abstrakt
Kromcarbid (Cr-C) og kromnitrid (Cr-N) pulvere blev sammenlignet med et krommetalpulver (Cr-metal) for at evaluere deres kemiske stabilitet i opløsning. Alle tre pulvere blev eksponeret i fem forskellige syntetiske biologiske opløsninger med varierende pH og kemisk sammensætning, der simulerede udvalgte humane eksponeringsbetingelser. Karakteriseringen af pulverne viste, at de fremherskende krystallinske faser i bulk var Cr7C3 og Cr2N for henholdsvis CR-C og Cr-n. Den yderste overflade af Cr-C indeholdt Cr7C3 og Cr2O3, og den tilsvarende måling på Cr-n afslørede Cr2N og CrN bortset fra Cr2O3. Tilstedeværelsen af Cr2O3 blev verificeret ved HPS-undersøgelser af Cr-metalpulveret. Den gennemsnitlige partikelstørrelse var ens for Cr-metal og Cr-N, men lidt mindre for Cr-C. alle tre pulvere var dårligt opløselige og frigav meget lave mængder krom (<0.00015 liter CR / liter belastede partikler) uafhængig af testopløsningen. Lidt højere kromkoncentrationer blev bestemt i de mere sure medier (pH 1,7 og 4,5) sammenlignet med de næsten neutrale opløsninger (pH 7,2 og 7,4). Cr-C frigav den laveste mængde Cr på trods af at det største overfladeareal var en funktion, der tilskrives de stærke kovalente bindinger i matricen.
1. Introduktion
Krommetal og kromforbindelser anvendes i en lang række anvendelser lige fra legering til garvning af dyrehud til pigmentering. Den omfattende anvendelse rejser spørgsmål vedrørende den potentielle negative indvirkning på menneskers sundhed og på miljøet. Inden for Det Europæiske Fællesskabs lovgivningsramme, REACH, (registrering, evaluering, godkendelse og begrænsning af kemikalier), ansvaret for at sikre, at alle produkter er sikre til brug, ligger på industrien, og de er derfor forpligtet til at give oplysninger om produktegenskaberne for at muliggøre sikker håndtering.
der er udført udførlige undersøgelser, der genererer data om frigivelse, opløsning og opløselighedsaspekter af krom og kromholdige legeringer såsom rustfrit stål og ferrochromlegeringer , data, der er blevet anvendt inden for rammerne af Den Europæiske kemikalielovgivning (REACH), der blev implementeret i 2007. Biotilgængelighed og miljøpåvirkningsaspekter af krom er blevet diskuteret af, for eksempel,. Opløsningsundersøgelser vedrørende kromholdige materialer som kromcarbid og kromnitrid er dog meget knappe og er ikke udført med det formål at evaluere interaktioner med miljøet eller menneskekroppen . Både kromcarbid og kromnitrid anvendes almindeligvis som belægninger på rustfrit stål, hvilket forbedrer slid-og korrosionsbestandigheden og er derfor blevet grundigt undersøgt . Kromcarbid (Cr3C2) har vist sig at være praktisk talt uopløseligt i kogende HCl, mens Cr2N viste sig at have højere opløselighed i HCl sammenlignet med CrN . Derudover er overflade-og bulkkarakteristika for både kromcarbid og kromnitrid blevet omhyggeligt undersøgt med teknikker som f .eks.
eksponering af metal og keramiske pulvere i syntetiske kropsvæsker er vigtig for at forstå og få information om, hvordan partiklerne og den potentielle metalfrigivelse fra pulverne kan påvirke miljøet eller menneskekroppen.
erhvervsmæssig eksponering for luftbårne pulvere af kromcarbid og kromnitrid er et potentielt problem under fremstilling og anvendelse, og information om frigivet krom er derfor afgørende for at vurdere potentielle risici for menneskers sundhed og miljøet.
i denne undersøgelse blev pulvere af krommetal, kromcarbid (Cr7C3) og kromnitrid (Cr2N) udsat for fem forskellige syntetiske kropsvæsker for at undersøge omfanget af kromfrigivelse. Den samlede frigivne mængde krom blev målt med grafitovne atomabsorptionsspektroskopi, GF-AAS, overfladesammensætningen blev evalueret ved hjælp af Røntgenfotoelektronspektroskopi, HPS, og bulksammensætningen og fasesammensætningen blev bestemt ved anvendelse af græsningsincidens røntgendiffraktion, GI-HRD.
målet var at tilvejebringe et unikt sæt in vitro biotilgængelighedsdata til brug inden for rammerne af REACH.
2. Eksperimentelle
pulvere af Cr-metal (størrelse mindre end 25 liter), kromcarbid (CR-C, størrelse mindre end 40 liter) og kromnitrid (Cr-N, størrelse mindre end 40 liter) blev leveret af Delachauks, Frankrig. CR-metalpulveret blev knust, sigtet og omformet for at producere lignende partikelstørrelser som CR-C og Cr-n pulverne. Kemiske bulksammensætninger baseret på leverandøroplysninger er vist i tabel 1.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
måling af det specifikke overfladeareal pr. vægt, m2 / g, blev udført ved hjælp af BET-analyse (nitrogenabsorption ved kryogene forhold) ved anvendelse af et Micromeritics Gemini V-instrument i fem forskellige lokale områder.
Partikelstørrelsesfordelingsmålinger blev udført for mindst to forskellige prøver af hvert pulver i phosphatbufret saltvand (PBS) under anvendelse af et Malvern Masterstørrelse 2000 instrument med en Hydro SM dispersionsenhed, der fungerer ved standardbetingelser. Brydningsindekser for krom (3,51) og vand (1,33), vand er opløsningsmidlet til PBS, blev anvendt som inputparametre.
Partikelmorfologi af pulverne blev undersøgt ved hjælp af scanningselektronmikroskopi ved hjælp af et feltemissionspistolscanningselektronmikroskop, FEG-sem, LEO 1530 instrument med en Gemini-søjle.
identifikation af mulige krystallinske faser blev udført ved Græsningsincidens røntgendiffraktion, GI-Rd, udført med et pro-panalytisk system udstyret med et Røntgenspejl (cuka-stråling—Karr=1,54050 Karr, 35 mA, 45 kV) og en 0,27 Karr parallel pladekollimator på den diffrakterede side. Målingerne blev udført med en græsningsvinkel på 88 liter versus overfladen normal.
Røntgenfotoelektronspektroskopi, UltraDLD spektrometer, Kratos Analytical, Manchester, UK, med en monokromatisk Al-røntgenkilde (150 V) blev anvendt til at bestemme sammensætningen af den yderste overfladefilm (2-10 nm). Bred-og højopløsningsspektre (20 eV pass energy) af Cr2p, N1s, O1s og C1s var på tre forskellige områder. Kalibrering blev udført udført tildele C-C, C–H peak til 285,0 eV. En lineær basislinje blev anvendt til alle spektre.
alt laboratorieudstyr blev syrerenset i mindst 24 timer i 10% salpetersyre og skyllet fire gange med ultrarent vand (18,2 m liter) og tørret i den omgivende luft før brug. Alle væsker blev fremstillet ved hjælp af ultrarent vand (18,2 m liter) og kemikalier af analytisk kvalitet. Sammensætningerne af de enkelte væsker er vist i tabel 2 og 3.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||
eksponeringer blev udført i perioder på 2, 4, 8, 24 og 168 timer ved hjælp af triplikatprøver og en pulverbelastning på 5 liter 0,05 mg i 50 mL testopløsning for hver eksponeringsperiode. Pulvere blev vejet under anvendelse af nalge polymethylpenten (PMP) beholdere på en Mettler AT20 balance (læsbarhed 2 liter), hvortil 50 mL testopløsning blev omhyggeligt tilsat. Blindprøver (50 mL testopløsning uden tilsætning af pulvere) blev eksponeret parallelt i alle eksponeringsperioder. Beholderne blev anbragt i en Stuart platform rocker inkubator, ryster ved bilinære forhold (25 cyklusser pr.minut) ved 37 liter 0,5 liter C.
efter afsluttede eksponeringer blev resterende partikler fjernet fra opløsningen ved centrifugering, 3000 omdr. / min. i 10 minutter, og supernatanten blev dekanteret i en HDPE-kolbe. Supernatanten blev forsuret med 65% supra ren salpetersyre til en pH-værdi mindre end 2 før total metalkoncentrationsanalyse, en standardanalyseprocedure for at sikre, at alt metal er i opløsning. En vellykket fjernelse af alle partikler fra supernatanten blev bekræftet ved dynamisk lysspredning.
samlede kromkoncentrationer blev bestemt ved anvendelse af grafitovnatomabsorptionsspektroskopi, GF-AAS, ved anvendelse af et PerkinElmer AAnalyst 800 instrument. Målte koncentrationer var baseret på tre eksemplarer aflæsninger af hver prøve og kvalitetskontrolprøver blev analyseret hver otte prøver. Detektionsgrænsen (LOD) for chrom i hver testvæske er angivet i tabel 3.
3. Resultater og diskussion
3.1. Bulk – og overfladekarakteristika for ikke-eksponerede pulvere
forskelle i partikelform og morfologi mellem de undersøgte pulvere er vist i Figur 1. Individuelle partikler af den knuste (jf. eksperimentelt) CR-metalpulver blev overvejende formet som tynde (1-5 liter) flager, typisk størrelse mellem 10 og 20 liter, Figur 1(A) og 1(b). Partiklerne var meget uregelmæssige og afslørede revner som en konsekvens af de sprøde egenskaber ved krommetal og knusningsproceduren. BET-området blev bestemt til 0,46 m2 / g. overfladearealet af CR-n-pulveret var relativt ens, 0.61 m2/g, og partiklerne viste tilstedeværelsen af flere store mejslede stenlignende partikler, typisk størrelse 20-30 liter, hvortil mindre partikler (liter 5 liter) klæbte i vid udstrækning, Figur 1(c) og 1(d). Derudover var en betydelig mængde mindre partikler (<10 liter), alle med skarpe kanter, til stede i pulveret. På trods af store forskelle i partikelstørrelser og morfologi mellem Cr-metallet og Cr-N-pulveret blev der etableret meget lignende overfladearealer, en effekt, der antages at være relateret til den stærkt krakkede overflade af individuelle Cr-metalflager, der øger overfladearealet. CR-C-pulveret afslørede lignende partikelmorfologi som Cr-n-pulveret bortset fra tilstedeværelsen af betydeligt større antal mindre partikler (<10 liter) og tilstedeværelsen af kun få, men meget store stenblokke, Figur 1(e) og 1(F). Som følge heraf resulterede dette pulver i det største målte overfladeareal, 1.26 m2 / g.
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
sekundære elektronbilleder af forskelle i form og morfologi af individuelle partikler af Cr-metal (A, b), Cr-N (c, d) og CR-C (e, f) pulvere ved hjælp af SEM.
Cr2N blev identificeret som den dominerende krystallinske fase af CR-n-pulveret ifølge GI-Rd-undersøgelsen . Derudover blev der observeret en svag refleksion 43,6 liter (2 liter), der muligvis kan tildeles CrN (200) orientering . Begge faser er ifølge litteraturen termodynamisk stabile . De vigtigste diffraktionstoppe af krommetal blev desuden observeret. Det beregnede masseforhold mellem nitrogen og chrom (0.08), baseret på leverandøroplysninger var lavere end det støkiometriske forhold for Cr2N (0,12), som også understøtter forekomsten af krommetal i bulkpulveret. Tilstedeværelsen af både Cr2N og CrN fremgik af analysen af den yderste overflade ved hjælp af HPs. Cr, N, O og C var de vigtigste elementer, der blev observeret på overfladen. Spektre af Cr2p3 / 2 og N1 er vist i figur 2.
(a)
(b)
(a)
(b)
Spektre med høj opløsning af N1S og Cr2p3/2 til CR-n-pulveret.
tre hovedkomponenter svarende til forskellige kemiske kromarter blev observeret i Cr2p3/2-spektrumerne med høj opløsning. Den første top ved 574,8 liter 0,2 eV blev tildelt Cr2N og den anden komponent til CrN, centreret ved 576,1 liter 0.3 eV, efter aftale med litteraturfund . På grund af topoverlapning kunne denne top også tilskrives Cr2O3, også angivet med en tydelig o1s-top ved 530,6 eV typisk for Cr2O3 . Tilstedeværelsen af CrN blev verificeret ved opløsning af N1S-toppen med nitrogenkomponenter tildelt nitrid i Cr2N og CrN observeret ved henholdsvis 398,1 liter 0,3 eV og 396,8 liter 0,3 eV . Andelen mellem nitrogentoppene tildelt Cr2N og CrN antydede en relativ overfladeforhold på 1 : 1. En anden komponent centreret ved 399,5 liter 0.3 eV blev løst fra N1S-toppen og blev muligvis tilskrevet kromnitrater som rapporteret i litteraturen . En tredje komponent centreret ved 577,5 liter 0,5 eV blev desuden løst for Cr2p3 / 2-toppen og tildelt andre iltede chrom(III) forbindelser såsom Cr(OH)3 eller CrOOH med yderligere o1s-toppe centreret ved 532,0 liter 0,2 og 533,4 liter 0,2 eV. Disse iltspidser kan også tilskrives C – O og C=O I iltede carbonoverfladeforureninger, der fremgår af C1s-spektre (spektre ikke vist) . Lignende observationer med iltet krom på kromnitridoverflader er blevet rapporteret i litteraturen .
identifikationen af iltede kromforbindelser på CR-n-pulveroverfladen var i overensstemmelse med fundene for Cr-metalpulveret, der tydeligt afslørede en metallisk kromtop ved 574,4 eV (Cr2p3/2) og en top ved 576,0 liter 0,2 tildelt Cr2O3 (O1s 530,4 eV) og en bred top tildelt iltet CR(III) arter såsom Cr(OH)3 og CrOOH, centreret ved 577,1-0,3 EV .
Cr7C3 var den dominerende krystallinske fase bestemt med GI-HRD-målinger af CR-C-pulveret, der viste alle hovedrefleksioner . Dens tilstedeværelse blev desuden understøttet af et beregnet kulstof til krom bulk kompositionsmasseforhold på 0,11, meget lig dets teoretiske støkiometriske forhold (0,10). Cr7C3 er ifølge litteraturfund det mest termodynamisk stabile eksisterende kromcarbid sammenlignet med Cr3C2 og Cr23C6 . Tilstedeværelsen af kromcarbider blev desuden understøttet af HPs-fund, der viste en C1S-top ved 283.8 eV svarende til CR-C-binding og en Cr2p3/2-top ved 574,6 eV tildelt kromcarbid (Cr7C3) . Chrom (III) arter (især Cr2O3) svarende til observationer foretaget for CR-n-pulveret.
3.2. Partikelstørrelsesfordeling og omfang af frigivelse af krom i biologiske opløsninger af relevans for humane eksponeringsscenarier
størrelsesfordelingen af hvert pulver i PBS er vist i figur 3 og samlet i tabel 4 både i henhold til partikelvolumen (masse) og partikelnummer (kun Cr-C og Cr-N). I overensstemmelse med den morfologiske undersøgelse med sem, Figur 1, afslørede CR-metalpulveret en relativt jævn størrelsesfordeling i opløsning med en gennemsnitlig partikelstørrelse (baseret på volumen) på 16 liter (0,5 liter), hvilket betyder, at 50% af partiklerne havde en diameter på 16 liter eller mindre. Der blev observeret en ikke-jævn partikelstørrelsesfordeling for CR-n-pulveret med to domæner med 0,5-værdier på 4 og 26-værdier (volumen). Partikler i forskellig størrelse var i overensstemmelse med den morfologiske undersøgelse ved hjælp af Sem, Figur 1. Små partikler (0.5-1 liter) til stede og delvist vist ved SEM at klæbe til de større partikler af CR-n-pulveret under tørre forhold blev dispergeret i opløsning, figur 3. I modsætning til de andre pulvere var CR-C-pulveret heterogent som illustreret ved forskelle i talfordeling mellem forskellige prøver. Der blev observeret en stor talfordeling af både mindre (kr 0,5-0,3 kr) og større partikler (kr 0,5-1,6 kr) for CR-C-pulveret. Der blev ikke observeret nogen heterogenitet i prøven for fordelingen af større partikler i volumen (0,5-7,7 liter).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| —ikke beregnet. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(a)
(b)
(a)
(b)
partikelstørrelsesfordelinger efter volumen og antal af Cr-metallet, Cr-C (heterogene prøver) og Cr-n-pulveret i PBS bestemt ved hjælp af laserdiffraktion.
frigivelsen af chrom fra de forskellige pulvere blev kvantificeret i tidsperioder op til en uge ved standardbetingelser i kunstige biologiske væsker med varierende pH og sammensætning af relevans for human kontakt. Da frigivelse af opløste metalarter, en grad , der ikke er mulig at forudsige ud fra bulksammensætningsdata, antages at inducere akutte virkninger på menneskers sundhed, måling af frigivne metalarter i kunstige kropsvæsker kan indikere, om in vivo toksicitet, i det mindste akut, sandsynligvis vil forekomme.
den frigivne mængde chrom af den totale mængde chrom i de forskellige pulvere var for alle pulvere og testvæsker meget lav (< 0,02%). Dette er illustreret i figur 4 efter 168 timers eksponering. Den generelle tendens for alle pulvere var en let forøget mængde frigivet krom med stigende væskesyre, for eksempel kunstig lysosomal væske (ALF-pH 4,5) og mavesaft (GST-pH 1,5), se figur 4. Den frigjorte mængde chrom udtrykt i % (CRR/CRR*100) faldt i overensstemmelse med følgende sekvenser for de forskellige pulvere: i) Crmetal: GST (<0.017%) > ALF (<0.010%) > ASV (<0.003%) > PBS (<0, 0002%) ren GMB (<0, 0004%), (ii)Cr-N: GST (<0, 015%) ren Alf (<0.014%) > ASV (<0.007%) > PBS (<0, 0030%) ren GMB (<0, 002%), (iii)Cr-C: GST (<0, 0050%) ren Alf (< 0, 0040%) ren(<0.003%) > PBS (<0, 0006%) ren GMB (<0, 0008%).
(a)
(b)
(a)
(b)
frigivelse af chrom fra pulvere af Cr-C, Cr-N og Cr-metal eksponeret for 168 timer i forskellige biologiske medier udtrykt som mængden af chrom frigivet pr.mængde chrom i det belastede pulver (larg/larg), (A), og den frigivne mængde chrom normaliseret til overfladearealet (BET). Rapporterede litteraturdata for Cr2O3 eksponeret ved identiske betingelser er inkluderet til sammenligning. Fejlstænger svarer til standardafvigelsen for triplikatprøver.
forskelle i frigivelseshastigheder mellem pulverne kunne ikke tilskrives forskelle i overfladeareal (BET) ved tørre forhold, figur 4(b) eller til den tilsvarende partikelstørrelsesfordeling i opløsning (jf. Figur 3), da den laveste frigivelse blev opnået fra pulveret med det største overfladeareal og den mindste partikelstørrelse (Cr-C—1,26 m2/g) sammenlignet med Cr-N (0.61 m2 / g) med et betydeligt antal mindre partikler og Cr-metal (0,46 m2/g) med primært større flager-lignende partikler, (jf. Figur 2).
meget lave koncentrationer af krom blev frigivet fra krommetalpulveret (specifikt overfladeareal på 0,46 m2/g) på grund af tilstedeværelsen af passive krom(III)-rige overfladeoksider. Efter 168 timers in vitro-eksponering for syntetiske biologiske væsker med forskellig sammensætning og pH blev følgende frigivne koncentrationer af krom bestemt; < 15 liter i kunstig lysosomal væske (ALF) og kunstig gastrisk væske (GST), <3 liter i kunstig sved (ASV) og <1,5 liter i PBS-buffer og Gambles opløsning (GMB). Selvom en tids-og pH-effekt var tydelig, blev kun mindre end 0,02% af den samlede mængde indlæst pulver opløst efter 168 timers eksponering, se figur 5. En højere mængde frigivet krom fra overflader af kromrige overfladeoksider, der udsættes for opløsninger med høj surhedsgrad, er i overensstemmelse med tidligere undersøgelser .
(a)
(b)
(c)
(a)
(b)
(c))
frigivelse af chrom fra pulvere af Cr-C, Cr-N og Cr-metal eksponeret op til 168 timer i syntetiske biologiske væsker med forskellig pH og sammensætning (GMB-Gambles opløsning, pH 7,2; PBS-phosphatbufret saltvand, pH 7,4; ASV – kunstig sved, pH 6,5; ALF-kunstig lysosomal væske, pH 4,5; GST-gastrisk væske, pH 1,7) udtrykt som mængden af chrom frigivet pr. mængde chrom i det ladede pulver (larg Cr/larg Cr i Cr-N, Cr-C, Cr-metal). Fejlstænger svarer til standardafvigelsen for triplikatprøver. Relativt høje standardafvigelser er relateret til pulver heterogenitet og lave frigivne kromkoncentrationer (<5 liter/L).
CR-C-pulveret var det mindst opløselige pulver, der blev undersøgt, sandsynligvis på grund af stærke kovalente bindinger i matricen . Kromcarbider er ifølge litteraturen kemisk stabile, uopløselige i vand og også uopløselige eller dårligt opløselige i HCl . Frigivelsen af chrom fra Cr-C forekom primært i de første 24 timers eksponering i de næsten neutrale opløsninger af GMB og PBS, figur 5. Yderligere mængder chrom, men stadig meget lave niveauer, blev frigivet mellem 24 og 168 timer til en vis grad i ASV og i højere grad i de sure medier af ALF og GST. En lidt højere frigivelse af chrom efter lange eksponeringsperioder kan være relateret til en delvis opløsning af chrom(III), der observeres på overfladen af CR-C-pulveret ved hjælp af HPs, en virkning, der også observeres for Cr-metalpulveret. Sammenligningen med tidligere udførte identiske eksponeringer af Cr2O3-pulver i ASV og ALF viser højere frigivne mængder chrom fra CR-C-pulveret, dog stadig ved meget lave niveauer (<0,005% eller 0,00002 liter/cm2/h). Denne sammenligning var relevant, da alle pulvere afslørede tilstedeværelsen af chrom(III) ilt, primært Cr2O3 på overfladen.
frigivelsen af chrom fra CR-n-pulveret var efter 168 timer ca.2-3 gange højere sammenlignet med CR-C-pulver i alle væsker, dog ved stadig meget lave niveauer (< 0,015% af chrom frigivet sammenlignet med mængden af chrom i det belastede pulver). Analyse af CR-n-partikler eksponeret i GST i 168 timer viser, at CrN/Cr2N-forholdet i den yderste overflade er steget fra 1,3 til 2,4 sammenlignet med ueksponerede partikler. Disse resultater er i overensstemmelse med litteratur, hvor Cr2N er signifikant mere opløselig sammenlignet med CrN i HCl ved 100 liter C og signifikant mere opløselig i HCl sammenlignet med både H2SO4 og HNO3 . Selvom der ikke blev givet oplysninger om rumtemperaturforhold, er resultaterne i overensstemmelse med observationer i denne undersøgelse med højere frigivne mængder krom i GST (sammensat af HCl, jf. Tabel 2) sammenlignet med de andre væsker. Næsten tilsvarende mængder krom blev frigivet i PBS (pH 7.2) som i GST, i det mindste i løbet af de første 24 timer, en observation, der kan forklares med tilsvarende molære koncentrationer af chlorid, henholdsvis 0,15 og 0,17 M i PBS og GST. Eksponeringer i ALF og GST transporterede meget lignende mængder frigivet chrom efter 168 timers eksponering (0,014% opløsning, 0,00014 liter/cm2/time). Denne virkning kunne ikke tilskrives den molære koncentration af chlorid, da den er signifikant lavere i ALF (0,06 M) sammenlignet med GST. Dette kan dog forklares ved en højere opløsning af Cr2N i denne opløsning sammenlignet med CrN ifølge resultaterne af Lyutaya og Kulik kombineret med en delvis opløsning af chrom(III)-ilter observeret på overfladen af CR-n-pulveret ved hjælp af HPs. En anden årsag kan være relateret til tilstedeværelsen af organiske kompleksdannende midler, såsom citronsyre i ALF, der tidligere har vist sig at forbedre frigivelsen af metaller, herunder krom fra rustfrit stål .
den frigjorte mængde chrom udtrykkes som % (length Cr/length Cr*100).
4. Konklusioner
ikke-metalliske pulvere af kromcarbid (Cr-C) og kromnitrid (Cr-N) sammenlignet med krommetal (Cr-metal) blev karakteriseret og udsat for in vitro-miljøer, der simulerede eksponeringer i forskellige humane væsker og i overfladevand. Formålet var at generere unikke opløselighedsdata, der skal anvendes til vurdering af potentielle risici for menneskers sundhed og miljøet forårsaget af en potentiel eksponering for disse pulvere. Følgende hovedkonklusioner blev trukket.
den frigjorte mængde chrom af den totale mængde chrom udtrykt som % (larg Cr / larg Cr*100) i de forskellige pulvere var for alle pulvere og testvæsker meget lav (<0,02%) eller signifikant lavere afhængigt af testvæske og pH) og faldt i henhold til følgende sekvenser: (i)Cr-metal: GST (<0.017%) > ALF (<0.010%) > ASV (<0.003%) > PBS (<0, 0002%) ren GMB (<0, 0004%), (ii)Cr-N: GST (<0, 015%) ren Alf (<0.014%) > ASV (<0.007%) > PBS (< 0, 003%) ren GMB (<0, 002%), (iii)Cr-C: GST (<0.005%) HR. ALF (< 0, 004%) HR. ALF (<0.003%) > PBS (<0, 001%) GMB (<0, 001%).
partikelstørrelsesfordelingerne af Cr-metal og Cr-N var ens, hvilket resulterede i sammenlignelige overfladearealer (BET). Cr-metalpartiklerne var flakelignende og ret jævne i størrelse, mens Cr-n indeholdt en stor mængde mindre partikler både som individuelle partikler og klæbet til overfladerne af signifikant større stenlignende partikler. Lignende observationer blev foretaget for Cr-C bortset fra en signifikant større mængde mindre partikler (<10 liter) og kun en lille brøkdel af meget store stenlignende partikler (40-50 liter), hvilket resulterede i et overfladeareal ca.det dobbelte af Cr-metal og CrN.
Cr2N blev bestemt som den dominerende bestanddel af CR-n-pulveret understøttet af GI-Rd-data og et beregnet masseforhold mellem nitrogen og chrom på 0,09 svarende til dets støkiometriske forhold (0,12). Resultaterne tyder på yderligere tilstedeværelse af CrN, også indikeret ved GI-Rd-data og iltet Cr(III)-ilte, især Cr2O3 på pulveroverfladen.
den primære krystallinske fase I Cr-C-pulveret blev ved GI-KSRD bestemt til at være Cr7C3 bekræftet af ligheden mellem det beregnede sammensatte bulkmasseforhold (0,11) og det teoretiske støkiometriske forhold (0,10). Cr7C3 var også det mest udbredte hårdmetal, der blev observeret ved hjælp af HPs i sammen med toppe, der tilskrives Cr(III)-ilt, (Cr2O3).
CR-C-pulveret var det langt mindst opløselige pulver, der blev undersøgt, sandsynligvis på grund af stærke kovalente bindinger i matricen. Delvis opløsning af chrom(III)-oksiderne, der observeres på overfladen af CR-C-pulveret, kan være forbundet med den lille stigning i chrom-frigivelse efter lange eksponeringsperioder.
en højere kromfrigivelse blev observeret fra Cr-N sammenlignet med Cr-C og kan være relateret til forskelle i opløselighed af CrN og Cr2N, hvor præferenceopløsning af en sammen med delvis opløsning af Cr2O3 ved lavere pH resulterede i en til sammenligning øget kromfrigivelse.
anerkendelse
chrom Metals Consortium er anerkendt for idriftsættelse af undersøgelsen af biotilgængelighed af krom frigivet fra chromcarbid, chrom nitrid og chrom metal i syntetiske biologiske medier. Dr. Grant Darrie, ICDA, og Jean-Francois Chamaly, Delachauks, er meget værdsat for værdifulde diskussioner. Forskningen rapporteret i denne artikel blev i fællesskab finansieret af Delachauks S. A. (Delachauks) og London & Scandinavian Metallurgical Co. Ltd. (LSM). Vi bevarer data kompensation rettigheder under alle lovgivningsmæssige og lovbestemte programmer, herunder, men ikke begrænset til REACH. Besiddelse af en kopi af denne artikel, helt eller delvist, udgør ikke “legitim besiddelse” af undersøgelsen og skaber ikke nogen rettigheder til at bruge undersøgelsen eller de data, der præsenteres heri til kemisk registrering (såsom, men ikke begrænset til, REACH-registreringsprogrammet) eller ethvert andet kommercielt formål.