ГОСТ Р ИСО 17736-2013 Воздух рабочей зоны. Определение изоцианатов в воздухе с применением устройства отбора проб с двумя фильтрами и высокоэффективной жидкостной хроматографии.

     ГОСТ Р ИСО 17736-2013

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 ВОЗДУХ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

 Определение изоцианатов в воздухе с применением устройства отбора проб с двумя фильтрами и высокоэффективной жидкостной хроматографии

 Workplace air quality. Determination of isocyanate in air using double-filter sampling device and analysis by high pressure liquid chromatography

ОКС 13.040.30

Дата введения 2014-12-01

 Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АНО "НИЦ КД") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 457 "Качество воздуха"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. N 1650-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 17736:2010* "Воздух рабочей зоны. Определение изоцианатов в воздухе с применением устройства отбора проб с двумя фильтрами и высокоэффективной жидкостной хроматографии" (ISO 17736:2010 "Workplace air quality - Determination of isocyanate in air using double-filter sampling device and analysis by high pressure liquid chromatography", IDT).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в

дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в

статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации" . Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

 Введение

Изоцианаты - коммерчески важные химикаты, применяемые в производстве полиуретанов. Последствия воздействия изоцианатов на здоровье работников в некоторых промышленных секторах могут выражаться в форме астмы, контактных дерматитов и аллергических пневмонитов, даже при их низких уровнях содержания в воздухе рабочей зоны.

Поскольку изоцианаты являются высоко реакционноспособными соединениями, и предельно допустимые уровни профессионального воздействия

в рабочей зоне очень низкие, отбор и анализ проб на содержание изоцианатов являются особенно важными.

__________________

В Российской Федерации допустимым уровням профессионального воздействия соответствуют предельно допустимые концентрации (ПДК).

Метод, установленный в настоящем стандарте, основан на стандартном методе, разработанном в Научно-исследовательском институте промышленной гигиены и безопасности города Квебека. Этот метод применялся в течение более 18 лет как стандартный, одобренный правительством этой провинции Канады. С 1996 года он был внедрен в США, Бразилии и в Соединенном Королевстве. После годичного исследования (см. [10]) метод был адаптирован для применения военно-воздушными силами США в качестве альтернативы методу NIOSH 5521 для отбора проб мономерных изоцианатов (в настоящее время отменен).

В настоящее время метод применяется в таких провинциях Канады, как Альберта, Британская Колумбия и Онтарио, а в США, в штате Вашингтон, - в качестве метода, аттестованного для определения TDI. Данный метод анализа был внедрен в тринадцати лабораториях: трех - в Канаде, восьми - в США и Мексике, одной - в Бразилии, одной - в Соединенном Королевстве. Данный метод применялся в ряде стран в течение нескольких лет, а тринадцать лабораторий регулярно участвовали в круговых сличениях для подтверждения своей компетентности.

Метод отбора проб с применением двух фильтров был аттестован для использования в различных рабочих зонах, содержащих изоцианаты, например, где осуществляется их распыление (см. [11]), а также при производстве пеноматериалов. Его также сравнивали с другими методами, при этом были получены эквивалентные результаты (см. [10]).

Существуют другие методы с применением двух фильтров, например установленные в ASTM D 6561 (см. [7]) и ASTM D 6562 (см. [8]) для отбора проб HDI и в ASTM D 5932 (см. [9]) - для отбора проб TDI.

ИСО обращает внимание на тот факт, что точное соблюдение соответствия данному документу может включать использование патента по описанию устройства отбора проб с двумя фильтрами для изоцианатов.

      1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие положения по отбору и анализу проб на содержание изоцианатов, присутствующих в виде взвешенных частиц в воздухе рабочей зоны. Настоящий стандарт предназначен для определения различных органических соединений, содержащих функциональные изоцианатные группы, в том числе при количественном определении изоцианатных мономеров, полимеров и форполимеров, а также изоцианатов в виде паров и аэрозолей. Фракционный отбор проб воздуха проводят с использованием сегрегирующего устройства, которое обеспечивает установление физического состояния определяемого изоцианата в условиях применения. Однако, в некоторых случаях емкость такого устройства может быть ограничена, например, когда аэрозоли, собранные на первом фильтре, состоят из свободного мономера, который мигрирует на второй фильтр и затем количественно определяется как изоцианат в парообразном состоянии. Методика, приведенная в настоящем стандарте, включает определение ароматических мономеров, толуолдиизоцианата (TDI) и 4,4’-диизоцианатодифенилметана (MDI). К алифатическим мономерам, определяемым с применением методики, относятся изофорондиизоцианат (IPDI), 4,4’-метиленбис-(циклогексил)изоцианат (HMDI) и 1,6-гексаметилендиизоцианат (HDI). Также методика применима для определения изоцианатных олигомеров и форполимеров.

Метод отбора проб с применением двух фильтров разработан для кратковременного (15 мин) отбора проб органических изоцианатов в воздухе рабочей зоны при персональном мониторинге воздействия или мониторинге в определенной зоне. Однако если ожидается, что воздействие будут оказывать изоцианаты только в парообразном состоянии, то продолжительность отбора проб может быть увеличена до 8 ч. Поскольку производные соединений, уловленных на фильтр, получают непосредственно после отбора проб в условиях применения, потери изоцианатного аэрозоля из-за его взаимодействия с другими химическими соединениями будут незначительны, за исключением очень быстро реагирующих изоцианатных систем, таких как пена распыляющего MDI при применениях полиуретана. Метод измерений, установленный в настоящем стандарте, пригоден для определения содержания органических изоцианатов, присутствующих в воздухе в виде твердых частиц, в пересчете на эквивалентное содержание NCO-групп в диапазоне от 0,01 до 2,1 мкг на пробу, что соответствует приблизительно от 0,67 до 140 мкг/м

для пробы объемом 15 л. Значение содержания, соответствующее границе указанного диапазона, приблизительно в восемь раз больше предельного порогового значения (ПДК) в 5 млрд

, установленного для мономеров в настоящее время многими национальными органами.

      2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ISO 5725-2, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results - Part 2: Basic method for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method [Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений (включая техническую поправку 1:2002)]

EN 1232, Workplace atmospheres - Pumps for personal sampling of chemical agents - Requirements and test methods [Воздух рабочей зоны. Побудители расхода для индивидуального отбора проб химических агентов (веществ). Требования и методы испытаний]

      3 Основные положения

Измеренный объем воздуха пропускают через устройство отбора проб с двумя фильтрами, первый из которых, изготовленный из политетрафторэтилена (ПТФЭ), улавливает аэрозоли, а затем второй, изготовленный из стекловолокна и пропитанный 9-(метиламинометил)анатраценом (МАМА), - пары. Изоцианаты, присутствующие в воздухе в виде аэрозоля, улавливают на фильтр из ПТФЭ и получают их производные непосредственно после отбора проб с помощью 5 мл раствора с массовой концентрацией 1-(2-метоксифенилпиперазина) (MP) в толуоле 0,1 мг/мл.

Растворы производных мочевины на основе мономерных и олигомерных изоцианатов разделяются методом обращенно-фазной высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Парообразные мономеры анализируют методом ВЭЖХ с помощью ультрафиолетового (УФ) и флуоресцентного (ФЛ) детекторов. Флуоресцентный детектор применяют в том случае, если содержание изоцианатов составляет менее 25% ПДК. При анализе методом ВЭЖХ для количественного определения аэрозолей мономерных и олигомерных изоцианатов применяют УФ-детектор, а для идентификации - детектор на основе диодной матрицы. Количественное определение мономерных изоцианатов в виде аэрозолей осуществляют на основе сравнения с соответствующим стандартным образцом мономерного изоцианата. Общее содержание изоцианатов в воздухе вычисляют по сумме всех пиков изоционатных производных, рассчитанных как функция NCO-групп. В некоторых случаях для градуировки применяют пробу технологической смеси, а результаты представляют в единицах массовой концентрации.

Предел количественного определения для изоцианата, определяемый как 10

, где

- стандартное отклонение, вычисленное по 10 измерениям, выполненным для стандартного раствора с содержанием изоцианата, близким к ожидаемому пределу обнаружения, составляет приблизительно 0,026, 0,029 и 0,036 мкг на пробу для парообразных HDI, TDI и MDI соответственно. Предел количественного определения для HDI, TDI и MDI в виде аэрозоля составляет 0,031 мкг на пробу.

Примечание - При определении содержания олигомерных изоцианатов в соответствии с настоящим стандартом его выражают через эквивалентное содержание NCO-групп, используя коэффициент отклика по соответствующему мономеру для вычисления содержания олигомера.

      4 Реактивы и материалы

При проведении анализа, если не установлено другое, используют только химические реактивы с известной квалификацией чистоты и только дистиллированную или деминерализованную воду, или воду эквивалентной чистоты.

4.1 Вода квалификации для ВЭЖХ

или эквивалентной чистоты.

_________________

В Российской Федерации обозначение степени чистоты "квалификации для ВЭЖХ" соответствует обозначение "ос.ч., для хроматографии".

4.2 1-(2-Метоксифенил)пиперазин (MP) [CAS

N 35386-24-4] с массовой долей >98%.

_________________

CAS - численный идентификатор химических соединений, присвоенный химической реферативной службой (Chemical Abstract Service).

4.3 9-(Метиламинометил)антрацен (МАМА) (CAS N 73356-19-1) с массовой долей >99%.

4.4 Уксусная кислота ледяная (CAS N 64-19-70) квалификации для ВЭЖХ.

4.5 Уксусный ангидрид (CAS N 108-24-7), аттестованный Американским химическим обществом

, или эквивалентной чистоты.

_________________

В Российской Федерации квалификации "аттестованная Американским химическим обществом" эквивалентна квалификация "ос.ч.".

4.6 Триэтиламин (CAS N 121-44-8) с массовой долей >98%, аттестованный методом газовой хроматографии (ГХ).

4.7 Фосфорная кислота (CAS N 7664-38-2), аттестованная Американским химическим обществом, или эквивалентной чистоты.

4.8 Растворители для реактивов, обычно толуол (CAS N 108-88-3), диметилформамид (CAS N 68-12-2) и ацетонитрил (CAS N 75-05-8), должны быть квалификации для ВЭЖХ. Они не должны содержать соединений, элюирование которых происходит вместе с определяемым(и) изоцианатом(ами). Для предотвращения мешающего влияния растворителя выполняют проверку качества каждой новой партии.

4.9 Буферный раствор и подвижные фазы для высокоэффективной жидкостной хроматографии

4.9.1 Триэтиламиновый буферный раствор - для анализа паров. В мерной колбе с одной меткой вместимостью 1 л растворяют 30 мл триэтиламина (см. 4.6) в воде и доводят водой до метки. Доводят рН этого раствора до трех с использованием фосфорной кислоты (см. 4.7). Фильтруют полученный раствор под вакуумом через фильтр с размером пор 0,22 мкм.

4.9.2 Буферный раствор ацетата натрия - для анализа аэрозолей. Растворяют приблизительно 12,5 г ацетата натрия в 1 л воды (см. 4.1). Доводят рН этого раствора до шести с использованием ледяной уксусной кислоты (см. 4.4). Фильтруют полученный раствор под вакуумом через фильтр с размером пор 0,22 мкм.

4.9.3 Подвижная фаза - для анализа паров. Смесь ацетонитрила (см. 4.8) и триэтиламинового буферного раствора (см. 4.9.1). Соотношение растворителей зависит от определяемого изоцианата (см. таблицу 1).

4.9.4 Подвижная фаза - для анализа аэрозолей. Смесь ацетонитрила (см. 4.8) и буферного раствора ацетата натрия (см. 4.9.2). Соотношение растворителей зависит от определяемого изоцианата (см. таблицу 2).

4.10 Растворы реактивов

4.10.1 Раствор для проведения десорбции при анализе паров. Смесь диметилформамида (см. 4.8) и соответствующей подвижной фазы с объемным отношением 67:33.

4.10.2 Раствор для получения MP-производных при анализе аэрозолей. Взвешивают 10 мг MP (см. 4.2) и переносят в мерную колбу с одной меткой вместимостью 100 мл. Растворяют и доводят до метки толуолом (см. 4.8). Массовая концентрация полученного раствора составляет 0,1 мг/мл.

      5 Аппаратура

5.1 Устройство отбора проб. Используют трехсекционный картридж с закрытой фронтальной частью под фильтр диаметром 37 мм. Устройство отбора проб состоит из фильтра из ПТФЭ диаметром 37 мм номинальной тонкостью фильтрации 5 мкм, следом за которым расположен фильтр без связующего материала диаметром 37 мм из стекловолокна, пропитанный МАМА (см. 4.3) и поддерживаемый прокладкой из целлюлозы (см. рисунок 1).

Такое устройство отбора проб выпускается под торговым названием ISO-CHEK

.

.

_________________

ISO-CHEK

- это торговое название продукции, выпускаемой SKC. Данная информация приведена для удобства пользователей настоящего стандарта и не устанавливает рекламу ИСО данной продукции. Может быть использована эквивалентная продукция, если может быть установлено, что с ее применением могут быть получены аналогичные результаты.

1 - фильтр с номинальной тонкостью фильтрации 5 мкм; 2 - уплотнительная прокладка; 3 - фильтр из стекловолокна, пропитанный МАМА; 4 - прокладка из целлюлозы

Рисунок 1 - Трехсекционный картридж для отбора проб под фильтры диаметром 37 мм

5.2 Побудитель расхода. Побудитель расхода должен соответствовать требованиям ЕН 1232 или эквивалентного стандарта. Побудитель расхода также должен соответствовать национальным требованиям безопасности, установленным местными органами власти.

5.3 Трубки из фторопласта или поливинилхлорида, резины или другого подходящего материала, длиной приблизительно 900 мм и подходящего диаметра для обеспечения герметичного соединения к побудителю расхода (см. 5.2) и к картриджу с двумя фильтрами (см. 5.1). Следует предусмотреть наличие зажимов для крепления картриджа и соединительных трубок к лацканам одежды работника на расстоянии не более 300 мм от его зоны дыхания.

5.4 Расходомер, портативный, обеспечивающий измерение расхода в требуемом диапазоне с погрешностью в пределах ±5%, калиброванный по первичному эталону.

5.5 Стеклянный лабораторный стакан, представляющий собой стеклянный сосуд вместимостью 30 мл с крышкой футерованной ПТФЭ, подходящий для транспортирования фильтров диаметром 37 мм.

5.6 Хроматографическая система. Высокоэффективный жидкостной хроматограф (ВЭЖХ) с ультрафиолетовым (УФ) и флуоресцентным (ФЛ) детекторами. ФЛ-детекторы применяют для количественного определения паров мономерных изоцианатов, если содержание отдельного изоцианата в пробе составляет не более 180 мкг. Для подтверждения идентификации определяемых соединений также подходит детектор на основе диодной матрицы.

5.7 Могут быть использованы любые выпускаемые серийно автоматические дозирующие устройства с петлей вместимостью от 10 до 100 мкл.

5.8 ВЭЖХ-колонка из нержавеющей стали с неподвижной фазой С-18, обеспечивающая разделение производных мочевины на основе определяемых изоцианатов.

      6 Отбор проб воздуха

6.1 Градуировка системы контроля расхода пробы

Градуируют устройство отбора проб (см. 5.1) с использованием представительного устройства отбора проб, подсоединенного последовательно, и внешнего подходящего откалиброванного расходомера. Один выход откалиброванного расходомера (см. 5.4) должен находиться под атмосферным давлением для обеспечения его правильной работы.

6.2 Подготовка оборудования для отбора проб

Стеклянный лабораторный стакан (см. 5.5), содержащий 5 мл раствора MP для получения производных (см. 4.10.2), следует подготовить в лаборатории перед отбором проб. Приготовляют один стакан для каждой пробы.

6.3 Подготовка фильтра, пропитанного 9-(метиламинометил)антраценом

Приблизительно 100 фильтров из стекловолокна помещают в лабораторный стакан, содержащий 25 мг МАМА (см. 4.3), растворенного в 250 мл толуола (см. 4.8), на 30 мин. Вынимают фильтры из стакана с помощью пинцета и переносят их на лист алюминиевой фольги, находящийся в недоступном для света месте, для сушки на 12 ч. Объем раствора, поглощенного одним фильтром, оценивается в 500 мкл, что эквивалентно приблизительно 50 мкг МАМА на каждом фильтре. Это количество соответствует приблизительно 0,11 мкмоль и оно в 36 раз превышает количество МАМА, которое могло бы потребоваться во время отбора проб до полного израсходования реактива (когда весь реактив израсходуется в ходе реакции) при содержании 5 млрд

, отобранном за 15 мин при расходе 1 л/мин.

6.4 Отбор проб

Рекомендуемый объем пробы воздуха для устройства отбора проб с двумя фильтрами (см. 5.1) составляет 15 л (отбор проб в течение 15 мин при расходе воздуха 1 л/мин). Этот объем воздуха применяют для контроля кратковременного воздействия и для смесей паров с твердыми частицами. Время отбора проб может быть увеличено до 8 ч, если ожидается, что все определяемые соединения находятся в парообразном состоянии.

В соответствии с ЕН 1232 устанавливают побудитель расхода (см. 5.2) на объемную скорость потока приблизительно 1 л/мин. Для компенсации перепада давлений на картридже убеждаются в том, что установка расхода осуществляется при подсоединенном устройстве отбора проб к системе. Выключают побудитель расхода и используют новый пробоотборник. Идентифицируют пробы и записывают всю необходимую информацию, относящуюся к отбору проб.

Примечание - Пробоотборник сохраняют и используют при дальнейшей калибровке побудителя расхода.

Закрепляют пробоотборник на лацкане одежды работника и размещают его как можно ближе к его зоне дыхания. Помещают побудитель расхода в подходящий карман работника (убеждаются в том, что выходное отверстие побудителя расхода не блокировано) или фиксируют его на ремне, расположенном на талии. Включают побудитель расхода и записывают время начала отбора проб. В конце отбора проб, проверяют и регистрируют расход перед отсоединением картриджа. Отклонение объемной скорости потока через побудитель расхода должно быть в пределах ±5% номинального значения, в противном случае пробу бракуют.

Вычисляют средний расход, в литрах в минуту, путем усреднения результатов измерений расхода в течение отбора проб и вычисляют объем отобранного воздуха, в литрах, умножив средний расход на продолжительность отбора проб, в минутах.

По окончании отбора проб сразу с помощью пинцета вынимают фильтр из ПТФЭ из устройства отбора проб и помещают его в стеклянный лабораторный стакан (см. 5.5), содержащий 5 мл раствора MP для получения производных (см. 4.10.2).

Следят за тем, чтобы предотвратить контакт фильтра из ПТФЭ при его выемке из устройства отбора проб с фильтром из стекловолокна. Маркируют стакан с фильтром, используя соответствующий идентификационный номер устройства отбора проб. Потери аэрозолей изоцианатов из-за их реакций с другими реактивами незначительны за исключением работы с реакционно-способными системами изоцианатов, такими как распыление пен на основе MDI-полиуретанов (см. [12]).

6.5 Холостые пробы

Холостые пробы для условий применения следует приготовлять с применением картриджей, аналогичных тем, которые используют при отборе проб, с которыми обращаются так же, как с обычными пробами, но при отборе проб через них не пропускают воздух. Маркируют эти картриджи как холостые пробы для условий применения. На каждые десять проб должна приходиться одна холостая проба, также холостую пробу отбирают при переходе к новой партии пробоотборников.

      7 Методика

7.1 Меры безопасности

При проведении анализа для защиты глаз и рук от токсичных растворителей и реактивов, а также для снижения вероятности загрязнения реактивов применяют подходящие защитные очки и одноразовые перчатки.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ - В настоящем стандарте приведены не все требования безопасности, которые следует соблюдать при его применении. Пользователь настоящего стандарта несет ответственность за разработку соответствующих мер безопасности и охраны здоровья с учетом требований национальных законодательных актов.

7.2 Градуировочные растворы

7.2.1 Приготовление градуировочных растворов производных мономера

Медленно добавляют соответствующий диизоцианат к раствору МАМА в соотношении 1 ммоль диизоцианата на 2 ммоль МАМА или 1 ммоль моноизоцианата на 1 ммоль МАМА; МАМА может быть использован в небольшом избытке. Выбор растворителя зависит от определяемого изоцианата, обычно подходит дихлорметан, но было показано, что реакции с участием некоторых изоцианатов лучше протекают при применении диэтилового эфира. Большинство реакций являются экзотермическими, поэтому для охлаждения реакционной смеси используют ледяную баню.