液相色谱法测定洗涤用品中荧光增白剂质量分数及不确定度评定

徐楠楠

（江苏省产品质量监督检验研究院，国家化妆品质量监督检验中心，江苏南京 210007）

荧光增白剂是一种荧光染料，或称为白色染料，是一种复杂的有机化合物。荧光增白剂能激发入射光线产生荧光，使所染物质获得类似萤石的发光效应，使肉眼看到的物质更白。我国荧光增白剂最先被划分为印染助剂类产品，而后又被划分为染料类产品。由于其特有的性质和大的需求量，已与上述两个行业分开，成为单独的一类精细化工产品。国内荧光增白剂的第一大用户是洗涤剂，第二大用户是纸张，纺织品为第三大用户。［1-2］

测量不确定度是表征合理赋予被测量值分散性，与测量结果相关联的参数。评定不确定度是分析工作最基本也是最重要的指标，是反映检测全过程的重要标志。如果检测结果处于标准限量的临界值，必须给出不确定度以满足对检测结果的评判，让客户从测量结果了解测定数据的离散程度。依据JJF 1059.1—2012《测定不确定度评定与表示》和《化学分析中不确定度的评估指南》的规定及相关文献，分析洗涤用品中荧光增白剂测量结果的不确定度，评定各不确定度分量并合成标准不确定度。

1 实验

1.1 仪器与试剂

Agilent 1260 高效液相色谱仪，配备在线脱气系统、四元泵、智能化柱温箱、二极管阵列检测器。分析柱：C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）；梯度洗脱程序：乙腈0～4.0 min 28%，4.0～4.1 min 28%～37%，4.1～10.0 min37%，10.0～10.1 min 37%～70%，10.1～12.0 min 70%，12.0～12.1 min 70%～28%，12.1～18.0 min 28%；柱温：25 ℃；流速：1.0 mL/min；波长：350 nm；进样量：5 μL。

荧光增白剂VBL、CBS-X、CXT 标准物质，甲醇、乙腈（HPLC 级），乙酸铵（分析纯）。

1.2 标准工作曲线

称取1.00 g（精确至0.000 1 g）样品置于10.0 mL容量瓶中，用甲醇+水（体积比1∶1），定容，混匀，涡旋30 s，超声提取15 min，以10 000 r/min 离心8 min，经0.45 μm 微孔滤膜过滤后，滤液作为待测液备用。

分别吸取标准系列溶液及样品处理液各5.0 μL注入色谱仪，以外标法定量，以最小二乘法拟合质量浓度与峰面积的标准工作曲线。

2 结果与讨论

2.1 不确定度评定的数学模型

样品中荧光增白剂的质量分数X（mg/kg）表示为：X=ρV/m。式中，ρ为样品制备液中荧光增白剂的质量浓度（mg/L）；V为样品稀释液总体积（mL），m为样品质量（g）。

2.2 不确定度分量的主要来源

不确定度主要由标准物质纯度、标准溶液配制、标准溶液稀释、样品处理、回收率、校准曲线拟合和测定结果重复性引入的不确定度组成。

2.3 不确定度分量的评定

2.3.1 标准物质纯度（B 类不确定度）

荧光增白剂VBL 标准物质纯度P=93.2%，按矩形分布，VBL 纯度带来的不确定度分量为：

故VBL 带来的相对不确定度为urel（P）VBL=0.039 3/0.932=0.042 12；荧光增白剂CBS-X 标准物质的纯度P=99.5%，同理可得，urel（P）CBS-X=0.002 90。荧光增白剂CXT 标准物质的纯度P=98.7%，同理可得，urel（P）CXT=0.007 61。

2.3.2 标准溶液配制

分别准确称取荧光增白剂标准物质VBL 0.053 6 g、CBS-X 0.050 3 g、CXT 0.050 7 g，称量过程引入的不确定度主要包括天平的重复性和天平校准：（1）制造商给出的天平置信区间为0.1 mg，按均匀分布，由此带来的不确定度为天平重复性引入的不确定度参考《化学分析中不确定度的评估指南》的有关数据为0.5×最后1 位有效数字，即0.5×0.1=0.05(mg)。因此，由天平带来的相对不确定度为：

（3）容量瓶容量允差的不确定度。JG 196—1990《常用玻璃器具》规定，50 mL A 级容量瓶的置信区间为0.05 mL，不确定度为温度引起的不确定度。甲醇的膨胀系数为1.19×10-3℃-1，测定温度为25 ℃，不确定度为：

水的膨胀系数为1.77×10-3℃-1，测定温度为25 ℃，不确定度为：

（5）由定容引起的相对不确定度为：

则标准溶液配制引入的相对不确定度分别为：

2.3.3 标准溶液稀释

分别吸取1.00 g/L 荧光增白剂标准溶液1.00、2.50、5.00、10.00、20.00 mL 置于100 mL 容量瓶中，加甲醇-水（1∶1）定容至刻度。（1）由移液管带来的不确定度：20.0 mL A 级分度刻度吸管的置信区间为0.10由温度带来的甲醇不确定度（25 ℃测定）为0.034 35(mL)；由温度带来的水不确定度（25 ℃测定）为0.051 10 mL。则由20.00 mL 移液管带来的相对不确定度为：

（2）由容量瓶带来的不确定度：100 mL A 级容量瓶的置信区间为0.1 mL，不确定度为100 mL A 级容量瓶引入的相对不确定度为：

则由稀释因子引入的相对不确定度为:

2.3.4 样品处理

（1）样品称量的不确定度：按洗涤用品中3 种荧光增白剂的检验操作规范（SOP），要求电子天平的最小刻度为0.000 1 g。JJG 539—1997《数字指示秤》规定，该准确级的天平在0～5 g 称量范围内的最大允差为0.005 g。最大允差包括天平校准、称量变动性引起的最大允许误差。按均匀分布g，urel(m1)=0.002 89/2.00=0.001 44。（2）样品稀释定容的不确定度：10 mL A 级容量瓶的置信区间为0.02 mL，不确定度为由温度带来的甲醇和水不确定度分别为0.017 18、0.025 55 mL。

故样品处理的相对不确定度为：

2.3.5 加标回收（A 类不确定度）

3种荧光增白剂的6次加标回收率分别见表1。

表1 3 种荧光增白剂的加标回收率

2.3.6 校准曲线拟合

标准曲线线性方程拟合结果见表2、表3、表4。

表2 VBL 标准曲线方程

由表2 可知拟合方程为：y=9.733 5x-6.101 9，r2=0.999 7。VBL 标准曲线的剩余方差为：

对同一样品进行两次测定，通过拟合方程得到结果分别为19.423 和19.421 mg/L，即由此得VBL 质量浓度的不确定度为：

故合成不确定度为：

故扩展不确定度（取包含因子k=2）为：UVBL=ku(ρ)VBL=2×0.011 46=0.022 92 (g/kg)，通过以上分析得荧光增

其中，P=2，n=15。其相对不确定度为：urel(ρ)VBL=0.932 0/19.422=0.048 0。

由表3 可知拟合方程为：y=32.059x-3.291 7，r2=1.000 0。CBS-X 标准曲线的剩余方差为SR=5.559。对同一样品进行两次测定，通过拟合方程得到结果分别为87.697 和87.639 mg/L，即由此得CBS-X 质量浓度的不确定度为u(ρ)CBS-X=0.130 7，相对不确定度为urel(ρ)CBS-X=0.130 7/87.668=0.0014 9。

表3 CBS-X 标准曲线方程

由表4 可以看出拟合方程为：y=10.349x-14.18，r2=0.999 9。CXT 标准曲线的剩余方差为SR=5.066。同一样品测定两次，通过拟合方程得到结果分别为101.622 和101.597 mg/L，即由此得CXT 质量浓度的不确定度为u(ρ)CXT=0.371 3，相对不确定度为urel(ρ)CXT=0.371 3/101.610=0.003 65。

表4 CXT 标准曲线方程

2.3.7 测定结果重复性

（1）将VBL 样品重复测定两次，测定值分别为0.187 2、0.181 6 g/kg，平均值为0.184 4 g/kg。单次测定不确定度为u(ωi)VBL=SVBL=0.003 96；算术平均值的不确定度故测量结果的不确定度为：

由此得荧光增白剂VBL测定的合成相对不确定度为：白剂VBL 测定结果的报告值为XVBL=(0.184 4±0.023)g/kg，k=2。

（2）将CBS-X 样品重复测定两次，测定值分别为0.760 8、0.763 6 g/kg，平均值为0.762 2 g/kg。u（ωi）CBS-X=Urel（ρ）CBS-X=0.010 17，u（ρ）CBS-X=0.007 75 g/kg，UCBS-X=0.015 50 g/kg，通过以上分析得荧光增白剂CBS-X 测定结果的报告值为XCBS-X=(0.762 2±0.016)g/kg，k=2。

（3）将CXT 样品重复测定两次，测定值分别为0.848 2、0.842 7 g/kg，平均值为0.845 4 g/kg。则u(ωi)CXT==0.014 01，u(ρ)CXT=0.011 84 g/kg，UCXT=0.023 68 g/kg，通过以上分析得荧光增白剂CXT 测定结果的报告值为XCXT=(0.845 4±0.024)g/kg，k=2。

3 结论

测定洗涤用品中荧光增白剂的不确定度，对不确定度贡献最大的分量为最小二乘法拟合过程产生的影响，是决定结果分散程度的重要部分。为尽可能减少测定结果的分散程度，要尽可能缩小标准曲线拟合剩余方差，可以采取增加标准曲线各点的测定次数，控制各点测定的重复性，即每点重复测定的精密度；提高曲线的线性相关性，增加样品的测定次数，可以显著减小剩余方差，从而使测定结果的分散程度减小。其次，在工作曲线的绘制过程中，要尽可能选择吸取标准储备溶液体积、所用吸管最大标示体积相一致或尽可能接近，这样可以有效减少标准曲线绘制过程中引入的不确定度分量。同时，标准储备溶液的配制要选用由权威机构提供的标准物质。