硅鉬黃光譜法測定水樣中偏硅酸的測量不確定度評定

韋敢

摘要：按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 8538—2016 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 飲用天然礦泉水檢驗方法 》，采用硅鉬黃光譜法測定水樣中偏硅酸含量，對整個測量過程的不確定度來源進行了分析，并對不確定度的各個分量進行了評定與合成。評定結(jié)果顯示，樣品測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量對總不確定度的影響不是很大。所以本實驗室在測定水樣中偏硅酸含量具有較高的準(zhǔn)確性，達到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

關(guān)鍵詞：水樣;偏硅酸;光譜;測量不確定度

水樣中偏硅酸含量的高低，是我國鑒定天然礦泉水是否達標(biāo)所采用的重要的界限指標(biāo)之一;按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 8538—2016 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 飲用天然礦泉水檢驗方法 》，采用硅鉬黃光譜法測定礦泉水樣中偏硅酸含量。本文采用硅鉬黃光譜法測定水樣中偏硅酸含量進行測量不確定度評定，對于檢驗結(jié)果包含可置信區(qū)間，反映出檢測結(jié)果的可信程度，檢驗最終結(jié)果的有效、可靠，作為檢驗室對偏硅酸檢驗結(jié)果準(zhǔn)確性評價的一個重要依據(jù)。對進一步完善實驗室質(zhì)量控制體系具有重要意義。

1.1方法依據(jù)

依據(jù)GB 8538—2016 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 飲用天然礦泉水檢驗方法 》，對水中偏硅酸的測量不確定度進行評定。

1.2 方法原理

在酸性溶液中，可溶性硅酸與鉬酸銨反應(yīng)，生成可溶性的黃色硅鉬雜多酸[H4Si（Mo3O10）4]，在一定濃度范圍內(nèi)，其吸光度與可溶性硅酸含量成正比。，通常測定波長在420-430nm范圍[1]。

1.3 儀器設(shè)備

UV1280紫外分光光度計;玻璃量器：100mL容量瓶（A）級，50.00mL移液管（A）級，10.00mL移液管（A）級，1.00mL移液管（A）級50mL比色管（A）級等。

1.4 操作步驟

1.4.1 校準(zhǔn)曲線繪制

1.4.1.1 標(biāo)準(zhǔn)使用液的配制

標(biāo)準(zhǔn)溶液（由北京北方偉業(yè)計量技術(shù)研究院提供）標(biāo)準(zhǔn)值為1000?g/mL，擴展不確定度為2%，（k=2）。用1.00mL移液管（A級）準(zhǔn)確移取標(biāo)準(zhǔn)溶液1.00mL於100mL容量瓶（A級）中，去離子水稀釋制刻度，搖勻備用。該標(biāo)準(zhǔn)工作液的濃度為100ug/L。

1.4.1.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

1）分別取偏硅酸標(biāo)準(zhǔn)工作液0、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00mL、8.00mL、10.00mL于50mL比色管中，加入去離子水，至刻度。

2）加1.0mL鹽酸溶液和2.0mL鉬酸銨溶液，充分搖勻，放置15min（放置時間與溫度有關(guān)，溫度低于20℃時放置30min，溫度在30℃～35℃時放置10min，溫度高于35℃時放置5min，在波長425mm處，用1cm比色皿，以樣品空白做參比，得到校正吸光值，繪制以偏硅酸含量對校正吸光值的校正曲線

1.4.2 樣品的測定

取50mL水樣于比色管中，以下操作手續(xù)同標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制步驟（2）。

1.4.3 空白實驗

以去離子水（無氨蒸餾水）代替水樣，以下操作手續(xù)同標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制步驟（2）做全程空白測定。

2 .數(shù)學(xué)模型

校正曲線擬合的回歸方程：y=bx+a

式中：y—溶液的吸光值;

x—曲線上查得的偏硅酸量?g;

a—回歸方程的截距;

b—回歸方程的斜率。

水中偏硅酸濃度的計算公式為：ρ=m/v

式中：ρ—水樣中偏硅酸濃度mg/L;

m—由校準(zhǔn)曲線計算的偏硅酸量?g;

v—水樣體積mL。

根據(jù)檢測方法和數(shù)學(xué)模型分析，各輸入量估計值彼此不相關(guān)，按不確定度傳播律，合成不確定度表示為：[2]

式中：uc（c）—水樣偏硅酸濃度的合成不確定度;

—偏硅酸標(biāo)準(zhǔn)溶液配置過程中引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度;

u（V）—取樣過程中引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度;

u（A）—測量結(jié)果重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度;

u（m）—曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

3.不確定度分量的來源分析

硅鉬黃光譜法測定水樣中偏硅酸的不確定度，由檢測方法和數(shù)學(xué)模型分析來源有以下幾個方面：

3.1 配置標(biāo)準(zhǔn)工作容液引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

標(biāo)準(zhǔn)工作容液的不確定度包括購入標(biāo)準(zhǔn)溶液本身的不確定度和配制稀釋操作過程中引入的不確定度：

1）標(biāo)準(zhǔn)溶液（購入）的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB（c）

2）100mL容量瓶量取溶液體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V100），包括：

①容量瓶體積刻度允差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB1（V100）;

②溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB2（V100）。

3）10.00mL移液管量取溶液體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V5），包括：

①移液管體積刻度允差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB1（V5）;

②溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB2（V5）。

4）1.00mL移液管量取溶液體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V1），包括：

①移液管體積刻度允差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB1（V1）;

②溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB2（V1）。

3.2 取水樣體積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（V）

①50.00mL移液管體積刻度允差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1（V50）;

②溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3（V50）;

3.3 測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（A）

3.4 曲線擬合引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（m）

5、合成不確定度（計算）

相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

7、結(jié)論

1）偏硅酸結(jié)果為：（5.69±0.86）mg/L ，k=2。

2）測量不確定度主要分量在配制標(biāo)準(zhǔn)工作容液、校準(zhǔn)曲線擬合等過程中。

參考文獻

[1]GB 8538-2016，食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 飲用天然礦泉水檢驗方法[S].中國：中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會 國 家 食 品 藥 品 監(jiān) 督 管 理 總 局，2016.

[2] JJF 1059.2-2012，測量不確定度評定與表示[S].中國：國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2012.

[3] JJG 196-2006，常用玻璃量器[S].中國：國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2006.

[4] RB/T 141-2018，化學(xué)檢測領(lǐng)域測量不確定度評定利用質(zhì)量控制和方法確認數(shù)據(jù)評定不確定度[S].中國：中國國家認證認可監(jiān)督管理委員會，2018.