空气粉尘中游离二氧化硅含量测定方法改进

2019年第 2 期2019 年 5 月空气粉尘中游离二氧化硅含量测定方法改进

张燕焕　史花丽

（云南天朗职业卫生技术服务有限公司）

摘　要对国家标准空气粉尘中游离二氧化硅（SiO

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）（GBZ/T192.4-2007）含量“焦磷酸法”的方法中实验用仪器、样品采集、样品预处理、焦磷酸溶解样品、过滤样品、样品恒重6个步骤进行研究，用

二氧化硅含量为99.9 %的石英砂,水泥厂生料配料站和采石场的原料为样品，对样品回收率测定和未知

样品平行样进行比较试验，研究表明二氧化硅含量为99.9 %的石英砂回收率测定结果为98.06 %，未知

样的相对标准偏差在7.4 %和8.9 %。测定的相对标准偏差和加标回收率都可控制在国家标准规定误差范

围内。应用后过滤效果好、精密度较高、易于操作、更贴实际。

关键词 沉降尘 二氧化硅 重量法

1 前言

随着新的职业病防治法的颁布和职业病危害防治管理的规范化，人们对工作环境中存在的毒物也有了较强的意识，工作场所中存在的有害物质越来越被人们关注。根据国家相关法律，需要经常对存在职业病危害的工作场所进行检测评价。昆钢现有生产单位涉及粉尘类型多、接触粉尘岗位多、分布较广，我司每年要采集上万份粉尘样品进行分析测定。目前测定粉尘中二氧化硅的方法有红外分光光度法、X线衍射法和焦磷酸法，生产中普偏使用焦磷酸法。为了找到准确性好、精密度高的分析方法，对GBZ/T192.4-2007中的“焦磷酸法”测定粉尘中游离二氧化硅（SiO2）含量的操作方法展开研究，经过反复验证证明有效可行。

2 焦磷酸法

2.1 材料与方法

2.1.1 焦磷酸法原理

通焦磷酸法能测定粉尘中游离二氧化硅的原理是由于粉尘中的硅酸盐和金属氧化物能容易加热到250 ℃的焦磷酸中，而粉尘中游离二氧化硅几乎不溶解，用过滤法把粉尘中游离二氧化硅分离出来，然后称量分离出的游离二氧化硅，计算其在粉尘中的百分含量。

2.1.2 实验用仪器

80目网筛、马弗炉、电热鼓风干燥箱、SB-1型可调温电热板、内盛变色硅胶的干燥皿、万分之一电子天平、流量为5～30 L/min粉尘采样仪、25 ml的锥形瓶、25 ml带盖瓷坩埚或30 ml铂金坩埚、坩埚钳、25 ml量筒、200～400 ml烧杯、无灰滤纸、直径为80 mm的玻璃漏斗、过滤架、0～380 ℃温度计、pH试纸、直径为75 mm粉尘滤膜。

2.1.3 试剂

该法所用试剂均为优级纯。焦磷酸的制作：将磷酸倒入400 ml烧杯内放在SB-1型可调温电热板加热约3 h，沸腾到不冒泡为止，室温冷却后，贮存于试剂瓶中待用。40 %氢氟酸，硝酸铵，0.1 mol/L盐酸溶液。

2.1.4 样品采集方法

样品采集主要有两种方法：一种是利用粉尘采样仪采集，将粉尘采样仪布置在产尘位置，采

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样仪放置于适当高度，以30 L/min流量采集粉尘，采集时间根据环境浓度高低确定。另一种采集方法是：可直接用毛刷采集呼吸带高度的新鲜沉降尘。采集量应大于25 g。

2.1.5 分析步骤

1）将粉尘样品放置于80目网筛过筛，筛后样品盛装于25 ml带盖瓷坩埚内， 105±3 ℃条件下干燥2 h，稍冷后贮于干燥皿内备用。如果粉尘粒度较大，可将其研磨后过筛。

2）用十万分之一电子天平称取样品0.1000～0.2000 g（初重M）于25 ml锥形瓶中，加入80 ℃焦磷酸15 ml和数克硝酸铵，用带温度计的玻璃棒搅拌均匀。将锥形瓶放在已预热好的SB-1型可调温电热板上，迅速加热到245～250 ℃，同时不断搅拌，以250 ℃的温度保持15 min。

3）取下锥形瓶，在室温下适当冷却（以倒入热水中不发生激烈反应溅出为准），将样品缓慢倒入80 ℃左右100 ml的热水中，搅拌混匀，用80 ℃左右热水少量多次洗涤搅拌棒和锥形瓶，并将瓶中洗液移至400 ml烧杯内，煮沸内容物，稍静置，待混悬物略沉降。取无灰滤纸折叠成漏斗状，将其放于漏斗并用蒸馏水湿润。趁热过滤，过滤时内容物保持在80℃以上，过滤后，用0.1 mol/L盐酸溶液洗涤烧杯多次，直到无沉渣为止，洗液移入漏斗中，再用80 ℃蒸馏水洗至无酸性反应为止（用pH试纸试验）。

4）将上述带有沉渣的滤纸过夜放置后，再折叠数次，放入已称至恒量的瓷坩埚中（M0），在电炉上炭化，炭化时要加盖，并留一条1 cm的小缝，炭化至无烟为止。然后将炭化好的瓷坩埚放入马弗炉内，在800～900 ℃灰化60 min，取出，在室温下稍冷后，放入带变色硅胶的干燥皿内冷却2 h，称至恒量（终重M1），并记录。

5）分析结果及其表示

以质量百分数（%）表示粉尘中游离二氧化硅（SiO2）含量，按式（1）计算：

100% （1）

%；

M0—恒重后坩埚质量，克（g）；

M1—灰化后坩埚和沉渣总质量，克（g）；

M—试样的质量数值，克（g）。

3 焦磷酸法（GBZ/T192.4-2007）测定方法的改进

3.1实验仪器选择

“焦磷酸法”（GBZ/T192.4-2007）中用50 ml锥形瓶溶解样品，实际试验中50 ml锥形瓶底面积较大，加入15 ml焦磷酸后，液面较浅，不能完全浸泡温度计水银球，也就不能正确反应焦磷酸溶液的真实温度。温度偏低会使粉尘中硅酸盐溶解不彻底，测定结果偏高；温度过高易使焦磷酸形成胶状沉淀，影响过滤速度。另外应选择厚底锥形瓶，是为了防止在加热过程中玻璃棒不断搅拌溶液时损坏锥形瓶瓶底，避免烫伤等安全事故。“焦磷酸法”（GBZ/T192.4-2007）中用带有玻璃棒的温度计不断搅拌，保持15 min，实际操作中是把玻璃棒固定在温度计上，使玻璃棒高出温度计测温头约1 cm左右，这样加热时边观察温度边搅拌，满足标准中245～250 ℃，保持15 min的要求。试验中我们选用的高温设备为：SB-1型可调温电热板，该电热板加热稳定，升温较快，有利于缩短实验时间。

3.2 实验材料准备

制作焦磷酸时，磷酸的温度应严格控制在245～250 ℃。加热过程中锥形瓶内容物超过250 ℃时焦磷酸会形成胶状沉淀物，试样过滤速度缓慢，洗涤不完全，从而导致检测结果偏高。制作焦磷酸时，磷酸加热至沸腾不冒泡即可。

按照“焦磷酸法”（GBZ/T192.4-2007）标准要求，坩埚在放入样品前要进行恒重，但对恒重过程未具体说明。实践发现坩埚恒重环节尤为关键，由于样品灰化加热温度在800～900 ℃，坩埚在未放入样品恒重时，也应加热到800～900 ℃并保持30 min，由于加热温度较高，坩埚质量会产生一定的变化，应进行2次以上恒重，恒重后的