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Yingsa Optical Instrument (Shanghai) Co., Ltd
単成分定量例——赤外線測定粉塵中の遊離シリカ含有量
日付：2025-11-24読み：0
生産環境における粉塵の危害性と粉塵中のSiO2（遊離シリカ）含有量は密接に関連している。世界各国は粉塵中の遊離シリカ含有量を粉塵衛生基準を制定する重要な指標の一つとしている。作業場において、遊離シリカ含有量が10%を超える粉塵を珪塵と呼ぶ。長期にわたって珪塵に接触すると珪肺を引き起こすことがあり、これは我が国で最も深刻な職業病の一つである。2014年、国家安監総局は「職業衛生技術サービス機構作業規範」（安監総庁安健［2014］39号）第14条第（2）項で、シリカ成分が不明な粉塵または遊離シリカを含む粉塵について、遊離シリカ含有量の測定を行い、粉塵の性質を確定しなければならないと規定した。
遊離シリカとは、金属や金属酸化物と結合せずに遊離状態にあるシリカを指す。遊離シリカは結晶構造別に結晶型（crystalline）、クリプトcrystalline（crypto crystalline）、アモルファス（amorphous）の3種類に分類される。作業場粉塵中の遊離シリカ含有量の測定はGBZ/T 192.4-2007「作業場空気中粉塵測定第4部：遊離シリカ含有量」に従って行い、ピロリン酸法、赤外分光光度計とX線回折法を含む。ピロリン酸法は手作業であり、実験員の基礎化学操作の熟練度を非常に試練し、そのため人員に対する要求が高く、時間がかかり煩雑であり、実験結果は実験員の操作熟練度の影響を大きく受け、X線回折法は、価格が高すぎて、基層に対する普及性が悪い、赤外スペクトル法は、操作が簡便で、テストが迅速で、結果が正確である。全体の過程では少量の臭化カリウム試薬しか使用されておらず、環境に優しく、高効率であり、現在は末端への普及性が強い。
実験フロー
1.標準サンプル調製：約10、20、30、40、50、100ミリグラムのα-SiOを採取する2それぞれ240、230、220、220、210、190、150ミリグラムの臭化カリウム粉末（200メッシュ）を混合した。次に混合粉末を標準品としてサンプリングした。
2.標準サンプルスペクトルの取得：均一なサンプルと臭化カリウム混合物を打錠金型に入れ、転移率が98%以上になるようにし、金型に転移した混合物を小山様に積み上げ、打錠する。作製したサンプル片を取り出して赤外スペクトル装置の透過スタンドに置いて吸光度試験を行った。スペクトルを下図1に示す。
図1遊離シリカ赤外線吸収スペクトル
3.標準曲線の構築：得られた標準曲線をソフトウェアに導入し、適切な吸収ピークを選択してモデルを構築し、以下の図2に示すように、α-SiO2800、780、694 cm-1近くに吸収ピークがあり、私たちはこの3つのピークをそれぞれ取って図3、図4、図5のようにモデル化し、関連因子はすべて0.998以上である。実際のサンプルは吸収ピークに干渉する可能性があることに注意して、適切な吸収ピークのモデルを選択してサンプル吸収を計算しなければなりません。粉塵中に粘土、雲母、閃石、長石などの成分を含む場合、694 cm-1吸収ピークの標準曲線に位置する。
図2遊離シリカモデリング
図3 800 cm-1近傍遊離シリカ標準曲線
図4 780 cm-1近傍遊離シリカ標準曲線
図5 694 cm-1近傍遊離シリカ標準曲線
4.未知含有量サンプル定量：サンプルと臭化カリウムを混合して打錠し、その後赤外スペクトル装置の透過スタンドに置いて吸光度テストを行い、サンプルスペクトル図を取得する。次に、次の図6に示すように、標準曲線を呼び出して未知のサンプルの含有量を計算します。
図6標準曲線を用いて試料の遊離シリカ含有量を計算する
小結：
赤外スペクトルを採用することで、粉塵中の遊離シリカの含有量を迅速かつ正確に測定し、私たちの健康を守ることができます。ようこそIR赤外線雲学堂、一緒にもっと赤外線の知識を学びましょう。より多くの人に赤外線を理解してもらい、赤外線を使うことができて、赤外線を使うことができるのは私たちの絶えず努力する方向です！