GBT29649-2013生物基材料中生物基含量测定液闪计数器法国家标准规范.pdf

I C S8 3.0 8 0.0 1G3 1中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准G B/T2 9 6 4 92 0 1 3生物基材料中生物基含量测定液闪计数器法D e t e r m i n i n g t h eb i o b a s e dc o n t e n t o fb i o b a s e dm a t e r i a l sL i q u i ds c i n t i l l a t i o nc o u n t e r s(L S C)m e t h o d2 0 1 3-0 9-0 6发布2 0 1 4-0 1-3 1实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会发 布前 言 本标准按照G B/T1.12 0 0 9给出的规则起草。本标准由国家标准化管理委员会提出。本标准由全国生物基材料及降解制品标准化技术委员会(S A C/T C3 8 0)归口。本标准起草单位:武汉华丽环保科技有限公司、北京工商大学轻工业塑料加工应用研究所、深圳市佳发塑料制品有限公司、国家塑料制品质量监督检验中心(北京)、四川大学。本标准主要起草人:翁云宣、张立斌、白娟、郑洪标、靳玉娟、王玉忠。G B/T2 9 6 4 92 0 1 3生物基材料中生物基含量测定液闪计数器法1 范围本标准规定了利用液闪计数器测定生物基材料中生物基含量的仪器和试剂、试验步骤和结果计算。本标准适用于生物基材料如生物基塑料等,且这些材料中的有机碳可以被氧化成二氧化碳气体。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。I S O8 2 4 5:1 9 9 9 水质 总有机碳(TO C)和溶解有机碳(D O C)的测定指南 W a t e rq u a l i t yG u i d e l i n e s f o r t h ed e t e r m i n a t i o no f t o t a l o r g a n i c c a r b o n(TO C)a n dd i s s o l v e do r g a n i c c a r b o n(D O C)3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1生物基材料 b i o b a s e dm a t e r i a l利用生物质为原料制造的新型材料和化学品等,包括生物基塑料、生物基化学品、糖工程产品、以及以可再生生物资源如谷物、豆科、棉花及秸秆和木质纤维素等生物质为原料或其与塑料复合的材料等。3.2化石碳 f o s s i l c a r b o n基本上不含放射性碳的碳,其年龄远大于1 4C的半衰期(5 7 3 0年)。3.3现代碳 m o d e r nc a r b o n现代的碳。1 9 5 9年国际会议确认美国国家标准局制定的草酸(S RM4 9 9 0 b)作为现代碳的标准物质,并以其1 9 5 0年时放射性活度的9 5%作为现代碳的标准放射性活度。3.4生物基含量 b i o b a s e dc o n t e n t每克样品有机碳放射性活度和每克现代碳参比材料有机碳放射性活度比值的百分数。其代表的意思是样品中可再生资源得到的现代有机碳占总的有机碳的百分含量,而不是指样品总质量的百分数。3.5计数效率 e f f i c i e n c y测量到的观察结果或计数结果与在测量时间段内发生的衰变活动的数量的比率,用百分数表示。4 原理活的生物体一旦死亡,就会停止摄取新的碳。所有生物体死亡时碳十二同位素(1 2C)和碳十四同位1G B/T2 9 6 4 92 0 1 3素(1 4C)的比例都是一样的,但1 4C会继续衰变,而且不会得到补充。1 4C按半衰期为5 7 3 0年的速度衰变,而样本中1 2C的数量仍然保持不变。可再生资源得到的生物基材料,其1 2C和1 4C的比例和生物体死亡那一刻也是一样的,而以石油为基础的石化基材料,由于石油是生物体经过几百万年演变得到,其所含的化石碳的1 4C含量几乎已经为零,因此可以通过比较材料中同位素1 4C含量来确定其现代碳比例,即来计算生物基含量。利用液体闪烁计数器(L S C)测定1 4C放射性元素技术,来计数样品中1 4C衰变发射出的粒子的办法来测定1 4C含量。由于大多聚合物都是固体形态,用液体闪烁法测定时,首先将固体形态材料中的碳转化为可以测定的液态碳。将材料在氧气条件下氧化成C O2,然后用C O2吸收剂吸收变成溶液,加入闪烁剂,用液体闪烁器进行计数。样品中1 4C含量与等量有机碳含量的参比物质的1 4C含量的百分比,即为生物基含量。5 仪器和试剂5.1 焚烧炉将样品中的有机碳在有氧条件下焚烧转化为二氧化碳,并用装有吸收液和闪烁液的吸收瓶吸收,吸收液吸收的二氧化碳的样品碳回收率应9 8%。5.2 低本底液体闪烁计数器液闪计数器应具有低本底的铅屏蔽、独立于样品检测器的防护计数器、光密封的样品测量室和送样器、高效低本底和谱稳定性光电倍增管、自动连续谱稳定器,能很好屏蔽宇宙射线和环境中的伽码(GAMMA)射线,有屏蔽监测功能。液闪计数器的本底c p m(B)为0.3 20.5(0.5K e V1 5 6K e V测量窗口),品质因子(E2/B)为1 00 0 0b e t a 1 60 0 0b e t a,效率(标准源)7 5%,测定稳定性:测定变异小于0.2%/2 4h(不含随机误差),测定能量范围:1K e V(b e t a)20 0 0K e V(b e t a)。5.3 吸收闪烁瓶2 0m L低钾玻璃瓶。5.4 二氧化碳吸收液与闪烁液用于吸收焚烧产生二氧化碳的吸收液。用于液体闪烁计数测量的闪烁剂液。6 试验步骤6.1 样品准备按照I S O8 2 4 5:1 9 9 9测定样品的有机碳含量。三组样品的有机碳含量分别记为Cs 1、Cs 2、Cs 3。测定参比材料的有机碳含量。三组参比材料的有机碳含量分别记为Cr 1、Cr 2、Cr 3。当年生的竹纤维素可以用作参比材料。将样品粉碎(必要时可以冷冻处理),装入低钾玻璃瓶中,密封保存。如样品含碳酸盐,应先除去碳酸盐。例如可以采用酸浸泡的方法。2G B/T2 9 6 4 92 0 1 36.2 将有机碳转化为二氧化碳6.2.1 空白试验将称量的焚烧杯,置入铂金环中并放入至焚烧石英管炉中,通以氧气,点火使其充分燃烧,在焚烧炉末端用1 0m L二氧化碳吸收液吸收二氧化碳,同时加入1 0m L闪烁液,混合液装入2 0m L低钾玻璃瓶中。盖上瓶盖,拧紧,摇匀。6.2.2 样品称取0.5 0 0g 1.0 0 0g样品。样品的质量分别记为Ms 1、Ms 2、Ms 3。将称量的样品,放入焚烧杯后,置入铂金环中并放入至焚烧石英管炉中,通以氧气,点火使其充分燃烧,在焚烧炉末端用1 0m L二氧化碳吸收液吸收二氧化碳,同时加入1 0m L闪烁液,混合液装入2 0m L低钾玻璃瓶中。盖上瓶盖,拧紧,摇匀。6.2.3 参比材料称取0.5 0 0g 1.0 0 0g参比材料。参比材料的质量分别记为Mr 1、Mr 2、Mr 3。放入焚烧杯后,置入铂金环中并放入至焚烧石英管炉中,通以氧气,点火使其充分燃烧,在焚烧炉末端用1 0m L二氧化碳吸收液吸收二氧化碳,同时加入1 0m L闪烁液,混合液装入2 0m L低钾玻璃瓶中。盖上瓶盖,拧紧,摇匀。6.2.4 计数前准备空白试验、样品和参比材料各三组。将吸收二氧化碳的吸收瓶在计数前静置8h,检查吸收瓶中分层情况,在没有发生分层情况下进行计数测试。6.3 计数6.3.1 工作环境环境温度:1 52 8;相对湿度:7 5%。6.3.2 测试将闪烁测量瓶放于液体闪烁器中进行液闪计数,得到空白组、样品组和参比材料1 4C计数。每瓶计数时间至少2 0h。测得每瓶的放射性活度。分别记为B Qb 1、B Qb 2、B Qb 3;B Qs 1、B Qs 2、B Qs 3;B Qr 1、B Qr 2和B Qr 3。7 结果计算7.1 空白试验放射性活度空白试验放射性活度,取三个瓶子结果的平均值,按式(1)计算B Qb。结果保留小数点后三位有效数字。B Qb=B Qb 1+B Qb 2+B Qb 33(1)式中,B Qb 空白试验平均放射性活度;B Qb 1、B Qb 2、B Qb 3 三次平行试验样品瓶子放射性活度。3G B/T2 9 6 4 92 0 1 37.2 样品的每克有机碳放射性活度样品放射性活动为样品瓶子放射性活动减去空白试验放射性活动,三次测试值分别为(B Qs 1-B Qb)、(B Qs 2-B Qb)、(B Qs 3-B Qb)按式(2)、式(3)和式(4)分别计算三个样品的每克有机碳放射性活度Es 1、Es 2、Es 3。Es 1=(B Qs 1-B Qb)Ms 1Cs 1(2)Es 2=(B Qs 2-B Qb)Ms 2Cs 2(3)Es 3=(B Qs 3-B Qb)Ms 3Cs 3(4)式中:B Qb 空白试验平均放射性活度;B Qs 1、B Qs 2、B Qs 3 三次平行试验样品瓶子放射性活度;Ms 1、Ms 2、Ms 3 三次平行试验样品质量;Cs 1、Cs 2、Cs 3 三次平行试验样品有机碳含量。样品的平均每克有机碳放射性活度(Es)取三次测试平均值,按式(5)计算。Es=Es 1+Es 2+Es 33(5)式中:Es 样品的平均每克有机碳放射性活度;Es 1、Es 2、Es 3 三次平行试验样品的每克有机碳放射性活度。7.3 参比材料的每克有机碳放射性活度参比材料放射性活度为参比材料瓶子放射性活度减去空白试验放射性活度,三次测试值分别为(B Qr 1-B Qb)、(B Qr 2-B Qb)、(B Qr 3-B Qb)。按式(6)、式(7)和式(8)分别计算三个样品每克有机碳放射性活度Er 1、Er 2、Er 3。Er 1=(B Qr 1-B Qb)Mr 1Cr 1(6)Er 2=(B Qr 2-B Qb)Mr 2Cr 2(7)Er 3=(B Qr 3-B Qb)Mr 3Cr 3(8)式中:B Qb 空白试验平均放射性活度;B Qr 1、B Qr 2、B Qr 3 三次平行试验参比材料瓶子放射性活度;Mr 1、Mr 2、Mr 3 三次平行试验参比材料质量;Cr 1、Cr 2、Cr 3 三次平行试验参比材料有机碳含量。参比材料的平均每克有机碳放射性活度(Er)取三次测试平均值,按式(9)计算。Er=Er 1+Er 2+Er 33(9)式中:Er 参比材料的平均每克有机碳放射性活度;Er 1、Er 2、Er 3 三次平行试验参比材料的每克有机碳放射性活度。4G B/T2 9 6 4 92 0 1 37.4 生物基含量按式(1 0)计算样品中生物基含量Ct。Ct=EsEr1 0 0%(1 0)式中:Ct 样品中生物基含量;Es 样品的平均每克有机碳放射性活度;Er 参比材料的平均每克有机碳放射性活度。结果取小数点后一位有效数字。8 结果有效性试验符合以下条件时,结果有效,否则重新试验。a)平行样测试结果相互偏差2 0%;b)每组样品测试计数效率均应6 0%。9 报告试验报告应当列出所有有关资料,至少包括下列内容:a)引用的标准(即本标准的编号);b)试验材料有机碳含量;c)参比材料种类及其有机碳含量;d)液闪计数器厂家、型号;e)焚烧炉厂家、型号;f)计数效率。5G B/T2 9 6 4 92 0 1 3