2707 सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील के माइक्रोबियल संक्षारण पर स्यूडोमोनास एरुगिनोसा समुद्री बायोफिल्म का प्रभाव

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माइक्रोबियल संक्षारण (एमआईसी) कई उद्योगों में एक बड़ी समस्या है क्योंकि इससे भारी आर्थिक नुकसान हो सकता है।सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील 2707 (2707 एचडीएसएस) का उपयोग इसके उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध के कारण समुद्री वातावरण में किया जाता है।हालाँकि, एमआईसी के प्रति इसके प्रतिरोध को प्रयोगात्मक रूप से प्रदर्शित नहीं किया गया है।इस अध्ययन में समुद्री एरोबिक जीवाणु स्यूडोमोनास एरुगिनोसा के कारण होने वाले एमआईसी 2707 एचडीएसएस के व्यवहार की जांच की गई।इलेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषण से पता चला कि 2216E माध्यम में स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म की उपस्थिति में, संक्षारण क्षमता सकारात्मक रूप से बदल गई, और संक्षारण वर्तमान घनत्व में वृद्धि हुई।एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस) विश्लेषण के परिणामों ने बायोफिल्म के तहत नमूना सतह पर सीआर सामग्री में कमी देखी।गड्ढे की छवियों के विश्लेषण से पता चला कि स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म्स ने संस्कृति के 14 दिनों के बाद 0.69 µm की अधिकतम गड्ढे की गहराई का उत्पादन किया।हालांकि यह छोटा है, यह बताता है कि 2707 एचडीएसएस एमआईसी पर पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म के प्रभाव से पूरी तरह से प्रतिरक्षित नहीं हैं।
उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों और संक्षारण प्रतिरोध1,2 के सही संयोजन के कारण डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील (डीएसएस) का व्यापक रूप से विभिन्न उद्योगों में उपयोग किया जाता है।हालाँकि, स्थानीयकृत गड्ढे अभी भी हो सकते हैं, जो इस स्टील 3, 4 की अखंडता को प्रभावित कर सकते हैं।डीएसएस माइक्रोबियल जंग (एमआईसी)5,6 से सुरक्षित नहीं है।हालाँकि DSS की अनुप्रयोग सीमा बहुत विस्तृत है, फिर भी ऐसे वातावरण हैं जहाँ DSS का संक्षारण प्रतिरोध दीर्घकालिक उपयोग के लिए पर्याप्त नहीं है।इसका मतलब है कि उच्च संक्षारण प्रतिरोध वाली अधिक महंगी सामग्री की आवश्यकता है।जियोन एट अल.7 ने पाया कि संक्षारण प्रतिरोध के मामले में सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील (एसडीएसएस) की भी कुछ सीमाएं हैं।इसलिए, कुछ अनुप्रयोगों में उच्च संक्षारण प्रतिरोध वाले सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स (एचडीएसएस) की आवश्यकता है।इससे अत्यधिक मिश्रित एचडीएसएस का विकास हुआ।
डीएसएस का संक्षारण प्रतिरोध α-चरण से γ-चरण के अनुपात और द्वितीयक चरण 8,9,10 से सटे सीआर, मो और डब्ल्यू में समाप्त क्षेत्रों द्वारा निर्धारित किया जाता है।HDSS में Cr, Mo और N11 की उच्च सामग्री होती है, जो इसे उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध और उच्च मूल्य (45-50) समतुल्य पिटिंग प्रतिरोध मान (PREN) प्रदान करती है, जिसे wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo) द्वारा परिभाषित किया गया है। + 0, 5 भार % W) + 16 भार %।एन12.इसका उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध लगभग 50% फेरिटिक (α) और 50% ऑस्टेनिटिक (γ) चरणों वाली संतुलित संरचना पर निर्भर करता है।HDSS ने पारंपरिक DSS13 की तुलना में यांत्रिक गुणों और उच्च क्लोरीन प्रतिरोध में सुधार किया है।रासायनिक संक्षारण के लक्षण.बेहतर संक्षारण प्रतिरोध समुद्री वातावरण जैसे अधिक आक्रामक क्लोराइड वातावरण में एचडीएसएस के उपयोग को बढ़ाता है।
तेल और गैस और जल आपूर्ति14 सहित कई उद्योगों में एमआईसी एक महत्वपूर्ण समस्या है।सभी संक्षारण क्षति का 20% एमआईसी के कारण होता है15।एमआईसी एक बायोइलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण है जिसे कई वातावरणों16 में देखा जा सकता है।धातु की सतहों पर बायोफिल्म का निर्माण विद्युत रासायनिक स्थितियों को बदल देता है और इस प्रकार संक्षारण प्रक्रिया को प्रभावित करता है।यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि एमआईसी संक्षारण बायोफिल्म्स14 के कारण होता है।जीवित रहने के लिए ऊर्जा प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रोजेनिक सूक्ष्मजीव धातुओं को खा जाते हैं17।हाल के एमआईसी अध्ययनों से पता चला है कि ईईटी (बाह्यकोशिकीय इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण) इलेक्ट्रोजेनिक सूक्ष्मजीवों द्वारा प्रेरित एमआईसी के लिए सीमित कारक है।झांग एट अल.18 ने प्रदर्शित किया कि इलेक्ट्रॉन मध्यस्थ डेसल्फोविब्रियो वल्गेरिस सेसाइल कोशिकाओं और 304 स्टेनलेस स्टील के बीच इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण को तेज करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अधिक गंभीर एमआईसी हमला होता है।एनिंग एट अल.19 और वेन्ज़लफ़ एट अल।20 से पता चला है कि संक्षारक सल्फेट-कम करने वाले बैक्टीरिया (एसआरबी) के बायोफिल्म सीधे धातु सब्सट्रेट से इलेक्ट्रॉनों को अवशोषित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप गंभीर गड्ढे हो सकते हैं।
डीएसएस को एसआरबी, आयरन कम करने वाले बैक्टीरिया (आईआरबी) आदि युक्त मीडिया में एमआईसी के प्रति संवेदनशील माना जाता है। 21।ये बैक्टीरिया बायोफिल्म22,23 के तहत डीएसएस की सतह पर स्थानीयकृत गड्ढे पैदा करते हैं।DSS के विपरीत, MIC HDSS24 के बारे में बहुत कम जानकारी है।
स्यूडोमोनास एरुगिनोसा एक ग्राम-नकारात्मक, गतिशील, छड़ के आकार का जीवाणु है जो प्रकृति में व्यापक रूप से वितरित होता है।स्यूडोमोनास एरुगिनोसा समुद्री पर्यावरण26 में स्टील के एमआईसी के लिए जिम्मेदार मुख्य माइक्रोबायोटा भी है।स्यूडोमोनास प्रजातियाँ सीधे तौर पर संक्षारण प्रक्रियाओं में शामिल होती हैं और बायोफिल्म निर्माण के दौरान पहले उपनिवेशक के रूप में पहचानी जाती हैं।महत एट अल.28 और युआन एट अल।29 ने प्रदर्शित किया कि स्यूडोमोनास एरुगिनोसा जलीय वातावरण में हल्के स्टील और मिश्र धातुओं की संक्षारण दर को बढ़ाता है।
इस कार्य का मुख्य लक्ष्य इलेक्ट्रोकेमिकल विधियों, सतह विश्लेषण विधियों और संक्षारण उत्पाद विश्लेषण का उपयोग करके समुद्री एरोबिक जीवाणु स्यूडोमोनास एरुगिनोसा के कारण होने वाले 2707 एचडीएसएस के एमआईसी गुणों का अध्ययन करना है।एमआईसी 2707 एचडीएसएस के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए ओपन सर्किट क्षमता (ओसीपी), रैखिक ध्रुवीकरण प्रतिरोध (एलपीआर), इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईआईएस) और गतिशील संभावित ध्रुवीकरण सहित विद्युत रासायनिक अध्ययन किए गए थे।संक्षारणित सतहों पर रासायनिक तत्वों का पता लगाने के लिए ऊर्जा फैलाव स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईडीएस) विश्लेषण किया जाता है।इसके अलावा, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा युक्त समुद्री वातावरण के प्रभाव में ऑक्साइड फिल्म निष्क्रियता की स्थिरता एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस) द्वारा निर्धारित की गई थी।गड्ढों की गहराई को कन्फोकल लेजर स्कैनिंग माइक्रोस्कोप (सीएलएसएम) के तहत मापा गया था।
तालिका 1 2707 एचडीएसएस की रासायनिक संरचना को दर्शाती है।तालिका 2 से पता चलता है कि 2707 एचडीएसएस में 650 एमपीए की उपज शक्ति के साथ उत्कृष्ट यांत्रिक गुण हैं।अंजीर पर.1 2707 एचडीएसएस उपचारित समाधान ताप की ऑप्टिकल सूक्ष्म संरचना को दर्शाता है।माध्यमिक चरणों के बिना ऑस्टेनिटिक और फेरिटिक चरणों के विस्तारित बैंड को लगभग 50% ऑस्टेनिटिक और 50% फेरिटिक चरणों वाले माइक्रोस्ट्रक्चर में देखा जा सकता है।
अंजीर पर.2ए 2216ई अजैविक माध्यम में 2707 एचडीएसएस और 37 डिग्री सेल्सियस पर 14 दिनों के लिए स्यूडोमोनास एरुगिनोसा शोरबा के लिए ओपन सर्किट क्षमता (ईओसीपी) बनाम एक्सपोज़र समय दिखाता है।यह पाया गया कि Eocp में सबसे अधिक स्पष्ट परिवर्तन पहले 24 घंटों के दौरान हुए।दोनों मामलों में ईओसीपी मान लगभग 16 घंटे में लगभग -145 एमवी (बनाम एससीई) पर पहुंच गया और फिर गैर-जैविक नमूनों के लिए -477 एमवी (बनाम एससीई) और -236 एमवी (बनाम एससीई) और रिश्तेदार के लिए पी तक तेजी से गिर गया। एससीई) पेटिना पत्तियां, क्रमशः।24 घंटों के बाद, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा 2707 एचडीएसएस का ईओसीपी मूल्य -228 एमवी (एससीई की तुलना में) पर अपेक्षाकृत स्थिर रहा, जबकि गैर-जैविक नमूने के लिए संबंधित मूल्य लगभग -442 एमवी (एससीई की तुलना में) था।स्यूडोमोनास एरुगिनोसा की उपस्थिति में ईओसीपी काफी कम था।
37 डिग्री सेल्सियस पर अजैविक मीडिया और स्यूडोमोनास एरुगिनोसा शोरबा में 2707 एचडीएसएस नमूनों का विद्युत रासायनिक परीक्षण:
(ए) एक्सपोज़र समय के साथ ईओसीपी में परिवर्तन, (बी) 14 दिन पर ध्रुवीकरण वक्र, (सी) एक्सपोज़र समय के साथ आरपी में परिवर्तन, (डी) एक्सपोज़र समय के साथ कोर में परिवर्तन।
तालिका 3 14 दिनों की अवधि में अजैविक और पी. एरुगिनोसा टीका मीडिया के संपर्क में आए 2707 एचडीएसएस नमूनों के इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण मापदंडों को दिखाती है।प्रतिच्छेदन बिंदु पर एनोडिक और कैथोडिक वक्रों के स्पर्शरेखीय एक्सट्रपलेशन ने मानक विधियों30,31 के अनुसार संक्षारण वर्तमान घनत्व (आईसीओआरआर), संक्षारण क्षमता (इकोर) और टैफेल ढलान (βα और βc) के निर्धारण की अनुमति दी।
जैसा कि चित्र 2बी में दिखाया गया है, पी. एरुगिनोसा वक्र के ऊपर की ओर खिसकने से अजैविक वक्र की तुलना में ईकोर में वृद्धि हुई।स्यूडोमोनास एरुगिनोसा युक्त नमूने का आईसीओआरआर मूल्य, संक्षारण दर के अनुपात में, 0.328 μA सेमी -2 तक बढ़ गया, जो गैर-जैविक नमूने (0.087 μA सेमी -2) से चार गुना अधिक है।
एलपीआर संक्षारण के गैर-विनाशकारी एक्सप्रेस विश्लेषण के लिए एक क्लासिक इलेक्ट्रोकेमिकल विधि है।इसका उपयोग MIC32 का अध्ययन करने के लिए भी किया गया है।अंजीर पर.2सी एक्सपोज़र समय के आधार पर ध्रुवीकरण प्रतिरोध (आरपी) में परिवर्तन दिखाता है।उच्च Rp मान का अर्थ है कम क्षरण।पहले 24 घंटों के भीतर, आरपी 2707 एचडीएसएस गैर-जैविक नमूनों के लिए 1955 kΩ सेमी2 और स्यूडोमोनास एरुगिनोसा नमूनों के लिए 1429 kΩ सेमी2 पर पहुंच गया।चित्र 2सी यह भी दर्शाता है कि आरपी मान एक दिन के बाद तेजी से घट गया और फिर अगले 13 दिनों में अपेक्षाकृत अपरिवर्तित रहा।स्यूडोमोनास एरुगिनोसा परीक्षण नमूने के लिए आरपी मान लगभग 40 kΩ सेमी2 है, जो गैर-जैविक परीक्षण नमूने के लिए 450 kΩ सेमी2 मान से बहुत कम है।
आईसीओआरआर का मूल्य समान संक्षारण दर के समानुपाती होता है।इसके मान की गणना निम्नलिखित स्टर्न-गिरि समीकरण से की जा सकती है:
ज़ो एट अल के अनुसार.33 इस कार्य में टैफेल ढलान बी को 26 एमवी/डेसी के विशिष्ट मान के रूप में लिया गया था।अंजीर पर.2डी से पता चलता है कि 2707 अजैविक स्ट्रेन का आईसीओआरआर अपेक्षाकृत स्थिर रहा, जबकि स्यूडोमोनस एरुगिनोसा बैंड के आईसीओआरआर में पहले 24 घंटों के बाद बड़े उछाल के साथ जोरदार उतार-चढ़ाव हुआ।स्यूडोमोनस एरुगिनोसा परीक्षण नमूने का आईसीओआरआर मूल्य गैर-जैविक नियंत्रण की तुलना में अधिक परिमाण का क्रम था।यह प्रवृत्ति ध्रुवीकरण प्रतिरोध के परिणामों के अनुरूप है।
ईआईएस एक अन्य गैर-विनाशकारी विधि है जिसका उपयोग संक्षारण इंटरफ़ेस34 पर विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं को चिह्नित करने के लिए किया जाता है।अजैविक मीडिया और स्यूडोमोनस एरुगिनोसा के समाधान के संपर्क में आने वाली स्ट्रिप्स की प्रतिबाधा स्पेक्ट्रा और कैपेसिटेंस गणना, आरबी पट्टी की सतह पर गठित निष्क्रिय/बायोफिल्म का प्रतिरोध है, आरसीटी चार्ज ट्रांसफर प्रतिरोध है, सीडीएल विद्युत डबल परत है।) और क्यूसीपीई निरंतर चरण तत्व (सीपीई) पैरामीटर।समतुल्य विद्युत सर्किट (ईईसी) मॉडल के साथ डेटा की तुलना करके इन मापदंडों का आगे विश्लेषण किया गया।
अंजीर पर.3 विभिन्न ऊष्मायन समय पर अजैविक मीडिया और स्यूडोमोनास एरुगिनोसा शोरबा में 2707 एचडीएसएस नमूनों के विशिष्ट नाइक्विस्ट प्लॉट (ए और बी) और बोड प्लॉट (ए 'और बी') दिखाता है।स्यूडोमोनास एरुगिनोसा की उपस्थिति में, नाइक्विस्ट लूप का व्यास कम हो जाता है।बोडे प्लॉट (चित्र 3बी') कुल प्रतिबाधा में वृद्धि दर्शाता है।विश्राम समय स्थिरांक के बारे में जानकारी चरण मैक्सिमा से प्राप्त की जा सकती है।अंजीर पर.4 एकल-परत (ए) और दो-परत (बी) के आधार पर भौतिक संरचनाओं और संबंधित ईईसी को दर्शाता है।सीपीई को ईईसी मॉडल में पेश किया गया है।इसकी स्वीकार्यता और प्रतिबाधा इस प्रकार व्यक्त की गई है:
2707 एचडीएसएस कूपन प्रतिबाधा स्पेक्ट्रम को फिट करने के लिए दो भौतिक मॉडल और संबंधित समकक्ष सर्किट:
जहां Y0 CPE का परिमाण है, j काल्पनिक संख्या या (−1)1/2 है, ω कोणीय आवृत्ति है, और n एक35 से कम CPE शक्ति कारक है।चार्ज ट्रांसफर प्रतिरोध उलटा (यानी 1/आरसीटी) संक्षारण दर से मेल खाता है।कम आरसीटी मान का मतलब उच्च संक्षारण दर27 है।ऊष्मायन के 14 दिनों के बाद, स्यूडोमोनस एरुगिनोसा के परीक्षण नमूने का आरसीटी 32 kΩ सेमी2 तक पहुंच गया, जो गैर-जैविक परीक्षण नमूने (तालिका 4) के 489 kΩ सेमी2 से बहुत कम है।
अंजीर में सीएलएसएम छवियां और एसईएम छवियां।5 स्पष्ट रूप से दिखाता है कि एचडीएसएस नमूना 2707 की सतह पर बायोफिल्म कवरेज 7 दिनों के बाद बहुत घना था।हालाँकि, 14 दिनों के बाद बायोफिल्म कोटिंग विरल हो गई और कुछ मृत कोशिकाएँ दिखाई देने लगीं।तालिका 5 स्यूडोमोनास एरुगिनोसा के संपर्क में आने के 7 और 14 दिनों के बाद 2707 एचडीएसएस नमूनों की बायोफिल्म मोटाई दिखाती है।अधिकतम बायोफिल्म की मोटाई 7 दिनों के बाद 23.4 µm से बदलकर 14 दिनों के बाद 18.9 µm हो गई।औसत बायोफिल्म मोटाई ने भी इस प्रवृत्ति की पुष्टि की।यह 7 दिनों के बाद 22.2 ± 0.7 μm से घटकर 14 दिनों के बाद 17.8 ± 1.0 μm हो गया।
(ए) 7 दिनों में 3-डी सीएलएसएम छवि, (बी) 14 दिनों में 3-डी सीएलएसएम छवि, (सी) 7 दिनों में एसईएम छवि, और (डी) 14 दिनों में एसईएम छवि।
ईएमएफ ने 14 दिनों तक स्यूडोमोनास एरुगिनोसा के संपर्क में आए नमूनों पर बायोफिल्म और संक्षारण उत्पादों में रासायनिक तत्वों का खुलासा किया।अंजीर पर.चित्र 6 से पता चलता है कि बायोफिल्म और संक्षारण उत्पादों में सी, एन, ओ, पी की सामग्री शुद्ध धातु की तुलना में बहुत अधिक है, क्योंकि ये तत्व बायोफिल्म और इसके मेटाबोलाइट्स से जुड़े हुए हैं।सूक्ष्मजीवों को केवल Cr और Fe की अल्प मात्रा की आवश्यकता होती है।नमूने की सतह पर बायोफिल्म और संक्षारण उत्पादों में सीआर और Fe की उच्च सामग्री संक्षारण के परिणामस्वरूप धातु मैट्रिक्स में तत्वों के नुकसान का संकेत देती है।
14 दिनों के बाद, मध्यम 2216ई में पी. एरुगिनोसा वाले और बिना पी. एरुगिनोसा वाले गड्ढे देखे गए।ऊष्मायन से पहले, नमूनों की सतह चिकनी और दोष रहित थी (चित्र 7ए)।बायोफिल्म और संक्षारण उत्पादों के ऊष्मायन और हटाने के बाद, नमूने की सतह पर सबसे गहरे गड्ढों की जांच सीएलएसएम का उपयोग करके की गई, जैसा कि चित्र 7 बी और सी में दिखाया गया है।गैर-जैविक नियंत्रण (अधिकतम गड्ढे की गहराई 0.02 µm) की सतह पर कोई स्पष्ट गड्ढा नहीं पाया गया।स्यूडोमोनास एरुगिनोसा के कारण अधिकतम गड्ढे की गहराई 7 दिनों के बाद 0.52 µm और 14 दिनों के बाद 0.69 µm थी, 3 नमूनों से औसत अधिकतम गड्ढे की गहराई के आधार पर (प्रत्येक नमूने के लिए 10 अधिकतम गड्ढे की गहराई का चयन किया गया था) और 0.42 ± 0.12 µm तक पहुंच गया .और 0.52 ± 0.15 µm, क्रमशः (तालिका 5)।ये डिंपल गहराई मान छोटे लेकिन महत्वपूर्ण हैं।
(ए) एक्सपोज़र से पहले;(बी) अजैविक वातावरण में 14 दिन;(सी) पी. एरुगिनोसा शोरबा में 14 दिन।
अंजीर पर.तालिका 8 विभिन्न नमूना सतहों के एक्सपीएस स्पेक्ट्रा को दिखाती है, और प्रत्येक सतह के लिए विश्लेषण किए गए रसायन विज्ञान को तालिका 6 में संक्षेपित किया गया है। तालिका 6 में, पी. एरुगिनोसा (नमूने ए और बी) की उपस्थिति में Fe और Cr का परमाणु प्रतिशत बहुत कम था। ) गैर-जैविक नियंत्रण पट्टियों की तुलना में।(नमूने सी और डी)।स्यूडोमोनास एरुगिनोसा के एक नमूने के लिए, सीआर 2पी कोर स्तर वर्णक्रमीय वक्र को 574.4, 576.6, 578.3 और 586.8 ईवी की बाध्यकारी ऊर्जा (बीई) के साथ चार शिखर घटकों में फिट किया गया था, जिन्हें सीआर, सीआर2ओ3, सीआरओ3 और सीआर (ओएच) को सौंपा गया था। 3, क्रमशः (चित्र 9ए और बी)।गैरजैविक नमूनों के लिए, अंजीर में कोर स्तर सीआर 2पी का स्पेक्ट्रा।9c और d में क्रमशः Cr (BE 573.80 eV) और Cr2O3 (BE 575.90 eV) की दो मुख्य चोटियाँ हैं।अजैविक कूपन और पी. एरुगिनोसा कूपन के बीच सबसे महत्वपूर्ण अंतर बायोफिल्म के तहत सीआर6+ की उपस्थिति और सीआर(ओएच)3 (बीई 586.8 ईवी) का अपेक्षाकृत उच्च अंश था।
क्रमशः 7 और 14 दिनों के लिए दो मीडिया में 2707 एचडीएसएस नमूनों की व्यापक सतह एक्सपीएस स्पेक्ट्रा।
(ए) 7 दिन पी. एरुगिनोसा एक्सपोज़र, (बी) 14 दिन पी. एरुगिनोसा एक्सपोज़र, (सी) 7 दिन अजैविक एक्सपोज़र, (डी) 14 दिन अजैविक एक्सपोज़र।
एचडीएसएस अधिकांश वातावरणों में उच्च स्तर का संक्षारण प्रतिरोध प्रदर्शित करता है।किम एट अल.2 ने बताया कि एचडीएसएस यूएनएस एस32707 को 45 से अधिक पीआरईएन के साथ अत्यधिक डोप किए गए डीएसएस के रूप में पहचाना गया था। इस काम में एचडीएसएस नमूना 2707 का पीआरईएन मूल्य 49 था। यह उच्च सीआर सामग्री और एमओ और उच्च स्तर के कारण है नी, जो अम्लीय वातावरण और क्लोराइड की उच्च सामग्री वाले वातावरण में उपयोगी होते हैं।इसके अलावा, अच्छी तरह से संतुलित संरचना और दोष-मुक्त माइक्रोस्ट्रक्चर संरचनात्मक स्थिरता और संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करते हैं।उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध के बावजूद, इस कार्य में प्रायोगिक डेटा से पता चलता है कि 2707 एचडीएसएस स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म एमआईसी के प्रति पूरी तरह से प्रतिरक्षित नहीं है।
इलेक्ट्रोकेमिकल परिणामों से पता चला कि स्यूडोमोनास एरुगिनोसा शोरबा में 2707 एचडीएसएस की संक्षारण दर गैर-जैविक वातावरण की तुलना में 14 दिनों के बाद काफी बढ़ गई।चित्र 2ए में, पहले 24 घंटों के दौरान अजैविक माध्यम और पी. एरुगिनोसा शोरबा दोनों में ईओसीपी में कमी देखी गई।उसके बाद, बायोफिल्म नमूने की सतह को कवर करना समाप्त कर देती है और Eocp अपेक्षाकृत स्थिर हो जाता है।हालाँकि, जैविक ईओसीपी स्तर अजैविक ईओसीपी स्तर से बहुत अधिक था।यह मानने के कारण हैं कि यह अंतर पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म्स के निर्माण से जुड़ा है।अंजीर पर.2g, 2707 HDSS का icorr मान स्यूडोमोनास एरुगिनोसा की उपस्थिति में 0.627 µA सेमी-2 तक पहुंच गया, जो कि गैर-जैविक नियंत्रण (0.063 µA सेमी-2) की तुलना में अधिक परिमाण का क्रम है, जो Rct के अनुरूप है। ईआईएस द्वारा मापा गया मूल्य।पहले कुछ दिनों के दौरान, पी. एरुगिनोसा कोशिकाओं के जुड़ाव और बायोफिल्म निर्माण के कारण पी. एरुगिनोसा शोरबा में प्रतिबाधा मान बढ़ गए।हालाँकि, जब बायोफिल्म पूरी तरह से नमूना सतह को कवर कर लेती है तो प्रतिबाधा कम हो जाती है।सुरक्षात्मक परत पर मुख्य रूप से बायोफिल्म और बायोफिल्म मेटाबोलाइट्स के निर्माण के कारण हमला होता है।इसलिए, समय के साथ संक्षारण प्रतिरोध कम हो जाता है, और स्यूडोमोनास एरुगिनोसा के जमा होने से स्थानीय क्षरण होता है।अजैविक वातावरण में रुझान अलग-अलग हैं।गैर-जैविक नियंत्रण का संक्षारण प्रतिरोध स्यूडोमोनास एरुगिनोसा शोरबा के संपर्क में आए नमूनों के संबंधित मूल्य से बहुत अधिक था।इसके अलावा, अजैविक नमूनों के लिए, Rct 2707 HDSS मान 14वें दिन 489 kΩ सेमी2 तक पहुंच गया, जो स्यूडोमोनास एरुगिनोसा (32 kΩ सेमी2) की उपस्थिति की तुलना में 15 गुना अधिक है।इस प्रकार, 2707 एचडीएसएस में बाँझ वातावरण में उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध है, लेकिन स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म द्वारा एमआईसी हमले से संरक्षित नहीं है।
इन परिणामों को अंजीर में ध्रुवीकरण वक्रों से भी देखा जा सकता है।2बी.एनोडिक ब्रांचिंग स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म निर्माण और धातु ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं से जुड़ी है।वहीं, कैथोडिक प्रतिक्रिया ऑक्सीजन की कमी है।पी. एरुगिनोसा की उपस्थिति ने संक्षारण धारा घनत्व में उल्लेखनीय वृद्धि की, जो कि अजैविक नियंत्रण की तुलना में लगभग अधिक परिमाण का था।इससे संकेत मिलता है कि स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म ने 2707 एचडीएसएस के स्थानीयकृत क्षरण को बढ़ाया है।युआन एट अल.29 ने पाया कि स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म द्वारा 70/30 Cu-Ni मिश्र धातु का संक्षारण वर्तमान घनत्व बढ़ गया था।यह स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म द्वारा ऑक्सीजन की कमी के बायोकैटलिसिस के कारण हो सकता है।यह अवलोकन इस कार्य में एमआईसी 2707 एचडीएसएस की भी व्याख्या कर सकता है।एरोबिक बायोफिल्म्स उनके नीचे ऑक्सीजन सामग्री को भी कम कर सकते हैं।इस प्रकार, ऑक्सीजन के साथ धातु की सतह को पुन: सक्रिय करने से इंकार करना इस कार्य में एमआईसी में योगदान देने वाला एक कारक हो सकता है।
डिकिंसन एट अल.38 ने सुझाव दिया कि रासायनिक और विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर सीधे नमूना सतह से जुड़े बैक्टीरिया की चयापचय गतिविधि और संक्षारण उत्पादों की प्रकृति पर निर्भर करती है।जैसा कि चित्र 5 और तालिका 5 में दिखाया गया है, 14 दिनों के बाद कोशिकाओं की संख्या और बायोफिल्म की मोटाई कम हो गई।इसे इस तथ्य से उचित रूप से समझाया जा सकता है कि 14 दिनों के बाद 2707 एचडीएसएस सतह पर अधिकांश स्थिर कोशिकाएं 2216ई माध्यम में पोषक तत्वों की कमी या 2707 एचडीएसएस मैट्रिक्स से जहरीले धातु आयनों की रिहाई के कारण मर गईं।यह बैच प्रयोगों की एक सीमा है।
इस कार्य में, एक स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म ने 2707 एचडीएसएस (छवि 6) की सतह पर बायोफिल्म के तहत सीआर और फ़े की स्थानीय कमी को बढ़ावा दिया।तालिका 6 में, नमूना सी की तुलना में नमूना डी में Fe और Cr में कमी आई, जो दर्शाता है कि पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म के कारण Fe और Cr का विघटन पहले 7 दिनों के बाद भी बना रहा।2216E पर्यावरण का उपयोग समुद्री पर्यावरण का अनुकरण करने के लिए किया जाता है।इसमें 17700 पीपीएम सीएल- है, जो प्राकृतिक समुद्री जल में इसकी सामग्री के बराबर है।एक्सपीएस द्वारा विश्लेषण किए गए 7-दिवसीय और 14-दिवसीय गैर-जैविक नमूनों में सीआर में कमी का मुख्य कारण 17700 पीपीएम सीएल- की उपस्थिति थी।स्यूडोमोनस एरुगिनोसा के परीक्षण नमूने की तुलना में, अजैविक वातावरण में क्लोरीन के प्रति 2707 एचडीएसएस के मजबूत प्रतिरोध के कारण अजैविक परीक्षण नमूने में सीआर का विघटन बहुत कम है।अंजीर पर.9 निष्क्रिय फिल्म में Cr6+ की उपस्थिति दर्शाता है।यह पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म्स द्वारा स्टील की सतहों से सीआर को हटाने से संबंधित हो सकता है, जैसा कि चेन और क्लेटन39 द्वारा सुझाया गया है।
जीवाणु वृद्धि के कारण, ऊष्मायन से पहले और बाद में माध्यम का पीएच मान क्रमशः 7.4 और 8.2 था।इस प्रकार, थोक माध्यम में अपेक्षाकृत उच्च पीएच के कारण पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म्स के तहत कार्बनिक अम्लों का क्षरण इस कार्य में योगदान देने की संभावना नहीं है।14 दिन की परीक्षण अवधि के दौरान गैर-जैविक नियंत्रण माध्यम का पीएच महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदला (प्रारंभिक 7.4 से अंतिम 7.5 तक)।ऊष्मायन के बाद इनोकुलम माध्यम में पीएच में वृद्धि स्यूडोमोनास एरुगिनोसा की चयापचय गतिविधि से जुड़ी थी, और पीएच पर समान प्रभाव परीक्षण पट्टी की अनुपस्थिति में पाया गया था।
जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।7, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म के कारण अधिकतम गड्ढे की गहराई 0.69 µm थी, जो अजैविक माध्यम (0.02 µm) की तुलना में काफी अधिक है।यह उपरोक्त इलेक्ट्रोकेमिकल डेटा से सहमत है।समान परिस्थितियों में, 0.69 µm की गड्ढे की गहराई 2205 DSS40 के लिए निर्दिष्ट 9.5 µm मान से दस गुना कम है।ये आंकड़े बताते हैं कि 2707 एचडीएसएस 2205 डीएसएस की तुलना में एमआईसी के लिए बेहतर प्रतिरोध प्रदर्शित करता है।यह आश्चर्य की बात नहीं है क्योंकि 2707 एचडीएसएस में उच्च सीआर स्तर है, जो लंबे समय तक निष्क्रियता की अनुमति देता है, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा को निष्क्रिय करना अधिक कठिन बनाता है, और हानिकारक माध्यमिक वर्षा पिटिंग41 के बिना प्रक्रिया शुरू करता है।
निष्कर्ष में, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा शोरबा में 2707 एचडीएसएस सतहों पर एमआईसी पिटिंग पाई गई, जबकि अजैविक मीडिया में पिटिंग नगण्य थी।यह कार्य दर्शाता है कि 2707 एचडीएसएस में 2205 डीएसएस की तुलना में एमआईसी के लिए बेहतर प्रतिरोध है, लेकिन स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म के कारण यह एमआईसी के प्रति पूरी तरह से प्रतिरक्षित नहीं है।ये परिणाम समुद्री पर्यावरण के लिए उपयुक्त स्टेनलेस स्टील और जीवन प्रत्याशा के चयन में सहायता करते हैं।
2707 एचडीएसएस नमूने स्कूल ऑफ मेटलर्जी, नॉर्थईस्टर्न यूनिवर्सिटी (एनईयू), शेनयांग, चीन द्वारा प्रदान किए गए थे।2707 एचडीएसएस की मौलिक संरचना तालिका 1 में दिखाई गई है, जिसका विश्लेषण नॉर्थईस्टर्न यूनिवर्सिटी के सामग्री विश्लेषण और परीक्षण विभाग द्वारा किया गया था।सभी नमूनों को 1 घंटे के लिए 1180°C पर ठोस घोल के लिए उपचारित किया गया।संक्षारण परीक्षण से पहले, 1 सेमी2 के खुले सतह क्षेत्र के साथ 2707 एचडीएसएस सिक्का स्टील को सिलिकॉन कार्बाइड सैंडपेपर के साथ 2000 ग्रिट तक पॉलिश किया गया था और फिर 0.05 µm Al2O3 पाउडर घोल के साथ पॉलिश किया गया था।किनारों और तली को अक्रिय पेंट से सुरक्षित किया गया है।सूखने के बाद, नमूनों को बाँझ विआयनीकृत पानी से धोया गया और 0.5 घंटे के लिए 75% (v/v) इथेनॉल के साथ निष्फल किया गया।उपयोग से पहले उन्हें 0.5 घंटे के लिए पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश के तहत हवा में सुखाया गया।
समुद्री स्ट्रेन स्यूडोमोनास एरुगिनोसा एमसीसीसी 1ए00099 को ज़ियामेन समुद्री संस्कृति संग्रह (एमसीसीसी), चीन से खरीदा गया था।समुद्री 2216E तरल माध्यम (क़िंगदाओ होप बायोटेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड, क़िंगदाओ, चीन) का उपयोग 37 डिग्री सेल्सियस पर एरोबिक स्थितियों के तहत 250 मिलीलीटर फ्लास्क और 500 मिलीलीटर इलेक्ट्रोकेमिकल ग्लास कोशिकाओं में स्यूडोमोनास एरुगिनोसा के संवर्धन के लिए किया गया था।माध्यम में (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, 0.008 , 0.008 Na4F0H20PO।1.0 यीस्ट अर्क और 0.1 आयरन साइट्रेट।टीकाकरण से पहले 20 मिनट के लिए 121 डिग्री सेल्सियस पर आटोक्लेव करें।400x आवर्धन पर हेमोसाइटोमीटर का उपयोग करके एक प्रकाश माइक्रोस्कोप के तहत सेसाइल और प्लैंकटोनिक कोशिकाओं की गिनती की गई।टीकाकरण के तुरंत बाद प्लैंकटोनिक पी. एरुगिनोसा कोशिकाओं की प्रारंभिक सांद्रता लगभग 106 कोशिकाएं/एमएल थी।
500 मिलीलीटर की मध्यम मात्रा के साथ एक क्लासिक तीन-इलेक्ट्रोड ग्लास सेल में इलेक्ट्रोकेमिकल परीक्षण किए गए।एक प्लैटिनम शीट और एक संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड (एससीई) को नमक पुल से भरी लुगिन केशिका के माध्यम से रिएक्टर से जोड़ा गया था और क्रमशः काउंटर और संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य किया गया था।कार्यशील इलेक्ट्रोड बनाने के लिए, रबर-लेपित तांबे के तार को प्रत्येक नमूने से जोड़ा गया था और एपॉक्सी के साथ लेपित किया गया था, जिससे कार्यशील इलेक्ट्रोड के लिए एक तरफ सतह क्षेत्र का लगभग 1 सेमी2 छोड़ दिया गया था।इलेक्ट्रोकेमिकल माप के दौरान, नमूनों को 2216E माध्यम में रखा गया था और पानी के स्नान में निरंतर ऊष्मायन तापमान (37 डिग्री सेल्सियस) पर रखा गया था।OCP, LPR, EIS और संभावित गतिशील ध्रुवीकरण डेटा को एक ऑटोलैब पोटेंशियोस्टेट (संदर्भ 600TM, गेमरी इंस्ट्रूमेंट्स, इंक., यूएसए) का उपयोग करके मापा गया था।एलपीआर परीक्षण -5 और 5 एमवी रेंज में 0.125 एमवी एस-1 की स्कैन दर पर और ईओसीपी 1 हर्ट्ज की नमूना दर के साथ दर्ज किए गए थे।ईआईएस को 0.01 से 10,000 हर्ट्ज की आवृत्ति रेंज पर साइनसॉइड के साथ 5 एमवी के लागू वोल्टेज का उपयोग करके स्थिर स्थिति ईओसीपी पर प्रदर्शन किया गया था।संभावित स्वीप से पहले, इलेक्ट्रोड खुले सर्किट मोड में थे जब तक कि 42 की स्थिर मुक्त संक्षारण क्षमता तक नहीं पहुंच गया।साथ।प्रत्येक परीक्षण को स्यूडोमोनास एरुगिनोसा के साथ और उसके बिना तीन बार दोहराया गया।
मेटलोग्राफिक विश्लेषण के लिए नमूनों को यांत्रिक रूप से 2000 ग्रिट गीले SiC पेपर के साथ पॉलिश किया गया था और फिर ऑप्टिकल अवलोकन के लिए 0.05 µm Al2O3 पाउडर घोल के साथ पॉलिश किया गया था।मेटलोग्राफिक विश्लेषण एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का उपयोग करके किया गया था।नमूना 10 wt% पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड समाधान43 के साथ उकेरा गया था।
ऊष्मायन के बाद, बायोफिल्म को ठीक करने के लिए फॉस्फेट बफर्ड सेलाइन (पीबीएस) (पीएच 7.4 ± 0.2) से 3 बार धोएं और फिर 10 घंटे के लिए 2.5% (वी/वी) ग्लूटाराल्डिहाइड के साथ लगाएं।हवा में सूखने से पहले चरणबद्ध श्रृंखला में इथेनॉल के साथ निर्जलीकरण (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% और मात्रा के अनुसार 100%)।अंत में, SEM44 अवलोकन के लिए चालकता प्रदान करने के लिए नमूने की सतह पर एक सोने की फिल्म छिड़की गई।एसईएम छवियां प्रत्येक नमूने की सतह पर सबसे अधिक स्थापित पी. ​​एरुगिनोसा कोशिकाओं वाले स्थान पर केंद्रित हैं।रासायनिक तत्वों का पता लगाने के लिए ईएमएफ विश्लेषण किया गया।गड्ढे की गहराई मापने के लिए, एक ज़ीस कन्फोकल लेजर स्कैनिंग माइक्रोस्कोप (सीएलएसएम) (एलएसएम 710, ज़ीस, जर्मनी) का उपयोग किया गया था।बायोफिल्म के नीचे संक्षारण गड्ढों का निरीक्षण करने के लिए, परीक्षण नमूने की सतह से संक्षारण उत्पादों और बायोफिल्म को हटाने के लिए परीक्षण नमूने को पहले चीनी राष्ट्रीय मानक (सीएनएस) जीबी/टी4334.4-2000 के अनुसार साफ किया गया था।
एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS, ESCALAB250 सरफेस एनालिसिस सिस्टम, थर्मो वीजी, यूएसए) बाध्यकारी ऊर्जा की एक विस्तृत श्रृंखला में एक मोनोक्रोमैटिक एक्स-रे स्रोत (1500 ईवी की ऊर्जा और 150 डब्ल्यू की शक्ति के साथ अल Kα लाइन) का उपयोग करके विश्लेषण -1350 ईवी की मानक शर्तों से नीचे 0।50 ईवी पास ऊर्जा और 0.2 ईवी चरण आकार का उपयोग करके उच्च रिज़ॉल्यूशन स्पेक्ट्रा रिकॉर्ड करें।
इनक्यूबेटेड नमूना निकालें और इसे 15 एस45 के लिए पीबीएस (पीएच 7.4 ± 0.2) के साथ धीरे से धोएं।नमूने पर बायोफिल्म की जीवाणु व्यवहार्यता का निरीक्षण करने के लिए, बायोफिल्म को लाइव/डेड बैकलाइट बैक्टीरियल व्यवहार्यता किट (इंविट्रोजन, यूजीन, ओआर, यूएसए) का उपयोग करके दाग दिया गया था।किट में दो फ्लोरोसेंट डाई शामिल हैं: SYTO-9 हरी फ्लोरोसेंट डाई और प्रोपीडियम आयोडाइड (PI) लाल फ्लोरोसेंट डाई।सीएलएसएम में, फ्लोरोसेंट हरे और लाल बिंदु क्रमशः जीवित और मृत कोशिकाओं का प्रतिनिधित्व करते हैं।धुंधला करने के लिए, SYTO-9 के 3 μl और PI समाधान के 3 μl वाले मिश्रण के 1 मिलीलीटर को कमरे के तापमान (23°C) पर 20 मिनट के लिए अंधेरे में रखें।उसके बाद, Nikon CLSM उपकरण (C2 प्लस, Nikon, जापान) का उपयोग करके दाग वाले नमूनों को दो तरंग दैर्ध्य (जीवित कोशिकाओं के लिए 488 एनएम और मृत कोशिकाओं के लिए 559 एनएम) पर देखा गया।3-डी स्कैनिंग मोड में बायोफिल्म की मोटाई मापें।
इस लेख का हवाला कैसे दें: ली, एच. एट अल।2707 सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील के माइक्रोबियल संक्षारण पर स्यूडोमोनास एरुगिनोसा समुद्री बायोफिल्म का प्रभाव।विज्ञान।हाउस 6, 20190;doi:10.1038/srep20190 (2016)।
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