指的是用于自動(dòng)前處理或輔助測(cè)定粉塵中游離二氧化硅(Free Silica, 主要為α-石英)含量的專用設(shè)備系統(tǒng)。其核心目標(biāo)是替代傳統(tǒng)手工操作，提高檢測(cè)效率、重復(fù)性和安全性。

一、什么是游離二氧化硅?

游離二氧化硅(Free SiO?)：指未與其他元素化合、以結(jié)晶態(tài)(主要是α-石英)存在的二氧化硅。

危害：長(zhǎng)期吸入含游離二氧化硅的粉塵可導(dǎo)致矽肺病(一種不可逆的職業(yè)性肺病)，因此各國(guó)對(duì)工作場(chǎng)所空氣中游離SiO?濃度有嚴(yán)格限值(如中國(guó)規(guī)定時(shí)間加權(quán)平均容許濃度為0.7 mg/m³)。

檢測(cè)必要性：礦山、隧道、鑄造、陶瓷、建材等行業(yè)必須定期監(jiān)測(cè)作業(yè)環(huán)境粉塵中的游離SiO?含量。

二、傳統(tǒng)檢測(cè)方法的痛點(diǎn)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(如中國(guó) GBZ/T 192.4—2007《工作場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定 第4部分：游離二氧化硅》)推薦使用：

○焦磷酸法(化學(xué)法)：操作繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)、強(qiáng)腐蝕性試劑;

○紅外分光光度法 或 X射線衍射法(XRD)：需對(duì)粉塵樣品進(jìn)行前處理(如分離、制樣、壓片等)。

這些前處理步驟通常依賴人工，存在：

○操作復(fù)雜、重復(fù)性差;

○接觸有毒有害化學(xué)品(如焦磷酸);

○制樣不均影響紅外或XRD檢測(cè)精度。

三、全自動(dòng)游離二氧化硅處理儀是什么?

它是一套集成化、自動(dòng)化的樣品前處理系統(tǒng)，主要用于配合紅外或XRD法，自動(dòng)完成粉塵中游離SiO?的分離、純化、制樣等流程。雖然不同廠商命名略有差異(如“全自動(dòng)石英粉塵前處理系統(tǒng)”“智能游離二氧化硅制樣儀”等)，但核心功能一致。

典型功能包括：

○自動(dòng)稱量粉塵樣品;

○自動(dòng)添加試劑(如焦磷酸、鹽酸等)進(jìn)行消解去除非硅雜質(zhì);

○自動(dòng)控溫加熱與攪拌，模擬標(biāo)準(zhǔn)消解條件;

○自動(dòng)過(guò)濾、洗滌、干燥殘留物(即富集的游離SiO?);

○自動(dòng)壓片或混樣，制成適合紅外或XRD分析的樣品片;

○數(shù)據(jù)記錄與追溯，符合實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理要求。

四、技術(shù)原理(以紅外法配套為例)

○粉塵樣品 → 經(jīng)焦磷酸處理 → 去除碳酸鹽、金屬氧化物等干擾物;

○殘留物主要為游離SiO?(α-石英);

○將殘留物與溴化鉀(KBr)混合，壓制成透明薄片;

○用紅外光譜儀檢測(cè)α-石英在 800 cm?¹、780 cm?¹、694 cm?¹ 等特征吸收峰;

○通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算游離SiO?含量。

全自動(dòng)處理儀就是把第1–3步甚至第4步自動(dòng)化。

五、典型應(yīng)用場(chǎng)景

○礦山企業(yè)職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)站

○安全生產(chǎn)監(jiān)督技術(shù)支撐機(jī)構(gòu)

○第三方環(huán)境與職業(yè)健康檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室

○隧道工程、地鐵施工等高粉塵作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

六、優(yōu)勢(shì) vs 傳統(tǒng)手工法

與傳統(tǒng)的手工操作相比，全自動(dòng)游離二氧化硅處理儀在多個(gè)方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。首先，在安全性上，傳統(tǒng)方法需要實(shí)驗(yàn)人員直接接觸焦磷酸、鹽酸等強(qiáng)腐蝕性試劑，并在高溫條件下長(zhǎng)時(shí)間操作，存在較高的健康和安全風(fēng)險(xiǎn);而全自動(dòng)處理儀采用密閉系統(tǒng)運(yùn)行，全程自動(dòng)加液、加熱和處理，極大減少了人員暴露于危險(xiǎn)化學(xué)品和高溫環(huán)境的機(jī)會(huì)。

其次，在效率方面，手工處理一個(gè)粉塵樣品通常需要2到4小時(shí)，且難以同時(shí)處理多個(gè)樣本;而全自動(dòng)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)批量進(jìn)樣和連續(xù)作業(yè)，整體處理時(shí)間縮短50%以上，大幅提升實(shí)驗(yàn)室通量。

在重復(fù)性和準(zhǔn)確性上，手工操作高度依賴實(shí)驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平，容易因攪拌不均、加熱時(shí)間偏差或洗滌不徹底等因素引入人為誤差;全自動(dòng)處理儀則通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化程序精確控制每一步反應(yīng)條件，確保樣品處理的一致性，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)通常可控制在5%以內(nèi)。

此外，全自動(dòng)系統(tǒng)更符合現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室的合規(guī)性要求。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(如GBZ/T 192.4)對(duì)游離二氧化硅檢測(cè)的前處理步驟有嚴(yán)格規(guī)定，人工操作難以全程追溯;而自動(dòng)化設(shè)備可記錄溫度、時(shí)間、試劑用量等關(guān)鍵參數(shù)，生成完整的電子日志，便于質(zhì)量審核與數(shù)據(jù)溯源。

最后，在數(shù)據(jù)管理方面，傳統(tǒng)方式多依賴紙質(zhì)記錄，易出錯(cuò)且不便歸檔;全自動(dòng)處理儀可自動(dòng)生成結(jié)構(gòu)化電子報(bào)告，并支持與實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)流程的數(shù)字化與智能化。

七、注意事項(xiàng)

最終定量仍需依賴紅外光譜儀或XRD，處理儀本身不直接出結(jié)果;

需定期校準(zhǔn)稱量、溫控、壓片等模塊;

不同粉塵基質(zhì)(煤塵、巖塵、水泥塵)可能需調(diào)整程序。

全自動(dòng)游離二氧化硅處理儀本質(zhì)上是職業(yè)健康檢測(cè)領(lǐng)域的智能化前處理裝備，它將高危、繁瑣的手工操作轉(zhuǎn)化為安全、高效、標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化流程，不僅提升了檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，更保護(hù)了檢測(cè)人員的健康。