Методические указания по определению свободной двуокиси кремния в некоторых видах пыли
(утв. Минздравом СССР 24.04.1981 № 2391-81)
Примечание
Документ включен в Перечень основных действующих нормативно-методических документов по методам лабораторного и инструментального контроля в системе государственного санитарно-эпидемиологического нормирования (Письмо Роспотребнадзора от 02.12.2008 № 01/14262-8-32).
24 апреля 1981 г. № 2391-81
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ СВОБОДНОЙ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ В НЕКОТОРЫХ ВИДАХ ПЫЛИ
Методические указания на определение свободной двуокиси кремния в некоторых видах взвешенной пыли предназначены для промышленно-санитарных врачей, а также химиков научно-исследовательских институтов, промышленных лабораторий заводов и медико-санитарных частей.
Сборник методических указаний составлен методической секцией по промышленно-санитарной химии при проблемной комиссии «Научные основы гигиены труда и профессиональной патологии».
Общие требования к проведению анализа
1. Большое разнообразие встречающихся в производстве кремнесодержащих материалов, различие в качественном составе и количественном соотношении их компонентов делают невозможным применение единой методики и требуют в каждом случае критического подхода к анализу и уточнения условий его проведения.
Поскольку химический состав пыли, выделяющейся в воздух, близок к химическому составу применяемого материала, при выборе метода анализа рекомендуется предварительно уточнить содержание в нем свободной двуокиси кремния и учесть наличие других примесей, используя данные петрографического, минералогического или химического методов анализа.
Для анализа большинства кремнесодержащих пылей применяют метод Полежаева, основанный на переводе свободной двуокиси кремния в растворимое состояние сплавлением со щелочным плавнем.
2. Основные этапы подготовки проб к анализу.
2.1. Для переведения в раствор чистого кварца и кварцсодержащих производственных смесей (фарфоровые, глазурные, абразивные массы, цементные, формовочные и др.) применяют карбонатную смесь (Na CO x K CO ). В последнем случае необходимо 2 3 2 3
предварительно отделить двуокись кремния от силикатов.
2.2. Несиликатные соединения металлов предварительно удаляют путем растворения в соляной, азотной и серной кислотах или в их смесях.
При наличии кислотонерастворимых силикатов (диатомит, ортоклаз, биотит, олигоклаз и др.) или в случае необходимости определения лишь кристаллической двуокиси кремния вводят дополнительную обработку фторборной (борофтористоводородной) кислотой.
Органическую пыль (льняную, хлопковую, древесную, угольную и др.), а также материалы, содержащие значительные количества органических веществ, предварительно сжигают в печи при температуре до 700° и слегка прокаливают.
2.3. Сплавление проводят в платиновых тиглях при температуре 800 — 900° в течение 2 — 5 минут, нагревая тигель в сильном пламени газовой горелки или в муфельной печи. Для равномерного нагрева на газовой горелке и предотвращения выбросов тигель нагревают с боков, а не со дна. При сплавлении в муфельной печи тигель закрывают крышкой и помещают в печь, нагревая до 800 — 900°. Для обеспечения полноты сплавления через 3 — 5 минут тигель вынимают, содержимое перемешивают кругообразными движениями и снова помещают в печь на 3 — 5 минут.
2.4. Перед сплавлением проверяют чистоту тигля. Для этой цели в нем расплавляют 0,1 г плавня. Присутствие кремния проверяют колориметрически. В случае положительной реакции на кремний плавление новых порций плавня повторяют до тех пор, пока интенсивность специфической окраски не совпадет с окраской контрольной пробы.
От загрязнения окислами железа тигель очищают кипячением в разведенной (1:1) соляной кислоте в течение нескольких минут или сплавлением в нем пиросульфата калия.
2.5. Применяемые для приготовления плавня реактивы, дистиллированная вода и фильтры не должны содержать свободной двуокиси кремния. Для этого перед началом работы их проверяют, сплавляя в тигле рабочую навеску плавня.
Дистиллированная вода должна быть свежеперегнанная. Воду и растворы необходимо хранить в полиэтиленовой посуде, т.к. при хранении в стеклянной посуде возможно загрязнение силикатами из стекла.
2.6. Молибдат аммония должен быть предварительно очищен путем перекристаллизации. Насыщенный раствор молибдата аммония в воде фильтруют и вливают в равный объем этилового спирта, добавляют аммиак до явного запаха, вновь фильтруют на воронке Бюхнера и осадок сушат на воздухе.
2.7. Фильтры, применяемые для отбора проб из воздуха, не должны содержать соединений кремния.
Проверку фильтров осуществляют озолением их, сплавлением с соответствующей смесью (карбонатная, плавень) и определением кремния с уже проверенными реактивами и водой. Фильтры для отбора проб и для контроля следует отбирать из одной и той же партии. Рекомендуется проводить не менее трех контрольных определений, используя среднее их значение. Значение оптической плотности контрольного опыта не должно превышать 0,02, что соответствует чувствительности определения. В случае превышения этой величины следует пользоваться другой партией реактивов или фильтров.
2.8. Для сплавления свободной двуокиси кремния в качестве плавня обычно применяют тщательно растертую в агатовой ступке смесь безводного двууглекислого натрия и хлорида натрия или тех же солей калия.
Вместо сухого плавня можно применять водный раствор плавня, что ускоряет и упрощает проведение анализа, исключает необходимость использования дефицитных агатовых ступок.
Раствор составного плавня готовят, растворяя по 50 г двууглекислого калия и хлористого калия в 200 мл воды, нагретой до 60°. После охлаждения раствора добавляют 100 мл дистиллированной воды. В тигель с пробой вносят 3,5 мл плавня и перемешивают кругообразными движениями. Тигли прикрывают крышками, помещают в сушильный шкаф (120 — 150°) и после испарения жидкости проводят окончательное сплавление пробы в муфельной печи при температуре 800 — 900°.
2.9. При проведении реакции должна соблюдаться необходимая кислотность реакционной смеси (pH 1,5 — 2,0). В случае отклонения от этой величины проводят дополнительную нейтрализацию раствора.
2.10. Для определения содержания свободной двуокиси кремния во взвешенной пыли привес фильтра должен составлять не менее 10 мг. В случае малых количеств пыли в воздухе следует объединить несколько параллельных проб.
2.11. Оптимальный объем воздуха, отбираемого для анализа, рассчитывают как обычно, но с учетом ориентировочного содержания свободной двуокиси кремния в пыли.
2.12. В качестве исходного вещества для приготовления стандартных растворов применяют горный хрусталь, кварц или реактивную безводную кремневую кислоту (х.ч.), предварительно прокаленную (1,5 — 2 часа при температуре 1000 — 1200°) до постоянного веса.
2.13. Для некоторых производственных смесей и природных материалов (диатомит, бентониты, глины, тальк, цемент и др.) рекомендуется применение метода Добровольской, предусматривающего обработку пробы пирофосфорной кислотой.
2.14. В Приложении 1 приведен перечень природных материалов и методы, рекомендуемые для определения в них двуокиси кремния.
2.15. В Приложении 2 приведены рабочие формулы для расчетов.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ НА ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОБОДНОЙ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ В ТОНКОДИСПЕРСНОЙ ПЫЛИ, СОДЕРЖАЩЕЙ СИЛИКАТЫ
I. Общая часть
1. Метод основан на избирательном сплавлении кварца со смесью двууглекислого и хлористого натрия, после предварительной обработки смесью кислот и фтороборной кислотой, растворении полученного кремнекислого натрия и определении кремния в растворе по интенсивности синей окраски кремнемолибденового комплексного соединения.
2. Предел обнаружения двуокиси кремния — 2 мкг в анализируемом объеме.
3. Предел обнаружения в воздухе — 0,1 мг/куб. м (расчетный).
4. Погрешность определения +/- 20%.
5. Диапазон измеряемых концентраций от 0,1 до 3,0 мг/куб. м.
6. Определению не мешают фосфор и мышьяк.
7. Предельно допустимая концентрация пыли, содержащей свыше 70% свободной двуокиси кремния, — 1 мг/куб. м.
II. Реактивы и аппаратура
8. Применяемые реактивы и растворы.
Стандартный раствор № 1 с содержанием 200 мкг/мл двуокиси кремния готовят следующим образом: 0,02 г кварца, тонко измельченного в агатовой ступке, перемешивают в платиновом тигле с 1 г смеси двууглекислого и хлористого натрия и помещают для сплавления в муфельную печь, которую нагревают до 800 — 900°. Плав выдерживают в жидком состоянии в течение 10 минут. Затем тигель вынимают из печи и, вращая его, дают плаву распределиться по стенкам. По охлаждении в тигель наливают в несколько приемов 20 мл 5% раствора углекислого натрия и кипятят до полного растворения плава. Раствор сливают через беззольный фильтр в мерную колбу емкостью 100 мл. Тигель промывают кипящей водой и сливают в ту же колбу. Охлажденный раствор доводят до метки и хранят в полиэтиленовом сосуде в течение месяца.
Рабочий стандартный раствор № 2, содержащий 20 мкг/мл двуокиси кремния, готовят непосредственно перед употреблением. Для этого в мерную колбу емкостью 100 мл наливают 10 мл стандартного раствора № 1, прибавляют 0,4 мл 1 н раствора серной кислоты и доводят объем до метки водой.
Составной плавень готовят из равных весовых частей двууглекислого и хлористого натрия, тщательно растирая и смешивая их в агатовой ступке небольшими порциями. Однородность смеси устанавливают титрованием кислотой. Для этого 1 г смеси растворяют в 10 мл воды и титруют 1 н раствором серной кислоты. На 1 г плавня должно уходить 5 мл кислоты. Смесь сохраняют в банке с притертой пробкой.
Натрий хлористый, ГОСТ 4233-77.
Натрий двууглекислый, ГОСТ 4201-66, 5% раствор. Готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.
Кислота соляная, ГОСТ 3118-67, удельный вес 1,19, разведенная 1:1.
Кислота азотная, ГОСТ 4461-68, удельный вес 1,7, разведенная 1:1.
Кислота винная, ГОСТ 5817-69, 20% раствор.
Кислота аскорбиновая, ГОСТ 4815-57, 1% раствор, свежеприготовленный.
Кислота борная, ГОСТ 9656-75.
Кислота фтористоводородная, ГОСТ 10484-73.
Аммоний молибденовокислый, ГОСТ 3765-72, перекристаллизованный (см. выше, п. 2.6), 10% раствор.
Кислота борофтористоводородная. 32 г борной кислоты растворяют в 75 мл фтористоводородной кислоты (в платиновой чашке), прибавляют 25 мл горячей воды, 15 мл концентрированной соляной кислоты и оставляют на сутки, затем жидкость декантируют и сохраняют в полиэтиленовой посуде. Раствор не должен содержать иона фтора (контролируют по реакции с азотнокислым свинцом или хлоридом кальция).
9. Применяемая посуда и приборы.
Фильтры перхлорвиниловые АФА-ХП-20.
Пробирки колориметрические, размером 120 x 15 мм.
Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, емкостью 50, 100 и 200 мл.
Пипетки, ГОСТ 20292-74, емкостью 1, 5 и 10 мл.
Цилиндры мерные, ГОСТ 1770-74.
III. Отбор проб воздуха
10. Воздух со скоростью 10 л/мин. аспирируют через фильтр АФА-ХП-20, помещенный в патрон. Для анализа необходимо отобрать 200 л воздуха. Навеска пыли должна быть не менее 10 мг.
IV. Описание определения
11. Фильтр осторожно вынимают из патрона, складывают пылью внутрь, помещают в платиновый тигель и озоляют в муфельной печи при 600 — 650°. Зольный остаток обрабатывают в тигле 5 мл смеси (разведенных 1:1) соляной и азотной кислот, взятых в соотношении 1:1. Обработку производят при легком нагревании на водяной бане. Отстоявшийся раствор фильтруют через плотный беззольный фильтр. Осадок в тигле промывают водой, которую после отстаивания сливают через ту же воронку, промывая фильтр. К осадку в тигле приливают 5 мл горячей воды и 5 мл борофтористоводородной кислоты для растворения коллоидной двуокиси кремния, выделившейся из силикатов при действии на них кислот. Содержимое фильтруют через тот же фильтр, тигель и осадок на фильтре промывают водой. При наличии аморфных форм двуокиси кремния пробу дополнительно обрабатывают борофтористоводородной кислотой в течение 1 часа при 70 °C. Раствор фильтруют через тот же фильтр. Затем фильтр с осадком переносят в тот же тигель и озоляют. Охлажденный зольный остаток смешивают с 0,5 г составного плавня, тигель нагревают на газовой горелке или в муфельной печи до 800 — 900°, где смесь расплавляется. Плав выдерживают в жидком состоянии в течение 2 минут. После охлаждения вносят в тигель 8 мл 5% раствора соды и нагревают до полного растворения плава. Содержимое тигля фильтруют через беззольный фильтр в мерную колбу емкостью 50 мл. Тигель промывают 2 — 3 раза водой при нагревании и промывные воды сливают через тот же фильтр. Раствор нейтрализуют 1 н раствором серной кислоты до pH 1 — 2 и по охлаждении доводят объем до 50 мл. Для анализа берут 5 мл.
Одновременно готовят шкалу стандартов, как указано в табл. 1.
| № стандарта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Стандартный р-р № 2, мл Дистиллированная вода, мл Содержание свободной двуокиси кремния, мкг | 0 5 | 0,1 4,9 2 | 0,2 4,8 4 | 0,5 4,5 10 | 1,0 4,0 20 | 1,5 3,5 30 | 2,0 3,0 40 | 2,5 2,5 50 | 3,0 2,0 60 |
Затем в пробирки шкалы и в пробу приливают по 0,3 мл 1 н раствора серной кислоты и по 0,7 мл 10% раствора молибдата аммония, каждый раз перемешивая. Через 5 минут добавляют по 1 мл раствора винной кислоты и по 1 мл раствора аскорбиновой кислоты. Через 20 минут проводят измерение оптической плотности раствора на фотоколориметре относительно холостой пробы при длине волны 610 нм и толщине слоя 1 см.
Количество двуокисей кремния (X) в % вычисляют по формуле (1), приведенной в Приложении 2.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ НА ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОБОДНОЙ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ В ПЫЛИ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУД
I. Общая часть
1. Метод основан на избирательном сплавлении свободной двуокиси кремния со смесью двууглекислого и хлористого натрия, растворении полученного кремнекислого натрия и определении кремния в растворе по реакции с молибдатом аммония.
2. Предел обнаружения двуокиси кремния — 5 мкг в анализируемом объеме.
3. Предел обнаружения в воздухе — 0,25 мг/куб. м (расчетный).
4. Погрешность определения +/- 11%.
5. Диапазон измеряемых концентраций от 0,25 до 5 мг/куб. м.
6. Определению не мешают силикаты и металлы.
7. Предельно допустимая концентрация пыли в воздухе — 4 мг/куб. м.
II. Реактивы и аппаратура
8. Применяемые реактивы и растворы.
Стандартный раствор № 1 с содержанием 200 мкг/мл двуокиси кремния готовят следующим образом: 0,02 г кварца, тонко измельченного в агатовой ступке, перемешивают в платиновом тигле с 1 г смеси двууглекислого и хлористого натрия, помещают для сплавления в муфельную печь, которую нагревают до 800 — 900°. Плав выдерживают в жидком состоянии в течение 10 минут. Затем тигель вынимают из печи и, вращая его, дают плаву распределиться по стенкам. По охлаждении в тигель наливают в несколько приемов 20 мл 5% раствора углекислого натрия и кипятят до полного растворения плава. Раствор сливают через беззольный фильтр в мерную колбу емкостью 100 мл. Тигель промывают горячей водой, которую сливают в ту же колбу. Охлажденный раствор доводят водой до метки и хранят в полиэтиленовом сосуде в течение месяца.
Рабочий стандартный раствор № 2, содержащий 100 мкг/мл двуокиси кремния, готовят соответствующим разбавлением раствора № 1 водой непосредственно перед употреблением.
Рабочий стандартный раствор № 3, содержащий 10 мкг/мл двуокиси кремния, готовится разведением раствора № 2 в 10 раз перед употреблением.
Натрий двууглекислый, ГОСТ 4201-66.
Натрий углекислый, ГОСТ 84-76, 5% раствор. Готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.
Натрий хлористый, ГОСТ 4233-77.
Кислота серная, ГОСТ 4204-66, 10 н раствор.
Кислота соляная, ГОСТ 3118-67, уд. вес 1,19.
Кислота винная, ГОСТ 5817-69, 5% раствор, свежеприготовленный.
Кислота аскорбиновая, ГОСТ 4815-57, 1% раствор, свежеприготовленный.
Кислота борная, ГОСТ 9656-75.
Кислота фтористоводородная, ГОСТ 10484-73.
Кислота соляная, разведенная 1:3.
Кислота азотная, ГОСТ 4461-68, уд. вес 1,4.
Кислота азотная, разведенная 1:3.
Смесь соляной и азотной кислот (1:1), готовят из растворов, разведенных 1:3.
Аммоний молибденовокислый, ГОСТ 3765-72, перекристаллизованный (см. выше, п. 2.6), 10% раствор.
Кислота борофтористоводородная: 32 г борной кислоты растворяют в 75 мл фтористоводородной кислоты (в платиновой чашке), прибавляют 25 мл горячей воды, 15 мл концентрированной соляной кислоты и оставляют на сутки. Затем жидкость декаментируют.
Раствор Лунге — 100 г углекислого натрия и 10 г гидроокиси натрия растворяют в воде, доводя объем до 1 литра.
Смесь для сплавления готовят из равных весовых частей двууглекислого и хлористого натрия, тщательно растирая и смешивая их в агатовой ступке небольшими порциями. Однородность смеси устанавливают титрованием кислотой. Для этого берут 1 г смеси, растворяют в 10 мл воды и титруют 1 н раствором серной кислоты. На 1 г плавня должно быть израсходовано 5 мл кислоты. Смесь сохраняют в банке с притертой пробкой.
9. Применяемые посуда и приборы.
Пробирки колориметрические, размером 150 x 20 мм.
Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, емкостью 50 и 100 мл.
Пипетки, ГОСТ 20292-74, емкостью 1, 5 и 10 мл.
Цилиндры мерные, ГОСТ 1770-74, емкостью 10 и 50 мл.
III. Отбор проб воздуха
10. Воздух со скоростью 10 л/мин. аспирируют через фильтр АФА-ХП, помещенный в патрон. Для анализа необходимо отобрать 200 л воздуха. Навеска должна быть не менее 10 мг.
IV. Описание определения
11. Фильтр вынимают из патрона, переносят в платиновый тигель, приливают 5 мл смеси разведенных 1:3 соляной и азотной кислот и кипятят 2 — 3 минуты. Остывший раствор декантируют и снова повторяют эту операцию. Затем в тигель добавляют 5 мл борофтористоводородной кислоты, смесь нагревают на водяной бане при 70 °C в течение 1 часа, фильтруют через плотный беззольный фильтр и осадок на фильтре промывают горячим раствором Лунге до обесцвечивания промывных вод.
Фильтр подсушивают, помещают в платиновый тигель и озоляют в муфельной печи, после чего вынимают, охлаждают, смешивают его содержимое с 0,5 г составного плавня и вновь помещают в муфельную печь, прогрев ее до 800 — 900 °C. При такой температуре тигель выдерживают не менее 10 минут. Затем тигель вынимают из печи и, вращая его, распределяют плав по стенкам. В охлажденный тигель наливают 5 мл 5% раствора углекислого натрия и осторожно кипятят до полного растворения плава. Содержимое тигля фильтруют через плотный беззольный фильтр в мерную колбу емкостью 50 мл. Тигель промывают 3 раза (по 5 мл) дистиллированной водой, доводя ее каждый раз до кипения, выливая в колбу через тот же фильтр. Охлажденный фильтрат доводят дистиллированной водой до метки. Для анализа берут 5 мл пробы.
Параллельно готовят шкалу стандартов, разливая в колориметрические пробирки стандартный раствор, как приведено в табл. 2.
| № стандарта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Стандартный р-р № 3, мл | 0 | 0,2 | 0,5 | 1,0 | 2,0 | 3,0 | 4,0 | - | - | - |
| Стандартный р-р № 2, мл | - | - | - | - | - | - | - | 0,6 | 0,8 | 1,0 |
| 5% р-р карбоната натрия, мл | 5,0 | 4,8 | 4,5 | 4,0 | 3,0 | 2,0 | 1,0 | 4,4 | 4,2 | 4,0 |
| Содержание двуокиси кремния, мкг | 0 | 2 | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 60 | 80 | 100 |
Затем в пробирки шкалы стандартов и в пробу добавляют по 0,5 мл соляной кислоты (1:3) и по 0,5 мл 10% раствора уксусной кислоты. Содержимое пробирок взбалтывают, добавляют по 1 мл раствора молибденовокислого аммония и снова перемешивают. Через 5 минут в пробирки приливают по 0,5 мл винной кислоты и 0,5 мл аскорбиновой кислоты, перемешивая растворы после приливания каждого реактива. Через 20 минут интенсивность окраски проб сравнивают со шкалой стандартов или измеряют оптическую плотность растворов при 600 нм в кювете с толщиной слоя в 1 см.
Количество свободной двуокиси кремния в пыли (X) в % вычисляют по формуле (1), приведенной в Приложении 2.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ НА ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОБОДНОЙ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ В УГОЛЬНОЙ И ПОРОДНЫХ КВАРЦСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЯХ
Настоящие Методические указания распространяются на определение малых количеств свободной двуокиси кремния в угольной и породных пылях шахт Донбасса: глинистого и песчанистого сланцев, слюдистого песчаника, аргиллита, алевролита, кварца.
I. Общая часть
1. Метод основан на избирательном сплавлении свободной двуокиси кремния со смесью двууглекислого калия и хлористого калия, растворении полученного кремнекислого калия и определении кремния в виде синего кремнемолибденового комплекса.
2. Предел обнаружения — 2 мкг в анализируемом объеме.
3. Предел обнаружения в воздухе — 0,01 мг/куб. м (расчетный).
4. Погрешность определения +/- 20%.
5. Диапазон измеряемых концентраций — от 0,01 до 6,0 мг/куб. м.
6. Соединения фосфора, мышьяка определению не мешают.
7. Предельно допустимая концентрация в воздухе пыли, содержащей от 10 до 100% свободной двуокиси кремния, — 1 - 4 мг/куб. м.
II. Реактивы и аппаратура
8. Применяемые реактивы и растворы.
Калий двууглекислый, ГОСТ 4220-75.
Калий хлористый, ГОСТ 4234-69.
Раствор составного плавня готовят из равных навесок (по 50 г) калия двууглекислого и калия хлористого, растворенных в 200 мл воды, нагретой до 60°. После охлаждения раствора объем доводится водой до 300 мл, хранят в полиэтиленовом сосуде.
Натрий углекислый, ГОСТ 84-76, 5% раствор. Хранится в полиэтиленовом сосуде.
Кислота серная, ГОСТ 4204-66, 10 н и 1 н растворы.
Кислота винная, ГОСТ 4817-69, 5% свежеприготовленный раствор.
Кислота аскорбиновая, ГОСТ 4815-57, 1% свежеприготовленный раствор.
Кислота кремневая, ГОСТ 4214-70.
Стандартный раствор № 1 с содержанием 200 мкг/мл двуокиси кремния готовят из х.ч. кремневой кислоты, предварительно прокаленной в муфельной печи до постоянного веса (1,5 часа при 1000°) и растертой в агатовой ступке. 0,02 г кремневой кислоты помещают в платиновый тигель, добавляют 3,5 мл водного раствора плавня, прикрывают крышкой и выдерживают в сушильном шкафу при 180 — 200° до испарения влаги, затем тигель помещают в муфельную печь и выдерживают 3 — 5 минут при температуре 850 — 900°, после этого тигель вынимают, перемешивают содержимое кругообразными движениями и снова помещают в муфель на 3 — 5 минут. К охлажденному и перемешанному плаву в несколько приемов (2 — 3 раза) приливают 20 мл 5% раствора углекислого натрия и кипятят до полного растворения осадка. Раствор сливают через беззольный фильтр в мерную колбу на 100 мл. Тигель промывают водой, кипятят и содержимое сливают в ту же колбу, в которую затем добавляют 7 мл 1 н раствора серной кислоты. По охлаждении раствор доводят до метки и хранят в полиэтиленовом сосуде.
Стандартный раствор № 2, содержащий 20 мкг/мл двуокиси кремния, готовят разбавлением стандартного раствора № 1 в 10 раз.
Аммоний молибденовокислый, ГОСТ 3765-72, перекристаллизованный (см. выше, п. 2.6).
7,5 г молибденовокислого аммония растворяют в горячей воде, приливают 32 мл 10 н раствора серной кислоты и по охлаждении объем доводят водой до 100 мл.
9. Применяемые посуда и приборы.
Тигли платиновые емкостью 15 — 20 мл.
Палочка алюминиевая (проволока толщиной 3 мм).
Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, емкостью 50 и 100 мл.
Колбы плоскодонные, ГОСТ 8534-57, емкостью 50 мл.
Пипетки, ГОСТ 20292-74, емкостью 1, 5 и 10 мл.
Склянки полиэтиленовые и парафинированные.
Цилиндры мерные, ГОСТ 1770-74, емкостью 10 и 50 мл (парафинированные).
III. Отбор проб воздуха
10. 600 л воздуха со скоростью 20 л/мин. аспирируют через фильтр АФА-ВП. Количество протянутого через фильтр воздуха зависит от концентрации в нем пыли. Привес фильтра после отбора проб должен быть не менее 10 мг. В случае малой запыленности и невозможности в течение 30 минут отобрать нужную навеску следует объединить несколько параллельных проб.
IV. Описание определения
11. Фильтр вынимают из патрона, складывают пылью внутрь и помещают в тигель (конусом вверх), который ставят в муфельную печь (при 650 — 700°) для постепенного озоления фильтра. Затем в охлажденный тигель приливают осторожно 3,5 мл раствора плавня, перемешивая содержимое кругообразными движениями. Прикрытый крышкой тигель переносят в сушильный шкаф (температура 180 — 200°) для испарения жидкости, после чего тигель с крышкой помещают в муфельную печь и нагревают ее до 850 — 900°. Спустя 3 — 5 минут тигель вынимают, перемешивают плав быстрыми кругообразными движениями и снова ставят в муфель на 3 — 5 минут. К охлажденному и перемешанному плаву приливают 10 мл 5% раствора двууглекислого натрия и осторожно кипятят до полного растворения осадка. Содержимое тигля фильтруют через беззольный фильтр в мерную колбу на 50 мл, тигель промывают 3 раза кипящей дистиллированной водой (по 8 — 10 мл), которую выливают в ту же колбу. После этого приливают 7 мл 1 н раствора серной кислоты. Охлажденный раствор доводят водой до 50 мл.
В зависимости от содержания двуокиси кремния, в колбу на 50 мл отбирают соответствующую аликвотную часть (0,5 — 20 мл) <*> пробы, доливают до 20 мл дистиллированной водой, приливают 0,5 мл молибдата аммония, через 5 минут приливают 5 мл 5% винной кислоты и 0,5 мл 1% раствора аскорбиновой кислоты. Через 20 минут измеряют оптическую плотность растворов при длине волны 610 нм, в кювете с толщиной слоя 5 см.
<*> При большой аликвотной части проверить pH и в случае необходимости нейтрализовать.
Параллельно готовят шкалу стандартов. В колбы на 50 мл разливают стандартный раствор № 2 согласно табл. 3 и далее проводят определение, как описано выше.
| № стандарта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Стандартный р-р № 2, мл Дистиллированная вода, мл Содержание двуокиси кремния, мкг | 0 20,0 0 | 0,1 19,9 2 | 0,25 19,75 5 | 0,5 19,5 10 | 1,0 19,0 20 | 1,5 18,5 30 |
Количество двуокиси кремния (X) в % вычисляют по формуле (1), приведенной в Приложении 2.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ НА ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОБОДНОЙ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ В ПЫЛИ ТАЛЬКА
I. Общая часть
1. Метод основан на растворении силикатов пирофосфорной кислотой, сплавлении свободной двуокиси кремния со смесью углекислого натрия и углекислого калия, растворении полученного кремнекислого натрия и определении кремния в растворе по реакции с молибдатом аммония.
2. Предел обнаружения — 1 мкг в анализируемом объеме.
3. Предел обнаружения в воздухе — 0,06 мг/куб. м (расчетный).
4. Погрешность определения +/- 20%.
5. Диапазон измеряемых концентраций от 0,06 до 1,0 мг/куб. м.
6. Определению не мешают соединения мышьяка и фосфора.
7. Предельно допустимая концентрация пыли в воздухе — 4 мг/куб. м.
II. Реактивы и аппаратура
8. Применяемые реактивы и растворы.
Стандартный раствор № 1 с содержанием 200 мкг/мл двуокиси кремния. 0,02 г тонкоизмельченной двуокиси кремния смешивают с 0,2 г плавня и сплавляют в пламени горелки или в муфельной печи, нагретой до 800 — 900°, где смесь выдерживают в течение 10 минут до получения однородной расплавленной массы. Затем тигель вынимают, плав растворяют в горячей воде, переносят раствор в колбу на 100 мл и по охлаждении объем доводят до метки. Сохраняют раствор в полиэтиленовой посуде.
Стандартный раствор № 2, содержащий 20 мкг/мл двуокиси кремния, готовят перед употреблением из стандартного раствора № 1 путем разведения его водой в 10 раз.
Кислота серная, ГОСТ 4204-66, 10 н и 1 н растворы.
Кислота соляная, ГОСТ 3118-67, уд. вес 1,19, разбавленная в отношении 1:1.
Кислота пирофосфорная с т. пл. 61 °C.
Кислота винная, ГОСТ 5817-69, 5% раствор, свежеприготовленный.
Кислота аскорбиновая, ГОСТ 4815-57, 1% раствор, свежеприготовленный.
Аммоний молибденовокислый, ГОСТ 3765-72, 5% раствор, перекристаллизованный (см. выше, п. 2.6).
5 г перекристаллизованного молибдата аммония растворяют в горячей воде, прибавляют 32 мл 10 н раствора серной кислоты и по охлаждении объем доводят водой до 100 мл.
Калий углекислый, безводный, ГОСТ 4332-48.
Натрий углекислый, безводный, ГОСТ 83-63.
Плавень. Готовят из смеси безводного углекислого калия и безводного углекислого натрия, взятых в соотношении 5:4.
9. Применяемые посуда и приборы.
Фильтры беззольные «синяя лента».
Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, емкостью 25, 100 и 200 мл.
Пробирки колориметрические размером 120 x 15 мм.
III. Отбор проб воздуха
10. 100 л исследуемого воздуха аспирируют со скоростью 10 л/мин. через перхлорвиниловые или бумажные фильтры, помещенные в патрон.
IV. Описание определения
11. Фильтр осторожно вынимают из патрона, складывают пылью внутрь, помещают в платиновый тигель, добавляют 7 мл соляной кислоты (уд. вес 1,19) и нагревают в течение 10 минут (не доводя до кипения). Затем осторожно приливают 5 мл воды, доводят до кипения и содержимое тигля фильтруют. Фильтр промывают 2 раза по 5 мл разбавленной соляной кислотой (1:9), затем горячей водой до отрицательной реакции на кислоту. Остаток с фильтром помещают в тот же тигель, осторожно подсушивают, озоляют и прокаливают. Затем в тигель вносят 2 — 2,5 мл пирофосфорной кислоты, помещают его на плитку, температуру которой постепенно повышают до 250°. Колебания температуры допускаются в пределах 248 — 252°. При этой температуре пробу выдерживают в течение 15 минут. По охлаждении содержимое тигля переносят в стакан с 15 мл воды, нагретой до 50 — 60°, тигель дважды ополаскивают 5 мл воды (50 — 60°), сливая ее в тот же стакан.
После отстаивания в течение часа раствор фильтруют через беззольный фильтр, затем количественно переносят на фильтр осадок (если выпадает коллоидная кремневая кислота, образовавшаяся в результате разложения силикатов, в стакан прибавляют 3 — 4 капли плавиковой кислоты). Осадок на фильтре промывают горячей водой, затем соляной кислотой (1:9), нагретой до 60°, и снова горячей водой до исчезновения реакции на ион фосфора. Фильтр с осадком высушивают, помещают в тигель и озоляют. По охлаждении вносят 0,1 г плавня, который перемешивают с зольным остатком легким встряхиванием. Тигель закрывают крышкой, помещают в пламя горелки или в муфельную печь, нагретую до 800 — 900°. Смесь выдерживают до получения однородной расплавленной массы и по охлаждении плав выщелачивают небольшими порциями воды, нагревая ее в тигле до кипения, сливая в мерную колбу на 25 мл.
Раствор плава осторожно подкисляют 1 н серной кислотой до слабокислой реакции на лакмус (кислотность раствора не должна быть выше 0,02 н) и доводят до метки. Для определения отбирают в пробирку 1 — 4 мл исследуемого раствора. При аликвотной части меньше 4 мл объем доводят водой до 4 мл.
Параллельно готовят шкалу стандартов, с этой целью в ряд колориметрических пробирок разливают стандартный раствор № 2 соответственно табл. 4.
| № стандарта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Стандартный р-р № 2, мл | 0 | 0,05 | 0,1 | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 2,0 |
| Дистиллированная вода, мл | 4 | 3,95 | 3,9 | 3,8 | 3,6 | 3,4 | 3,2 | 3,0 | 2,8 | 2,6 | 2,4 | 2,2 | 2,0 |
| Содержание двуокиси кремния, мкг | 0 | 1 | 2 | 4 | 8 | 12 | 16 | 20 | 24 | 28 | 32 | 36 | 40 |
Затем в пробирки шкалы стандартов и в пробу добавляют по 0,1 мл раствора молибдата аммония, взбалтывают и через 5 минут добавляют по 1,0 мл раствора винной кислоты и по 0,1 мл раствора аскорбиновой кислоты. После добавления каждого реактива растворы перемешивают. Спустя 20 минут интенсивность окраски сравнивают с шкалой стандартов или измеряют оптическую плотность растворов на фотоэлектроколориметре при длине волны 600 нм и толщине слоя 1 см.
Содержание двуокиси кремния (X) в % рассчитывают по формуле (1), приведенной в Приложении 2.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ НА ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОБОДНОЙ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ В ПЫЛИ СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ
I. Общая часть
1. Метод основан на растворении силикатов и соединений свинца концентрированной соляной кислотой, сплавлении пробы со смесью углекислого калия и углекислого натрия и колориметрическом определении кремния в растворе по реакции с молибдатом аммония.
2. Предел обнаружения — 1 мкг в анализируемом объеме.
3. Предел обнаружения в воздухе — 0,1 мг/куб. м (расчетный).
4. Погрешность определения +/- 20%.
5. Диапазон измеряемых концентраций от 0,1 до 80 мг/куб. м.
6. Определению не мешают силикаты и металлы.
7. Предельно допустимая концентрация пыли в воздухе — 1 - 4 мг/куб. м.
II. Реактивы и аппаратура
8. Применяемые реактивы и растворы.
Стандартный раствор № 1 с содержанием 200 мкг/мл двуокиси кремния готовят следующим образом: 0,02 г кварца, тонко измельченного в агатовой ступке, перемешивают в платиновом тигле с 1 г смеси для сплавления и помещают в муфельную печь, которую нагревают до 800 — 900°. Плав выдерживают в жидком состоянии в течение 10 минут. Затем тигель вынимают и, вращая его, дают плаву распределиться по стенкам. По охлаждении в тигель наливают в несколько приемов 20 мл 5% раствора углекислого натрия и кипятят до полного растворения плава. Раствор сливают через беззольный фильтр в мерную колбу емкостью 100 мл. Тигель промывают горячей водой и сливают в ту же колбу. По охлаждении раствор доводят водой до метки. Хранят в полиэтиленовом сосуде в течение месяца.
Стандартный раствор № 2, содержащий 100 мкг/мл двуокиси кремния, готовят соответствующим разбавлением раствора № 1 водой непосредственно перед употреблением.
Стандартный раствор № 3, содержащий 10 мкг/мл двуокиси кремния, готовят соответствующим разбавлением раствора № 2 водой непосредственно перед употреблением.
Кислота серная, ГОСТ 4204-66, 10 н и 1 н растворы.
Кислота винная, ГОСТ 5817-69, 5% раствор, свежеприготовленный.
Кислота аскорбиновая, ГОСТ 4815-57, 1% раствор, свежеприготовленный.
Калий углекислый, безводный, ГОСТ 4332-48.
Натрий углекислый, безводный, ГОСТ 83-63.
Кислота соляная, ГОСТ 3118-67, удельный вес 1,19.
Смесь для сплавления. Готовят, смешивая калий углекислый и натрий углекислый в соотношении 5:4.
Аммоний молибденовокислый, ГОСТ 3765-72, перекристаллизованный (см. выше, п. 2.6), 10% раствор.
9. Применяемые посуда и приборы.
Фильтры АФА-ВП-20 или беззольные «синяя лента».
Горелка газовая или печь муфельная.
Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, емкостью 50, 100 и 200 мл.
Пробирки колориметрические размером 120 x 15 мм.
Пипетки, ГОСТ 20292-74, емкостью 1, 2 и 5 мл.
III. Отбор проб воздуха
10. 100 л исследуемого воздуха со скоростью 10 л/мин. аспирируют через перхлорвиниловые или бумажные фильтры, помещенные в патрон. Навеска пыли должна быть не менее 10 мг.
IV. Описание определения
11. Фильтр вынимают из патрона, складывают пылью внутрь, помещают в стакан, обрабатывают 7 мл концентрированной соляной кислоты, хорошо перемешивают. Затем содержимое стакана разбавляют водой, фильтруют через беззольный фильтр, осадок тщательно промывают водой. Оба фильтра сжигают в платиновом тигле при температуре 450 — 500°, остаток сплавляют с 0,1 г плавня в пламени газовой горелки или в муфельной печи при температуре 800 — 900°. После охлаждения плав выщелачивают водой. Раствор в тигле нагревают почти до кипения, сливают в мерную колбу емкостью 50 мл, нейтрализуют 1 н раствором серной кислоты до pH 5 (по универсальному индикатору) и доводят объем до метки водой. Для анализа берут 1 — 4 мл раствора. При аликвотной части меньше 4 мл объем доводят до 4 мл водой.
Параллельно готовят шкалу стандартов, как указано в табл. 5.
| № стандарта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Стандартный р-р | 0 | 0,1 | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | - | - | - | - | - |
| № 3, мл | ||||||||||||
| Стандартный р-р | - | - | - | - | - | - | - | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 2,0 |
| № 2, мл | ||||||||||||
| Дистил. вода, мл | 4,0 | 3,9 | 3,8 | 3,6 | 3,4 | 3,2 | 3,0 | 2,8 | 2,6 | 2,4 | 2,2 | 2,0 |
| Содержание двуокиси кремния, мкг | 0 | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
Затем в пробирки шкалы и в пробу добавляют по 0,1 мл раствора молибдата аммония и растворы перемешивают. Через 5 минут добавляют по 1,0 мл раствора винной кислоты и по 0,1 мл раствора аскорбиновой кислоты, перемешивая растворы после добавления каждого реактива. Спустя 20 минут интенсивность окраски сравнивают со шкалой стандартов или измеряют оптическую плотность растворов при длине волны 600 нм и толщине слоя 1 см.
Содержание двуокиси кремния (X) в % вычисляют по формуле (1), приведенной в Приложении 2.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ НА ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОБОДНОЙ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ В ПЫЛЯХ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
I. Общая часть
1. Метод основан на отделении окислов металлов обработкой кислотами с последующим сплавлением свободной двуокиси кремния со смесью двууглекислого и хлористого натрия, растворении полученного кремнекислого натрия и определении кремния в растворе по синему кремнемолибденовому комплексу.
2. Предел обнаружения — 2 мкг в анализируемом объеме.
3. Предел обнаружения в воздухе — 0,03 мг/куб. м (расчетный).
4. Погрешность определения +/- 20%.
5. Диапазон измеряемых концентраций от 0,03 до 0,60 мг/куб. м.
6. Определению не мешают соединения фосфора и мышьяка.
7. Предельно допустимая концентрация пыли в воздухе 1 — 4 мг/куб. м.
II. Реактивы и аппаратура
8. Применяемые реактивы и растворы.
Стандартный раствор № 1 с содержанием 200 мкг/мл двуокиси кремния. 0,02 г тонко измельченного кварца тщательно перемешивают в агатовой ступке с 1,0 г составного плавня, смесь количественно переносят в платиновый тигель и сплавляют в муфельной печи при температуре 900 °C в течение 4 минут (время сплавления контролируют по секундомеру), плав выщелачивают в несколько приемов водой в мерную колбу на 100 мл и доводят объем водой до метки. Раствор хранят в полиэтиленовом сосуде в течение одного месяца.
Стандартный раствор № 2, содержащий 20 мкг/мл двуокиси кремния, готовят разбавлением раствора № 1 водой в 10 раз непосредственно перед употреблением.
Составной плавень готовят из свежевысушенных при 105 °C равных весовых частей двууглекислого и хлористого натрия, тщательно растертых и перемешанных в агатовой ступке.
Плавень хранят в склянке с притертой пробкой.
Натрий двууглекислый, ГОСТ 4201-66.
Натрий хлористый, ГОСТ 4233-66.
Кислота соляная, ГОСТ 3118-67, 2,2 н раствор.
Кислота винная, ГОСТ 5817-69, 10% раствор, свежеприготовленный.
Кислота азотная, ГОСТ 4461-67.
Кислота аскорбиновая, ГОСТ 4815-57, 1% раствор, свежеприготовленный.
Аммоний хлористый, х.ч., ГОСТ 3773-72, 2% раствор.
Аммоний молибденовокислый, ГОСТ 3765-72, 10% раствор, перекристаллизованный (см. выше, п. 2.6), растворяется в горячей воде. В случае выпадения осадка раствор фильтруется.
Все реактивы хранят в полиэтиленовой посуде.
9. Применяемые посуда и приборы.
Фильтры АФА-ВП-10 или АФА-ВП-20.
Пробирки колориметрические, 150 x 10 мм.
Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, емкостью 25 и 100 мл.
Пипетки, ГОСТ 20292-74, емкостью 1, 5 и 10 мл.
Цилиндры мерные, ГОСТ 1770-74, емкостью 10 и 50 мл.
Палочка платиновая, алюминиевая, серебряная.
Щипцы тигельные с платиновым наконечником.
III. Отбор проб воздуха
10. 200 л исследуемого воздуха со скоростью 15 л/мин. аспирируют через фильтр АФА-ВП-20. Навеска на фильтре не должна быть менее 5 мг. Для анализа следует объединить несколько фильтров с суммарной навеской 10 мг.
IV. Описание определения
11. Фильтр из патрона помещают в платиновый тигель, ставят его в холодную муфельную печь и постепенно озоляют. В отсутствие несиликатных соединений (окислов металлов) проба готова для сплавления. При наличии в исследуемом образце несиликатных соединений металлов (окислов, гидроокисей, карбонатов) пробу предварительно обрабатывают несколько раз (в стакане емкостью 50 мл) при кипячении в течение 2 — 3 минут 10 мл смеси из равных объемов разбавленных (1:1) соляной и азотной кислот. Раствор фильтруют через небольшой плотный (голубая полоска) фильтр. Осадок на фильтре трижды промывают 2% раствором кипящего хлористого аммония. Хлористый аммоний доводят до кипения в том же стаканчике, чтобы количественно перевести нерастворившийся остаток на фильтр. После этого фильтр с осадком слегка отжимают на фильтровальной бумаге, помещают в платиновый тигель, осторожно обугливают и озоляют.
Дальнейший ход анализа как прошедших, так и не прошедших вышеописанную предварительную обработку образцов идентичен:
50-кратную навеску плавня по отношению к пробе тщательно растирают. Растертый плавень с пробой переводят в тот же тигель, а оставшейся частью плавня, разделенного на несколько порций, тщательно «промывают» ступку, переводя эти порции в тот же тигель. Содержание тигля хорошо перемешивают металлической палочкой и помещают в нагретую до 900° печь ровно на 4 минуты. Плав выщелачивают водой в мерную колбу на 25 мл и доводят до метки. Если раствор мутный, то его фильтруют. Для анализа берут 10 мл пробы.
Параллельно готовят шкалу стандартов, разливая в пробирки стандартный раствор № 2, соответственно табл. 6.
| № стандарта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Стандартный р-р № 2, мл Дистиллирован. вода, мл Содержание двуокиси кремния, мкг | 0 10 0 | 0,1 9,9 2 | 0,2 9,8 4 | 0,3 9,7 6 | 0,5 9,5 10 | 0,7 9,3 14 | 0,9 9,1 18 | 1,2 8,8 24 | 1,5 8,5 30 | 2,0 8,0 40 | 2,5 7,5 50 |
Параллельно определяют содержание двуокиси кремния в реактивах и фильтрах (контрольный опыт).
Содержание двуокиси кремния (X) в % вычисляют по формуле (1), приведенной в Приложении 2.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ НА ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОБОДНОЙ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ В УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ
Настоящие Методические указания распространяются на определение малых количеств свободной двуокиси кремния в пылях следующих угольных месторождений: Экибастузского, Воркутинского, Якутского, Нерюнгринского, Новомосковского.
I. Общая часть
1. Метод основан на избирательном сплавлении свободной двуокиси кремния со смесью двууглекислого и хлористого натрия, растворении полученного кремнекислого натрия и определении кремния в растворе по реакции с молибдатом аммония.
2. Предел обнаружения — 5 мкг в анализируемом объеме.
3. Предел обнаружения в воздухе — 0,25 мг/куб. м (расчетный).
4. Погрешность определения +/- 20%.
5. Диапазон измеряемых концентраций от 0,25 до 5 мг/куб. м.
6. Определению не мешают силикаты и металлы.
7. Предельно допустимая концентрация пыли с содержанием более 70% свободной двуокиси кремния — 1 мг/куб. м.
II. Реквизиты и аппаратура
8. Применяемые реактивы и растворы.
Стандартный раствор № 1 с содержанием 200 мкг/мл двуокиси кремния. 0,02 г кварца, тонко измельченного в агатовой ступке, перемешивают в платиновом тигле с 1 г составного плавня и помещают для сплавления в муфельную печь, которую нагревают до 800 — 900°. Плав выдерживают в жидком состоянии в течение 10 минут. Затем тигель вынимают из печи и, вращая, дают плаву распределиться по стенкам. По охлаждении в тигель наливают в несколько приемов 20 мл 5% раствора углекислого натрия до полного растворения плава. Каждую порцию горячего раствора сливают через беззольный фильтр в мерную колбу емкостью 100 мл. Тигель промывают кипящей водой и сливают в ту же колбу. По охлаждении раствор доводят водой до метки и хранят в полиэтиленовом сосуде в течение месяца.
Стандартный раствор № 2, содержащий 100 мкг/мл двуокиси кремния, готовят соответствующим разбавлением раствора № 1 водой в 2 раза непосредственно перед употреблением.
Натрий двууглекислый, ГОСТ 4201-66.
Натрий углекислый, ГОСТ 84-76, 5% раствор. Готовят и хранят в полиэтиленовой склянке.
Натрий хлористый, ГОСТ 4233-66.
Кислота серная, ГОСТ 4204-66, 10 н раствор.
Кислота соляная, ГОСТ 3118-67, уд. вес 1,19.
Кислота винная, ГОСТ 5817-69, 5% раствор, свежеприготовленный.
Кислота аскорбиновая, ГОСТ 4815-57, 1% раствор, свежеприготовленный.
Кислота борная, ГОСТ 9656-75.
Кислота соляная, разведенная 1:3.
Кислота азотная, ГОСТ 4461-67, уд. вес 1,4.
Кислота азотная, разведенная 1:3.
Аммоний молибденовокислый, ГОСТ 3765-72, перекристаллизованный (см. выше, п. 2.6), 10% раствор.
Раствор борофтористоводородной кислоты: 32 г борной кислоты растворяют в 75 мл фтористоводородной кислоты (в платиновой чашке), прибавляют 25 мл горячей воды, 15 мл конц. соляной кислоты и оставляют на сутки, затем раствор декантируют.
Раствор Лунге: 100 г углекислого натрия и 10 г гидроокиси натрия растворяют в воде, доводя объем до 1 литра.
Смесь для сплавления. Готовят из равных весовых частей двууглекислого и хлористого натрия, тщательно растирая и смешивая их в агатовой ступке небольшими порциями. Однородность смеси проверяют титрованием кислотой. Для этого 1 г смеси растворяют в 10 мл воды и титруют 1 н раствором серной кислоты. На 1 г плавня должно быть израсходовано 5 мл кислоты. Смесь сохраняют в банке с притертой пробкой.
9. Применяемые посуда и приборы.
Пробирки колориметрические, 150 x 20.
Пипетки, ГОСТ 20292-74, емкостью 1, 5 и 10 мл.
Цилиндры мерные, ГОСТ 1770-74, емкостью 10 и 50 мл.
III. Отбор проб воздуха
10. Воздух со скоростью 10 л/мин. аспирируют через фильтр АФА-ВП-20, помещенный в патрон. Для анализа необходимо отобрать 200 л воздуха.
IV. Описание определения
11. Фильтр вынимают из патрона, складывают пылью внутрь и помещают в тигель, который ставят в слегка нагретую муфельную печь, постепенно повышая температуру до 650 — 700°, до полного сгорания органики. Затем тигель вынимают, охлаждают содержимое его, обрабатывают 5 мл смеси разведенных (1:3) соляной и азотной кислот (1:1), нагревая тигель на газовой горелке в течение 2-х минут. После отстаивания раствор декантируют, а к осадку приливают 5 мл фтороборной кислоты, нагревают на водяной бане при 70 °C в течение 1 часа, затем охлаждают и содержимое тигля фильтруют через бумажный фильтр. Осадок на фильтре промывают раствором Лунге до нейтральной реакции промывного раствора. Фильтр подсушивают, помещают в платиновый тигель и озоляют в муфельной печи. В охлажденный тигель добавляют 0,5 г составного плавня и вновь помещают его в муфельную печь, прогрев ее до 800 — 900 °C. При такой температуре тигель выдерживают не менее 10 минут. Затем тигель вынимают и, вращая, дают распределиться плаву по стенкам. По охлаждении в тигель наливают 5 мл 5% раствора углекислого натрия и осторожно кипятят до полного растворения плава. Раствор фильтруют через плотный беззольный фильтр в мерную колбу емкостью 50 мл. Тигель промывают 3 раза (по 5 мл) дистиллированной водой, доводя ее каждый раз до кипения, сливая в колбу через тот же фильтр. По охлаждении объем доводят до метки водой.
Одновременно готовят шкалу стандартов, для чего в ряд пробирок разливают стандартный раствор № 2 соответственно табл. 7.
| № стандарта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Стандартный р-р № 2, мл 5% р-р карбоната натрия, мл Содержание двуокиси кремния, мкг | 0 5 0 | 0,05 4,95 5 | 0,1 4,9 10 | 0,2 4,8 20 | 0,3 4,7 30 | 0,4 4,6 40 | 0,6 4,4 60 | 0,8 4,2 80 | 1,0 4,0 100 |
Затем в пробирки шкалы и в пробу добавляют по 0,5 мл соляной кислоты, разведенной (1:3), и по 0,5 мл 10% раствора уксусной кислоты, добавляют в них по 1 мл раствора молибденовокислого аммония. Через 5 минут приливают по 0,5 мл винной кислоты и по 0,5 мл аскорбиновой кислоты, перемешивая растворы после прибавления каждого реактива. Через 20 минут интенсивность окраски проб сравнивают со шкалой стандартов или измеряют оптическую плотность растворов при длине волны 600 нм и толщине слоя 1 см.
Содержание двуокиси кремния (X) в % вычисляют по формуле (1), приведенной в Приложении 2.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ НА ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОБОДНОЙ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ В ОСЕВШЕЙ ПЫЛИ
Настоящие Методические указания распространяются на определение малых количеств свободной двуокиси кремния в пылях диатомитов, бентонитовых глин (гумбрин, асканит) и цемента.
I. Общая часть
1. Метод основан на том, что пирофосфорная кислота растворяет силикаты и почти не действует на кварц. Содержание кварца определяют весовым методом после обработки его плавиковой кислотой в присутствии серной кислоты или колориметрически по восстановленному силикомолибденовому комплексу.
2. Предел обнаружения — 5 мкг в анализируемом объеме.
3. Предел обнаружения в воздухе — 0,6 мг/куб. м (расчетный).
4. Погрешность определения +/- 20%.
5. Диапазон измеряемых концентраций от 0,6 до 12,0 мг/куб. м.
6. Определению не мешают фосфор, мышьяк, железо.
7. Предельно допустимая концентрация пыли с содержанием более 70% свободной двуокиси кремния — 1 мг/куб. м.
II. Реактивы и аппаратура
8. Применяемые реактивы и растворы.
Стандартный раствор № 1 с содержанием 200 мкг/мл двуокиси кремния готовят следующим образом: 0,02 г кварца, тонко измельченного в агатовой ступке, перемешивают в платиновом тигле с 1 г смеси двууглекислого и хлористого натрия и помещают для сплавления в муфельную печь, которую нагревают до 800 — 900 °C. Плав выдерживают в жидком состоянии в течение 10 мин. Затем тигель вынимают из печи и, вращая его, дают плаву распределиться по стенкам. По охлаждении в тигель наливают в несколько приемов 20 мл 5% раствора углекислого натрия и кипятят до полного растворения плава. Каждую порцию горячего раствора сливают через беззольный фильтр в мерную колбу емкостью 100 мл. Тигель промывают кипяченой водой и сливают ее в ту же колбу. По охлаждении раствор доводят до метки и хранят в полиэтиленовом сосуде в течение месяца.
Стандартный раствор № 2, содержащий 100 мкг/мл двуокиси кремния, готовят соответствующим разбавлением раствора № 1 водой в 2 раза непосредственно перед употреблением.
Натрий двууглекислый, ГОСТ 4201-66.
Натрий углекислый, ГОСТ 84-76, 5% раствор. Готовят и хранят в полиэтиленовой посуде.
Натрий хлористый, ГОСТ 4233-77.
Кислота серная, ГОСТ 4204-66, 10 н раствор.
Кислота соляная, ГОСТ 3118-67, уд. вес 1,19.
Кислота винная, ГОСТ 5817-69, 5% раствор, свежеприготовленный.
Кислота аскорбиновая, ГОСТ 4815-57, 1% раствор, свежеприготовленный.
Кислота соляная, разведенная 1:9.
Кислота плавиковая, концентрированная, ГОСТ 10484-73.
Кислота уксусная, ГОСТ 61-75, 80% раствор.
Кислота пирофосфорная. Готовят из ортофосфорной кислоты путем нагревания ее до 250° и берут готовую пирофосфорную кислоту с температурой плавления 61°.
Аммоний молибденовокислый, ГОСТ 3765-72, перекристаллизованный (см. выше, п. 2.6), 10% раствор.
Смесь для сплавления готовят из равных весовых частей двууглекислого и хлористого натрия, тщательно растирая и смешивая их в агатовой ступке небольшими порциями. Однородность смеси определяют титрованием кислотой. Для этого берут 1 г смеси, растворяют в 10 мл воды и титруют 1 н раствором серной кислоты. На 1 г плавня должно быть израсходовано 5 мл кислоты. Смесь сохраняют в банке с притертой пробкой.
9. Применяемая посуда и приборы.
Пробирки колориметрические, размером 150 x 20 мм.
Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, емкостью 50 и 100 мл.
Цилиндры мерные, ГОСТ 1770-74, емкостью 10 и 50 мл.
Сушильный шкаф с ртутно-контактным термометром.
III. Отбор проб воздуха
10. Воздух со скоростью 10 л/мин. аспирируют через фильтр АФА-ВП-20, помещенный в патрон. Для определения необходимо отобрать 200 л воздуха.
IV. Описание определения
11. Образец пыли растирают в агатовой ступке до состояния пудры и сушат в открытом бюксе в сушильном шкафу при температуре 105 — 110° в течение 2 часов. В предварительно прокаленный и просушенный тигель вносят 0,02 г высушенного образца пыли и прокаливают в тигельной или муфельной печи при температуре 600 — 700° в течение 30 минут. Для анализа рекомендуется брать три параллельные пробы. После охлаждения в тигель вносят 7 мл соляной кислоты (уд. вес 1,19) и нагревают в течение 10 минут (не доводя до кипения). Затем добавляют 5 мл воды, доводят до кипения и фильтруют. Фильтр промывают два раза (по 5 мл) соляной кислотой, разбавленной 1:9, затем горячей водой до отрицательной реакции на кислоту. Остаток с фильтром помещают в тот же тигель, осторожно подсушивают, озоляют и прокаливают.
Прокаленный остаток в тигле обрабатывают 7 — 8 мл пирофосфорной кислоты при 250° в течение 15 минут. Для этого тигель с пирофосфорной кислотой и остатком тщательно перемешивают кварцевой палочкой, помещают в нагретый сушильный шкаф, оснащенный ртутно-контактным термометром, обеспечивающим точность выдерживания режима температуры 250 +/- 3 °C в течение 15 мин., необходимого для разложения силикатов. По охлаждении содержимое тигля переносят в стакан с 50 мл дистиллированной воды, нагретой до 50 — 60°. После отстаивания в течение 1 часа раствор фильтруют через беззольный фильтр и осадок количественно переносят на фильтр (если в результате разложения силикатов выпадает коллоидная кремневая кислота, в стакан добавляют 3 — 4 капли плавиковой кислоты). Остаток промывают горячей водой, затем соляной кислотой, нагретой до 60°, и снова горячей водой до исчезновения реакции на ион фосфора (проба с молибдатом аммония). Фильтр с осадком помещают в предварительно прокаленный и взвешенный платиновый тигель, осторожно подсушивают, озоляют, прокаливают в течение 30 минут, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Это вес А. Если вес А > 0,02 г, то производят проверку на чистоту кварца следующим образом: остаток в тигле смачивают 2 — 3 каплями дистиллированной воды, добавляют 1 каплю концентрированной серной кислоты, 5 мл плавиковой кислоты и выпаривают на песчаной бане до прекращения выделения белых паров. Затем прокаливают до постоянного веса. Полученный вес считают весом Б.
Количество свободной двуокиси кремния в воздухе в мг/куб. м (X) рассчитывают по следующей формуле (для весового метода):
(А - Б) x 1000
где:
А — вес прокаленного остатка до обработки плавиковой кислотой, мг;
Б — вес прокаленного остатка после обработки плавиковой кислотой, мг;
V — объем воздуха, взятый для анализа и приведенный к Т 20 20 °C и 760 мм рт. ст. (см. Приложение 2), л;
1000 — коэффициент пересчета на 1 куб. м воздуха.
Когда навеска А после обработки пирофосфорной кислотой меньше 0,01 г, двуокись кремния определяют колориметрически по синему кремнемолибденовому комплексу. Для этого к имеющемуся в тигле нерастворенному остатку прибавляют 5-кратное количество (по отношению к весу остатка) смеси карбонатов калия и натрия, содержимое перемешивают и проводят сплавление. После чего плав растворяют в 10 мл воды, нагретой до 35°, и фильтруют в мерную колбу на 25 мл. Крышку тигля ополаскивают водой, сливая ее на тот же фильтр, доводят объем жидкости до 25 мл. Для анализа отбирают в колориметрическую пробирку 1 или 5 мл пробы. Если берут 1 мл, то добавляют 4 мл воды.
Одновременно готовят шкалу стандарта, как указано в табл. 8.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Стандартный р-р № 2, мл 5% р-р карбоната натрия, мл Содержание двуокиси кремния, мкг | 0 5 0 | 0,05 4,95 5 | 0,1 4,9 10 | 0,2 4,8 20 | 0,3 4,7 30 | 0,4 4,6 40 | 0,6 4,4 60 | 0,8 4,2 80 | 1,0 4,0 100 |
Затем в пробирки шкалы стандартов и в пробу добавляют по 0,5 мл соляной кислоты (разведенной 1:3) и по 0,5 мл 10% раствора уксусной кислоты. Содержимое пробирок взбалтывают, добавляют по 1 мл молибденовокислого аммония и снова перемешивают. Через 5 мин. приливают по 0,5 мл винной кислоты и по 0,5 мл аскорбиновой кислоты, перемешивая растворы после добавления каждого реактива. Через 20 минут интенсивность окраски проб сравнивают со шкалой стандартов или измеряют оптическую плотность растворов при 600 нм и толщине слоя 1 см.
Содержание двуокиси кремния (X) в % вычисляют по формуле (1), приведенной в Приложении 2.
| Метод Полежаева | Метод Добровольской | ||
| без обработки | обработка кислотами | обработка кислотами и фтороборной кислотой | |
| Уголь Воркутинский | Оливин | Уголь | Диожид |
| Уголь Кумертау | Тальк | Экибастузский | Лейцит |
| Уголь | Плагиоклазы | Уголь Якутский | Волластенит |
| Новомосковский | Биотит (слюда) | Полиметалличес- | Лабрадор |
| Уголь Донецкий | Сподумен | кая руда | Кордиерит |
| Аргиллит | Гранат | «Печенганикель» | Оливин |
| Алевролит | Нефелин | и руда | Эпидот |
| Сланец песчанистый | Роговики | Норильска | Акриолит |
| Сланец глинистый | Гранит Микролин Ортоклазы Керамзит Глина кембрийская Мука гипсовая Гипс строительный Гипс-эстрих | Кварц Мусковит Берилл Диатомит Ортоклаз Андцит Гранит Гранодиорит Плагиоклаз Олигоклаз Нефелин Каолин Хризоколл Сиенит Барит Микроклин | Тремолит Сфон Тальк Ортоклаз Гроссалир Биотит Мусковит Каолинит Олигоклаз Диатомит Глина бентонитовая «гумбрин» Глина бентонитовая «асканит» Цемент |
РАСЧЕТ
ПРОЦЕНТНОГО СОДЕРЖАНИЯ СВОБОДНОЙ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ
В ОПРЕДЕЛЯЕМОЙ ПЫЛИ И КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ В ВОЗДУХЕ
Процентное содержание свободной двуокиси кремния в пыли вычисляют по формуле:
V x а x 100
общ
Х = ----------------, (1) V x р x 1000
алик
где:
V — общий объем пробы, мл; общ
V — объем пробы, взятый для анализа, мл; алик
а — обнаруженное количество свободной двуокиси кремния в аликвотной части, мкг;
Концентрацию пыли в воздухе в мг/куб. м рассчитывают по формуле:
р x 1000
где:
V — объем отобранного воздуха, л, приведенный к стандартным 20 условиям: температура 20 °C, атмосферное давление 760 мм рт. ст.
| Методика | Наименование института |
|---|---|
| Определение свободной двуокиси кремния в тонкодисперсной пыли, содержащей силикаты | Московский институт гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР |
| Определение свободной двуокиси кремния в пыли полиметаллических руд | Московский институт гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана МЗ РСФСР, С.А. Ипатова |
| Определение свободной двуокиси кремния в угольной и породных кварцсодержащих пылях | Донецкий институт гигиены труда и профзаболеваний, Н.Т. Ярым-Агаева |
| Определение свободной двуокиси кремния в пыли талька | Ленинградский институт гигиены труда и профзаболеваний, Е.И. Гершкович |
| Определение свободной двуокиси кремния в пыли свинецсодержащих материалов | Ленинградский институт гигиены труда и профзаболеваний, Е.И. Гершкович |
| Определение свободной двуокиси кремния в пылях электрометаллургических производств | Свердловский институт гигиены труда и профзаболеваний, А.И. Кузьминых |
| Определение свободной двуокиси кремния в угольной пыли | Московский институт гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана МЗ РСФСР, С.А. Ипатова |
| Определение свободной двуокиси кремния в осевшей пыли, в пылях диатомитов, бентонитовых глин (гумбрин, асканит) и цемента | Тбилисский институт гигиены труда и профзаболеваний, Новороссийский институт НИПИОТСТРОМ, К.Е. Кетиладзе, В.С. Балаболкина |