نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 پژوهشکده چرخه سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران- ایران
2 گروه متالورژی و علوم مواد، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران- ایران
3 مرکز فن‌آوری هسته‌ای اصفهان، شرکت فاتسا، کدپستی: 81664111، اصفهان - ایران
چکیده
در این مقاله رفتار خوردگی فولاد زنگ‌نزن 304SS و فولاد کربنی 37St در حضور باکتری شوانلا 7RCRI (مورد استفاده در سامانه زیست پالایی اورانیم) به دو روش غوطه‌وری (در بازه زمانی 1 و 4 روز) و پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی مطالعه شده است. این مطالعه نشان می‌دهد که دو عامل روئین‌شدگی (وابسته به عناصر آلیاژساز نمونه) و تشکیل زیست‌لایه بر رفتار خوردگی مؤثر هستند. بر اساس نتایج آزمون غوطه‌وری حضور باکتری شوانلا 7RCRI در هر دو فولاد باعث افت قابل ملاحظه در سرعت خوردگی می‌شود. در نمونه 304SS حضور باکتری شوانلا 7RCRI در دو بازه زمانی 1 و 4 روز باعث کاهش حدود 30% در سرعت خوردگی شده است. در این نمونه اثر حضور عناصر آلیاژساز (کروم، نیکل، منگنز و مولیبدن) بر رفتار خوردگی بیش‌تر است. در نمونه 37St در دو بازه زمانی 1 و 4 روز به ترتیب کاهش 38% و 79% در سرعت خوردگی دیده می‌شود که نشانه تأثیر بیش‌تر تشکیل زیست‌لایه بر رفتار خوردگی در نمونه 37St است. بر اساس آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی در حضور باکتری شوانلا 7RCRI پتانسیل خوردگی به مقادیر منفی‌تر منتقل شده است (در مورد 304SS انتقال از mV 360- به mV 560- و در مورد 37St انتقال از mV 610- به mV 690-) که نشان می‌دهد باکتری با تأثیر بر واکنش‌های کاتدی باعث کاهش سرعت خوردگی شده است.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Effect of Shewanella RCRI7 bacteria on the corrosion behavior of stainless steel (304SS) and carbon steel (St37)
نویسندگان [English]
- H. Adelkhani 1
- M.J. Shirdoust 2
- H. Jafari 2
- F. Fatemi 1
- H. Hosienpour 3
- T. Rabiee Samani 3
1 Nuclear Fuel Cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box:11365-8486, Tehran-Iran
2 Department of Metallurgy and Materials Science, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran-Iran
3 Isfahan Nuclear Technology Center, Fatsa Company, Postal Code: 81664111, Isfahan – Iran
چکیده [English]
In this article, the corrosion behavior of stainless steel (SS304) and carbon steel (St37) has been studied using immersion and potentiodynamic polarization methods in the presence of Shewanella RCRI7 bacteria. The results show that the corrosion behavior of SS304 and St37 is affected by passivation and biofilm formation. Based on the results of the immersion test, the corrosion behavior of SS304 has been much affected by passivation and the alloying elements (Cr, Ni, Mn, and Mo) so that the corrosion rate of SS304 decreased by 30% in presence of Shewanella RCRI7 bacteria at the first and fourth day of immersion. The corrosion rate in St37 has been decreased by 38% and 79% on the first and fourth day of immersion respectively, which indicates the impact of the biofilm on corrosion behavior. Potentiodynamic polarization tests show that cathodic reactions are affected by Shewanella RCRI7 bacteria and consequently the corrosion potential (Ecorr) is shifted to more negative potentials (from
-360mV to -560mV for SS304 and from -610mV to -690mV for St37).
کلیدواژه‌ها [English]
- Shewanella RCRI7 bacteria
- Stainless steel
- Carbon steel
- Corrosion
- Biofilm
- Bioremediation
- W. Huang, et al, Kinetics and pH-dependent uranium bioprecipitation by Shewanella putrefaciens under aerobic conditions, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 312(3), 531-541 (2017).
- L. Sheng, J.B. Fein, Uranium reduction by Shewanella oneidensis MR-1 as a function of NaHCO3 concentration: surface complexation control of reduction kinetics, Environmental Science & Technology, 48(7), 3768-3775 (2014).
- R. Ghasemi, et al, Evaluation of mtr cluster expression in Shewanella RCRI7 during uranium removal, Archives of Microbiology, 202(10), 2711-2726 (2020).
- J.F. Heidelberg, et al, Genome sequence
of the dissimilatory metal ion–reducing
bacterium Shewanella oneidensis, Nature Biotechnology, 20(11), 1118-1123 (2002).
- P. Wang, et al, Effects of riboflavin and AQS as electron shuttles on U (vi) reduction and precipitation by Shewanella putrefaciens. RSC Advances, 8(54), 30692-30700 (2018).
- M. Baiget, et al., Uranium removal from a contaminated effluent using a combined microbial and nanoparticle system, New Biotechnology, 30(6), 788-792(2018).
- J.X. Liu, et al, U (VI) reduction by Shewanella oneidensis mediated by anthraquinone-2-sulfonate, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 25(12), 4144-4150 (2015).
- F.Y. Huang, et al, Uranium speciation and distribution in Shewanella putrefaciens and anaerobic granular sludge in the uranium immobilization process, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 326(1), 393-405 (2020).
- A.N. Nozhevnikova, E.A. Botchkova, V.K. Plakunov, Multi-species biofilms in ecology, medicine, and biotechnology, Microbiology, 84(6), 731-750 (2015).
- R. Kiran, S.A. Patil, Microbial electroactive biofilms, In Introduction to Biofilm Engineering, American Chemical Society, 159-186 (2019).
- A. Jasu, R.R. Ray, Biofilm mediated strategies to mitigate heavy metal pollution: A critical review in metal bioremediation, Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 37, 102183 (2021).
- H. Liu, L. Xu, J. Zeng, Role of corrosion products in biofilms in microbiologically induced corrosion of carbon steel, Brit. Corrosion J., 35(2), 131–135 (2000).
- Y.K. Lee, Microbial Biotachnology: Principles and Application, Chapter 2 (2006).
- P. Linhardt, Failure of chromium–nickel steel in a hydroelectric power plant by manganese oxidizing bacteria, in: E. Heitz, -C.H. Fleming, W. Sand (Eds.), Microbially Influenced Corrosion of Materials, Springer Verlag, 221 (1996).
- Little, F. Mansfeld, Proceedings of the H.H. Uhlig Symposium on Passivity of Stainless Steels in Natural Seawater, The Electrochem. Soc., 94-26, 42-45 (1994).
- E. Zhou, et al, Accelerated Corrosion of 2304 Duplex Stainless Steel by Marine Pseudomonas aeruginosa Biofilm, Int. Biodeterior. Biodegrad., 127, 1–9 (2018).
- R.B. Miller Ii, et al, Uniform and Pitting Corrosion of Carbon Steel by Shewanella oneidensis MR-1 under Nitrate-Reducing Conditions, Appl. Environ. Microbiol., 84, 1–14 (2018).
- K. Phuri, X.A.R. Da, Accelerated corrosion of 316L stainless steel caused by Shewanella algae biofilm, ACS Appl. Bio Mater., (2020).
- H. Qian, et al, Effect of Dissolved Oxygen Concentration on the Microbiologically Influenced Corrosion of Q235 Carbon Steel by Halophilic Archaeon Natronorubrum tibetense, Front. Microbiol., 10, 844 (2019).
- Y. Lou, et al, Microbiologically influenced corrosion inhibition of carbon steel via biomineralization induced by Shewanella putrefacien, npj Mater, Degrad., 5 (59), 1-10 (2021).
- A.S.M. Handbook, Corrosion: fundamentals, testing, and protection, Volume 13A (2003).
- Standard Reference Test Method for Making Potentiodynamic Anodic Polarization Measurements, ASTM G5-14 (2014).
- Standard Practice for Calculation of Corrosion Rates and Related Information From Electrochemical Measurements, ASTM G102-89 (2015).
- N.V. Likhanova, et al, The effect of ionic liquids with imidazolium and pyridinium cations on the corrosion inhibition of mild steel in acidic environment, Corro. Sci., 52, 2088-2097 (2010).
- C.W. Kovach, J.D. Redmond, High performance stainless steels and microbiologically influenced corrosion, www.avestasheffield.com, acom 1–1997 (1997).
- S.C. Dexter, J.P. LaFontain, Effect of natural marine biofilms on galvanic corrosion, Corrosion, 54(11), 851–861 (1998).
)