ГОСТ 33399-2015. Межгосударственный стандарт. Методы испытаний химической продукции, представляющей опасность для окружающей среды. Определение гранулометрического распределения/определение длины волокна и распределения по диаметру. Метод A: распределение частиц по размеру (эффективный гидродинамический радиус). Метод B: длина волокна и распределение по диаметру
(введен в действие Приказом Росстандарта от 12.10.2015 № 1528-ст)
Примечание
Документ введен в действие с 1 сентября 2016 года.
Введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 октября 2015 г. № 1528-ст
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ, ПРЕДСТАВЛЯЮЩЕЙ ОПАСНОСТЬ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ/ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛОКНА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПО ДИАМЕТРУ. МЕТОД A: РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТИЦ ПО РАЗМЕРУ (ЭФФЕКТИВНЫЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАДИУС). МЕТОД B: ДЛИНА ВОЛОКНА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО ДИАМЕТРУ
Testing of chemicals of environmental hazard. Determination of the particle size distribution/determination of the fibre length and diameter distribution. Method A: Particle size distribution (effective hydrodynamic radius). Method B: Fibre length and diameter distribution
(OECD, Test No. 110:1981, MOD)
Дата введения 1 сентября 2016 года
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены».
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации 339 «Безопасность сырья, материалов и веществ» на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного документа, указанного в пункте 5
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 22 июля 2015 г. № 78-П)
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 октября 2015 г. № 1528-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33399-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2016 г.
5 Настоящий стандарт модифицирован по отношению к международному документу OECD, Test № 110:1981 Particle size distribution/Fibre length and diameter distributions «Method A: Particle size distribution (effective hydrodynamic radius) Method B: Fibre length and diameter distributions» (ОЭСР, № 110:1981 Гранулометрическое распределение/длина волокна и распределение по диаметру. Метод A: распределение частиц по размеру (эффективный гидродинамический радиус). Метод B: длина волокна и распределение по диаметру) путем изменения структуры. Сравнение структуры международного документа со структурой настоящего стандарта приведено в дополнительном приложении ДА.
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования международного документа для приведения в соответствие с ГОСТ 1.5 (пункт 3.5).
Перевод с английского языка (en).
Степень соответствия — модифицированная (MOD)
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационных указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru).
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт устанавливает методы определения распределения частиц по размерам для чистых и технически чистых веществ.
1.1.1 Метод A: Метод применяют только для нерастворимых в воде (< 10-6 г/л) порошкообразных веществ.
Метод определения эффективного гидродинамического радиуса основан на [1] - [5].
Описание принципа испытания представлено в [6].
1.1.2 Метод B: Метод применяют только для волокнистых веществ. При использовании метода следует учитывать влияние примесей на форму частиц.
2 Термины и определения
В настоящем стандарте применен термин с соответствующим определением:
2.1 волокно: Нерастворимая в воде частица с соотношением размеров длина/диаметр >= 3 и диаметром <= 100 мкм. Волокна с длиной < 5 мкм не учитываются.
3 Общие сведения
3.1 Для определения распределения частиц по размерам существуют различные методы, ни один из которых не является универсальным, т.е. применимым для всего диапазона размеров частиц. Наиболее распространенными методами являются просеивание, микроскопическая седиментация и сепарация. Также для исследования частиц аэрозолей (пыли, тумана, смога) используются метод рассеяния излучения и инерционный метод. Кроме того, для подготовки представительных образцов тестируемого вещества необходимо выбирать наиболее подходящие методы отбора и подготовки проб (метод A).
3.2 Метод A предназначен для получения информации о переносе и седиментации частиц в воздухе и воде (для нерастворимых веществ). В частном случае, когда тестируемое вещество может образовывать волокна, для определения потенциальной опасности вещества для здоровья человека при вдыхании и проглатывании рекомендуется проводить ряд дополнительных исследований (метод B).
3.3 Как правило, для определения распределения частиц по размерам используют метод A. Данный метод является гидродинамическим по своей природе. Метод B является более специфичным, редко применяется и включает микроскопическое исследование. Следует учитывать, что первоначальное распределение частиц по размерам в большой степени зависит от используемых способов промышленной обработки. Также на распределение частиц по размерам может оказывать влияние последующая трансформация вещества в окружающей среде или под действием человека.
3.4 Представленные методы применимы только для нерастворимых в воде веществ (растворимость менее 10-6 г/л). Метод A, позволяющий определить эффективный гидродинамический радиус, Rs, следует использовать для волокнистых и неволокнистых веществ без предварительного испытания. Метод A применим только в диапазоне 2 мкм < Rs < 100 мкм. Метод B для волокнистых веществ используют только в случае, если исследование световой микроскопией, схожесть с известными волокнистыми или волокнообразующими веществами или другие данные указывают на вероятность образования волокон.
3.5 В методе A определяемым параметром является эффективный гидродинамический радиус или эффективный радиус Стокса, Rs. Конечную скорость падения сферы малого размера под действием силы тяжести в вязкой жидкости, v, м/с, вычисляют по формуле:
v = 2gR_{s}^{2}(d_{1} - d_{2})/9\eta , (1)
g — гравитационная постоянная, м/с2;
d2 — плотность жидкости, кг/м3;
\eta — динамическая вязкость жидкости (Н·с/м2 = Па·с).
В иных случаях используют аналогичные соотношения. Размер частиц, как правило, выражается в микрометрах (1 мкм = 10-6 м).
3.5.1 Метод B позволяет построить гистограммы распределения длины (l) и диаметра (d) волокон. По оси ординат откладывается абсолютное число частиц в каждом интервале значений l или d. Типичные гистограммы приведены на рисунках 1 и 2.
4 Стандартные вещества
4.1 Аттестовано пять стандартных веществ с определенным диапазоном размеров частиц от 0,35 до 650 мкм (за исключением диапазона от 50 до 200 мкм) в отношении кумулятивного распределения массы частиц в зависимости от диаметра частиц, рассчитанного на основании эквивалентной скорости оседания или эквивалентного объема. Стандартные вещества выпускаются с сертификатами измерений и могут быть получены из Бюро стандартов Европейского экономического сообщества. Бюро стандартов также представляет отчеты о сертификации [7].
4.2 Вещества для калибровки
4.2.1 Метод A: в качестве вещества для калибровки может использоваться двухкомпонентная или трехкомпонентная смесь латексных сфер (2 мкм <= d <= 100 мкм).
4.2.2 Метод B: рекомендации отсутствуют.
4.3 Вещества для оценки
4.3.1 Метод A: в качестве вещества для оценки может использоваться трехкомпонентная смесь латексных сфер размером 2, 50 и 100 мкм (для обеспечения дискретного распределения) с пробой дробленого кварца (для обеспечения непрерывного распределения).
4.3.2 Метод B: в качестве вещества для оценки рекомендуется использовать асбест хризотиловый (специфические свойства не имеют значения при условии наличия достаточного количества тщательно перемешанного образца для идентичного распределения при проведении межлабораторных испытаний).
5 Принцип испытания
5.1 Метод A: существует несколько доступных стандартных методов, отвечающих требованиям в отношении чувствительности, приведенных в таблице 1.
| Принцип | Методы |
|---|---|
| Седиментация | ASTM D 3360-96 [1], ASTM D 442-63 [2], NF-T 30044 [8], DIN 66115-1-83 [4] |
| Центрифугирование | ASTM C 678 [3], [6] |
| Счетчик Коултера | ANSI C 690-75 [9] |
Сопоставимость указанных методов (в частности, седиментационных методов) и других методов необходимо определять дополнительно.
Пробу тестируемого вещества исследуют с помощью стандартной световой микроскопии для определения примерной природы частиц (например, пластинки, иглы и т.п.).
5.2 Метод B: для получения данных о волокнах малого диаметра (>= 0,1 мкм) требуется проведение сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) или трансмиссионной электронной микроскопии (ТЭМ). В настоящее время стандартный метод отсутствует, а методы, которые разрабатываются для определения загрязнения асбестом (при условии, что волокнистое строение вещества идентифицировано и вещество присутствует в высокой концентрации), часто являются более сложными и дорогостоящими, чем необходимо для настоящего испытания. Во время подготовки проб следует соблюдать предельную осторожность для предупреждения разрушения, комкования и загрязнения тестируемого вещества. Длина или диаметр изображения волокна измеряются вручную, полуавтоматически или автоматически, а результаты представляются в виде гистограммы (рисунки 1 и 2).
Рисунок 1 — Распределение волокон по длине в пробе (метод B)
Рисунок 2 — Распределение волокон по диаметру в пробе (метод B)
6 Достоверность испытания
6.1 Воспроизводимость
6.1.1 Распределение эффективного гидродинамического радиуса (метод A) измеряют трижды при условии, что два значения различаются между собой не более чем на 20%.
6.1.2 Распределение волокон по длине или диаметру (метод B) при необходимости измеряют не менее двух раз — с использованием отдельных выборок и подготовки проб — с использованием не менее 70 волокон на гистограмму. В данной гистограмме два значения не должны различаться более чем на 50% или 3 мкм волокна, в зависимости от наибольшего значения. Такая воспроизводимость должна быть достаточной для моделирования и получения окончательных результатов. Однако присутствие длинных, тонких волокон — в связи с их потенциальной опасностью для здоровья — указывает на необходимость дальнейших, более точных исследований.
6.2 Чувствительность
Метод A позволяет определить частицы размером менее 2 мкм и более 200 мкм. Для получения кривой распределения радиуса необходимо достаточное количество диапазонов радиуса. Метод B позволяет определить волокна с диаметром менее 0,2 мкм и более 100 мкм и длиной менее 5 мкм и более 300 мкм.
6.3 Специфичность
Информация представлена в 3.4.
6.4 Возможность стандартизации
При необходимости процедуры испытания могут быть стандартизированы. Однако отсутствие единой процедуры отбора, подготовки и предварительной обработки проб может привести к значительной вариабельности результатов, полученных методом B.
6.5 Возможность автоматизации
Возможна автоматизация или полуавтоматизация представленных методов. Также возможна полная автоматизация измерения и анализа длины l и диаметра d волокон.
7 Описание испытания
7.1 Подготовка
7.1.1 Метод A: пробы должны быть представительными для промышленных партий продукции, поэтому отбор и подготовку проб следует проводить тщательно. В случае если мелкие частицы тестируемого вещества образуют агломераты, требуется предварительная обработка пробы (например, добавление диспергирующих агентов, встряхивание или низкочастотная ультразвуковая обработка) перед определением первичного размера частиц. Необходимо соблюдать особые меры предосторожности в целях предупреждения изменения распределения частиц по размерам. В случае высокостабильных агломератов частиц нет строгой необходимости четко различать исходные частицы и агломераты. Методы подготовки представительных проб приведены в стандартах, перечисленных в 5.1.
7.1.2 Метод B: для подготовки проб при использовании сканирующей электронной микроскопии могут использоваться два простых метода (B-1, B-2).
7.1.2.1 Метод подготовки проб B-1
Определенное количество тестируемого вещества суспендируют в 10 — 100 мл отфильтрованной дистиллированной или деионизированной воды (суспензия должна быть относительно прозрачной, не густой). Распределению частиц в суспензии может способствовать добавление поверхностно-активного вещества, например абсолютного этилового спирта или неионогенного детергента, в небольших количествах (~ 1 часть на 100 частей). Получение суспензии порошка достигается аккуратным ручным перемешиванием, смешиванием на вортексе или с помощью магнитной мешалки. Суспензию фильтруют непосредственно через фильтр Nucleopore диаметром 47 мм, наложенный на мембранный фильтр Millipore диаметром 47 мм, установленный в фильтродержателе Millipore диаметром 47 мм (Hydrosol, изготовленный из нержавеющей стали), с использованием мягкого вакуума. Необходимо убедиться, что порошок из суспензии не осаждается. В зависимости от размера исследуемых частиц используют фильтры с различным размером пор. Концентрация суспендированных частиц определяет количество фильтрата. Менее концентрированная суспензия дает более равномерное распределение частиц по поверхности фильтра [10]. Фильтр Nucleopore удаляют с поддерживающего фильтра, соблюдая меры предосторожности для предупреждения нарушения расположения частиц на поверхности. Фильтр помещают в стеклянную или пластиковую чашку Петри с фильтровальной бумагой Whatman № 1 вверх стороной, покрытой частицами. Чашку Петри накрывают и помещают в сухой бокс или под вакуум. После полного высыхания фильтр разрезают на части необходимого размера и помещают лицевой стороной вверх на медную ленту, предварительно установленную на держатель образцов для сканирующей электронной микроскопии (с использованием двухсторонней ленты). Для обеспечения прилипания ленту нагревают с использованием инфракрасного или аналогичного источника тепла в течение 5 — 15 мин. Обрезают края фильтра для совпадения с держателем образцов для сканирующей электронной микроскопии.
7.1.2.2 Метод подготовки проб B-2
Альтернативным методом подготовки проб является прямой перенос сухого порошка на медную ленту (клейкую изоленту), установленную в держателе образцов для сканирующей электронной микроскопии. Порошок также можно распылить на поверхность медной ленты с использованием распылителя или пипетки, снабженной большой резиновой грушей.
7.2 Условия проведения испытания и оборудование
7.2.1 Метод A: комнатные условия. Для всех методов используют стандартное измерительное оборудование. Для седиментационных методов используют пипетки и седиментационные весы.
7.2.2 Метод B: испытание следует проводить в вытяжном шкафу или герметизированном помещении, если это возможно, во избежание загрязнения тестовой системы волокнами, присутствующими в воздухе.
Для проведения испытания также требуются небольшой электронный микроскоп и иное вспомогательное оборудование.
7.3 Проведение испытания
7.3.1 Метод A: процедура проведения испытания представлена в стандартах, перечисленных в 5.1.
7.3.2 Метод B: оба метода подготовки проб (B-1 и B-2) обеспечивают распределение частиц пробы на фильтровальной бумаге или медной ленте, установленной в держателе образцов для сканирующей электронной микроскопии. Подготовленную пробу исследуют с помощью сканирующего электронного микроскопа или предварительно покрывают металлической пленкой с использованием распыляющего устройства или вакуумного испарителя. Репрезентативные участки поверхности пробы фотографируют при различном увеличении для получения представительного изображения распределения исследуемых частиц (при необходимости в это же время для оценки загрязнения пробы возможно проведение энергодисперсионного рентгеновского анализа репрезентативных частиц).
7.3.3 Распределение частиц по размерам может быть определено непосредственно путем измерения на экране или на фотографиях. Если сканирующий электронный микроскоп оснащен визуализирующей системой анализа изображений, то следует непосредственно определить популяционную статистику (численность популяций). Такие измерения можно автоматизировать или полуавтоматизировать при необходимости [7]. Если изображение указывает на то, что проба является слишком концентрированной, то испытание следует повторить с более разбавленным раствором тестируемого вещества.
7.4 Анализ
Измерение физических показателей различными методами может привести к несколько различающимся результатам по распределению частиц по размерам; следовательно, всегда следует указывать использованные методы измерения. Репрезентативные методы анализа указаны в [7], [10] - [14].
8 Данные и отчет о проведении испытания
8.1 Метод A: данные получают для трех диапазонов размеров частиц: > 200 мкм, < 2 мкм и от 2 до 200 мкм. Только последний диапазон следует использовать для построения кривой распределения. Следует иметь достаточное количество приращений в мкм для построения кривой (субпопуляций). Для представления гистограммы требуются также данные по массе в процентах от массы вещества для частиц > 200 мкм и < 2 мкм.
8.2 Метод B: получают данные по полной длине (l) и диаметру (d) для волокон с параметрами: l >= 5 мкм и d >= 0,1 мкм. На основании полученных данных строят две гистограммы распределения с использованием не менее 50 волокон для каждой. Диапазоны диаметров составляют 0,1 — 0,5; 0,5 — 1,0; 1,0 — 2,0; 2,0 — 3,0; 3,0 — 5,0 мкм и более 5 мкм. Диапазоны длин составляют 0 — 5; 5 — 10; 10 — 15; 15 — 20 (и т.д.) мкм. Гистограммы представлены на рисунках 1 и 2.
8.3 Отчет о проведении испытания
8.3.1 Метод A. Отчет о проведении испытания должен содержать следующую информацию:
- предполагаемое изменение распределения частиц по размерам в процентах от полученных значений в дальнейшем (например, в случае различий между промышленными партиями);
- описание метода подготовки проб;
- описание методов анализа проб;
- предварительные данные о форме частиц (например, сферическая, пластинчатая, игольчатая);
- номер партии, номер пробы;
- характеристика пробы: суспендирующая среда, температура, pH;
- концентрация пробы;
- распределение радиуса Стокса (эффективного гидродинамического радиуса) Rs для 2 <= Rs <= 200 мкм;
- среднее значение и примерная «площадь» (в процентах) любых отображаемых пиков в распределении Rs;
- процент частиц с Rs <= 2 мкм;
- процент частиц с Rs >= 200 мкм.
8.3.2 Метод B. Отчет о проведении испытания должен содержать следующую информацию:
- описание метода подготовки пробы, характеристика пробы;
- число частиц на исследуемом участке;
- общее число измеренных волокон;
- распределение l, d (гистограммы);
- среднее значение и примерная «площадь» (в процентах) любых отображаемых пиков в распределении Rs.
ОБОБЩЕННЫЕ ДАННЫЕ ПО СТАНДАРТНЫМ МЕТОДАМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРА ЧАСТИЦ И ОСНОВНЫХ КЛАССОВ РАЗМЕРОВ ГРАНУЛ (согласно с G. Muller, Methoden der Sedimentuntersuchungen, 1964, p. 303, Stuugart, с соответствующими дополнениями)
СРАВНЕНИЕ СТРУКТУРЫ МЕЖДУНАРОДНОГО ДОКУМЕНТА СО СТРУКТУРОЙ НАСТОЯЩЕГО СТАНДАРТА
| Структура международного документа | Структура межгосударственного стандарта |
| Раздел 1 | Раздел 1 |
| Раздел 1 | Раздел 1 |
| Раздел 2 | - |
| Подраздел A | Раздел 3 |
| Раздел 4 | |
| Раздел 5 | |
| Раздел 6 | |
| Подраздел B | Раздел 7 |
| Раздел 3 | Раздел 8 |
| Раздел 4 | Библиография |
| Раздел 5 | Приложение A |