Methodenartikel

Experimenteel Protocol te onderzoeken Particle Aërosolvorming van een Product Under Schuring en Under Milieu Weathering

7.1K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/53496

⸱

16 september 2016

 ,  ,  , 
1Direction des Risques Chroniques, Institut National de l'Environnement Industriel et des Risques (INERIS), 2Génie des Procédés Industriels, Université de Technologie de Compiègne (UTC)

In dit artikel

Samenvatting

In dit artikel, een experimenteel protocol te onderzoeken deeltje verstuiving van een product in het kader van slijtage en in het kader van het milieu verwering wordt gepresenteerd. Resultaten op de emissie van gemanipuleerde nanomaterialen in de vorm van aërosolen worden gepresenteerd. De specifieke experimentele set-up wordt in detail beschreven.

Samenvatting

Het huidige artikel presenteert een experimenteel protocol om de aerosolisatie van deeltjes van een product onder slijtage en onder omgevingsveroudering te onderzoeken, wat een fundamenteel element is voor de benadering van nanoveiligheid-door-ontwerp van genanostructureerde producten voor hun duurzame ontwikkeling. Deze benadering is in feite een preventieve waarbij de focus ligt op het minimaliseren van de emissie van geproduceerde nanomaterialen-aerosolen tijdens de gebruiksfase van de levenscyclus van het product. Dit kan worden bereikt door de materiaaleigenschappen tijdens de ontwerpfase te wijzigen zonder enige van de toegevoegde voordelen in gevaar te brengen. In dit artikel wordt een experimenteel protocol gepresenteerd om de nanoveiligheid-door-ontwerp van drie commerciële genanostructureerde producten te onderzoeken met betrekking tot hun mechanische belasting en omgevingsveroudering. De gekozen middelen voor het toepassen van de mechanische belasting zijn een slijtageproces en voor de omgevingsveroudering is dit een versnelde UV-blootstelling in aanwezigheid van vocht en hitte. De eventuele emissie van geproduceerde nanomaterialen wordt bestudeerd in termen van hun aantalconcentratie, grootteverdeling, morfologie en chemische samenstelling. Het doel van het protocol is om de emissie te bestuderen voor testmonsters en experimentele omstandigheden die overeenkomen met reële levenssituaties. Er werd gevonden dat de toepassing van de mechanische spanningen alleen de geproduceerde nanomaterialen-aerosolen uitstoten waarbij het geproduceerde nanomateriaal altijd ingebed is in de productmatrix, dus een representatief productelement. In een dergelijk geval bestaan de uitgestoten aerosolen zowel uit nanodeeltjes als microdeeltjes. Maar als de mechanische spanningen gekoppeld worden aan de omgevingsveroudering, onthult het experimentele protocol dan dat de eventuele verslechtering van het product, na een bepaalde verouderingsduur, ook kan leiden tot de emissie van vrije geproduceerde nanomaterialen-aerosolen.

Inleiding

Met een snelle volwassenheid in de nanotechnologie, is de vooruitgang gedreven door een snelle commercialisering van producten die synthetische nanomaterialen (ENM) met opmerkelijke eigenschappen. Zoals beschreven door Potocnick 1 in het artikel 18 (5), van Verordening 1169/2011, uitgegeven door de Europese Commissie, ENM kan worden gedefinieerd als "elke doelgericht gefabriceerd materiaal bevattende deeltjes, in een ongebonden toestand of als een aggregaat of een agglomeraat en waarvan minstens 50% van de deeltjes in de gekwantificeerde grootteverdeling een of meer externe dimensies bezitten binnen het groottebereik 1 nm tot 100 nm ". Bovendien zijn de producten die ENM, hetzij in de vaste massa of op de vaste oppervlakken of in hun vloeibare suspensies, kunnen worden aangeduid als nanogestructureerde producten. Verschillende soorten ENM met verschillende formuleringen en funtionaliseringen worden gebruikt in dergelijke producten volgens de aard van de toepassing en budget. De producten kunnen worden in de vorm van coatings, verf, tegels, stenen huis, beton e etc.

Wat het onderzoek betreft, kan men ook enorm aantal publicaties over de innovaties hebben bereikt door nanotechnologie. Ondanks deze enorme onderzoek, de aantrekkelijke eigenschappen van ENM onder probe voor potentiële gezondheids- of milieugevaren vanwege hun neiging om te vrijgegeven of uitgestoten lucht in de vorm van aërosolen tijdens het gebruik of de verwerking van de nanostructuren (bij voorbeeld Oberdörster c.s. . 2, Le Bihan et al. 3 en Houdy et al. 4). Kulkarni et al. 5 definieert een aerosol als suspensie van vaste of vloeibare deeltjes in het gasvormige medium. Hsu Chein en 6 is gebleken dat tijdens het gebruik of de verwerking van nanogestructureerde product, een nanogestructureerde product wordt onderworpen aan verschillende mechanische spanningen en milieu verwering die een dergelijke vergemakkelijkenemissie.

Volgens Maynard 7, bij blootstelling, deze aërosolen van ENM kunnen interageren met menselijk organisme bij inademing of via de huid contacten en krijgen gestort in het lichaam die bijgevolg verschillende nadelige effecten, waaronder de kankerverwekkende batterijen kunnen veroorzaken. Dus een grondig begrip van de emissie ENM fenomeen is van groot belang gezien de ongekende gebruik van nanogestructureerde producten, zoals door Shatkin et al. 8. Dit kan niet alleen helpen bij het ​​voorkomen van onvoorziene gezondheid gerelateerde complicaties als gevolg van hun blootstelling, maar ook in het publieke vertrouwen in nanotechnologie bemoedigend.

Niettemin heeft de blootstelling gerelateerd probleem is nu begonnen om aandacht van de onderzoeksgemeenschap en is onlangs benadrukt door verschillende onderzoeksgroepen over de hele wereld (bijvoorbeeld Hsu en Chein 6, Göhler et al. 9, Allen et al. 10, Allen et al. 11, Al-Kattan et al. 12, Kaegi et al. 13, Hirth et al. 14, Shandilya et al. 15, 31, 33, Wohlleben et al. 16, Bouillard et al. 17, Ounoughene et al. 18). Gezien de grootschalige inzet van nanogestructureerde producten op de commerciële markten, zou de meest effectieve aanpak van het probleem aan te pakken een preventieve één zijn. In een dergelijke aanpak, is een product dat is ontworpen op een zodanige wijze dat het "nanosafe-by-design 'of' Design for veiliger Nanotechnology" (Morose 19) dat wil zeggen, geringe emissie. Met andere woorden, maximaliseert hun voordelen probleemoplossing bij gebruik tijdens het uitzenden van een minimale hoeveelheid aerosolen in het milieu.

Om de Nanosafety-by-design te testen tijdens de gebruiksfase van een nanostructuur product, de auteurs presenteren een geschikte experimentele methodologieom dat te doen in dit artikel. Deze methode bestaat uit twee soorten verzoeken: (i) mechanisch en (ii) milieu die gericht zijn op het simuleren van echte spanningen waaraan de nanogestructureerde product, een gemetselde bakstenen, is onderworpen aan tijdens de gebruiksfase.

(I) Een lineair slijtage inrichting die de mechanische verzoek simuleert. De originele en handelsvorm, zoals getoond in figuur 1A, wordt verwezen in talrijke internationaal erkende test standaarden zoals ASTM D4060 20, ASTM D6037 en ASTM D1044 21 22. Volgens Golański et al. 23, als gevolg van de robuuste en gebruiksvriendelijke ontwerp, zijn originele vorm wordt al op grote schaal gebruikt in de industrie voor het analyseren van de prestaties van producten, zoals verf, coating, metaal, papier, textiel, enz. De stress wordt aangebracht door deze inrichting overeenkomt met het typische ene toegepast in een huiselijke omgeving, bijvoorbeeld wandelen metschoenen en verplaatsing van verschillende objecten in een huishouden (Vorbau et al. 24 en Hassan et al. 25). In figuur 1A, een horizontaal verplaatsen bar beweegt de norm schuurmiddel in een heen en weer beweging over het monster oppervlak. De slijtage slijtage optreedt op het contactoppervlak als gevolg van de wrijving bij het contact. De omvang van de slijtage slijtage kan worden gevarieerd door de normale belasting (FN), die werkt op de bovenzijde van het schuurmiddel. Door de aard van het schuurmiddel en normale belasting, kan men de abrasiviteit en daarmee de spanning variëren. Morgeneyer et al. 26 hebben erop gewezen dat de stress tensor wordt gemeten tijdens schuren bestaat uit normale en tangentiële componenten. De normale stress is het directe gevolg van de normale belasting, dat wil zeggen, van F N, terwijl de tangentiële spanning is het resultaat van the tangentieel wrijving werkende werkwijze, gemeten als kracht (F T) en werkt parallel of anti-parallel aan de richting waarin de slijtage plaatsvindt. In de oorspronkelijke vorm van deze schuren apparaat, kan men F T niet bepalen. Daarom is de rol van de mechanische spanningen tijdens de aërosolvorming van ENM kan niet volledig worden bepaald. Om deze beperking te roeien, in detail beschreven door Morgeneyer et al. 26 hebben we (a) gemodificeerd door het vervangen van de reeds geïnstalleerde horizontale stalen staaf met een replica van aluminium 2024 legering en (b) die een rekstrookje op het bovenoppervlak van deze gerepliceerde aluminiumlegering bar. Dit is weergegeven in figuur 1B. Deze spanningsmeter is 1,5 mm actieve meetrooster lengte en 5,7 mm voor het meten rooster carrier lengte. Het is gemaakt van een constantaandraad folie met 3,8 urn dikte en 1,95 ± 1,5% van vliegtuigtype factor.Een juiste meting van de mechanische spanningen worden gegarandeerd door dynamische rekstrookje versterker die in serie is verbonden met de spanningsmeter, waardoor een betrouwbare meting van de spanning die in de meter. De verzonden via versterker data wordt verkregen met behulp van data-acquisitie software.

figure-introduction-1
Figuur 1. Schuring Apparatuur en Strain Gauge. De commerciële standaardformulier van de Taber schuren apparaat (A) met slijtage snelheid, de duur en de slaglengte controles. De oorspronkelijk gemonteerde stalen staaf werd vervangen door een aluminium staaf en is verder uitgerust met een spanningsmeter (B) aan de tangentiaalkracht (F T) te meten. klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

In de Trong> Figuur 2, wordt de complete experimentele opstelling getoond, waar deze gewijzigde Taber schuren apparaat onder de conformiteit van een nanosecured werkpost wordt geplaatst. Een deeltje vrije lucht is voortdurend circuleert binnen dit werk post op een debiet van 31.000 l / min. Het heeft een roetfilter rendement van 99,99% en is al met succes in dienst van Morgeneyer et al. 27 in stoffigheid testen verschillende nanodeeltjes '.

figure-introduction-2
Figuur 2. Experimentele Set-up (Shandilya et al. 31). Een nanosecured werk faciliteit voor het uitvoeren van de slijtage tests en real time karakterisering (zowel kwalitatief en Kwantitatieve) van de gegenereerde aerosol deeltjes. Een klein deel van het deeltje lucht passeert door een sleuf in de emissiekamer te elimineren de achtergrond deeltjes aantal concentratie.Pbelasting / 53496 / 53496fig2large.jpg "target =" _ blank "> Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.

De motor van de schuren apparatuur wordt buiten gehouden en zijn lineair schuivende deel wordt bewaard in een zelf ontworpen emissie testkamer, met afmetingen 0,5 mx 0,3 mx 0,6 m, (details in Le Bihan et al. 28). Het helpt bij het voorkomen van het schuren apparaat "motor uitstoot van inmenging in de testresultaten. De bemonstering van de gegenereerde aerosol deeltjes wordt uitgevoerd in de nabijheid van een radiaal symmetrische kap (volume 713 cm3). Door gebruik van een dergelijke kap, kan de aërosoldeeltjes verliezen als gevolg van hun afzetting op de oppervlakken worden geminimaliseerd. Het andere voordeel omvat verhoging van de aërosoldeeltjes aantal concentraties als gevolg van een relatief lagere volume van de kap ten opzichte van de emissie testkamer. Dankzij deze set-up, een real-time karakterisering en analyse van het deeltje aerosols krijgen die tijdens het schuren slijtage kan experimenteel worden gedaan qua aantal concentraties grootteverdelingen, elementaire samenstellingen en vormen. Volgens Kulkarni et al. 5, het aantal concentratie van ENM aerosols deeltjes kan worden gedefinieerd als "het aantal ENM aan unit kubieke centimeter lucht". Ook de grootteverdeling van ENM aërosolen is "de verhouding uitdrukt van de hoeveelheid van een ENM (doorgaans aantal en massaconcentraties) geassocieerd met deeltjes in een bepaald groottebereik".

Een deeltje Counter (meetbare maten: 4 nm tot 3 micrometer) meet de aerosol deeltjes aantal concentratie (PNC). Het deeltje sizers (meetbare maten: 15 nm - 20 pm) meet de deeltjesgrootteverdeling (PSD). Een aërosol deeltjes sampler (in detail beschreven door R'mili et al. 30) wordt gebruikt voor het deeltje verzamelen door filtreren techniek op een poreuze koperen rooster die later kan worden gebruikt Transmission Electron Microscope (TEM) van verschillende kwalitatieve analyse van de vrijgemaakte deeltjes.

(ii) het milieu verzoek kan worden gesimuleerd door versnelde kunstmatige verwering in een verwering kamer, zie figuur 3. Zoals uit Shandilya et al. 31, de verweringsomstandigheden kan overeenkomstig worden gehouden met de internationale normen of worden aangepast, afhankelijk van type simulatie. De UV-belichting wordt geleverd via xenon booglamp (300 - 400 nm) geïnstalleerd met een optische straling filter. De actie van de regen wordt gesimuleerd door het sproeien gedemineraliseerd en gezuiverd water op hen. Een reservoir is geplaatst onder de proefmonsters van de afvoer water op te vangen. Het opgevangen water of percolaat kan later worden gebruikt om de ENM uitloging analyses uit te voeren.

figure-introduction-3
Figuur 3. Weathering Kamer. De commerciële vorm van de SUNTEST XLS + verwering kamer is voorzien van een RVS afzuigkap waarbinnen de nanocoating monsters worden geplaatst. Het waterreservoir is geplaatst onder de kap die de bron van het water te worden gespoten in de kap. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

OPMERKING: De techniek die in het protocol hier is niet beperkt tot de gepresenteerde testmonsters maar kan worden gebruikt voor andere samples.

1. Kunstmatige verwering [CEREGE Platform, Aix en Provence]

  1. Neem een ​​monster van 250 ml gedeïoniseerd en gezuiverd water te sproeien in een bekerglas. Dompel de punt van het water geleidbaarheid meter in het water. Let op het water geleidbaarheid. Herhaal dit proces en let op het water geleidbaarheid elke keer.
    LET OP: Volgens de ISO 16474 32, mag nooit hoger zijn dan 5 mS / cm zijn.
  2. Na meting van de geleidbaarheid, sluit de waterbron aan het reservoir van de onderhavige verwering kamer onder de RVS afzuigkap (zie figuur 3).
  3. Sluit de overloop uitloop aan de achterzijde van de kamer naar een afvoeropening door een tuinslang.
  4. Plaats de nanocoating monsters weer in de RVS afzuigkap en sluit de deur. om Enable een statistische evaluatie van de resultaten, gebruik maken van een minimum van drie identieke nanocoating en referentiemonsters.
  5. Op het digitale console, aanwezig aan de voorzijde van de kamer verwering, selecteer een 2 uur cyclus bestaande uit 120 minuten UV-licht, 102 min en 18 min droog waternevel.
  6. Voer het aantal cycli gelijk aan 2658 dat overeenkomt met 7 maanden.
  7. Kies de instraling van de xenon booglamp gelijk aan 60 ± 5 W / m 2.
  8. Stel de omgevingstemperatuur op 38 ° C.
  9. Start de verwering testen door op de START-knop op de console.

2. Schuring en ENM Aerosols karakterisering [INERIS S-NANO Platform, Verneuil]

LET OP: Voor het gebruik, pre-controleren het deeltje aerosol karakteriseren instrumenten op een ijkbank van INERIS S-NANO Platform, die bestaat uit afzonderlijke en reeds geïnstalleerde verwijzing tegenhangers. Door het volgen van een specifiek protocol, ervoor te zorgen dat de instrumenten werken properly.

  1. Monteer alle apparaten en instrumenten in de experimentele opstelling en de noodzakelijke aansluitingen zoals getoond in figuur 2 (informatie over de eenheden en het opzetten van instrumenten voorzien in Shandilya et al. 33).
  2. Schakelaar op de omloop van het deeltje vrije lucht in de nanosecured workpost door op de FLUX ON knop.
  3. Maak dit deeltje vrije lucht door de uitstoot testkamer te passeren door het openen van de kamer en het houden van het in de nanosecured werkpost openen.
  4. Voor het instellen van het experiment, sluit het deeltje teller direct naar de emissie testkamer op de momentane aantal concentratie van de deeltjes in de kamer te meten. Houd rekening met de concentratie waarde direct op het display teller.
  5. Terwijl het deeltje vrije lucht is die door de kamer, blijven deze momentane aantal concentratie waarde controleren totdat het daalt tot nul. Op deze manier zorgen dat dekamer is vrij van enige achtergrond deeltje.
  6. Ondertussen schuin de randen van de standaard cilindrisch gevormde schuurmiddel door voorzichtig draaien zijn ene einde in een heen en weer beweging in de sleuf van een gereedschap dat de slijtage inrichting.
  7. Met behulp van een digitale weegschaal met een meetnauwkeurigheid van ten minste 0,001 g, weeg het schuurmiddel en sample te schuren.
  8. Eenmaal gedaan, vast te stellen de afgeschuinde schuurmiddel aan de verticale as van de schuren apparaat via een chuck aanwezig aan de onderkant.
  9. Plaats de nanostructuur product voorzichtig te schuren onder de vaste schuurmiddel en stevig zijn positie op het montagesysteem te bevestigen.
  10. Open de aerosol sampler en met behulp van een pincet, plaatst een koperen rooster in de sleuf met de heldere zijde naar boven. Zet een cirkelvormige ring over het net om het te repareren.
  11. Sluit de sampler en sluit deze aan op een pomp via een filter aan de ene kant (dat wil zeggen, in de richting van donkere kant van het net) en het deeltje bron op het OTHer einde (dwz richting helderder van het rooster). Monteer de vereiste normale belasting op de verticale as met behulp van de dode gewichten.
  12. Door middel van het deeltje teller, controleer dan of de achtergrond deeltjes concentratie in de open kamer is gedaald tot nul. Zo niet, dan wachten. Zo ja, sluit de deur van de emissie testkamer.
  13. Via de digitale consoles over de instrumenten, handmatig de stroomsnelheden van de deeltjesteller en sizers als volgt: van CPC 1,5 l / min; SMPS- 0,3 l / min; APS- 5 l / min
  14. Stel het totale bemonsteringsduur 20 min voor al deze drie instrumenten. Stel de slijtage duur en de snelheid gelijk aan 10 min en 60 cycli per minuut, respectievelijk in de schuren apparaat.
  15. Verbind de spanningsmeter naar de dynamische spanningsmeter versterker. Sluit de dynamische spanningsmeter versterker aan de computer die wordt gebruikt voor de data-acquisitie met behulp software geïnstalleerd.
  16. Open de software.
  17. Klik NEW DAQ PROJECT te open een nieuw data-acquisitie-bestand.
  18. Stop de optie voor live data acquisitie door te klikken op Live Update
  19. Klik 0 UITVOEREN met de referentie signaalwaarde gelijk aan nul te stellen.
  20. Schakel terug op de live data acquisitie door te klikken op Live Update.
  21. Klik visualisatie de real-time grafische wijze van data representatie te kiezen.
  22. Klik op Nieuw om de sjablonen te openen.
  23. Kies de optie SCOPE PANEL, bijvoorbeeld.
  24. Start de data-acquisitie in het deeltje balies en sizers tegelijk.
  25. Na een vertraging van ongeveer. 5 min, start de slijtage.
  26. Klik op Start in de data-acquisitie software venster naar de spanningsmeter signalen die overeenkomen met de voortdurende slijtage te verwerven.
  27. Na 2 minuten, schakel de pomp is aangesloten op de MPS.
  28. Houd de pomp draaien voor 2-4 minuten, afhankelijk van de hoeveelheid emissie van de aërosoldeeltjes. LET OP: Het aantal aërosoldeeltjes bemonsterd met behulp van MPS moet optimaal in aantal ie zijn,niet te schaars en niet te overschot, dat een grondige microscopische analyse zou kunnen verhinderen.
  29. Zodra het schuren stopt, schakelt u de data-acquisitie door te klikken op STOP.
  30. Sla de verkregen gegevens door te klikken op SAVE DATA NU.
  31. Na de toonbank en sizers stoppen met het verzamelen van gegevens, opent de emissie testkamer en wegen weer de schuurmiddel en afgeschuurd nanostructuur product.
  32. Ga door het hele proces voor elke slijtage-test.
  33. Zodra de slijtage testen, opnieuw controleren de drie deeltjes aerosol karakteriseren van instrumenten op de ijkbank van INERIS S-NANO Platform.

3. TEM Analyse van de Liquid Suspensions- Drop Deposition Techniek [INERIS Calibration Platform, Verneuil]

  1. Bereid een 1% volume verdunde waterige oplossing van de vloeibare suspensie (bijvoorbeeld, de "verf ') door het toevoegen van 1 deel van de coating suspensie in 99 delen van het gefilterde en gedeïoniseerd water.
  2. Open de baair van de glimontlading machine
  3. Stel de volgende voorwaarden voldoen: 0,1 mbar, 45 mA, 3 min duur.
  4. Met het oog op een TEM koperen rooster hydrofiele door zijn plasma behandeling te maken, zet het op de metalen standaard. Sluit het deksel en start de motor. Na 3 min, stopt automatisch.
  5. Haal de hydrofiele bleek rooster met behulp van een pincet. Leg het voorzichtig met zijn lichtere kant naar boven. Deponeren een daling van de verdunde oplossing (8 pl ong.) Op de hydrofiele rooster met een spuit.
  6. Droog het rooster in een gesloten kamer, zodat het watergehalte wordt verdampt en de samenstellende deeltjes rust afgezet op het rooster. Zorg ervoor dat het rooster niet wordt belast met de deeltjes die die gemakkelijk kunnen worden geïdentificeerd als cirkelvormige of streng vormen die kenmerkend voor olie of roet deeltjes.
  7. Eenmaal klaar, zet het rooster in de TEM-sonde en het uitvoeren van de microscopische analyse. [elektronen versnellende voltage 120 kV, cf ] 31.
  8. Als het net lijkt te beladen met deeltjes te analyseren, hoe lager de verdunning percentage en het volume van de afgezette druppel. Het maximale volume een operator in staat is om te storten is ongeveer gelijk aan 12 pl.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

testmonsters
De protocollen die in het artikel zijn aangebracht op drie verschillende commerciële nanogestructureerde producten. Een focus is hier gelegd op de details van de experimentele benadering:
(a) alumino-silicaat bakstenen versterkt met TiO 2 nanodeeltjes, (11 cm x 5 cm x 2 cm). Het vindt zijn veelvuldige toepassing bij de bouw van gevels, huiswanden, wandtegels, trottoirs etc. De materiaaleigenschappen langs beeld een rasterele...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

In dit artikel wordt een experimenteel onderzoek naar de Nanosafety-by-design van de commerciële nanostructuur producten gepresenteerd. De Nanosafety-by-design van een product kan worden bestudeerd in termen van de PNC en PSD wanneer het wordt blootgesteld aan mechanische spanningen en milieu verwering. De gekozen voor de studie producten zijn aluminosilicaat bakstenen versterkt met TiO 2 nanodeeltjes, glazuur met CeO 2 nanodeeltjes en fotokatalytische nanocoatings met TiO 2 nanodeeltjes...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

Dit werk werd uitgevoerd in het kader van het Labex SERENADE (ANR-11-LABX-0064) en het A*MIDEX-project (ANR-11-IDEX-0001-02), gefinancierd door het Franse overheidsprogramma, Investissements d'Avenir, en beheerd door de Franse Nationale Onderzoeksagentschap (ANR). We danken het Franse Ministerie van Milieu (DRC 33 en Programma 190) en ANSES (Nanodata Project 2012/2/154, APR ANSES 2012) voor het financieren van het werk. We zijn eveneens dankbaar aan Olivier Aguerre-Chariol, Patrice Delalain, Morgane Dalle, Laurent Meunier, Pauline Molina en Farid Ait-Ben-Ahmad voor hun medewerking en advies tijdens de experimenten.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Photocal MasonryNanofrance TechnologiesTest sample
Masonry brick (ref. 901796)CastoramaSupport voor test sample
Optical microscope (model Imager.M1m)Carl Zeiss
MicroImaging GmbH		Voor microscopische analyse
Energy-dispersion spectroscope (model X-max)Oxford InstrumentsVoor elementaire samenstellingsanalyse
Transmission Electron
Microscope (model CM12)		PhilipsVoor microscopische analyse
Weathering chamber (model Suntest XLS+)AtlasVoor versnelde kunstmatige verwering
Xenon arc lamp (model NXE 1700)Ametek SASUV-stralingsbron
Inductively Coupled Plasma Mass spectrometer (model 7500cx)Agilent TechnologiesVoor lekvloeistof
watermonsteranalyse
Taber linear abraser (model 5750)Taber Inc.Voor abrasie
Taber H38 abradantTaber Inc.Voor abrasie
Condensation Particle Counter 3775TSIVoor het tellen van het aantal concentratie van aerosoldeeltjes
Aerodynamic Particle Sizer 3321TSIVoor het meten van de grootte van aerosoldeeltjes 
Differential Mobility Analyzer 3081TSIVoor het meten van de grootte van aerosoldeeltjes 
Mini Particle SamplerEcomesureVoor het bemonsteren van de aerosoldeeltjes
Gilian LFS-113 Low Flow Personal Air Sampling PumpSensidyneVoor het bemonsteren van de aerosoldeeltjes

Referenties

  1. Potocnick, J. European Commission Recommendation on the definition of nanomaterial (2011/696/EU). , (2011).
  2. Oberdorster, G., Oberdorster, E., Oberdorster, J. Nanotoxicology: an emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles. Environ Health Persp. 113 (7), 823-839 (2005).
  3. Le Bihan, O., Shandilya, N., Gheerardyn, L., Guillon, O., Dore, E., Morgeneyer, M. Investigation of the Release of Particles from a Nanocoated Product. Adv Nanoparticles. 2 (1), 39-44 (2013).
  4. Houdy, P., Lahmani, M., Marano, F. Nanoethics and Nanotoxicology. , 1st ed, Springer. Heidelberg, Germany. (2011).
  5. Kulkarni, P., Baron, P. A., Willeke, K. Aerosol Measurement: Principle, Techniques and Applications. , 3rd ed, John Wiley and Sons. Hoboken, NJ, USA. (2011).
  6. Hsu, L. Y., Chein, H. M. Evaluation of nanoparticle emission for TiO2 nanopowder coating materials. J Nanopart Res. 9 (1), 157-163 (2007).
  7. Maynard, A. D. Safe handling of nanotechnology. Nature. 444 (1), 267-269 (2006).
  8. Shatkin, J. A., et al. Nano risk analysis: advancing the science for nanomaterials risk management. Risk Anal. 30 (11), 1680-1687 (2011).
  9. Göhler, D., Nogowski, A., Fiala, P., Stintz, M. Nanoparticle release from nanocomposites due to mechanical treatment at two stages of the life-cycle. Phys Conf Ser. 429, 012045(2013).
  10. Allen, N. S., et al. Ageing and stabilisation of filled polymers: an overview. Polym Degrad Stabil. 61 (2), 183-199 (2004).
  11. Allen, N. S., et al. Degradation and stabilisation of polymers and coatings: nano versus pigmentary titania particles. Polym Degrad Stabil. 85 (3), 927-946 (2004).
  12. Al-Kattan, A., et al. Release of TiO2 from paints containing pigment-TiO2 or nano-TiO2 by weathering. J Environ Monitor. 15 (12), 2186-2193 (2013).
  13. Kaegi, R., et al. Synthetic TiO2 nanoparticle emission from exterior facades into the aquatic environment. Environ Pollut. 156 (2), 233-239 (2008).
  14. Hirth, S., Cena, L., Cox, G., Tomovic, Z., Peters, T., Wohlleben, W. Scenarios and methods that induce protruding or released CNTs after degradation of nanocomposite materials. J Nanopart Res. 15 (2), 1504-1518 (2013).
  15. Shandilya, N., Le Bihan, O., Morgeneyer, M. A review on the study of the generation of (nano-) particles aerosols during the mechanical solicitation of materials. J Nanomater. 2014, 289108(2014).
  16. Wohlleben, W., et al. On the lifecycle of nanocomposites: comparing released fragments and their in vivo hazards from three release mechanisms and four nanocomposites. Small. 7 (16), 2384-2395 (2011).
  17. Bouillard, J. X., et al. Nanosafety by design: risks from nanocomposite/nano waste combustion. J Nanopart Res. 15 (1), 1519-1529 (2013).
  18. Ounoughene, G., et al. Behavior and fate of Halloysite Nanotubes (HNTs) when incinerating PA6/HNTs nanocomposite. Environ Sci Technol. 49 (9), 5450-5457 (2015).
  19. Morose, G. The 5 principles of "Design for Safer Nanotechnology". J Clean Prod. 18 (3), 285-289 (2010).
  20. ASTM International. ASTM D4060: Standard test method for the abrasion of organic coatings by the Taber abradant. , (2007).
  21. ASTM International. ASTM D6037: Standard test methods for dry abrasion mar resistance of high gloss coatings. , (1996).
  22. ASTM International. ASTM D1044: Standard test method for resistance of transparent plastics to surface abrasion. , (2008).
  23. Golanski, L., Guiot, A., Pras, M., Malarde, M., Tardif, F. Release-ability of nano fillers from different nanomaterials (toward the acceptability of nanoproduct). J Nanopart Res. 14 (1), 962-970 (2012).
  24. Vorbau, M., Hillemann, L., Stintz, M. Method for the characterization of the abrasion induced nanoparticle release into air from surface coatings. J Aerosol Sci. 40 (3), 209-217 (2009).
  25. Hassan, M. M., Dylla, H., Mohammad, L. N., Rupnow, T. Evaluation of the durability of titanium dioxide photocatalyst coating for concrete pavement. Constr Build Mater. 24 (8), 1456-1461 (2010).
  26. Morgeneyer, M., Shandilya, N., Chen, Y. M., Le Bihan, O. Use of a modified Taber abrasion apparatus for investigating the complete stress state during abrasion and in-process wear particle aerosol generation. Chem Eng Res Des. 93 (1), 251-256 (2015).
  27. Morgeneyer, M., Le Bihan, O., Ustache, A., Aguerre Chariol, O. Experimental study of the aerosolization of fine alumina particles from bulk by a vortex shaker. Powder Technol. 246 (1), 583-589 (2013).
  28. Le Bihan, O., Morgeneyer, M., Shandilya, N., Aguerre Chariol, O., Bressot, C. Chapter 7. Handbook of Nanosafety: Measurement, Exposure and Toxicology. Vogel, U., Savolainen, K., Wu, Q., Van Tongeren, M., Brouwer, D., Berges, M. , Academic Press. San Diego, CA. (2014).
  29. Göhler, D., Stintz, M., Hillemann, L., Vorbau, M. Characterization of nanoparticle release from surface coatings by the simulation of a sanding process. Ann Occup Hyg. 54 (6), 615-624 (2010).
  30. R'mili, B., Le Bihan, O., Dutouquet, C., Aguerre Charriol, O., Frejafon, E. Sampling by TEM grid filtration. Aerosol Sci Tech. 47 (7), 767-775 (2013).
  31. Shandilya, N., Le Bihan, O., Bressot, C., Morgeneyer, M. Emission of Titanium Dioxide Nanoparticles from Building Materials to the Environment by Wear and Weather. Environ Sci Technol. 49 (4), 2163-2170 (2015).
  32. AFNOR. ISO 16474-1: Paints and varnishes − Methods of exposure to laboratory light sources − Part 1: General guidance. , (2012).
  33. Shandilya, N., Le Bihan, O., Bressot, C., Morgeneyer, M. Evaluation of the particle aerosolization from n-TiO2 photocatalytic nanocoatings under abrasion. J Nanomater. 2014, 185080(2014).
  34. Shandilya, N., Le Bihan, O., Morgeneyer, M. Effect of the Normal Load on the release of aerosol wear particles during abrasion. Tribol Lett. 55 (2), 227-234 (2014).
  35. White, L. R. Capillary rise in powders. J Colloid Interf Sci. 90 (2), 536-538 (1982).
  36. Murray, M. Cracking in coatings from colloidal dispersions: An industrial perspective. Proceedings Rideal Lecture. , Available from: http://www.soci.org/~/media/Files/Conference%20Downloads/2009/Rideal%20Lectures%20Apr%2009/Murray.ashx (2009).
  37. Dufresne, E. R., et al. Flow and fracture in drying nanoparticle suspensions. Phys Rev Lett. 91, 224501(2003).
  38. Hare, C. H. The degradation of coatings by ultraviolet light and electromagnetic radiation. JPCL. , (1992).
  39. Tirumkudulu, M. S., Russel, W. B. Cracking in drying latex films. Langmuir. 21 (11), 4938-4948 (2005).
  40. Shandilya, N., Morgeneyer, M., Le Bihan, O. First development to model aerosol emission from solid surfaces subjected to mechanical stresses: I. Development and results. J Aerosol Sci. 89, 43-57 (2015).
  41. Shandilya, N., Morgeneyer, M., Le Bihan, O. First development to model aerosol emission from solid surfaces subjected to mechanical stresses: II. Experiment-Theory comparison, simulation and sensibility analysis. J Aerosol Sci. 89, 1-17 (2015).
  42. Bressot, C., et al. Environmental release of engineered nanomaterials from commercial tiles under standardized abrasion conditions. J Hazardous Materials. , (2016).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Slijtageprocesnanogestructureerde productennanosafety by designemissietestkamerpartikeltelleraerosolsamplerTEM analysepartikelgrootteverdeling

Gerelateerde artikelen