NL-4000D礦用粉塵中游離二氧化硅檢測(cè)儀
工作環(huán)境中的粉塵種類較多,主要有矽塵、煤塵、鍋爐塵、石棉塵、水泥塵等。當(dāng)粉塵中的游離二氧化硅含量較高時(shí),對(duì)接觸人員危害較大,因此有必要加強(qiáng)對(duì)粉塵中游離二氧化硅的測(cè)定。以往檢測(cè)粉塵中的游離二氧化硅含量,均采用GB 5748 - 1985規(guī)定的“焦磷酸重量法”[ 1 ] ,但該方法操作繁瑣、檢測(cè)周期長、準(zhǔn)確性差,難以滿足批量檢測(cè)的要求。
為了提高檢測(cè)的準(zhǔn)確度,實(shí)現(xiàn)批量檢測(cè)的目的,我公司專業(yè)提供工作環(huán)境中粉塵及煤礦粉塵測(cè)定配套設(shè)備----NL-4000D粉塵中游離二氧化硅檢測(cè)儀。（符合中華人民共和國國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GBZ/T 192.4—2007 工作場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定）
規(guī)格參數(shù)
光譜范圍：7800～350cm-1
分辨率：優(yōu)于1.0 cm-1
100%τ線傾斜范圍：優(yōu)于0.5τ%（2200~1900cm-1 ）
信噪比：10000:1∕30000:1（P-P值，4cm-1 ，一分鐘掃描）
分束器：KBr基片鍍鍺（進(jìn)口）
光源:高能量、高效率、長壽命陶瓷光源（進(jìn)口）
干涉儀：30度入射角Michelson干涉儀
接收器：帶有防潮膜的高靈敏度DLATGS接收器（進(jìn)口）
尺寸:450mm×350mm×235 mm
重量:14.2 Kg
數(shù)據(jù)傳輸接口：USB2.0 （兼容USB 3.0）
支持操作系統(tǒng)：Windows XP、Windows Vista、Windows 7、Windows 8、Windows 8.1、Windows 10
附國標(biāo)檢測(cè)方法：
GBZ
中華人民共和國國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)
GBZ/T 192.4—2007
工作場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定
第4部分：游離二氧化硅含量
Method for determination of dust in the air of workplace
Part 4: Content of free silica in dust
2007年06月18日發(fā)布 2007年12月30日實(shí)施
中華人民共和國衛(wèi)生部 發(fā) 布
前 言
GBZ/T 192根據(jù)工作場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定的特點(diǎn)，分為以下五部分：
——第1部分：總粉塵濃度
——第2部分：呼吸性粉塵濃度
——第3部分：粉塵分散度
——第4部分：游離二氧化硅含量
——第5部分：石棉纖維濃度
本部分是GBZ/T192的第4部分，是在GB 5748-85《作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定方法》，GB16225-1996《車間空氣中呼吸性矽塵衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》附錄B《粉塵游離二氧化硅X線衍射測(cè)定法》，GB16245-1996《作業(yè)場(chǎng)所呼吸性煤塵衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》附錄B《呼吸性煤塵中游離二氧化硅紅外光譜測(cè)定法》為基礎(chǔ)修訂而成的。
本部分由全國職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)提出。
本部分由中華人民共和國衛(wèi)生部批準(zhǔn)。
本部分起草單位：華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院、武漢鋼鐵公司工業(yè)衛(wèi)生技術(shù)研究所、東風(fēng)汽車公司職業(yè)病防治研究所、武漢市職業(yè)病防治研究院、湖北省疾病預(yù)防控制中心、福建省疾病預(yù)防控制中心、遼寧省疾病預(yù)防控制中心、武漢分析儀器廠。
本部分主要起草人：楊磊、陳衛(wèi)紅、劉占元、陳鏡瓊、李濟(jì)超、易桂林、楊靜波、梅勇、彭開良、劉家發(fā)、葉丙杰。
GBZ/T 192.4—2007
工作場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定
第4部分：游離二氧化硅含量
1 范圍
本部分規(guī)定了工作場(chǎng)所粉塵中游離二氧化硅含量的測(cè)定方法。
本部分適用于工作場(chǎng)所粉塵中游離二氧化硅含量的測(cè)定。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件中的條款，通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的版本。凡是不注日期的引用文件，其版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
GBZ 159 工作場(chǎng)所空氣中有害物質(zhì)監(jiān)測(cè)采樣規(guī)范
GBZ/T XXX.1 工作場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定 第1部分：總粉塵濃度
GBZ/T XXX.2 工作場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定 第2部分：呼吸性粉塵濃度
3 術(shù)語和定義
本部分采用下列術(shù)語：
游離二氧化硅（Free silica）
指結(jié)晶型的二氧化硅，即石英。
5 紅外分光光度法
5.1 原理
α-石英在紅外光譜中于12.5μm（800cm-1）、12.8μm（780cm-1）及14.4（694cm-1）μm處出現(xiàn)特異性強(qiáng)的吸收帶，在一定范圍內(nèi)，其吸光度值與α-石英質(zhì)量成線性關(guān)系。通過測(cè)量吸光度，進(jìn)行定量測(cè)定。
5.2 儀器
5.2.1 瓷坩堝和坩堝鉗。
5.2.2 箱式電阻爐或低溫灰化爐。
5.2.3 分析天平，感量為0.01mg。
5.2.4 干燥箱及干燥器。
5.2.5 瑪瑙乳缽。
5.2.6 壓片機(jī)及錠片模具。
5.2.7 200目粉塵篩。
5.2.8 紅外分光光度計(jì)。以X軸橫坐標(biāo)記錄900cm-1~600cm-1的譜圖，在900cm-1處校正零點(diǎn)和100%，以Y軸縱坐標(biāo)表示吸光度。
5.3 試劑
5.3.1 溴化鉀，優(yōu)級(jí)純或光譜純，過200目篩后，用濕式法研磨，于150℃干燥后，貯于干燥器中備用。
5.3.2 無水乙醇，分析純。
5.3.3 標(biāo)準(zhǔn)α-石英塵，純度在99%以上，粒度<5μm。
5.4 樣品的采集
根據(jù)測(cè)定目的，樣品的采集方法參見GBZ 159 和GBZ/T XXX.2或GBZ/T XXX.1，濾膜上采集的粉塵量大于0.1mg時(shí)，可直接用于本法測(cè)定游離二氧化硅含量。
5.5 測(cè)定
5.5.1 樣品處理：準(zhǔn)確稱量采有粉塵的濾膜上粉塵的質(zhì)量（G）。然后將受塵面向內(nèi)對(duì)折3次，放在瓷坩堝內(nèi)，置于低溫灰化爐或電阻爐（小于600℃）內(nèi)灰化，冷卻后，放入干燥器內(nèi)待用。稱取250mg溴化鉀和灰化后的粉塵樣品一起放入瑪瑙乳缽中研磨混勻后，連同壓片模具一起放入干燥箱（110℃±5℃）中10min。將干燥后的混合樣品置于壓片模具中，加壓25MPa，持續(xù)3min，制備出的錠片作為測(cè)定樣品。同時(shí)，取空白濾膜一張，同樣處理，作為空白對(duì)照樣品。
5.5.2 石英標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：精確稱取不同質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)α-石英塵（0.01mg ~1.00mg），分別加入250mg溴化鉀，置于瑪瑙乳缽中充分研磨均勻，按上述樣品制備方法做出透明的錠片。將不同質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)石英錠片置于樣品室光路中進(jìn)行掃描，以800cm-1、780cm-1及694cm-1三處的吸光度值為縱坐標(biāo)，以石英質(zhì)量（mg）為橫坐標(biāo)，繪制三條不同波長的α-石英標(biāo)準(zhǔn)曲線，并求出標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程式。在無干擾的情況下，一般選用800cm-1標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量分析。
5.5.3 樣品測(cè)定：分別將樣品錠片與空白對(duì)照樣品錠片置于樣品室光路中進(jìn)行掃描，記錄800cm-1（或694cm-1）處的吸光度值，重復(fù)掃描測(cè)定3次，測(cè)定樣品的吸光度均值減去空白對(duì)照樣品的吸光度均值后，由α-石英標(biāo)準(zhǔn)曲線得樣品中游離二氧化硅的質(zhì)量（m）。
5.5.4 計(jì)算 按式（3）計(jì)算粉塵中游離二氧化硅的含量：
（3）
式中：SiO2（F）——粉塵中游離二氧化硅（α-石英）的含量，%；
m——測(cè)得的粉塵樣品中游離二氧化硅的質(zhì)量，mg；
G——粉塵樣品質(zhì)量，mg。
5.6 注意事項(xiàng)
5.6.1 本法的α-石英檢出量為0.01mg；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差（RSD）為0.64%~1.41%。平均回收率為96.0%~99.8%。
5.6.2 粉塵粒度大小對(duì)測(cè)定結(jié)果有一定影響，因此，樣品和制作標(biāo)準(zhǔn)曲線的石英塵應(yīng)充分研磨，使其粒度小于5μm者占95%以上，方可進(jìn)行分析測(cè)定。
5.6.3 灰化溫度對(duì)煤礦塵樣品定量結(jié)果有一定影響，若煤塵樣品中含有大量高嶺土成分，在高于600℃灰化時(shí)發(fā)生分解，于800cm-1附近產(chǎn)生干擾，如灰化溫度小于600℃時(shí)，可消除此干擾帶。
5.6.4 在粉塵中若含有粘土、云母、閃石、長石等成分時(shí)，可在800cm-1附近產(chǎn)生干擾，則可用694cm-1的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量分析。
5.6.5 為降低測(cè)量的隨機(jī)誤差，實(shí)驗(yàn)室溫度應(yīng)控制在18℃~24℃，相對(duì)濕度小于50%為宜。
5.6.6 制備石英標(biāo)準(zhǔn)曲線樣品的分析條件應(yīng)與被測(cè)樣品的條件*一致，以減少誤差。
6 X線衍射法
6.1 原理
當(dāng)X線照射游離二氧化硅結(jié)晶時(shí)，將產(chǎn)生X線衍射；在一定的條件下，衍射線的強(qiáng)度與被照射的游離二氧化硅的質(zhì)量成正比。利用測(cè)量衍射線強(qiáng)度，對(duì)粉塵中游離二氧化硅進(jìn)行定性和定量測(cè)定。
6.2 儀器
6.2.1 測(cè)塵濾膜。
6.2.2 粉塵采樣器。
6.2.3 濾膜切取器。
6.2.4 樣品板。
6.2.5 分析天平，感量為0.01mg。
6.2.6 鑷子、直尺、秒表、圓規(guī)等。
6.2.7 瑪瑙乳缽或瑪瑙球磨機(jī)。
6.2.8 X線衍射儀。
6.3 試劑
實(shí)驗(yàn)用水為雙蒸餾水。
6.3.1 鹽酸溶液，6mol/L。
6.3.2 氫氧化鈉溶液，100g/L。
6.4 樣品的采集
根據(jù)測(cè)定目的，樣品的采集方法參見GBZ 159和GBZ/T XXX.2或GBZ/T XXX.1，濾膜上采集的粉塵量大于0.1mg時(shí)，可直接用于本法測(cè)定游離二氧化硅含量。
6.5 測(cè)定步驟
6.5.1 樣品處理：準(zhǔn)確稱量采有粉塵的濾膜上粉塵的質(zhì)量（G）。按旋轉(zhuǎn)樣架尺度將濾膜剪成待測(cè)樣品4~6個(gè)。
6.5.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線
6.5.2.1 標(biāo)準(zhǔn)α-石英粉塵制備：將高純度的α-石英晶體粉碎后，首先用鹽酸溶液浸泡2h，除去鐵等雜質(zhì)，再用水洗凈烘干。然后用瑪瑙乳缽或瑪瑙球磨機(jī)研磨，磨至粒度小于10μm后，于氫氧化鈉溶液中浸泡4h，以除去石英表面的非晶形物質(zhì)，用水充分沖洗，直到洗液呈中性（pH=7），干燥備用。或用符合本條要求的市售標(biāo)準(zhǔn)α-石英粉塵制備。
6.5.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：將標(biāo)準(zhǔn)α-石英粉塵在發(fā)塵室中發(fā)塵，用與工作環(huán)境采樣相同的方法，將標(biāo)準(zhǔn)石英粉塵采集在已知質(zhì)量的濾膜上，采集量控制在0.5mg~4.0mg之間，在此范圍內(nèi)分別采集5~6個(gè)不同質(zhì)量點(diǎn)，采塵后的濾膜稱量后記下增量值，然后從每張濾膜上取5個(gè)標(biāo)樣，標(biāo)樣大小與旋轉(zhuǎn)樣臺(tái)尺寸一致。在測(cè)定α-石英粉塵標(biāo)樣前，首先測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)硅在（111）面網(wǎng)上的衍射強(qiáng)度（CPS）。然后分別測(cè)定每個(gè)標(biāo)樣的衍射強(qiáng)度（CPS）。計(jì)算每個(gè)點(diǎn)5個(gè)α-石英粉塵樣的算術(shù)平均值，以衍射強(qiáng)度（CPS）均值對(duì)石英質(zhì)量（mg）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
6.5.3 樣品測(cè)定
6.5.3.1 定性分析 在進(jìn)行物相定量分析之前，首先對(duì)采集的樣品進(jìn)行定性分析，以確認(rèn)樣品中是否有α-石英存在。儀器操作參考條件：
靶：CuKα； | 掃描速度：2°/min； |
管電壓：30kV； | 記錄紙速度：2cm/min； |
管電流：40mA; | 發(fā)散狹縫：1°； |
量程：4000CPS； | 接收狹縫：0.3mm； |
時(shí)間常數(shù)：1s； | 角度測(cè)量范圍：10°≤2θ≤60° |
物相鑒定：將待測(cè)樣品置于X線衍射儀的樣架上進(jìn)行測(cè)定，將其衍射圖譜與《粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會(huì)（JCPDS）》卡片中的α-石英圖譜相比較，當(dāng)其衍射圖譜與α-石英圖譜相一致時(shí)，表明粉塵中有石英存在。
6.5.3.2 定量分析
X線衍射儀的測(cè)定條件與制作標(biāo)準(zhǔn)曲線的條件*一致。
6.5.3.2.1 首先測(cè)定樣品（101）面網(wǎng)的衍射強(qiáng)度，再測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)硅（111）面網(wǎng)的衍射強(qiáng)度；測(cè)定結(jié)果按式（4）計(jì)算：
．．．（4）
式中：IB——粉塵中石英的衍射強(qiáng)度，CPS；
Ii——采塵濾膜上石英的衍射強(qiáng)度，CPS；
Is——在制定石英標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)硅（111）面網(wǎng)的衍射強(qiáng)度，CPS；
I——在測(cè)定采塵濾膜上石英的衍射強(qiáng)度時(shí)，測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)硅（111）面網(wǎng)衍射強(qiáng)度，CPS。
如儀器配件沒有配標(biāo)準(zhǔn)硅，可使用標(biāo)準(zhǔn)石英（101）面網(wǎng)的衍射強(qiáng)度（CPS）表示I值。
由計(jì)算得到的IB值（CPS），從標(biāo)準(zhǔn)曲線查出濾膜上粉塵中石英的質(zhì)量（m）。
6.5.4 計(jì)算 粉塵中游離二氧化硅（α-石英）含量按式（5）計(jì)算：
（5）式中：SiO2（F）——粉塵中游離二氧化硅（α-石英）含量，%；
m——濾膜上粉塵中游離二氧化硅（α-石英）的質(zhì)量，mg；
G——粉塵樣品質(zhì)量，mg。將M2-M1改為G，與紅外法一致！
6.6 注意事項(xiàng)
6.6.1本法測(cè)定的粉塵中游離二氧化硅系指α-石英，其檢出限受儀器性能和被測(cè)物的結(jié)晶狀態(tài)影響較大；一般X線衍射儀中，當(dāng)濾膜采塵量在0.5mg時(shí)，α-石英含量的檢出限可達(dá)1%。
6.6.2粉塵粒徑大小影響衍射線的強(qiáng)度，粒徑在10μm以上時(shí)，衍射強(qiáng)度減弱；因此制作標(biāo)準(zhǔn)曲線的粉塵粒徑應(yīng)與被測(cè)粉塵的粒徑相一致。
6.6.3單位面積上粉塵質(zhì)量不同，石英的X線衍射強(qiáng)度有很大差異。因此濾膜上采塵量一般控制在2mg~5mg范圍內(nèi)為宜。
6.6.4當(dāng)有與α-石英衍射線相干擾的物質(zhì)或影響α-石英衍射強(qiáng)度的物質(zhì)存在時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行校正。
