(高清版)GBT 41456-2022 納米技術(shù) 生產(chǎn)環(huán)境納米二氧化鈦粉塵濃度檢測方法 分光光度法

納米技術(shù)生產(chǎn)環(huán)境納米二氧化鈦粉塵濃度檢測方法分光光度法2022-04-15發(fā)布2022-11-01實施國家標準化管理委員會I 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14測定方法原理 15設(shè)備和儀器 26樣品采集與處理 27分散液中二氧化鈦粉塵濃度的測試 28結(jié)果 59測試報告 6附錄A(資料性)分散液中納米二氧化鈦粉塵濃度測試實例(較低濃度) 7附錄B(資料性)分散液中納米二氧化鈦粉塵濃度測試實例(較高濃度) 參考文獻 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由中國科學院提出。本文件由全國納米技術(shù)標準化技術(shù)委員會(SAC/TC279)歸口。本文件起草單位：南京理工大學、北京海岸鴻蒙標準物質(zhì)技術(shù)有限責任公司、江蘇省顆粒學會、北京市理化分析測試中心、中國計量科學研究院、北京粉體技術(shù)協(xié)會。1納米技術(shù)生產(chǎn)環(huán)境納米二氧化鈦粉塵濃度檢測方法分光光度法本文件規(guī)定了采用分光光度法測定生產(chǎn)環(huán)境空氣中納米二氧化鈦粉塵濃度的方法，包括樣品采集本文件適用于使用分光光度計檢測濕法采集到的納米二氧化鈦粉塵濃度。其他環(huán)境空氣中納米二氧化鈦濃度的測定可參考使用本文件。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T30544.4納米科技術(shù)語第4部分：納米結(jié)構(gòu)材料JJG880濁度計JJG956大氣采樣器3術(shù)語和定義GB/T30544.4界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。懸浮于空氣中，至少有一維尺寸小于100nm的二氧化鈦。捕集液collectionliquid使用大氣采樣器進行濕法采集時，對納米粉塵進行捕集、截留的液體介質(zhì)。納米粉塵分散液liquidofnanometerdustsuspension含有納米粉塵的捕集液。注：簡稱分散液。4測定方法原理利用大氣采樣器將空氣中納米二氧化鈦粉塵采集到捕集液中，形成二氧化鈦粉塵分散液。二氧化鈦的消解產(chǎn)物硫酸氧鈦(見化學反應式1)與二安替吡啉甲烷(DAPM)或過氧化氫(H?O?)發(fā)生絡合反應，生成顏色顯著的絡合物(分別見化學反應式2、化學反應式3)。采用分光光度計測試絡合物在相應最大吸收波長處的吸光度，絡合物吸光度與二氧化鈦濃度在一定范圍內(nèi)成正比。結(jié)合空氣樣品采集體積和分散液體積等參數(shù)，計算出環(huán)境空氣中二氧化鈦粉塵濃度。2化學反應式1:TiO?+H?SO?→TiO2++SO?2-+H?O化學反應式2:TiO2++3(DAPM)+2H+→[Ti(DAPM)?]++H?O化學反應式3:TiO2++H?O?→[TiO(H?O?)]2+5設(shè)備和儀器5.1采樣器：符合JJG956的大氣采樣器。5.3超聲波發(fā)生器：設(shè)備參數(shù)應覆蓋以下范圍：頻率25kHz～100kHz,功率100W～300W。5.4濁度計：符合JJG880的濁度計，量程下限不高于0.1NTU。5.5電熱板：加熱板面積不小于150mm×150mm,溫度不低于200℃。5.6紫外-可見分光光度計：波長范圍200nm～600nm,精度優(yōu)于1nm。6樣品采集與處理在懸浮有納米粉塵的生產(chǎn)環(huán)境中，采用檢定合格且采樣效率可知的大氣采樣器，按照采樣器操作規(guī)程連續(xù)采集含有納米粉塵的空氣，通過空氣與捕集液的相互作用將納米粉塵截留到捕集液中，形成粉塵分散液，實現(xiàn)對粉塵的采集。準確量取1000mL(記作V?)蒸餾水作為納米二氧化鈦粉塵的捕集液，轉(zhuǎn)移到采樣器的收集器中。將采樣器的采樣頭或采樣口置于納米二氧化鈦生產(chǎn)環(huán)境的代表性位置和呼吸帶高度，調(diào)節(jié)空氣采樣流量，開始采樣。采集一定時間后，取出二氧化鈦粉塵的捕集液(即分散液)待測。6.3樣品保存分散液樣品應于采集后24h內(nèi)完成測試。如果24h內(nèi)無法完成樣品測試，則需將樣品在4℃±2℃下冷藏并暗處保存，最長保存時間不應超過1個月。6.4樣品分散處理分散液樣品測試前需在室溫下至少超聲5min,工作條件：頻率25kHz～100kHz,功率100W~7分散液中二氧化鈦粉塵濃度的測試7.1測試方法的選擇首先，利用濁度計測試經(jīng)超聲分散的二氧化鈦分散液濁度，再根據(jù)分散液濁度值選擇相應的測試方法，如圖1所示。當分散液濁度Tro?≤T。時，按7.2規(guī)定的二安替吡啉甲烷分光光度法測試，測試實例見附錄A;當分散液濁度Trio?>T。時，按7.3規(guī)定的過氧化氫分光光度法測試，測試實例見附錄B。T。的測試方法為：取生產(chǎn)現(xiàn)場的納米二氧化鈦產(chǎn)品配制成1.8mg/L的分散液，用濁度計測得的濁度值即為T。3粉塵分散液分散液濁度測試分散液濁度Yiα?≤Tn二安替吡啉甲烷分光光度法Fwg>Yg圖1分散液濃度測試方法選擇流程圖7.2二安替吡啉甲烷分光光度法7.2.1試劑與樣品7.2.1.2鹽酸(37%):優(yōu)級純。7.2.1.3濃硫酸(98%):優(yōu)級純。7.2.1.6蒸餾水：去離子水經(jīng)二次蒸餾得到的二次蒸餾水。7.2.1.7二氧化鈦：生產(chǎn)現(xiàn)場的納米二氧化鈦產(chǎn)品。7.2.2溶液的配制7.2.2.1二安替吡啉甲烷溶液稱取25.0g二安替吡啉甲烷于1000mL燒杯中，加入400mL7.4%鹽酸(采用37%鹽酸配制而成),加熱并攪拌至完全溶解，冷卻，轉(zhuǎn)移至500mL的容量瓶中，用7.4%鹽酸定容至刻度，混勻，保存于棕色瓶中，4℃±2℃下冷藏。使用前1h取出。有效期1個月。向1000mL燒杯中加入350mL濃硫酸和200g硫酸銨，置于電熱板上加熱至硫酸銨全部溶解，然后自然冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至500mL廣口瓶中。安全警告——濃硫酸為強酸性腐蝕品。稱取500.0mg二氧化鈦產(chǎn)品于100mL燒杯中，加入消解液10mL,置于電熱板上，在通風櫥中逐漸升溫至200℃消解，待溶液變?yōu)闊o色透明時取下，冷卻，轉(zhuǎn)移至1000mL容量瓶中，用蒸餾水定容至4用移液管移取二氧化鈦儲備液5mL置于250mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，混勻。7.2.3.1取6個50mL容量瓶，分別加入二氧化鈦使用液0mL、1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL和7.2.3.2向上述6個溶液中均依次加入8.0mL5.9%鹽酸、2.0mL10g/L抗壞血酸和10.0mL50g/L7.2.3.3分別移取7.2.3.2的6個溶液到比色皿中，用紫外-可見分光光度計在波長390nm處，以試劑7.2.3.5工作曲線的直線擬合相關(guān)系數(shù)R2應不小于0.999,否則重新繪制。7.2.4分散液中納米二氧化鈦粉塵濃度的測試7.2.4.1將分散液樣品至少超聲5min。7.2.4.2用移液管取7.2.4.1分散液樣品50mL于100mL燒杯中，在80℃條件下烘干。7.2.4.3在7.2.4.2樣品中加入10mL消解液于燒杯中，置于電熱板上，在通風櫥中逐漸升溫至200℃7.2.4.4在7.2.4.3樣品中，依次加入8.0mL的5.9%鹽酸、2.0mL的10g/L抗壞血酸和10.0mL的50g/L二安替吡啉甲烷溶液，用蒸餾水定容至50mL,搖勻。7.2.4.5將7.2.4.4溶液轉(zhuǎn)入比色皿中，用紫外-可見分光光度計在波長390nm處，測定吸光度，每個樣用7.2.4.5樣品的吸光度減去空白溶液的吸光度，從7.2.3.4工作曲線上查出分散液中二氧化鈦粉塵的質(zhì)量濃度，記為p?(mg/L)。7.3過氧化氫分光光度法7.3.1.1濃硫酸(98%):優(yōu)級純。7.3.1.3過氧化氫(30%):分析純。7.3.1.5二氧化鈦：生產(chǎn)現(xiàn)場的納米二氧化鈦產(chǎn)品。用蒸餾水將30%過氧化氫稀釋10倍。向1000mL燒杯中加入350mL濃硫酸和200g硫酸銨，置于電熱板上加熱至硫酸銨全部溶解，然5GB/T41456—2022后自然冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移入500mL廣口瓶中。安全警告——濃硫酸為強酸性腐蝕品。7.3.2.3二氧化鈦儲備液稱取500.0mg二氧化鈦產(chǎn)品于100mL燒杯中，加入消解液10mL,置于電熱板上，在通風櫥中逐漸升溫至200℃消解，待溶液變?yōu)闊o色透明時取下，冷卻，轉(zhuǎn)移至1000mL容量瓶中，用蒸餾水定容至7.3.2.4二氧化鈦使用液用移液管移取二氧化鈦儲備液10mL置于500mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，混勻。7.3.3工作曲線的繪制7.3.3.1取6個250mL容量瓶，分別加入二氧化鈦使用液0mL、10mL、20mL、50mL、100mL和200mL。7.3.3.2向上述6個溶液中均分別加入3%過氧化氫溶液5.0mL,用蒸餾水定容至刻度，混勻，得到不同濃度的溶液。7.3.3.3分別移取7.3.3.2的6個溶液到比色皿中，用紫外-可見分光光度計在波長410nm處，以試劑空白為參比，測試吸光度，每個樣品測試3次，計算其平均吸光度。7.3.3.4以二氧化鈦濃度為橫坐標，平均吸光度為縱坐標，繪制工作曲線。7.3.3.5工作曲線的直線擬合相關(guān)系數(shù)R2應不小于0.999,否則重新繪制。7.3.4分散液中納米二氧化鈦粉塵濃度的測試7.3.4.1將分散液樣品至少超聲5min。7.3.4.2用移液管取7.3.4.1分散液樣品50mL于100mL燒杯中，在80℃條件下直至烘干。7.3.4.3在7.3.4.2樣品中加入10mL消解液于燒杯中，置于電熱板上，在通風櫥中逐漸升溫至200℃消解，待溶液變成無色透明時取下，冷卻，轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中。7.3.4.4在7.3.4.3樣品中加入3%過氧化氫5.0mL,用蒸餾水定容至50mL,搖勻。7.3.4.5將7.3.4.4溶液轉(zhuǎn)入比色皿中，用紫外-可見分光光度計在波長410nm處，測試吸光度，每個樣品測試三次，計算其平均吸光度。7.3.5數(shù)據(jù)處理用7.3.4.5樣品的吸光度減去空白溶液的吸光度，從7.3.3.4工作曲線上查出分散液中二氧化鈦粉塵的質(zhì)量濃度，記為p?(mg/L)。8結(jié)果根據(jù)7.2或7.3測試得到的分散液中二氧化鈦的質(zhì)量濃度值，由公式(1)計算出生產(chǎn)環(huán)境中二氧化鈦粉塵的濃度：p?——生產(chǎn)環(huán)境空氣中納米二氧化鈦粉塵的濃度，單位為毫克每立方米(mg/m3);p?——分散液中二氧化鈦粉塵的質(zhì)量濃度，單位為毫克每升(mg/L);6V?——分散液的體積，單位為升(L);V?——已換算為標準狀況(0℃,101.325kPa)下的現(xiàn)場采氣體積，單位為立方米(m3);η——采樣器的采集效率，%.注：采集效率由儀器廠商提供或計量部門校準。9測試報告測試報告應包含但不限于以下內(nèi)容：——本文件編號；——測試樣品的信息，如樣品名稱、采樣點位置、納米二氧化鈦產(chǎn)品批號等；——測定結(jié)果；——所用儀器信息；——采樣點所在單位信息。7(資料性)分散液中納米二氧化鈦粉塵濃度測試實例(較低濃度)A.1濁度值T。的確定取納米二氧化鈦產(chǎn)品，配制成1.8mg/L分散液，采用濁度計測定濁度值T。為7.5NTU。A.2樣品濁度值的測定取50mL分散液樣品超聲分散5min,采用濁度計測定其濁度值為6.1NTU(Tro?≤To)。因此，選用二安替吡啉甲烷分光光度法測定分散液樣品濃度。A.3溶液的配制稱取25.0g二安替吡啉甲烷于1000mL燒杯中，加入400mL7.4%鹽酸，加熱并攪拌至完全溶解，冷卻，轉(zhuǎn)移至500mL的容量瓶中，用7.4%鹽酸定容至刻度，混勻，保存于棕色瓶中，4℃±2℃下冷藏。使用前1h取出。有效期1個月。A.3.2消解液向1000mL燒杯中加入350mL濃硫酸和200g硫酸銨，置于電熱板上加熱至硫酸銨全部溶解，然后自然冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至500mL廣口瓶中。A.3.3二氧化鈦儲備液稱取500.0mg二氧化鈦產(chǎn)品于100mL燒杯中，加入消解液10mL,置于電熱板上，在通風櫥中逐漸升溫至200℃消解，待溶液變?yōu)闊o色透明時取下，冷卻，轉(zhuǎn)移至1000mL容量瓶中，用蒸餾水定容至A.3.4二氧化鈦使用液用移液管移取二氧化鈦儲備液5mL置于250mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，混勻。A.4工作曲線的繪制A.4.1取6個50mL容量瓶，分別編號1號、2號、3號、4號、5號、6號，按表A.1要求，在1～6號中分別加入5.9%鹽酸、10g/L抗壞血酸、50g/L二安替吡啉甲烷溶液和不同體積的A.3.4二氧化鈦使用液，得到二氧化鈦質(zhì)量濃度分別為0mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.6mg/L、0.8mg/L和1.0mg/L的工作溶液。表A.1工作溶液明細表標液序號工作液質(zhì)量濃度/使用液質(zhì)量濃度/移取體積/mL5.9%鹽酸體積/mL10g/L抗壞血酸體積/mL50g/L二安替吡啉甲烷溶液體積/mL定容體積/mL10028表A.1工作溶液明細表(續(xù))標液序號工作液質(zhì)量濃度/使用液質(zhì)量濃度/移取體積/mL5.9%鹽酸10g/L抗壞血50g/L二安替吡啉甲烷溶液體積/mL定容體積/mL3456A.4.2分別移取A.4.1得到的6個工作溶液到比色皿中，用紫外-可見分光光度計在波長390nm處，測定吸光度，每個樣品測定3次，計算其平均吸光度，減去試劑空白的吸光度后，以二氧化鈦濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制工作曲線。工作曲線相關(guān)系數(shù)R2不小于0.999。二氧化鈦質(zhì)量濃度/(mg/L)A.5分散液中納米二氧化鈦粉塵濃度的測試A.5.1將分散液樣品超聲5min。A.5.2用移液管取50mL分散液樣品(A.5.1)于100mL燒杯中，在80℃條件下烘干。A.5.3在A.5.2樣品中加入10mL消解液于燒杯中，置于電熱板上，在通風櫥中逐漸升溫至200℃消解，待溶液變成無色透明時取下，冷卻，轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中。A.5.4在A.5.3樣品中，依次加入8.0mL的5.9%鹽酸、2.0mL的10g/L抗壞血酸和10.0mL的50g/L二安替吡啉甲烷溶液，用蒸餾水定容至50mL,搖勻。A.5.5將A.5.4溶液轉(zhuǎn)入比色皿中，用紫外-可見分光光度計在波長390nm處，測定吸光度，每個樣品測試三次，計算其平均吸光度為0.481A。減去試劑空白的吸光度(0.056A)后，從工作曲線上查出二氧化鈦粉塵的質(zhì)量濃度為0.783mg/L。9A.6計算在納米二氧化鈦生產(chǎn)車間空氣環(huán)境中，流量400L/h下采樣8h,總采樣體積為3.2m3;采樣器采樣效率為98.5%;分散液體積為1L。因此，依據(jù)公式(1)計算可得該采樣點環(huán)境空氣中納米二氧化鈦粉塵濃度為0.249mg/m3。(資料性)分散液中納米二氧化鈦粉塵濃度測試實例(較高濃度)B.1濁度值T。的確定取納米二氧化鈦產(chǎn)品，配制成1.8mg/L分散液，采用濁度計測定濁度值T。為7.5NTU。B.2樣品濁度值的測定取50mL分散液樣品超聲分散5min,采用濁度計測定其濁度值為33.0NUT(Tro?>To)。因此，選用過氧化氫分光光度法測定分散液樣品濃度。B.3溶液的配制B.3.1過氧化氫溶液用蒸餾水將30%過氧化氫稀釋10倍。B.3.2消解液向1000mL燒杯中加入350mL濃硫酸和200g硫酸銨，置于電熱板上加熱至硫酸銨全部溶解，然后自然冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至500mL廣口瓶中。B.3.3二氧化鈦儲備液稱取500.0mg二氧化鈦產(chǎn)品于100mL燒杯中，加入消解液10mL,置于電熱板上，在通風櫥中逐漸升溫至200℃消解，待溶液變?yōu)闊o色透明時取下，冷卻，轉(zhuǎn)移至1000mL容量瓶中，用蒸餾水定容至B.3.4二氧化鈦使用液用移液管移取二氧化鈦儲備液25mL置于500mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，混勻。B.4工作曲線的繪制別加入B.3.1中過氧化氫溶液5mL和不同體積的B.3.4使用液，得到二氧化鈦溶液的質(zhì)量濃度分別為0mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L、5.0mg/L、10.0mg/L和20.0mg/L的工作溶液。表B.1工作溶液配制明細表標