DEVELOPMENT OF SAMPLING METHODS AND ANALYSIS OF BERYLLIUM IN FUME DUST USING FILTERS

DEVELOPMENT OF SAMPLING METHODS AND ANALYSIS OF BERYLLIUM IN FUME DUST USING FILTERS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Thesis updated 1_merged.pdf
Restricted to Repository staff only until 2 June 2023.

Download (4MB)

Arabic Abstract

نظرا لان البريليوم عنصر شديد السمية قد يسبب مشاكل صحية بين العاملين في صناعة الالمنيوم على مستوى عالٍ. يهدف بحث الأطروحة هذا إلى التحقق من طرق أخذ العينات المختلفة وهضم الميكروويف من أجل تحليل دقيق لمرشحات غبار الدخان والعديد من مواد الألمنيوم الخام. تم إجراء عملية استخراج أنواع البريليوم غير العضوية من الجسيمات المنبعثة ومواقع العمل. تم تعديل عملية الانتزاع لتجميع البريليوم من الجسيمات المحمولة في الهواء. في كاسيت مغلق الوجه بأخذ عينات من مرشح البولي فينيل كلوريد. (PVC) للتقدير الكمي الفردي تم إجراء التعرض للبريليوم من خلال المرشحات وعينات الكاسيت بالمضخة في مواقع مختلفة في غرفة وعاء الألمنيوم في صناعة الألمنيوم. بعد جمع غبار دخان البريليوم على المرشحات، يتم هضمه من خلال هضم حمض الميكروويف ليكون جاهزًا للتحليل الكيميائي. تم إجراء تحديد تركيز البريليوم في العينات عن طريق مطيافية الانبعاث الضوئي للبلازما المقترنة بالحث (ICP –OES). تم استخدام قياسات متعددة للعينات المسننة لتحديد موثوقية الإجراء. تم وضع هذه الأنواع على شرائط كاسيت حيث تم اختبارها لتركيز البريليوم ووجدت تركيزًا ضئيلًا أقل من حد التعرض. تركيز البريليوم في PVC هو 0.0904 ميكروغرام / متر مكعب وهو أقل من حد التعرض وهو 0.2 مثل OEL-TWA. يوجد مستوى ضئيل من البريليوم في جميع الموارد المحتملة للبريليوم في غرفة الأواني مثل البوكسيت، والألومينا، والألومينا المفلورة، وفحم الكوك ، وزفت القطران، وغطاء الأنود، وخبث الألومنيوم. تم إجراء الهضم الكيميائي للمواد الخام من خلال هضم حمض الميكروويف ثم تم تحليله في مطياف الانبعاث البصري للبلازما المقترن بالحث ICP-OES لتحليل تركيزات البريليوم. يحتوي الألومينا الذي تم تحليلة على نسبة منخفضة جدًا من البريليوم (0.3 جزء في المليون)، والتي تعتبر الألومينا المثالية وواحدة من الألومينا المثالية في العالم. يجب أن يكون حد مواصفات البريليوم في الألومينا أقل من 0.7 جزء في المليون. أظهرت نتائج تقييم التعرض تعرضًا "غير ملحوظ" للبريليوم مما يعني أن العاملين في المجال غير معرضين للبريليوم ومستوى التعرض أقل من حدود التعرض المهني (OEL) والتي تهدف بشكل أساسي إلى منع العمال من استنشاق المواد الكيميائية كأبخرة، ضباب أو غبار فوق الحد الأقصى. تم التحقق من صحة جميع البيانات التي تم الحصول عليها لهذا البحث مع مختبر خارجي معتمد في الولايات المتحدة الأمريكية.

English Abstract

Beryllium is a highly toxic element that may cause health issues among workers in the Aluminum industry at a high level. This Thesis research aims to investigate various sampling methods and microwave acid digestion toward precise analysis of fume dust filters and several aluminum raw materials. The process for extracting inorganic beryllium species from emissions particulate matter and working locations has been performed. The speciation process was modified to collect beryllium from airborne particles in a closed-face cassette with a Polyvinylchloride (PVC) filter sampler for individual quantification. Exposure to beryllium through filters and sample cassette with pump has been performed in different locations in the aluminum pot room at Aluminum Industry. This Thesis research has been perfumed with samples from Ma’aden Aluminum Company. After the beryllium fume dust is collected on the filters, it has been digested through microwave acid digestion to be ready for chemical analysis. The determination of beryllium concentration in the samples has been performed by inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP –OES). Multiple measurements of the spiked samples have been used to determine the procedure's reliability. These species were spiked on cassettes were tested for Beryllium concentration and found insignificant concentrations lower than the exposure limit. Beryllium concentration in PVC is 0.0904 µg/m³ which is less than the exposure limit is 0.2 as OEL-TWA. There is a trace level of beryllium in all potential resources of Beryllium in pot room baths such as bauxite, Fresh alumina, Fluorinated alumina, Petroleum coke, tar pitch, Anode cover, and aluminum dross. The chemical digestion of the raw materials has been performed through Microwave acid digestion and then analyzed in Inductively coupled plasma optical emission spectrometry ICP-OES for beryllium concentrations analysis. Alumina obtained from Ma’aden Bauxite and Alumina Company (MBAC) in Saudi Arabia contains very low trace beryllium (0.3 ppm), which is considered ideal alumina and one of the perfect alumina in the World. The specification limit of beryllium in Alumina should be less than 0.7 ppm. The exposure assessment results revealed “Insignificant” exposure to Beryllium which means workers at M’aaden Aluminum are not exposed to Beryllium and the exposure level is below the Occupational exposure limits (OEL) which are mainly intended to eliminate workers from inhaling chemicals such as vapors, mists, or dust above the maximum limit. All the data obtained for this research has been validated by an external certified laboratory in the United States of America.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Chemistry
Environmental
Chemical Engineering
Earth Sciences
Department: College of Chemicals and Materials > Chemistry
Committee Advisor: Saleh, Tawfik Abdo
Committee Members: Arfaj, A.Abdurrahman and Hamouz, Z. Othman
Depositing User: SALAH ALMUTAIRI (g201801240)
Date Deposited: 02 Jun 2022 12:43
Last Modified: 02 Jun 2022 12:43
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142145