水質(zhì)檢測中堿度測量不確定度評定在實(shí)驗(yàn)工作中的應(yīng)用實(shí)例

王曉英

鍋爐水質(zhì)中，如果堿度超標(biāo)，就會對鍋爐的安全運(yùn)行帶來一定的負(fù)面影響。該文主要結(jié)合某一水樣，對其堿度進(jìn)行測量，根據(jù)測量結(jié)果分析其不確定因素，對水樣堿度測量不確定度的計(jì)算方法進(jìn)行探索。

水質(zhì)；堿度；測量；不確定度；計(jì)算

根據(jù)對某水樣的堿度測量，研究其不確定度的評定，從而保證水質(zhì)監(jiān)測工作的質(zhì)量提高，對水質(zhì)監(jiān)測水平有著很總要的意義。本文所采用的堿度測量方法基于GB/T1576-2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》中堿度的測量方法進(jìn)行。

1.數(shù)學(xué)模型的建立

A.硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液配置及標(biāo)定

取三個(gè)錐形瓶，分別采用移液管將體積V2=20毫升的碳酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋到100毫升，滴入兩滴甲基紅亞甲基藍(lán)試劑，然后硫酸溶液滴定，在顏色有綠色變?yōu)樽仙臅r(shí)候進(jìn)行空白試驗(yàn)，在空白扣除后，記錄硫酸溶液的消耗體積V2=19.98毫升。即標(biāo)定硫酸溶液的濃度可以由下式計(jì)算：

=0.100mol/L

根據(jù)堿度測定依據(jù)，記錄硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗平均體積Ve=5.00毫升。加入兩滴甲基橙試劑滴定，顏色變?yōu)槌燃t色，記錄第二次硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗平均體積Vf=1.00毫升。

B.建立模型

酚酞堿度數(shù)學(xué)計(jì)算模型

酚酞堿度Cf是5.00（mmol/L）

全堿度數(shù)學(xué)計(jì)算模型：

全堿度Cq是6.00（mmol/L）

2.不確定度評定

A.輸入量V1相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

將Na2CO3標(biāo)準(zhǔn)溶液用移液管吸取一定量，此時(shí)移液管體積的不確定度為：經(jīng)過檢測，移液管允許最大的誤差為正負(fù)0.030毫升，可以服從均勻分布，此時(shí)置信系數(shù)是，那么其標(biāo)準(zhǔn)不確定

度就可以表示為：=0.017mL

溫差不確定度評定：如果輸入量的體積為20毫升，且溫度差異在4攝氏度時(shí)，水的膨脹系數(shù)是2.1？04/℃，體積為20毫升時(shí)的置信區(qū)間是20mL？？.1？04/℃=0.0168mL，此時(shí)置信系數(shù)為3，水膨脹系數(shù)

服從于正態(tài)分布，那么標(biāo)準(zhǔn)不確定度就可以表示為：=0.0056mL

標(biāo)準(zhǔn)不確定度：對以上兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行合并，就可以

得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度，表示為：=0.0179mL

輸入量V1=20毫升相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度表示為：=8.95？104

B.輸入量V2相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

=3.0？03

對Na2CO320毫升標(biāo)準(zhǔn)溶液采用硫酸溶液滴定，反復(fù)進(jìn)行三次測量之后，分別對測量結(jié)果進(jìn)行扣除空白值，則可以得到一組測量數(shù)據(jù)：

那么就有A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：=0.0058mL

對滴定管進(jìn)行檢測，其容積的不確定為允許的最大誤差為 0.04mL，此時(shí)其置信系數(shù)為，服從均勻分布，那么滴定管標(biāo)準(zhǔn)

不確定度即為：=0.023mL。

溫度不確定度：平均消耗體積19.83mL的時(shí)候，即可得到其

標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：=0.00555mL

對以上三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行合并后可以得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度，表示為： =0.0083mL

輸入量V2=19.83毫升相對不確定度表示為：

=0.0083mL

C.輸入量Vd相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

取100毫升水樣，用量桶量取，此時(shí)量桶的體積不確定度為：量桶體積允許的最大誤差為正負(fù)1.0毫升，此時(shí)置信系數(shù)為，服從均勻分布，那么量桶的標(biāo)準(zhǔn)不確定度就可以表示為：=4.185？04

溫度不確定度：當(dāng)置信區(qū)間為100毫升時(shí)，此時(shí)溫差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以表示為：=0.577mL

對以上兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不去額度進(jìn)行合并：=0.028mL

輸入量Vd=100毫升時(shí)相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度就可以表示為：

=0.58mL

D.輸入量Ve相對標(biāo)準(zhǔn)偏差的不確定度評定

對酚酞堿度采用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行檢測，反復(fù)進(jìn)行三次對硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積進(jìn)行消耗后，可以得到一組數(shù)據(jù)：

此時(shí)，可以得到A類標(biāo)準(zhǔn)的不確定度，表示為：

=0.012mL

允許滴定管容積的最大誤差為正負(fù)0.04mL，置信系數(shù)為，服從均勻分布，那么此時(shí)滴定管容積標(biāo)準(zhǔn)不確定度就可以表示為：=0.023mL

溫度不確定度：在溶液平均消耗體積達(dá)到5.00毫升時(shí)，溫差標(biāo)準(zhǔn)不確定度就可以表示為：=0.0014mL

對以上幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行合并可以得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度，表示為：=0.012mL

輸入量Ve為5.00毫升時(shí)，相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度就可以表示為：=2.4？03

E.Ve+Vf相對標(biāo)準(zhǔn)偏差不確定度測定

對全堿度采用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，反復(fù)三次測量消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，可以得到一組數(shù)據(jù)

A類不確定度表示為：

=0.012mL

允許滴定管最大誤差為正負(fù)0.04毫升，置信系數(shù)為，且服從均勻分布，則不確定度可以表示為：=0.023mL

溫度不確定度：消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為6.00毫升，那么溫度不確定度即可表示為：=0.00168mL

對以上三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行合并：

=0.012mL

輸入量Ve+Vf為6.00毫升時(shí)標(biāo)準(zhǔn)不確定度表示為：

=2.0？03

除上述不確定度評定標(biāo)準(zhǔn)以外，還有合成標(biāo)準(zhǔn)、擴(kuò)展、測量等不確定度的評定，這些因素都會影響到堿度測量的準(zhǔn)確度。通過實(shí)際案例證明，堿度測量的方法在諸多領(lǐng)域內(nèi)都有較大的影響，因此對其進(jìn)行研究意義重大。

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