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A corrosão microbiana (MIC) é um grande problema em muitas indústrias porque pode levar a enormes perdas económicas.O aço inoxidável super duplex 2707 (2707 HDSS) é utilizado em ambientes marítimos devido à sua excelente resistência química.No entanto, a sua resistência à MIC não foi demonstrada experimentalmente.Este estudo examinou o comportamento do MIC 2707 HDSS causado pela bactéria aeróbica marinha Pseudomonas aeruginosa.A análise eletroquímica mostrou que na presença do biofilme de Pseudomonas aeruginosa no meio 2216E, o potencial de corrosão mudou positivamente e a densidade da corrente de corrosão aumentou.Os resultados da análise de espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS) mostraram uma diminuição no teor de Cr na superfície da amostra sob o biofilme.A análise das imagens das covas mostrou que os biofilmes de Pseudomonas aeruginosa produziram uma profundidade máxima de cova de 0,69 µm após 14 dias de cultura.Embora isto seja pequeno, sugere que 2707 HDSS não são completamente imunes aos efeitos dos biofilmes de P. aeruginosa na MIC.
O aço inoxidável duplex (ADS) é amplamente utilizado em diversas indústrias devido à combinação perfeita de excelentes propriedades mecânicas e resistência à corrosão1,2.Contudo, ainda pode ocorrer pite localizado, o que pode afetar a integridade deste aço 3, 4 .O DSS não está protegido contra corrosão microbiana (MIC)5,6.Embora a faixa de aplicação do DSS seja muito ampla, ainda existem ambientes onde a resistência à corrosão do DSS não é suficiente para uso a longo prazo.Isto significa que são necessários materiais mais caros e com maior resistência à corrosão.Jeon et al.7 descobriram que mesmo o aço inoxidável super duplex (SDSS) apresenta algumas limitações em termos de resistência à corrosão.Portanto, há necessidade de aços inoxidáveis super duplex (HDSS) com maior resistência à corrosão em determinadas aplicações.Isto levou ao desenvolvimento de HDSS altamente ligado.
A resistência à corrosão do DSS é determinada pela razão entre a fase α e a fase γ e as áreas esgotadas em Cr, Mo e W adjacentes às fases secundárias .HDSS contém um alto teor de Cr, Mo e N11, o que lhe confere excelente resistência à corrosão e um alto valor (45-50) valor equivalente de resistência à corrosão (PREN), que é definido por% em peso de Cr + 3,3 (% em peso de Mo + 0,5% em peso (W) + 16% em peso.N12.Sua excelente resistência à corrosão depende de uma composição balanceada contendo aproximadamente 50% de fases ferríticas (α) e 50% de fases austeníticas (γ).O HDSS melhorou as propriedades mecânicas e maior resistência ao cloro em comparação ao DSS13 convencional.Características da corrosão química.A resistência à corrosão aprimorada amplia o uso de HDSS em ambientes de cloreto mais agressivos, como ambientes marinhos.
O MIC é um problema significativo em muitas indústrias, incluindo petróleo e gás e abastecimento de água14.A MIC é responsável por 20% de todos os danos por corrosão15.A MIC é uma corrosão bioeletroquímica que pode ser observada em diversos ambientes16.A formação de biofilmes em superfícies metálicas altera as condições eletroquímicas e assim influencia o processo de corrosão.É geralmente aceito que a corrosão MIC é causada por biofilmes14.Microrganismos eletrogênicos corroem metais para obter energia para sobrevivência17.Estudos recentes de MIC mostraram que a EET (transferência extracelular de elétrons) é o fator limitante para a MIC induzida por microrganismos eletrogênicos.Zhang et al.18 demonstraram que mediadores eletrônicos aceleram a transferência de elétrons entre células sésseis de Desulfovibrio vulgaris e aço inoxidável 304, resultando em ataque mais severo de MIC.Anning et al.19 e Wenzlaff et al.20 mostraram que biofilmes de bactérias corrosivas redutoras de sulfato (SRBs) podem absorver elétrons diretamente de substratos metálicos, resultando em corrosão severa.
Sabe-se que o DSS é suscetível à MIC em meios contendo SRBs, bactérias redutoras de ferro (IRBs), etc. 21 .Essas bactérias causam corrosão localizada na superfície do DSS sob o biofilme22,23.Ao contrário do DSS, pouco se sabe sobre o MIC HDSS24.
Pseudomonas aeruginosa é uma bactéria Gram-negativa, móvel, em forma de bastonete e amplamente distribuída na natureza25.Pseudomonas aeruginosa também é a principal microbiota responsável pela CIM do aço no ambiente marinho26.As espécies de Pseudomonas estão diretamente envolvidas nos processos de corrosão e são reconhecidas como as primeiras colonizadoras durante a formação do biofilme27.Mahat et al.28 e Yuan et al.29 demonstraram que Pseudomonas aeruginosa tende a aumentar a taxa de corrosão de aço-carbono e ligas em ambientes aquáticos.
O principal objetivo deste trabalho é estudar as propriedades de CIM do 2707 HDSS causado pela bactéria aeróbica marinha Pseudomonas aeruginosa utilizando métodos eletroquímicos, métodos de análise de superfície e análise de produtos de corrosão.Estudos eletroquímicos incluindo potencial de circuito aberto (OCP), resistência de polarização linear (LPR), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e polarização de potencial dinâmico foram realizados para estudar o comportamento do MIC 2707 HDSS.A análise de espectroscopia de energia dispersiva (EDS) é realizada para detectar elementos químicos em superfícies corroídas.Além disso, a estabilidade da passivação do filme de óxido sob a influência de um ambiente marinho contendo Pseudomonas aeruginosa foi determinada por espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS).A profundidade das covas foi medida sob um microscópio confocal de varredura a laser (CLSM).
A Tabela 1 mostra a composição química do 2707 HDSS.A Tabela 2 mostra que o 2707 HDSS possui excelentes propriedades mecânicas com um limite de escoamento de 650 MPa.Na fig.1 mostra a microestrutura óptica do 2707 HDSS tratado termicamente em solução.Bandas alongadas de fases austeníticas e ferríticas sem fases secundárias podem ser vistas em uma microestrutura contendo aproximadamente 50% de fases austeníticas e 50% de fases ferríticas.
Na fig.2a mostra o potencial de circuito aberto (Eocp) versus tempo de exposição para 2707 HDSS em meio abiótico 2216E e caldo de Pseudomonas aeruginosa durante 14 dias a 37°C.Verificou-se que as alterações mais pronunciadas na Eocp ocorreram durante as primeiras 24 horas.Os valores de Eocp em ambos os casos atingiram um pico de cerca de -145 mV (versus SCE) em cerca de 16 horas e depois caíram drasticamente para -477 mV (versus SCE) e -236 mV (versus SCE) para amostras não biológicas e P para amostras relativas. SCE) folhas de pátina, respectivamente.Após 24 horas, o valor de Eocp de Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS permaneceu relativamente estável em -228 mV (em comparação com SCE), enquanto o valor correspondente para a amostra não biológica foi de aproximadamente -442 mV (em comparação com SCE).A Eocp na presença de Pseudomonas aeruginosa foi bastante baixa.
Testes eletroquímicos de 2.707 amostras de HDSS em meio abiótico e caldo de Pseudomonas aeruginosa a 37°C:
(a) Mudança na Eocp com o tempo de exposição, (b) curva de polarização no dia 14, (c) mudança na Rp com o tempo de exposição, (d) mudança na corr com o tempo de exposição.
A Tabela 3 mostra os parâmetros de corrosão eletroquímica de 2.707 amostras de HDSS expostas a meios abióticos e inoculados com P. aeruginosa durante um período de 14 dias.A extrapolação tangencial das curvas anódica e catódica para o ponto de intersecção permitiu a determinação da densidade de corrente de corrosão (icorr), potencial de corrosão (Ecorr) e inclinação de Tafel (βα e βc) de acordo com métodos padrão30,31.
Conforme mostrado na Figura 2b, o deslocamento ascendente da curva de P. aeruginosa resultou em um aumento na Ecorr em comparação com a curva abiótica.O valor de icorr da amostra contendo Pseudomonas aeruginosa, proporcional à taxa de corrosão, aumentou para 0,328 µA cm-2, quatro vezes maior que o da amostra não biológica (0,087 µA cm-2).
LPR é um método eletroquímico clássico para análise expressa não destrutiva de corrosão.Também tem sido usado para estudar o MIC32.Na fig.2c mostra a mudança na resistência de polarização (Rp) dependendo do tempo de exposição.Um valor Rp mais alto significa menos corrosão.Nas primeiras 24 horas, o Rp 2707 HDSS atingiu um pico de 1955 kΩ cm2 para amostras não biológicas e 1429 kΩ cm2 para amostras de Pseudomonas aeruginosa.A Figura 2c também mostra que o valor de Rp diminuiu rapidamente após um dia e depois permaneceu relativamente inalterado durante os 13 dias seguintes.O valor Rp para a amostra de teste de Pseudomonas aeruginosa é de cerca de 40 kΩ cm2, que é muito inferior ao valor de 450 kΩ cm2 para a amostra de teste não biológica.
O valor de icorr é proporcional à taxa de corrosão uniforme.Seu valor pode ser calculado a partir da seguinte equação de Stern-Giri:
De acordo com Zoe et al.33 a inclinação Tafel B foi considerada como um valor típico de 26 mV/dec neste trabalho.Na fig.2d mostra que o icorr da cepa abiótica 2707 permaneceu relativamente estável, enquanto o icorr da banda de Pseudomonas aeruginosa flutuou fortemente com um grande salto após as primeiras 24 horas.O valor de icorr da amostra de teste de Pseudomonas aeruginosa foi uma ordem de grandeza superior ao do controle não biológico.Esta tendência é consistente com os resultados da resistência à polarização.
EIS é outro método não destrutivo usado para caracterizar reações eletroquímicas em uma interface de corrosão .Espectros de impedância e cálculos de capacitância de tiras expostas a meios abióticos e soluções de Pseudomonas aeruginosa, Rb é a resistência do passivo/biofilme formado na superfície da tira, Rct é a resistência à transferência de carga, Cdl é a dupla camada elétrica.) e parâmetros de elemento de fase constante (CPE) QCPE.Esses parâmetros foram analisados posteriormente comparando os dados com um modelo de circuito elétrico equivalente (EEC).
Na fig.3 mostra gráficos típicos de Nyquist (a e b) e gráficos de Bode (a' e b') de 2.707 amostras de HDSS em meio abiótico e caldo de Pseudomonas aeruginosa em vários tempos de incubação.Na presença de Pseudomonas aeruginosa, o diâmetro da alça de Nyquist diminui.O gráfico de Bode (Fig. 3b') mostra o aumento na impedância total.Informações sobre a constante de tempo de relaxamento podem ser obtidas a partir dos máximos de fase.Na fig.4 mostra as estruturas físicas e o EEC correspondente baseado em uma camada única (a) e duas camadas (b).O CPE é introduzido no modelo EEC.Sua admitância e impedância são expressas da seguinte forma:
Dois modelos físicos e circuitos equivalentes correspondentes para ajustar o espectro de impedância de cupom HDSS 2707:
Onde Y0 é a magnitude do CPE, j é o número imaginário ou (−1)1/2, ω é a frequência angular e n é o fator de potência do CPE menor que um35.A inversão da resistência à transferência de carga (ou seja, 1/Rct) corresponde à taxa de corrosão.Um valor Rct mais baixo significa uma taxa de corrosão mais alta27.Após 14 dias de incubação, o Rct da amostra de teste de Pseudomonas aeruginosa atingiu 32 kΩ cm2, o que é muito inferior aos 489 kΩ cm2 da amostra de teste não biológica (Tabela 4).
Imagens CLSM e imagens SEM na fig.5 mostram claramente que a cobertura do biofilme na superfície da amostra HDSS 2707 era muito densa após 7 dias.No entanto, após 14 dias o revestimento do biofilme tornou-se esparso e apareceram algumas células mortas.A Tabela 5 mostra a espessura do biofilme de 2.707 amostras de HDSS após 7 e 14 dias de exposição a Pseudomonas aeruginosa.A espessura máxima do biofilme variou de 23,4 µm após 7 dias para 18,9 µm após 14 dias.A espessura média do biofilme também confirmou esta tendência.Diminuiu de 22,2 ± 0,7 μm após 7 dias para 17,8 ± 1,0 μm após 14 dias.
(a) imagem CLSM 3-D aos 7 dias, (b) imagem CLSM 3-D aos 14 dias, (c) imagem SEM aos 7 dias e (d) imagem SEM aos 14 dias.
Os CEM revelaram elementos químicos em biofilme e produtos de corrosão em amostras expostas a Pseudomonas aeruginosa durante 14 dias.Na fig.A Figura 6 mostra que o teor de C, N, O, P no biofilme e nos produtos de corrosão é muito maior do que no metal puro, uma vez que esses elementos estão associados ao biofilme e seus metabólitos.Os microrganismos requerem apenas vestígios de Cr e Fe.O alto teor de Cr e Fe no biofilme e produtos de corrosão na superfície da amostra indicam a perda de elementos da matriz metálica em decorrência da corrosão.
Após 14 dias, foram observadas covas com e sem P. aeruginosa no meio 2216E.Antes da incubação, a superfície das amostras era lisa e sem defeitos (Fig. 7a).Após incubação e remoção de biofilme e produtos de corrosão, os poços mais profundos na superfície da amostra foram examinados usando CLSM, como mostrado nas Figuras 7b e c.Nenhuma corrosão óbvia foi encontrada na superfície do controle não biológico (profundidade máxima da depressão 0,02 μm).A profundidade máxima de covas causada por Pseudomonas aeruginosa foi de 0,52 µm após 7 dias e 0,69 µm após 14 dias, com base na profundidade máxima média de covas de 3 amostras (10 profundidades máximas de covas foram selecionadas para cada amostra) e atingiu 0,42 ± 0,12 µm. .e 0,52 ± 0,15 µm, respectivamente (Tabela 5).Esses valores de profundidade de covinhas são pequenos, mas importantes.
a) Antes da exposição;(b) 14 dias em ambiente abiótico;(c) 14 dias em caldo de P. aeruginosa.
Na fig.A Tabela 8 mostra os espectros XPS de várias superfícies de amostras, e a química analisada para cada superfície está resumida na Tabela 6. Na Tabela 6, as porcentagens atômicas de Fe e Cr foram muito mais baixas na presença de P. aeruginosa (amostras A e B ) do que nas tiras de controle não biológicas.(amostras C e D).Para uma amostra de Pseudomonas aeruginosa, a curva espectral de nível central Cr 2p foi ajustada a quatro componentes de pico com energias de ligação (BE) de 574,4, 576,6, 578,3 e 586,8 eV, que foram atribuídas a Cr, Cr2O3, CrO3 e Cr(OH) 3, respectivamente (Fig. 9a e b).Para amostras não biológicas, os espectros do nível central Cr 2p nas Figs.9c e d contêm os dois picos principais de Cr (BE 573,80 eV) e Cr2O3 (BE 575,90 eV), respectivamente.A diferença mais marcante entre o cupom abiótico e o cupom de P. aeruginosa foi a presença de Cr6+ e uma fração relativamente alta de Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) sob o biofilme.
Espectros XPS de superfície ampla de 2.707 amostras HDSS em dois meios por 7 e 14 dias, respectivamente.
(a) exposição de 7 dias a P. aeruginosa, (b) exposição de 14 dias a P. aeruginosa, (c) exposição abiótica de 7 dias, (d) exposição abiótica de 14 dias.
O HDSS apresenta um alto nível de resistência à corrosão na maioria dos ambientes.Kim et al.2 relataram que o HDSS UNS S32707 foi identificado como um DSS altamente dopado com PREN superior a 45. O valor de PREN da amostra HDSS 2707 neste trabalho foi 49. Isto se deve ao alto teor de Cr e altos níveis de Mo e Ni, que são úteis em ambientes ácidos e com alto teor de cloretos.Além disso, a composição bem balanceada e a microestrutura livre de defeitos proporcionam estabilidade estrutural e resistência à corrosão.Apesar da excelente resistência química, os dados experimentais deste trabalho mostram que o 2707 HDSS não é completamente imune aos MICs do biofilme de Pseudomonas aeruginosa.
Os resultados eletroquímicos mostraram que a taxa de corrosão do 2707 HDSS no caldo de Pseudomonas aeruginosa aumentou significativamente após 14 dias em comparação com o ambiente não biológico.Na Figura 2a, foi observada diminuição da Eocp tanto no meio abiótico quanto no caldo de P. aeruginosa durante as primeiras 24 horas.Depois disso, o biofilme termina de cobrir a superfície da amostra e o Eocp torna-se relativamente estável.No entanto, o nível biótico de Eocp foi muito superior ao nível abiótico de Eocp.Há razões para acreditar que esta diferença esteja associada à formação de biofilmes de P. aeruginosa.Na fig.2g, o valor de icorr de 2707 HDSS atingiu 0,627 µA cm-2 na presença de Pseudomonas aeruginosa, o que é uma ordem de grandeza superior ao do controle não biológico (0,063 µA cm-2), o que é consistente com o Rct valor medido pelo EIS.Durante os primeiros dias, os valores de impedância no caldo de P. aeruginosa aumentaram devido à fixação das células de P. aeruginosa e à formação de biofilme.No entanto, a impedância diminui quando o biofilme cobre completamente a superfície da amostra.A camada protetora é atacada principalmente devido à formação de biofilme e metabólitos de biofilme.Portanto, a resistência à corrosão diminui com o tempo e os depósitos de Pseudomonas aeruginosa causam corrosão localizada.As tendências em ambientes abióticos são diferentes.A resistência à corrosão do controle não biológico foi muito superior ao valor correspondente das amostras expostas ao caldo de Pseudomonas aeruginosa.Além disso, para amostras abióticas, o valor Rct 2707 HDSS atingiu 489 kΩ cm2 no dia 14, o que é 15 vezes maior do que na presença de Pseudomonas aeruginosa (32 kΩ cm2).Assim, o 2707 HDSS possui excelente resistência à corrosão em ambiente estéril, mas não está protegido do ataque MIC pelo biofilme de Pseudomonas aeruginosa.
Estes resultados também podem ser observados nas curvas de polarização nas Figs.2b.A ramificação anódica está associada à formação de biofilme de Pseudomonas aeruginosa e às reações de oxidação de metais.Ao mesmo tempo, a reação catódica é a redução do oxigênio.A presença de P. aeruginosa aumentou significativamente a densidade da corrente de corrosão, que foi cerca de uma ordem de grandeza maior do que no controle abiótico.Isto indicou que o biofilme de Pseudomonas aeruginosa melhorou a corrosão localizada do 2707 HDSS.Yuan et al.29 descobriram que a densidade da corrente de corrosão de uma liga 70/30 Cu-Ni foi aumentada pelo biofilme de Pseudomonas aeruginosa.Isto pode ser devido à biocatálise da redução de oxigênio pelo biofilme de Pseudomonas aeruginosa.Esta observação também pode explicar o MIC 2707 HDSS neste trabalho.Os biofilmes aeróbicos também podem reduzir o conteúdo de oxigênio abaixo deles.Assim, a recusa em repassivar a superfície metálica com oxigênio pode ser um fator que contribui para a CIM neste trabalho.
Dickinson et al.38 sugeriram que a taxa de reações químicas e eletroquímicas depende diretamente da atividade metabólica das bactérias aderidas à superfície da amostra e da natureza dos produtos de corrosão.Conforme mostrado na Figura 5 e na Tabela 5, o número de células e a espessura do biofilme diminuíram após 14 dias.Isto pode ser razoavelmente explicado pelo fato de que após 14 dias a maioria das células ancoradas na superfície do 2707 HDSS morreram devido ao esgotamento de nutrientes no meio 2216E ou à liberação de íons metálicos tóxicos da matriz 2707 HDSS.Esta é uma limitação dos experimentos em lote.
Neste trabalho, um biofilme de Pseudomonas aeruginosa promoveu depleção local de Cr e Fe sob o biofilme na superfície de 2707 HDSS (Fig. 6).Na Tabela 6, o Fe e o Cr diminuíram na amostra D em comparação à amostra C, indicando que a dissolução de Fe e Cr causada pelo biofilme de P. aeruginosa foi mantida após os primeiros 7 dias.O ambiente 2216E é usado para simular o ambiente marinho.Contém 17.700 ppm de Cl-, que é comparável ao seu conteúdo na água do mar natural.A presença de 17.700 ppm de Cl- foi o principal motivo para a diminuição da Cr nas amostras não biológicas de 7 e 14 dias analisadas por XPS.Em comparação com a amostra de teste de Pseudomonas aeruginosa, a dissolução de Cr na amostra de teste abiótica é muito menor devido à forte resistência do 2707 HDSS ao cloro no ambiente abiótico.Na fig.9 mostra a presença de Cr6+ no filme passivante.Isto pode estar relacionado à remoção de Cr das superfícies de aço pelos biofilmes de P. aeruginosa, como sugerido por Chen e Clayton39.
Devido ao crescimento bacteriano, os valores de pH do meio antes e depois da incubação foram 7,4 e 8,2, respectivamente.Assim, é improvável que a corrosão de ácidos orgânicos contribua para este trabalho sob biofilmes de P. aeruginosa devido ao pH relativamente alto no meio a granel.O pH do meio de controle não biológico não se alterou significativamente (de 7,4 inicial para 7,5 final) durante o período de teste de 14 dias.O aumento do pH no meio de inóculo após a incubação foi associado à atividade metabólica de Pseudomonas aeruginosa, e o mesmo efeito no pH foi encontrado na ausência da tira teste.
Como mostrado na fig.7, a profundidade máxima da cova causada pelo biofilme de Pseudomonas aeruginosa foi de 0,69 µm, o que é significativamente maior do que no meio abiótico (0,02 µm).Isto está de acordo com os dados eletroquímicos acima.Nas mesmas condições, a profundidade do poço de 0,69 µm é mais de dez vezes menor que o valor de 9,5 µm especificado para 2205 DSS40.Estes dados mostram que o 2707 HDSS apresenta melhor resistência aos MICs do que o 2205 DSS.Isto não é surpreendente, uma vez que o 2707 HDSS possui um nível mais alto de Cr, o que permite uma passivação mais longa, torna a Pseudomonas aeruginosa mais difícil de despassivar e inicia o processo sem precipitação secundária prejudicial.
Em conclusão, a corrosão MIC foi encontrada em 2707 superfícies HDSS em caldo de Pseudomonas aeruginosa, enquanto a corrosão foi insignificante em meio abiótico.Este trabalho mostra que o 2707 HDSS tem melhor resistência ao MIC do que o 2205 DSS, mas não é completamente imune ao MIC devido ao biofilme de Pseudomonas aeruginosa.Esses resultados auxiliam na seleção de aços inoxidáveis adequados e na expectativa de vida para o ambiente marinho.
As 2.707 amostras HDSS foram fornecidas pela Escola de Metalurgia da Northeastern University (NEU), Shenyang, China.A composição elementar do 2707 HDSS é mostrada na Tabela 1, que foi analisada pelo Departamento de Análise e Testes de Materiais da Northeastern University.Todas as amostras foram tratadas para solução sólida a 1180°C durante 1 hora.Antes do teste de corrosão, o aço para moedas 2707 HDSS com uma área de superfície exposta de 1 cm2 foi polido até grão 2000 com lixa de carboneto de silício e depois polido com uma pasta de pó de Al2O3 de 0,05 µm.As laterais e o fundo são protegidos com tinta inerte.Após a secagem, as amostras foram lavadas com água deionizada estéril e esterilizadas com etanol 75% (v/v) por 0,5 h.Eles foram então secos ao ar sob luz ultravioleta (UV) por 0,5 h antes do uso.
A estirpe marinha Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 foi adquirida à Xiamen Marine Culture Collection (MCCC), China.O meio líquido marinho 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China) foi utilizado para cultivar Pseudomonas aeruginosa em frascos de 250 ml e células de vidro eletroquímicas de 500 ml sob condições aeróbicas a 37°C.O meio contém (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 extrato de levedura e 0,1 citrato de ferro.Autoclave a 121 °C por 20 minutos antes da inoculação.As células sésseis e planctônicas foram contadas sob um microscópio óptico usando um hemocitômetro com ampliação de 400x.A concentração inicial de células planctônicas de P. aeruginosa imediatamente após a inoculação foi de aproximadamente 106 células/mL.
Os testes eletroquímicos foram realizados em uma célula clássica de vidro com três eletrodos e volume médio de 500 ml.Uma folha de platina e um eletrodo de calomelano saturado (SCE) foram conectados ao reator através de um capilar Luggin preenchido com uma ponte salina e serviram como eletrodos de contador e de referência, respectivamente.Para criar o eletrodo de trabalho, um fio de cobre revestido de borracha foi anexado a cada amostra e revestido com epóxi, deixando cerca de 1 cm2 de área superficial de um lado para o eletrodo de trabalho.Durante as medidas eletroquímicas, as amostras foram colocadas no meio 2216E e mantidas em temperatura de incubação constante (37°C) em banho-maria.Os dados de OCP, LPR, EIS e potencial polarização dinâmica foram medidos usando um potenciostato Autolab (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., EUA).Os testes LPR foram registrados com taxa de varredura de 0,125 mV s-1 na faixa de -5 e 5 mV e Eocp com taxa de amostragem de 1 Hz.O EIS foi realizado em Eocp em estado estacionário usando uma tensão aplicada de 5 mV com uma senóide em uma faixa de frequência de 0,01 a 10.000 Hz.Antes da varredura de potencial, os eletrodos estavam em modo de circuito aberto até que um potencial de corrosão livre estável de 42 fosse alcançado.Com.Cada teste foi repetido três vezes com e sem Pseudomonas aeruginosa.
As amostras para análise metalográfica foram polidas mecanicamente com papel SiC úmido de grão 2000 e depois polidas com uma pasta de pó de Al2O3 de 0,05 µm para observação óptica.A análise metalográfica foi realizada utilizando um microscópio óptico.A amostra foi atacada com solução de hidróxido de potássio a 10% em peso .
Após a incubação, lave 3 vezes com solução salina tamponada com fosfato (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) e depois fixe com glutaraldeído 2,5% (v/v) por 10 horas para fixar o biofilme.Desidratação subsequente com etanol em série escalonada (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% e 100% em volume) antes da secagem ao ar.Finalmente, um filme de ouro foi espalhado na superfície da amostra para fornecer condutividade para observação SEM44.As imagens SEM são focadas no local com as células de P. aeruginosa mais estabelecidas na superfície de cada amostra.A análise EMF foi realizada para detectar elementos químicos.Para medir a profundidade da fossa, foi utilizado um microscópio confocal de varredura a laser Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Alemanha).Para observar poços de corrosão sob o biofilme, a amostra de teste foi primeiro limpa de acordo com o Padrão Nacional Chinês (CNS) GB/T4334.4-2000 para remover produtos de corrosão e biofilme da superfície da amostra de teste.
Análise de espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS, ESCALAB250 Surface Analysis System, Thermo VG, EUA) usando uma fonte monocromática de raios X (linha Al Kα com energia de 1500 eV e potência de 150 W) em uma ampla faixa de energias de ligação 0 abaixo das condições padrão de –1350 eV.Grave espectros de alta resolução usando energia de passagem de 50 eV e tamanho de passo de 0,2 eV.
Remova a amostra incubada e lave-a suavemente com PBS (pH 7,4 ± 0,2) por 15 s45.Para observar a viabilidade bacteriana do biofilme na amostra, o biofilme foi corado utilizando o Kit de Viabilidade Bacteriana LIVE/DEAD BacLight (Invitrogen, Eugene, OR, EUA).O kit contém dois corantes fluorescentes: corante fluorescente verde SYTO-9 e corante fluorescente vermelho de iodeto de propídio (PI).No CLSM, os pontos verdes e vermelhos fluorescentes representam células vivas e mortas, respectivamente.Para coloração, incubar 1 ml de uma mistura contendo 3 µl de SYTO-9 e 3 µl de solução PI à temperatura ambiente (23°C) no escuro durante 20 minutos.Depois disso, as amostras coradas foram observadas em dois comprimentos de onda (488 nm para células vivas e 559 nm para células mortas) utilizando um aparelho Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japão).Meça a espessura do biofilme no modo de digitalização 3D.
Como citar este artigo: Li, H. et al.Efeito do biofilme marinho de Pseudomonas aeruginosa na corrosão microbiana do aço inoxidável super duplex 2707.Ciência.Casa 6, 20190;doi:10.1038/srep20190 (2016).
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Horário da postagem: 09/01/2023