali paaiškinti MIC 2707 HDSS šiame darbe.Aerobinės bioplėvelės taip pat gali sumažinti deguonies kiekį po jomis.Taigi atsisakymas repasyvuoti metalinį paviršių deguonimi gali būti veiksnys, prisidedantis prie MIC šiame darbe.
Dickinson ir kt.38 teigė, kad cheminių ir elektrocheminių reakcijų greitis tiesiogiai priklauso nuo bakterijų, pritvirtintų prie mėginio paviršiaus, metabolinio aktyvumo ir nuo korozijos produktų pobūdžio.Kaip parodyta 5 paveiksle ir 5 lentelėje, ląstelių skaičius ir bioplėvelės storis sumažėjo po 14 dienų.Tai galima pagrįstai paaiškinti tuo, kad po 14 dienų dauguma 2707 HDSS paviršiaus pritvirtintų ląstelių mirė dėl maistinių medžiagų išeikvojimo 2216E terpėje arba toksiškų metalų jonų išsiskyrimo iš 2707 HDSS matricos.Tai yra paketinių eksperimentų apribojimas.
Šiame darbe Pseudomonas aeruginosa bioplėvelė skatino vietinį Cr ir Fe išeikvojimą po bioplėvele 2707 HDSS paviršiuje (6 pav.).6 lentelėje Fe ir Cr sumažėjo D mėginyje, palyginti su C mėginiu, o tai rodo, kad P. aeruginosa bioplėvelės sukeltas Fe ir Cr tirpimas išliko po pirmųjų 7 dienų.2216E aplinka naudojama jūrinei aplinkai imituoti.Jame yra 17700 ppm Cl-, o tai panašu į jo kiekį natūraliame jūros vandenyje.17700 ppm Cl- buvo pagrindinė priežastis, dėl kurios sumažėjo Cr 7 ir 14 dienų nebiologiniuose mėginiuose, analizuotuose XPS.Palyginti su tiriamuoju Pseudomonas aeruginosa mėginiu, Cr ištirpimas abiotiniame tiriamajame mėginyje yra daug mažesnis dėl didelio 2707 HDSS atsparumo chlorui abiotinėje aplinkoje.Ant pav.9 parodytas Cr6+ buvimas pasyvuojančioje plėvelėje.Tai gali būti susiję su Cr pašalinimu iš plieno paviršių P. aeruginosa bioplėvelėmis, kaip pasiūlė Chen ir Clayton39.
Dėl bakterijų augimo terpės pH vertės prieš ir po inkubacijos buvo atitinkamai 7,4 ir 8,2.Taigi mažai tikėtina, kad organinių rūgščių korozija prisidės prie šio darbo po P. aeruginosa bioplėvelėmis dėl santykinai aukšto pH tūrinėje terpėje.Nebiologinės kontrolinės terpės pH reikšmingai nepasikeitė (nuo pradinio 7,4 iki galutinio 7,5) per 14 dienų bandymo laikotarpį.PH padidėjimas sėjimo terpėje po inkubacijos buvo susijęs su Pseudomonas aeruginosa metaboliniu aktyvumu, o toks pat poveikis pH buvo nustatytas ir nesant bandymo juostelės.
Kaip parodyta pav.7, didžiausias Pseudomonas aeruginosa bioplėvelės sukeltas duobės gylis buvo 0,69 µm, o tai yra žymiai didesnis nei abiotinėje terpėje (0,02 µm).Tai sutampa su aukščiau pateiktais elektrocheminiais duomenimis.Tomis pačiomis sąlygomis duobės gylis 0,69 µm yra daugiau nei dešimt kartų mažesnis nei 9,5 µm vertė, nurodyta 2205 DSS40.Šie duomenys rodo, kad 2707 HDSS atsparumas MIC yra geresnis nei 2205 DSS.Tai nenuostabu, nes 2707 HDSS turi aukštesnį Cr lygį, kuris leidžia ilgiau pasyvuoti, apsunkina Pseudomonas aeruginosa depasyvavimą ir pradeda procesą be kenksmingų antrinių kritulių Pitting41.
Apibendrinant galima pasakyti, kad Pseudomonas aeruginosa sultinyje ant 2707 HDSS paviršių buvo rasta MIC duobių, o abiotinėje terpėje duobės buvo nereikšmingos.Šis darbas rodo, kad 2707 HDSS atsparumas MIC yra geresnis nei 2205 DSS, tačiau jis nėra visiškai apsaugotas nuo MIC dėl Pseudomonas aeruginosa bioplėvelės.Šie rezultatai padeda pasirinkti tinkamą nerūdijantį plieną ir gyvenimo trukmę jūrų aplinkai.
2707 HDSS pavyzdžius pateikė Metalurgijos mokykla, Šiaurės rytų universitetas (NEU), Shenyang, Kinija.2707 HDSS elementinė sudėtis parodyta 1 lentelėje, kurią išanalizavo Šiaurės rytų universiteto Medžiagų analizės ir bandymų skyrius.Visi mėginiai buvo apdoroti kietu tirpalu 1180 ° C temperatūroje 1 valandą.Prieš atliekant korozijos bandymą, 2707 HDSS monetų plienas, kurio atviras paviršiaus plotas yra 1 cm2, buvo poliruotas iki 2000 grūdėtumo silicio karbido švitriniu popieriumi ir toliau poliruotas 0,05 µm Al2O3 miltelių suspensija.Šonai ir dugnas apsaugoti inertiniais dažais.Po džiovinimo mėginiai plaunami steriliu dejonizuotu vandeniu ir sterilizuojami 75 % (v/v) etanoliu 0,5 val.Tada prieš naudojimą jie 0,5 valandos džiovinami ore ultravioletinėje (UV) šviesoje.
Jūrų štamas Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 buvo įsigytas iš Xiamen Marine Culture Collection (MCCC), Kinija.Marine 2216E skysta terpė (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Kinija) buvo naudojama Pseudomonas aeruginosa kultivavimui 250 ml kolbose ir 500 ml elektrocheminėse stiklo ląstelėse aerobinėmis sąlygomis 37 ° C temperatūroje.Terpė turi (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, 0,034 SrCl2, 0,08 SrB0.302i. , 0,008, 0,008 Na4F0H20PO.1,0 mielių ekstrakto ir 0,1 geležies citrato.Prieš inokuliaciją 20 min autoklave 121 °C temperatūroje.Sėdinčios ir planktoninės ląstelės buvo skaičiuojamos šviesos mikroskopu, naudojant hemocitometrą 400 kartų padidinimu.Pradinė planktoninių P. aeruginosa ląstelių koncentracija iškart po inokuliacijos buvo maždaug 106 ląstelės/ml.
Elektrocheminiai bandymai buvo atlikti klasikiniame trijų elektrodų stikliniame elemente, kurio vidutinis tūris yra 500 ml.Platinos lakštas ir prisotintas kalomelio elektrodas (SCE) buvo prijungti prie reaktoriaus per Luggin kapiliarą, užpildytą druskos tilteliu, ir atitinkamai tarnavo kaip priešpriešiniai ir etaloniniai elektrodai.Norint sukurti darbinį elektrodą, prie kiekvieno mėginio buvo pritvirtinta guma padengta varinė viela ir padengta epoksidine derva, paliekant apie 1 cm2 paviršiaus ploto vienoje pusėje darbiniam elektrodui.Atliekant elektrocheminius matavimus, mėginiai buvo patalpinti į 2216E terpę ir laikomi pastovioje inkubacijos temperatūroje (37°C) vandens vonioje.OCP, LPR, EIS ir galimos dinaminės poliarizacijos duomenys buvo išmatuoti naudojant Autolab potenciostatą (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., JAV).LPR testai buvo registruojami 0,125 mV s-1 nuskaitymo dažniu -5 ir 5 mV diapazone, o Eocp - 1 Hz atrankos dažniu.EIS buvo atliktas esant pastoviai būsenai Eocp, naudojant 5 mV įtampą su sinusoidu, kurio dažnių diapazonas yra nuo 0, 01 iki 10 000 Hz.Prieš potencialo valymą elektrodai buvo atviros grandinės režimu, kol buvo pasiektas stabilus laisvos korozijos potencialas 42.Su.Kiekvienas testas buvo pakartotas tris kartus su Pseudomonas aeruginosa ir be jo.
Metalografinei analizei skirti mėginiai buvo mechaniškai poliruoti 2000 grūdėtumo šlapiu SiC popieriumi, o po to poliruoti 0,05 µm Al2O3 miltelių suspensija optiniam stebėjimui.Metalografinė analizė atlikta naudojant optinį mikroskopą.Mėginys buvo išgraviruotas 10 masės% kalio hidroksido tirpalu43.
Po inkubacijos 3 kartus nuplaukite fosfatu buferiniu fiziologiniu tirpalu (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) ir 10 valandų fiksuokite 2,5% (v/v) glutaraldehidu, kad pritvirtintumėte bioplėvelę.Vėlesnis dehidratavimas etanoliu laiptinėje serijoje (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% ir 100% tūrio) prieš džiovinimą oru.Galiausiai ant mėginio paviršiaus buvo purškiama auksinė plėvelė, kad būtų užtikrintas laidumas SEM44 stebėjimui.SEM vaizdai yra sutelkti į vietą, kurioje kiekvieno mėginio paviršiuje yra labiausiai išsivysčiusių P. aeruginosa ląstelių.Cheminiams elementams aptikti buvo atlikta EML analizė.Duobės gyliui išmatuoti buvo naudojamas Zeiss konfokalinis lazerinis skenuojantis mikroskopas (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Vokietija).Norint stebėti korozijos duobes po bioplėvele, tiriamasis mėginys pirmiausia buvo išvalytas pagal Kinijos nacionalinį standartą (CNS) GB/T4334.4-2000, kad būtų pašalinti korozijos produktai ir bioplėvelė nuo bandinio paviršiaus.
Rentgeno spindulių fotoelektroninės spektroskopijos (XPS, ESCALAB250 paviršiaus analizės sistema, Thermo VG, JAV) analizė naudojant monochromatinį rentgeno šaltinį (Al Kα linija, kurios energija 1500 eV ir galia 150 W), esant įvairioms rišimosi energijoms 0 žemiau standartinių sąlygų –1350 eV.Įrašykite didelės skiriamosios gebos spektrus naudodami 50 eV pralaidumo energiją ir 0,2 eV žingsnio dydį.
Išimkite inkubuotą mėginį ir švelniai plaukite jį PBS (pH 7,4 ± 0,2) 15 s45.Norint stebėti mėginio bioplėvelės bakterinį gyvybingumą, bioplėvelė buvo nudažyta naudojant LIVE / DEAD BacLight bakterijų gyvybingumo rinkinį (Invitrogen, Eugene, OR, JAV).Rinkinyje yra du fluorescenciniai dažai: SYTO-9 žalias fluorescencinis dažiklis ir propidžio jodido (PI) raudonas fluorescencinis dažiklis.CLSM fluorescenciniai žali ir raudoni taškai žymi atitinkamai gyvas ir negyvas ląsteles.Norėdami dažyti, inkubuokite 1 ml mišinio, kuriame yra 3 µl SYTO-9 ir 3 µl PI tirpalo kambario temperatūroje (23 °C) tamsoje 20 minučių.Po to dažyti mėginiai buvo stebimi dviem bangos ilgiais (488 nm gyvoms ląstelėms ir 559 nm negyvoms ląstelėms), naudojant Nikon CLSM aparatą (C2 Plus, Nikon, Japonija).Išmatuokite bioplėvelės storį 3D nuskaitymo režimu.
Kaip pacituoti šį straipsnį: Li, H. ir kt.Pseudomonas aeruginosa jūrų bioplėvelės poveikis 2707 super duplex nerūdijančio plieno mikrobinei korozijai.mokslas.6 namas, 20190;doi:10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 dvipusio nerūdijančio plieno įtempių korozijos įtrūkimai chlorido tirpaluose, esant tiosulfatui.korozija.Mokslas.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS ir Park, YS Tirpalo terminio apdorojimo ir apsauginėse dujose esančio azoto poveikis super dupleksinio nerūdijančio plieno suvirinimo siūlių atsparumui taškinei korozijai.korozija.Mokslas.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. ir Lewandowski, Z. Cheminis lyginamasis mikrobų ir elektrocheminių duobių tyrimas 316 l nerūdijančio plieno.korozija.Mokslas.45, 2577–2595 (2003).
Luo H., Dong KF, Li HG ir Xiao K. 2205 dvipusio nerūdijančio plieno elektrocheminis elgesys šarminiuose tirpaluose esant įvairioms pH vertėms, esant chloridui.elektrochemija.Žurnalas.64, 211–220 (2012).
Paskelbimo laikas: 2023-01-09