紫外分光光度法测定水中总氮的不确定度评定

'紫外分光光度法测定水中总氮的不确定度评定1.检测方法1.1方法依据依据《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（GB/T11894-1989）》直接测定水中的铁、锰，对水中铁、锰的测量不确定度进行评定。1.2方法原理在60℃以上水溶液中，过硫酸钾可分解产生硫酸氢钾和原子态氧，硫酸氢钾在溶液中离解而产生氢离子，故在氢氧化钠的碱性介质中可促使分解过程趋于完全。分解出来的原子态氧在120-124℃条件下，可使水样中含氮化合物的氮元素转化为硝酸盐。并且在此过程中有机物同时被氧化分解。可用紫外分光光度法于波长220和275nm处，分别测出吸光度A220及A275，求出校正吸光度A。1.3主要仪器及实验条件双光束紫外可见分光光度计10mm石英比色皿具玻璃磨口塞比色管,25mL1.4操作流程1.4.1样品预处理试样制备：去实验样品(在水样采集后立即放入冰箱中或低于4℃条件下保存，但不得超过24h。水样放置时间较长时，可在1000ml水样中加入约0.5ml硫酸酸化到pH小于2，并进款测定)用氢氧化钠20g/L或硫酸溶液1+35调节pH5-9从而制得试样。如果试样中不含悬浮物按以下步第(1)骤测定。试样中含悬浮物则按第(2)步骤。（1）用无分度吸管取10.00ml试样（cN超过100µg，可减少取样量并加去离子水稀释至10ml）置于比色管中。加入5ml碱性过硫酸钾溶液，塞紧磨口塞用不塞用布及绳等方法扎紧瓶塞，以防弹出。将比色管置于医用手提蒸气灭菌器中，加热，使压力表指针到1.1-1.4kg/c㎡,此时温度达到120-124℃后开始计时。或将比色管置于家用压力锅中，加热至顶压阀吹气时开始计时。保存此温度加热半小时。冷却、开阀放气，移去外盖，取出比色管并冷至室温。（2）试样中含悬浮物时，先按(1)中步骤操作进行，然后待澄清后移取上清液到石英比色皿中测定。显色:分别向试样中加入盐酸（1+9）1ml，用无氨水稀释至25ml标线，混匀。 空白试验：空白试验除以10ml水代替试样外，采用与测定完全相同的试剂、用量和分析步骤进行平行操作。1.4.2总氮标准溶液的配制硝酸钾标准贮备液CN=100mg/L：硝酸钾（KNO3）在105-110℃烘箱中干燥3h，在干燥器中冷却后，称取0.7218g，溶于去离子水中，移至1000ml容量瓶中，用去离子水稀释至标线在0-10℃暗处保存，或加入1-2ml三氯甲烷保存，可稳定6个月。硝酸钾标准使用液，cN=10mg/L：将贮备液用去离子水稀释10倍而得。使用时配制。1.4.3校准曲线的绘制用分度吸管向一组(8支)比色管中，分别加入硝酸盐氮标准使用液10mg/L，0.000.501.003.005.007.009.0010.00ml。加去离子水稀释至10.00ml。然后按于试样相同的步骤进行样品预处理。使用光程为10mm比色皿，在紫外分光光度计上，以无氨水做参比，分别在波长220与275nm处测定吸光度，扣除空白试验的吸光度后，绘制吸光度-氮含量工作曲线。1.4.4测定将显色后的样品放入到10mm比色皿，在紫外分光光度计上，以无氨水做参比，分别在波长220与275nm处测定吸光度，扣除空白试验的吸光度后，从工作曲线上查得氮的含量（ug），再除以试份的体积ml，即得到试样中氮的浓度。1.4.5样品测量值通过校准曲线拟合，用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测量某总氮标样的浓度，得数据表1某总氮标样测定结果次序测得量（µg）浓度mg/L129.62.96229.52.95328.92.89429.02.90529.12.91629.22.92平均值29.22.92标准偏差0.0880.02792数学模型 2.1计算公式水中总氮浓度计算如下：其中m——水中总氮的质量，μgV——水样体积，mLC——为水样总氮的浓度，mg/L2.2不确定度数学模型总氮不确定度数学模型为:其中uC(c)——C的标准测量不确定度；u(m)——m的标准测量不确定度，u(v)一—V的标准测量不确定度ua(c)——相对标准不确定度的A类评定3不确定度分量的来源分析3.1相对标准不确定度的A类评定ua(c)在重复的条件下连续测量6次样品，通过贝塞尔公式计算出的实验标准偏差为0.0279，其平均值的标准不确定度mg/L。相对标准偏差为：3.2测得量m的标准测量不确定度质量m的标准测量不确定度分量由四部分组成：一是由溶液的质量一吸光值拟合的直线求得m时所产生的测量不确定度(即线性最小二乘法校准的不确定度)，记为u1（m）；二是配制硝酸钾标准贮备液所产生的测量不确定度，记为u2(m)；三是由标准贮备液配制成磷酸盐标准溶液所产生的不确定度，记为u3(m)；三是由水样在消解过程中产生的测量不确定度，记为u4（m），根据经验以测定值3%估计，按均匀分布计算。3.3样品体积V的标准测量不确定度样品体积V的标准测量不确定度分量主要有两部分构成：一是取样所用的10mL移液管的不确定度；二是样品消解后的比色管中定容至25mL的不确定度。 4．不确定度分量的评定4.1u1（m）的计算总氮的校准曲线方程表示为：y=bx+a式中，x---溶液中总氮的质量，μg；y---总氮质量为x时所对应的吸光度；b---校准曲线的斜率，b=0.0104；a---校准曲线的截距，a=0.003。表3：校准曲线各标准点下吸光度测量值总氮质量（μg）吸光度值123平均值00.0150.0140.0160.0155.00.0540.0540.0520.05310.00.1080.1070.1060.10730.00.3100.3110.3150.31250.00.5230.5270.5280.52670.00.7310.7310.7340.73290.00.9320.9310.9360.9331001.0411.0431.0361.040本次对样品测定，分别对6个平行样的吸光度测量，由校准曲线方程求得m=2.92μg，则u1(m)计算公式表示为：u1(m)=式中：：m一对试样进行多次测量总氮的质量平均值，μg；b一校准曲线的斜率；P一对试样的测量次数；n一校准曲线的浓度点数；一校准曲线各浓度点标准物加入量的平均值，μg。=0.0072P=6n=21，校准曲线浓度点总测量次数 44.37ug=10771.9将上述各值代入公式得出u1（m）=0.3420.0124.2u2（m）的计算配制硝酸钾标准贮备液所产生的测量不确定度，记为u2(m)4.2.1硝酸钾的称量不确定度u[m(N)]配制100mg/L的硝酸钾标准贮备溶液1000ml，应称量0.7218g称量不确定度来自两个方面：第一，称量变动性，根据历史记载，在50g以内，变动性标准偏差0.07mg，第二，天平校正产生的不确定度，按检定证书给出的天平最大允许误差为±0.9mg，换算成标准偏差为0.9/=0.52mg.此两项得出称量的标准不确定度为：两项合成的标准不确定度为：4.2.2配制1000mL硝酸钾溶液的体积的不确定度u[V（N1）]使用1000mL的容量瓶配制硝酸钾溶液，其不确定度包括三个部分：第一，容量瓶体积的不确定度，按制造商给定的容量允差为±0.040mL，按均匀分布换算成标准偏差为0.40/＝0.23mL，；第二充满液体至容量刻度的估读误差，估计为0.005V(N),按均匀分布化成标准偏差为0.005×V(N)/=2.89，；第三，容量瓶和溶液温度与校正时的温度不同引起的体积不确定度，假设温度差为3℃，对水体膨胀系数为2.1×10-4℃则95%置信概率（k=1.96时体积变化的区间为±1000×3×2.1×10-4℃=0.63mL转换成标准偏差为0.63/1.96=0.32ml， 。以上三项合成得出：4.2.3配制硝酸钾溶液的硝酸钾纯度的不确定度u[N(N)]按供应商目录所给定纯度为99.5±0.5%，即0.995±0.005，按均匀分布转化成标准不确定度为:u[N(N)]=0.005/=0.0029,将以上三项合成得到：4.3u3（m）的计算10.00ug/mL的硝酸钾标准溶液是由标准贮备液经过稀释得到，用公式表示为：C0=C贮/f式中C贮---为硝酸钾标准贮备液的准确浓度（mg/L）f----稀释因子，代表硝酸钾贮备液稀释成标准使用溶液的稀释倍数，实验过程吸取10.0mL的硝酸钾标准贮备液稀释成100ml,使用溶液的浓度为10.00mg/L。稀释采用10.0mL的无分度吸管和100mL的容量瓶来完成。f=100/10=10则相对标准不确定度计算为：式中V10，V100----分别为10.0吸管和100mL容量瓶的体积(mL);u(v10)和u(v100)------分别为10.0mL和100mL容量瓶体积测量产生的标准不确定度.4.3.110.0mL无分度吸管标准不确定度u(v10)的分析配制10.0mg/L标准使用溶液时，使用10±0.02mL吸管（A级）移取100mg/L标准物质，按均匀分布，取K＝，则刻度吸管示值允许误差引入的不确定度为：u（v1）＝0.02/＝0.012mL10.0mg/L标准使用溶液配制时的室温为20±3℃，水的体积膨胀系数为2.1×10-4℃-1，由温度变化导致的移液体积变化为： vt1＝10×3×2.1×10-4＝0.0063mL按均匀分布，取K＝，得温度变化导致移液体积变化引入的不确定度为：u(vt1)＝0.0063＝0.0036mL合成以上两个分量得到标准物质移取过程引入的不确定度和相对不确定度分别为：u（v10）＝0.013=0.00134.3.2定容过程引入的不确定度评定（B类评定）配制10.00mg/L标准使用溶液时，所用的容量瓶为100±0.10mL容量瓶（A级），按均匀分布，取K＝，则容量瓶示值允许误差引入的不确定度为：u(v100)＝0.10/＝0.058mL10.0mg/L标准使用溶液配制时的室温为20±3℃，水的体积膨胀系数为2.1×10-4℃-1，则由温度变化导致的定容体积变化为：vt2＝100×3×2.1×10-4＝0.063mL按均匀分布，取K＝，得温度变化导致定容体积变化引入的不确定度为：u(vt2)＝0.063/＝0.036mL合成以上两个分量得到定容过程引入的不确定度和相对不确定度分别为：u（v100）＝0.068mL=0.000684.4u4（m）的计算由水样在消解过程中产生的测量不确定度，记为u4（m），根据经验以测定值3%估计，按均匀分布计算。则u4（m）=29.2×0.03／=0.506 将、、和合成得到：4.5样品体积V的标准测量不确定度样品体积V的标准测量不确定度分量主要有两部分构成：一是取样所用的10mL移液管的不确定度；二是样品消解后的比色管中定容至25mL的不确定度。4.5.110mL无分度吸管标准不确定度u（v10）的计算移取样品时，使用10±0.02mL刻度吸管（A级），按均匀分布，取K＝，则刻度吸管示值允许误差引入的不确定度为：u（v1）＝0.02/＝0.012mL10.0样品移取室温为20±3℃，水的体积膨胀系数为2.1×10-4℃-1，由温度变化导致的移液体积变化为：vt1＝10×3×2.1×10-4＝0.0063mL按均匀分布，取K＝，得温度变化导致移液体积变化引入的不确定度为：u(vt1)＝0.0063/＝0.0036mL合成以上两个分量得到标准物质移取过程引入的不确定度和相对不确定度分别为：u（v10）＝0.013mL==0.00134.5.225mL比色管标准不确定度u（v25）的计算样品比色管中定容，所用的比色管为25±0.25mL比色管，按均匀分布，取K=，则示值允许误差引入的不确定度为：u(v2)=0.25/=0.144mL标准溶液配制时的室温为20±3℃，水的体积膨胀系数为2.1×10-4℃-1，则由温度变化导致的定容体积变化为：vt2=25×3×2.1×10-4=0.016mL按均匀分布，取K=，得温度变化导致定容体积变化引入的不确定度为：u(vt2)＝0.016/=0.0092mL 合成以上两个分量得到标准溶液系列最高浓度点定容过程引入的不确定度和相对不确定度分别为：u(v25)=＝0.144mL=0.0058取样、定容体积V的标准测量不确定度分量为：=0.00595相对合成标准不确定度=0.022则uc（c）=2.92×0.022=0.0646扩展不确定度分析取包含因子k=2(近似95%置信概率)，则U=0.064×2=0.137结论测定结果为2.92mg/L；测量扩展不确定度0.13mg/L（k=2，约95%置信概率）。'