'Sol og regn' detalj hvordan nanopartikler kan flykte fra plastbelegg i miljøet

Top 15 Advanced Excel 2016 Tips and Tricks (Juni 2019).

Anonim

Hvis 1967-filmen "The Graduate" ble gjenopprettet i dag, vil Mr. McGuires berømte råd til ung Benjamin Braddock trolig bli oppdatert til "Plastics

.

med nanopartikler. "I dag øker polymerens mekaniske, elektriske og holdbarhetsegenskaper - klassen av materialer som inneholder plast - ofte ved å legge til miniatyrpartikler (mindre enn 100 nanometer eller milliarddeler av en meter) laget av elementer som silisium eller sølv. Men kan disse nanopartikler frigjøres i miljøet etter at polymerene er utsatt for år med sol og vann - og i så fall hva kan de helsemessige og økologiske konsekvensene være?

I et nylig publisert papir beskriver forskere fra Statens institutt for standarder og teknologi (NIST) hvordan de utsatte et kommersielt nanopartikkel-infisert belegg til NIST-utviklede metoder for å akselerere virkningen av forvitring fra ultrafiolett (UV) stråling og simulert vaske av regnvann. Resultatene deres indikerer at fuktighet og eksponeringstid er medvirkende faktorer for frigjøring av nanopartikler, funn som kan være nyttige ved å designe fremtidige studier for å fastslå potensielle virkninger.

I deres siste eksperiment eksponerte forskerne flere prøver av et kommersielt tilgjengelig polyuretanbelegg som inneholdt silisiumdioxid nanopartikler til intens UV-stråling i 100 dager inne i NIST SPHERE (simulert fotoreduksjon via høy-energi strålende eksponering), en hul 2 meter (7 -fot) diameter svart aluminiumskammer foret med høyt UV-reflekterende materiale som har en uformell likhet med Death Star i filmen "Star Wars". For denne studien var en dag i SPHERE tilsvarende 10-15 dager ute. Alle prøver ble forvitret ved en konstant temperatur på 50 grader Celsius (122 grader Fahrenheit) med en gruppe gjort i ekstremt tørre forhold (ca. 0 prosent fuktighet) og den andre i fuktige forhold (75 prosent fuktighet).

For å avgjøre om noen nanopartikler ble frigjort fra polymerbelegget under UV-eksponering, brukte forskerne en teknikk de skapte og kalt "NIST simulert regn". Filtrert vann ble omdannet til små dråper, sprøytet under trykk på de enkelte prøvene, og deretter ble avløpet med eventuelle løse nanopartikler samlet i en flaske. Denne prosedyren ble utført ved begynnelsen av UV-eksponeringen, hver annen uke under forvitringsløpet og på slutten. Alle avrenningsvæskene ble deretter analysert av NIST-kjemikere for nærvær av silisium og i hvilke mengder. I tillegg ble de belagte beleggene undersøkt med atomkraftmikroskopi (AFM) og skanningelektronmikroskopi (SEM) for å avsløre overflateendringer som følge av UV-eksponering.

Begge settene av belegningsprøver - de som ble forvitret i svært lav luftfuktighet og de andre i svært fuktige forhold - nedgradert, men utgitt bare små mengder nanopartikler. Forskerne fant at mer silisium ble gjenvunnet fra prøvene som var blitt forvitret under fuktige forhold, og at nanopartikler frigjort ettersom UV-eksponeringstiden økte. Mikroskopisk undersøkelse viste at deformasjoner i belegningsflaten ble mer tallrike med lengre eksponeringstid, og at nanopartikler etterlatt etter at belegget nedgradert ofte bundet sammen i klynger.

"Disse dataene, og dataene fra fremtidige eksperimenter av denne typen, er verdifulle for å utvikle datamodeller for å forutsi langsiktig utgivelse av nanopartikler fra kommersielle belegg som brukes utendørs, og i sin tur hjelper hjelpeprodusenter, myndighetsmyndigheter og andre med å vurdere helse og miljøpåvirkning fra dem, "sa NIST-forskningsmessig, Deborah Jacobs, hovedforfatter på studien som ble publisert i Journal of Coatings Technology and Research.

menu
menu