木材pH值測定方法的不確定度評定

朱振華

摘 要：本文對木材pH測定過程產生的不確定度進行分析，闡述了木材pH值測定過程中不確定度的來源，包括重復測定產生的不確定度、樣品質量引入的不確定度、加入的萃取液體積引入的不確定度、配制緩沖溶液產生的不確定度以及pH計引入的不確定度。并且計算了各不確定度分量與擴展相對不確定度，為正確評價和使用檢測結果提供理論依據。

關鍵詞：木材 pH值 不確定度

中圖分類號：TS67 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（b）-0085-02

pH值是衡量酸堿程度的標準，正常皮膚的pH值在5.5～6.5之間，如果人體接觸的外部環境的酸堿度與人體皮膚的正常酸堿度相差過大就會使人產生不適的感覺，也會誘發或加重某些皮膚病。因此，人們經常接觸的木材或木制家具的pH值過高或過低，都會導致表皮的天然屏障受到破壞，使皮膚受到刺激，滋生細菌，引起疾病。

本文以GB/T 6043-2009《木材pH值測定方法》[1]為依據，對木材pH值測定過程產生的不確定度因素進行分析，同時分析了測定過程中不確定度的來源，并且計算了各不確定度分量與擴展相對不確定度。

1 實驗部分

2.1 實驗儀器與試劑

AL204型電子天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司），雷磁PHS-3C型pH計，Integral 5型超純水機（美國密理博）。雷磁pH緩沖劑：鄰苯二甲酸氫鉀，pH=4.00（25℃）；混合磷酸鹽，pH=6.86（25℃）；硼砂，pH=9.18（25℃）。

1.2 實驗步驟

（1）試樣制備。將試樣破碎后置于通風良好，無酸、堿性氣體的室內氣干，均勻混合后取約200g，用植物原料粉碎機粉碎后取粒徑為40～60目的木粉，置于具有磨口玻塞的廣口瓶中備用。

（2）酸度計在使用前按使用說明書校正。稱取木粉3g（以絕干計，精確至0.001g），置于50mL燒杯內，準確加入去除二氧化碳的蒸餾水30.0mL，攪拌5min，放置15min后再攪拌5min，靜置20min，測定pH值。每一種木粉平行測定兩次，兩次測定結果差值不得大于0.04，取其算術平均值為測定結果。

（3）實驗結果.為計算測定重復性引起的不確定度，本實驗平行測定6次，測量結果為7.27、7.20、7.19、7.20、7.18、7.24；平均值為7.21。

2 不確定度的評定

2.1 不確定度因素分析

影響木材pH值測定的各種因素的不確定度由重復測定產生的不確定度u（r）、樣品質量引入的不確定度u（m）、加入的萃取液體積引入的不確定度u（V）、配制緩沖溶液產生的不確定度u（h）以及pH計引入的不確定度u（p）組成。

2.2 不確定度分量評定

2.2.1 重復測定產生的不確定度u（r）

在相同的條件下，對樣品溶液平行測定6次，重復測定的不確定度u（r）為：

重復測定的相對標準不確定度為：

2.2.2 樣品質量引入的不確定度u（m）

樣品質量引入的不確定度由天平校準產生的不確定度u（mj）和天平分辨率產生的不確定度u（mf）組成。

（1）天平校準引入的不確定度u（mj）。

本次實驗樣品的稱量使用的電子天平線性最大允許誤差MPE為±0.0003g，樣品的稱量分皮重和毛重兩次，按矩形分布：

g （3）

2.2.2.2天平分辨率引入的不確定度u（mf）

本次實驗樣品的稱量使用的電子天平分辨率為0.0001g，按矩形分布：

g （4）

合并以上兩個分量，

g （5）

稱量3.0000g樣品質量的相對標準不確定度為：

（6）

2.2.3 加入的萃取液體積引入的不確定度u（V）

加入的萃取液體積引入的不確定度u（V）由移取萃取液的單標移液管的相對不確定度u（V1）和溫度影響產生的不確定度u（V2）組成。

（1）移取萃取液的單標移液管的相對不確定度u（V1）。

10mL單標線吸量管（A級），最大允許誤差為±0.02mL[2]，按矩形分布：

（2）溫度影響產生的不確定度u（V2）。

實驗室的溫度控制（20±5）℃，在此溫度范圍內水的體積膨脹系數是0.00021/℃。玻璃與水相比，其膨脹系數可忽略不計，按矩形分布：

（9）

合并以上兩個分量，加入的萃取液體積引入的相對標準不確定度為：

（4）

2.2.4 配制緩沖溶液產生的不確定度u（h）

配制緩沖溶液產生的不確定度u（h）由緩沖劑純度引入的不確定度u（h1）和緩沖溶液定容用容量瓶引入的不確定度u（h2）組成。

（1）緩沖劑純度引入的不確定度u（h1）.

根據緩沖劑的準確度為±0.02pH，按均勻分布，則：

（11）

（12）

（2）緩沖溶液定容用容量瓶引入的不確定度u（h2）。

250mL單標線容量瓶（A級），最大允許誤差為±0.15mL，按矩形分布：

（13）

（14）

合并以上兩個分量，配制緩沖溶液產生的相對標準不確定度為：

（15）

2.2.5 pH計引入的不確定度u（p）

pH計引入的不確定度u（p） 由pH計校準引入的不確定度u（p1）和pH計分辨率引入的不確定度u（p1）組成。

（1）pH計校準引入的不確定度u（p1）

根據校準證書，pH計的擴展不確定度為U（k=2）=0.03pH，則：

（16）

（17）

（2）pH計分辨率引入的不確定度u（p2）。

pH計分辨率為0.01pH，按均勻分布，則：

（18）

合并以上兩個分量，pH計引入的相對標準不確定度為：

（20）

3.3 綜合成相對不確定度

3.4 擴展不確定度

根據測量不確定度評定指南要求置信概率=95%時，k取2，因此樣品中擴展不確定度：

U = k×urel（X）= 2 ×0.00313= 0.00626≈0.7% （22）

3 結語

通過對木材pH值測定全過程的不確定度進行分析，可以看出樣品稱量產生的不確定度貢獻最小，可以忽略不計；重復性測量產生的不確定度和緩沖劑純度的不確定度對總不確定度的貢獻較大，因此可以考慮增加平行試驗次數的方法和選用更高純度的緩沖試劑。

參考文獻

[1] GB/T 6043-2009，木材pH值測定方法[S].

[2] JJG 196-2006，常用玻璃量器檢定規程[S].