紙尿褲pH值檢測測量不確定度評定

曾金耀

（福建省漿紙質量監督檢驗站，福建 福州 350005）

紙尿褲的pH值，是通過測試紙尿褲的水萃取液pH值來確定，是生產過程中控制酸堿度的技術指標。嬰兒的皮膚很嬌嫩，容易受到化學品刺激和腐蝕，pH值是衡量紙尿褲產品對皮膚的刺激性指標。pH值過高或過低（即偏酸性或偏堿性）都會對皮膚產生刺激，引起皮膚過敏等癥狀。新生兒皮膚表面的pH值為中性[1]，需數周其皮膚表面的pH值才能達到正常成人水平（5.0左右）。國家標準中規定嬰兒紙尿褲產品的pH值技術指標為4.0~8.0，與嬰兒皮膚表面的pH值比較一致。本文按照國家標準GB/T 28004-2011《紙尿褲（片、墊）》中附錄B的pH值的測定方法，對紙尿褲pH值的測定作不確定度評定。

1 試驗部分

1.1 試驗依據

試驗按GB/T 28004-2011《紙尿褲（片、墊）》附錄B的pH值的測定方法進行。

1.2 主要試驗材料與儀器

蒸餾水或去離子水（pH值為6.5~7.2）；混合磷酸鹽溶液（25℃時，pH值為6.86）；四硼酸鈉溶液（25℃時，pH值為9.18）。

雷磁pHS-3C型pH計（上海虹益）；KD-300B型精密電子天平（福州科迪）；水銀溫度計（0℃-100℃）。

1.3試驗方法

室溫下，取1條試樣，去除底膜，從試樣中間剪?。?.0±0.1）g，置于燒杯內，加入200 mL去離子水，并開始計時，用玻璃棒攪拌，10 min后將電極放入燒杯中測定pH值[2]。

2 試驗結果

為獲得測定重復性引起的不確定度，對試樣平行測試10次，結果如表1。

表1 重復測試結果

3 不確定度評估

3.1 不確定度因素分析

影響pH值測定的各種因素的不確定度如圖1所示。

圖1 各種因素的不確定度

3.2 試驗重復性產生的不確定度u（rep）

相同條件下，對試樣平行測試10次，重復測量的不確定度為u（rep）：

其中自由度為v（rep）=10-1=9

相對不確定度為

3.3 試樣質量產生的不確定度u(m)

試樣質量產生的不確定度由電子天平的校準值和天平的分辨率所產生的兩部分不確定度組成。

（1）由天平的檢定證書可知試驗用電子天平的最大允許誤差為±0.02 g，按均勻分布，則最大允差引起的不確定為：

（2）所用的電子天平為數顯式，其分辨率為δx=0.01 g，則由電子天平產生的不確定度為：

（3） 試樣質量產生的不確定為：

自由度為∞。

3.4 試樣萃取液體積產生的不確定度u（v）

在試驗過程中向樣品中加入一定體積的水進行萃取，由體積產生的不確定度包含使用的250 ml量筒的校準值與溫度變化對水體積的影響這兩個部分。

（1） 根據計量檢定證書給出的結果，200 ml量筒的允差為±2.0 ml。按均勻分布，量筒校準產生的不確定度為：

（2） 量筒的校準溫度為20 ℃，室溫為（20±5）℃，溫度變化為均勻分布，按水的膨脹系數2.1×10-4/℃，溫度變化對水體積產生的不確定度為：

3.5 配制緩沖溶液產生的不確定度u（緩沖液）

配制緩沖溶液產生的不確定度包含緩沖劑的純度和250 ml容量瓶這兩部分不確定度。

（1）根據緩沖劑證書，緩沖劑pH的擴展不確定度為0.01(k=3)，緩沖劑的純度產生的不確定度為：

（2）由容量瓶計量檢定證書給出的結果，250 ml容量瓶的允差為±0.15 ml，按均勻分布，容量瓶校準產生的不確定度為：

容量瓶的校準溫度為為20 ℃，室溫為（20±5）℃，溫度變化為均勻分布，按水的膨脹系數2.1×10-4/℃，溫度變化對水體積產生的不確定度為:

由配制過程中容量瓶引入的合成不確定度為：

（3） 緩沖液配制產生的相對不確定度為:

3.6 pH計的不確定度u（pH計）

pH計的不確定度包含pH計校準值和pH計的分辨率這兩部分。

（1）由檢定證書上的結果知，pH計的擴展不確定度為U(k=3)=0.01 pH，pH計的校準不確定度為:

（2）pH計的分辨率為δx=0.01 pH，則pH計分辨率產生的不確定為：

（3） pH計的合成不確定度為：

相對不確定度為：

3.7 相對合成標準不確定度

3.8 擴展不確定度

（1） 有效自由度

假設每個輸入量的估計值為正態分布，且獨立，其合成標準不確定度的有效自由度，可按Welch-Satterthwaite公式計算[3]。

（2）擴展不確定度

取p=0.95，自由度為∞，查t分布表得kp=1.960，則擴展不確定度為：

3.9 結果表示

紙尿褲的pH值為7.564±0.2，其置信概率近似95%，表2給出本試驗條件下不確定的分量值：

表2 不確定度分量匯總表

4 結語

從本次試驗結果來看，樣品質量和萃取液的體積對紙尿褲不確定度的貢獻較大，可以考慮通過使用精密度高的量具來降低不確定度，而pH計和緩沖溶液帶來的不確定較小可以忽略。

[1] 蔄茂強,辛淑君,Peter M Elias.皮膚表面PH值及臨床意義[J].中國皮膚性病學雜志,2007(8):503-505.

[2] 全國造紙工業標準化委員會.紙尿褲(片、墊):GB/T 28004-2011[S].北京:中國標準出版社,2011:11.

[3] 李慎安,郭蘭典.商品檢驗不確定度評定示例[M].北京:中國計量出版社,2002.