徐春放，孫洪海

(大慶師范學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163712)

濁點(diǎn)萃取分光光度法測(cè)黑木耳中鋅含量的不確定度評(píng)定

徐春放，孫洪海

(大慶師范學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163712)

對(duì)濁點(diǎn)分光光度法測(cè)黑木耳中鋅的含量進(jìn)行不確定度評(píng)定，建立不確定度評(píng)定數(shù)學(xué)模型，估計(jì)不確定度來(lái)源、定量給出各不確定度分量，得出該法測(cè)黑木耳中鋅含量的擴(kuò)展不確定度為0.36μg·g-1，黑木耳中鋅的含量為(32.11±0.36)μg·g-1，k=2。指出各不確定度分量對(duì)測(cè)定結(jié)果不確定度的貢獻(xiàn)，從理論和操作兩方面指導(dǎo)分光光度法測(cè)定過(guò)程中選擇量具和實(shí)驗(yàn)條件，降低測(cè)定不確定度。

濁點(diǎn)分光光度法；鋅的測(cè)定；不確定度

0 引言

測(cè)量不確定度指的是“根據(jù)所用到的信息，表征賦予被測(cè)量值分散性的非負(fù)參數(shù)”[1]。測(cè)量結(jié)果必須有不確定度說(shuō)明時(shí)才是完整和有意義的，用測(cè)量不確定度表示測(cè)量結(jié)果，是國(guó)際上比較測(cè)量結(jié)果公認(rèn)一致的依據(jù)。針對(duì)傳統(tǒng)四氯化碳有機(jī)溶劑萃取分光光度法測(cè)定黑木耳中鋅的含量，存在污染環(huán)境和操作費(fèi)時(shí)等不足，采用濁點(diǎn)萃取分光光度法代替?zhèn)鹘y(tǒng)有機(jī)溶劑萃取分光光度法測(cè)定黑木耳中鋅的含量[2]，按文獻(xiàn)[3]方法評(píng)定其不確定度，旨在合理估計(jì)不確定度來(lái)源，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，提高測(cè)量結(jié)果定的準(zhǔn)確性。

1 方法概述

1.1 儀器與試劑

721分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限公司)、電子分析天平(BSA224S 200G/0.1mg：說(shuō)明書(shū)示重復(fù)性為±0.1mg、最大允差為±0.2mg)、800型離心機(jī)(金壇市順華儀器有限公司)、烘箱。

硝酸、高氯酸等均為優(yōu)級(jí)純，標(biāo)準(zhǔn)鋅純度為99.99%；雙硫腙、乙醇(95%)、曲拉通X-114(Triton X-114)、醋酸、醋酸鈉、硫酸銨(以上試劑均為分析純)。二次蒸餾水。

1.2 實(shí)驗(yàn)用試液的配制

1.2.1 鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

準(zhǔn)確稱取鋅0.1000g，加10mL2mol·L-1HCl溶解后，轉(zhuǎn)入1000 mL容量瓶，加水定容至刻度。此溶液每毫升相當(dāng)于100μg鋅。

用10毫升移液管移取上述鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液10毫升，定容至100毫升容量瓶，得濃度為10μg.mL-1的鋅工作曲線制備液。將此制備液用10毫升移液管和100毫升容量瓶，按如下鋅離子濃度：0.00、0.20、0.40 、0.60、0.8和1.0μg·mL-1配制測(cè)定鋅離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的系列工作液。

1.2.2 其它輔助試劑的配制

HAc-NaAc緩沖溶液(pH=4.5)；2%的曲拉通X-114；雙硫腙-乙醇溶液(0.03%)。

1.3 試樣的制備

準(zhǔn)確稱過(guò)100目篩的大興安嶺地區(qū)黑木耳樣品0.4000g，置于125毫升錐形瓶?jī)?nèi)，加入硝酸：高氯酸=4:1的混合酸溶10mL，蓋上表面皿放置過(guò)夜。次日，在電熱板上加熱消化，至溶液淡黃色或白色沉渣析出(酸不夠可加補(bǔ))，加水煮沸除去殘留酸，冷卻。二次蒸餾水定容至100mL容量瓶中，同時(shí)制備空白溶液。

1.4 試樣的測(cè)定

用10毫升移液管移取5mL試樣溶液于15mL刻度離心試管中，依次加入1.0mL HAc-NaAc緩沖溶液(pH=4.5)、0.3mL雙硫腙-乙醇溶液、2%的曲拉通X-114溶液0.8mL，搖勻后用二次蒸餾水稀釋至12mL，放置20min，加入硫酸銨1.2克，超聲波振蕩溶解，用3000r/min離心8min使其分相，棄去水相，表面活性劑相用二次蒸餾水定容至2mL，以試劑為參比溶液，用0.5cm比色皿在721分光光度計(jì)上于527nm處測(cè)吸光度。分別取2mL鋅離子濃度為0.00、0.20、0.40 、0.60、0.8和1.0μg·mL-1的系列標(biāo)準(zhǔn)工作液，按上述顯色方法測(cè)吸光度，做回收率實(shí)驗(yàn)。

1.5 測(cè)定數(shù)據(jù)

表1 黑木耳中鋅含量的測(cè)定及加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)(n=6)

表2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)(p=18)

2 濁點(diǎn)分光光度法測(cè)黑木耳中鋅含量的數(shù)學(xué)模型

(1)

式中：

w：黑木耳中鋅的含量，μg·g-1；

c：工作曲線上查得黑木耳中鋅的濃度，μg·mL-1；

V：光度測(cè)量而配制的試液體積，mL(本實(shí)驗(yàn)為2mL)；

V0：制取黑木耳試樣溶液的體積，mL(本實(shí)驗(yàn)為100mL)；

V1：濁點(diǎn)萃取分取黑木耳試樣溶液的體積，mL(本實(shí)驗(yàn)為5mL)；

m：稱取黑木耳試樣的質(zhì)量，g(本實(shí)驗(yàn)為0.4000g)；

3 不確定度來(lái)源分析

根據(jù)數(shù)學(xué)模型，測(cè)量不確定度主要來(lái)源于c、V、V0、m、V1等五個(gè)因素所涉及的測(cè)量過(guò)程。由于測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度是測(cè)量過(guò)程中必然存在的，為避免重復(fù)引入和計(jì)算方便，將上述過(guò)程所涉及測(cè)量的重復(fù)性分量合并為總測(cè)量過(guò)程的一個(gè)分量，用測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性表示[4]，該量屬于不確定度的A類評(píng)定。將其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度記為uA rel(rep)。

此外，數(shù)學(xué)模型中五個(gè)涉及測(cè)量項(xiàng)的不確定度都屬于B類評(píng)定，其不確定度分別為：

1)待測(cè)物質(zhì)中鋅濃度c引入的不確定度urel(c)，包含三個(gè)方面，一是試樣前處理過(guò)程(溶解、稀釋、濁點(diǎn)萃取等)引入的不確定度u(Rec)，二是工作曲線擬合引入的不確定度u1erl(c)；三是工作曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度u2rel(c)。

2)光度測(cè)量配制試液的體積V引入的不確定度u(V)。

3)黑木耳試樣溶液的體積V0引入的不確定度u(V0)。

4)濁點(diǎn)萃取分取黑木耳試樣溶液的體積V1引入的不確定度u(V1)。

依據(jù)文獻(xiàn)[5]體積測(cè)量的不確定度(u(V)、u(V0)、u(V1) )包括體積本身的誤差、體積稀釋的重復(fù)性和溫度對(duì)體積的影響等分量。因已評(píng)定了測(cè)量的重復(fù)性，由于重復(fù)測(cè)量時(shí)通常使用的是不同的容量瓶和移液管，因此其體積誤差、稀釋的變動(dòng)性已包括在測(cè)量重復(fù)性中，不必重復(fù)評(píng)定。而溫度差的影響在各測(cè)量溶液間是一致的，可不考慮其分量。

5)稱取黑木耳試樣質(zhì)量m引入的不確定度urel(m樣)，主要考慮天平稱量誤差的不確定度分量。

4 不確定度分量的量化

4.1 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度uA rel(rep)

由于測(cè)量過(guò)程的隨機(jī)效應(yīng)、量取待測(cè)液體積的重復(fù)性、天平稱量重復(fù)性等因素引起的不確定度分量采用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定方法評(píng)定。用貝塞爾公式計(jì)算六次測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差s，則測(cè)定結(jié)果平均值的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uArel(rep)按(2)計(jì)算。

(2)

式中：

s：測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差，由表1數(shù)據(jù)計(jì)算得0.72μg·g-1；w：測(cè)定結(jié)果的平均值，由表1可知為32.11μg·g-1，n為測(cè)定次數(shù)，其值為6。

4.2試樣前處理過(guò)程引入的相對(duì)不確定度u(Rec)

前處理過(guò)程包括樣品溶解、濁點(diǎn)萃取、轉(zhuǎn)移等過(guò)程，由表2可以看出通過(guò)加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)(n=6)，得知測(cè)量值的上邊界 a+=101.4%-100%=1.40%；下邊界 a-=100%-98.06%=1.94%。按照J(rèn)JF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》，u(Rec)按(3)式計(jì)算。

(3)

4.3 工作曲線擬合引入的不確定度u1erl(c)

工作曲線上各標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的濃度及測(cè)得的吸光度A見(jiàn)表2，將此表中各點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)濃度與空白點(diǎn)一同進(jìn)行線性擬合得到校準(zhǔn)曲線方程：A=0.389 8c(μg·mL-1)+0.012 5。通過(guò)該曲線方程求得黑木耳中鋅的濃度c=0.3211μg·mL-1，其中斜率b=0.3898，截距a=0.0125，依據(jù)表2數(shù)據(jù)，按(4)式計(jì)算工作曲線擬合引入的不確定度u1(c)

(4)

sR：工作曲線變動(dòng)性的標(biāo)準(zhǔn)偏差；

n： 工作曲線的校準(zhǔn)溶液測(cè)量次數(shù)，本實(shí)驗(yàn)工作曲線有六個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，每點(diǎn)測(cè)量三次，則n=18；

P： 被測(cè)樣品溶液測(cè)測(cè)量次數(shù)，本實(shí)驗(yàn)P=6；

c： 黑木耳試樣中鋅的濃度(由曲線方程求得，本實(shí)驗(yàn)為0.3211)，μg·mL-1；

cj： 是每一次不同標(biāo)準(zhǔn)溶液實(shí)測(cè)的吸收值，由校準(zhǔn)曲線方程計(jì)算出的鋅濃度的測(cè)定值，μg·mL-1；

Ai： 單次標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度的測(cè)定值；

N： 對(duì)工作曲線系列標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)量的總次數(shù)，本測(cè)量總次數(shù)為18。

其中

4.4 工作曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度u2rel(c)

工作曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度u2rel(c)，包含配制鋅工作液時(shí)稱量鋅質(zhì)量引入的不確定度u2(m標(biāo))，配制鋅工作液時(shí)1000毫升容量瓶引入的不確定度u2rel(c1)和稀釋為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系列引入的不確定度u2rel(c2)。

4.4.1 稱量鋅的質(zhì)量引入的不確定度u2rel(m標(biāo))

4.4.2 配制鋅工作液時(shí)1000毫升容量瓶引入的相對(duì)不確定度u2rel(c1)

(5)

4.4.3 稀釋為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系列引入的不確定度u2rel(c2)。

稀釋時(shí)用到10毫升的移液管和100毫升的容量瓶。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列稀釋過(guò)程可知：10毫升A級(jí)移液管使用六次，100毫升A級(jí)容量瓶使用七次。

故10毫升A級(jí)移液管6次使用引入的不確定度u2rel移液管(c2)：

故100毫升A級(jí)容量瓶引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2rel容量瓶(c2)：

稀釋為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系列溶液引入的不確定度u2rel(c2)：

工作曲線系列標(biāo)準(zhǔn)溶液相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2rel(c)：

4.5稱取黑木耳試樣質(zhì)量m引入的不確定度urel(m樣)

5 黑木耳含量平均值的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(w)

=5.6×10-3

uc(w) = uc rel(w)×w = 5.6×10-3×32.11 = 0.18μg.g-1

6 擴(kuò)展不確定度U

當(dāng)置信概率p=95%，包含因子k=2，計(jì)算得U=kuc(w)=2×0.18=0.36μg.g-1。

7 結(jié)果與討論

7.1 結(jié)果

置信概率p=95%，包含因子k=2,黑木耳中鋅含量的擴(kuò)展不確定度為U=0.36μg.g-1，濁點(diǎn)分光光度法測(cè)黑木耳中鋅含量的測(cè)定結(jié)果可表示為w=(32.11±0.36)μg.g-1。

7.2 討論

從不確定度分量可以看出，該法測(cè)定黑木耳中鋅含量不確定度貢獻(xiàn)大小順序?yàn)椋簶?biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度=標(biāo)準(zhǔn)曲線系列溶液配制引入的不確定度(二者均為0.012)﹥?cè)嚇忧疤幚磉^(guò)程引入的不確定度(9.6×10-3)≈重復(fù)性引入的不確定度(9.2×10-3)﹥稱量試樣引入的不確定度(4.1×10-4)。

由以上分析可知，該法最大的不確定度來(lái)源是曲線擬合和標(biāo)準(zhǔn)曲線系列溶液的配制，因此，降低光度分析的不確定度應(yīng)重點(diǎn)考慮以上兩方面涉及到的具體操作，如顯色條件、配制標(biāo)準(zhǔn)系列工作液時(shí)移液管的選擇和稀釋的次數(shù)等是測(cè)量不確定度的主要來(lái)源，只有合理控制以上因素，才能保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

[1] JJF 1059-1999．測(cè)量不確定度評(píng)定與表示[S]．北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，2013．

[2] 徐春放．濁點(diǎn)分光光度法測(cè)黑木耳中鋅的含量[J]．大慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)．2013，6(33)：72-74．

[3] JJF 1135-2005．化學(xué)分析測(cè)量不確定度評(píng)定[S]．北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2005．

[4] 倪曉麗．化學(xué)分析測(cè)量不確定度評(píng)定指南[M]．北京：中國(guó)計(jì)量出版社．2008：117-125．

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[6] JJG 196-2006．常用玻璃量具鑒定規(guī)程[S]．北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2007．

[責(zé)任編輯：崔海瑛]

徐春放(1963-)，女，吉林省榆樹(shù)人，教授，從事分析化學(xué)、無(wú)機(jī)及分析化學(xué)教學(xué)科研工作。

O657.3 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A

2095-0063(2016)06-0084-05

2016-06-05

DOI 10.13356/j.cnki.jdnu.2095-0063.2016.06.018