校服中甲醛含量測量的不確定度評定

汪少敏

安徽省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院,安徽 合肥 230051

0 引言

校服作為學生日常著裝已經(jīng)在國內(nèi)大部分的中小學普及,各類校服產(chǎn)品的質(zhì)量標準對于校服相關(guān)性能指標提出了較高的要求,尤其是有害物質(zhì)的含量,直接關(guān)系到千千萬萬學生的身體健康。甲醛含量是校服檢測的主要指標,其含量被限制在一個較低的范圍內(nèi)。目前,通用的甲醛檢驗檢測方法由于忽略人員、儀器設(shè)備、環(huán)境等因素的影響,得出的結(jié)果往往并不是準確值,而是在一定置信區(qū)間內(nèi)的估值。因此,如何準確檢測出校服中的甲醛含量,對于檢測人員和儀器來說,是個不小的挑戰(zhàn)。為解決校服中甲醛含量測量結(jié)果準確性的問題,本文通過在檢測過程中引入不確定度判定,以數(shù)學模型為基礎(chǔ),按照GB/T 2912.1—2009《紡織品 甲醛的測定 第1部分:游離水解的甲醛(水萃取法)》的要求,對校服中的甲醛含量進行測定,得出準確的甲醛檢測結(jié)果。同時,通過對其結(jié)果進行不確定度分析,進一步剖析對結(jié)果影響較大的因素,為如何提高檢測結(jié)果的準確度和檢測質(zhì)量提供了有力的數(shù)據(jù)支撐[l]。

1 試驗方法與檢測結(jié)果

1.1 檢測方法

稱取定量剪碎的校服試樣,加入一定量的水萃取液,于40 ℃水浴中進行萃取。待試樣上的甲醛被水吸收,將水萃取液用乙酰丙酮指示劑顯色,在412 nm波長下,用分光光度計測量其吸光度,與標準系列比較定量[2]。整個過程按GB/T 2912.1—2009《紡織品 甲醛的測定 第1部分:游離水解的甲醛(水萃取法)》方法進行檢測。

1.2 試劑與儀器

1.2.1 試劑

甲醛標準溶液(質(zhì)量分數(shù)37%);乙酰丙酮試劑;雙甲酮的乙醇溶液(質(zhì)量分數(shù)0.1%)。

1.2.2 儀器器皿

電子天平感量為0.000 1 g,分度值為0.000 1 g,最大允許誤差為±0.000 2 g(校準證書給出);分光光度計儀器擴展不確定度為0.5%,k=2(校準證書給出);單標移液槍容量為1 mL時誤差為+0.001 mL(校準證書給出),容量為5 mL時誤差為+0.005 mL(校準證書給出);容量瓶容量為100 mL,20 ℃時體積誤差+0.10 mL(校準證書給出,A級);量筒容量為50 mL,20 ℃時體積允差+0.20 mL(校準證書給出,A級)。

1.3 標準工作液的制備

標準工作液S1:用移液槍吸取0.38 mL濃標液到100 mL容量瓶中,稀釋至刻度,制得約1 500 μg/mL的甲醛原液。

標準工作液S2:用移液槍吸取5.0 mL S1到100 mL容量瓶中,稀釋至刻度,制得約75 μg/mL的甲醛標液;經(jīng)GB/T 2912.1-2009附錄B方法標定得S2濃度為75.1 μg/mL。

標準工作液S3:再用移液槍分別吸取0.2、0.4、1.0、2.0、4.0 mL標準工作液S2至100 mL容量瓶中,得到標準工作液S3系列,甲醛濃度分別為0.15、0.30、0.75、1.50、3.00 μg/mL。

1.4 樣品制備

將試樣剪碎、充分混勻,稱取0.500 4 g,加入萃取液(水)50.00 mL,平行測定5次。

1.5 檢測結(jié)果

儀器標準工作曲線見表1。

表1 標準工作曲線

工作曲線為Y=8.36X+B,B=0.00,相關(guān)系數(shù)r=0.999 9。

測得試樣甲醛含量如表2所示。

表2 試樣中甲醛含量的測定結(jié)果

表2中,As為試樣溶液的吸光度(已扣除空白);C為萃取液在儀器上顯示的甲醛濃度。

2 檢測結(jié)果的不確定度分析

2.1 建立數(shù)學模型

建立數(shù)學模型如下。

式中:F為試樣中甲醛含量,單位為mg/kg;m為試樣質(zhì)量,單位為g;V為萃取液的體積,單位為mL;C為萃取液在儀器上顯示的甲醛濃度,單位為μg/mL。

2.2 不確定度分量的主要來源及分析

1)引入重復性測定引入的相對不確定度urel(rep),用試驗數(shù)據(jù)標準偏差評定urel(rep)[3],公式如下。

式中:s(c)為測得甲醛含量的標準偏差,單位為mg/kg;n為測定次數(shù),取值5;c為測得甲醛含量的平均值,單位為mg/kg。

3)引入萃取加水體積V的不確定度u(V)。

式中:u1(V)為量筒體積誤差引入的標準不確定度分量,單位為mL。

4)引入標準溶液的不確定度u(C)。100 mL的容量瓶的體積不確定度如下。

100 mL的容量瓶在20 ℃時體積誤差為±0.10 mL,按平均分布,公式如下。

式中:U為容量瓶的體積誤差。

該容量瓶的校準溫度為20 ℃,試驗室室溫(20±5)℃,溫度變化為平均分布,則得出下式。

引入1.0、5.0 mL移液槍的體積不確定度(計算方法同上),其中1 mL移液槍誤差為+0.001 mL,5 mL移液槍誤差為+0.005 mL,則得出下式。

S1、S2標準溶液的不確定度為如下。

因此,標準溶液的不確定度u(C)如下。

5)引入分光光度法的不確定度u(A)。工作曲線引入的不確定度:按CSM01010102—2006《分光光度法測量不確定度評定規(guī)范》,由標準溶液的質(zhì)量—吸光度擬合的線性函數(shù)求得m時所產(chǎn)生的測量不確定度(即線性最小二乘法校準的不確定度) ,具體公式如下。

引入分析儀器的相對不確定度u2(A):由分光光度計檢定證書可知,儀器擴展不確定度為0.5%,k=2,其相對標準不確定度公式如下。

分光光度法的不確定度u(A)公式如下。

2.3 相對合成標準不確定度u(w)評定及擴展不確定度U

取包含因子k=2,U=k×u(w)=2×0.7=1.4 mg/kg

3 測定結(jié)果的表述

本方法中測量不確定度評定報告可表示為:(113.5±1.4) mg/kg,k=2。

4 結(jié)束語

通過以上檢測和計算過程可以看出,對校服樣品中的甲醛含量測定結(jié)果影響最大的因素是由標準溶液的甲醛濃度引入的不確定度,主要體現(xiàn)為樣液稀釋和重復測試過程引入的誤差。因此,在今后校服的甲醛含量檢測工作中,應(yīng)嚴格按規(guī)范進行標準液稀釋,同時在日常測試中增加平行試驗次數(shù),減少由此帶來的數(shù)據(jù)誤差。此外,由儀器設(shè)備產(chǎn)生的誤差對不確定度總量貢獻也不可忽視。選取精密的實驗器具,提高實驗人員熟練度并且繪制更為精確的標準曲線,可有效降低不確定度,提高結(jié)果準確性[4]。