فناوری نانو – روش تعیین مقدار غلظتهای کربن سیاه و سیلیس بیشکل در گستره اندازه نانوذره در هوای یک محیط تولیدی دارای گردوغبار مخلوط
"Nanotechnologies — Method to quantify air concentrations of carbon black and amorphous silica in the nanoparticle size range in a mixed dust manufacturing environment"
شماره:
۲۲۹۹۹
سال انتشار:
1400
از نانو مواد به طور گستردهای در زیرساختهای صنعتی در تولید محصولات مصرفی استفاده میشود کربن سیاه و/یا سیلیس بی شکل معمولاً در محصولات مصرفی مانند محصولات لاستیکی، مواد عایق و غیره استفاده میشود اگر چه این مواد به طور معمول به صورت کلوخهای در مجموعههایی با ابعاد بزرگتر از نانومقیاس وجود دارند اما احتمال مواجهه بالقوه کارگران با مخاطرات این مواد در گستره اندازه نانومقیاسی نیز وجود دارد. علی رغم استفاده گسترده از مواد نانویی مانند اینها تعیین مقدار غلظتهای هر یک از نانومواد مشخص در محیطهای دارای گردوغبار مخلوط، مانند یک محیط تولیدی، تا به امروز چالش برانگیز بوده و به عنوان مانعی برای توسعه شغلهای دارای محدودیتهای خاص نانویی که با آن مواجهه هستند شناخته میشود. این روش بیانکننده روشی فنی است که با استفاده از آن میتوان ذرات کربن سیاه و سیلیس بی شکل را در یک محیط تولیدی بر اساس اندازه شناسایی متمایز و مقدار آنها را بر مبنای غلظت هوا تعیین کرد اگرچه این روش مخصوص کربن سیاه و سیلیس بی شکل است، ولی پیشبینی میشود که اصول کلی آن بتواند برای بسیاری از مواد در محیطهای تولیدی مختلف کاربرد داشته باشد. این روش کامل تر از روشهای فنی موجود برای آنالیز است زیرا این روش اطلاعات کمی در مواجهه با ماده مشخص را بر اساس اندازه فراهم میکند در حالی که سایر روشها فقط اطلاعات کمی در مواجهه با نانوذرات را ارائه میدهند ولی قادر به تفکیک بر اساس نوع ماده نیستند این روش شامل هر دو مورد روش شناسی جمعآوری نمونههای هوا در محیطهای تولیدی و همچنین روششناسی آنالیز نمونه برای دستیابی به اطلاعات مناسب به منظور تعیین مقدار غلظت مواد مورد نظر در هوا است. کاربرد این روششناسی اخیراً در پژوهشهای مرتبط با این موضوع که توسط محققان انجام شده، چاپ شده است.
این استاندارد راهنمایی را برای تعیین مقدار و شناسایی ذرات کربن سیاه و یا سیلیس بی شکل در نمونههای هوای جمعآوری شده در محیط تولیدی صنعتی دارای گردو غبار مخلوط ارائه میدهد. این راهنما نمونهبرداری هوا و مشخصه یابی ذرات در نمونههای هوا را هم بر اساس اندازه ذره و هم ترکیببندی عنصری بیان میکند ذرات موجود در نمونه هوا در مراحل مختلف به وسیله یک نمونه بردار آبشاری با نقطه برش با گستره عملکرد میانه اندازه ذرات بین nm ۶ و µm ۱۰ جمع آوری میشوند این نمونهبردار ابشاری توزیع عددی اندازه ذرات توزیع شده را در لحظه بر اساس قطر ایرودینامیک ذره تعیین میکند. ذرات جمع آوری شده در هر مرحله برای آنالیزهای بعدی و شناسایی سیلیس بی شکل و کربن سیاه با استفاده از میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM) و طیف سنجی پرتو x بر اساس طیف سنجی پراکندگی توزیع انرژی (EDS) نگهداری میشوند. اندازهگیری به وسیله TEM-EDS ترکیببندی عنصری و منشاء ذرات را برای هر مرحله مشخص میکند. همچنین میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM) جایگزینی برای TEM در روش ترکیبی میکروسکوپی الکترونی/طیف سنجی پراکندگی است. غلظت ذرات هر یک از نانومواد مشخص برحسب cm3 در هر گستره اندازه از ضرب تعداد ذره در آن گستره اندازه برحسب cm3 که از نمونه بردار آبشاری به دست آمده در کسر هر ذره مورد نظر برای مثل کربن سیاه و سیلیس بی شکل که از نتایج TEM-EDS به دست آمده حاصل میشود هر چند این روش فنی برای کربن سیاه و سیلیس بی شکل بیان شده است اما این روش فنی نیز میتواند برای اندازهگیری انواع دیگر ذرات به شرط این که در گستره اندازه nm ۶ تا µm ۲٫۵ بوده و بتوانند به وسیله TEM/EDS مشاهده و با EDS مشخصهیابی شیمیایی شوند. به کار گرفته شود.
در حال حاضر این روش شناسی بیانگر یکی از روشهای در دسترس برای بیان کمی مخاطرات شیمیایی مواجهه با نانوذرات بر اساس اندازه با این درجه از حساسیت میباشد بسیاری از روشهای موجود دیگر در این گستره اندازه که میتوانند نوع ذرات را متمایز کنند و مخاطرات شیمیایی مواجهه با مواد را به صورت کمی بیان کنند بر اساس جرم بوده و بنابراین به وسیله محدودیتهای زیاد آشکارسازی بر اساس جرم، در مقایسه با جرم ذرات در این گستره محدود میشوند علاوه بر این هر چند ممکن است سایر روشهای نمونهبرداری پاسخگوی روشهای فنی بیان شده در اینجا باشند ولی هیچ کدام برای این هدف صحهگذاری و تصدیق نشدهاند بنابراین این روششناسی حساسیتی افزایش یافته برای مقدار سنجی مخاطرات مواجهه با انواع هر ذره مشخص در نانومقیاس در شرایطی که چنین موردی مد نظر است را ارائه میدهد. ایــن روششناسی میتواند به عنوان یک راهبرد نمونهبرداری رده بالاتر برای ارزیابی مخاطرات مواجهه انسان با نانوذرات به کار گرفته شود به ویژه در شرایطی که نقاطی با احتمال مواجهه بالا با نانومواد با استفاده از دیگر روشها شناسایی شده و حال هدف پی بردن به ماهیت این مواجهه میباشد نتیجههای حاصل از این آنالیزها به محض در دسترس قرار گرفتن میتوانند برای مقایسه با معیارهای سلامتی، به منظور یافتن ریک سلامتی بالقوه برای کارگران استفاده شوند. علاوه بر این در صورت لزوم این روش میتواند در انتخاب تجهیزات حفاظت فردی (PPE) مناسب در همان مراحل ابتدایی فرآیند تولید، مفید باشد.
هدف از تدوین این استاندارد
هدف از تدوین این استاندارد ارائه رهنمودهایی برای تعیین مقدار و شناسایی غلظت ذرات کربن سیاه و/یا سیلیس بی شکل در هوا برحسب (cm3) بر اساس اندازه در نمونههای هوای جمعآوری شده در یک محیط تولیدی صنعتی دارای گردوغبار مخلوط است.
شماره استاندارد ملی ایران:
۲۲۹۹۹
سال انتشار:
1400
فناوری نانو – روش تعیین مقدار غلظتهای کربن سیاه و سیلیس بیشکل در گستره اندازه نانوذره در هوای یک محیط تولیدی دارای گردوغبار مخلوط
"Nanotechnologies — Method to quantify air concentrations of carbon black and amorphous silica in the nanoparticle size range in a mixed dust manufacturing environment"
از نانو مواد به طور گستردهای در زیرساختهای صنعتی در تولید محصولات مصرفی استفاده میشود کربن سیاه و/یا سیلیس بی شکل معمولاً در محصولات مصرفی مانند محصولات لاستیکی، مواد عایق و غیره استفاده میشود اگر چه این مواد به طور معمول به صورت کلوخهای در مجموعههایی با ابعاد بزرگتر از نانومقیاس وجود دارند اما احتمال مواجهه بالقوه کارگران با مخاطرات این مواد در گستره اندازه نانومقیاسی نیز وجود دارد. علی رغم استفاده گسترده از مواد نانویی مانند اینها تعیین مقدار غلظتهای هر یک از نانومواد مشخص در محیطهای دارای گردوغبار مخلوط، مانند یک محیط تولیدی، تا به امروز چالش برانگیز بوده و به عنوان مانعی برای توسعه شغلهای دارای محدودیتهای خاص نانویی که با آن مواجهه هستند شناخته میشود. این روش بیانکننده روشی فنی است که با استفاده از آن میتوان ذرات کربن سیاه و سیلیس بی شکل را در یک محیط تولیدی بر اساس اندازه شناسایی متمایز و مقدار آنها را بر مبنای غلظت هوا تعیین کرد اگرچه این روش مخصوص کربن سیاه و سیلیس بی شکل است، ولی پیشبینی میشود که اصول کلی آن بتواند برای بسیاری از مواد در محیطهای تولیدی مختلف کاربرد داشته باشد. این روش کامل تر از روشهای فنی موجود برای آنالیز است زیرا این روش اطلاعات کمی در مواجهه با ماده مشخص را بر اساس اندازه فراهم میکند در حالی که سایر روشها فقط اطلاعات کمی در مواجهه با نانوذرات را ارائه میدهند ولی قادر به تفکیک بر اساس نوع ماده نیستند این روش شامل هر دو مورد روش شناسی جمعآوری نمونههای هوا در محیطهای تولیدی و همچنین روششناسی آنالیز نمونه برای دستیابی به اطلاعات مناسب به منظور تعیین مقدار غلظت مواد مورد نظر در هوا است. کاربرد این روششناسی اخیراً در پژوهشهای مرتبط با این موضوع که توسط محققان انجام شده، چاپ شده است.
این استاندارد راهنمایی را برای تعیین مقدار و شناسایی ذرات کربن سیاه و یا سیلیس بی شکل در نمونههای هوای جمعآوری شده در محیط تولیدی صنعتی دارای گردو غبار مخلوط ارائه میدهد. این راهنما نمونهبرداری هوا و مشخصه یابی ذرات در نمونههای هوا را هم بر اساس اندازه ذره و هم ترکیببندی عنصری بیان میکند ذرات موجود در نمونه هوا در مراحل مختلف به وسیله یک نمونه بردار آبشاری با نقطه برش با گستره عملکرد میانه اندازه ذرات بین nm ۶ و µm ۱۰ جمع آوری میشوند این نمونهبردار ابشاری توزیع عددی اندازه ذرات توزیع شده را در لحظه بر اساس قطر ایرودینامیک ذره تعیین میکند. ذرات جمع آوری شده در هر مرحله برای آنالیزهای بعدی و شناسایی سیلیس بی شکل و کربن سیاه با استفاده از میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM) و طیف سنجی پرتو x بر اساس طیف سنجی پراکندگی توزیع انرژی (EDS) نگهداری میشوند. اندازهگیری به وسیله TEM-EDS ترکیببندی عنصری و منشاء ذرات را برای هر مرحله مشخص میکند. همچنین میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM) جایگزینی برای TEM در روش ترکیبی میکروسکوپی الکترونی/طیف سنجی پراکندگی است. غلظت ذرات هر یک از نانومواد مشخص برحسب cm3 در هر گستره اندازه از ضرب تعداد ذره در آن گستره اندازه برحسب cm3 که از نمونه بردار آبشاری به دست آمده در کسر هر ذره مورد نظر برای مثل کربن سیاه و سیلیس بی شکل که از نتایج TEM-EDS به دست آمده حاصل میشود هر چند این روش فنی برای کربن سیاه و سیلیس بی شکل بیان شده است اما این روش فنی نیز میتواند برای اندازهگیری انواع دیگر ذرات به شرط این که در گستره اندازه nm ۶ تا µm ۲٫۵ بوده و بتوانند به وسیله TEM/EDS مشاهده و با EDS مشخصهیابی شیمیایی شوند. به کار گرفته شود.
در حال حاضر این روش شناسی بیانگر یکی از روشهای در دسترس برای بیان کمی مخاطرات شیمیایی مواجهه با نانوذرات بر اساس اندازه با این درجه از حساسیت میباشد بسیاری از روشهای موجود دیگر در این گستره اندازه که میتوانند نوع ذرات را متمایز کنند و مخاطرات شیمیایی مواجهه با مواد را به صورت کمی بیان کنند بر اساس جرم بوده و بنابراین به وسیله محدودیتهای زیاد آشکارسازی بر اساس جرم، در مقایسه با جرم ذرات در این گستره محدود میشوند علاوه بر این هر چند ممکن است سایر روشهای نمونهبرداری پاسخگوی روشهای فنی بیان شده در اینجا باشند ولی هیچ کدام برای این هدف صحهگذاری و تصدیق نشدهاند بنابراین این روششناسی حساسیتی افزایش یافته برای مقدار سنجی مخاطرات مواجهه با انواع هر ذره مشخص در نانومقیاس در شرایطی که چنین موردی مد نظر است را ارائه میدهد. ایــن روششناسی میتواند به عنوان یک راهبرد نمونهبرداری رده بالاتر برای ارزیابی مخاطرات مواجهه انسان با نانوذرات به کار گرفته شود به ویژه در شرایطی که نقاطی با احتمال مواجهه بالا با نانومواد با استفاده از دیگر روشها شناسایی شده و حال هدف پی بردن به ماهیت این مواجهه میباشد نتیجههای حاصل از این آنالیزها به محض در دسترس قرار گرفتن میتوانند برای مقایسه با معیارهای سلامتی، به منظور یافتن ریک سلامتی بالقوه برای کارگران استفاده شوند. علاوه بر این در صورت لزوم این روش میتواند در انتخاب تجهیزات حفاظت فردی (PPE) مناسب در همان مراحل ابتدایی فرآیند تولید، مفید باشد.
هدف از تدوین این استاندارد
هدف از تدوین این استاندارد ارائه رهنمودهایی برای تعیین مقدار و شناسایی غلظت ذرات کربن سیاه و/یا سیلیس بی شکل در هوا برحسب (cm3) بر اساس اندازه در نمونههای هوای جمعآوری شده در یک محیط تولیدی صنعتی دارای گردوغبار مخلوط است.