制備標準呼吸性粉塵濾膜樣品的實驗方法研究

摘要 介紹了自制的標準呼吸性粉塵發(fā)生裝置制備含石英呼吸性濾膜樣品的實驗方法。經(jīng)測試表明：該方法操作簡便，制備的呼吸性粉塵樣品石英含量均勻，樣品質(zhì)量可控制，粉塵粒度分布和現(xiàn)場樣品一致，適用于實驗室間或不同方法之間的石英含量比較性研究和質(zhì)量控制。

關鍵詞 呼吸性粉塵 石英 濾膜樣品 制備方法 裝置

1 前言

我國從試行呼吸性粉塵（簡稱呼塵）監(jiān)測以來，已有十幾個實驗室分別采用紅外光譜法（IR）和X射線衍射法（XRD）對各類作業(yè)現(xiàn)場的呼塵樣品進行了石英含量的測定工作，并在各自的實驗條件下對分析方法、測試技術進行了研究，一些研究人員進行了不同方法的對照測試研究，實驗樣品多是由現(xiàn)場沉積塵經(jīng)研磨制成或采用同一作業(yè)現(xiàn)場的平行呼塵樣品。由沉積塵研磨制成的樣品雖然能滿足石英含量均勻的要求，但當樣品數(shù)量較大時，粒度分布往往與呼塵存在差異，且不能反映現(xiàn)場濾膜樣品測定的全過程，而現(xiàn)場平行樣品因受現(xiàn)場環(huán)境影響，石英含量缺少均勻一致性。

筆者介紹了自己研制的標準呼塵發(fā)生裝置及由現(xiàn)場沉積塵制備呼塵濾膜樣品的實驗方法，并為進行方法對照研究和實驗室間的協(xié)作實驗、質(zhì)量控制提供可靠制樣方法。

2 實驗方法

2.1儀器、設備和試劑

1）傅立葉變換紅光譜儀，Nicolet205型；

2）粉末試樣壓片機及壓片模具，769YP-15型；

3）十萬分之一電子天平，Mettler AT261；

4）標準呼塵發(fā)生裝置，包括標準粉塵發(fā)生器、個體呼塵采樣器4臺、空氣壓縮機、塑料管等，自制；

5）投影顯微鏡、紅外線快速干燥箱、濾膜靜電消除器、標準分樣篩（80目有200目）；

6）金屬刮刀、毛惻、無磁無齒鑷子、瓷坩堝、坩堝鉗、干燥器、載玻片、玻璃棒和護郵袋；

7）(30mmPVC濾膜；

8）標準石英，Min—U—Sil 5，《=5(m，美國

9）溴化鉀（KBr），光譜純，<200目，紅外線干燥箱中干燥過夜，放干燥器中待用；

10）試驗用粉塵：金礦礦塵、煤礦巖塵和煤礦煤塵，粉末粒徑《=5(m占95%。

2.2 試驗樣品的選擇和制備

將各類作業(yè)現(xiàn)場沉積塵樣品置于電熱恒溫干燥箱中，105℃干燥小時，取出冷卻后過80篩去除雜物；分別用IR法、XRD法和重量法進行石英含量測定，選擇測定結果一致的三種樣品，即金礦礦塵、煤礦巖塵和煤礦煤塵作為試驗粉塵。

將試驗粉塵樣品用制樣機研磨，用5000倍顯微鏡觀察，要求粉塵粒徑《=5(m占95%以上（由遼寧省勞動衛(wèi)生研究所粉塵室協(xié)助制樣），作為試驗細粉塵，重新干燥，放干燥器中備用。

2.3 呼塵濾膜樣品制備

2.3.1 標準呼塵發(fā)生裝置

標準呼塵發(fā)生裝置由標準粉塵發(fā)生器、4臺旋風式個體呼塵采樣器、干燥管、空氣壓縮機、塑料連接管等組成。參照國外資料設計加工了有機玻璃制的標準粉塵發(fā)生器，其結構參見圖1。發(fā)塵器底部為球形樣品室，從兩側各插入一噴氣管，噴嘴直徑為(1mm，用塑料管將噴管、干燥管和空氣壓縮機順序連接，發(fā)塵器上部為圓柱形粉塵懸浮室，上方圓形密封蓋上等距離分布4個圓孔，通過塑料管將旋風式個體呼塵采樣頭懸掛在粉塵懸浮室內(nèi)，另一端接個體呼塵采樣器。

2.3.2 操作

1） 從濾膜盒中取出50張(30mmPVC濾膜，放入干燥器中干燥4小時，經(jīng)靜電消除器消除靜電后稱量（精確至0.01mg），編號記錄質(zhì)量，平放于護郵袋中備用。

2）將濾膜安裝在采樣頭內(nèi)；在樣品室底部中心處加入2g試驗細粉塵，蓋上密封蓋。

3）開啟空氣壓縮機，待壓力達到50psi時停機，打開出氣口（1-2）秒后關閉；在壓縮空氣的作用下，發(fā)塵器內(nèi)產(chǎn)生懸浮粉塵，待3分鐘后，同時開啟4臺采樣器，通過控制采樣時間制備所需樣品量的呼塵濾膜樣品：1#為金礦礦塵（1-2）mg，2#為煤礦巖塵（0.5-1）mg，3#為煤礦煤塵（2-2.5）mg。（該操作需在通風柜內(nèi)進行，以防止含石英粉塵外溢）。

4）采樣后取下濾膜，含塵面向內(nèi)兩次對折放入原袋，在干燥器中干燥兩小時后稱量濾膜，記錄結果；再放入干燥器干燥30分鐘，再稱量；相鄰兩次的質(zhì)量差<=0.03mg時，認為樣品有效。

通常，每采40個樣品需更換發(fā)塵器內(nèi)試驗粉塵。

3 樣品驗證

為確認制備的呼塵濾膜樣品的石英含量均勻及包裝傳遞不產(chǎn)生損失和污染，對上述樣品特做以下驗證：

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3.1樣品中石英含量均勻性驗證

對制備樣品隨機抽取20%，用IR法測石英含量，結果見表1。不難看出：包括采樣、稱量和石英測定在內(nèi)的8個平行樣品實驗室內(nèi)測試結果變異系數(shù)（CV）分別為9.53%、9.24%和10%，表明樣品中石英含量是均勻的。

3.2 樣品包裝傳遞方式驗證

試驗用以下方法傳遞樣品：將已準確稱量的濾膜樣品放入已編號的護郵袋中，從外面壓緊；將每組3個樣品訂在一起放入袋中；用掛號郵至樣品分析實驗室。為考察樣品傳遞過程中是否有損失或污染，當實驗室接到樣品后開包檢查、稱量，或檢查后按原包裝方式寄回，用同一臺天平稱量，結果見表2。

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由表2可見；由同一實驗室稱量或由不同實驗室稱量質(zhì)量的絕對偏差均≤0.03mg，相當于感量為0.01mg天平的稱量誤差，證明采用的包裝傳遞方式不引起樣品的損失或污染。

3.3 實驗室間協(xié)作試驗驗證

將制備的三種呼塵濾膜樣品（3個平行樣）、兩個空白濾膜及測試報告寄至有關實驗室進行石英含量測試，共有7個實驗室提供了62個測試數(shù)據(jù)，其中兩個采用XRD，其他用IR。測試結果表明，不同實驗室和方法間的測定數(shù)據(jù)具有可比性，對三種樣品測定的總體變異系數(shù)分別為33%、25.5%、68%。

4 討論

1） 該標準呼塵發(fā)生裝置和操作程序合理可行，能夠產(chǎn)生均勻的試驗懸浮粉塵，可同時采集4個呼塵濾膜樣品，樣品質(zhì)量可控制，石英含量均勻，粉塵粒度分布與現(xiàn)場樣品一致完全能滿足協(xié)作試驗對樣品的要求。

2） 本裝置可用于制備已知礦物和石英含量的平行樣品，為各實驗室進行方法研究、實驗室之間協(xié)作攻關、方法比較和質(zhì)量控制提供了可靠的制樣方法。

3） 這套裝置若配以百萬分之一電子天平，可用于制備標準呼吸性石英濾膜樣品，為IR和XRD直接測定呼塵濾膜樣品提供了制備標準樣品的方法；也可用于制備已知干擾物標準樣品，為消除干擾的方法研究，以及IR差減技術在石英測定方面的應用提供了制樣手段。