人造板中甲醛释放量的测定及不确定度评估

谢美梅

(南安市质量计量检测所，福建 南安 362300)

1 引 言

在装潢装修过程中，各种人造板材的利用比例不断增大；因此，甲醛的释放量是否合格，其检测结果是否准确可靠，直接关系到人民群众的健康安全。测量结果的可用性在很大程度上取决于不确定度的大小[1]。本文依据文献[2]对卫浴木家具人造板中甲醛的释放量进行测定，并根据文献[3]对测试结果进行了不确定度评定,以期进一步提高实验室的检测质量。

2 实验部分

2.1 材料与仪器

细木工板；紫外分光光度计UV probe2200(岛津)。

2.2 测定方法

2.2.1 甲醛的收集

在直径为240 mm、容积为(11±2)L的干燥器底部放置盛有(300±1)mL蒸馏水的结晶皿和金属支架，将制作为150 mm×50 mm的10块小样放于金属支架上，试件之间互不接触。在(20±0.5)℃环境下放置24 h，蒸馏水吸收从试件释放出的甲醛，此溶液作为待测液。按上述方法准备6份样品，以用于平行测量。

2.2.2 甲醛质量浓度的测定

吸取25 mL甲醛溶液到100 mL带塞三角烧瓶中，并量取25 mL乙酰丙酮-乙酸铵溶液，塞上瓶塞，摇匀。再放到(65±2)℃的水槽中加热 10 min，然后把溶液放在避光处20 ℃下存放(65±5)min。使用分光光度计，在412 nm波长处测定溶液的吸光度。同时，采用同样的方法测定甲醛背景质量浓度。

2.2.3 标准曲线的绘制

用吸量管取0.9 mL甲醛标准溶液(BW3450)移至100 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，为甲醛溶液a。用吸量管量取8 mL甲醛溶液a到250 mL的容量瓶中，用蒸馏水稀释定容，为甲醛溶液b。把0 mL、5 mL、10 mL、20 mL、50 mL和100 mL的甲醛溶液b分别移加到100 mL容量瓶中，并用蒸馏水稀释到刻度。按第2.2.2节中的方法进行吸光度测量分析，根据甲醛标准液质量浓度(0～3 mg/L)吸光情况绘制标准曲线,经过3次平行试验得到标准曲线。

2.2.4 计算结果

卫浴木家具甲醛释放量由结晶皿中吸收液的甲醛质量浓度表示，吸收液的甲醛质量浓度由标准曲线比较定量求得。

吸收液甲醛的浓度按式(1)计算，精确至 0.01 mg·L-1。

C=f×(As-Ab)×1 800/S

(1)

式中：C为吸收液甲醛质量浓度，mg·L-1；f为标准曲线斜率，mg·mL-1；As为甲醛溶液的吸光度；Ab为空白液的吸光度；S为试件表面积，cm2。

3 测定结果

从同一张细木工板中截取6组试样(每组10块小样)进行平行测定，样品测定结果见表1。

4 结果分析

4.1 不确定度来源分析

根据测定原理、测定方法及数学模型可知，本试验不确定度主要来自于5个方面，如表2所示。

表1 样品平行测试6次的结果Tab.1 Results of parallel testing of samples 6 times

表2 甲醛释放量测量不确定度来源Tab.2 sources of uncertainty in measurement of formaldehyde emission

4.2 不确定度分量的评定

4.2.1 重复测量引入的不确定度urel(R)

重复测量的不确定度urel(R)主要由重复观测甲醛吸收液体积以及人造板样品尺寸、温度对甲醛释放量的影响等因素引起，通过6批次样品的平行测定，结果见表1。对重复测量引入的不确定度进行评估如下。

样品的重复测定引入的标准不确定度[4]：

4.2.2 标准物质认定值引入的不确定度urel(W)

标准工作液的不确定度主要由所购标准品浓度误差及配制过程产生[5]。根据甲醛溶液标准物质(BW3450)证书给出的信息：标准认定值100 mg/L，扩展不确定度为3%，k=2。则相对标准不确定度urel(W)=1.5%。

4.2.3 分析仪器引入的不确定度urel(Y)

不确定度的评定可不考虑影响不确定度因素的性质，只需考虑其影响结果[6]，所以由紫外-可见分光光度计检定证书可知，仪器透射比示值误差的扩展不确定度为0.8%，k=2，其相对标准不确定度为：urel(Y)=0.4%。

4.2.4 由标准曲线拟合引入的不确定度urel(Q)

样品吸收液中甲醛质量浓度是由标准曲线比较定量求得，由标准曲线拟合引入的不确定度主要有2个影响因素，分别为：(1) 配制标准系列溶液时所用玻璃量具引入的不确定度urel(B)，(2) 通过标准曲线校准得出吸收液甲醛质量浓度C时引入的不确定度urel(q)。

(1) 在配制标准系列溶液时使用了容量瓶、吸量管等玻璃量具。配制标准系列溶液时所用玻璃量具引入的不确定度，又由校准和温度2个分量引起。

表3 所用玻璃量具校准引入的标准不确定度Tab.3 Standard uncertainty introduced by calibration of glass gauges

注：容量允差的数值，选自JJG 196-2006《常用玻璃量器检定规程》[7]

由于各相对不确定度分量互不相关，故所用玻璃量具校准引入的相对标准不确定度为：

式中：“2×”和“5×”表示实验中该玻璃量具的使用次数，没有“×”的表示该玻璃量具的使用次数为1。

由于各相对不确定度分量互不相关,故所用玻璃量具温度变化引入的相对标准不确定度为：

式中：系数13为实验中玻璃量具的使用次数。

由于各不确定度分量互不相关,故合成后标准不确定度为：

(2) 通过标准曲线得出吸收液甲醛质量浓度C时引入的不确定度。标准曲线平行测定3次，标准曲线测定结果见表4。

以平均吸光度A为纵坐标，甲醛标准液质量浓度c为横坐标,用最小二乘法进行拟合，得到拟合方程A=0.196 5c+0.057，R2=0.999 9，本例对木家具样品进行6次重复测定(见表1)，通过标准曲线得出吸收液甲醛质量浓度C时引入的不确定度u(q)为：

表4 标准曲线测定结果Tab.4 Test results of standard curves

相对标准不确定度urel(q)为：

urel(q)=0.003 9/1.06=0.368%

由于上述2项分量的不确定度来源互不相关，故合成由标准曲线拟合的变动性引入的相对标准不确定度urel(Q)为：

4.2.5 计算结果数值修约时引入的不确定度urel(X)

相对标准不确定度urel(X)为：

4.3 样品中甲醛释放量的合成标准不确定度

4.3.1 相对不确定度

根据以上讨论内容，由于前述5个分量的不确定度(见表5)相互独立互不相关，样品中甲醛释放量的相对不确定度合成：

表5 各分量相对标准不确定度一览表Tab.5 Relative standard uncertainties of each component (%)

4.3.2 标准不确定度

4.3.3 扩展不确定度

取包含因子k=2，则扩展不确定度为U=k×u=0.049 4 mg·L-1，依据化学分析测量不确定度数字修约一般采用只进不舍的原则[8]，并且给定的不确定度的位数应和测量结果位数相一致，因此扩展不确定度U=0.05 mg·L-1

5 结 语

依照文献[2]中的干燥器法测定卫浴木家具中甲醛的释放量，结果表明，本次测定中木家具甲醛释放量为(1.06±0.05)mg·L-1(k=2,P=95%)。

通过对不确定评定与分析可知，在本次测定中不确定度主要来源于样品的重复测定、标准物质认定值和标准曲线拟合的变动性。因此，在测定过程中应增加平行测定次数，并严格按规范进行操作，尽可能降低不确定度，提高实验室的检测水平。