本发明涉及环境监测技术，更具体地说，它涉及一种检测空气中游离二氧化硅含量的方法。
背景技术：
：医学研究已经证明，生产性粉尘中的游离二氧化硅，是致尘肺病的主要矿物成分，因此当今世界各国矿山的安全规程中，对作业环境空气中粉尘浓度允许值的规定，都是以粉尘中的游离二氧化硅含量值为依据。我国2006年修订的《煤矿安全规程》中第739条规定，作业场所空气中粉尘(总粉尘、呼吸性粉尘)的浓度应符合相关要求，由此可见粉尘中游离二氧化硅的含量与尘肺癌的发生发展有着密切的关系，所以全面掌握并做好游离二氧化硅的含量监测，对于有效预防控制职业病的发生尤为重要。而现今对于空气中游离的二氧化硅的测定，应用最广泛的是焦磷酸法，粉尘中的硅酸盐及金属氧化物能够溶于加热至250℃的焦磷酸中，但游离的二氧化硅缺基本不溶，进而实现了二氧化硅的分离。不过，使用过程中程序较多，操作复杂，如欧阳添资发表于2015年第34期的《企业技术开发月刊》上的论文《焦磷酸重量法测游离二氧化硅方法的改进》中，就记载了对于空气中游离二氧化硅含量的测定方法的不足之处，但是其提出的多种建议较为常规，效果一般，特别是在试验过程中进行除杂处理时，需要多次滴入不同的反应溶剂对应不同的杂质源进行多次处理，不仅操作复杂，试验时间较长，且多次处理过程中往往会产生额外残留或带来其他杂质源,降低试验的精度。因此还需提出一种相较于现有技术更为简便、试验时间较短且试验结果精度更高的检测方法。技术实现要素：针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种检测空气中游离二氧化硅含量的方法，达到了缩短试验时长、提高试验精度的效果。为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种检测空气中游离二氧化硅含量的方法，包括如下步骤：s1,样品采集、溶剂配制，所述溶剂包括主溶剂和副溶剂，所述主溶剂为浓度为85％的焦磷酸溶液，所述副溶剂至少包括浓度为2mol/l的硝酸铵溶液的第一副溶剂、由浓度为9mol/l的硫酸溶液和浓度为40％的氢氟酸溶液组成的第二副溶剂中的一种；s2，样品预处理，对s1中得到的样品进行含杂测定：对s1中收集得到的样品进行有机碳含量测定，当样品检测含有机碳时，将s1中收集的样品于800℃-900℃下灰化30min-35min、对s1中收集得到的样品进行硫化矿物含量测定，当样品检测含硫化矿物时，滴入所述第一副溶剂除去硫化矿物,得到预处理品；s3，加热溶解，将s2中所述预处理品和所述主溶剂混合，并加热至245℃-250℃，持续搅拌15min，得到固液混合物；s4，冷却过滤，将s3中的固液混合物用滤纸过滤，得到沉渣，并称量所述沉渣的质量；s5，二次处理，将s4中的滤纸和沉渣在800℃-900℃下灰化30min-35min，加入所述第二副溶剂，并继续加热直至不冒白烟，再于900℃下灼烧，得到废渣；s6，称量计算，完成二次处理后称量废渣的质量，通过计算得到空气中游离二氧化硅的含量。通过上述技术方案，对样品进行预处理，通过检测先行确定样品中含有的杂质，并直接对应相应的杂质来进行后续除杂处理，即达到了简化除杂的流程，缩短试验时长，又能够降低在除杂时多余操作对试验产生的不良影响，提高试验的精度。而且，预处理中对杂质的检测与试验的正常进行并没有时间或步骤上的冲突，可以考虑同时进行，进一步的缩短了试验的时长。进一步优选为：将s1中收集得到的样品分出0.1g-0.2g为第一样品，其余为第二样品，所述第一样品用于测定二氧化硅的含量，所述第二样品用于进行所述s2中的含杂测定。通过上述技术方案，将样品分为第一样品和第二样品，从而将试验对象和含杂测定的试验对象分开，从而对于二氧化硅含量的测定与杂志的检测分开进行，能避免多余的除杂反应溶剂对试验对象产生的额外影响，进一步减少对试验的影响因素，提高试验结果的精度。进一步的，由于试验对象和含杂测定对象分开设置，可以两边试验同时进行，进一步缩短试验的时长，当检测出相应的杂质时，才需要对试验对象进行相应的除杂处理，若未检测出相应杂质，则可直接不对试验对象进行除杂处理，达到缩短了试验时间、简化试验流程且降低多余溶剂和操作对试验造成的不良影响的效果。进一步优选为：当所述第二样品检测含有机碳时，将所述第一样品于800℃-900℃下灰化30min-35min处理、当所述第二样品检测含硫化矿物时，对所述第一样品中滴入所述第一副溶剂，并将所述第一样品全部润湿。通过上述技术方案，检测含有有机碳时，可通过灰化直接除去有机碳，而检测含有硫化矿物时，可在配制副溶剂时将第一副溶剂配制完成，从而除去含有的硫化矿物；如果检测不含有有机碳和/或硫化矿物，则可直接减少对应的除杂步骤，简化操作步骤，同时也减少除杂时用的试剂对样品的污染，进而达到提高测量的精度的效果。进一步优选为：所述s1中采集的样品置于102℃-108℃的温度中进行干燥，干燥时间持续2h，完成干燥后冷却至室温，并对样品进行研磨，直至样品表面光滑。通过上述技术方案，通过干燥将水分彻底去除，再将样品表面研磨光滑，减小粉尘颗粒之间的接触面积，降低粉尘颗粒与其他杂质间的连接力，便于除杂。进一步优选为：所述s4中冷却时，温度降至40℃-50℃，再将固液混合物与体积为150ml-200ml的50℃-80℃的蒸馏水混合搅拌均匀。通过上述技术方案，加入热蒸馏水将固液混合物稀释，便于后续过滤操作。进一步优选为：所述滤纸经过过滤得到沉渣后，先对所述沉渣进行酸洗处理，再通过蒸馏水清洗掉酸洗用酸，直至将沉渣洗至中性。通过上述技术方案，通过酸洗，除去沉渣中可能含有的能够与酸进行反应的金属，以及其他溶于酸的碱性物质，提高沉渣中二氧化硅的纯度。进一步优选为：所述酸洗处理时，采用浓度为0.1mol/l的盐酸溶液，且对沉渣冲洗3-5次。通过上述技术方案，采用盐酸进行酸洗后，沉渣中的组成部分基本由不溶于酸的物质和二氧化硅组成，纯度相对较高。进一步优选为：所述s5中加入第二副溶剂时，先加入5-8滴浓度为9mol/l的硫酸溶液，将经过灰化的所述沉渣全部润湿，再加入5ml-10ml浓度为40％的氢氟酸。通过上述技术方案，加入第二副溶剂将二氧化硅溶解，而剩下的即为不溶于酸的杂质，进而可以得出二氧化硅的含量。进一步优选为：检测空气中游离二氧化硅含量时，设置有空白对照组，所述空白对照组操作步骤与所述第一样品经过的步骤相同。通过上述技术方案，设置空白对照组，且操作步骤与第一样品相同，进而可以在完成所有操作后，通过对空白对照组前后重量的变化，作为本实验的修正参数，提高试验结果的精度，消除一些难以观察到的因素带来的不良影响。综上所述，本发明具有以下有益效果：通过对的样品预处理，检测出样品中含有的杂质，并直接对应相应的杂质来进行后续除杂处理，没有的杂质即可省去相应的除杂步骤，即达到了简化除杂的流程，减少步骤，又能够降低多余除杂操作在除杂时对试验产生的不良影响，提高试验的精度，同时由于检测杂质的操作可以与二氧化硅含量测定的试验同步进行，不会增加额外的试验时间，因此在减少步骤时也能够缩短试验的时长。具体实施方式下面结合实施例，对本发明进行详细描述。实施例1：一种检测空气中游离二氧化硅含量的方法，包含的步骤如下：s1,样品采集、溶剂配制样品采集时，采用直径75mm的滤膜大流量采集空气中的粉尘，采集的样品置于102℃的温度中进行干燥，干燥时间持续2h，完成干燥后冷却至室温并对样品进行研磨，直至样品表面光滑。将采集到的粉尘直接分为第一样品和第二样品共两份，其中的第一样品作为实验样品，用以进行空气中游离二氧化硅含量的检测，第二样品作为测试样品，用于检测采集的样品中含有的杂质，其中第一样品的质量为0.12g；溶剂配制时，需要配制主溶剂和副溶剂，主溶剂为浓度为85％的磷酸溶液，将其加热至250℃不冒泡为止，静置待其冷却，并贮存于试剂瓶中备用。副溶剂包括第一副溶剂和第二副溶剂，第一副溶剂为2mol/l硝酸铵溶液，第二副溶剂包括浓度为9mol/l的硫酸溶液和浓度为40％的氢氟酸溶液，第二副溶剂提前配制好备用，是否需要同时配制第一副溶剂，则由后续样品预处理中是否检测出硫化矿物来决定。s2，样品预处理将第二样品均分为两部分，第一部分用于检测是否含有有机碳，可采用常规的重铬酸钾容量法：将重铬酸钾和第一部分样品加入浓度为1mol/l的硫酸溶液中，加热至硫酸溶液维持温度为180℃，沸腾5min后，停止加热，此时再通过硫酸亚铁来滴定剩余重铬酸钾的含量，进而通过消耗的重铬酸钾，来测定样品中是否含有有机碳。测定含有有机碳时，则将第一样品置于800℃-900℃下，灰化30min，除去第一样品中含有的有机碳，放置冷却。第二样品的第二部分用于检测是否含有硫化矿物：取第二部分和浓度为0.15mol/l的盐酸溶液混合，并采用醋酸铅试纸放置于该反应的容器正上方，由于硫化物与盐酸相遇后会产生的硫化氢气体，当硫化氢遇到醋酸铅试纸时，会在醋酸铅试纸上留下棕色斑点，进而可以确定样品中是否含有硫化物。测定样品中含有硫化物时，滴入8滴第一副溶剂使第一样品全部润湿，通过第一副溶剂除去第一样品中含有的硫化矿物，此时即得到预处理品。s3，加热溶解将预处理品放置于25ml的锥形瓶中，加入主溶剂15ml，摇匀并使样品全部湿润。再将锥形瓶放在可调电炉上，迅速加热至245℃-250℃，同时用带有温度计的玻璃棒不断搅拌，保持15min，搅拌充分得到固液混合物。s4，冷却过滤取下锥形瓶后，在室温下冷却至40℃-50℃，再加入80℃的蒸馏水45ml，边加边搅拌均匀，后将锥形瓶中物质转至烧杯中，并用热蒸馏水冲洗温度计、玻璃棒和锥形瓶，并将洗液倒入烧杯中，加蒸馏水总量为200ml并搅拌均匀。取慢速定量滤纸折叠成漏斗状，放置于漏斗中并用蒸馏水润湿。将烧杯放置于电炉上，加热至煮沸，稍静置，待混悬物略沉降后，趁热过滤，在滤纸上得到沉渣。过滤后，用浓度为0.1mlol/l的盐酸对烧杯进行清洗，并对沉渣也进行酸洗，冲洗5次，再用热蒸馏水将沉渣上的盐酸清洗干净，直至沉渣的ph为中性。s5，二次处理将有沉渣的滤纸折叠数次放置于坩埚上，在电炉上干燥、炭化，炭化时加盖并留有一小缝，再放入高温电炉内，在800℃-900℃进行灰化，持续30min。完成后取出，室温下放入干燥器中冷却1h，并记下此时得到的物质的重量m1。冷却完成后将灰化后的物质放置于铂坩埚中，再加入第二副溶液，第二副溶液的加入顺序为先加入5-8滴浓度为9mol/l的硫酸溶液，将经过灰化的所述沉渣全部润湿，再加入10ml浓度为40％的氢氟酸，此时沉渣中的二氧化硅全部溶解于第二副溶液中。此时加热铂坩埚直至不在冒出白烟，在将得到的物质置于900℃的电炉中燃烧，此时二氧化硅全部蒸发，得到废渣，记下废渣质量为m2。s6，称量计算试验过程中及时记录必要物质的重量，其中第一样品的质量记为m，二次处理中记经过灰化的物质质量为m1，记废渣的质量为m2。则可知空气中游离二氧化硅的含量为w＝(m1-m2)/m×100％。为了进一步的减少误差影响，上述试验进行时，还设有一组空白实验组。空白试验组没有试验样品，但操作的试剂量及步骤均与上述试验中第一样品的相同。则在s5中灰化时，能够得到滤纸的灰化后的质量m3作为修正参数，得到修正后的空气中游离二氧化硅的含量为w＝(m1-m2-m3)/m×100％。特别的，本方案中s1和s2虽然是步骤上的前后关系，但是在实际操作中，可以同步进行，条件允许时可以为多人同步进行。s1中的样品采集和s2中杂质的测定可以同步进行，溶剂配制在杂质测定完成后即可配制相应的溶剂，而且s2中的有机碳和硫化矿物的测定也可以同步进行，不仅不会延长试验的时间，一旦样品中不含有有机碳或硫化矿物，就可以直接缩短除去改物质的操作时间。实施例2：一种检测空气中游离二氧化硅含量的方法，与实施例1的区别在于操作步骤中的工艺参数，具体为，s1中样品采集、溶剂配制中，采集的样品置于108℃的温度中进行干燥处理。将采集到的粉尘直接分为第一样品和第二样品共两份时，得到的第一样品质量为0.2g。实施例3：一种检测空气中游离二氧化硅含量的方法，与实施例1的区别在于操作步骤中的工艺参数，具体为，s2的样品预处理中，除去有机碳时灰化时间为35min。实施例4：一种检测空气中游离二氧化硅含量的方法，与实施例1的区别在于操作步骤中的工艺参数，具体为，s4中加入蒸馏水为50℃在锥形瓶中进行搅拌，且最终添加蒸馏水的总量为155ml。实施例5：一种检测空气中游离二氧化硅含量的方法，与实施例1的区别在于操作步骤中的工艺参数，具体为，s5的二次处理中，对沉渣的灰化持续时间为35min；滴加第二副溶液时添加的氢氟酸为5ml。对比例：按照gbz/t192.4-2007《工作场所空气中粉尘测定第4部分：游离二氧化硅含量》中记载的焦磷酸法对空气中游离二氧化硅的含量进行测定。试验部分按照实施例1-5和对比例进行6组试验，测定不同区域的空气中游离二氧化硅的含量，并记录6组试验的时长，除去操作过程中的人为因素影响，并以对比例所消耗的时长为标准时长，将实施例1-5所消耗的试验时长与标准时长的差值记录入表1中。表1实施例1-5所消耗的试验时长与标准时长的差值实施例是否含有有机碳是否含有硫化矿物差值(min)实施例1有有-5实施例2有无-14实施例3无无-23实施例4有有-3实施例5无有-12数据说明由表1可知，实施例1-5中所消耗的试验时长与标准时长的差值均为负数，因此所用时间均短于标准时长，同时，由实施例2、3和5也可看出，当检测物质不含有有机碳和/或硫化矿物时，缩短的时间更为明显，同样的，由于减少了除去对应杂质的操作，减少了对试验样品的杂质源，一定程度上也提高了试验的精度。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12