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氣體氟化物的測定方法研究!
發(fā)布時間:2019-10-11編輯:
本文針對現(xiàn)有氟化物的監(jiān)測過程中的技術(shù)存在的不足,提供一種采集樣品時透氣性好,不易損耗,造價低,對氣氟的高捕集率,分離好,性價比高,操作簡便、安全的測定氣體氟化物的方法。該方法的樣品處理過程簡單,氟化物分離快速、完全,回收率高達(dá)93.6%以上,超過現(xiàn)有方法氟化物回收率一倍以上,且操作簡便、安全。


氣態(tài)的氟在空氣中大部分是氟化氫,少量的氟化硅(SiF4)和氟化碳(CF4)。氟化物污染主要來源于電解鋁廠、磷肥廠和冰晶石廠等。人在氟化氫400~430mg/m3 濃度下可引起急性中毒致死。長期吸入低濃度的氟及其化合物的氣體和粉塵,能夠影響各組織和器官的正常生理功能,甚至引起慢性氟中毒氟骨癥。因此準(zhǔn)確測定環(huán)境空氣中的氟污染非常重要。


一、氟化物的監(jiān)測過程分析


氟化物的監(jiān)測過程主要包括樣品的采集、分離、分析三個階段。


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采集階段


目前對于空氣中氟化物的采集技術(shù)主要是氫氧化鈉溶液吸收和濾膜采集法?紤]到濾膜便于攜帶,且對于氟化物的捕集率較高等優(yōu)點,目前對于氟化物的采集多采用濾膜法。目前現(xiàn)行的乙酸-硝酸纖維微孔濾膜采集有三個主要缺點:


(1)吸附氟化物后不易分離,分離回收率低,準(zhǔn)確度差。


2)雙濾膜采樣透氣性較差,容易憋氣損壞采氣泵,儀器損耗率高。


(3)濾膜浸泡吸收液后,易脆折斷,不易較長時間保存。


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分離階段


目前國內(nèi)氟化物濾膜采集氟化物樣品后分離方法主要有:鹽酸浸泡、超聲波清洗和硫酸蒸餾。采用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)(HJ480- 2009)采用鹽酸浸泡加超聲波清洗分離技術(shù),經(jīng)過試驗驗證,氟化物的回收率低于硫酸蒸餾氟化物分離技術(shù)的50%以上,甚至最低只有硫酸蒸餾氟化物分離技術(shù)的10%左右。


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分析階段


處理后的樣品主要采用氟離子選擇電極法測定氟化物,該方法快速、靈敏、適用范圍寬、簡便、準(zhǔn)確等優(yōu)點,目前國內(nèi)較廣范圍使用。


二、氣體氟化物的測定方法研究


氣體氟化物的測定方法采用中速定量濾紙作為捕集環(huán)境空氣中高濃度氟化物的濾膜材料,用氫氧化鈉溶液(1.0mol/L)作為浸漬液,浸泡快速定量濾紙,晾干,采用采氣量為100~120L/min 采樣泵采集一個小時左右,捕集環(huán)境空氣中高濃度氟化物。捕集后采用無氟水或新制備的去離子水直接浸泡攪拌子、放置3~5h,而不需要采用其它復(fù)雜分離氟化物方式,可以快速、準(zhǔn)確、完全將氟化物從濾紙上分離出來,然后用氟離子選擇電極法測定溶液中氟化物的含量,來確定環(huán)境空氣中的高濃度氟化物濃度。


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濾膜材料的選取


本試驗根據(jù)實際情況,結(jié)合國內(nèi)外各種測定方法和資料的調(diào)研,確定選用實驗室常見的另一種濾料—濾紙,來代替乙酸—硝酸纖維微孔濾膜。經(jīng)綜合考慮、試驗驗證,采用無灰級中速定量濾紙。由于乙酸—硝酸纖維微孔濾膜空白本底較低,本次試驗做了濾紙空白試驗,以驗證其可行性。


隨機抽取經(jīng)浸漬液浸泡過的濾紙,除不進(jìn)行采樣外,按《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法(第四版)》中GB/T15345—1995 方法進(jìn)行空白值測定,測得空白值統(tǒng)計表從空白值統(tǒng)計表結(jié)果上看,空白濾紙含氟量均在10.6μg~17.1μg 之間以上,平均值為13.2μg,標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.07μg,濾紙空白稍高于乙酸—硝酸纖維微孔濾膜,但是完全能夠滿足附近有固定污染源的環(huán)境空氣中高濃度氟化物的測定要求。


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浸漬液的選取及濃度的確定


濾膜法測定氣體氟化物的浸漬液有氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉、醋酸鈉、甲酸鈉、磷酸氫二鉀;本測定方法適用于附近有固定污染源的環(huán)境空氣中高濃度氟的環(huán)境空氣監(jiān)測,因此我們選用氫氧化鈉溶液作為濾紙的浸漬液。


按照由低到高的順序選取0.2mol/L、0.4mol/L、0.6mol/L、0.8mol/L、1.2mol/L 五個濃度開展單張堿濾紙吸氟效率測定,由于篇幅有限,試驗結(jié)果略,從試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計上分析,當(dāng)氫氧化鈉浸漬液濃度在0.2mol/L~0.6mol/L 之間時,單張堿濾紙的氣態(tài)氟化物捕集效率在34.4%~82.1%之間,捕集效率低,范圍波動較大,不穩(wěn)定。當(dāng)氫氧化鈉浸漬液濃度在0.8mol/L 以上時,單張堿濾紙的氣態(tài)氟化物捕集效率在47.8%~78.3%之間,捕集效率高,穩(wěn)定,確定使用1.0mol/L 氫氧化鈉作為濾紙的浸漬液。


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樣品分離方法的簡便易行


目前國內(nèi)處理氟化物濾膜或濾筒的樣品前處理方法主要有:鹽酸浸泡攪拌、超聲波清洗和硫酸蒸餾。鹽酸浸泡加超聲波清洗,氟化物的回收率較低;而采用加(1+1)硫酸,通入水蒸氣蒸餾,卻增加了分析工作操作難度和不安全性。堿濾紙由于成分簡單,易浸泡洗脫,試驗直接用無氟水或新制備的去離子水浸泡,攪拌機攪拌洗脫,測得氟化物與用硫酸蒸餾測得氟化物進(jìn)行對比,經(jīng)實驗驗證氟化物回收率在99%以上。


與現(xiàn)有氟化物測定技術(shù)(HJ480-2009)相比的優(yōu)點:堿濾紙與乙酸—硝酸纖維微孔濾膜相比,材質(zhì)堅韌,不易破損,采集樣品時透氣性好,不易損耗采氣泵,造價低,卻有著對氣氟的高捕集率,分離好,性價比高。樣品處理過程簡單,氟化物分離快速、完全,回收率高達(dá)93.6% 以上,超過現(xiàn)有方法氟化物回收率一倍以上,且操作簡便、安全。


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樣品的采集

樣品的采集應(yīng)符合《環(huán)境空氣質(zhì)量手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T194)的要求。各種采樣器均應(yīng)在采樣前進(jìn)行氣密性檢查和流量校準(zhǔn)。采樣時,在濾膜夾中裝入兩張已浸漬過氫氧化鈉溶液(1.0mol/L)的濾紙,中間用2~3mm 厚的濾膜墊圈隔開,以100~120L/min 流量(氣流線速為0.3~0.4m/s)采氣45min 以上,根據(jù)使用儀器的性能設(shè)計采樣記錄,包括開始和結(jié)束時的采樣時間、流量或采樣體積、氣溫、氣壓、采樣點、樣品編號等。采樣后,用干凈的鑷子將濾紙取出,對折放入塑料袋(盒)中,密封好,帶回實驗室。


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樣品的分離


將已有氟化物固定或阻留的濾紙剪成小碎塊(約為5mm×5mm),放入100ml聚乙烯塑料杯中,加70mL無氟水,放入1個塑料包裹的攪拌子,于磁力攪拌器上攪拌10min~20min,將濾紙打成漿狀,放置3~5h,再加入鹽酸溶液(1mol/L)或氫氧化鈉溶液(1mol/L),在pH計上調(diào)節(jié)pH 值至5.5,過濾,濾液受于100ml容量瓶,加入總離子強度調(diào)節(jié)緩沖溶液10ml,用無氟水定容。


樣品經(jīng)預(yù)處理后,以氟離子選擇電極法測定,標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備等具體操作步驟及結(jié)果計算均按照《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法(第四版)》中GB/T15345—1995進(jìn)行。


本氣體氟化物的測定方法采用的堿濾紙與乙酸—硝酸纖維微孔濾膜相比,材質(zhì)堅韌,不易破損,采集樣品時透氣性好,不易損耗采氣泵,造價低,卻有著對氣氟的高捕集率,分離好,性價比高。樣品處理過程簡單,氟化物分離快速、完全,回收率高達(dá)93.6%以上,超過現(xiàn)有方法氟化物回收率一倍以上,且操作簡便、安全。

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