紙尿褲pH值測定的不確定度評定

黃志軍

(1.蘇州海關(guān)綜合技術(shù)中心，江蘇 蘇州 215104；2.蘇州世標(biāo)檢測技術(shù)有限公司，江蘇 蘇州 215104)

我國正逐漸步入老齡化社會，人口紅利逐漸消退，全面二孩政策的適時開放對于我國社會發(fā)展具有重大現(xiàn)實意義，伴隨政策而來的最明顯變化是市場對嬰幼兒用品需求增長。紙尿褲是現(xiàn)代家庭不可缺少的嬰幼兒用品，然而市場上紙尿褲品牌多，質(zhì)量參差不齊。紙尿褲的pH值是判斷紙尿褲安全性能的重要指標(biāo)之一，pH值不合格會對嬰幼兒皮膚造成很大的刺激。

GB/T 28004—2011《紙尿褲(片、墊)》[1]規(guī)定pH值為4.0～8.0，實驗室在檢測過程中有必要對pH值的測定不確定度進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)對紙尿褲pH值測試不確定度貢獻(xiàn)較大的因素，并在今后的實驗過程中著重對這些因素加以控制，從而使測定結(jié)果更科學(xué)、準(zhǔn)確。本文采用GB/T 28004—2011《紙尿褲(片、墊)》附錄B的pH值測定方法，測定了一款嬰兒用紙尿褲的pH值，并從樣品質(zhì)量、萃取液體積、重復(fù)性測試、緩沖溶液證書等方面對紙尿褲pH值測定的不確定度進(jìn)行了評估。

1 實驗部分

1.1 實驗方法

采用GB/T 28004—2011《紙尿褲(片、墊)》附錄B的pH測定方法對嬰兒用紙尿褲的pH值進(jìn)行測定。

1.2 實驗器材與試劑

實驗用到的主要器材與試劑：METTLER TOLEDO PL602—L電子天平；METTLER TOLEDO DELTA 320 pH計；200 mL容量瓶；500 mL燒杯；pH為4.01、7.00、9.21的緩沖溶液；三級水。

1.3 實驗步驟

取1條試樣，從試樣中間部位剪取(1.0±0.1)g，置于燒杯內(nèi)，加入200 mL三級水并開始計時，用玻璃棒攪拌，10 min后將電極放入燒杯中測定pH值。

1.4 結(jié)果計算

標(biāo)準(zhǔn)要求對每種樣品測試2條試樣(取自兩個包裝)，取其算術(shù)平均值作為測定結(jié)果，精確至0.1。為了使測試結(jié)果更接近期望值，并計算重復(fù)性測試引起的不確定度，對樣品平行測定10次，其測試結(jié)果如表1。

表1 重復(fù)性測試結(jié)果表

2 不確定度來源分析

從紙尿褲pH值測定過程可知，不確定度的來源主要有：樣品的質(zhì)量、樣品萃取液的體積、pH計、緩沖溶液、重復(fù)性測試，不確定度來源分析見圖1。

圖1 不確定度來源分析圖

3 對各不確定度分量進(jìn)行計算

3.1 樣品質(zhì)量產(chǎn)生的不確定度u(m)

本實驗室采用的PL602—L電子天平，其校準(zhǔn)證書給出的天平最大允差為±0.01 g，按均勻分布，則由校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度為u(m校準(zhǔn))=0.005774 g；其分辨率為0.01 g，按均勻分布，則分辨率產(chǎn)生的不確定為u(m分辨率)=0.002887 g，則樣品質(zhì)量產(chǎn)生的不確定度合成為u(m)=0.006465 g，相對不確定為urel(m)=0.006465，自由度為∞。

3.2 萃取液體積產(chǎn)生的不確定度u(V)

3.2.1容量瓶校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度u(V校準(zhǔn))

本實驗室使用的200 mL容量瓶校準(zhǔn)證書給出的校準(zhǔn)結(jié)果為A級，其最大允差為±0.05 mL，按三角分布，由校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度為u(V校準(zhǔn))=0.577350 mL，自由度為∞。

3.2.2溫度變化產(chǎn)生的不確定u(V溫度)

容量瓶的校準(zhǔn)溫度為20℃，水的膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1，實驗室溫度(20±5)℃，溫度變化按均勻分布，則溫度變化產(chǎn)生的不確定度為[2]u(V溫度)=0.121244 mL，自由度為∞。

3.2.3合成萃取液體積產(chǎn)生的不確定度u(V)

萃取液體積產(chǎn)生的不確定度合成為u(V)=0.589943 mL，相對不確定度為urel(V)=0.002950，自由度為∞。

3.3 緩沖溶液產(chǎn)生的不確定度u(hc)

實驗室自行購買的校準(zhǔn)用緩沖溶液，生產(chǎn)商為梅特勒-托利多公司，測試當(dāng)天實驗室溫度為25℃，在實驗溫度條件下對pH計進(jìn)行校準(zhǔn)，儀器顯示的pH示值依次為4.01、7.00、9.21。其證書給出校準(zhǔn)溶液的誤差為±0.02，按均勻分布，則u(hc4.01)=u(hc7.00)=u(hc9.21)=0.011547，相對不確定度為urel(hc)=0.003548，自由度為∞。

3.4 pH計產(chǎn)生的不確定度u(p)

3.4.1校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度u(p1)

由校準(zhǔn)證書可知METTLER TOLEDO DELTA 320 pH計的示值誤差為±0.02，按均勻分布，則由校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度為u(p1)=0.11547，自由度為∞。

3.4.2分辨率產(chǎn)生的不確定u(p2)

METTLER TOLEDO DELTA 320 pH計的分辨率為0.01，按均勻分布，則由分辨率產(chǎn)生的不確定度為u(p1)=0.002887，自由度為∞。

3.4.3合成pH計產(chǎn)生的不確定度u(p)

pH計產(chǎn)生不確定度合成為u(p)=0.011902，相對不確定度為urel(p)=0.001817，自由度為∞。

3.5 重復(fù)性測試產(chǎn)生的不確定度u(rept)

在相同的條件下平行測定樣品pH值10次，測試結(jié)果見表1，樣品重復(fù)性測試產(chǎn)生的不確定度u(rept)=0.069602，相對不確定度為urel(rept)=0.010626，自由度為9。

4 合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(pH)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(pH)及擴(kuò)展不確定度U(pH)

根據(jù)各不確定度分量，合成紙尿褲pH的相對不確定度為

有效自由度為v=22.8，取23。設(shè)置置信區(qū)間p=95%，k=1.714，因此擴(kuò)展不確定度U(pH)=u(pH)×k=0.150112，因標(biāo)準(zhǔn)要求結(jié)果保留至0.1，則該款紙尿褲的pH值可以表示為6.6±0.2，v=23。

5 不確定度貢獻(xiàn)分析

通過表2可知，樣品質(zhì)量、重復(fù)性測試、緩沖溶液及萃取液體積對紙尿褲pH值測定的不確定度貢獻(xiàn)較大，而pH計產(chǎn)生的不確定度可以忽略不計。

表2 不確定度貢獻(xiàn)度匯總表[3]

6 結(jié)語

為提高紙尿褲pH值實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，要使用誤差小且分辨率高的電子天平，從而使樣品稱重結(jié)果更精確。必要時增加重復(fù)性實驗，以使測試結(jié)果更加接近期望值。此外，對于量筒和緩沖溶液的選購要更加科學(xué)謹(jǐn)慎。