電感耦合等離子體原子發射光譜法測定塑料中的鎘的不確定度評價

摘 要:對電感耦合等離子體原子發射光譜法測定塑料中的鎘含量的不確定度進行了評定。建立了該方法的定量數學模型并推導出不確定度計算公式，找出了該檢測過程中的不確定度來源，并且計算了公式中各個變量的不確定度，最后計算出了檢測結果的合成標準不確定度和擴展不確定度。

關鍵詞:不確定度電感耦合等離子體原子發射光譜法鎘

中圖分類號:O657.7文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(c)-0051-02

Abstract:The uncertainty for determination of Cadmium in plastic by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry was evaluated.The mathematic model was established and calculation formula was deduced.The source of uncertainty was discussed.The uncertainty of each variable was calculated.The combined standard uncertainty and expanded uncertainty were finally obtained.

Key words:uncertainty;ICP-AES;Cadmium

隨著歐盟RoHS指令的發布，中國也頒布了中國的RoHS指令，對電子信息產品中的鎘，鎘，汞，六價鉻，PBBs，PBDEs規定了限量要求。在SJ/T11365《電子信息產品中有毒有害物質的檢測方法》中規定鎘的檢測方法為電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-AES)。不確定度是評定測量水平的指標，是判定測量結果可靠程度的依據。本文以ICP-AES法測定塑料中鎘為例，對ICP-AES測定塑料中鎘的檢測結果進行了不確定度評定，分析了測定過程中的不確定度來源，計算了測定結果合成標準不確定度和擴展不確定度，為正確評價和使用檢測結果提供了依據。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

等離子體發射光譜儀:OPTIMA2100(美國PE公司);CEM MARS5 微波消解儀(美國培安公司)。硝酸、雙氧水均為優級純。

鎘標準儲備液:50μg/mL，PE公司提供。所有玻璃器皿均用硝酸溶液(1+1)浸泡，用去離子水沖洗。實驗用其他試劑均為分析純。實驗用水為去離子水。

1.2 實驗方法和數學模型

稱取100mg經處理小于150μm的塑料樣品于微波消解罐中加入6mL硝酸，2mL雙氧水進行微波消解，消解完畢后轉移定容至100mL容量瓶中制得樣品溶液。樣品中鎘的濃度計算公式為:

Wm=

Wm-樣品中鎘的含量(μg/g);

cx-在校準曲線上查得樣品中被測元素濃度的數值(μg/mL);

V-樣品溶液的定容體積(mL);

d-樣品溶液的稀釋倍數;

m-樣品質量(g)。

2 不確定度分量的主要來源及其分析

電感耦合等離子體原子發射光譜儀測定塑料樣品中鎘的不確定度來源主要有以下幾個方面:(1)稱量過程引入的不確定度;(2)標準物質:包括標準儲備液的不確定度，稀釋過程及標準曲線擬合引入的不確定度;(3)重復條件下引入的不確定度。

3 不確定度的評價

3.1 樣品引入的不確定度分量

根據天平的檢定證書，天平稱量的擴展不確定度為0.0003g，按均勻分布評定，k=3，則urel(m)=0.1%。樣品經前處理后的消解液用100mL的容量瓶定容，則考慮玻璃器具容量誤差引起的標準不確定度為0.0577%。

則由樣品帶來的不確定度為

=

==0.001155

3.2 標準物質的不確定度分量

3.2.1 標準儲備液的不確定度

鎘標準溶液由美國PE公司提供，濃度為50.0μg/mL，校準證書給出擴展不確定度為0.1μg/mL，并指出k=2，則鎘標準溶液的標準不確定度為urel()=0.1%。

3.2.2 稀釋過程引入的不確定度

稀釋過程:先用5mL移液管吸取50μg/mL鎘標準儲備液2.5mL至250mL容量瓶中，稀釋至刻度，配制成0.5μg/mL的溶液，再分別吸取5mL、10mL、25mL0.5μg/mL的溶液至50mL容量瓶中，制得0.05μg/mL、0.1μg/mL、0.25μg/mL的校準溶液。

根據JJG196-1990《常用玻璃量器》[1]規定，20℃時5mL移液管最大允許誤差為±0.015mL，10mL移液管最大允許誤差為±0.02mL，25mL移液管最大允許誤差為±0.03mL，250mL容量瓶(A級)的容量最大允許誤差為±0.15mL，50mL容量瓶(A級)的容量最大允許誤差為±0.05mL，按矩形分布，則移液管帶來的標準不確定度為:

=

==0.0041

容量瓶帶來的標準不確定度為:

==0.003808

本實驗是在接近20℃的條件下進行的。因此，容量瓶和溶液溫度與校準時溫度不同引起的不確定度可忽略不計，則

=

=

3.2.3 標準曲線最小二乘法擬合帶來的不確定度分量

按實驗方法對鎘標準系列及樣品重復測定三次，結果見表1:

由表1中的數據直線擬合得到方程:y=1592000x-3508(K=1592000，B=-3508)。

對樣品進行三次測量，計算結果為:0.222μg/mL(三次測量值為0.222，0.221，0.223μg/mL)。則由線性擬合帶來的不確定度

=

式中=

計算得=4776.99

=3(對cx進行3次測量)

n=15(對每個濃度進行三次測量，共3×5=15次)

，

將上述各值帶入公式得

=

=0.001906μg/mL

==0.008587

3.3 重復條件下的不確定度分量

樣品平行測定三次，按輸入量估計值為正態分布，先按極差法求得極差值，查JJF1059-1999[2]極差系數表，n=3時，C=1.64，則

R=0.223-0.221=0.002，=s=

=

4 合成標準不確定度

由上述各相對標準不確定度合成樣品匯總鎘含量檢測結果的相對標準不確定度為:

=

=

則合成標準不確定度為=0.222×0.01169=0.002595μg/mL

5 擴展不確定度

當置信率為95%時，包含因子k=2，則擴展不確定度U=ku(c)=2×0.002595=0.005190μg/mL。

塑料中鎘含量的結果可表示為:

Wm==(222±5.2)μg/g，k=2

參考文獻

[1]國家技術監督局.常用玻璃量器檢定規程[S].JJG196-90.北京:中國計量出版社，1990.

[2]李慎安，施昌彥，劉風.測量不確定度評定與表示.JJF 1059-1999.北京:中國計量出版社，1999.