趙振偉，何穎瑜，楊鋒波，馬偉娟（1.廣州質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院，廣東廣州510860；2.國(guó)家皮革制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（廣州），廣東廣州510860）

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皮革禁用偶氮染料測(cè)試不確定度的分析與評(píng)定

趙振偉1，2，何穎瑜1，2，楊鋒波1，2，馬偉娟1，2
（1.廣州質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院，廣東廣州510860；2.國(guó)家皮革制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（廣州），廣東廣州510860）

摘要：本文對(duì)皮革禁用偶氮染料測(cè)試過(guò)程中不確定度影響因素進(jìn)行分析，建立皮革中禁用偶氮染料（高效液相色譜法）測(cè)試過(guò)程中不確定度的評(píng)定數(shù)學(xué)模型。結(jié)果表明：以高效液相色譜法測(cè)定皮革中禁用偶氮染料的含量時(shí)，不確定度主要來(lái)源為標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過(guò)程、樣品的稱量過(guò)程、實(shí)驗(yàn)回收率和樣品定容過(guò)程。以一塊黑色皮革陽(yáng)性樣品為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，其聯(lián)苯胺檢測(cè)結(jié)果為33.68 mg/kg，合成不確定度為0.59 mg/kg，擴(kuò)展不確定度為1.18 mg/kg。

關(guān)鍵詞：禁用偶氮染料；高效液相色譜法；不確定度

1　前言

偶氮染料是印染工藝中應(yīng)用最廣泛的一類合成染料，常用于皮革的著色。但是在特殊條件下這一類染料能裂解產(chǎn)生多種致癌芳香胺，其經(jīng)過(guò)活化后改變DNA結(jié)構(gòu)，從而引起病變和誘發(fā)癌癥。歐盟已明文禁止皮革使用在還原條件下裂解產(chǎn)生23種致癌芳香胺的偶氮染料。

本文以 CNAS-GL06:2006為依據(jù)，評(píng)定/分析皮革中禁用芳香胺的檢測(cè)過(guò)程中存在的不確定度。遵照標(biāo)準(zhǔn)GB/T19942-2005《皮革和毛皮化學(xué)實(shí)驗(yàn)禁用偶氮染料的測(cè)定》處理樣品，采用高效液相色譜法進(jìn)行定量，對(duì)測(cè)試結(jié)果的各影響因素進(jìn)行分析，從而評(píng)估檢測(cè)過(guò)程中對(duì)皮革中禁用芳香胺染料含量的不確定度。并以最常檢出的聯(lián)苯胺為例，計(jì)算出該方法的不確定度和擴(kuò)展不確定度。

2　實(shí)驗(yàn)材料和方法

2.1實(shí)驗(yàn)材料及儀器

黑色皮革陽(yáng)性樣品；正己烷，色譜純；叔丁基甲醚，色譜純；甲醇，色譜純；連二亞硫酸鈉，分析純；氫氧化鈉，分析純；磷酸二氫胺，分析純；磷酸氫二鈉，分析純；硅藻土柱（Agela Cleanert）；聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)品（Dr.Ehrenstorfer）；W aters高效液相色譜儀e2695（2998檢測(cè)器）；Phenomenex Luna C18柱（250×4.6 mm）；Mettler Toledo分析天平（XS205DU）；?？捣治鎏炱剑↗A203N）；KASEN水浴振蕩器（TC-100C）；超聲波浴；金葉牌旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（SY-2000）；氮吹儀。

2.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.2.1實(shí)驗(yàn)步驟

圖1　不確定度因果圖

稱取樣品1 g（精確到0.001 g），經(jīng)正己烷脫脂揮發(fā)干后，加入17 mL預(yù)熱的檸檬酸鹽緩沖溶液恒溫70℃萃取25 min，加入1.5 mL連二亞硫酸鈉溶液后繼續(xù)70℃恒溫10 min，再加入1.5 mL連二亞硫酸鈉溶液70℃恒溫10 min，取出后盡快冷卻至室溫。萃取液經(jīng)硅藻土吸收15 min后，用叔丁基甲醚分別加10 mL、10 mL、20 mL和40 mL洗脫，收集洗脫液到100 mL圓底燒瓶，于真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上濃縮至約1 mL，用緩慢氮?dú)饬鞔蹈?。用甲醇定容? mL，過(guò)濾后用高效液相色譜儀進(jìn)行分析［1］。

2.2.2計(jì)算公式

樣品中芳香胺的含量通過(guò)試樣溶液芳香胺組分與標(biāo)準(zhǔn)溶液比較后的峰面積進(jìn)行計(jì)算：

式中：W——試樣中芳香胺的含量，單位為mg/kg；

Aop——試樣芳香胺的峰響應(yīng)值；

Cref——校準(zhǔn)溶液中芳香胺的質(zhì)量濃度，單位為μg/mL；

V——最終定容體積，單位為mL；

Aref——校準(zhǔn)溶液芳香胺的峰響應(yīng)值；

m——試樣質(zhì)量，單位為g。

3　結(jié)果與討論

3.1不確定度來(lái)源的識(shí)別

根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟和計(jì)算公式，識(shí)別出下列不確定度的來(lái)源，具體見圖1。

3.2不確定度來(lái)源分析

3.2.1樣品稱量過(guò)程產(chǎn)生的不確定度

樣品稱量過(guò)程不確定來(lái)源于天平校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度和讀數(shù)的分辨率產(chǎn)生的不確定度。

3.2.2樣品定容過(guò)程產(chǎn)生的不確定度

樣品定容過(guò)程不確定度來(lái)源于分度吸量管校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度和溫度變化對(duì)體積的不確定度。

3.3.3配置標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液產(chǎn)生的不確定度

標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液產(chǎn)生的不確定度來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)品的純度、標(biāo)準(zhǔn)品的稱量過(guò)程和標(biāo)準(zhǔn)品的定容過(guò)程三個(gè)方面產(chǎn)生的不確定度。

3.3.4標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制過(guò)程產(chǎn)生的不確定度

標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配置過(guò)程不確定來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液移取體積產(chǎn)生的不確定度和標(biāo)準(zhǔn)工作溶液定容產(chǎn)生的不確定度。

3.3.5高效液相色譜儀定量產(chǎn)生的不確定度

試驗(yàn)結(jié)果是采用高效液相色譜儀定量，儀器的狀態(tài)是動(dòng)態(tài)的，定量的準(zhǔn)確性高低直接影響試驗(yàn)結(jié)果，儀器的不確定來(lái)源主要經(jīng)過(guò)計(jì)量得出［2］。

3.3.6回收率產(chǎn)生的不確定度

皮革禁用偶氮染料項(xiàng)目試驗(yàn)過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，過(guò)程中對(duì)萃取溫度、萃取時(shí)間、還原過(guò)程、SPE柱凈化過(guò)程和濃縮過(guò)程均會(huì)對(duì)最終結(jié)果回收率造成較大影響，回收率的高低直接影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，回收率也是不確定度的一個(gè)主要來(lái)源。

3.3不確定度分量的評(píng)定

3.3.1樣品稱量過(guò)程產(chǎn)生的不確定度u（m）

電子天平稱量產(chǎn)生的不確定主要有天平校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度u（mj）和分辨率產(chǎn)生的不確定度u（mf）

3.3.1.1天平校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度u（mj）

稱量使用分辨率為0.001 g的電子天平，校準(zhǔn)證書給出的MPE（最大允許誤差）為± 0.005。樣品質(zhì)量的稱量分皮重（mgross）和毛重（mtare）兩次，按矩形分布計(jì)算，天平校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度：

3.3.1.2天平分辨率產(chǎn)生的不確定度u（mf）

稱量所用的電子天平分辨率為0.001 g，按矩形分布計(jì)算，分辨率產(chǎn)生的不確定度：

3.3.1.3稱量產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成

由此可知，稱量的不確定度主要來(lái)源于天平校準(zhǔn)。

3.3.2樣品定容過(guò)程產(chǎn)生的不確定度u（V）

3.3.2.1分度吸量管校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度u（Vj）

濃縮液定容時(shí)使用2 mL A級(jí)分度吸量管，其檢定證書給出不確定度為0.0020 mL，k=2，近似為三角形分布，分度吸量管校準(zhǔn)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.3.2.2溫度變化對(duì)體積的不確定度u（Vt）

分度吸量管校準(zhǔn)溫度為20℃，實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度為（20±5）℃，溫度變化假定平均分布，甲醇的膨脹系數(shù)為1.19×10-3，則溫度變化引起的體積變化范圍為（± 5）×2×1.19×10-3=±0.0119

假定滿足矩形分布，則溫度對(duì)體積的不確定度

3.3.2.3定容產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成

由式（3-6）可知，樣品定容產(chǎn)生的不確定度主要來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室溫度的變化。

3.3.3配置標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液產(chǎn)生的不確定度u（cst）

3.3.3.1標(biāo)準(zhǔn)品純度產(chǎn)生的不確定度u（cp）

聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)品證書標(biāo)明純度為（98.2±1.0）%，假定矩形分布，則標(biāo)準(zhǔn)品純度產(chǎn)生的不確定度

表1　聯(lián)苯胺回收率

3.3.3.2標(biāo)準(zhǔn)品稱量產(chǎn)生的不確定度u（cm）

使用分辨率為0.01 mg的電子天平稱量3.00 mg聯(lián)苯胺，根據(jù)校準(zhǔn)證書，該天平MPE（最大允許誤差）為±0.05 mg，則稱量產(chǎn)生的不確定度（根據(jù)3.2.1得知，稱量產(chǎn)生的不確定度主要來(lái)源于校準(zhǔn)不確定度）：u（cm）=

3.3.3.3標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液定容體積產(chǎn)生的不確定度u（cv）

儲(chǔ)備液定容使用10 mL A級(jí)單標(biāo)線容量瓶，檢定證書給出的MPE（最大允許誤差）為± 0.020 mL，校準(zhǔn)溫度為20℃，實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度為（20±5）℃，溫度引起的不確定度參照3.2.2.2計(jì)算，則定容時(shí)產(chǎn)生的不確定u（cv）

3.3.3.4合成標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液濃度的不確定度u（cst）

由此可知，標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液產(chǎn)生的不確定度主要來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的稱量。

3.3.4標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過(guò)程產(chǎn)生的不確定度u（cref）

3.3.4.1標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液移取體積產(chǎn)生的不確定度u（Vb1）

使用1 mL A級(jí)分度吸量管移取儲(chǔ)備液，檢定證書上給出不確定度為0.0020 mL，k=2，檢定溫度為20℃，環(huán)境溫度為（20± 5）℃。溫度引起的不確定度參照3.2.2.2計(jì)算，則移取體積產(chǎn)生的不確定度

3.3.4.2標(biāo)準(zhǔn)工作液定容體積產(chǎn)生的不確定度u（Vb2）

使用10 mL A級(jí)容量瓶，檢定證書給出的MPE（最大允許誤差）為±0.020 mL，校準(zhǔn)溫度為20℃，實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度為（20± 5）℃，溫度引起的不確定度參照3.2.2.2計(jì)算，則定容體積產(chǎn)生的不確定度

3.3.4.3合成標(biāo)準(zhǔn)工作液濃度的不確定度

由此可知，標(biāo)準(zhǔn)工作液產(chǎn)生的不確定度主要來(lái)源于儲(chǔ)備液的濃度和儲(chǔ)備液移取的體積。

3.3.5高效液相色譜儀定量產(chǎn)生的不確定度u（A）

使用Waters的e2695進(jìn)行定量，該儀器檢定證書顯示定量重復(fù)性誤差為1.7%。則儀器定

量產(chǎn)生的不確定度：

3.3.6回收率產(chǎn)生的不確定度u（rˉ）

取一塊黑色皮革陽(yáng)性樣品分為六份，分別加入1 mL 29.46 μg/mL聯(lián)苯胺標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn)，計(jì)算回收率，回收率見表1。

回收率產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度采用平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)可得：

在95%置信度下，自由度為5的t0.95（5）≈2.571

因此，回收率與1之間有顯著性差異，公式（2-1）需要加入回收率校正因子計(jì)算，校正因子（）為1.19，即：

對(duì)平均回收率進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，在95%置信度下，當(dāng)t值大于或等于自由度雙邊臨界值tcrit時(shí)，回收率與1之間有顯著性差異，要引入校正因子。當(dāng)t值小于自由度雙邊臨界值tcrit時(shí)，回收率與1之間無(wú)顯著性差異，可以不做回收率校正。

對(duì)于顯著的系統(tǒng)影響必須進(jìn)行校正，這是通用要求［3］。

3.4不確定度分量的合成與擴(kuò)展不確定度

3.4.1不確定度分量的合成u（W）

根據(jù)式（3-17）建立皮革中禁用偶氮染料（高效液相色譜法）測(cè)試過(guò)程中不確定度的評(píng)定數(shù)學(xué)模型，合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算公式為：

3.4.2擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度U=k×u（W）=2u（W）

3.4.3以聯(lián)苯胺陽(yáng)性樣品為例計(jì)算

以一個(gè)含有聯(lián)苯胺的黑色皮革陽(yáng)性樣品為例，樣品中聯(lián)苯胺峰面積為972921，聯(lián)苯胺標(biāo)樣峰面積為2028000，代入式（3-17）計(jì)算樣品中聯(lián)苯胺的含量：

（1）相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

代入式（3-18）計(jì)算樣品中聯(lián)苯胺相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（W）聯(lián)苯胺

（2）擴(kuò)展不確定度

3.5結(jié)論

1）結(jié)合實(shí)驗(yàn)過(guò)程及不確定度分量結(jié)果可知，不確定度的主要來(lái)源為標(biāo)準(zhǔn)溶液配制過(guò)程、樣品的稱量過(guò)程、實(shí)驗(yàn)回收率和樣品定容過(guò)程。

2）本文計(jì)算不確定度選取的黑色皮革陽(yáng)性樣品中聯(lián)苯胺的含量不確定度報(bào)告為：

W聯(lián)苯胺=（33.64±1.18）mg/kg（k=2）

3）國(guó)標(biāo)GB/T 19942-2005中的計(jì)算公式?jīng)]有提及校正因子，但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行顯著性差異檢驗(yàn)，考慮公式中是否帶入校正因子，否則會(huì)引起結(jié)果與真值的偏離。

4）本次評(píng)估中，高效液相色譜儀所引起的不確定度對(duì)總的不確定度貢獻(xiàn)可以忽略，若儀器使用不當(dāng)或缺少維護(hù)，儀器所引起的不確定度或會(huì)成為貢獻(xiàn)最大的量。所以，當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件發(fā)生變化，需要重新進(jìn)行不確定度評(píng)估，以保證數(shù)值的準(zhǔn)確可靠性。

參考文獻(xiàn)：

［1］中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)、中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，GB/T 19942-2005皮革和毛皮化學(xué)實(shí)驗(yàn)禁用偶氮染料的測(cè)定［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

［2］中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)，CNAS-GL06:2006化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南［S］.北京.中國(guó)計(jì)量出版社，2006.

［3］中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，JJF 1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示［S］.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2012.

中圖分類號(hào)：TS 57

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-1602（2016）07-0050-05

第一作者簡(jiǎn)介：趙振偉（1990-），男，大學(xué)本科，助理工程師；主要從事皮革、紡織品化學(xué)項(xiàng)目檢測(cè)。聯(lián)系電話：13824477378 E-mail：zhaozw41@163.com。

Analysis and Uncertainty Evaluation for the Determination of Banned Azo Dyes in Leather

ZHAO Zhen-wei1，2，HE Ying-yu1，2，YANG Feng-bo1，2，MA Wei-juan1，2
（1.Guangzhou Quality Supervision and Testing Institute，Guangzhou 510860，China；2.National Leather Products Quality Supervision and Inspection Center（Guangzhou），Guangzhou 510860，China）

Abstract:The mathematical model of uncertainty was established by analyzing uncertainty factors during testing banned azo dyes in leather（HPLC method）.The results showed that The uncertainty was mainly caused by the preparation process of standard solution，the sample weighting process，the recovery rate of the test and the constant volume process during the test.A piece of black eather was tested.The content of Benzidine in the sample is 33.68 mg/kg，the relative standard uncertainty is 0.59 mg/kg，the expanded uncertainty is 1.18 mg/kg.

Key words:banned azo dyes；HPLC；uncertainty