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1.原理
硅酸盐溶于加热的焦磷酸而石英几乎不溶,以质量法测定粉尘中游离二氧化硅的含量。
2.器材与试剂
1)器材
①锥形烧瓶(50 ml);②量筒(25 ml);③烧杯(200~400 ml);④玻璃漏斗和漏斗架;⑤温度计(0~ 360℃);⑥电炉(可调);⑦高温电炉(附温度控制器);⑧瓷坩埚或铂坩埚(25 ml,带盖);⑨坩埚钳或铂尖坩埚钳;⑩干燥器(内盛变色硅胶);⑩分析天平(感量为0.0001 g);⑩玛瑙研钵;⑩定量滤纸(慢速);⑩pH试纸。
2)试剂
①焦磷酸(将85%的磷酸加热到沸腾,至250℃不冒泡为止,放冷,贮存于试剂瓶中);②氢氟酸;③结晶硝酸铵;④盐酸。以上试剂均为化学纯。
3.采样
采集工人经常工作地点呼吸带附近的悬浮粉尘。按滤膜直径为75 mm的采样方法以最大流量采集0.2 g左右的粉尘,或用其他合适的采样方法进行采样;当受采样条件限制时,可在其呼吸带高度采集沉降尘。
4.分析步骤
(1)将采集的粉尘样品放在105℃±3℃烘箱中烘干2h,稍冷,贮于干燥器中备用。如粉尘粒子较大,需用玛瑙研钵研细到手捻有滑感为止。
(2)准确称取0.1~0.2 g粉尘样品于50 ml的锥形烧瓶中。
(3)样品中若含有煤、其他碳素及有机物的粉尘时,应放在瓷坩埚中,在800~900℃下灼烧30 min以上,使碳及有机物完全灰化,冷却后将残渣用焦磷酸洗入锥形烧瓶中,若含有硫化矿物(如黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿等),应加数毫克结晶硝酸铵于锥形烧瓶中。
(4)用量筒取15 ml焦磷酸,倒入锥形烧瓶中,摇动,使样品全部湿润。
(5)将锥形烧瓶置于可调电炉上,迅速加热到245~250℃,保持15 min,并用带有温度计的玻璃棒不断搅拌。
(6)取下锥形烧瓶,在室温下冷却到100~150℃,再将锥形烧瓶放入冷水中冷却到40~50℃,在冷却过程中,加50~80℃的蒸馏水稀释到40~45 ml,稀释时一面加水,一面用力搅拌混匀。
(7)将锥形烧瓶内容物小心移入烧杯中,再用热蒸馏水冲洗温度计、玻璃棒及锥形烧瓶。把洗液一并倒人烧杯中,并加蒸馏水稀释至150~200 ml,用玻璃棒搅匀。
(8)将烧杯放在电炉上煮沸内溶物,趁热用无灰滤纸过滤(滤液中有尘粒时,须加纸浆),滤液勿倒太满,一般约在滤纸的2/3。
(9)过滤后,用0.1 N盐酸洗涤烧杯移入漏斗中,并将滤纸上的沉渣冲洗3~5次,再用热蒸馏水洗至无酸性反应为止(可用pH试纸检验),如用铂坩埚时,要洗至无磷酸根反应后再洗3次。上述过程应在当天完成。
(10)将带有沉渣的滤纸折叠数次,放于恒量的瓷坩埚中,在80℃的烘箱中烘干,再放在电炉上低温炭化,炭化时要加盖并稍留一小缝隙,然后放入高温电炉800~900℃中灼烧30 min,取出瓷坩埚,在室温下稍冷后,再放入干燥器中冷却1h,称至恒量并记录。
5.粉尘中游离二氧化硅含量的计算
SiO2( F)=(m2 - m1 )/G×100 (8-7)
式中SiO2( F)-游离二氧化硅含量,%;
m1-坩埚质量,g;
m2-坩埚加沉渣质量,g;
G-粉尘样品质量,g。
6.粉尘中含有难溶物质的处理
(1)当粉尘样品中含有难以被焦磷酸溶解的物质时(如碳化硅、绿柱石、电气石、黄玉等)。则需用氢氟酸在铂坩埚中处理。
(2)向铂坩埚内加入数滴1:1硫酸,使沉渣全部润湿。再加40%的氢氟酸5~10 ml(在通风柜内),稍加热,使沉渣中游离二氧化硅溶解,继续加热蒸发至不冒白烟为止(防止沸腾)。再于900℃温度下灼烧,称至恒量。
(3)处理难溶物质后游离二氧化硅含量的计算:
SiO2(F)=(m2 - m3 )/G×100 (8-8)
式中m3 -经氢氟酸处理后坩埚加沉渣质量,g。
其他符号含义同式(8-7)。
7.磷酸根的检验方法
1)原理
磷酸和钼酸铵在pH值为4.1时,用抗坏血酸还原生成蓝色。
2)试液的配制
(1)醋酸盐缓冲液(pH值为4.1)取0.025 md/L醋酸钠溶液,0.1 md/L醋酸溶液等体积混合。
(2)1%抗坏血酸溶液(保存于冰箱中)。
(3)钼酸铵溶液。取2.5 g钼酸铵溶于100 ml的0.05 md/L硫酸中(临用时配制)。
3)检验方法
(1)测定时分别将1%抗坏血酸溶液和钼酸铵溶液两溶液用醋酸盐缓冲液各稀释10倍。
(2)取1 ml滤液加上述溶液各4.5 ml混匀,放置20 min,如有磷酸根离子则显蓝色。
本法为基本方法。采用其他方法时,必须以本方法为基准。