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A corrosione microbica (MIC) hè un prublema maiò in parechje industrii perchè pò purtà à enormi perdite ecunomiche.L'acciaio inox Super duplex 2707 (2707 HDSS) hè adupratu in ambienti marini per via di a so resistenza chimica eccellente.Tuttavia, a so resistenza à MIC ùn hè micca stata dimustrata sperimentalmente.Stu studiu hà esaminatu u cumpurtamentu di MIC 2707 HDSS causatu da a bacteria aerobica marina Pseudomonas aeruginosa.L'analisi elettrochimica hà dimustratu chì in a prisenza di u biofilm Pseudomonas aeruginosa in u mediu 2216E, u putenziale di corrosione hà cambiatu positivamente, è a densità di curruzzione aumenta.I risultati di l'analisi di spettroscopia di fotoelettroni di raghji X (XPS) anu dimustratu una diminuzione di u cuntenutu di Cr nantu à a superficia di mostra sottu u biofilm.L'analisi di l'imaghjini di fossa hà dimustratu chì i biofilms di Pseudomonas aeruginosa pruducianu una prufundità massima di fossa di 0,69 µm dopu à 14 ghjorni di cultura.Ancu s'ellu hè chjucu, suggerisce chì 2707 HDSS ùn sò micca completamente immune à l'effetti di i biofilms di P. aeruginosa nantu à MIC.
L'acciaio inossidabile duplex (DSS) hè largamente utilizatu in diverse industrii per via di a cumminazione perfetta di eccellenti proprietà meccaniche è resistenza à a corrosione1,2.In ogni casu, u pitting localizatu pò ancu accade, chì pò influenzà l'integrità di questu azzaru 3, 4.DSS ùn hè micca prutettu contra a corrosione microbiana (MIC)5,6.Ancu se a gamma di applicazioni di DSS hè assai larga, ci sò sempre ambienti induve a resistenza di corrosione di DSS ùn hè micca abbastanza per un usu longu.Questu significa chì sò richiesti materiali più caru cù una resistenza di corrosione più altu.Jeon et al.7 anu truvatu chì ancu l'acciaio inox super duplex (SDSS) hà qualchì limitazione in termini di resistenza à a corrosione.Per quessa, ci hè bisognu di acciai inossidabili super duplex (HDSS) cù una resistenza di corrosione più altu in certe applicazioni.Questu hà purtatu à u sviluppu di HDSS altamente ligati.
A resistenza à a corrosione di DSS hè determinata da u rapportu di a fase α à a fase γ è e zoni sminuite in Cr, Mo è W adiacenti à e fasi secondarie8,9,10.HDSS cuntene un altu cuntenutu di Cr, Mo è N11, chì li dà una excelente resistenza à a corrosione è un altu valore (45-50) valore equivalente di resistenza à pitting (PREN), chì hè definitu da wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo). + 0, 5 % Wt) + 16 % Wt.N12.Son excellente résistance à la corrosion dépend d'une composition équilibrée contenant environ 50 % de phases ferritiques (α) et 50 % austénitiques (γ).HDSS hà migliuratu e proprietà meccaniche è una resistenza di cloru più altu cumparatu cù u DSS13 convenzionale.Caratteristiche di a corrosione chimica.A resistenza di corrosione mejorata estende l'usu di HDSS in ambienti di cloruri più aggressivi cum'è ambienti marini.
MIC hè un prublema significativu in parechje industrii, cumprese l'oliu è u gasu è l'approvvigionamentu d'acqua14.MIC conta per u 20% di tutti i danni di corrosione15.MIC hè una corrosione bioelettrochimica chì pò esse osservata in parechji ambienti16.A furmazione di biofilms nantu à e superfici metalliche cambia e cundizioni elettrochimiche è cusì influenza u prucessu di corrosione.Hè generalmente accettatu chì a corrosione MIC hè causata da biofilms14.I microorganismi elettrogeni manghjanu metalli per ottene energia per sopravvivenza17.Studi recenti di MIC anu dimustratu chì l'EET (trasferimentu elettronicu extracellulare) hè u fattore limitante per a MIC indotta da i microorganismi elettrogeni.Zhang et al.18 dimustratu chì i mediators ilittroni accelerate trasferimentu ilittroni trà Desulfovibrio vulgaris cellula sessile è 304 stainless steel, risultatu in attaccu MIC più severi.Anning et al.19 è Wenzlaff et al.20 anu dimustratu chì i biofilms di battìri riducenti di sulfate corrosivi (SRB) ponu assorbe l'elettroni direttamente da i sustrati metallici, risultannu in pitting severi.
DSS hè cunnisciutu per esse suscettibile à MIC in i media chì cuntenenu SRBs, battìri riducenti di ferru (IRBs), etc. 21 .Queste battìri causanu pitting localizatu nantu à a superficia di u DSS sottu u biofilm22,23.A cuntrariu di DSS, pocu hè cunnisciutu di u MIC HDSS24.
Pseudomonas aeruginosa hè una bacteria Gram-negativa, motile, in forma di bastone chì hè largamente distribuitu in natura25.Pseudomonas aeruginosa hè ancu u principale microbiota rispunsevuli di u MIC di l'azzaru in l'ambiente marinu26.E spezie di Pseudomonas sò direttamente implicati in i prucessi di corrosione è sò ricunnisciuti cum'è i primi colonizers durante a furmazione di biofilm27.Mahat et al.28 è Yuan et al.29 hà dimustratu chì Pseudomonas aeruginosa tende à aumentà a rata di corrosione di l'acciaio dolce è alliati in ambienti acquatici.
L'obiettivu principale di stu travagliu hè di studià e proprietà MIC di 2707 HDSS causate da a bacteria aerobica marina Pseudomonas aeruginosa utilizendu metudi elettrochimichi, metudi di analisi di superficia è analisi di u produttu di corrosione.Studi elettrochimici cumpresi u putenziale di circuitu apertu (OCP), a resistenza di polarizazione lineare (LPR), spettroscopia d'impedenza elettrochimica (EIS) è a polarizazione potenziale dinamica sò stati realizati per studià u cumpurtamentu di u MIC 2707 HDSS.L'analisi di spettroscopia dispersiva di energia (EDS) hè realizata per detectà elementi chimichi nantu à superfici corrode.Inoltre, a stabilità di a passivazione di film d'ossidu sottu l'influenza di un ambiente marinu chì cuntene Pseudomonas aeruginosa hè stata determinata da spettroscopia di fotoelettroni di raghji X (XPS).A prufundità di i fossi hè stata misurata sottu un microscopiu di scanning laser confocal (CLSM).
A Table 1 mostra a cumpusizioni chimica di 2707 HDSS.A Tabella 2 mostra chì 2707 HDSS hà proprietà meccaniche eccellenti cù una forza di rendiment di 650 MPa.Nantu à fig.1 mostra a microstruttura ottica di suluzione 2707 HDSS trattata termicamente.Bande allungate di fasi austenitiche è ferritiche senza fasi secondarie ponu esse vistu in una microstruttura chì cuntene circa 50% fasi austenitiche è 50% ferritiche.
Nantu à fig.2a mostra u potenziale di circuitu apertu (Eocp) versu u tempu di esposizione per 2707 HDSS in 2216E mediu abioticu è brou Pseudomonas aeruginosa per 14 ghjorni à 37 ° C.Hè statu trovu chì i cambiamenti più pronunzianu in Eocp accadutu durante i primi 24 ore.I valori Eocp in i dui casi anu culminatu à circa -145 mV (versus SCE) à circa 16 ore è poi scendenu bruscamente à -477 mV (versus SCE) è -236 mV (versus SCE) per campioni non biologichi è P per relative. SCE) patina foglie, rispettivamente.Dopu à 24 ore, u valore Eocp di Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS hè stata relativamente stabile à -228 mV (paragunatu à SCE), mentre chì u valore currispundenti per a mostra non biologica era circa -442 mV (paragunatu à SCE).Eocp in presenza di Pseudomonas aeruginosa era abbastanza bassa.
Test elettrochimici di 2707 campioni HDSS in media abiotici e brodo di Pseudomonas aeruginosa a 37 °C:
(a) Cambiamentu in Eocp cù u tempu di esposizione, (b) curva di polarizazione à u ghjornu 14, (c) cambiamentu in Rp cù u tempu di esposizione, (d) cambiamentu in corr cù u tempu di esposizione.
Table 3 mostra i paràmetri di corrosione electrochemical di 2707 campioni HDSS esposti à abiotic è P. aeruginosa inoculated media nantu à un periudu di 14 ghjorni.L'estrapolazione tangente di e curve anodica è cathodica à u puntu di intersezzione hà permessu a determinazione di a densità di corrente di corrosione (icorr), u potenziale di corrosione (Ecorr) è a pente di Tafel (βα è βc) secondu i metudi standard30,31.
Comu mostra in a Figura 2b, u shift upward of the P. aeruginosa curve risultatu in un incrementu in Ecorr cumparatu cù a curva abiotic.U valore icorr di l'esemplariu chì cuntene Pseudomonas aeruginosa, proporzionale à a rata di corrosione, hè aumentatu à 0,328 µA cm-2, chì hè quattru volte più grande di quellu di a mostra non biologica (0,087 µA cm-2).
LPR hè un metudu elettrochimicu classicu per l'analisi espressa non distruttiva di a corrosione.Hè statu ancu usatu per studià MIC32.Nantu à fig.2c mostra u cambiamentu in a resistenza di polarizazione (Rp) secondu u tempu di esposizione.Un valore Rp più altu significa menu corrosione.In e prime 24 ore, Rp 2707 HDSS hà cullatu à 1955 kΩ cm2 per i campioni non biologichi è 1429 kΩ cm2 per i campioni di Pseudomonas aeruginosa.A Figura 2c mostra ancu chì u valore Rp diminuì rapidamente dopu à un ghjornu, è dopu si ferma relativamente invariatu in i prossimi 13 ghjorni.U valore Rp per l'esemplari di test di Pseudomonas aeruginosa hè di circa 40 kΩ cm2, chì hè assai più bassu di u valore di 450 kΩ cm2 per u specimenu di test non biologicu.
U valore di icorr hè proporzionale à a tarifa di corrosione uniforme.U so valore pò esse calculatu da l'equazioni di Stern-Giri:
Sicondu Zoe et al.33 a Tafel slope B hè stata presa cum'è un valore tipicu di 26 mV/dec in stu travagliu.Nantu à fig.2d mostra chì l'icorr di a ceppa abiotica 2707 hè stata relativamente stabile, mentre chì l'icorr di a banda di Pseudomonas aeruginosa hà fluttuatu forte cù un grande saltu dopu à e prime 24 ore.La valeur icorr de l'échantillon d'essai de Pseudomonas aeruginosa était un ordre de grandeur plus élevée que celle du contrôle non biologique.Questa tendenza hè coherente cù i risultati di a resistenza di polarizazione.
L'EIS hè un altru metudu non distruttivu utilizatu per caratterizà e reazzioni elettrochimiche à una interfaccia di corrosione34.Spettri di impedenza è calculi di capacità di strisce esposti à i media abiotici è suluzione di Pseudomonas aeruginosa, Rb hè a resistenza di u passiu / biofilm furmatu nantu à a superficia di a striscia, Rct hè a resistenza di trasferimentu di carica, Cdl hè a doppia capa elettrica.) è paràmetri di l'elementu di fase constante (CPE) QCPE.Sti paràmetri sò stati analizati in più paragunendu e dati cù un mudellu di circuitu elettricu equivalente (EEC).
Nantu à fig.La figura 3 mostra i diagrammi tipici di Nyquist (a e b) e i diagrammi di Bode (a' e b') di 2707 campioni HDSS in media abiotici e brodo di Pseudomonas aeruginosa a vari tempi di incubazione.In a presenza di Pseudomonas aeruginosa, u diametru di u ciclu di Nyquist diminuisce.A trama di Bode (Fig. 3b') mostra l'aumentu di l'impedenza tutale.L'infurmazione nantu à a constante di u tempu di rilassazione pò esse ottenuta da a fase massima.Nantu à fig.4 mostra e strutture fisiche è a CEE currispondente basatu nantu à una sola capa (a) è dui strati (b).CPE hè introduttu in u mudellu CEE.A so ammittenza è l'impedenza sò espresse cum'è seguente:
Dui mudelli fisichi è circuiti equivalenti currispundenti per l'adattazione di u spettru di impedenza di cuponu 2707 HDSS:
Induve Y0 hè a magnitudine di u CPE, j hè u numeru imaginariu o (-1)1/2, ω hè a frequenza angulare, è n hè u fattore di putenza CPE menu di unu35.L'inversione di resistenza di trasferimentu di carica (ie 1/Rct) currisponde à a tarifa di corrosione.Un valore Rct più bassu significa una rata di corrosione più altu27.Dopu à 14 ghjorni d'incubazione, u Rct di a mostra di teste di Pseudomonas aeruginosa hà righjuntu 32 kΩ cm2, chì hè assai menu di i 489 kΩ cm2 di u sample test non biologicu (Table 4).
L'imaghjini CLSM è l'imaghjini SEM in fig.5 mostra chjaramente chì a cobertura di biofilm nantu à a superficia di HDSS sample 2707 era assai densu dopu à 7 ghjorni.Tuttavia, dopu à 14 ghjorni, u revestimentu di u biofilm hè diventatu sparsu è alcune cellule morte apparsu.Le tableau 5 montre l'épaisseur du biofilm de 2707 échantillons HDSS après 7 et 14 jours d'exposition à Pseudomonas aeruginosa.U grossu massimu di biofilm hè cambiatu da 23,4 µm dopu à 7 ghjorni à 18,9 µm dopu à 14 ghjorni.U grossu mediu di biofilm hà ancu cunfirmatu sta tendenza.Hè diminuitu da 22,2 ± 0,7 μm dopu à 7 ghjorni à 17,8 ± 1,0 μm dopu à 14 ghjorni.
(a) Image CLSM 3-D à 7 ghjorni, (b) Image CLSM 3-D à 14 ghjorni, (c) Image SEM à 7 ghjorni, è (d) Image SEM à 14 ghjorni.
L'EMF hà revelatu elementi chimichi in biofilm è prudutti di corrosione nantu à campioni esposti à Pseudomonas aeruginosa per 14 ghjorni.Nantu à fig.A figura 6 mostra chì u cuntenutu di C, N, O, P in u biofilm è i prudutti di corrosione hè assai più altu ch'è in metallo puro, postu chì questi elementi sò assuciati cù u biofilm è i so metaboliti.I microorganismi necessitanu solu tracce di Cr è Fe.L'altu cuntenutu di Cr è Fe in u biofilm è i prudutti di corrosione nantu à a superficia di l'esemplari indicanu a perdita di elementi in a matrice metallica per via di a corrosione.
Dopu à 14 ghjorni, i fossi cù è senza P. aeruginosa sò stati osservati in u mediu 2216E.Prima di l'incubazione, a superficia di e mostra era liscia è senza difetti (Fig. 7a).Dopu à l'incubazione è a rimuzione di i biofilm è i prudutti di corrosione, i fossi più profondi nantu à a superficia di a mostra sò stati esaminati cù CLSM, cum'è mostra in Fig. 7b è c.Nisuna pitting evidenti hè stata trovata nantu à a superficia di u cuntrollu non biologicu (profundità massima di fossa 0,02 µm).A prufundità massima di fossa causata da Pseudomonas aeruginosa era 0,52 µm dopu à 7 ghjorni è 0,69 µm dopu à 14 ghjorni, basatu annantu à a prufundità massima di fossa media da 3 campioni (10 prufundità massima di fossa sò state scelte per ogni campione) è hà righjuntu 0,42 ± 0,12 µm. .è 0,52 ± 0,15 µm, rispettivamente (Table 5).Questi valori di prufundità di dimple sò chjuchi ma impurtanti.
(a) prima di l'esposizione;(b) 14 ghjorni in un ambiente abioticu;(c) 14 ghjorni in brou di P. aeruginosa.
Nantu à fig.Table 8 mostra i spettri XPS di diverse superfici di mostra, è a chimica analizata per ogni superficia hè riassunta in Table 6. In Table 6, i percentuali atomichi di Fe è Cr eranu assai più bassi in a presenza di P. aeruginosa (esempii A è B). ) chè in i strisce di cuntrollu non biologicu.(esempii C è D).Per un campione di Pseudomonas aeruginosa, a curva spettrale di u core di Cr 2p hè stata adattata à quattru cumpunenti di piccu cù energie di ligame (BE) di 574,4, 576,6, 578,3 è 586,8 eV, chì sò stati assignati à Cr, Cr2O3, CrO3 è Cr(OH) 3, rispettivamente (Fig. 9a è b).Per i campioni non biologichi, i spettri di u livellu core Cr 2p in Figs.9c è d cuntenenu i dui picchi principali di Cr (BE 573,80 eV) è Cr2O3 (BE 575,90 eV), rispettivamente.A diferenza più impressiunanti trà u cuponu abioticu è u cuponu P. aeruginosa hè a prisenza di Cr6 + è una frazione relativamente alta di Cr (OH) 3 (BE 586.8 eV) sottu u biofilm.
Spettri XPS di superficia larga di 2707 campioni HDSS in dui media per 7 è 14 ghjorni, rispettivamente.
(a) esposizione a P. aeruginosa di 7 ghjorni, (b) esposizione a P. aeruginosa di 14 ghjorni, (c) esposizione abiotica di 7 ghjorni, (d) esposizione abiotica di 14 ghjorni.
HDSS mostra un altu livellu di resistenza à a corrosione in a maiò parte di l'ambienti.Kim et al.2 hà infurmatu chì HDSS UNS S32707 hè statu identificatu cum'è un DSS altamente dopatu cù PREN più grande di 45. U valore PREN di HDSS sample 2707 in stu travagliu era 49. Questu hè duvuta à l'altu cuntenutu di Cr è alti livelli di Mo è. Ni, chì sò utili in ambienti acidi è ambienti cun un altu cuntenutu di cloruri.Inoltre, a cumpusizioni ben equilibrata è a microstruttura senza difetti furnisce stabilità strutturale è resistenza à a corrosione.Malgradu l'eccellente resistenza chimica, i dati sperimentali in stu travagliu mostranu chì 2707 HDSS ùn hè micca completamente immune à i MIC di biofilm di Pseudomonas aeruginosa.
I risultati elettrochimichi anu dimustratu chì a tarifa di corrosione di 2707 HDSS in u brou di Pseudomonas aeruginosa hà aumentatu significativamente dopu à 14 ghjorni cumparatu cù l'ambienti non biologichi.In a Figura 2a, una diminuzione di Eocp hè stata osservata in u mediu abioticu è in u caldo di P. aeruginosa durante i primi 24 ore.Dopu quì, u biofilm finisci di copre a superficia di a mostra è Eocp diventa relativamente stabile.Tuttavia, u livellu Eocp bioticu era assai più altu ch'è u livellu Eocp abioticu.Ci sò ragiuni per crede chì sta diferenza hè assuciata cù a furmazione di biofilms di P. aeruginosa.Nantu à fig.2g, la valeur icorr de 2707 HDSS a atteint 0,627 µA cm-2 en présence de Pseudomonas aeruginosa, qui est un ordre de grandeur plus élevé que celui du contrôle non biologique (0,063 µA cm-2), ce qui est cohérent avec le Rct. valeur mesurée par EIS.Duranti i primi ghjorni, i valori di l'impedenza in u caldo di P. aeruginosa anu aumentatu per l'attaccamentu di e cellule di P. aeruginosa è a furmazione di biofilm.Tuttavia, l'impedenza diminuisce quandu u biofilm copre completamente a superficia di mostra.A capa protettiva hè attaccata principalmente per via di a furmazione di biofilm è metaboliti di biofilm.Dunque, a resistenza à a corrosione diminuisce cù u tempu, è i dipositi di Pseudomonas aeruginosa causanu a corrosione localizzata.I tendenzi in l'ambienti abiotici sò diffirenti.A resistenza à a corrosione di u cuntrollu micca biologicu era assai più altu ch'è u valore currispundente di i campioni esposti à u caldo di Pseudomonas aeruginosa.Inoltre, per i campioni abiotici, u valore Rct 2707 HDSS hà righjuntu 489 kΩ cm2 u ghjornu 14, chì hè 15 volte più altu ch'è in presenza di Pseudomonas aeruginosa (32 kΩ cm2).Cusì, 2707 HDSS hà una excelente resistenza à a corrosione in un ambiente sterile, ma ùn hè micca prutettu da l'attaccu MIC da u biofilm di Pseudomonas aeruginosa.
Questi risultati ponu ancu esse osservati da e curve di polarizazione in Figs.2b.A ramificazione anodica hè assuciata cù a furmazione di biofilm di Pseudomonas aeruginosa è reazzioni d'ossidazione di metalli.À u listessu tempu, a reazione catodica hè a riduzzione di l'ossigenu.A prisenza di P. aeruginosa hà aumentatu significativamente a densità di u currenti di corrosione, chì era circa un ordine di grandezza più altu ch'è in u cuntrollu abioticu.Ceci indiquait que le biofilm de Pseudomonas aeruginosa améliorait la corrosion localisée du 2707 HDSS.Yuan et al.29 truvaru chì a densità di currente di corrosione di una alea Cu-Ni 70/30 hè stata aumentata da u biofilm di Pseudomonas aeruginosa.Questu pò esse dovutu à a biocatalisi di a riduzzione di l'ossigenu da u biofilm di Pseudomonas aeruginosa.Questa osservazione pò ancu spiegà u MIC 2707 HDSS in questu travagliu.I biofilms aerobichi ponu ancu riduce u cuntenutu di l'ossigenu sottu à elli.Cusì, u rifiutu di repassivate a superficia metallica cù l'ossigenu pò esse un fattore chì cuntribuisce à MIC in stu travagliu.
Dickinson et al.38 suggerì chì u ritmu di reazzione chimica è elettrochimica dipende direttamente da l'attività metabolica di i batteri attaccati à a superficia di mostra è da a natura di i prudutti di corrosione.Comu mostra in a Figura 5 è a Tabella 5, u numeru di cellule è u grossu di u biofilm diminuite dopu à 14 ghjorni.Questu pò esse ragiunamente spiegatu da u fattu chì dopu à 14 ghjorni, a maiò parte di e cellule ancorate nantu à a superficia HDSS 2707 morse per via di l'esaurimentu di nutrienti in u mediu 2216E o liberazione di ioni di metalli tossichi da a matrice 2707 HDSS.Questa hè una limitazione di l'esperimenti batch.
In questu travagliu, un biofilm di Pseudomonas aeruginosa prumove a depletion locale di Cr è Fe sottu u biofilm nantu à a superficia di 2707 HDSS (Fig. 6).In a Tabella 6, Fe è Cr diminuinu in a mostra D in compara cù a mostra C, chì indica chì a dissoluzione Fe è Cr causata da u biofilm P. aeruginosa hè stata mantinuta dopu à i primi 7 ghjorni.L'ambiente 2216E hè utilizatu per simulà l'ambiente marinu.Contene 17700 ppm Cl-, chì hè paragunabili à u so cuntenutu in acqua di mare naturali.A prisenza di 17700 ppm Cl- era u mutivu principale per a diminuzione di Cr in campioni non biologichi di 7 è 14 ghjorni analizati da XPS.Paragunatu à a prova di Pseudomonas aeruginosa, a dissoluzione di Cr in a prova abiotica hè assai menu per via di a forte resistenza di 2707 HDSS à u cloru in l'ambiente abioticu.Nantu à fig.9 mostra a prisenza di Cr6 + in a film passivating.Questu pò esse ligatu à l'eliminazione di Cr da e superfici di l'acciaio da i biofilms di P. aeruginosa, cum'è suggeritu da Chen è Clayton39.
A causa di a crescita bacteriana, i valori di pH di u mediu prima è dopu l'incubazione eranu 7,4 è 8,2, rispettivamente.Cusì, a corrosione di l'acidu urgànicu hè improbabile di cuntribuisce à stu travagliu sottu à i biofilms di P. aeruginosa per via di u pH relativamente altu in u mediu grossu.U pH di u mediu di cuntrollu micca biologicu ùn hà micca cambiatu significativamente (da 7,4 iniziale à 7,5 finali) durante u periodu di prova di 14 ghjorni.L'aumentu di u pH in u mediu inoculum dopu l'incubazione hè stata assuciata cù l'attività metabolica di Pseudomonas aeruginosa, è u listessu effettu nantu à u pH hè statu truvatu in l'absenza di a striscia di prova.
Comu mostra in fig.7, a prufundità massima di fossa causata da u biofilm di Pseudomonas aeruginosa era 0,69 µm, chì hè significativamente più grande chì in u mediu abioticu (0,02 µm).Questu hè d'accordu cù i dati elettrochimichi sopra.In e stesse cundizioni, a prufundità di fossa di 0,69 µm hè più di dece volte più chjuca di u valore di 9,5 µm specificatu per 2205 DSS40.Questi dati mostranu chì 2707 HDSS presenta una resistenza megliu à i MIC cà 2205 DSS.Questu ùn hè micca surprisante postu chì 2707 HDSS hà un livellu Cr più altu, chì permette più passivazione, rende Pseudomonas aeruginosa più difficiuli di depassivate, è principia u prucessu senza precipitazione secundaria dannusu Pitting41.
In cunclusione, a pitting MIC hè stata trovata nantu à 2707 superfici HDSS in u brodu di Pseudomonas aeruginosa, mentre chì a pitting era insignificante in i medii abiotici.Stu travagliu mostra chì 2707 HDSS hà megliu resistenza à MIC cà 2205 DSS, ma ùn hè micca completamente immune à MIC per via di u biofilm di Pseudomonas aeruginosa.Questi risultati aiutanu à a selezzione di acciai inossidabili adattati è l'expectativa di vita per l'ambiente marinu.
I campioni 2707 HDSS sò stati furniti da a Scola di Metallurgia, Università Northeastern (NEU), Shenyang, Cina.A cumpusizioni elementali di 2707 HDSS hè mostrata in a Tabella 1, chì hè stata analizata da u Dipartimentu d'Analisi di Materiali è Testing di l'Università di u Nordu-Est.Tutti i campioni sò stati trattati per una suluzione solida à 1180 ° C per 1 ora.Prima di a prova di corrosione, l'acciaio di moneta 2707 HDSS cù una superficia esposta di 1 cm2 hè statu lucidatu à grana 2000 cù carta vetrata di carburu di siliciu è poi ulteriormente lucidatu cù una slurry in polvere Al2O3 0,05 µm.I lati è u fondu sò prutetti cù pittura inerte.Dopu l'asciugatura, i campioni sò lavati cù acqua deionizzata sterile è sterilizzati cù 75% (v / v) etanol per 0,5 h.Allora sò stati secchi à l'aria sottu a luce ultravioletta (UV) per 0,5 h prima di l'usu.
A ceppa marina Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 hè stata acquistata da Xiamen Marine Culture Collection (MCCC), Cina.Marine 2216E liquid medium (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China) hè stata utilizata per a cultura di Pseudomonas aeruginosa in flasks 250 ml è 500 ml cellule di vetru electrochemical in cundizioni aerobichi à 37 ° C.Medium cuntene (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, Na20,0,08 SrBr02, Na20,0,08 .008, 0.008 Na4F0H20PO.1,0 extracte di levitu è 0,1 citrate di ferru.Autoclave à 121 ° C per 20 min prima di inoculazione.E cellule sessile è planctoniche sò state cuntate sottu un microscopiu luminoso cù un hemocitometru à un ingrandimentu di 400x.A cuncintrazione iniziale di e cellule di P. aeruginosa planctonic immediatamente dopu l'inoculazione era di circa 106 cells / mL.
I testi elettrochimici sò stati realizati in una cellula di vetru classicu di trè elettrodi cù un voluminu mediu di 500 ml.Un fogliu di platinu è un elettrodu di calomel saturatu (SCE) sò stati cunnessi à u reattore à traversu un capillare Luggin pienu di un ponte di sali è servitu cum'è elettrodi di rifarenza è di contatore, rispettivamente.Per creà l'elettrodu di travagliu, un filu di cobre rivestitu di gomma hè statu attaccatu à ogni mostra è rivestitu cù epossidichi, lascendu circa 1 cm2 di superficia da una parte per l'elettrodu di travagliu.Durante e misurazioni elettrochimiche, i campioni sò stati posti in u mediu 2216E è manteni à una temperatura di incubazione constante (37 ° C) in un bagnu d'acqua.OCP, LPR, EIS è e putenziali dati di polarizazione dinamica sò stati misurati cù un potentiostat Autolab (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA).I testi LPR sò stati registrati à una freccia di scansione di 0.125 mV s-1 in a gamma -5 è 5 mV è Eocp cù una freccia di campionamentu di 1 Hz.L'EIS hè stata realizata à Eocp à u statu stazionariu utilizendu una tensione applicata di 5 mV cù una sinusoide nantu à una gamma di frequenze da 0,01 à 10,000 Hz.Prima di u putenziale sweep, l'elettrodi eranu in modu di circuitu apertu finu à chì un putenziale stabile di corrosione libera di 42 hè stata ghjunta.Cù.Ogni prova hè stata ripetuta trè volte cù è senza Pseudomonas aeruginosa.
I campioni per l'analisi metallografica sò stati lucidati meccanicamente cù carta SiC bagnata di grana 2000 è poi lucidati cù una slurry in polvere Al2O3 0.05 µm per l'osservazione ottica.L'analisi metallografica hè stata fatta cù un microscopiu otticu.U campione hè statu incisu cù una soluzione di idrossidu di potassiu 10% in peso43.
Dopu l'incubazione, lavate 3 volte cù fosfatatu buffered saline (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) è poi fissà cù 2,5% (v/v) glutaraldehyde per 10 ore per riparà u biofilm.A disidratazione successiva cù etanolu in una serie stepped (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% è 100% in volume) prima di siccazione à l'aria.Infine, una film d'oru hè stata sputtered nantu à a superficia di a mostra per furnisce a conduttività per l'osservazione SEM44.L'imaghjini SEM sò focu annantu à u locu cù e cellule di P. aeruginosa più stabilite nantu à a superficia di ogni mostra.L'analisi EMF hè stata fatta per detect elementi chimichi.Per misurà a prufundità di a fossa, hè stata utilizata un microscopiu di scanning laser confocal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Germania).Per osservà i pozzi di corrosione sottu u biofilm, u campione di prova hè stata prima pulita secondu u Standard National Chinese (CNS) GB/T4334.4-2000 per sguassà i prudutti di corrosione è u biofilm da a superficia di a mostra di prova.
Spettroscopia di fotoelettroni di raghji X (XPS, ESCALAB250 Surface Analysis System, Thermo VG, USA) analisi cù una fonte monocromatica di raghji X (linea Al Kα cù una energia di 1500 eV è una putenza di 150 W) in una larga gamma di energie di ligame. 0 sottu à e cundizioni standard di -1350 eV.Registra spettri à alta risoluzione utilizendu energia di passaghju di 50 eV è taglia di 0,2 eV.
Eliminate a mostra incubata è lavà delicatamente cù PBS (pH 7,4 ± 0,2) per 15 s45.Per osservà a viabilità bacteriana di u biofilm nantu à a mostra, u biofilm hè statu macchiatu cù u LIVE / DEAD BacLight BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA).U kit cuntene dui coloranti fluorescenti: tintura fluorescente verde SYTO-9 è tintura fluorescente rossa di ioduru di propidium (PI).In CLSM, i punti verdi è rossi fluorescenti rapprisentanu e cellule vive è morte, rispettivamente.Per a colorazione, incubate 1 ml di una mistura chì cuntene 3 µl di SYTO-9 è 3 µl di soluzione PI à a temperatura ambiente (23 ° C) in u bughju per 20 minuti.Dopu quì, i campioni macchiati sò stati osservati à duie lunghezze d'onda (488 nm per e cellule vive è 559 nm per e cellule morte) utilizendu un apparatu Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Giappone).Misura u grossu di biofilm in modu di scanning 3-D.
Cumu cita stu articulu: Li, H. et al.Effettu di u biofilm marinu di Pseudomonas aeruginosa nantu à a corrosione microbiana di l'acciaio inox 2707 super duplex.scienza.Casa 6, 20190;doi:10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking of LDX 2101 duplex steel stainless in suluzioni di cloru in presenza di thiosulfate.currusioni.a scienza.80, 205-212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS è Park, YS Effettu di u trattamentu termale di suluzione è di nitrogenu in u gasu protettivu nantu à a resistenza à a corrosione di pitting di saldature in acciaio inox super duplex.currusioni.a scienza.53, 1939-1947 (2011).
Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. è Lewandowski, Z. Un studiu comparativu chimicu di pitting microbial è electrochemical in acciaio inox 316L.currusioni.a scienza.45, 2577-2595 (2003).
Luo H., Dong KF, Li HG è Xiao K. Cumportamentu elettrochimicu di 2205 duplex stainless steel in suluzioni alkaline à diversi valori di pH in presenza di cloruri.elettrochimica.Journal.64, 211-220 (2012).
Tempu di post: 09-09-2023