多元素混合標準溶液中銅的不確定度評定

李曉紅，曹淑琴

（核工業(yè)北京化工冶金研究院，北京 101149）

多元素混合標準溶液中銅的不確定度評定

李曉紅，曹淑琴

（核工業(yè)北京化工冶金研究院，北京 101149）

評定了多元素混合標準溶液中銅的不確定度。分析了混合標準溶液制備過程中不確定度的來源——所用銅片純度、稱量用電子天平、定容用移液管及容量瓶，并對各因素的影響進行了量化。計算結(jié)果表明影響合成不確定度的主要因素為制備過程中所用的玻璃量器。合成擴展不確定度為 0.16%（k=2）。

銅；混合標準溶液；不確定度

目前我國鈾化合物中多元素產(chǎn)品的通用測定方法是光譜法［1］與質(zhì)譜法［2］聯(lián)合，如果釆用單元素標準溶液制作校準曲線和進行質(zhì)量控制，往往會給實際工作造成很大的困難。我國核燃料和核材料產(chǎn)品及其生產(chǎn)過程均需要進行監(jiān)測和產(chǎn)品質(zhì)量檢驗，根據(jù)《檢測和校準實驗室能力通用要求》［3］，研制適用的多元素混合標準溶液并準確地評定其中每種元素含量的不確定度是保證檢驗結(jié)果準確度的必要條件［4］。筆者對核燃料分析用多元素混合標準溶液中銅的不確定度進行了評定。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

電子天平：BS224S 型，北京賽多利斯儀器公司；

單標線石英移液管：50.00 mL，A 級；

石英容量瓶：1000 mL，A 級；

石英容量瓶：500 mL，A 級；

純水制備系統(tǒng)：Milli-Q integral 10 型，美國Merck Millipore 公司；

銅片：高純試劑，純度不低于 99.99%，國藥集團化學試劑有限公司；

硝酸：MOS 級，北京化工廠。

1.2 混合標準溶液的制備

釆用經(jīng)過檢驗并確定純度的高純試劑，首先制備成單元素標準溶液，然后稀釋、混合，選取合適的介質(zhì)，定容后制得。

擬制備的混合標準溶液中包括 30 種元素，經(jīng)調(diào)研并結(jié)合實際應(yīng)用，對其分為 3 組，其中銅的量值為200 μg／mL。混合標準溶液的技術(shù)指標見表1。

表1 混合標準溶液的技術(shù)指標

1.2.1 銅片的純度檢驗

高純銅片預先用稀硝酸去除表面氧化物［5］。準確稱取0.1000g，加入硝酸并加熱溶解后轉(zhuǎn)移至100mL石英容量瓶中定容，溶液介質(zhì)為3mol／L硝酸。用ICP-MS法檢測其中的30余種雜質(zhì)元素，檢測結(jié)果表明雜質(zhì)元素總含量為 2 μg／mL。

用 ICP-MS 法檢測 3 mol／L 硝酸及高純水中的雜質(zhì)元素。實驗結(jié)果表明酸和水中的雜質(zhì)元素含量可以忽略不計。

1.2.2 單元素標準溶液的制備

混合標準溶液中銅的質(zhì)量濃度為 200 μg／mL，擬制備體積為 1 L。因此預制備單元素銅標準溶液質(zhì)量濃度為 4000 μg／mL，制備體積 500 mL，備用。

1.2.3 混合標準溶液的制備

用單標線移液管分取 50 mL 制備好的銅標準溶液（4000 μg／mL）至 1 L 容量瓶中，與其它需加入的元素混合，用 3 mol／L 的硝酸溶液稀釋、定容，搖勻后得混合標準溶液，其中銅的質(zhì)量濃度為 200 μg／mL。

2 不確定度的主要來源

混合標準溶液中銅質(zhì)量濃度的不確定度來源主要有：（1）銅片不純引入的不確定度；（2）所用酸、水中雜質(zhì)引入的不確定度；（3）制備過程中所用計量器具，如天平、移液管、容量瓶引入的不確定度。

3 不確定度分量的計算

3.1 試劑中雜質(zhì)引入的相對標準不確定度ur,c

制備選取高純銅片，純度為 99.99%，即雜質(zhì)含量為 0.01%。

按照矩形分布考慮［6］，容量因子，銅片中的雜質(zhì)引入的標準不確定度為：

相對標準不確定度：

3.2 酸和水中雜質(zhì)引入的不確定度

經(jīng)檢驗，實驗所用酸和水中雜質(zhì)元素總含量很小，其引入的不確定度可忽略不計。

3.3 稱樣引入的相對標準不確定度ur，m

用電子天平稱樣，根據(jù)電子天平的檢定規(guī)程［7］及檢定證書，稱樣量在 50 g 內(nèi)，天平的允許偏差為0.1 mg。按正態(tài)分布考慮，，天平的標準不確定度為um=0.0001／k=0.00051 g。

實際稱樣量 m=2.0000 g，則：

3.4 500mL容量瓶引入的相對標準不確定度ur，V1

制備 4000 μg／mL 銅標準溶液使用 500 mL 容量瓶。此項不確定度包括3個部分：

（1）500 mL 容量瓶容量引入的不確定度。根據(jù)常用玻璃量器檢定規(guī)程［8］以及檢定證書的結(jié)果，A 級容量瓶容量允差為 0.2 mL，引入的不確定度按矩形分布考慮，，標準不確定度為：

（2）容量瓶的容量變動性引入的不確定度。通過稱量 10 次統(tǒng)計標準偏差很小，可以忽略不計。

（3）溫度變化引入的標準不確定度。設(shè)溫差為3℃，水的膨脹系數(shù)為 2.1×10-4℃-1，該項標準不確定度為

將以上分量合成得：

3.5 1000mL容量瓶引入的不確定度ur,V2評定過程同 3.4，計算結(jié)果ur,V2=3.6×10-4。

3.6 50mL單標線移液管引入的不確定度ur,V3此項包括3個部分：

（1）檢定證書給出 A 級允差為0.04 mL，按照均勻分布考慮，，標準不確定度為：

（2）稱樣變動性，通過稱量 10 次統(tǒng)計，根據(jù)經(jīng)驗，此部分可以忽略。

（3）溫度變化引入的標準不確定度。溫差假設(shè)為 3℃，水的膨脹系數(shù)為 2.1×10-4mL／℃，該項標準不確定度設(shè)為正態(tài)分布，k=3，則：

此3部分合成得50mL單標線移液管引入的標準不確定度：

4 合成不確定度 uc及擴展不確定度 U

根據(jù)前文分析及計算，各不確定分量及計算結(jié)果見表1。

表1 不確定度分量

將表1中5個不確定分量合成得：

包含因子 k=2，則可得擴展不確定度 U ：

5 結(jié)論

對各影響因素的不確定度分量進行量化比較后可知，制備混合溶液所用的 500 mL 容量瓶和 50 mL移液管引入的不確定度分量較大。因此在混合標準溶液的制備過程中，釆用經(jīng)純度檢驗并確認的高純原料，精密稱量，用高純水和酸制備、精密定容，并通過選用檢定合格且允差最小的計量器具即可控制其引入的不確定度。

［1］ 謝樹軍，王林根，周麗彬，等 . ICP-AES 法測定鈾化合物中主要雜質(zhì)元素的影響因素［J］.濕法冶金，2006(2): 110-112.

［2］ 初泉麗，曹淑琴，張亮，等 .同位素稀釋 - 電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定八氧化三鈾中微量釷［J］.核化學與放射化學，2009(3): 144-147.

［3］ ISO／IEC 17025 檢測和校準實驗室能力通用要求［S］.

［4］ CNAS-GL 06-2006 化學分析中不確定度的評估指南［S］.

［5］ 吳辛友，袁盛銓 .分析試劑的提純與配制手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1989.

［6］ 中國實驗室認可委員會 .化學分析中不確定度的評估指南［M］.北京：中國計量出版社，2006.

［7］ JJG 1036-2008 電子天平檢定規(guī)程［S］.

［8］ JJG 196-2006 常用玻璃量器檢定［S］.

Uncertainty Evaluation of Copper in Multi-Elements Standard Solution

Li Xiaohong, Cao Shuqin
(Beijing Research Institute of Chemical Engineering and Metallurgy， Beijing 101149， China)

The uncertainty of copper in multi-elements standard solution was evaluated. Each source and uncertainty component were analysized and evaluated, including the regeant purity, electronic balance, pipet and the volumetric fl asks. The main factors were measuring vessels, acorrding to the calculations results. The combined expanded uncertainty was 0.16%(k=2).

copper; multi-elements standard solution; uncertainty

O652.3

A

1008-6145(2014)05-0012-03

聯(lián)系人：李曉紅；E-mail: lixiaohong3187@sina.com

2014-07-08

10.3969／j.issn.1008-6145.2014.05.005