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        廚房油垢清洗劑堿度測量結(jié)果的不確定度評定

        2020-06-04 09:44:28徐楠楠
        染整技術(shù) 2020年5期
        關(guān)鍵詞:油垢指示劑清洗劑

        徐楠楠

        (國家化妝品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,江蘇南京 210007)

        測量不確定度是評定測量水平的指標(biāo),是判定測量結(jié)果的依據(jù)。[1]測量結(jié)果的不確定度評定與表示在國際上正在走向統(tǒng)一,我國也已經(jīng)頒布國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》、CNAL/AC01:2005《檢測和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》《計(jì)量認(rèn)訟審查認(rèn)可(驗(yàn)收)評審準(zhǔn)則宣貫指南》等,對檢測實(shí)驗(yàn)室均要求具有并應(yīng)用評定測量不確定度的程序。因此,實(shí)驗(yàn)室對每個(gè)檢測項(xiàng)目均應(yīng)有能力進(jìn)行不確定度評定。

        不確定度評定在產(chǎn)品評價(jià)過程中日趨重要[2],現(xiàn)根據(jù)QB/T 4348—2012《廚房油垢清洗劑》的要求及GB/T 7378—2012《表面活性劑堿度的測定滴定法》中的檢測方法,依據(jù)JJF 1059.1—2012《測定不確定度評定與表示》的規(guī)定,結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)過程,對廚房油垢清洗劑堿度含量測定結(jié)果進(jìn)行不確定度評定。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 試劑與儀器

        鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液:c(HCl)=0.1 mol/L,按GB/T 601—2002《化學(xué)試劑標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的制備》中4.2的要求進(jìn)行配制和標(biāo)定。實(shí)驗(yàn)用水:GB/T 6682—2008《分析實(shí)驗(yàn)室用水國家標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的三級水。甲基橙指示劑溶液:將1 g甲基橙指示劑溶解于1 L水中。溴酚藍(lán)指示劑溶液:將1 g溴酚藍(lán)指示劑溶解于1 L水中。

        儀器:250 mL錐形瓶,25 mL酸式滴定管。

        1.2 測定原理

        某些表面活性劑在水溶液中由于各種分解反應(yīng)而呈弱堿性。以甲基橙或溴酚藍(lán)作為指示劑,用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液進(jìn)行表面活性劑清澈溶液的滴定。

        1.3 測定步驟

        稱取約2 g(精確至0.000 1 g)試樣置于錐形瓶中。在試樣中加入50 mL水,充分溶解(必要時(shí)均化),然后加兩滴甲基橙或溴酚藍(lán)指示劑溶液,并用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至終點(diǎn)。試樣的堿度以氧化鈉(Na2O)質(zhì)量分?jǐn)?shù)Y表示:

        式中,V 為滴定所耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積,mL;c為鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度,mol/L;m為試樣質(zhì)量,g;0.031 為與1.00 mL 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液[c(HCl)=1.000 mol/L]相當(dāng),以質(zhì)量單位g表示的氧化鈉質(zhì)量。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 各種分量不確定度的傳播系數(shù)計(jì)算

        以QB/T 4348—2012規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)廚房油垢清洗劑作為實(shí)驗(yàn)樣品測定堿度,10次重復(fù)測定的結(jié)果平均值為0.93%,于是各參數(shù)的最佳值假定為:m=2.000 0 g,c=0.100 0 mol/L,V=6.00 mL。根據(jù)堿度Y 計(jì)算式求得各參數(shù)的不確定度傳播系數(shù)為:

        ?Y/?m=0.031cV/m2=0.004 6

        ?Y/?c=0.031V/m=0.093 0

        ?Y/?V=0.031c/m=0.0018

        2.2 A類評定——多次重復(fù)測量的不確定度評定u(xi)

        依據(jù)貝塞爾公式對10 次測定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(原始數(shù)據(jù)略):自由度νA=n-1=9,平均值xi=0.93%,實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s(xi)=0.003 3,于是重復(fù)測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        2.3 B類評定——測量儀器帶來的不確定度評定

        2.3.1 清洗劑稱樣量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(m)

        所用天平經(jīng)檢定合格并在有效期內(nèi),根據(jù)分析天平的說明書,儀器的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.1 mg,所以不確定度為u(m)=0.000 1。因?yàn)楹芸煽浚宰杂啥葹棣?=∞。

        2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引起的不確定度u(c)

        根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制規(guī)范可知:c(HCl)=0.1×(1±1×10-3)mol/L(k=2),則鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(c)=0.000 05,根據(jù)規(guī)范要求標(biāo)定溶液要求兩人各做4個(gè)平行樣,故自由度ν2=7。

        2.3.3 試樣消耗標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液體積引起的不確定度u(V)

        滴定終點(diǎn)處(化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前后)消耗標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液6 mL,用容量為25 mL 的A 級滴定管,允許誤差為±0.2%。以k=3考慮,則滴定管體積示值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(V)=6×0.002/3=0.004 0,因滴定管的示值準(zhǔn)確度很高,可假定自由度ν3=∞。滴定中人員操作及讀數(shù)誤差已包含在u(xi)內(nèi),所以不考慮。

        2.4 各分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

        根據(jù)各分量的傳播系數(shù)式求出各分量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

        (1)A類評定的分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        uA=u(xi)=0.10×10-2

        (2)清潔劑稱樣量的分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        (3)0.1 mol/L 標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度的分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        (4)標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液使用體積的分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        以上分量不確定度及自由度匯總?cè)绫?所示。

        表1 各分量不確定度及自由度匯總

        于是,堿度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        uc2(Y)=uA2+u12+u22+u32=0.10×10-5

        得uc(Y)=0.10×10-2。

        可見合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要受實(shí)驗(yàn)重復(fù)性的影響,在這種情況下不好作出堿度分布接近正態(tài)分布的假設(shè),從而不可能給出kp和Up。

        2.5 擴(kuò)展不確定度

        取包含因子k=2,計(jì)算擴(kuò)展不確定度為:

        U=k×uc(Y)=2×0.10×10-2=0.20%

        根據(jù)JJF 1059.1—2012 的規(guī)定,如果某個(gè)不確定度分量值小于合成不確定度分量值的1/10,或某個(gè)不確定度分量值小于另一個(gè)不確定度分量值的1/3 時(shí),該不確定度分量可以忽略不計(jì)。分析天平引入的不確定度分量值很小,因而可以忽略不計(jì)。

        通過上述計(jì)算可知,廚房油垢清洗劑堿度測量方法的擴(kuò)展不確定度為U=0.20%(包含因子k=2),此值大小取決于實(shí)驗(yàn)重復(fù)性——A 類評定[3-4]。對于不同堿度的產(chǎn)品,該方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)進(jìn)行兩次平行測定[5],且結(jié)果相差不超過平均值的2%,以平均值作為測定結(jié)果。若用極差法評估,則單次測量結(jié)果xi的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s(xi)為:

        s(xi)=R/c=0.018 6/1.13=0.016 5

        擴(kuò)展不確定度U(包含因子k=2)為:

        3 結(jié)論

        廚房油垢清洗劑堿度的不確定度由樣品重復(fù)性、樣品滴定消耗的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液體積、鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的標(biāo)定等合成的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,稱樣量引起的不確定度由于誤差太小可以忽略不計(jì)。實(shí)驗(yàn)重復(fù)性和標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定的不確定度對測量結(jié)果影響較大。因此,在測量堿度的實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)“雙人八標(biāo)”的要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的配制和標(biāo)定,實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)按方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行平行測定,盡量減少不必要的誤差,確保實(shí)驗(yàn)檢測工作的順利進(jìn)行,獲得準(zhǔn)確可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

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