陶瓷負離子磚的放射性檢測初探

彭清之 王雪 彭超 劉定魯

摘 要：隨著社會進步以及人們環保意識的提高，健康日趨引起人們的重視。生活水平得到了長足的提高同時，生存環境卻在不斷的惡化，負離子產品應運而生。當前負離子瓷磚流行，但是目前市面上的負離子瓷磚雜亂無章、良莠不齊。目前有幾個相關標準在進行中，例如中國建筑衛生陶瓷協會主導的《可誘生空氣負離子陶瓷磚》、中國建筑材料流通協會主導的《負離子陶瓷磚定義及應用》等標準。但是材料的來源與安全性需要引起我們的注意，本文就目前市場上的一些負離子材料做了一些放射性相關的試驗，并進行簡單分析和探討。

關鍵詞：陶瓷磚;負離子;材料;放射性

1 前言

生活中有許多東西都具有放射性，宇宙射線、土壤、醫院的CT、燈光、空氣、還有吃的食物、蔬菜、水、肉制品等都可能會產生放射，所以放射性并不可怕，但是要有一定限制，過量的放射性會造成對人的傷害，影響健康。放射性在產生危害同時，也會給人類帶來幫助，比如醫療領域的多種應用，放射性誘導空氣產生的負離子在一定量的范圍內也可以帶來改善環境質量的效果。眾多陶瓷磚企業看中這個商機，紛紛推出使用后能夠提高空氣中負離子濃度的瓷磚。對于陶瓷磚所產生的負離子濃度測試方法有多種，為了簡單明了向顧客展示，現在普遍使用的負離子測試儀有兩種便攜式的，一種是冷凝管探測器式測試氣體離子密度標準儀器;另一種是通過能量補償傳感器（蓋革-繆勒管），探測放射線含量，再通過專門的計算模塊，換算成放射性將空氣電離產生的負離子數量。因此我們在看到負離子的好處的同時，要權衡負離子材料中的放射性核素數量，本文通過使用熒光分析儀分析檢測負離子材料成份，使用全自動低本底多道Y能譜儀對負離子材料的放射性值進行測試。

2 負離子的產生機制與作用

空氣是由無數分子組成的，由于自然界中，宇宙射線，射線，紫外線，土壤和大氣中的放射線的影響，有些空氣分子就會放出電子，被釋放出來的電子很快就與空氣中了中性分子結合成負離子。空氣中的負離子受地理條件的特殊性，土壤放射性質的活動性及氣象因素（風、雨、雷、濕度和云彩等）的影響而改變。濕度小、灰塵少，通風好的空氣中負離子數較多，海邊噴泉附近及山區的空氣中負離子數量大量增加。[1]負離子是由1889年德國科學家Elster和Gertel發現，距今已有128年的歷史，負離子材料的應用在現在城市化、工業化的環境中，能使人呼吸舒暢，對人體可起到消除疲勞，促進睡眠，增進食欲，甚至預防心腦血管疾病的作用，空氣中負離子還具有集成除臭，凈化空氣、活化水質等作用。

3 常見的負離子材料

比較常見的有兩種：（1）電氣石粉，這也目前較易取得和相對安全的材料，但根據成學海等在封閉壓力酸溶-電感耦合等離子體質譜法同時測定電氣石中29種元素[2]的研究，電氣石也是包含有放射性元素，只是含量較低。（2）負離子粉：利用稀土礦粉或者稀土廢礦渣提煉、研磨而成的，價格比電氣石粉更具優勢。廣東三水大鴻制釉有限公司的董事長蔡憲昌在接受建材天地《有人給我推薦負離子瓷磚 但我不知道好不好用》訪問中也談到，目前市面上的負離子釉良莠不齊，價格從幾百元每噸至十幾萬每噸都有，有些不良廠家，甚至從尾礦中提取負離子，殊不知尾礦還含有很多有害的物質，嚴重危害人的健康。陶瓷磚的釉料無論是陶瓷負離子墨水、還是負離子釉料，無非都是在原有配方的基礎上加入負離子材料，用于激發負離子，負離子的強弱，與加入的方式、加入數量都有關系。

4 實驗部分

4.1 儀器及試劑

FYFS-2002F全自動低本底多道Y能譜儀（湖北方圓環保科技有限公司）。AB104-N分析天平（0.0001 g）、ME2002E /02電子天平（0.01g）（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）。101-2型電熱鼓風干燥箱（上海滬南科學儀器聯營廠）、陶瓷蒸發缽、SX2-10-12馬弗爐（佛山電爐廠）、瑪瑙研磨缽、瓷坩堝、干燥器，表面皿、噴槍、一次燒陶瓷生坯、瓦斯窯（0 ～ 1250℃）、純凈水

4.2 樣品

4.2.1樣品的預處理

本文主要針對目前市面上常見的用于生產負離子陶瓷磚的陶瓷負離子墨水和粉進行測試。

陶瓷負離子墨水樣品預處理：由于該樣為液態樣品，我們需先將其處理為固態粉體才能測試。取500 g樣置于陶瓷蒸發缽，放入馬弗爐逐漸升溫，從室溫升到時300℃時恒溫1 h，然后升溫至700℃恒溫2 h，直至黑色揮發物被全部燒掉恒重為止。這個過程中要注意先關閉高溫室的門，并打開高溫室的抽風排氣系統做好氣體的排放，因為陶瓷負離子墨水的溶劑油及添加劑會產生大量的黑煙及異味，危害人體健康。將冷卻后的置于陶瓷蒸發缽陶瓷負離子墨水樣品取出，使用瑪瑙研磨缽將樣品初步破碎。

4.2.2放射性樣品處理

（1）陶瓷負離子材料預處理。

按陶瓷廠一般使用比例代入制作陶瓷磚，陶瓷墨水施釉機械為噴墨機，但噴墨機使用條件繁鎖、費用高，這里使用噴槍代替。按墨水以7 g/m2施墨量計算，施于約300 g一次燒陶瓷生坯中。負離子粉樣品：取100 g粉加入60 ml純凈水，混勻后以3.36 g/m2施于約300 g一次燒陶瓷生坯中。一般陶瓷負離子材料為施在陶瓷磚的最上面，以保證最大效果。常規陶瓷磚會先施底釉、面釉，最后才施陶瓷負離子材料，這里為了減少其它元素的影響，直接施在一次燒陶瓷生坯中，在電熱鼓風干燥箱以200℃烘30 min，以瓦斯窯以1150℃燒成，冷卻后稱重（準確至0.02 g）。

（2） 制粉。

破碎樣品、縮分，研磨然后經過0.15 mm（100目）孔徑篩，置于與標準樣品幾何形態一致的樣品盒中，搖勻，保證其體積密度最大，當檢測樣品中天然放射性衰變鏈基本達到平衡后。在與標準樣品測量條件相同情況下采用全自動低本底多道Y能譜儀對其進行鐳-226、釷-232、鉀-40的比活度的測量。[3]

4.3 儀器及工作條件

采用全自動低本底多道Y能譜儀。溫度控制在23 ± 2℃，濕度50%±10%，溫度波動2℃的環境下使用。這也是儀器出廠刻度時的測試環境。如果用戶在室溫下使用，則需在室溫下進行刻度，即保證測試時的環境條件和刻度時的環境條件相一致。通道以選擇1024為最佳。

4.4 測定

4.4.1放射性測試結果

放射性測試結果如圖1、2所示。

4.4.2結果與計算[3]

（1）內照射指數。

內照射指數，按式（2）計算：

200——僅考慮內照射情況下，GB 6566-2010標準規定的建筑材料中天然放射性核素鐳-226的放射性比活度限量，單位為Bq/Kg。

（2）外照射指數。

外照射指數，按式（3）計算：

CRa、CTh、CK——建筑材料中天然放射性核素鐳-226、釷-232、鉀-40的放射性比活度，單位為Bq/Kg;

370、260、4200——分別為僅考慮外照射情況下，GB 6566-2010標準規定的建筑材料中天然放射性核素鐳-226、釷-232、鉀-40在其各自單獨存在時GB 6566-2010標準規定的放射性比活度限量，單位為Bq/Kg。

（3）結果比較。

比較結果如表1所示。

根據GB 6566-2010標準規定[3]，A類裝飾材料中天然放射性核素、釷-232、鉀-40的放射性比活度同時滿足 IRa≤1.0和Ir≤1.3;B類裝飾材料中天然放射性核素鐳-226、釷-232、鉀-40的放射性比活度同時滿足 IRa≤1.3和Ir≤1.9;C類裝飾材料中天然放射性核素、釷-232、鉀-40的放射性比活度同時滿足 Ir≤2.9。而HJ/T 297-2006 《環境標志產品技術要求 陶瓷磚》[4]規定更嚴格，要求 IRa≤0.9和Ir≤1.2。很明顯如果這個負離子粉按5 g/m2使用的話放射性未達到A類裝飾材料的要求，只能用于Ⅱ類民用建筑物、工業建筑內飾面及其他一切建筑的外飾面。或者就是降低這個負離子使用比例，以減少放射性。

4.4.3 注意事項

采用全自動低本底多道Y能譜儀[5]，儀器硬件狀態（參數）檢查，因為是相對測量，所以必須保證和刻度狀態一致。因為是相對測量，所以必須檢測軟件的參數、標準庫的正確性與完整性。長期穩定性檢查，可以用鐳-226某個鋒長期觀察鋒位的變化。每周測量一次標準混合樣品與標準值對比，檢查結果的可靠性。同一樣品不同時間測量結果不穩定。儀器的狀態發生變化，（穩定性漂移、效率）或分析軟件參數問題。

5 結語

綜上所述，我們要看到負離子對人體健康與改善環境的各種作用，但也不能忽略了其放射性的特性，特別是應用在A類建筑材料的陶瓷磚，因為這是人們居住、工作、學習、娛樂的場所，平衡負離子材料在陶瓷磚中的放射性核素限量，使用負離子材料須經過測試，得到安全的使用比例。不能只是為了負離子數量而不考慮放射性核素數量。包括2017年9月28日啟動的“廣東優質”品牌認定對陶瓷磚放射性限量、鉛鎘溶出等提出了更高的要求。要使放射性核素數量控制在認可的水平，并且嚴格按照標準進行分類與使用，以保證對人體的健康、滿足消費者的質量需求。

參考文獻

[1] 黃美光.空氣負離子及其在醫療上的應用[J].人民軍醫.1962.02;20-21.

[2] 成學海，夏傳波，鄭建業，張文娟，劉晶.封閉壓力酸溶_電感耦合等離子體質譜法同時測定電氣石中29種元素 [J].巖石測試.2017（03）;231-238.

[3] GB 65667-2010 《建筑材料放射性核素限量》[S].

[4] HJ/T 297-2006 《環境標志產品技術要求 陶瓷磚》[S].

[5] 王春金. 放射性知識及建筑衛生陶瓷放射性核素的檢測[J].陶瓷.2012.05（上）;32-33.