校服中甲醛含量測量的不確定度評定

汪少敏

安徽省產品質量監督檢驗研究院,安徽 合肥 230051

0 引言

校服作為學生日常著裝已經在國內大部分的中小學普及,各類校服產品的質量標準對于校服相關性能指標提出了較高的要求,尤其是有害物質的含量,直接關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。目前,通用的甲醛檢驗檢測方法由于忽略人員、儀器設備、環境等因素的影響,得出的結果往往并不是準確值,而是在一定置信區間內的估值。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。為解決校服中甲醛含量測量結果準確性的問題,本文通過在檢測過程中引入不確定度判定,以數學模型為基礎,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果。同時,通過對其結果進行不確定度分析,進一步剖析對結果影響較大的因素,為如何提高檢測結果的準確度和檢測質量提供了有力的數據支撐[l]。

1 試驗方法與檢測結果

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(質量分數37%);乙酰丙酮試劑;雙甲酮的乙醇溶液(質量分數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,相關系數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 檢測結果的不確定度分析

2.1 建立數學模型

建立數學模型如下。

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),用試驗數據標準偏差評定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,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范》,由標準溶液的質量—吸光度擬合的線性函數求得m時所產生的測量不確定度(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,應嚴格按規范進行標準液稀釋,同時在日常測試中增加平行試驗次數,減少由此帶來的數據誤差。此外,由儀器設備產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,提高結果準確性[4]。