納氏試劑光度法測(cè)定廢水中氨氮不確定度評(píng)定

納氏試劑光度法測(cè)定廢水中氨氮不確定度的評(píng)定彭玄測(cè)量不確定度不僅可以客觀地描述實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果的可靠程度，而且還可以衡量實(shí)驗(yàn)室科學(xué)管理和檢測(cè)技能的水平。本文以納氏試劑光度法測(cè)定廢水中氨氮的不確定度進(jìn)行了評(píng)定，方法完全按照J(rèn)JF1135一2005[1]進(jìn)行。1、測(cè)定方法1、1方法原理碘化汞和碘化鉀的堿性溶液與氨反應(yīng)生成淡紅棕色膠態(tài)化合物，此顏色在波長(zhǎng)420nm處有強(qiáng)吸收。該化合物的色度與氨氮含量成正比，將測(cè)得樣品吸光度和標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度進(jìn)行比較，確定溶液中氨氮的濃度[3]。1、2操作步驟1、2、1儀器與試劑DR2800分光光度計(jì)；PH計(jì)；納氏試劑；酒石酸甲鈉溶液；銨標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液；銨標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。1、2、2標(biāo)準(zhǔn)貯備液的配制直接從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物資中心購(gòu)買1.00mg/ml的銨標(biāo)準(zhǔn)貯備液。1、2、3銨標(biāo)準(zhǔn)使用液的配制用5ml移液管吸取5.00ml銨標(biāo)準(zhǔn)貯備液于500ml容量瓶，用高純水稀釋至標(biāo)線，搖勻，得0.010mg/ml的銨標(biāo)準(zhǔn)使用液。1、2、4標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制吸取0，0.50，1.00，2.00，3.00，5.00，7.00，10.00ml銨標(biāo)準(zhǔn)使用液于50ml比色管，用高純水稀釋至標(biāo)線，加1.0ml酒石酸鉀鈉溶液，搖勻。加1.5ml納氏試劑，搖勻。放置10min后，在波長(zhǎng)420處，用光程20mm比色皿，測(cè)量吸光度。繪制以氨氮含量（mg）對(duì)吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。1、2、5樣品的測(cè)定取5.00ml水樣于50ml比色管中，與標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的測(cè)定步驟相同進(jìn)行測(cè)試，比色結(jié)果代入標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算氨氮的含量m，再除以取樣體積v，從而得樣品濃度。2、數(shù)學(xué)模型式中:A—被測(cè)溶液氨氮的濃度（mg/l）m—由標(biāo)準(zhǔn)曲線查得的氨氮量（mg）V—水樣體積（ml）3、不確定度來源分析納氏試劑光度法測(cè)定廢水中氨氮測(cè)定結(jié)果的不確定度主要來自標(biāo)準(zhǔn)貯備液定值、將貯備液稀釋至使用液、標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合、重復(fù)測(cè)量樣品及分析儀器等因素引起的，根據(jù)不確定度的傳遞規(guī)律，其不確定度可由下式計(jì)算：式中為水樣中氨氮濃度的相對(duì)不確定度；為標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對(duì)不確定度；為標(biāo)準(zhǔn)貯備液引入的相對(duì)不確定度；為將貯備液稀釋至使用液引入的相對(duì)不確定度；為重復(fù)測(cè)定樣品引入的相對(duì)不確定度；為分光光度計(jì)系統(tǒng)誤差引入的相對(duì)不確定度；為分取體積V時(shí)比色管引入的不確定度。4、不確定度評(píng)定4、1標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對(duì)不確定度用分光光度計(jì)分別測(cè)定銨標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的吸光度，標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的濃度及對(duì)應(yīng)的吸光度數(shù)據(jù)見表1。用最小二乘法對(duì)表1的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到直線方程：y=bx+a，b=0.3946，a=0.0081，相關(guān)系數(shù)r=0．9998。表1銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和吸光度濃度（mg/L）00.10.20.61.01.42.0吸光度00.0580.0840.2450.4010.5660.794則數(shù)學(xué)模型為：C=x=(y-a)/b=(y-0.0081)/0.3946根據(jù)賽貝爾公式：實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：S=mg/L標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的相對(duì)不確定度:式中：n測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)溶液的次數(shù)n=7;p為測(cè)定樣品的次數(shù)p=6;為標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的平均值=0.76;為測(cè)定水樣中氨氮濃度的平均值;b為工作曲線的斜率b=0.3946;i為下標(biāo)，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)溶液的次數(shù)．4、2標(biāo)準(zhǔn)貯備液引入的相對(duì)不確定度標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物資中心提供，質(zhì)量濃度為1.00mg/ml，標(biāo)準(zhǔn)證書給出其不確定度為0.1%，[4]按矩形分布考慮，則：4、3貯備液稀釋至使用液引入的相對(duì)不確定度銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制(以10.00mg/l標(biāo)準(zhǔn)溶液為例)：用5.00ml移液管吸取5.00ml銨標(biāo)準(zhǔn)貯備液至500mL容量瓶中，用高純水稀釋至標(biāo)線，搖勻，得10.00mg/L銨標(biāo)準(zhǔn)溶液。公式為：C1=（5/500）×1000因此由以下2個(gè)分量組成：4、3、15ml無刻度移液管引入的不確定度分量5ml無刻度移液管引入的不確定度分量包括二個(gè)部分移液管體積刻度引入，20℃時(shí)5.00ml移液管(A級(jí))的容量允差為±0.015ml[2]，按均勻分布，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：ml(2)移液管與溶液溫度不同引起，溫度變化5℃，水體膨脹系數(shù)為2.1×10-4／℃，則5ml移液管的體積變化區(qū)間為：±（5×2.1×10-4×5）=±0.00525ml，按均勻分布，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：ml5ml無刻度移液管引入的相對(duì)不確定度：4、3、2500ml容量瓶引入的不確定度分量500ml容量瓶產(chǎn)生的不確定度分量包括二個(gè)部分：（1）容量瓶體積刻度引入，20℃時(shí)500ml容量瓶(A級(jí))的容量允差為±0.25ml[2]，按均勻分布，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：ml（2）溶液與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)溫引起，溫度變化5℃，水體膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，則500ml容量瓶的體積變化區(qū)間為：±（500×2.1×10-4×5）=±0.525ml，按均勻分布，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：ml500ml容量瓶引入的相對(duì)不確定度：4、4重復(fù)測(cè)定樣品引入的相對(duì)不確定度對(duì)試樣測(cè)量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定一共使用了6個(gè)試樣，測(cè)量結(jié)果見表2。表2重復(fù)性試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果序號(hào)123456平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差S氨氮濃度0.9520.9470.9670.9590.9420.9570.9540.0089相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：4、5分光光度計(jì)系統(tǒng)誤差引入的相對(duì)不確定度儀器檢定證書提供的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1%[4]；其值服從正態(tài)分布，按k=2(95%置信水平)計(jì)算，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：4、6分取體積V時(shí)比色管引入的不確定度4、6、1比色管校準(zhǔn)時(shí)引入的不確定度20℃時(shí)50ml比色管(A級(jí))的容量允差為±0.05ml，按均勻分布，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：ml4、6、2溫度變化引入的不確定度溫度變化5℃，水體膨脹系數(shù)為2.1×10-4/℃，則50ml比色管的體積變化區(qū)間為：±（50×2.1×10-4×5）=±0.0525ml，按均勻分布，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：ml合成以上兩個(gè)不確定度分量：5、合成不確定度各不確定度分量匯總見表3。表3氨氮含量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)匯總標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)不確定度來源相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合0.01013標(biāo)準(zhǔn)貯備液制備0.00058標(biāo)準(zhǔn)使用液制備0.0019測(cè)量重復(fù)性0.0038分光光度計(jì)系統(tǒng)誤差0.005分取體積V時(shí)比色管0.0008合成相對(duì)不確定度：則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：mg/l6、擴(kuò)展不確定度取置信概率P=95%，按KP=2，擴(kuò)展不確定度為：mg/l相對(duì)擴(kuò)展不確定度為：7、結(jié)論通過比較不確定度分量可看出，用納氏試劑光度法測(cè)定水中氨氮時(shí)度，影響氨氮含量測(cè)量不確定度的主要來源是標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合、標(biāo)準(zhǔn)使用液制備、重復(fù)性測(cè)量及分光光度計(jì)系統(tǒng)誤差，其中標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度最大，標(biāo)準(zhǔn)貯備液制備和分取體積V時(shí)比色管對(duì)不確定度的影響可以忽略不計(jì)。我們可通過優(yōu)化儀器工作參數(shù)以降低標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合過程中的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差以及增加實(shí)際測(cè)試次數(shù)等方法使不確定度數(shù)值有所改善。參考文獻(xiàn)：[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范.化學(xué)分析測(cè)量不確定度評(píng)