邻菲罗啉法测定循环水中铁离子含量的不确定度评定

1、邻菲罗啉法测定循环水中铁离子含量的不确定度评定第41卷第1期2012年1月化工技术与开发Technology&DevelopmentofChemicalIndustryVo1.4lNo.1Jan.2012邻菲罗啉法测定循环水中铁离子含量的不确定度评定卢晓红(扬子石化有限公司质量检验和管理中心.江苏南京210048)摘要:采用邻菲罗啉分光光度法测定循环水中的铁离子浓度.分析了测定结果不确定度的各种主要影响因素,并求出了测定结果的合成标准不确定度和扩展不确定度,对测定结果进行了表述.关键词:不确定度评定;邻菲罗啉法;铁离子;分光光度计;循环水中图分类号:0657.3文献标识码:A文

2、章编号:1671.9905(2012)010032.03循环水中的铁离子(Fez+)是由工艺管道,容器等产生腐蚀所致,铁含量的变化反应了工艺设备的腐蚀情况,正确地测试与表述十分重要,完整的测量结果表述应该同时包含被测量的值及其测量不确定度.目前,测定水中Fe含量应用较普遍的方法是邻菲罗啉分光光度法(以下简称邻菲罗啉法).笔者依据JJF10591999E及化学实验室测量不确定度I2中介绍的有关方法,对以邻菲罗啉分光光度法测定循环水中的Fe2+含量的测量结果的各不确定度分量进行了分析和评定,并对测量结果进行了表述.l测量方法与材料1.1试剂和仪器醋酸钠一醋酸缓冲溶液(pH=26),盐酸羟胺(10%

3、的水溶液),邻菲罗啉溶液(0.1%),铁标准储备液(GBW08616,1000mg?L相对不确定度为0.2%,20mL/支);盐酸(1:1的水溶液),水为去离子水.721分光光度计,容量瓶(A级),移液管(A级).1.2测量步骤与数学模型1.2.1绘制标准曲线用铁标准储备液配制4.0mg?L的铁标准工作溶液.用刻度移液管分别移取0,1.0,2.5,5.0,7,5,10.0mL的该工作溶液于6个5OraL容量瓶中,分别加入2mL10%的盐酸羟胺,2mL醋酸钠一醋酸缓冲溶液和2mL0.1%邻菲罗啉溶液,用蒸馏水稀释至刻度.摇匀.使用3cm比色皿.在分光光度计上,以试剂空白为参比液.于波长510nm

4、处测量上述配制好的各溶液的吸光度.最后,绘制吸光度一溶液浓度标准工作曲线.1.2.2测量样品量取50mL水样于250mL锥形瓶中,加入23滴(1+1)盐酸,在电炉上加热,煮沸5min,冷却后用蒸馏水稀释至50mL.移取20mL经上述处理后的水样于5OraL容量瓶中,加入2mL10%的盐酸羟胺,2mL醋酸钠一醋酸缓冲溶液和2mL0.1%邻菲罗啉溶液,用蒸馏水稀释至刻度,摇匀.使用3cm比色皿,在分光光度计上,以试剂空白为参比液,于波长510nm处测量其吸光度.1.2.3被测量的数学模型被测量的数学模型为:s式中:c_厂原水样中Fe的质量浓度,mg?L;C一由标准曲线得到的定容后Fe的质量浓度,m

5、g?L;一定容后的水样体积,mL;一取样的体积.mL.2不确定度来源分析及量化根据被测量的数学模型以及测量过程分析,该测量不确定度来源主要有:由标准曲线计算得到的稀释后Fez+的质量浓度C,待测溶液体积,重复性R,标准溶液配制,每一来源又受到其相关因素的影响.见图1.作者简介:卢晓红(1979一),女,江苏连云港,本科,助理工程师,主要从事石化产品检验及分析技术工作收稿日期:2011-10.31第1期卢晓红:邻菲罗啉法测定循环水中铁离子含量的不确定度评定33图1测定循环水中Fe2+含量不确定度来源分析正2.1标准溶液配制过程铁离子标准工作液的配制是由浓度为lO00mg?L的铁标准储备液GBW0

6、8616稀释配制的,查其证书可知该标准储备液的扩展相对不确定度为0.2%(=2),属正态分布,则其相对标准不确定度U,rel(.s,)=0.1%.二在标准溶液配制过程中,使用了一系列玻璃量具.按照玻璃量器检定规程的要求,玻璃量器均有相应的最大容量允差,按矩形分布考虑,=3.另外.在体积的测量中,温度是个影响量.水的体积膨胀系数0为2.1xl04oC一,本实验室温度要求为(20_+5),按均匀分布考虑,由于温度的分散导致体积的分散可按式=aVx5/来计算.因量器允差和温度变化引起的各不确定度量值见表1(各MPE可在GB128061991,GB128071991中查得).表1量器允差和温度分散导致

7、的不确定度因此,标准溶液配制过程中由于体积变化弓起的相对不确定度分量为:(52)=V0.0046+0.0028+0.0030z+0.00084=0.62%则标准溶液配制引起的合成相对标准不确定度为:"(|s)=,/11)=/0.001z+0.00622=0.63%2.2校准工作曲线拟合为得到各标准溶液吸光度平均值,需分别测量3次Fe浓度分别为0.00,0.08,0.20,0.40,O.60,0.80mg?L的6个标准溶液,见表2.表2铁标准溶液吸光度校准工作曲线拟合方程为:Ay=a+bc式中:A厂第个标准溶液的第Y个吸光度;口一标准曲线的截距;6一标准曲线的斜率;c厂第个标准溶液的浓

8、度.根据表1中的数据.得到校准工作曲线方程为:A=O.001200+1.088e,曲线的相关系数为0.9999,则可以得到残余标准偏差为:Ay-(a+bcx)一2该被测溶液的3次重复测定的吸光度平均值为O.108.则计算可得被测溶液的质量浓度C为0.098mg?【,则被测溶液质量浓度C形成的不确定度u(c)为:一8.77x10-3/1_+l_+(:二:)_2I_._088V3l80.485=3.75xlO-3mg?L一校准工作曲线拟合引起的相对标准不确定度H(c)为:u)=×100%=×100%=3I83%2.3被测水样体积2.3.1被测样品取样过程化工技术与开发第40卷2

9、0mLA级大肚移液管的MPE为±0.030mL.按矩形分布考虑,其系统效应导致的标准不确定度为:():0.017L,/3按矩形分布考虑,则由温度差的效应导致的不确定度为:()=aLx5/,/=0.012mL则由20mL移液管取样引起的标准不确定度为:u()=,/=0.021mL可得其相对标准不确定度为:u=盟×100%=o.11%2.3.2被测样品定容过程定容用的50mLA级容量瓶的MPE为±0.05mL,按三角分布考虑,由于定容引起的不确定度分量为:():0.020mLV6由温度差的效应导致的不确定度分量为:M()=50)(5/,/=0.030mL可得被测水样定

10、容引起的标准不确定度为:u(V)=,/i_j|=0.036mL其相对标准不确定度为:u(=×100%=×100%=0.072%则被测水样体积引入的标准不确定度为:u(v)=,/:O.042mL被测水样体积引起的合成相对标准不确定度为:()=,/=O.13%2.4测量重复性对被测水样做8次重复测量,得到结果为0.24,0.25,0.24,0.26,0.23,0.27,0.24,0.26mg?L一,求得平均值为0.25mg?L,标准偏差S为0.0136.按照A类不确定度评定方法,重复性引起的不确定度为:u(R):4.81×lO-3mg.L-由于最佳估计值为0.25mg

11、?L一.则测量重复性引起的相对标准不确定度为:"耐(R):×100%:!×100%:1.92%CU?)2.5分析仪器分光光度计所引入的不确定度分量的计算,可采用其校准证书提供的信息:其扩展不确定度为0.5%(=2),则可得到由分光光度计引起的相对不确定度Mz(,)=0.25%.2.6测量结果及不确定度表述由上述各相对标准不确定度分量,得到铁离子测量结果的合成相对标准不确定度:ut(c)=,/U(c)+()+"()+(R)+(,)=4.27%原水样中Fez+的质量浓度计算得:c量:一0.09=8x50:0.245mg.L-1s一i一一_一一'&qu

12、ot;5测量结果的合成标准不确定度为:u(c)一Csxuf(c)=O.0105mg?L-.在置信概率为95%的情况下,取k约等于2,则测量结果的扩展不确定度为:=2x0.0105=0.021mg?L一最终.该循环水样中Fe质量浓度可表述为:C(Fe)=(0.245_+0.021)mg?L-,k=2.3结果与讨论在检验方法中进行测量的不确定度分析,能够直观地考量各测试步骤和条件对结果准确度的影响.从计算结果来看,采用邻菲罗啉法测量循环水中Fe:+含量时,标准曲线拟合求样品浓度和重复性测定引起的不确定度是主要影响因素.通过规范操作,准确配制标准工作溶液,可有效提高测量结果的准确度.参考文献:1国家

13、技术监督局.JJF10591999,测定不确定度评定与表示S.2李慎安,王玉莲,范巧成.化学实验室测量不确定度M.北京:化学工业出版社,2006.5560.3GB12806.1991,实验室玻璃仪器单标线容量瓶S.4GB128071991实验室玻璃仪器分度吸量管S.(下转第4O页)化工技术与开发第40卷9张爱梅,贾丽萍.阻抑动力学光度法测定微量氟J.分析化学,2003,31(6):765.10陈小丽,沈珑珑,朱建晖.离子色谱法测定牙膏中的氟化物J.中国卫生检验杂志,2001,1l(1):56.11钟志雄,杜达安,梁旭霞.离子色谱法测定牙膏中游离氟J.环境与健康杂志,2001,18(2):104

14、107.12杨志国,吕牧羊,曹文婷.在线超滤一离子色谱法测定牙膏中的游离氟J.中国卫生检验杂志,2010,20(12):32123213.13刘庆.离子色谱法测定牙膏中游离氟的含量J.牙膏工业,2009,19(2):39-40.14娄斌,吕金凤,李阳,等.离子色谱法快速分析牙膏中多种阴离子含量J.无机盐工业,2010,42(11):5457.151617181920何巍,林焕彩,支清惠.离子色谱法测定含氟牙膏氟含量研究J.实用口腔医学杂志,2007,23(5):628.631.郑伟.沈萼芮.毛细柱气相色谱法测定牙膏中可溶性氟J.牙膏工业,2009,19(4):31-33.徐利英,杨以安.牙膏中

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16、hina)Abstract:Developmentandapplicationoffouranalyticalmethodstodeterminatefluorideintoothpastesweredescribedforchoosingaccurate,simpleandrapidmethodforthedeterminationoffluoridecontentintoothpasteindifferentexperimentalconditionsasareference.Keywords:toothpaste;determinationoffluoride;progress(上接第3

17、4页)lI"'1_?一''I'.¨.l¨''I?-'lUncertaintyEvaluationinDeterminationofFerruminCirculatingWaterby1,10一PhenanthrolineMonohydrateLUXiaohong(QualityInspectionandManagementCenter,YangziPetrochemicalCorporationofSINOPEC,Nanjing210048,China)Abstract:Concentrationofferrumionincirculatingwaterwasdeterminatedby1,10一phenanthrolinemonohydrate.Themainfact