羽絨耗氧量測試的不確定度評定

尹麗華，王曉麗

(國家紡織產品質量監(jiān)督檢驗中心(江陰)，江蘇 江陰 214434)

羽絨耗氧量測試的不確定度評定

尹麗華，王曉麗

(國家紡織產品質量監(jiān)督檢驗中心(江陰)，江蘇 江陰 214434)

文章在GB/T 14272—2011《羽絨服裝》附錄C.7 和FZ/T 80001—2002 9 耗氧量測定的基礎上，分析了羽絨耗氧量測定過程中的影響因素，對該方法的不確定度進行了系統(tǒng)評估，確認羽絨耗氧量測試不確定度的主要原因。

羽絨；耗氧量；不確定度；高錳酸鉀溶液

1 前言

中國已經成為世界上最大的羽絨及制品生產國、消費國，也是最大的出口國，出口貿易量占據(jù)世界羽絨市場80%的份額，在世界羽絨市場上具有舉足輕重的地位。羽絨耗氧量與微生物均是關鍵檢測項目，耗氧量與微生物存在一定的關系，反映的是好氧性微生物由呼吸所消耗的水中溶解氧的量。國標GB/T 14272—2011《羽絨服裝》[1]和GB/T 17685—2003《羽絨羽毛》[2]均規(guī)定當耗氧量指標超過10mg/100g 時，才進行微生物指標檢測。羽絨耗氧量作為羽絨微生物的前置測試指標，測試的精確性顯得尤為重要。現(xiàn)有的羽絨耗氧量測試方法存在測試精度低、數(shù)據(jù)波動性大等問題，目前國內羽絨耗氧量測試方法包括：GB/T 14272—2011《羽絨服裝》附錄C.7[1]、FZ/T 80001—2002《水洗羽毛羽絨試驗方法》第9部分[3]、GB/T 10288—2003《羽毛羽絨檢驗方法》第6.5部分[4]。相較而言，GB/T 14272—2011和FZ/T 80001—2002應用0.02mol/L高錳酸鉀溶液進行滴定，與日標JIS L 1903：2011《羽毛試驗方法》[5]、國際羽絨羽毛局標準IDFB Testing Regulations(Version 2010)[6]、歐盟標準BS EN《羽毛羽絨測試方法》[7]一致，GB/T 10288—2003應用0.1mol/L高錳酸鉀溶液進行滴定。為了掌握實驗室在羽絨耗氧量測試上的精確度，本文在GB/T 14272—2011《羽絨服裝》附錄C.7 和FZ/T 80001—2002 9 耗氧量測定的基礎上，分析了羽毛羽絨耗氧量測定過程中各個影響因素，對該方法的不確定度進行了系統(tǒng)評估。

2 測量過程

2.1 測量依據(jù)

GB/T 14272—2011《羽絨服裝》附錄C.7 耗氧量測定；FZ/T 80001—2002《水洗羽毛羽絨試驗方法》9 耗氧量測定。

2.2 測量儀器

試驗所用主要儀器包括：AB204—S型電子天平(最小分度值0.1 mg)：SHA—C型恒溫震蕩器；微量滴定儀(最小分度值0.01 ml)。

2.3 測量試樣

80%白鴨絨，準備8個平行樣品，每個稱取(10.0000±0.0001)g。

2.4 測試過程

在天平上稱取樣品l0 g，放入3000 mL的三角燒瓶中，加入1000 mL三級水，將樣品浸濕后，水平振蕩，振蕩次數(shù)為4500～5000次；振蕩后用標準篩濾入大燒杯中待用，在過濾時不可壓榨過濾物；在三角燒瓶中加100 mL三級水和3 mol/L硫酸2 mL，使之呈酸性，用微量滴定管滴入已標定的高錳酸鉀溶液一滴，使之呈粉紅色，此為對照用的空白試樣，記錄所耗高錳酸鉀的毫升數(shù);用移液管吸取100 mL濾液于三角燒瓶中，加入3 mol/L硫酸2 mL，用微量滴定管滴入已標定的0.02 mol/L高錳酸鉀標準溶液并搖動直至溶液在1 min后呈對照樣的粉紅色，記錄所耗高錳酸鉀溶液的毫升數(shù)。

3 數(shù)學模型

ρ(02)=(VA-VB)×c×8×5×100×X1×X2

(1)

式中：ρ(02)—樣品耗氧量測試結果,mg/100g；

VA—滴定100mL樣液所消耗的高錳酸鉀溶液的體積，mL；

VB—空白對照試驗消耗的高錳酸鉀溶液的體積，mL；

c—已標定的高錳酸鉀溶液的濃度，mol/L；

8—氧的1/2摩爾質量，g/mol；

5—在強酸介質中高錳酸鉀反應的電子轉移數(shù);

X1—重復測量的影響;

X2—數(shù)據(jù)修約的影響。

4 不確定度傳播率

(2)

5 標準不確定度分量的評定

5.1 消耗的高錳酸鉀溶液體積的相對標準不確定度ur(VA-VB)

ur(VA-VB)的展開式如下所示:

(3)

滴定100 mL樣液所消耗的高錳酸鉀溶液的體積VA與空白對照試驗消耗的高錳酸鉀溶液的體積VB所用的微量滴定管最小分度值都是0.01 mL，(VA-VB)的平均值見表1所示，因此相對標準不確定度ur(VA-VB)為：

5.2 高錳酸鉀溶液濃度的相對標準不確定度ur(c)

在GB/T 14272—2011《羽絨服裝》附錄C.7 和FZ/T 80001—2002 9 耗氧量測定部分，高錳酸鉀溶液濃度c按下式(4)計算：

(4)

式中： c—標定的高錳酸鉀溶液的濃度，mol/L；

V—高錳酸鉀溶液的用量，mL；

m—草酸鈉的質量，g；

0.0335—每毫克摩爾草酸鈉的克數(shù)；

2—草酸鈉的化合價；

5—在強酸介質中高錳酸鉀反應的電子轉移數(shù)。

因此，高錳酸鉀溶液濃度的相對標準不確定度ur(c)：

(5)

5.2.1 草酸鈉質量的相對標準不確定度ur(m)

實驗室所用萬分之一天平為梅特勒-托利多AB204-S型電子天平，最大載荷210g，實際分度值0.1mg，檢定分度值1mg。

(1)天平校準產生的不確定度u1(m)

按照JJG1036—2008《電子天平檢定規(guī)程》[8]，由該天平檢定證書可知，天平偏載誤差±1.0mg，重復性誤差±1.0mg，示值誤差±0.5mg(0≤m≤50g),±1.0mg(50g≤m≤200g),±1.5mg(200g≤m≤220g),按均勻分布考慮，天平校準產生的不確定度：

(2)天平分辨率產生的不確定度u2(m)

實驗室所用萬分之一天平為梅特勒-托利多 AB204-S型電子天平，實際分度值0.1mg，按均勻分布考慮，天平分辨率產生的不確定度：

(3)數(shù)值修約產生的不確定度u3(m)

GB/T 14272—2011《羽絨服裝》附錄C.7 和FZ/T 80001—2002《水洗羽毛羽絨試驗方法》第9部分耗氧量測定部分要求草酸鈉稱量準確至0.0001g，按平均分布考慮，數(shù)值修約產生的不確定度：

因此，稱量草酸鈉質量引入的相對標準不確定度ur(m)

5.2.2 高錳酸鉀溶液用量的相對標準不確定度ur(V)

滴定高錳酸鉀溶液的體積V所用的微量滴定管最小分度值0.01ml，因此相應的相對標準不確定度ur(V)：

5.2.3 高錳酸鉀溶液濃度的相對標準不確定度ur(c)

5.3 重復測量的標準不確定度ur(X1)

80%的白鴨絨取8個樣進行重復測試，測試結果見表1。

表1 80%白鴨絨重復測量數(shù)據(jù)

由表1可知，該試樣耗氧量平均值為3.0 mg/100g，單次測量的標準偏差為0.71 mg/100g，GB/T 14272—2011《羽絨服裝》附錄C.7 和FZ/T 80001—2002《水洗羽毛羽絨試驗方法》第9部分耗氧量測定部分規(guī)定取單個試樣進行試驗，因此該方法重復測量導致的標準不確定度ur(X1):

5.4 數(shù)據(jù)修約的標準不確定度ur(X2)

GB/T 14272—2011《羽絨服裝》附錄C.7 和FZ/T 80001—2002《水洗羽毛羽絨試驗方法》第9部分耗氧量測定部分要求最終結果修約到一位小數(shù)，由修約導致的不確定度：

6 合成標準不確定度及擴展不確定度的評定

6.1 各不確定度分量匯總

表2所示為耗氧量測定的各不確定度分量匯總表：

表2 各不確定度分量匯總及計算表

6.2 相對合成標準不確定度ucr(ρ(02))

ucr(ρ(02))=

=0.259

6.3 擴展不確定度的簡易評定

選取置信概率95%，取擴展因子k=2，相對擴展不確定度U95r(ρ(02))和擴展不確定度U95(ρ(02))：

U95r=k×ucr=2×0.259=0.518≈0.52

7 不確定度結果

對80%白鴨絨進行耗氧量測試，不確定度表示為：

(3.0±1.6 mg/100g)，k=2

8 方法改進的建議

由擴展不確定度的評定可知，GB/T 14272—2011《羽絨服裝》附錄C.7 和FZ/T 80001—2002《水洗羽毛羽絨試驗方法》第9部分耗氧量測定的相對擴展不確定度達到52%。

圖1 羽絨耗氧量不確定度來源

圖1所示為羽絨耗氧量測試不確定分量示意圖，由此可知，在不確定度的來源中：

(1)重復測量產生的不確定度ur(X1)貢獻最大(23.7%)，即在測量中由過程隨機效應導致的不確定度是造成結果偏差的主要因素，可通過增加試驗次數(shù)方法來降低相對擴展不確定度，日標羽絨耗氧量測試就采用了平行樣測試；若方法中規(guī)定取兩個平行試驗平均值作為最終結果，則重復測量產生的相對不確定度變?yōu)椋?/p>

則相應的方法相對合成標準不確定度ucr(ρ(02))由25.9%降低為19.8%：

ucr(ρ(02))=

≈0.198

擴展不確定度U95(ρ(02))由1.6 mg/100g降低為1.2mg/100g：

(2)消耗的高錳酸鉀溶液體積的相對標準不確定度ur(VA～VB)貢獻其次(10.3%)，可通過降低高錳酸鉀溶液濃度來降低方法的相對擴展不確定度，若高錳酸鉀溶液濃度由0.02mol/L降低至0.002mol/L，則消耗的高錳酸鉀溶液體積增加10倍，(VA～VB)的平均值由0.04ml增加為0.4ml,相對標準不確定度ur(VA-VB)由10.3%變?yōu)?.03%。

9 結論

9.1 通過本文羽絨耗氧量不確定度評定，羽絨耗氧量測試的不確定度分量，按照影響大小分別是：重復性測試25.9%、消耗的高錳酸鉀溶液體積10.3%，數(shù)據(jù)修約1.0%，高錳酸鉀溶液濃度0.6%。

9.2 可通過增加試驗次數(shù)和降低高錳酸鉀溶液濃度的方法來降低羽絨耗氧量測試的不確定度。

[1] GB/T 14272—2011《羽絨服裝》[S].

[2] GB/T 17685—2003《羽絨羽毛》[S].

[3] FZ/T 80001—2002《水洗羽毛羽絨試驗方法》[S].

[4] GB/T 10288—2003《羽毛羽絨檢驗方法》[S].

[5] JIS L 1903：2011《羽毛試驗方法》[S].

[6] IDFB Testing Regulations(Version 2010)[S].

[7] BS EN《羽毛羽絨測試方法》[S].

[8] JJG1036—2008《電子天平檢定規(guī)程》[S].

Estimation on Uncertainty Degree of Down Feather Oxygen Consumption Test

YinLihua,WangXiaoli

〔National Textile Quality Supervision Testing Center (Jiangyin),Jiangyin 214434,China〕

Influence factors of down feather oxygen consumption was analyzed on the basis ofGB/T14272—2011 《downoutwear》appendixC.7 andFZ/T80001—2002 9oxygenconsumptiontest.Uncertainty degree of this method was estimated .Main reasons of affecting uncertainty degree were verified.

down feather;oxygen consumption;uncertainty degree;potassium permanganata solution

2016-01-21

尹麗華(1983—)，女，遼寧凌源人，工程師。

TS07

B

1009-3028(2016)02-0033-05