多元素混合标准溶液中铜的不确定度评定

李晓红，曹淑琴

（核工业北京化工冶金研究院，北京 101149）

多元素混合标准溶液中铜的不确定度评定

李晓红，曹淑琴

（核工业北京化工冶金研究院，北京 101149）

评定了多元素混合标准溶液中铜的不确定度。分析了混合标准溶液制备过程中不确定度的来源——所用铜片纯度、称量用电子天平、定容用移液管及容量瓶，并对各因素的影响进行了量化。计算结果表明影响合成不确定度的主要因素为制备过程中所用的玻璃量器。合成扩展不确定度为 0.16%（k=2）。

铜；混合标准溶液；不确定度

目前我国铀化合物中多元素产品的通用测定方法是光谱法［1］与质谱法［2］联合，如果釆用单元素标准溶液制作校准曲线和进行质量控制，往往会给实际工作造成很大的困难。我国核燃料和核材料产品及其生产过程均需要进行监测和产品质量检验，根据《检测和校准实验室能力通用要求》［3］，研制适用的多元素混合标准溶液并准确地评定其中每种元素含量的不确定度是保证检验结果准确度的必要条件［4］。笔者对核燃料分析用多元素混合标准溶液中铜的不确定度进行了评定。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电子天平：BS224S 型，北京赛多利斯仪器公司；

单标线石英移液管：50.00 mL，A 级；

石英容量瓶：1000 mL，A 级；

石英容量瓶：500 mL，A 级；

纯水制备系统：Milli-Q integral 10 型，美国Merck Millipore 公司；

铜片：高纯试剂，纯度不低于 99.99%，国药集团化学试剂有限公司；

硝酸：MOS 级，北京化工厂。

1.2 混合标准溶液的制备

釆用经过检验并确定纯度的高纯试剂，首先制备成单元素标准溶液，然后稀释、混合，选取合适的介质，定容后制得。

拟制备的混合标准溶液中包括 30 种元素，经调研并结合实际应用，对其分为 3 组，其中铜的量值为200 µg／mL。混合标准溶液的技术指标见表1。

表1 混合标准溶液的技术指标

1.2.1 铜片的纯度检验

高纯铜片预先用稀硝酸去除表面氧化物［5］。准确称取0.1000g，加入硝酸并加热溶解后转移至100mL石英容量瓶中定容，溶液介质为3mol／L硝酸。用ICP-MS法检测其中的30余种杂质元素，检测结果表明杂质元素总含量为 2 µg／mL。

用 ICP-MS 法检测 3 mol／L 硝酸及高纯水中的杂质元素。实验结果表明酸和水中的杂质元素含量可以忽略不计。

1.2.2 单元素标准溶液的制备

混合标准溶液中铜的质量浓度为 200 µg／mL，拟制备体积为 1 L。因此预制备单元素铜标准溶液质量浓度为 4000 µg／mL，制备体积 500 mL，备用。

1.2.3 混合标准溶液的制备

用单标线移液管分取 50 mL 制备好的铜标准溶液（4000 µg／mL）至 1 L 容量瓶中，与其它需加入的元素混合，用 3 mol／L 的硝酸溶液稀释、定容，摇匀后得混合标准溶液，其中铜的质量浓度为 200 µg／mL。

2 不确定度的主要来源

混合标准溶液中铜质量浓度的不确定度来源主要有：（1）铜片不纯引入的不确定度；（2）所用酸、水中杂质引入的不确定度；（3）制备过程中所用计量器具，如天平、移液管、容量瓶引入的不确定度。

3 不确定度分量的计算

3.1 试剂中杂质引入的相对标准不确定度ur,c

制备选取高纯铜片，纯度为 99.99%，即杂质含量为 0.01%。

按照矩形分布考虑［6］，容量因子，铜片中的杂质引入的标准不确定度为：

相对标准不确定度：

3.2 酸和水中杂质引入的不确定度

经检验，实验所用酸和水中杂质元素总含量很小，其引入的不确定度可忽略不计。

3.3 称样引入的相对标准不确定度ur，m

用电子天平称样，根据电子天平的检定规程［7］及检定证书，称样量在 50 g 内，天平的允许偏差为0.1 mg。按正态分布考虑，，天平的标准不确定度为um=0.0001／k=0.00051 g。

实际称样量 m=2.0000 g，则：

3.4 500mL容量瓶引入的相对标准不确定度ur，V1

制备 4000 µg／mL 铜标准溶液使用 500 mL 容量瓶。此项不确定度包括3个部分：

（1）500 mL 容量瓶容量引入的不确定度。根据常用玻璃量器检定规程［8］以及检定证书的结果，A 级容量瓶容量允差为 0.2 mL，引入的不确定度按矩形分布考虑，，标准不确定度为：

（2）容量瓶的容量变动性引入的不确定度。通过称量 10 次统计标准偏差很小，可以忽略不计。

（3）温度变化引入的标准不确定度。设温差为3℃，水的膨胀系数为 2.1×10-4℃-1，该项标准不确定度为

将以上分量合成得：

3.5 1000mL容量瓶引入的不确定度ur,V2评定过程同 3.4，计算结果ur,V2=3.6×10-4。

3.6 50mL单标线移液管引入的不确定度ur,V3此项包括3个部分：

（1）检定证书给出 A 级允差为0.04 mL，按照均匀分布考虑，，标准不确定度为：

（2）称样变动性，通过称量 10 次统计，根据经验，此部分可以忽略。

（3）温度变化引入的标准不确定度。温差假设为 3℃，水的膨胀系数为 2.1×10-4mL／℃，该项标准不确定度设为正态分布，k=3，则：

此3部分合成得50mL单标线移液管引入的标准不确定度：

4 合成不确定度 uc及扩展不确定度 U

根据前文分析及计算，各不确定分量及计算结果见表1。

表1 不确定度分量

将表1中5个不确定分量合成得：

包含因子 k=2，则可得扩展不确定度 U ：

5 结论

对各影响因素的不确定度分量进行量化比较后可知，制备混合溶液所用的 500 mL 容量瓶和 50 mL移液管引入的不确定度分量较大。因此在混合标准溶液的制备过程中，釆用经纯度检验并确认的高纯原料，精密称量，用高纯水和酸制备、精密定容，并通过选用检定合格且允差最小的计量器具即可控制其引入的不确定度。

［1］ 谢树军，王林根，周丽彬，等 . ICP-AES 法测定铀化合物中主要杂质元素的影响因素［J］.湿法冶金，2006(2): 110-112.

［2］ 初泉丽，曹淑琴，张亮，等 .同位素稀释 - 电感耦合等离子体质谱法测定八氧化三铀中微量钍［J］.核化学与放射化学，2009(3): 144-147.

［3］ ISO／IEC 17025 检测和校准实验室能力通用要求［S］.

［4］ CNAS-GL 06-2006 化学分析中不确定度的评估指南［S］.

［5］ 吴辛友，袁盛铨 .分析试剂的提纯与配制手册［M］.北京：冶金工业出版社，1989.

［6］ 中国实验室认可委员会 .化学分析中不确定度的评估指南［M］.北京：中国计量出版社，2006.

［7］ JJG 1036-2008 电子天平检定规程［S］.

［8］ JJG 196-2006 常用玻璃量器检定［S］.

Uncertainty Evaluation of Copper in Multi-Elements Standard Solution

Li Xiaohong, Cao Shuqin
(Beijing Research Institute of Chemical Engineering and Metallurgy， Beijing 101149， China)

The uncertainty of copper in multi-elements standard solution was evaluated. Each source and uncertainty component were analysized and evaluated, including the regeant purity, electronic balance, pipet and the volumetric fl asks. The main factors were measuring vessels, acorrding to the calculations results. The combined expanded uncertainty was 0.16%(k=2).

copper; multi-elements standard solution; uncertainty

O652.3

A

1008-6145(2014)05-0012-03

联系人：李晓红；E-mail: lixiaohong3187@sina.com

2014-07-08

10.3969／j.issn.1008-6145.2014.05.005