红外分光光度法测定粉尘中游离二氧化硅含量.doc

红外分光光度法测定粉尘中游离二氧化硅含量1 实验部分1.1主要仪器与试剂红外分光光度计：TJ270-30A型压片机及磨具：FW-4A型电子天平：感量0.01mg高温电炉：SX-4-10型电热干燥箱：GZX-9070MBE型光谱纯溴化钾标准-SiO2：纯度在99以上。1.2实验方法(1)样品的采集现场样品采集按GBZ 159工作场所空气中有害物质监测采样规范执行。(2)样品处理沉降尘处理：粉尘样品放在1053的烘箱内干燥2h，稍冷，贮于干燥器备用。如果粉尘粒子较大，需用玛瑙研钵研磨，并用200目筛子筛选。准确称取筛选后的样品质量(m)置于高温电炉(低于600)内灰化30min，冷却后，放入干燥器内待用。滤膜样处理2：用差减法准确称量采样后滤膜(过氯乙烯滤膜)上粉尘的质量(m)，然后放入瓷坩埚内，置于高温电炉(低于600)内灰化30 min，冷却后，放入干燥器内待用。称取一定量的溴化钾(使溴化钾和粉尘总质量为250mg)放入瓷坩埚内和灰化后的粉尘充分混匀，连同压片磨具一起放入干燥箱(1105)中10 min。将干燥后的混合样置于压片磨具中，加压20MPa，持续3 min，制备出的锭片作为测定样品。对于滤膜样，须同时取空白滤膜一张，同上处理，制成样品空白锭片。(3)石英标准曲线的绘制准确称取10.00 mg标准-SiO2与990.00 mg溴化钾放入玛瑙研钵中，加入一定量的无水酒精，进行湿式研磨。充分研磨后进行烘干，配制成10 g/mg标准-SiO2混合样。准确称取不同质量(含标准-SiO2：0.01mg1.00 mg)的标准-SiO2混合样，混入研磨好的溴化钾，使其总质量达到250 mg，制成锭片进行检测。根据-SiO2对800、780、694cm-1波数的红外光具有特异性强的吸收带，以标准-SiO2质量为横坐标，800 cm-1吸光值减去830 cm-1吸光值为纵坐标，绘制标准曲线，并求出标准曲线的回归方程。(4)样品的测定分别将样品锭片与样品空白锭片进行扫描，记录830、800 cm-1处的吸光值，由-SiO2标准曲线得样品和空白锭片中游离二氧化硅的质量。(5)结果计算粉尘中游离二氧化硅(-SiO2)的百分含量，%m1测得粉尘中游离二氧化硅(-SiO2)质量数值，mgm2测得空白中游离二氧化硅(-SiO2)质量数值，mg(对于沉降尘m20)m粉尘样品质量数值，mg2、结果与讨论2.1标准-SiO2谱图二氧化硅种类繁多晶型复杂，主要有-SiO2、-SiO2和无定型SiO2等。但只有-SiO2在800、780、694cm-1波数下有明显的吸收带，如图1所示.图1：标准-SiO2谱图2.2样品量的选择测定游离二氧化硅含量，要选择适量的样品量。如果样品量过少，可能会接近或低于检测下限；如果样品量过大，一是增大干扰物质，二是定量吸收峰可能超出线性范围而导致检测结果偏低。取样量按含量高取样少原则进行取样，具体取样量按表1进行取样。表1样品取样量的选择-SiO2含量范围样品取样量mmg-SiO2：7511.33-SiO2：507521.33-SiO2：1050210-SiO2：10102.3标准曲线的绘制分别称取0.0、11.83、27.72、50.70、75.41、100.85 mg标准-SiO2混合样，并加溴化钾至250 mg，混匀后，装入压片模具，制成锭片。在900600cm-1波数进行扫描，吸光值如表2所示。表2标准-SiO2的吸光度值每片锭片含-SiO2质量/mg830 cm-1吸光度A1800吸光度A2A2-A10.00000.17810.17970.00160.11830.20780.23360.02580.27720.22550.27570.05020.50700.23980.32780.08800.75410.25890.39380.13491.00850.25400.43210.1781由于样品的背景吸收使扫描基线抬高或降低，从而影响定量峰的定量，所以必须对定量峰进行修正，结果表明在三个定量峰中，用800 cm-1的吸光值减去830 cm-1的吸光值来进行线性线性回归效果最好，同时也避免了由于背景漂移带来的影响。其线性回归方程为：y=0.1738x+0.0026(x:样品含量，mg；y：吸光值),线性相关系数为0.9996,利用得到的标准曲线,即可对被测样品进行粉尘中-SiO2含量的测定。2.4加标回收实验取煤尘的沉降尘做为样品按试验方法测定5次求得本底值为7.33%，另取同一样品998.78mg、998.23mg、988.71mg分别加入62.19mg、105.89mg、157.19mg标准-SiO2。充分碾磨混匀后,按试验方法测定含量并求得回收率，结果见表3。表3加标回收率的计算煤尘样品质量mg本底-SiO2质量mg加入-SiO2质量mg测得-SiO2含量平均值RSD%测得-SiO2质量mg回收率%998.7873.2162.1911.6011.7911.2610.7811.6712.5511.615.06123.1880.35998.2373.17105.8914.9315.0614.5414.3714.9415.7514.933.21164.8586.58988.7172.47157.1918.9918.8819.2719.0719.7118.3719.052.33218.2992.772.5实验方法的比较用标准-SiO2加溴酸钾分别配制成1.00%、5.07%、10.14%的标准样品，用本方法与焦磷酸法进行比较。两种方法测得的二氧化硅含量结果如表4。从对比结果可以看出两种方法差异较小，但红外分光光度法的准确度和精密度优于焦磷酸法，还具有操作简便、省时、节省试剂等优点。表4测试标准样品-SiO2质量分数结果对比标准值%红外分光光度法焦磷酸法n测量值相对误差n测量值相对误差1.0070.980.0762.061.040.1804.005.0764.920.1062.9665.230.2283.1610.14510.040.2310.99610.400.2602.563、结论在红外分光光度法测定粉尘中游离二氧化硅含量的过程中除样品的处理、标准曲线的绘制、样品量的选择等会影响检测结果的准确性，在具体操作过程中还应该注意粉尘粒度的影响，粉尘样品的粒度小于5 m应占95以上，如果颗粒度大于波长粒子，将对入射红外光产生强烈散射。对于滤膜采集的样品可忽略不计，但对于沉降尘样品，如果研磨不充分粒度大，会使SiO2测定结果偏低3。锭片均匀程度对样品的测定也会产成影响，所以在压片之前，要先将含有样品的粉末研磨均匀。并对锭片进行三次扫描取其平均值，这样有利于消除锭片均匀度的影响。本方法与焦磷酸法的比较表明本法切实可行，可在粉尘检测中推广使用。TJ270-30型双光束比例记录红外分光光度计TJ270-30型双光束比例记录红外分光光度计是国内第一台采用计算机直接比例记录原理的高性能红外分光光度计产品，填补国内空白，在国内居于领先水平，占据国内红外仪器的主要市场。该仪器实现了人机对话，操作简单，功能完善，可广泛地应用在石油、化工、医药、环保、教学、材料科学、公安、国防等各个领域，是科研、生产、教学不可缺少的分析测试仪器。红外分光光度计主要特点：在国内首次采用计算机直接比例记录原理采用一块高能量双闪耀光栅覆盖整个工作波段采用高性能计算机进行仪器控制和数据处理WINDWOS中文操作软件采用USB接口采用进口热电偶做红外接收器件，保证了仪器的高性能和可靠性。红外分光光度计仪器主要数据处理功能：光谱背景基线记忆光谱背景基线校正光谱数据累加运算%T与ABS转换光谱数据平滑运算光谱基线倾斜校正光谱文件管理光谱峰值检出光谱数据微分运算光谱数据四则运算光谱刻度扩展光谱吸收扩展红外分光光度计性能指标：波数范围波数精度分辨能力透过率精度4000-400cm-14cm-1(4000-2000cm-1)2 cm-1(2000-400cm-1)1.5cm-1(1000cm-1附近)0.2%T(不含噪音电平)Io线平直度杂散光测试模式扫描速度2%T0.5%T(4000-650cm-1)1%T(650-400cm-1)三种(透过率、吸光度、单光束)五档(很快、