容量法測定磷礦中五氧化二磷含量的測量不確定度評定

摘 要：對容量法測量磷礦中五氧化二磷含量的測量不確定度進行評定，分析測量不確定度的來源，包括標準溶液的不確定度，測量重復性標準的不確定度，試樣稱量和預處理的不確定度等。

關鍵詞：不確定度；磷礦；五氧化二磷；容量法；評定

1. 測定方法

磷鉬酸喹啉容量法：在酸性介質中，正磷酸根與喹鉬檸酮沉淀劑反應生成黃色磷鉬酸喹啉沉淀，經過濾、洗滌后，將沉淀溶解于堿標準滴定溶液中，用酸標準滴定溶液滴定過量的堿，即可求出五氧化二磷的含量。

2. 計算公式和數學模型

P2O5（X）含量： …………（1）

式中：c1—堿標準滴定溶液的濃度，mol/L；

c2—酸標準滴定溶液的濃度，mol/L；

V1—堿標準滴定溶液的體積，ml；

V2—酸標準滴定溶液的體積，ml；

V3—空白試驗堿標準滴定溶液的體積，ml；

V4—空白試驗酸標準滴定溶液的體積，ml；

m—吸取試樣溶液相當于試樣的質量，g；

0.002730—與1.00ml堿標準滴定溶液[c（NaOH）=1.000mol/L]相當的以克表示的五氧化二磷質量。

上述計算公式是從測量原理給出的，沒有考慮各種隨機因素對不確定度的影響，在此應引入反應各方面隨機影響的重復性系數 ，其數值等于1。

評定不確定度的數學模型應寫成如下形式：

× ……………………（2）

3. 確定不確定度來源

4. 各分量標準不確定度的評估

4.1測量重復性標準不確定度

本實驗稱取相同磷礦樣品7份，同步進行前處理后，在相同的條件下進行檢測，該樣品分析結果如下：

單次測量的試驗標準偏差按下式計算：

在日常分析中，測量兩份樣品，報告平均值。兩次測量結果平均值的相對標準偏差為：

此分量綜合體現了儀器、體積、質量測量中各方面隨機影響。因此，在隨后評定其它分量時不需要考慮隨機影響。

4.2 氫氧化鈉標準溶液濃度的標準不確定度

在本測量中，經過計算得知分析用標準品溶液的相對標準不確定度為： 。

4.3 鹽酸標準溶液濃度的標準不確定度

4.4體積V的標準不確定度

4.4.1 體積V1

1）重復性：如上述，該重復性已通過測量重復性考慮了。

2）校準：校準滴定體積的準確性范圍為±0.03ml，近似于三角形分布，標準不確定度為0.03/ =0.012ml。

3）溫度：變化范圍為±4℃，近似于矩形分布。滴定樣品消耗堿標準滴定溶液平均體積為15ml，水體積膨脹系數為2.1×10-4℃-1，其不確定度分量為15×2.1×10-4×4/ =0.007ml。

4）終點判定偏差：因強酸滴定強堿，判定終點與等當點一致，所以終點判定偏差及其不確定度可以忽略。

合并各不確定度分量得到體積V1的不確定度u（V1）。

urel（V1）= ml

4.4.2 體積V2

除溫度外，所有分量均與V1相同。

1）校準：0.03/ =0.012ml

2）溫度：不確定度分量為5×2.1×10-4×4/ =0.002ml

3）偏差：可忽略

合并各不確定度分量得到體積V2的不確定度u（V2）

urel（V2）= ml

4.4.3 體積V3

除溫度外，所有分量均與V1相同。

1）校準：0.03/ =0.012ml

2）溫度：滴定空白大約消耗氫氧化鈉標準滴定溶液的平均體積為 5ml，因此其不確定度分量為5×2.1×10-4×4/ =0.0023ml

3）偏差：可忽略

合并各不確定度分量得到體積V3的不確定度u（V3）

urel（V3）= ml

4.4.4 體積V4

除溫度外，所有分量均與V1相同。

1）校準：0.03/ =0.012ml

2）溫度：滴定空白大約消耗鹽酸標準滴定溶液的平均體積為3ml，因此其不確定度分量為3×2.1×10-4×4/ =0.0014ml

3）偏差：可忽略

合并各不確定度分量得到體積V4的不確定度u（V4）

urel（V4）= ml

4.5 質量m

校準/ 線性：天平制造商給出了±0.15mg的線性分量。線性分量被假設成矩形分布，換算成標準不確定度為0.15/ =0.087mg

線性分量產生的不確定度為：

urel（m）= mg

4.6 氫氧化鈉標準溶液濃度c1

氫氧化鈉標準溶液的濃度是在20℃的溫度下標定的，其相對不確定度為0.2%，包含因子k=2.其相對標準不確定度應為urel（cs1）=0.001。

溫度變化介于±5℃之間，水的體積膨脹系數為2.1×10-4℃-1，假設為均勻分布，由溫度的變化引入的氫氧化鈉標準溶液的相對標準不確定度為：

urel（ct1）= 5×2.1×10-4/ =0.00061

將上述兩個分量合成得：

urel（c1）=

4.7 鹽酸標準溶液濃度c2

c2的所有分量與c1相同，其合成相對標準不確定度為：

urel（c2）=

5.合成標準不確定度

試樣中P2O5含量的合成標準不確定度基于公式（2）計算如下：

uc（X）=X×

=15.6×

=0.019%

6. 擴展不確定度

取包含因子k=2，置信水平約為95%，擴展不確定度為：

U（X）=kuc（X）=2×0.019=0.038%

7. 結論

采用磷鉬酸喹啉容量法測定磷礦石樣品中P2O5含量，測量兩個樣品，取其平均值報告結果，平均值的擴展不確定度U（X） =0.038%。包含因子k=2，置信水平約為95%。

參考文獻：

[1] 中國合格評定委員會.CNAS.CL01：2006，檢測和校準實驗室能力認可準則【M】.

[2] GB /T1873 -1995，磷礦石和磷精礦中二氧化硅含量的測定重量法和容量法 [S].

[3] 國家技術監督局.JJF1059—1999測量不確定度評定與表示【M】.北京：中國計量出版社，1999.

[4] 李慎安，王玉蓮，范巧成.化學實驗室測量不確定度[M】.北京：北京化學工業出版社，2006：249—274.

作者簡介：

朱谷華，出生年（1985.3.1），籍貫（重慶），民族（漢），職稱（工程師），學歷（本科），研究方向（巖石礦物分析）