水泥中氯离子含量测定的不确定度分析报告
2010-06-12许晖
许 晖
江苏省产品质量监督检验研究院溧阳检测中心(213300)
不确定度就是表征被测量的真值所处的量值范围的评定。它是对测量结果受测量误差影响不确定程度的科学描述。具体地说,不确定度定量地表示了随机误差和未定系统误差的综合分布范围,它可以近似地理解为一定置信概率下的误差限值。
很多检验员对如何进行不确定度分析感到比较困难,笔者此处用磷酸蒸馏-汞盐滴定法对水泥的氯离子含量测定进行不确定度分析。
1 试样检测
1.1 检验标准
GB/T 176-2008[1]。
1.2 数学模型
1.3 主要仪器设备、计量器具、标准物质
1)氯离子测定装置(国家水泥质量监督检验中心制造),精密度1.8%。
2)天平,0.1 mg~200 g,分辨率±0.1 mg。
3)滴定管,10 mL(A 级),允差±0.025 mL。
4)氯化钠基准试剂,纯度100%,允差±0.05%。
1.4 测量步骤
1)称量。准确称0.3002 g(质量)水泥于蒸馏管中。
2)前处理。将蒸馏管接入氯离子测定装置蒸馏,同时用锥形瓶接取蒸馏液。
3)配置氯化钠标准溶液。称取0.3297 g烘干的氯化钠基准试剂于烧杯中,溶解后移入1000 mL容量瓶,用水稀释至标线,摇匀。吸取50.00 mL上述标准溶液放入250 mL容量瓶中,用水稀释至标线,摇匀。此氯离子标准溶液的浓度为0.04 mg/mL。
4)硝酸汞滴定溶液的标定。称取0.34 g硝酸汞溶于稀硝酸中,移入1000 mL容量瓶,定容后摇匀。准确吸取5.00 mL氯化钠标准溶液于锥形瓶,按试验方法处理后滴定,消耗硝酸汞标准溶液2.98 mL。同时做试剂空白消耗标准溶液0.32 mL。经过计算后得到硝酸汞标准溶液对氯离子的滴定度为 0.0752 mg/mL (TCl-)。
5)样品滴定。蒸馏过后的蒸馏液按试验方法处理后滴定,消耗硝酸汞的体积为0.78 mL(V)。空白试样消耗硝酸汞体积为 0.42 mL(V0)。
6)氯离子浓度X的计算。将称量质量m、标准溶液滴定度TCl-、滴定体积V和空白体积V0代入数学模型,算出该样品的氯离子含量X为0.009%。
2 不确定度分析
2.1 参考文献
CNAL/AG07:2002[2]。
2.2 不确定度来源
按照数学模型,不确定度来源:
1)体积V的不确定度u(V)。
2)质量m的不确定度u(m)。
3)硝酸汞标准溶液的不确定度u(TCl-)。
2.3 体积V的标准不确定度
2.3.1 体积V的标准不确定度u(V)
1)校准u1(V)。制造商给定10 mL滴定管的允差为±0.025 mL。 假定为三角分布(k=61/2),u1(V)=0.025/61/2=0.010 mL。
2)重复性u2(V)。将10 mL滴定管灌水至刻线并用天平称量,然后倒掉水,再灌水至刻线并称量,重复10次,10次数据用贝塞尔公式计算得到“单次测量标准偏差”u2(V)为0.020 mL。
3)温度影响u3(V)。容量瓶在20℃校准,而实验室的温度在12℃;水的体积膨胀系数为2.1×10-4/℃(查表获得)。因此,10 mL滴定管由温度效应导致的试液体积变化为10×(20-12)×2.1×10-4=0.017(mL)。 假定为矩形分布(k=31/2),u3(V)=0.017/31/2=0.010(mL)。
2.3.2 体积V的合成标准不确定度
2.3.3 体积V的相对合成标准不确定度
2.4 质量m的标准不确定度u(m)
1)不确定度主要来源为校准(线性),其余可忽略。用万分之一的天平称量0.3002 g待测试样,其线性为±0.1 mg,假定为矩形分布(k=31/2),u(m)=0.1/31/2=0.058 mg。
2)质量m的相对标准不确定度ur(m)=0.058mg/0.3002 g=0.02%。
2.5 硝酸汞标准溶液的不确定度u(TCl-)
1)氯化钠基准试剂的允差为±0.05%。假定为矩形分布(k=31/2),纯度w0的标准不确定度u(w0)=0.05/100=0.05%。
2)同2.3的方法可得到标准溶液体积的不确定度ur(V0)为7.543%;同2.4的方法可得到标准溶液质量的不确定度ur(m0)为 0.017%。
3)硝酸汞标准溶液的合成不确定度:
将上述三项参数值及其不确定度、相对不确定度列于下表。
表1 体积(V)、质量(m)、硝酸汞标准溶液(TCl-)的不确定度、相对不确定度
2.6 合成标准不确定度uc(w)
1)相对合成标准不确定度uc(w)/w。将三项相对标准不确定度u(x)/x用方和根法合成,得到氯离子含量的相对合成标准不确定度uc(w)/w=[(6.49%)2+(0.02%)2+(7.54%)2]1/2=9.95%。
2)合成标准不确定度uc(w)。将氯离子含量的相对合成标准不确定度uc(w)/w乘以试样氯离子含量0.009%,得到氯离子含量的合成标准不确定度uc(w)=9.95%×0.009%=0.0009%。
2.7 扩展不确定度U(w)
取包含因子k=2,其扩展不确定度U(w)=2×uc(w)=2×0.0009%=0.002%。
3 结果表示
该水试样的氯离子含量为X=0.009%,其扩展不确定度为0.002%,包含因子k=2。
[1]王瑞海.水泥化学分析方法[M].中国标准出版社,2008.
[2]CNAS—GL06:2006,化学分析中不确定度的评估指南[S].