AAS测定陶瓷样品中镉溶出量的不确定度评定
1.测量原理
1.1 陶瓷碗样品清洗,晾干后 ,在陶瓷碗样品中加入100ml的沸乙酸,在室温环境下放置24小时,补加浸泡液至100ml,取浸泡液上AAS测试,用标准曲线法计算镉溶出量。
1.2 测试过程如下图:
2.测定结果
6次对陶瓷碗样品平行测定,镉溶出量的测试结果见下表:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 平均值 |
镉溶出量mg/L | 0.317 | 0.338 | 0.329 | 0.334 | 0.327 | 0.335 | 0.330 |
3.数学模型
100ml浸泡液100%覆盖了样品镉溶出区域,不用考虑浸泡面积的影响,建立模型:
4.不确定度来源
从所建立的数学模型可以确定AAS测定陶瓷样品中镉溶出量的不确定度主要来源有3个,分别为:
4.1样品浸泡前处理引入的不确定度u(f)
由浸泡液的酸度,浸泡时间、温度等引入的不确定度组成。
4.2样品浸泡液的体积引入的不确定度u(V)
由定容体积、校准、读数、温度等引入的不确定度组成。
4.3样品溶液中被测元素浓度引入的不确定度u(C)
包括采用最小二乘法拟合标准工作曲线求得试样浓度C过程中所引入的不确定度,标准储备液引入的不确定度,标准储备液稀释成标准溶液过程中引入的不确定度由标准储备液浓度、移液管和容量瓶体积导致的不确定度组成。因校准和使用温度相同,故不考虑温度的影响。
5.各不确度分量的评定
5.1标准不确定度的A类评定
实验中进行6次重复测试,单次实验标准偏差根据贝塞尔公式可得:
5.2标准不确定度的B类评定
5.2.1样品浸泡前处理引入的不确定度u(f)
A.浸泡液酸度不确定度分量u(fa):查阅酸度对镉溶出量的相关文献,直接采用;
u(fa)=0.0008
B.浸泡时间不确定度分量u(ftime):浸泡24h,相对较长的浸泡过程,有文献证明溶出量将大约与时间的微小变化成正比,直接采用文献中0.3%/小时变化,假设浸泡在24±0.5h的变化时间内完成,该分布成矩形分布;
u(ftime)=0.5×0.003/√3=0.001
C.浸泡温度不确定度分量u(ftemp): 温度对陶瓷金属溶出量的一些研究文献,在20-25℃温度变化范围内,金属溶出量随温度的变化接近线性,斜率约为5%/度,假设实验室的温度在±2℃之间变化,时间变化成矩形分布;
u(ftemp)=2×0.5/√3=0.06
5.2.2浸泡体积引入的不确定度u(V)
A.校准不确定度分量u(v1):对于100ml A级容量瓶,其校准不确定度为0.03ml(k=2),
u(v1)=0.03ml/2=1.5×10-2ml
B.重复性不确定分量度u(v2):对容量瓶7次定容,并称量,得出标准偏差为0.015ml
u(v2)= 1.5×10-2ml
C.温度引起的不确定度分量u(v3):根据校验报告,容量瓶在22度校准,而实验室的温度在+/-3度间变化,水的体积膨胀系数为2.1×10-4
u(v3)=2.1×10-4×50×3/√3=1.8×10-2ml
5.2.3样品溶液中被测元素浓度引入的不确定度u(C)
A. 标准储备液浓度不确定度分量u(C1)
采用有证标准物质,查阅镉标液证书,浓度为1000mg/L±4mg/L (k=2),
其标准不确定度为:u(C1)= 4/2=2mg/L
其相对标准不确定度:urela1(Cd)=2/1000=0.002
B. 标准溶液配制过程引入的不确定度u(C2)
取1mLCd标准储备液到100mL容量瓶,得到浓度为10mg/L标准溶液。1mL 移液管的校准证书给出的扩展不确定度:0.002ml(k=2);其相对标准不确定度为:(0.002/2)/1=0.001;
100ml容量瓶产生的相对标准不确定度为:
urel(V)=3.6×10-2ml/100ml=2.8×10-4 (见5.2.2)
合成标准相对不确定度为:
分别取1mL、3mL、5mL、10mL 浓度10mg/L的溶液至100mL的容量瓶中得0.1 mg/L、0.3 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L Cd系列标准溶液。 1mL 移液管的校准证书给出的扩展不确定度:0.002ml(k=2);5ml的移液管校准证书给出的扩展不确定度:0.005ml(k=2) ;10ml的移液管校准证书给出的扩展不确定度:0.006ml(k=2),其相对不确定度分别为::(0.002/2)/1=0.001、:(0.005/2)/3=0.0008、:(0.005/2)/5=0.0005、:(0.006/2)/10=0.0003
100ml容量瓶产生的相对标准不确定度为
urel(V)=3.6×10-2ml/100ml=2.8×10-4 (见5.2.2)
C. 校准曲线引入的不确定度u(C3)
采用最小二乘法拟合标准工作曲线求得试样浓度x 过程中所引入的不确定度
浓度mg/L(x) | 吸光度(y) |
0.1 | 0.0195 |
0.3 | 0.0598 |
0.5 | 0.1022 |
1.0 | 0.1923 |
拟合的标准工作曲线方程为:y=kx+b=0.1916x+0.0024
对样品进行6次测定,求得平均浓度为0.330mg/L。
采用最小二乘法拟合标准工作曲线引入的标准不确定度为:
6.合成不确定度及扩展不确定度
因各不确定度分量相互独立,因此试样中Cd含量测定结果的相对合成不确定度和扩展不确定度分别为:
7.测定结果报告
AAS测定陶瓷样品中镉溶出量为0.330mg/kg的扩展不确定度U=0.042mg/kg(k=2)。