Abstrakt
Kromkarbid (Cr-C) og kromnitrid (Cr-n) pulver ble sammenlignet med et krommetallpulver (Cr-metall) for å evaluere deres kjemiske stabilitet i oppløsning. Alle tre pulverene ble eksponert i fem forskjellige syntetiske biologiske løsninger med varierende pH og kjemisk sammensetning som simulerte utvalgte humane eksponeringsforhold. Karakterisering av pulverene, ved BRUK AV GI-XRD, viste at de dominerende bulk krystallinske faser Var Cr7C3 Og Cr2N for Henholdsvis cr-C og Cr-N. Den ytterste overflaten av Cr-C, bestemt AV XPS, inneholdt Cr7C3 Og Cr2O3, og den tilsvarende måling på Cr-N viste Cr2N og CrN bortsett Fra Cr2O3. Tilstedeværelsen Av Cr2O3 ble verifisert AV xps-undersøkelser av Cr-metallpulveret. Den gjennomsnittlige partikkelstørrelsen var lik For cr-metall og Cr-N, men litt mindre For Cr-C. Alle tre pulverene var dårlig oppløselige og frigjorde svært lave mengder krom (<0.00015 µ Cr / µ ladede partikler) uavhengig av testløsning. Litt høyere kromkonsentrasjoner ble bestemt i det surere mediet (pH 1,7 og 4,5) sammenlignet med de nærnøytrale løsningene (pH 7,2 og 7,4). Cr-C utgitt den laveste mengden Cr til tross for at det største overflatearealet en funksjon tilskrives de sterke kovalente bindingene i matrisen.
1. Introduksjon
Krommetall og kromforbindelser brukes i et bredt spekter av applikasjoner som spenner fra legering til soling av dyrehud til pigmentering. Den omfattende bruken reiser spørsmål om den potensielle negative effekten på menneskers helse og på miljøet. Innenfor det Europeiske Fellesskaps rammearbeid, REACH (Registrering, Evaluering, Godkjenning og Begrensning Av Kjemikalier) ligger ansvaret for å sikre at alle produkter er trygge for bruk, på industrien, og de er derfor pålagt å gi informasjon om produktegenskapene for å muliggjøre sikker håndtering.
Utførlige studier har blitt utført som genererer data om utslipp, oppløsning og oppløselighet aspekter av krom og kromholdige legeringer som rustfritt stål og ferrokromlegeringer , data som har blitt utnyttet innenfor rammen AV Den Europeiske kjemikalielovgivningen (REACH) implementert i 2007. Biotilgjengelighet og miljøpåvirkningsaspekter av krom har blitt diskutert av for eksempel . Oppløsningsstudier om kromholdige materialer som kromkarbid og kromnitrid er imidlertid mye knappere og har ikke blitt utført med det formål å evaluere interaksjoner med miljøet eller menneskekroppen . Både kromkarbid og kromnitrid brukes ofte som belegg på rustfritt stål, noe som øker slitasje – og korrosjonsmotstanden, og har derfor blitt grundig undersøkt . Kromkarbid (Cr3C2 )har vist seg å være praktisk talt uoppløselig i kokende HCl, Mens Cr2N ble vist å ha høyere oppløselighet i HCl sammenlignet med CrN. I tillegg har overflate-og bulkkarakteristikker av både kromkarbid og kromnitrid blitt nøye undersøkt med teknikker som XPS, SEM og XRD .
Eksponering av metall og keramiske pulver i syntetiske kroppsvæsker er viktig for å forstå og få informasjon om hvordan partiklene og potensiell metallutslipp fra pulverene kan påvirke miljøet eller menneskekroppen.
Yrkesmessig eksponering for luftbårne pulver av kromkarbid og kromnitrid er et potensielt problem under produksjon og bruk, og informasjon om frigjort krom er derfor viktig for å vurdere potensielle risikoer for menneskers helse og miljø.
i denne studien ble pulver av krommetall, kromkarbid (Cr7C3) og kromnitrid (Cr2N) utsatt for fem forskjellige syntetiske kroppsvæsker for å undersøke omfanget av kromfrigivelse. Den totale frigjorte mengden krom ble målt med grafittovn atomabsorpsjonsspektroskopi, GF-AAS, overflatesammensetningen ble evaluert ved Hjelp Av Røntgenfotoelektronspektroskopi, XPS, og bulksammensetningen og fasesammensetningen ble bestemt ved bruk av beitefrekvens Røntgendiffraksjon, GI-XRD.
målet var å gi et unikt sett med in vitro biotilgjengelighetsdata for bruk innenfor RAMMEN AV REACH.
2. Eksperimentell
Pulver av Cr-metall (størrelse mindre enn 25 µ), kromkarbid (Cr-C, størrelse mindre enn 40 µ) og kromnitrid (Cr-N, størrelse mindre enn 40 µ) ble levert av Delachaux, Frankrike. Cr-metallpulveret ble knust, siktet og knust for å produsere lignende partikkelstørrelser som Cr-c og cr-N pulver. Kjemiske massesammensetninger basert på leverandørinformasjon er presentert I Tabell 1.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Måling av det spesifikke overflatearealet per vekt, m2 / g, ble utført ved BRUK AV BET-analyse (nitrogenabsorpsjon ved kryogene forhold) ved bruk Av Et Mikromeritisk Gemini V-instrument på fem forskjellige lokale områder.
Partikkelstørrelsesfordelingsmålinger ble utført for minst to forskjellige prøver av hvert pulver i fosfatbufret saltvann (PBS) ved bruk Av Et Malvern Mastersizer 2000-instrument med En Hydro sm-dispersjonsenhet som opererer ved standardbetingelser. Brytningsindekser for krom (3,51) og vann (1,33), vann er løsningsmidlet FOR PBS, ble brukt som inngangsparametere.
Partikkel morfologi av pulverene ble undersøkt ved hjelp av scanning elektronmikroskopi, ved hjelp av et felt utslipp pistol scanning elektronmikroskop, FEG-SEM, LEO 1530 instrument Med En Gemini kolonne.
Identifisering av mulige krystallinske faser ble oppnådd ved forekomst av Røntgendiffraksjon på beite, GI-XRD, utført Med Et x ‘ pert PRO PANALYTISK system, utstyrt med Et røntgenspeil (CuKa-stråling—𝜆=1.54050 Å, 35 mA, 45 kV) og en 0,27° parallellplatekollimator på den diffrakte siden. Målingene ble utført med en beitevinkel på 88° i forhold til overflatenormalen.
røntgenfotoelektronspektroskopi, XPS, UltraDLD-spektrometer, Kratos Analytical, Manchester, STORBRITANNIA, med en monokromatisk Al-Røntgenkilde (150 W) ble benyttet for å bestemme sammensetningen av den ytterste overflatefilmen (2-10 nm). Bred-og høyoppløselige spektra (20 ev pass energi) Av Cr2p, N1s, O1s og C1s var på tre forskjellige områder. Kalibrering ble utført utført tilordne C-C, C-H topp til 285.0 eV. En lineær grunnlinje ble benyttet for alle spektra.
alt laboratorieutstyr ble rengjort med syre i minst 24 timer i 10% salpetersyre og skylt fire ganger med ultrarent vann (MilliQ 18,2 Mω) og tørket i omgivende luft før bruk. Alle væsker ble tilberedt med ultrarent vann (18,2 Mω) og analytiske kjemikalier. Sammensetningene av de enkelte væskene er presentert i Tabell 2 og 3.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||
Eksponeringer ble utført i perioder på 2, 4, 8, 24 og 168 timer ved bruk av triplikatprøver og en pulverbelastning på 5±0,05 mg i 50 mL testoppløsning for hver eksponeringsperiode. Pulver ble veid ved bruk Av nalge polymetylpenten (PMP) beholdere på En Mettler AT20-balanse (lesbarhet 2 µ) hvor 50 mL testoppløsning ble nøye tilsatt. Blanke prøver (50 mL testoppløsning uten tilsetting av pulver) ble eksponert parallelt for alle eksponeringsperioder. Fartøyene ble plassert I En Stuart plattform rocker inkubator, risting ved bilineære forhold (25 sykluser per minutt) ved 37 ± 0,5°C.
etter fullført eksponering ble gjenværende partikler fjernet fra oppløsningen ved sentrifugering, 3000 rpm i 10 minutter, og supernatanten ble dekantert i EN HDPE-kolbe. Supernatanten ble surgjort med 65% supra ren salpetersyre til en pH mindre enn 2 før total metallkonsentrasjonsanalyse, en standard analytisk prosedyre for å sikre at alt metall er i oppløsning. Vellykket fjerning av alle partikler fra supernatanten ble bekreftet ved dynamisk lysspredning (Malvern Zetasizer nano-ZS instrument).
Totale krom konsentrasjoner ble bestemt ved hjelp av grafitt ovn atom absorpsjon spektroskopi, GF-AAS, ved hjelp Av En PerkinElmer AAnalyst 800 instrument. Målte konsentrasjoner ble basert på tre eksemplarer av hver prøve og kvalitetskontrollprøver ble analysert hver åtte prøver. Deteksjonsgrensen (LOD) for krom i hver testvæske er gitt i Tabell 3.
3. Resultater og Diskusjon
3.1. Bulk-Og Overflateegenskaper Av Ikke-Eksponerte Pulver
Forskjeller i partikkelform og morfologi mellom de undersøkte pulverene vises I Figur 1. Individuelle partikler av knust (jfr. eksperimentelt) Cr-metallpulver var overveiende formet som tynne (1-5 µ) flak, typisk i størrelse mellom 10 og 20 µ, Figur 1 (a) og 1 (b). Partiklene var svært uregelmessige og avslørte sprekker som følge av de sprø egenskapene til krommetall og knuseprosedyren. INNSATSOMRÅDET ble bestemt til 0,46 m2 / g. overflaten Av cr-n-pulveret var relativt lik, 0.61 m2 / g, og partiklene viste tilstedeværelsen av flere store meislede boulderlignende partikler, typisk i størrelse 20-30 µ, hvorav mindre partikler (⩽5 µ) i stor grad fulgte I Figur 1(c) og 1(d). I tillegg var det en betydelig mengde mindre partikler (<10 µ), alle med skarpe kanter, i pulveret. Til tross for store forskjeller i partikkelstørrelser og morfologi mellom cr-metallet og cr-n-pulveret, ble svært like overflatearealer etablert, en effekt som antas å være relatert til den svært sprukne overflaten av individuelle cr-metallflak som øker overflaten. Cr-c-pulveret viste lignende partikkelmorfologi som cr-N-pulveret, bortsett fra tilstedeværelsen av betydelig større antall mindre partikler (<10 µ) og tilstedeværelsen av bare få, men svært store steinblokker, Figur 1(e) Og 1 (f). Som en konsekvens, dette pulveret resulterte i den største målte areal, 1.26 m2 / g.
(a)
(b)
(c)
(d)
(e))
(f)
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Sekundære elektronbilder av forskjeller i form og morfologi av individuelle partikler Av Cr-metall (a, b), Cr-N (c, d) og Cr-C (e, f) pulver ved HJELP AV SEM.
Cr2N ble identifisert som den dominerende krystallinske fasen Av cr-n-pulveret i HENHOLD TIL GI-XRD-undersøkelsen . I tillegg ble det observert en svak refleksjon 43.6° (2θ) som muligens kan tilordnes CrN (200) orienteringen . Begge faser er i henhold til litteraturen termodynamisk stabil . De viktigste diffraksjonstoppene av krommetall ble i tillegg observert. Det beregnede massekomposisjonsmasseforholdet mellom nitrogen og krom (0.08), basert på leverandørinformasjon var lavere enn støkiometrisk ratio For Cr2N (0,12) som støtter forekomsten også av krom metall i bulk pulver. Tilstedeværelsen av Både Cr2N Og CrN var tydelig fra analyse av den ytterste overflaten ved HJELP AV XPS. Cr, N, O og C var hovedelementene observert på overflaten. XPS spektra Av Cr2p3 / 2 Og N1s er presentert I Figur 2.
(a)
(b)
(a)
(b))
høy oppløsning XPS spektra Av N1s Og Cr2p3/2 For Cr – n pulver.
Tre hovedkomponenter som tilsvarer forskjellige kjemiske kromarter ble observert I Cr2p3 / 2-spektrumene med høy oppløsning. Den første toppen ved 574.8±0.2 eV ble tildelt Cr2N og den andre komponenten Til CrN, sentrert på 576.1 ± 0.3 eV, i samsvar med litteraturfunn . På grunn av toppoverlapping kan denne toppen også tilskrives Cr2O3, også indikert av en tydelig O1s-topp på 530, 6 eV som er typisk For Cr2O3 . Tilstedeværelsen av CrN ble verifisert ved oppløsning Av n1s-topp med nitrogenkomponenter tilordnet nitrid I Cr2N og CrN observert ved henholdsvis 398.1 ± 0.3 eV og 396.8 ± 0.3 ev . Andelen mellom nitrogentoppene tilordnet Cr2N og CrN foreslo en relativ overflateandel på 1: 1. En annen komponent sentrert på 399.5 ± 0.3 eV ble løst fra n1s-toppen og ble muligens tilskrevet kromnitrater som rapportert i litteraturen . En tredje komponent sentrert ved 577.5 ± 0.5 eV ble i tillegg løst for toppnivået Cr2p3/2 og tildelt andre oksiderte krom(III) forbindelser som Cr(OH)3 eller CrOOH med ytterligere o1s topper sentrert ved 532.0 ± 0.2 og 533.4 ± 0.2 ev. Disse oksygen topper kan også tilskrives C-O Og C=O i oksidert karbon overflate forurensninger tydelig Fra C1s spektra (spektra ikke vist) . Lignende observasjoner med oksidert krom på kromnitridoverflater er rapportert i litteraturen .
identifikasjonen av oksiderte kromforbindelser på Cr – n-pulveroverflaten var i samsvar med funn for cr-metallpulveret som tydelig viste en metallisk kromtopp ved 574,4 eV (Cr2p3 / 2) og en topp ved 576,0±0,2 tildelt Cr2O3 (O1s 530,4 eV) og en bred topp tildelt oksiderte Cr(III)arter som Cr(OH) 3 og CrOOH, sentrert ved 577,1 ± 0,3 eV .
Cr7C3 var den dominerende krystallinske fase bestemt MED GI-XRD målinger Av cr-c pulver som viser alle hovedrefleksjoner . Dens tilstedeværelse ble videre støttet av en beregnet karbon til krom bulk komposisjonsmasseforhold på 0,11, svært lik den teoretiske støkiometriske forhold (0,10). Cr7C3 er ifølge litteraturfunn det mest termodynamisk stabile eksisterende kromkarbid sammenlignet Med Cr3C2 og Cr23C6 . Tilstedeværelsen av kromkarbider ble videre støttet AV XPS-funn som viste En C1s-topp på 283.8 eV tilsvarer Cr – c liming Og En Cr2p3 / 2 topp på 574.6 eV tilordnet kromkarbid (Cr7C3) . XPS identifiserte også topper som tilskrives oksidert krom (III)-arter (spesielt Cr2O3) som ligner observasjoner for cr-n-pulveret.
3.2. Partikkelstørrelsesfordeling Og Omfang Av Kromfrigivelse I Biologiske Løsninger Av Relevans For Humane Eksponeringsscenarier
størrelsesfordelingen Av hvert pulver i PBS er presentert i Figur 3 og kompilert i Tabell 4 både i henhold til partikkelvolum (masse) og partikkelnummer (kun Cr-C og Cr-N). I samsvar Med den morfologiske undersøkelsen MED SEM, figur 1, viste Cr-metallpulveret en relativt jevn størrelsesfordeling i oppløsning med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse (basert på volum) på 16 µ (𝑑0.5), noe som betyr at 50% av partiklene hadde en diameter på 16@m eller mindre. Det ble observert en nullpartikkelstørrelsesfordeling for Cr – n-pulveret med to domener med 𝑑0,5 verdier av 4 og 26 µ (volum). Partikler av forskjellig størrelse var i samsvar med den morfologiske undersøkelsen ved Hjelp AV SEM, Figur 1. Mindre partikler (𝑑0.5-1 µ) tilstede og delvis vist AV SEM for å feste seg til de større partiklene I cr-n-pulveret ved tørre forhold ble dispergert i oppløsning, Figur 3. I motsetning til de andre pulverene var cr-c-pulveret heterogent som illustrert ved forskjeller i tallfordeling mellom forskjellige prøver. En stor fordeling av både mindre (𝑑0.5-0.3 µ) og større partikler (𝑑0.5-1.6 µ) ble observert for Cr-c-pulveret. Det ble ikke observert heterogenitetsprøve for fordeling av større partikler etter volum (𝑑0,5-7,7 µ).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| —ikke beregnet. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(a)
(b)
(a)
(b)
Partikkelstørrelsesfordelinger etter volum og tall For cr-metallet, Cr – c (heterogene prøver) og cr-n-pulveret i PBS bestemt ved hjelp av laserdiffraksjon.
frigivelsen av krom fra de forskjellige pulverene ble kvantifisert i tidsperioder opptil en uke ved standardbetingelser i kunstige biologiske væsker med varierende pH og sammensetning av relevans for menneskelig kontakt. Siden utslipp av oppløste metallarter , en grad som ikke er mulig å forutsi fra massesammensetningsdata, antas å indusere akutte effekter på menneskers helse, kan måling av frigjorte metallarter i kunstige kroppsvæsker indikere om in vivo toksisitet, i det minste akutt, sannsynligvis vil forekomme.
den frigjorte mengden krom av den totale mengden krom i de forskjellige pulverene var for alle pulver og testvæsker svært lave (<0,02%). Dette er illustrert i Figur 4 etter 168 timers eksponering. Den generelle trenden for alle pulver var en litt økt mengde frigjort krom med økende væskesyre, for eksempel kunstig lysosomal væske (ALF-pH 4,5) og magesaft(GST-pH 1,5), Se Figur 4. Den frigjorte mengden krom uttrykt som % (µ cr / µ cr*100) ble redusert i henhold til følgende sekvenser for de forskjellige pulverene: (i) Cr-metall: GST (<0.017%) > ALF (<0.010%) > ASW (<0.003%) > PBS (<0.0002%) ≈ GMB (<0.0004%), (ii)Cr-N: GST (< 0.015%) ≈ ALF (<0.014%) > ASW (<0.007%) > PBS (<0.0030%) ⩾ GMB (<0.002%), (iii)Cr-C: GST (<0.0050%) ⩾ ALF (< 0.0040%) ⩾ (<0.003%) > PBS (<0.0006%) ≈ GMB (<0.0008%).
(a)
(b)
(a)
(b)
Frigivelse av krom fra pulver Av Cr-C, Cr-N og cr-metall eksponert i 168 timer i forskjellige biologiske medier uttrykt som mengden av krom frigjort per mengde krom i det ladede pulveret (µ/µ), (a), og den frigjorte mengden krom normalisert til overflatearealet (BET). Rapportert litteraturdata For Cr2O3 eksponert ved identiske forhold er inkludert for sammenligning. Feilfelt tilsvarer standardavviket for tre eksemplarer.
Forskjeller i utslippsrater mellom pulverene kunne ikke tilskrives forskjeller i overflateareal (BET) ved tørre forhold, Figur 4(b), Eller til tilsvarende partikkelstørrelsesfordeling i oppløsning, (jf. Figur 3), siden den laveste utgivelsen ble oppnådd fra pulveret med det største overflatearealet og den minste partikkelstørrelsen (Cr-C—1.26 m2/g), sammenlignet Med Cr-n (0.61 m2 / g) med et betydelig antall mindre partikler og Cr-metall (0,46 m2 / g) med primært større flaklignende partikler, (jfr. Figur 2).
Meget lave konsentrasjoner av krom ble frigjort fra krommetallpulveret (spesifikt overflateareal på 0,46 m2/g) på grunn av tilstedeværelsen av passive krom(III)-rike overflateoksider. Etter 168 h in vitro eksponering for syntetiske biologiske væsker av forskjellig sammensetning og pH, ble følgende frigjorte konsentrasjoner av krom bestemt; < 15 hryvnias / L i kunstig lysosomal væske (ALF) og kunstig magevæske (GST), <3 µ / L i kunstig svette (ASW) og < 1,5 µ / L I PBS buffer og Gamblers løsning (GMB). Selv om en tid og pH-effekt var tydelig, ble bare mindre enn 0,02% av den totale mengden lastet pulver oppløst etter 168 timers eksponering, se Figur 5. En høyere mengde frigjort krom fra overflater av kromrike overflateoksider utsatt for løsninger med høy surhet er i samsvar med tidligere studier .
(a)
(b)
(c)
(a)
(b)
(c))
Frigjøring av krom fra pulver Av cr-C, Cr-N og cr-metall eksponert opp til 168 h i syntetiske biologiske væsker med forskjellig pH og sammensetning (GMB-Gambles løsning, pH 7,2; PBS-fosfatbufret saltvann, pH 7,4; ASW-kunstig svette, pH 6,5; ALF-kunstig lysosomal væske, pH 4,5; GST-Magevæske, pH 1,7) uttrykt som mengden av frigjort krom per mengde krom i det ladede pulveret (µ cr/µ cr i Cr-N, Cr-C, cr-metall). Feilfelt tilsvarer standardavviket for tre eksemplarer. Relativt høye standardavvik er relatert til pulver heterogenitet og lave frigitte kromkonsentrasjoner (< 5 µ / L).
Cr-c-pulveret var det minst oppløselige pulveret som ble undersøkt, sannsynligvis på grunn av sterke kovalente bindinger i matrisen . Kromkarbider er ifølge litteraturen kjemisk stabile, uoppløselige i vann og også uoppløselige eller dårlig oppløselige I HCl . Frigivelsen av krom fra Cr-C skjedde primært i løpet av de første 24 timene med eksponering i DE nærnøytrale løsningene AV GMB Og PBS, Figur 5. Ytterligere mengder krom, men fortsatt svært lave nivåer, ble frigjort mellom 24 og 168 timer til en viss grad I ASW og i høyere grad i det sure mediet AV ALF og GST. En litt høyere frigjøring av krom etter lange eksponeringsperioder kan være relatert til en delvis oppløsning av krom(III) oksider observert på overflaten Av cr-c-pulveret VED HJELP AV XPS, en effekt også observert For cr-metallpulveret. Sammenligningen med tidligere utførte identiske eksponeringer Av Cr2O3-pulver i ASW og ALF viser høyere frigitte mengder krom fra cr-c-pulveret, men fortsatt ved svært lave nivåer (<0,005% eller 0,00002 µ / cm2 / h). Denne sammenligningen var relevant siden alle pulver avslørte tilstedeværelsen av krom (III) oksider, primært Cr2O3 på overflaten.
frigivelsen av krom fra cr-n-pulveret var etter 168 timer omtrent 2-3 ganger høyere sammenlignet Med cr-c-pulver i alle væsker, men ved fortsatt svært lave nivåer (<0,015% krom frigjort sammenlignet med mengden krom i det lastede pulveret). XPS-analyse av cr-n-partikler eksponert I GST i 168 timer viser At CrN / Cr2N-forholdet i den ytre overflaten har økt fra 1,3 til 2,4 sammenlignet med ueksponerte partikler. Disse resultatene er i samsvar med litteratur hvor Cr2N er signifikant mer løselig sammenlignet med CrN I HCl ved 100°C, og betydelig mer løselig i HCl sammenlignet med BÅDE H2SO4 og HNO3 . Selv om det ikke ble gitt informasjon om romtemperaturforhold, er resultatene i samsvar med observasjoner i denne studien med høyere frigjorte mengder krom i GST (sammensatt Av HCl, jf. Tabell 2) sammenlignet med de andre væskene. Nesten like mengder krom ble frigjort I pbs (pH 7.2) som I GST, i hvert fall i løpet av de første 24 timene, en observasjon som kan forklares av tilsvarende molare konsentrasjoner av klorid, henholdsvis 0,15 og 0,17 M i PBS og gst. Eksponeringer I ALF og GST ga svært like mengder frigjort krom etter 168 timers eksponering (0,014% oppløsning, 0,00014 µ / cm2 / t). Denne effekten kan ikke tilskrives den molare konsentrasjonen av klorid siden DEN er signifikant lavere I ALF (0,06 M) sammenlignet med GST. Dette kan imidlertid forklares ved en høyere oppløsning Av Cr2N i denne løsningen sammenlignet med CrN i henhold til Funnene Av Lyutaya og Kulik kombinert med en delvis oppløsning av krom(III) oksider observert på overflaten Av cr-n-pulveret VED HJELP AV XPS. En annen grunn kan være relatert til tilstedeværelsen av organiske kompleksdannende midler som sitronsyre I ALF, tidligere vist å forbedre frigivelsen av metaller, inkludert krom fra rustfritt stål .
Frigitt mengde krom er uttrykt som % (µ cr / µ cr*100).
4. Konklusjoner
Ikke-Metalliske pulver av kromkarbid (Cr-C) og kromnitrid (cr-n) sammenlignet med krommetall (Cr-metal) ble karakterisert og eksponert for in vitro-miljøer som simulerte eksponeringer i forskjellige humane væsker og i overflatevann. Målet var å generere unike oppløselighetsdata som skal brukes til vurdering av potensielle risikoer for menneskers helse og miljøet indusert av en potensiell eksponering for disse pulverene. Følgende hovedkonklusjoner ble trukket.
den frigjorte mengden krom av den totale mengden krom uttrykt som % (µ cr / µ cr*100) i de forskjellige pulverene var for alle pulver og testvæsker svært lave (< 0,02%) eller signifikant lavere avhengig av testvæske og pH), og redusert i henhold til følgende sekvenser: (i) Cr-metall: GST (<0.017%) > ALF (<0.010%) > ASW (<0.003%) > PBS (<0.0002%) ≈ GMB (<0.0004%), (ii)Cr-N: GST (< 0.015%) ≈ ALF (<0.014%) > ASW (<0.007%) > PBS (<0.003%) ⩾ GMB (< 0.002%), (iii)Cr-C: GST (< 0.005%) ⩾ ALF (<0.004%) ⩾ (<0.003%) > PBS (<0.001%) ≈ GMB (<0.001%).
partikkelstørrelsesfordelingene Av cr-metall og Cr-N var like i tillegg, noe som resulterte i sammenlignbare overflateområder (BET). Cr-metallpartiklene var flaklignende og ganske like i størrelse, Mens Cr-N inneholdt en stor mengde mindre partikler både som individuelle partikler og festet seg til overflatene av betydelig større steinlignende partikler. Tilsvarende observasjoner ble gjort for Cr-C med unntak av en betydelig større mengde mindre partikler (< 10 µ) og bare en liten brøkdel av svært store steinlignende partikler (40-50 µ) som resulterte i et overflateareal omtrent det dobbelte Av Cr-metall og CrN.
Cr2N ble bestemt som den dominerende bestanddelen Av cr-n-pulveret støttet AV GI-XRD-data og et beregnet massekomposisjonsmasseforhold av nitrogen til krom på 0,09, tilsvarende dets støkiometriske forhold (0,12). XPS-funn antydet ytterligere Tilstedeværelse Av CrN, også indikert AV GI-XRD-data og oksiderte Cr (III)-oksider, spesielt Cr2O3 på pulveroverflaten.
den viktigste krystallinske fasen I cr-c-pulveret ble, VED GI-XRD, bestemt Til Å Være Cr7C3 bekreftet av likheten av det beregnede komposisjonelle massemasseforholdet (0,11) og det teoretiske støkiometriske forholdet (0,10). Cr7C3 var også den mest omfattende karbid observert ved HJELP AV XPS i sammen med topper tilskrives Cr (III)-oksider, (Cr2O3).
cr-c-pulveret var det langt minst oppløselige pulveret som ble undersøkt, sannsynligvis på grunn av sterke kovalente bindinger i matrisen. Delvis oppløsning av krom(III) oksider observert på Overflaten Av cr-c-pulveret kan være forbundet med den svake økningen i kromfrigivelse etter lange eksponeringsperioder.
en høyere kromfrigivelse ble observert fra Cr-N sammenlignet med Cr-C og kan være relatert til forskjeller i oppløselighet Av CrN og Cr2N hvor preferanseoppløsning av en sammen med delvis oppløsning Av Cr2O3 ved lavere pH resulterte i en til sammenligning økt kromfrigivelse.
Bekreftelse
Chromium Metals Consortium er anerkjent for igangkjøring av studiet av biotilgjengelighet av krom frigjort fra kromkarbid, kromnitrid og krommetall i syntetiske biologiske medier. Dr. Grant Darrie, ICDA OG Jean-Francois Chamaly, Delachaux, er høyt verdsatt for verdifulle diskusjoner. Forskningen som er rapportert i denne artikkelen ble finansiert av Delachaux S. A. (Delachaux) Og London & Scandinavian Metallurgical Co. Ltd. (LSM). Delachaux Og Lsm Beholder datakompensasjonsrettigheter i henhold til alle regulatoriske og lovbestemte programmer, inkludert, MEN ikke begrenset TIL REACH. Besittelse av en kopi av denne artikkelen, helt eller delvis, utgjør ikke «legitim besittelse» av studien og gir ingen rettigheter til å bruke studien eller dataene som presenteres her, for noen kjemisk registrering (for eksempel, MEN ikke begrenset TIL, REACH-registreringsprogrammet) eller andre kommersielle formål.