ICP-AES法測定礦石中鉬的測量不確定度評定

云作敏,蘇 丹,張麗娟

(吉林省有色金屬地質勘查局研究所,吉林長春 130012)

ICP-AES法測定礦石中鉬的測量不確定度評定

云作敏,蘇 丹,張麗娟

(吉林省有色金屬地質勘查局研究所,吉林長春 130012)

采用ICP-AES法對礦石中鉬的測量不確定度的評定,詳細地闡述了對實驗過程中所引入的不確定度來源進行分析,并對各部分不確定度分量進行量化計算,提出了量化過程所需各參數的采集和統計計算方法,得出合成標準不確定度,擴展不確定度,并以不確定度的形式給出測定結果。

ICP-AES;鉬;不確定度

測量不確定度是衡量分析測試結果的尺度。不確定度越小,測量結果與真實值越接近,其質量越高,數據越可靠。所以,測量結果必須有不確定說明才是完整并有意義[1],在經濟全球化的今天,測量不確定度評定與表示方法的統一是科技交流和國際貿易的需要,在實驗室質量管理和質量保證中尤為重要[2,3]。本文采用ICP-AES法對礦石中鉬的整個實驗過程所能引入的測量不確定度進行分析,并對樣品的測定結果進行了不確定度評定。

1 樣品處理及數學模型的建立

準確稱取0.250 0 g樣品于25 mL聚四氟乙烯坩堝中,用少量去離子水潤濕樣品,依次加入3 mL HNO3、5 mL HF、1 mL HClO4、1 mL HCl,將坩堝置于電熱板上加熱分解樣品,加熱至白煙冒盡,取下加入1 mL HCl浸取及少量去離子水吹洗杯壁,置于電熱板上微熱溶解鹽類至溶液清亮,取下冷卻,將溶液洗入100 mL容量瓶中,稀釋至刻度,搖勻,澄清待測。

根據工作曲線計算待測溶液中Mo的含量,其數學模型:

式中ωMo為礦石中鉬的質量分數/%;C為待測溶液中被測元素的質量濃度/μg·mL-1;V為待測溶液的定容體積/mL;M為樣品稱樣量/g。

2 分析不確定度來源

由實驗方法的數學模型及其他有關信息分析,測量不確定度的主要來源是樣品的稱量過程、標準溶液的配置過程、標準曲線的擬合過程、容量瓶的定容過程、樣品的重復測定、儀器自身的穩定性等。

3 分析及量化不確定度分量

3.1 稱量過程引入的不確定度 urel(m)

稱量時引入的不確定度主要有天平的準確性和天平的變動性。天平的準確性是由天平的線性不確定度和天平分辨力的不確定度合成的。檢定證書給出的天平線性為0.20 mg,按均勻分布計算u1(m)= 0.20/3=0.115 mg;本次采用萬分之一的天平,天平的分辨力為0.1 mg,所以u2(m)=0.29×0.1=0.029 mg。天平的變動性可對同一樣品進行重復稱量5次,計算得到u3(m)=0.001 4 mg。因此稱量所引入的不確定度u(m)可以根據公式=++計算得出u(m)=0.118 mg,實驗中稱取樣品的質量為 0.250 0 g,其相對標準不確定度urel-1=u(m)/m=0.118 mg/0.250 0 g=0.944×10-3。

3.2 樣品定容過程引入的不確定度 urel(V100)

3.2.1 容量瓶所給出體積偏差的不確定度

根據 G B12806-91《容量計算器具鑒定系統》[4],對于100 mL的容量瓶給出的不確定度為±0.1 mL,按均勻分布計算u(V100)1=0.1/3=0.058 mL其相對標準不確定度urel(V100)1=0.58×10-3。

3.2.2 工作溫度與校正溫度不同引入的體積不確定度

實驗室的溫度在±5℃內變化,水的膨脹系數為2.1×10-4℃[3]。按均勻分布計算,所以其100 mL容量瓶體積變化為100×5×2.1×10-4=0.105 mL。

按均勻分布計算其相對標準不確定度u(V100)2= 0.105/3=0.061 mL。所以urel(V100)2=0.061/100= 0.61×10-3。

3.2.3 讀數重復性引入的不確定度

對于100 mL容量瓶,用純水定容10次,稱重,按照A類不確定度計算其標準偏差為urel(V100)3=

引入的各不確定度分量之間相互獨立,根據公式=+=(0.944×10-3)2+(0.84× 10-3)2得出urel-2=1.26×10-3。

3.3 標準溶液配制過程引入的不確定度 u2

為消除基體干擾,做到標準溶液基體與樣品基體相匹配,本方法采用國家一級標準物質G BW07238和G BW07239作為標準溶液。標準物質與樣品的處理方法相同。所以不確定度來源有稱量ub(m)和定容過程ub(v)。以上已經算出在稱量和定容時帶入的不確定度為1.26×10-3,而每個標準點都是相互獨立的,所以標準溶液配制過程引入的不確定度urel-3=2×1.26×10-3=1.78×10-3。

3.4 樣品的重復測定引入的不確定度u3

4 標準不確定度的合成

引入不確定度的各分量之間彼此相互獨立、互不相干,根據以上所得數值可以計算出整個實驗中的總相對標準不確定urel,公式如下:

所以總相對標準不確定度uc=0.003 638。

5 標準不確定度的擴展

擴展不確定度是由合成不確定度uc乘以包含因子k得到,實驗采用的置信概率為95%,其對應的包含因子k=2[5]。所以擴展不確定度U=k×uc= 2×0.003 638=0.007。

6 結果的表示

測定結果表示為(0.236±0.007)%(k=2)。

7 結果分析

通過對各分量的不確定度數值分析可知,不確定度的主要來源是標準曲線和樣品的重復測定,在操作中應加以重視,其余部分在實際評定中可以忽略。

[1] 國家質量技術監督局計量司組編.測量不確定度評定與表示[M].北京:中國計量出版社,2003.

[2] 柯瑞華.化學成分測量不確定度的評定[J].冶金分析,2004,24 (1):63-68,72.

[3] JJF1059-1999,測量不確定度的評定與表示[S].

[4] G B12806-91,容量計算器具鑒定系統[S].

[5] 羅毅.化學統計學[M].北京:中國科學出版社,2000.

Evaluation of the Measurement Uncertainty of Mo in Ore by ICP-AES

YUN Zuo-min,SU Dan,ZHANGLi-juan
(Geologial Exploration Bureau of Nonferrous Metals of Jilin Province,Changchun130012,China)

The paper introduced the evaluation of the measurement uncertainty of Mo by ICP-AES.The sources of uncertainty resulted from measuring process were discussed and calculated.Various parameters and calculation methods were illustrated.At last the combined standard uncertainty,the expanded uncertainty,the expanded uncertainty and the confidence interval of results were reported.

ICP-AES;Mo;uncertainty

O657

A

1003-5540(2011)04-0071-02

云作敏(1968-),女,高級工程師,主要從事巖石和土壤的分析測試工作。

2011-05-15