濁度計(jì)穩(wěn)定性和重復(fù)性檢定用標(biāo)準(zhǔn)液

李智瑋 / 上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院

0 引言

濁度計(jì)是用于測量懸浮于透明液體中不溶性顆粒物質(zhì)所產(chǎn)生的光的散射或衰減程度，并定量表征這些懸浮顆粒物質(zhì)含量的儀器[1]。目前濁度計(jì)已經(jīng)成為測量天然水、飲用水、工業(yè)廢水中懸浮顆粒物質(zhì)含量不可或缺的常規(guī)分析用具。

濁度計(jì)分為目視濁度計(jì)和光電濁度計(jì)，本文討論的是光電濁度計(jì)，這類儀器主要是由光源、樣品測量室和光電檢測器組成。光源提供的特征光通過樣品后光強(qiáng)度會(huì)有所變化，這種變化與樣品濁度成一定的函數(shù)關(guān)系，檢測器通過對(duì)光電信號(hào)強(qiáng)弱變化的分析處理，從而定量表征這些懸浮顆粒物質(zhì)的含量。目前各廠家生產(chǎn)的光電濁度計(jì)的測量原理主要是光散射法和透射法。

現(xiàn)行濁度計(jì)檢定規(guī)程JJG 880-2006 (以下簡稱規(guī)程)規(guī)定示值穩(wěn)定性和重復(fù)性須使用聚合物懸浮液進(jìn)行檢測，示值誤差須使用福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行檢測。如果儀器的示值穩(wěn)定性和重復(fù)性檢測也能通過福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行檢測，那么不僅能夠提高工作效率，也有利于節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境。本文通過實(shí)驗(yàn)對(duì)福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液用于濁度計(jì)穩(wěn)定性和示值重復(fù)性檢測進(jìn)行探討，結(jié)論可為后續(xù)檢定規(guī)程修訂或儀器評(píng)價(jià)提供參考。

1 穩(wěn)定性

規(guī)程關(guān)于示值穩(wěn)定性檢測是在量程上限不大于50 NTU或者常用量程范圍內(nèi)，選用測量點(diǎn)在該量程范圍約80%處的聚合物懸浮液進(jìn)行測量，儀器讀數(shù)穩(wěn)定后讀取示值 δi持續(xù)觀察30 min，每隔5 min記錄儀器示值 δi。根據(jù)公式 (1)計(jì)算 δi，結(jié)果值為儀器穩(wěn)定性。

式中：T — 常用量程的滿量程值，NTU；

T1— 儀器讀數(shù)穩(wěn)定后的初始值，NTU；

Ti— 初始讀數(shù)后每隔5 min的示值，NTU

通過實(shí)驗(yàn)，對(duì)比福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液在40 min內(nèi)與聚合物懸浮液穩(wěn)定性的差異，簡單探索福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液用于示值穩(wěn)定性的檢測。

選用型號(hào)分別為2100N和2100AN的濁度計(jì)，通過同一標(biāo)準(zhǔn)器校準(zhǔn)后在溫度（20±5）℃、相對(duì)濕度（40±5）%的環(huán)境條件下，使用聚合物懸浮液（1 h內(nèi)濁度值變化不大于0.2%[2]）進(jìn)行示值穩(wěn)定性檢測，見表1。

對(duì)比顯示無論是8 NTU左右還是40 NTU左右的聚合物懸浮液在相同的條件下，40 min內(nèi)兩臺(tái)濁度計(jì)的實(shí)測示值都沒有變化，證明兩臺(tái)濁度計(jì)的光源穩(wěn)定，且具有相同的示值穩(wěn)定性，可以使用這兩臺(tái)濁度計(jì)作為后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)液示值穩(wěn)定性測量的用具。

表1 兩臺(tái)濁度計(jì)示值穩(wěn)定性對(duì)比

將福爾馬肼標(biāo)準(zhǔn)液400 NTU母液稀釋配制成8 NTU和40 NTU標(biāo)準(zhǔn)液后立即在兩臺(tái)濁度計(jì)上檢測。在相同的環(huán)境條件下，以5 min為間隔，分別記錄福爾馬肼標(biāo)準(zhǔn)液和聚合物懸浮液在兩臺(tái)濁度計(jì)上的示值，見表2。

數(shù)據(jù)顯示40 NTU的福爾馬肼標(biāo)準(zhǔn)液在前40 min內(nèi)與聚合物懸浮液實(shí)測示值一樣沒有變化，證明40 NTU福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液在40 min內(nèi)與聚合物懸浮液有相同的穩(wěn)定性。8 NTU的福爾馬肼標(biāo)準(zhǔn)液在40 min內(nèi)實(shí)測示值變化小于0.13%，相比規(guī)程中對(duì)儀器示值穩(wěn)定性要求小于1.5%的技術(shù)指標(biāo)，該變化值對(duì)儀器穩(wěn)定性的影響是可以忽略不計(jì)的。

將表2中的標(biāo)準(zhǔn)液于2℃～8℃避光冷藏保存8 h后置于實(shí)驗(yàn)室恢復(fù)至室溫[溫度（20±5）℃、相對(duì)濕度（40±5）%]。在相同的環(huán)境條件下，以5 min為間隔，分別記錄福爾馬肼標(biāo)準(zhǔn)液和聚合物懸浮液在兩臺(tái)濁度計(jì)上的示值，見表3。

對(duì)比顯示，在相同的環(huán)境條件下，8 NTU和40 NTU的福爾馬肼標(biāo)準(zhǔn)液在40 min內(nèi)濁度穩(wěn)定程度和8 h前相同，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明稀釋配制的8 NTU和40 NTU福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液穩(wěn)定性至少能夠保持8 h，基本能夠滿足日常開展工作的時(shí)間要求。

將表2中的標(biāo)準(zhǔn)液于2℃～8℃避光冷藏保存24 h后置于實(shí)驗(yàn)室恢復(fù)至室溫[溫度（20±5）℃，相對(duì)濕度（40±5）%]。在相同的環(huán)境條件下，以5 min為間隔，記錄福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液和聚合物懸浮液分別在兩臺(tái)濁度計(jì)上的示值變化，見表4。

對(duì)比顯示，在相同的環(huán)境條件下，無論是8 NTU還是40 NTU的福爾馬肼標(biāo)準(zhǔn)液在40 min內(nèi)濁度都顯著降低。證明聚合物懸浮液的穩(wěn)定性比福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液的持續(xù)時(shí)間更久。

通過上述實(shí)驗(yàn)和分析，可以證明高濁度稀釋配制的福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液具有一定的穩(wěn)定性。在40 min內(nèi)現(xiàn)配現(xiàn)用的40 NTU和8 NTU福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液和聚合物懸浮液，在溫度（20±5）℃、相對(duì)濕度（40±5）%的環(huán)境條件下有相同的穩(wěn)定性。稀釋后的福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液在8 h內(nèi)使用較為理想，24 h后穩(wěn)定性會(huì)顯著降低。

表2 福爾馬肼標(biāo)準(zhǔn)液和聚合物懸浮液濁度示值變化對(duì)比

表3 放置8 h后福爾馬肼標(biāo)準(zhǔn)液和聚合物懸浮液濁度示值變化對(duì)比

表4 放置24 h后福爾馬肼標(biāo)準(zhǔn)液和聚合物懸浮液濁度示值變化對(duì)比

2 重復(fù)性

規(guī)程規(guī)定在量程上限不大于50 NTU的范圍內(nèi)，選用標(biāo)稱值在該量程約80%處的聚合物懸浮液，對(duì)同一樣品連續(xù)重復(fù)測量8次，8次測量值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差即為儀器重復(fù)性。在日常儀器重復(fù)性檢定過程中，10 min內(nèi)足夠?qū)ν粯悠愤B續(xù)重復(fù)測量8次以上。經(jīng)過關(guān)于穩(wěn)定性的探討，下文通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液與聚合物懸浮液用于重復(fù)性檢測的差異，對(duì)福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液用于示值重復(fù)性檢測進(jìn)行簡單探索。

在溫度（20±5）℃、相對(duì)濕度（40±5）%的環(huán)境條件下，將福爾馬肼標(biāo)準(zhǔn)液400 NTU母液稀釋配制成8 NTU和40 NTU標(biāo)準(zhǔn)液后，立即對(duì)HACH2100AN濁度計(jì)進(jìn)行重復(fù)性檢測，通過兩者數(shù)據(jù)方差的比較，探討兩種標(biāo)準(zhǔn)液用于重復(fù)性檢測時(shí)有無顯著性差異，見表5。

查表得在95%的置信水平下，自由度為(7,7)的F0.05分布臨界值為3.79?，F(xiàn)配現(xiàn)用8 NTU福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液用于重復(fù)性檢測，示值方差計(jì)算值與相應(yīng)聚合物懸浮液方差計(jì)算值之比為1.29，現(xiàn)配現(xiàn)用40 NTU福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液，方差計(jì)算值與相應(yīng)聚合物懸浮液方差計(jì)算值之比為2.07。統(tǒng)計(jì)量F值都小于3.79，可以認(rèn)為在95%的置信水平下兩者數(shù)據(jù)無顯著差異。

將表5中的標(biāo)準(zhǔn)液置于2℃～8℃避光冷藏保存8 h后，放至實(shí)驗(yàn)室恢復(fù)至室溫[溫度（20±5）℃，相對(duì)濕度（40±5）%]，用于HACH2100AN濁度計(jì)重復(fù)性檢測，見表6。

表5 重復(fù)性檢測對(duì)比

表6 放置8 h后重復(fù)性檢測對(duì)比

將表5中的標(biāo)準(zhǔn)液于2℃～8℃避光冷藏保存8 h后，8 NTU福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液用于重復(fù)性檢測，示值方差計(jì)算值與相應(yīng)聚合物懸浮液方差計(jì)算值之比為1.56， 40 NTU福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液方差計(jì)算值與相應(yīng)聚合物懸浮液方差計(jì)算值之比為2.09。統(tǒng)計(jì)量F都小于3.79，可以認(rèn)為在95%的置信水平下兩者數(shù)據(jù)無顯著差異。

通過上文關(guān)于重復(fù)性的實(shí)驗(yàn)和探討，證明在溫度（20±5）℃，相對(duì)濕度（40±5）%的環(huán)境條件下進(jìn)行儀器的重復(fù)性檢測時(shí)，使用福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液替代聚合物懸浮液進(jìn)行重復(fù)性檢測也未嘗不可。

3 結(jié)語

檢定規(guī)程要求使用聚合物懸浮液進(jìn)行穩(wěn)定性和重復(fù)性檢定。通過上述實(shí)驗(yàn)和探討，證明在日常實(shí)驗(yàn)室環(huán)境福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液具有一定的穩(wěn)定性，且用于重復(fù)性檢測時(shí)與聚合物懸浮液相比，兩者數(shù)值無顯著性差異。如果使用福爾馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液可以完成規(guī)程中所有指標(biāo)的檢定工作，那么既節(jié)約了人力和物力，還有利于環(huán)境保護(hù)。

[1]全國環(huán)境化學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會(huì). JJG 880-2006[S]. 北京：中國計(jì)量出版社，2000.

[2]劉俊杰，張文閣, 祁欣. 聚合物濁度標(biāo)準(zhǔn)溶液的研制[J]. 中國計(jì)量，2008(7)： 67-69.