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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(jù)。

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(huán)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(chǎn)生不適的感覺，也會誘發(fā)或加重某些皮膚病。因此，人們經(jīng)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(jù)，對木材pH值測定過程產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生的不確定度u（mj）和天平分辨率產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)是0.00021/℃。玻璃與水相比，其膨脹系數(shù)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(chǎn)生的不確定度u（h）

配制緩沖溶液產(chǎn)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(jù)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(chǎn)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(jù)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(jù)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(chǎn)生的不確定度貢獻最小，可以忽略不計；重復性測量產(chǎn)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(shù)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(guī)程[S].