電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定水和廢水中硅的測量不確定度評(píng)定

徐琴 徐靜 沈葉龍

摘 ?要：文章參照HJ776-2015方法采用ICP-MS測定水和廢水中的硅含量，并分析評(píng)定了該過程中的測量不確定度。結(jié)果表明，當(dāng)試樣中硅含量為2.95mg/L時(shí)，擴(kuò)展不確定度為0.048mg/L，且測定過程中所用儀器和標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入的不確定度對測量結(jié)果影響較大。

關(guān)鍵詞：ICP-MS;水和廢水;硅含量;不確定度

中圖分類號(hào)：X832 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）32-0130-03

Abstract： This paper adopts HJ776-2015 method and uses ICP-MS to determine the silicon content in water and wastewater， and the nanalyzes the evaluation of measurement uncertainty in this process. The results show that when the silicon content in the sample is 2.95mg/L， the expanded uncertainty is 0.048mg/L， and the uncertainty introduced by the instrument and standard curve fitting used in the determination process has a great influence on the measurement results.

Keywords： ICP-MS; water and waste water; silicon content; uncertainty

1 概述

工業(yè)用水的水質(zhì)對工業(yè)生產(chǎn)過程十分重要，使用優(yōu)質(zhì)水源是保障設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)、企業(yè)生產(chǎn)安全的關(guān)鍵。在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，鍋爐回用水、冷卻水等工業(yè)用水中的硅化合物很容易結(jié)成難以處理的硅垢，對相關(guān)裝置的熱量傳導(dǎo)以及所用設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。因此，檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)需具備準(zhǔn)確測定水中硅含量的能力，而評(píng)定測定過程中的測量不確定度，分析影響測量結(jié)果準(zhǔn)確性的因素尤為重要[1]。

2 材料與方法

2.1 儀器與試劑

主要儀器：PE 8300DV電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀;

待測樣品：水和廢水;

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：水中硅標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GSB04-1752-2004（a），唯一標(biāo)識(shí)178033），濃度為1000ug/mL。

2.2 測定方法

參照HJ776-2015[2]方法進(jìn)行測定。

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)系列配制

100mg/L硅標(biāo)準(zhǔn)使用液：準(zhǔn)確移取10mL水中硅標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)原液至100mL容量瓶中，定容，搖勻，備用。

硅標(biāo)準(zhǔn)系列工作液：分別移取0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL上述硅標(biāo)準(zhǔn)使用液至100mL容量瓶中，定容，搖勻，即得濃度為0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mg/L的硅標(biāo)準(zhǔn)系列，并加入1%的硝酸。

2.2.2 樣品的預(yù)處理

可溶性元素測定：水樣采用水系微孔濾膜過濾后加入1%的硝酸，上機(jī)測試。

元素總量測定：取一定體積水樣加入適量硝酸溶液，用電熱板緩慢加熱消解至近干。取下冷卻，重復(fù)前述操作至溶液顏色不變。再次取下冷卻，滴加硝酸及少許水，于電熱板上進(jìn)一步加熱直至殘?jiān)耆芙狻４鋮s后，加純水定容至取樣體積，保持酸度不變即可。

2.2.3 測量過程

采用ICP-MS測定硅標(biāo)準(zhǔn)系列工作液，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。再對消解好的水樣進(jìn)行測定，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算出水樣中的硅含量。

2.3 數(shù)學(xué)模型的建立

3 結(jié)果與分析

3.1 不確定度的來源分析

根據(jù)實(shí)際測定過程與建立的數(shù)學(xué)模型，該實(shí)驗(yàn)方法的不確定度主要來源為測定重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)溶液及其配制過程、測試儀器以及標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合等。結(jié)合上述分析，不確定度來源如圖1所示。

3.2 不確定度分量的評(píng)定

3.2.1 測量重復(fù)性引入的不確定度ur（a）

3.2.3 測試儀器引入的不確定度ur（c）

經(jīng)查實(shí)驗(yàn)所用ICP-MS的檢定證書，其RSD=4.0%，k=2，根據(jù)均勻分布，計(jì)算得：ur（c）=4.0%/2=0.020。

3.2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制引入的不確定度ur（d）

使用ICP-MS對硅標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的5個(gè)濃度點(diǎn)各重復(fù)測定三次，結(jié)果如表2。

3.3 合成不確定度的評(píng)定

3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

3.3.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u的計(jì)算

3.4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

置信水平為0.95時(shí)，取k=2，計(jì)算得水中硅含量的擴(kuò)展不確定度為U=K×u=2×0.024=0.048。

4 測量不確定度的報(bào)告

用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定水和廢水中硅含量的測量不確定度結(jié)果為（2.95±0.048）mg/L，k=2，P=95%。

5 結(jié)果討論

結(jié)合表3中各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的大小可知，采用ICP-MS測定水中硅含量的實(shí)驗(yàn)過程中，其不確定度影響因素主要來自于測試儀器誤差、標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合以及標(biāo)準(zhǔn)工作液的稀釋配制，因此，在日常檢驗(yàn)工作中，相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)注重大型儀器的保養(yǎng)維護(hù)，使用精度較高的量具和有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)試劑，同時(shí)檢驗(yàn)人員還需嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范操作，以盡可能減少測量誤差，此外，對于特殊樣品還可以增加平行測定次數(shù)，以便得到更準(zhǔn)確的測定結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南 CNAS-GL006：2019[S].

[2]水質(zhì)32種元素的測定 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法HJ766-2015[S].

[3]生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法金屬指標(biāo) GB/T5750.6-2006[S].