李智瑋 / 上海市計量測試技術(shù)研究院

0 引言

濁度計是用于測量懸浮于透明液體中不溶性顆粒物質(zhì)所產(chǎn)生的光的散射或衰減程度，并定量表征這些懸浮顆粒物質(zhì)含量的儀器[1]。目前濁度計已經(jīng)成為測量天然水、飲用水、工業(yè)廢水中懸浮顆粒物質(zhì)含量不可或缺的常規(guī)分析用具。

濁度計分為目視濁度計和光電濁度計，本文討論的是光電濁度計，這類儀器主要是由光源、樣品測量室和光電檢測器組成。光源提供的特征光通過樣品后光強度會有所變化，這種變化與樣品濁度成一定的函數(shù)關(guān)系，檢測器通過對光電信號強弱變化的分析處理，從而定量表征這些懸浮顆粒物質(zhì)的含量。目前各廠家生產(chǎn)的光電濁度計的測量原理主要是光散射法和透射法。

現(xiàn)行濁度計檢定規(guī)程JJG 880-2006 (以下簡稱規(guī)程)規(guī)定示值穩(wěn)定性和重復(fù)性須使用聚合物懸浮液進行檢測，示值誤差須使用福爾馬肼濁度標準液進行檢測。如果儀器的示值穩(wěn)定性和重復(fù)性檢測也能通過福爾馬肼濁度標準液進行檢測，那么不僅能夠提高工作效率，也有利于節(jié)約資源和保護環(huán)境。本文通過實驗對福爾馬肼濁度標準液用于濁度計穩(wěn)定性和示值重復(fù)性檢測進行探討，結(jié)論可為后續(xù)檢定規(guī)程修訂或儀器評價提供參考。

1 穩(wěn)定性

規(guī)程關(guān)于示值穩(wěn)定性檢測是在量程上限不大于50 NTU或者常用量程范圍內(nèi)，選用測量點在該量程范圍約80%處的聚合物懸浮液進行測量，儀器讀數(shù)穩(wěn)定后讀取示值 δi持續(xù)觀察30 min，每隔5 min記錄儀器示值 δi。根據(jù)公式 (1)計算 δi，結(jié)果值為儀器穩(wěn)定性。

式中：T — 常用量程的滿量程值，NTU；

T1— 儀器讀數(shù)穩(wěn)定后的初始值，NTU；

Ti— 初始讀數(shù)后每隔5 min的示值，NTU

通過實驗，對比福爾馬肼濁度標準液在40 min內(nèi)與聚合物懸浮液穩(wěn)定性的差異，簡單探索福爾馬肼濁度標準液用于示值穩(wěn)定性的檢測。

選用型號分別為2100N和2100AN的濁度計，通過同一標準器校準后在溫度（20±5）℃、相對濕度（40±5）%的環(huán)境條件下，使用聚合物懸浮液（1 h內(nèi)濁度值變化不大于0.2%[2]）進行示值穩(wěn)定性檢測，見表1。

對比顯示無論是8 NTU左右還是40 NTU左右的聚合物懸浮液在相同的條件下，40 min內(nèi)兩臺濁度計的實測示值都沒有變化，證明兩臺濁度計的光源穩(wěn)定，且具有相同的示值穩(wěn)定性，可以使用這兩臺濁度計作為后續(xù)標準液示值穩(wěn)定性測量的用具。

表1 兩臺濁度計示值穩(wěn)定性對比

將福爾馬肼標準液400 NTU母液稀釋配制成8 NTU和40 NTU標準液后立即在兩臺濁度計上檢測。在相同的環(huán)境條件下，以5 min為間隔，分別記錄福爾馬肼標準液和聚合物懸浮液在兩臺濁度計上的示值，見表2。

數(shù)據(jù)顯示40 NTU的福爾馬肼標準液在前40 min內(nèi)與聚合物懸浮液實測示值一樣沒有變化，證明40 NTU福爾馬肼濁度標準液在40 min內(nèi)與聚合物懸浮液有相同的穩(wěn)定性。8 NTU的福爾馬肼標準液在40 min內(nèi)實測示值變化小于0.13%，相比規(guī)程中對儀器示值穩(wěn)定性要求小于1.5%的技術(shù)指標，該變化值對儀器穩(wěn)定性的影響是可以忽略不計的。

將表2中的標準液于2℃～8℃避光冷藏保存8 h后置于實驗室恢復(fù)至室溫[溫度（20±5）℃、相對濕度（40±5）%]。在相同的環(huán)境條件下，以5 min為間隔，分別記錄福爾馬肼標準液和聚合物懸浮液在兩臺濁度計上的示值，見表3。

對比顯示，在相同的環(huán)境條件下，8 NTU和40 NTU的福爾馬肼標準液在40 min內(nèi)濁度穩(wěn)定程度和8 h前相同，該實驗結(jié)果證明稀釋配制的8 NTU和40 NTU福爾馬肼濁度標準液穩(wěn)定性至少能夠保持8 h，基本能夠滿足日常開展工作的時間要求。

將表2中的標準液于2℃～8℃避光冷藏保存24 h后置于實驗室恢復(fù)至室溫[溫度（20±5）℃，相對濕度（40±5）%]。在相同的環(huán)境條件下，以5 min為間隔，記錄福爾馬肼濁度標準液和聚合物懸浮液分別在兩臺濁度計上的示值變化，見表4。

對比顯示，在相同的環(huán)境條件下，無論是8 NTU還是40 NTU的福爾馬肼標準液在40 min內(nèi)濁度都顯著降低。證明聚合物懸浮液的穩(wěn)定性比福爾馬肼濁度標準液的持續(xù)時間更久。

通過上述實驗和分析，可以證明高濁度稀釋配制的福爾馬肼濁度標準液具有一定的穩(wěn)定性。在40 min內(nèi)現(xiàn)配現(xiàn)用的40 NTU和8 NTU福爾馬肼濁度標準液和聚合物懸浮液，在溫度（20±5）℃、相對濕度（40±5）%的環(huán)境條件下有相同的穩(wěn)定性。稀釋后的福爾馬肼濁度標準液在8 h內(nèi)使用較為理想，24 h后穩(wěn)定性會顯著降低。

表2 福爾馬肼標準液和聚合物懸浮液濁度示值變化對比

表3 放置8 h后福爾馬肼標準液和聚合物懸浮液濁度示值變化對比

表4 放置24 h后福爾馬肼標準液和聚合物懸浮液濁度示值變化對比

2 重復(fù)性

規(guī)程規(guī)定在量程上限不大于50 NTU的范圍內(nèi)，選用標稱值在該量程約80%處的聚合物懸浮液，對同一樣品連續(xù)重復(fù)測量8次，8次測量值的相對標準偏差即為儀器重復(fù)性。在日常儀器重復(fù)性檢定過程中，10 min內(nèi)足夠?qū)ν粯悠愤B續(xù)重復(fù)測量8次以上。經(jīng)過關(guān)于穩(wěn)定性的探討，下文通過實驗對比福爾馬肼濁度標準液與聚合物懸浮液用于重復(fù)性檢測的差異，對福爾馬肼濁度標準液用于示值重復(fù)性檢測進行簡單探索。

在溫度（20±5）℃、相對濕度（40±5）%的環(huán)境條件下，將福爾馬肼標準液400 NTU母液稀釋配制成8 NTU和40 NTU標準液后，立即對HACH2100AN濁度計進行重復(fù)性檢測，通過兩者數(shù)據(jù)方差的比較，探討兩種標準液用于重復(fù)性檢測時有無顯著性差異，見表5。

查表得在95%的置信水平下，自由度為(7,7)的F0.05分布臨界值為3.79。現(xiàn)配現(xiàn)用8 NTU福爾馬肼濁度標準液用于重復(fù)性檢測，示值方差計算值與相應(yīng)聚合物懸浮液方差計算值之比為1.29，現(xiàn)配現(xiàn)用40 NTU福爾馬肼濁度標準液，方差計算值與相應(yīng)聚合物懸浮液方差計算值之比為2.07。統(tǒng)計量F值都小于3.79，可以認為在95%的置信水平下兩者數(shù)據(jù)無顯著差異。

將表5中的標準液置于2℃～8℃避光冷藏保存8 h后，放至實驗室恢復(fù)至室溫[溫度（20±5）℃，相對濕度（40±5）%]，用于HACH2100AN濁度計重復(fù)性檢測，見表6。

表5 重復(fù)性檢測對比

表6 放置8 h后重復(fù)性檢測對比

將表5中的標準液于2℃～8℃避光冷藏保存8 h后，8 NTU福爾馬肼濁度標準液用于重復(fù)性檢測，示值方差計算值與相應(yīng)聚合物懸浮液方差計算值之比為1.56， 40 NTU福爾馬肼濁度標準液方差計算值與相應(yīng)聚合物懸浮液方差計算值之比為2.09。統(tǒng)計量F都小于3.79，可以認為在95%的置信水平下兩者數(shù)據(jù)無顯著差異。

通過上文關(guān)于重復(fù)性的實驗和探討，證明在溫度（20±5）℃，相對濕度（40±5）%的環(huán)境條件下進行儀器的重復(fù)性檢測時，使用福爾馬肼濁度標準液替代聚合物懸浮液進行重復(fù)性檢測也未嘗不可。

3 結(jié)語

檢定規(guī)程要求使用聚合物懸浮液進行穩(wěn)定性和重復(fù)性檢定。通過上述實驗和探討，證明在日常實驗室環(huán)境福爾馬肼濁度標準液具有一定的穩(wěn)定性，且用于重復(fù)性檢測時與聚合物懸浮液相比，兩者數(shù)值無顯著性差異。如果使用福爾馬肼濁度標準液可以完成規(guī)程中所有指標的檢定工作，那么既節(jié)約了人力和物力，還有利于環(huán)境保護。

[1]全國環(huán)境化學(xué)計量技術(shù)委員會. JJG 880-2006[S]. 北京：中國計量出版社，2000.

[2]劉俊杰，張文閣, 祁欣. 聚合物濁度標準溶液的研制[J]. 中國計量，2008(7)： 67-69.