焦磷酸法测定游离二氧化硅含量方法
目前国家职业卫生标准《工作场所空气中粉尘测定第4部分:游离二氧化硅含量》其测定方法有焦磷酸法、红外分光光度法、X线衍射法。
后两法所使用的仪器昂贵,标准a-石英尘(纯度在99%)国内未见生产等因素,难以普及。
焦磷酸法是测定游离二氧化硅含量首选方法。
通过对现场采样到实验室检测各个关键点了解和掌握,结合参加中疾控职业卫生所组织的质控样考核,焦磷酸的制备:磷酸加热过程中控制温度不超过250℃是关键点,时时监控磷酸的温度,加热不冒泡为止,放冷备用。
温度过高易形成偏磷酸,造成过滤速度太慢,样品无法洗涤。
样品的前处理:将样品放在105±3℃的烘箱内干燥2h,稍冷,贮于干燥器内备用。
卫生标准要求用玛瑙研钵研磨至手捻有滑感为止,有时难掌握好,我们的经验是:
⑴不能有肉眼看见的颗粒物,
⑵用能做几次样品的量研磨1.0h,
⑶按标准方法加入15mL 焦磷酸湿润样品,混匀、迅速加热到245℃~250℃时,用玻璃棒不停搅拌样品,此时玻璃棒轻触锥形瓶底部若有未磨好的粉尘颗粒有很明显感觉。
若有较大的颗粒存在样品溶解不完全,测定结果也会偏高,做平行测定时相对偏差也较大。
有文献报道用分样筛,这点值得商榷。
我们在测第一次质控考核样时由于处理不当,测定结果偏高,所做相对偏差高达10~20%,我们认真查找原因后认为:主要是粉尘颗粒粒径较大,样品在焦磷酸中溶解不完全所造成,经再次研磨后,重测结果在允许范围内,相对偏差也有效控制在5%以内。
样品的主要成分:要注意样品的来源,弄清样品的主要成分,因不同的样品成分处理方法也不同。
实验人员应多了解这方面的信息,与现场采样人员多勾通。
测定时有的样品可能会与焦磷酸发生反应,形成颗粒物的成分造成测定结果不准。
如粉尘样品中含有煤、其他碳素及有机物需在800~900℃下灰化30 min以上,使碳及有机物完全灰化,含有硫化矿物应加数毫克硝酸铵于锥形瓶中进行前处理,或含有焦磷酸难溶物质还需加氢氟酸在铂坩埚中处理。
某生产磨料的企业,采集的棕刚玉、白刚玉沉降尘,查相关文献资料棕刚玉,白刚玉是优质铝矾土,无烟煤,铁屑为原料,在电弧中经2000℃以上高温熔炼制成。
不加氢氟酸处理时棕刚玉、白刚玉分别测得游离二氧化硅含量高达25~35%和51~56%,显然予事实不符。
加氢氟酸处理后降至0~2.8%,其测定结果符合相关文献报道。
样品的溶解、稀释:先将灰化过的样品直接倒入锥形瓶中,用15mL焦磷酸多次洗涤坩埚,第一次加入焦磷酸润湿样品后,用玻璃棒充分把样品混匀,余下的焦磷酸分2或3次洗涤坩埚后倒入锥形瓶中;加热前必须搅拌均匀,迅速加热,同时用玻璃棒不停搅拌,使样品充分溶解,避免样品粘贴在瓶底。
以上操作方法中未见说明,但工作经验证明这样处理样品效果更好。
某生产工业硅的企业,采集的沉降尘在炭化后样品凝结成小块状,直接用15mL 焦磷酸溶解较难,先将灰化后的样品直接倒入锥形瓶中,第一次加少许焦磷酸润湿样品即可,用玻璃棒充分把样品捣碎混匀,余下的焦磷酸分2或3次洗坩埚后倒入锥形瓶中,这样溶解效果不错。
样品中含有过多硫化矿物,加入硝酸铵时采取少量多次的方法,待温度冷却到120℃以下时补加,防止大量的硝酸铵随着温度的升高快速分解,试样随硝酸铵分解产生的气体溢出容器,使测定结果偏低,此时应做空白实验。
样品中含有碳酸盐时遇酸产生气泡,此时应停止加热,保持数分钟后,再加热,以免试样溅失。
样品趁热用慢速定量滤纸过滤时若发现滤液中有浑浊沉淀现象,说明已有试样渗出,需先加纸浆。
滤过样品的滤纸要用盐酸和热水反复冲洗,直到洗滤纸的滤液pH值为中性,这里最好确定实验室用热蒸馏水洗涤样品次数,(稀盐酸洗后再用热蒸馏水洗涤10次以上,用
到铂坩埚时15次以上),过滤沉渣必须洗至无磷酸根,否则会损坏铂坩埚还会造成测定结果偏高。
测定第二次质控考核样,发现滤液有浑浊现象,滤液底部有少许白色细微沉渣,用滤液再次过滤后所用滤纸经炭化、灰化、称重确认有试样渗出,加纸浆后问题得到有效解决,双份平行样也得到有效控制,最后所报测定结果在正常允许范围内。