МУК 5886-91

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО УСКОРЕННОМУ ОПРЕДЕЛЕНИЮ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ДИОКСИДА КРЕМНИЯ

В УГОЛЬНОЙ И ПРИРОДНОЙ ПЫЛИ


МУК 5886-91



РАЗРАБОТАНЫ Московским институтом гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана


УТВЕРЖДЕНЫ Заместителем Главного государственного санитарного врача СССР М.И. Наркевичем 10 сентября 1991 г. № 5886-91



SiO2

М.м. 60,08


Диоксид кремния - бесцветное кристаллическое вещество, Tпл. 1728 °С, Tкип. 2590 °С, плотность 2,6 г/см3. Не растворяется в воде, растворяется в фтористоводородной кислоте.

В воздухе находится в виде аэрозоля.

Токсичность: вызывает фиброз легких ("силикоз"), увеличивает склонность к заболеванию туберкулезом легких.

Предельно допустимая концентрация в воздухе пыли, содержащей 2-10% кристаллического диоксида кремния - 4 мг/м3; 10-70% - 2 мг/м3; свыше 70% - 1 мг/м3.


Характеристика метода


Определение основано на избирательном сплавлении кристаллического диоксида кремния с составным плавнем после обработки пробы едкой щелочью при кипячении, растворении полученной кремнекислой соли и определении кремния в растворе в виде синего кремнемолибденового комплексного соединения.

Нижний предел измерения в анализируемом объеме пробы - 2 мкг.

Нижний предел измерения в воздухе - 0,05 мг/м3 (при отборе 100 л воздуха).

Диапазон измеряемых концентраций - 0,05-30,0 мг/м3.

Граница суммарной погрешности измерения не превышает ±15%.

Измерению не мешают соединения фосфора, мышьяка, кремний и аморфный диоксид кремния.

Время выполнения измерения 3 часа, включая отбор проб 30 мин.


Приборы, аппаратура, посуда


Аспирационное устройство.

Фильтродержатели.

Тигли стеклоуглеродные конусные № 5, ТУ 48-20-117-82, вместимостью 40 мл.

Муфельная печь.

Ступка агатовая.

Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, вместимостью 25, 50 и 100 мл.

Цилиндры мерные с пришлифованной пробкой или колбы конические, ГОСТ 1770-74, вместимостью 50 мл.

Цилиндры мерные, ГОСТ 1770-74, вместимостью 10 мл.

Воронки из полиэтилена.

Мерный сосуд из полиэтилена или парафинированный.

Пипетки, ГОСТ 20292-74, вместимостью 0,1; 0,2; 1; 2; 5; 10 мл.

Щипцы тигельные.

Спектрофотометр.

Водяная баня.

Ртутно-кварцевая лампа.


Реактивы, растворы, материалы


Кремний диоксид, ТУ 6-09-3379-79, ОСЧ 12-4, прокаленный в муфельной печи при 1000 °С в течение 2-х часов.

Стандартный раствор № 1 с содержанием 200 мкг/мл диоксида кремния. 0,02 г диоксида кремния, тонко измельченного в агатовой ступке, перемешивают в стеклоуглеродном тигле с 1 г калия-натрия углекислого и сплавляют в муфельной печи при 750 °С в течение 10 минут. Затем тигель вынимают из печи, охлаждают, наливают в несколько приемов 20 мл 5%-ного раствора углекислого натрия и кипятят до полного растворения плава. Раствор переносят через бумажный фильтр "синяя лента" в мерную колбу вместимостью 100 мл. Тигель промывают горячей водой и сливают в ту же колбу. Охлажденный раствор доводят до метки водой и хранят в полиэтиленовом сосуде в течение месяца.

Рабочий стандартный раствор № 2, содержащий 20 мкг/мл диоксида кремния, готовят непосредственно перед употреблением. Для этого в мерную колбу вместимостью 100 мл наливают 10 мл стандартного раствора № 1, доливают 50-60 мл дистиллированной воды, прибавляют 1,5 мл 1 н раствора серной кислоты и доводят объем до метки водой.

Натрий хлористый, х.ч., ГОСТ 4233-77.

Калий-натрий углекислый, х.ч., ГОСТ 4332-76.

Калий азотнокислый, х.ч., ГОСТ 4217-77, изм. № 1.

Серная кислота, ГОСТ 4204-66, 10 н, 1 н растворы.

Натрий углекислый, ГОСТ 84-76, 5%-ный раствор, хранится в полиэтиленовом сосуде.

Составной плавень готовят из калия-натрия углекислого, натрия хлористого и калия азотнокислого в весовом соотношении 16:8:1 (320:160:20 мг на пробу), соответственно, тщательно растирая и смешивая их в агатовой ступке небольшими порциями. Смесь хранят в плотно закрытом полиэтиленовом сосуде.

Кислота винная, ч.д.а., ГОСТ 5817-77, 5%-ный раствор.

Кислота лимонная, ч.д.а., ГОСТ 3652-69, 5%-ный раствор.

Медь (II) виннокислая, 3-водная, ТУ 6-09-08-1087-76, 0,3%-ный раствор.

Медь сернокислая, 5-водная, ч.д.а., ГОСТ 4165-78.

Кислота аскорбиновая, ГОСТ 4815-57, 1%-ный раствор, свежеприготовленный.

Аммоний молибденовокислый, ГОСТ 3765-72, перекристаллизованный, 7%-ный раствор.*

_____________

* Для перекристаллизации 100 г реактива растворяют при нагревании до 80 °С в 200 мл воды, добавляют аммиак до явного запаха и горячий раствор фильтруют (при отсасывании) через плотный фильтр. Фильтрат переносят в большой стакан, охлаждают водой со льдом, прибавляют при интенсивном перемешивании 300 мл этилового спирта. Раствор охлаждают до 10 °С и дают отстояться в течение 1 часа. Осадок отфильтровывают через воронку Бюхнера, промывают 2-3 раза этанолом (по 20-30 мл) и сушат на воздухе.


Натрия гидроксид, х.ч., ГОСТ 4328-77, 10%-ный раствор.

Восстановительная смесь* готовится из равных объемов свежеприготовленного раствора 1%-ной аскорбиновой кислоты и 0,3%-ного раствора виннокислой меди перед использованием.

_____________

* В отсутствии виннокислой меди восстановительную смесь готовят растворением 0,02 г CuSO4·5Н2О в 20 мл 1%-ной аскорбиновой кислоты.


Фильтры АФА-ВП-20.

Бумажные фильтры "синяя лента".


Отбор проб воздуха


Воздух со скоростью 10 л/мин аспирируют через фильтр АФА-ВП-20, укрепленный в фильтродержателе. Объем протянутого воздуха зависит от концентрации в нем пыли. Навеска пыли на фильтре должна быть не менее 2 мг. В случае малой запыленности и невозможности в течение 30 минут отобрать нужную навеску, следует объединить несколько параллельных проб.


Подготовка к измерению


Для построения градуировочного графика готовят шкалу стандартов согласно таблице.


Таблица


Шкала градуировочных растворов


№ п/п

Стандартный раствор № 2, мл

Дистиллированная вода, мл

Содержание кристаллического диоксида кремния, мкг

1

0

20,0

0

2

0,1

19,9

2

3

0,2

19,8

4

4

0,4

19,6

8

5

0,6

19,4

12

6

1,0

19,0

20

7

1,5

18,5

30


В конические колбы вместимостью 50 мл (либо мерные цилиндры с пришлифованными пробками) помещают стандартный раствор № 2 в указанных в таблице объемах. Доводят объем раствора до 20 мл дистиллированной водой, добавляют по 1,5 мл 1 н раствора серной кислоты и 1 мл 7%-ного раствора молибдата аммония, перемешивают и оставляют на 5 минут для развития окраски желтого комплекса.

Восстановление желтого кремнемолибденового комплексного соединения можно проводить 2-мя путями (фотохимическим или химическим), выбор которых зависит от наличия или отсутствия источника ультрафиолетового света.

1. Фотохимическое восстановление. В каждую колбу приливают по 5 мл 5%-ного раствора лимонной кислоты и 5 мл 10 н серной кислоты. Аликвотную часть раствора переносят в кварцевую кювету и облучают ультрафиолетовым светом в течение 5 минут. Расстояние от лампы до облучаемого раствора 5-6 см. По окончании облучения измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре при длине волны 815 нм относительно раствора холостой пробы.

2. Химическое восстановление. К растворам приливают по 5 мл 5%-ной винной кислоты и 0,5 мл восстановительной смеси, перемешивают и через 10 минут измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре при длине волны 815 нм относительно раствора холостой пробы.

Строят градуировочный график зависимости оптических плотностей от содержания диоксида кремния (в мкг).


Проведение измерения


Фильтр с отобранной пробой помещают в стеклоуглеродный тигель и озоляют в муфельной печи при 600-650 °С. Зольный остаток смачивают двумя каплями этилового спирта, добавляют 5 мл 10%-ного раствора едкого натра, помещают на кипящую водяную баню на 5-7 минут. Затем добавляют 10-15 мл воды и содержимое тигля фильтруют через бумажный фильтр "синяя лента", помещенный в полиэтиленовую воронку, промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод. фильтр с осадком переносят в тот же тигель и озоляют. Охлажденный зольный остаток смешивают с 0,5 г составного плавня и помещают на 10 минут в муфельную печь, нагретую до 750 °С, где смесь расплавляется. После охлаждения вносят в тигель 8 мл 5%-ного раствора карбоната натрия и нагревают на водяной бане до полного растворения плава. Содержимое тигля фильтруют через бумажный фильтр в мерную колбу вместимостью 50 мл, тигель промывают 3 раза горячей дистиллированной водой (по 6-8 мл), которую выливают в ту же колбу. Раствор нейтрализуют 7 мл 1 н серной кислоты и по охлаждении доводят объем до метки дистиллированной водой.

В зависимости от содержания диоксида кремния в колбу на 50 мл отбирают соответствующую аликвотную часть пробы (0,5-20 мл), доливают до 20 мл дистиллированной водой и дальнейший анализ ведут аналогично разделу "Подготовка к измерению". Оптическую плотность полученных растворов измеряют по сравнению с контролем, который готовят одновременно и аналогично пробам.

Количественное определение содержания диоксида кремния (в мкг) проводят по предварительно построенному градуировочному графику.




Расчет концентрации


Процентное содержание кристаллического диоксида кремния в пыли вычисляют по формуле:

,

где Vобщ - общий объем пробы, мл;

Vал - объем пробы, взятый для анализа, мл;

a - содержание кристаллического диоксида кремния в аликвотной части раствора, мкг;

p - вес отобранной пробы, мг.

Концентрацию пыли в воздухе (C) в мг/м3 рассчитывают по формуле:

,

где  V20 -

объем отобранного воздуха, приведенный к стандартным условиям, л (см. приложение 1).



ПРИЛОЖЕНИЕ 1


Приведение объема воздуха к стандартным условиям (температура 20 °С и давление 760 мм рт. ст.) проводят по формуле:

,

где: Vt - объем воздуха, отобранный для анализа, л;

P - барометрическое давление, кПа (101,33 кПа =760 мм рт. ст.);

t - температура воздуха в месте отбора пробы, С°.

Для удобства расчета V20 следует пользоваться таблицей коэффициентов (Приложение 2). Для приведения воздуха к стандартным условиям надо умножить Vt на соответствующий коэффициент.



ПРИЛОЖЕНИЕ 2


Коэффициенты для приведения объема воздуха к стандартным условиям


°С

Давление P, кПа/мм рт. ст.

97,33/730

97,86/734

98,4/738

98,93/742

99,46/746

100/750

100,53/754

101,06/758

101,33/760

101,86/764

-30

1,1582

1,1646

1,1709

1,1772

1,1836

1,1899

1,1963

1,2026

1,2058

1,2122

-26

1,1393

1,1456

1,1519

1,1581

1,1644

1,1705

1,1768

1,1831

1,1862

1,1925

-22

1,1212

1,1274

1,1336

1,1396

1,1458

1,1519

1,1581

1,1643

1,1673

1,1735

-18

1,1036

1,1097

1,1158

1,1218

1,1278

1,1338

1,1399

1,1460

1,1490

1,1551

-14

1,0866

1,0926

1,0986

1,1045

1,1105

1,1164

1,1224

1,1284

1,1313

1,1373

-10

1,0701

1,0760

1,0819

1,0877

1,0986

1,0994

1,1053

1,1112

1,1141

1,1200

-6

1,0540

1,0599

1,0657

1,0714

1,0772

1,0829

1,0887

1,0945

1,0974

1,1032

-2

1,0385

1,0442

1,0499

1,0556

1,0613

1,0669

1,0726

1,0784

1,0812

1,0869

0

1,0309

1,0366

1,0423

1,0477

1,0535

1,0591

1,0648

1,0705

1,0733

1,0789

+2

1,0234

1,0291

1,0347

1,0402

1,0459

1,0514

1,0571

1,0627

1,0655

1,0712

+6

1,0087

1,0143

1,0198

1,0253

1,0309

1,0363

1,0419

1,0475

1,0502

1,0557

+10

0,9944

0,9999

1,0054

1,0108

1,0162

1,0216

1,0272

1,0326

1,0353

1,0407

+14

0,9806

0,9860

0,9914

0,9967

1,0027

1,0074

1,0128

1,0183

1,0209

1,0263

+18

0,9671

0,9725

0,9778

0,9830

0,9884

0,9936

0,9989

1,0043

1,0069

1,0122

+20

0,9605

0,9658

0,9711

0,9783

0,9816

0,9868

0,9921

0,9974

1,0000

1,0053

+22

0,9539

0,9592

0,9645

0,9696

0,9749

0,9800

0,9853

0,9906

0,9932

0,9985

+24

0,9475

0,9527

0,9579

0,9631

0,9683

0,9735

0,9787

0,9839

0,9865

0,9917

+26

0,9412

0,9464

0,9516

0,9566

0,9618

0,9669

0,9721

0,9773

0,9799

0,9851

+28

0,9349

0,9401

0,9453

0,9503

0,9555

0,9605

0,9657

0,9708

0,9734

0,9785

+30

0,9288

0,9339

0,9391

0,9440

0,9432

0,9542

0,9594

0,9645

0,9670

0,9723

+34

0,9167

0,9218

0,9268

0,9318

0,9368

0,9418

0,9468

0,9519

0,9544

0,9595

+38

0,9049

0,9099

0,9149

0,9199

0,9248

0,9297

0,9347

0,9397

0,9421

0,9471