人造板平衡处理环境中甲醛的测定及不确定度分析
2021-07-09黄莉李磊陈辽阳周春阳
黄莉 李磊 陈辽阳 周春阳
【摘要】 对人造板甲醛测定方法中提到的恒温恒湿环境中甲醛含量采用分光光度法进行测量，通过分析试验的人员、仪器、环境等因素，计算了各因素所对应的相对不确定度分量。最后通过计算得出了合成不确定度和扩展不确定度。
【关键词】 平衡处理环境;甲醛质量浓度;不确定度
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.02.028
Determination and Uncertainty Analysis of Formaldehyde in Wood Based Panel Balance Treatment Environment
HUANG Li，LI Lei，CHEN Liao-yang，ZHOU Chun-yang
（Mudanjiang Quality and Technical Supervision，Inspection and Testing Center，Mudanjiang 157000，China）
Abstract： The formaldehyde content in the constant temperature and humidity environment mentioned in the formaldehyde determination method of wood-based panel was measured by spectrophotometry. The relative uncertainty components corresponding to each factor were calculated by analyzing the factors such as personnel，instrument and environment. Finally，the combined uncertainty and expanded uncertainty are obtained by calculation.
Key words： balance treatment environment;formaldehyde concentration;uncertainty
GB 18580-2017《室内装饰装修材料 人造板及其制品中甲醛释放限量》采用GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》的4.60中1 m?气候箱法测定甲醛释放量作为测定甲醛释放量的试验方法[1]。在GB/T 17657-2013里试件平衡处理中，要求环境在（23±1） ℃，相对湿度（50±5）%，且空气置换率至少每小时一次，室内空气中甲醛质量浓度不能超过0.10 mg/m?[2]。
但是标准中没有直接给出在恒温恒湿有空气置换的条件下，室内空气的甲醛质量浓度的测定方法。这就对如何测量平衡处理环境中甲醛质量浓度造成了困难。而平衡处理环境中的甲醛质量浓度又是一项非常重要的环境因素。所以，采用1 m?气候箱的原理来测量平衡处理环境中甲醛质量浓度，既操作方便，又可以减少额外购置仪器的费用。为了得到测量的准确性，对试验数据进行了不确定度分析。
1 测量环境与仪器试剂
1.1 测量环境
GB/T 17657-2013中4.60.5.2要在（23±1） ℃，相对湿度（50±5）%，且空气置换率至少每小时一次的室内环境。
1.2 仪器
大气采样仪;紫外可见分光光度计;数显恒温水浴锅。
1.3 试剂
乙酰丙酮溶液（体积分数0.4%）;乙酸铵溶液（质量分数20%）。
2 标准曲线绘制
2.1 甲醛校定溶液
按照GB/T 17657-2013中4.60.6.6中将甲醛溶液标定及校定后，使得1 mL校定溶液中含有3 μ甲醛。
2.2 标准曲线绘制
把0 mL、5 mL、10 mL、20 mL、50 mL和100 mL的甲醛校定溶液分别移到100 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释到刻度，分别取出10 mL，移到50 mL容量瓶中，再加入10 mL乙酰丙酮和10 mL乙酸铵溶液，塞上瓶塞，摇匀，放到（60±1） ℃恒温水浴锅中，加热10 min。然后取出放在避光处室温存放1 h，在分光光度计上412 nm波长处，以蒸馏水作为对比溶液，调零。用50 mm光程比色皿测定吸光度A。用蒸馏水代替吸收液，作空白试验。
3 不确定度评定
3.1 测量步骤
随机选取恒温恒湿环境中任意位置，作为采样点。将空气采样仪固定在选好的高度处，大气采样仪上的2个吸收瓶各加入25 mL蒸馏水，串联起来。抽气速度保持在2 L/min，每次抽气时长为1 h，一天之内测量8次。
将2个吸收瓶中的吸收液充分混合，用移液管取10 mL吸收液移至50 mL容量瓶中，加入10 mL乙酰丙酮，10 mL乙酸铵在（60±1） ℃水槽中，加热10 min后，在暗处室温存放1 h，以蒸馏水代替吸收液作空白试验。8次测量结果如下。
3.2 不确定度评定
3.2.1 由测量重复性引入的标准不确定度，采用A类评定
[S（Ak）=1n-1i=1nAi-A=0.002031] （1）
被测量估计值[A]的A类标准不确定度
[uΑA=SA=S（Ak）n=0.0007677] （2）
其相對标准不确定度
[urelx1=uA（A）A-A0=0.019] （3）
3.2.2 标准曲线中各分量的不确定度量化计算（B类评定）
标准溶液中所含甲醛质量浓度（x）与分光光度法测得的吸光度（y）的关系为：
[y=a+bx] （4）
a为标准曲线在y轴上的截距，b为标准曲线的斜率，根据最小二乘法和（4）式计算各统计量
[b=i=1nyi-yxi-xi-1nxi-x2=0.3718] （5）
[a=y-bx=0.0421] （6）
[r=i=1nxi-xyi-yi=1nxi-x2i=1nyi-y2=0.9991] （7）
[uy=s（y）=n2yi-a-bxi2n-2=0.006277] （8）
[u（b）=s（b）=s（y）1i=1nxi-x2=0.002445] （9）
[u（a）=s（a）=s（y）i=1nx2ii=1nxi-x2n=0.003418] （10）
[?x?y=1b ?x?y=-1b ?x?b=-y2-ab2] （11）
绘制标准曲线过程中引入的合成不确定度为：
[u（x）=xyuy2+xau（a）2+xbu（b）2=0.008367] （12）
[urel（x2）=u（x）b=0.02251] （13）
3.2.3 移取定容标液体积引入的相对不确定度评定为B类评定
所用的单标线吸量管为（10±0.02） mL，按照均匀分布取[k=3]，那么示值允许误差引入的不确定度如下：
[u（v1）=13×0.02=0.01154] （14）
配制溶液时室温为（20±2） ℃，水的体积膨胀系数为0.00132，按均匀分布，取[k=3]，那么温度变化导致体积变化引入的不确定度为：
[u（v2）=10×2×0.00132×13=0.01524] （15）
合成以上两个分量得到移取过程引入的不确定度和相对不确定度为：
[u（v）=u（v1）2+u（v2）2=0.01909] （16）
[urelx3=uv10=0.001909] （17）
总的合成相对不确定度为：
[urel（x）=urelx12+urelx22+urelx32=0.02951] （18）
总的合成不确定度为：
[u（x）=urelx×A=0.00118] （19）
4 测量结果
按数学模型可得，分布为正态分布计算，取包含因子K=2，于是扩展不确定度为[U（x）=2×0.0018=0.00236] mg/m?，具有约95%置信水平。最后测定甲醛质量浓度为（0.044±0.002） mg/m?。
5 结论
测量不确定度是对测量结果质量的定量表征，测量结果的可信程度取决于其不确定度的大小。因此，测量结果必须附有不确定度说明才是完整并有意义的。
综合分析各分量的相对不确定度，可以看出绘制标准曲线的过程，是不确定的主要来源。因此，在配制标准曲线的过程要严格按照操作规范进行。
【参考文献】
[1] 室内装饰装修材料 人造板及其制品中甲醛释放限量：GB 18580-2017[S].
[2] 人造板及饰面人造板理化性能试验方法：GB 17657-2013[S].
[3] 测量不确定度评定于表示：JJF 1059.1-2012[S].
[4] 倪育才.实用测量不确定度评定[M].北京：中国质检出版社，2016.
