卡爾.費休法測定乙醇中水分含量的不確定度評定

徐曉萍 朱莉 王金陵 曹麗華

(1．江蘇省理化測試中心，江蘇 南京 210042；2．江蘇省生產力中心，江蘇 南京 210042；3．南京出入境檢驗檢疫局，江蘇 南京 211106)

卡爾.費休法測定乙醇中水分含量的不確定度評定

徐曉萍1，2朱莉1，2王金陵3曹麗華3

(1．江蘇省理化測試中心，江蘇 南京 210042；2．江蘇省生產力中心，江蘇 南京 210042；3．南京出入境檢驗檢疫局，江蘇 南京 211106)

依據GB/TGB/T606-2003《化學試劑水分測定方法卡爾·費休法》檢測方法，對乙醇中水分含量進行測試，根據《測量不確定度評定與表示指南》的要求，系統的分析了整個檢測過程中的不確定度來源，對各不確定度分量進行了量化，提出了卡爾費休法測定乙醇中水分含量不確定度的評定方法。

卡爾費休;乙醇;不確定度;水分

本文依據《測量不確定度評定與表示指南》的評定要求，參照GB∕TGB∕T606-2003《化學試劑水分測定方法卡爾·費休法》檢測方法，對乙醇中水分含量測定的不確定度進行評定。

1 測量方法概述

1.1 儀器和試劑：

梅特勒V20卡爾費休水分測定儀；梅特勒EL204電子天平；卡費試劑(Merck)，分析純；無水甲醇（Merck），分析純。

1.2 檢測樣品過程：

用10μL微量進樣器抽取實驗室一級用水至所需刻度，對卡費試劑進行標定，標定完成后，記錄卡費試劑的滴定度。然后稱取一定質量的乙醇放入儀器中進行測定，得到無水乙醇的含水量。

取6份樣品于按照檢測步驟進行測定。測定結果見表。

1 2 3 4 5 10．013 9 10．383 9 10．202 8 10．303 8 10．289 4 6 10．284 9均值10．246 4 5．02413滴定體V1(mL)滴定度T(mg/mL)樣品質量m1(g)含水量(%)1．0837 1 4．8140 1．0388 2 4．9345 1．0738 2 4．8209 1．0638 2 4．8594 1．0736 1 4．8130 1．0283 9 4．8922 1．0603 6 4．8557

2 乙醇中水分含量測定過程中測量不確定度的評估

2.1 數學模型

V1—滴定樣品時卡費試劑的體積，mL；T—卡費試劑的滴定度的數值，mg∕mL；m1—樣品質量的數值，g；m—標定時加入水的質量，g；V—標定時所用卡費試劑的體積，mL

2.2 測定乙醇中水分含量不確定度來源：

卡費試劑滴定度T引入的不確定度urel(T)；樣品質量引入的不確定度urel(m1)；滴定樣品時消耗試劑體積引入的不確定度urel(V1)；樣品重復測定引入的不確定度urel(R)

2.3 不確定度分量的評定

2.3.1 卡費試劑滴定度T引入的不確定度urel(T)

卡費試劑的滴定度T引入的不確定度由水的質量、標定時消耗卡費試劑體積、重復標定過程組成。

2.3.1.1 水質量引入的不確定度urel(m)

標定時水的質量，其不確定度主要來源于天平校準和稱量中的變動性。依據天平的校準證書，可知電子天平在0～30g的稱量范圍內最大允許誤差為±0.5mg，按均勻分布，其標準不確定度：

稱量的變動性，在0.01g經20次重復測定,得到的標準偏差為u2(m)=0.01mg。

實際稱量樣品為0.01g左右，由于每次稱量都需進行兩個步驟：一是去皮，二是樣品讀數，所以稱量的不確定度為：

2.3.1.2 標定時消耗卡費試劑體積引入的不確定度urel(V)

標定時消耗卡費試劑體積引入的不確定度主要考慮儀器允差、溫度變化，而環境水分、終點判定和漂移誤差，這三個不確定度分量可以忽略。

⑴標定時儀器引入的不確定度urel(V')

根據儀器的校準證書，可知儀器最大允許誤差為0.008μL，按均勻分布，其標準不確定度：

標定時消耗的卡費試劑的實際體積為2.0302mL，則其相對標準不確定度為

⑵標定時溫度變化引入的不確定度urel(V'')

本實驗試劑體積膨脹系數為1.2×10-3℃，標定時實驗室溫度波動范圍為±3℃，按其矩形分布，其標準不確定度為：

標定時消耗的卡費試劑的實際體積為2.0302mL，則其相對標準不確定度為

因此，標定時消耗卡費試劑體積引入的不確定度

合成標準不確定度

2.3.2 樣品質量引入的不確定度urel(m1)

實際稱量樣品為1g左右，由于每次稱量都需進行兩個步驟：一是去皮，二是樣品讀數，所以稱量的不確定度為：

2.3.3 測定樣品時消耗卡費試劑體積引入的不確定度urel(V1)

依據3.3.1.2可知，滴定樣品時消耗卡費試劑體積引入的不確定度主要來源于儀器允差和溫度變化引入的不確定度。

⑴測定樣品時儀器引入的不確定度urel(V''')

樣品測定時時消耗的卡費試劑的實際體積為10.2464mL，則其相對標準不確定度為

⑵測定樣品過程中溫度變化引入的不確定度urel(V'''')

樣品測定時消耗的卡費試劑的實際體積為10.2464mL，則其相對標準不確定度為

因此，測定時消耗卡費試劑體積引入的不確定度

2.3.4 樣品重復測定引入的不確定度urel(R)

測試樣品含水量的平均值wˉ=4.8557%，重復測定樣品的標準差S=0.0496，p=6，即重復測定的不確定度為：

3 合成標準不確定度評定

合成標準不確定度

4 擴展不確定度

滴定結果接近正態分布，當置信概率為95%時,擴展因子k=2,則擴展不確定度為：

5 結語

根據GB∕T606-2003標準測定了乙醇中水分含量，其擴展不確定度為0.400%（p=95%）。通過比較各分量的相對不確定度可以看出，乙醇中含水量測定的不確定度主要來源于卡費試劑滴定度引入的不確定度。

[1]GB∕T606-2003.化學試劑水分測定方法卡爾·費休法[S].