Методические указания на определение свободной двуокиси кремния в некоторых видах пыли

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 (NaCO·КСО). В последнем случае необходимо 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 свободный 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 водуха, не должны содержать соединений кремния.

Проверку фильтров осуществлят 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 (рН 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 приложение 1 приведен перечень природных материалов и методы, рекомендуемые для определения в них двуокиси кремния.

2.15. В приложении 2 приведены рабочие формулы для расчетов.