分光光度法测定汽车内饰材料中甲醛释放量的不确定度分析

2015-06-09徐晓萍曹丽华

计量技术 2015年1期

关键词：移液管干燥箱内饰

徐晓萍曹丽华丁军

(1.江苏省理化测试中心，南京 210042；2.南京出入境检验检疫局检验检疫技术中心，南京 211106)

分光光度法测定汽车内饰材料中甲醛释放量的不确定度分析

徐晓萍1曹丽华2丁军2

(1.江苏省理化测试中心，南京 210042；2.南京出入境检验检疫局检验检疫技术中心，南京 211106)

依据VDA275《汽车内饰材料中甲醛测定释放瓶法》对汽车内饰材料中甲醛释放量的检测过程进行研究，根据《测量不确定度评定与表示指南》的要求，系统的分析了整个检测过程中的不确定度来源，对各不确定度分量进行了量化，提出了汽车内饰材料中甲醛释放量测定不确定度的评定方法。

甲醛释放量；不确定度；汽车内饰材料；分光光度法

0 引言

随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭购置汽车作为代步工具，但汽车内空气质量一直令人担忧，中国室内装饰协会空气监测中心曾对200辆车进行检测，结果发现，若参照GB/T 27630—2011《乘用车内空气质量评价指南》[1]，近90%的汽车都存在车内空气甲醛或苯含量超标问题，而且大部分车辆甲醛超标都在五六倍以上。由于甲醛是一种具有特殊刺激性的气体，其主要来自车内的装饰材料以及油漆、胶水、黏合剂等，甲醛已经成为第一类致癌物质。本文根据《测量不确定度评定与表示指南》[2]的评定要求，参照VDA275《Determination of Formaldehyde from Vehicle Interior with Modified Flask Method》[3]的检测方法，对汽车内饰材料中甲醛释放量的不确定度进行了评定，为实验室在该检测过程中进一步提高检测数据的可靠性和一致性提供借鉴。

1 检测过程

1.1 主要仪器、实验用品和试剂

AR2140型分析天平(美国Ohause公司)；Cary100型紫外-可见分光光度计(美国瓦里安公司)；DHG-9203A型电热鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)。

1L带盖聚乙烯瓶；不锈钢钩；50mL容量瓶(A级)；100mL容量瓶(A级)；1000mL容量瓶(A级)；10mL移液管(A级)；50mL移液管(A级)。

水(1级水)、乙酰丙酮(分析纯)、乙酸铵(分析纯)和甲醛标准溶液(1000(g/mL，美国AccuStandard公司)。

1.2 检测原理

1.2.1 水分含量测定

将样品(汽车坐垫套)放入103℃±2℃电热恒温鼓风干燥箱2h后取出，放入干燥器内冷却30min后称量并记录；然后，再放进入电热恒温鼓风干燥箱内30min后取出，放入干燥器内冷却30min后再称量，两次称量质量之差不得超过0.1%。干燥前与干燥后的样品质量之差与干燥后的质量之比为样品中的水分含量。

1.2.2 汽车内饰材料中甲醛释放量的测定

依据VDA275方法，从样品上均匀切取宽(40mm)×长(100mm)×厚度的样品5份，并称重，之后将其悬挂于1000mL聚乙烯瓶的吊钩上，保持样品不接触聚乙烯瓶壁和液面。用50mL移液管移取50mL蒸馏水至10000mL聚乙烯瓶中。拧紧瓶盖密封，将聚乙烯瓶移入60℃±2℃的电热鼓风干燥箱保持3h。冷却至室温后，将样品从聚乙烯瓶中移出，用移液管从聚乙烯瓶中移取10mL吸收液，放入50mL容量瓶中。在标准工作液系列及样品溶液的各个容量瓶中分别加入10mL乙酰丙酮溶液、10mL乙酸铵溶液，置于40℃±2℃电热恒温鼓风干燥箱内显色15min。取出后置于暗处，室温下冷却1h，参照水的空白，用分光光度计在412nm处测量各溶液吸光度绘制标准曲线[4]，根据吸光度从曲线上读取样品释放出的甲醛浓度。同时做平行空白试验。

1.2.3 测定结果

对于6份样品进行测定，得到每kg干测试样品中含有甲醛含量(mg)见表1所列。

表1 样品平行测试6次的结果

2 数学模型

根据上述测定方法，其水分含量测定的数学模型：

(1)

式中，H为样品中的水分含量，%；m1为样品干燥前样品的质量，g；m0为样品干燥后样品的质量，g。

汽车内饰材料中甲醛释放量的数学模型：

(2)

式中，F为检测样品中甲醛的含量，mg/kg；c样为从标准曲线计算得出样品吸收液甲醛释放量的浓度，μg/mL；c0为从标准曲线计算得出空白溶液甲醛释放量的浓度，μg/mL；V为50mL吸收液；H为测试样品中水分含量，%；M样为测试样品质量，g。

3 不确定度分量的主要来源

不确定度分量的主要来源有：样品称重时引入的不确定度urel(m)；样品进行水分含量测试时引入的不确定度urel(H)；吸收液体积引入的不确定度urel(V)；标准物质引入的不确定度urel(S标物)；标准曲线拟合引入的不确定度urel(曲拟)；样品重复性测定引入的不确定度urel(r)。

4 分析和量化不确定度分量

4.1 样品质量引入的不确定度urel(m)

称量样品的质量，其不确定度主要来源于天平校准和称量中的变动性[5]。天平校准引入的不确定度包括天平的线性和分辨力两个方面，而因两次称量的质量值在很窄的范围内，所以分辨力的影响可以忽略[6]。

根据天平的校准证书，可知所使用电子天平在0～50g的称量范围内最大允许误差为±0.5mg，按均匀分布，其标准不确定度：

称量的变动性，在10.0g以内称量的变动性经10次重复测定，得到的标准偏差为±0.120mg。

则天平的称量不确定度为：

本次实验共称取6个样品，数据详见表1。由于每次称量都需进行两个步骤：一是去皮，二是样品读数，所以称量的不确定度为：

则其相对标准不确定度为：

4.2 样品进行水分含量测试时引入的不确定度urel(H)

根据式⑴，样品水分含量测定时，其不确定度主要来源于以下二个方面：

4.2.1 样品质量(m1-m0)引入的不确定度

合成相对标准不确定度为：

=6.78×10-3

4.2.2 水分质量(m0)引入的不确定度

=1.17×10-3

合成以上两个不确定度分量，可得样品进行水分含量测试时引入的不确定度：

=6.88×10-3

4.3 吸收液体积引入的不确定度urel(V)

移取10mL吸收液，10mL乙酰丙酮溶液、10mL乙酸铵溶液进行显色反应，实际使用3次10mL移液管，按照JJG 196—2006《常用玻璃量器检定规程》[8]规定，10mL移液管(A级)的最大允差为±0.020mL，按其矩形分布来计算不确定度为：

则其相对标准不确定度为：

4.4 标准物质引入的不确定度urel(S标物)

4.4.1 原标准溶液的不确定度u1(S标物)

实验过程中使用的甲醛标液为Accu Standard公司生产的标准溶液，其浓度为1000(g/ml，其提供的标准证书给出的不确定度为U=±5%，k=2。则u1(S标物)=0.05/2=2.50×10-2。

4.4.2 稀释过程中使用移液管引入的不确定度u2(S标物)

用10mL刻度移液管移取1000μg/mL甲醛标准溶液1.5mL至100mL容量瓶中，定容摇匀，此溶液浓度为15μg/mL。用10mL刻度移液管分别吸取0、2、4、6、8、10(mL)到50mL容量瓶中，再分别依次加入10、8、6、4、2、0(mL)蒸馏水得到标准工作液系列，甲醛浓度分别为0、3、6、9、12、15(μg/mL)。实际使用3次10mL移液管，本实验室所用移液管经计量检定合格，按照JJG 196—2006《常用玻璃量器检定规程》规定，10mL移液管(A级)的最大允差为±0.020mL，按其矩形分布来计算不确定度为：

4.4.2 显色过程中移液管引入的不确定度u3(S标物)

显色过程为：在标准工作液系列的各个容量瓶中分别加入10mL乙酰丙酮溶液、10mL乙酸铵溶液，置于40℃±2℃电热恒温鼓风干燥箱内显色15min。实际使用2次10mL移液管，本实验室所用移液管经计量检定合格，按照JJG 196—2006《常用玻璃量器检定规程》规定，10mL移液管(A级)的最大允差为±0.020mL，按其矩形分布来计算不确定度为：