摩托車金屬載體催化轉化器貴金屬含量檢測能力驗證的技術方法

（天津大學內燃機研究所 天津 300072）

引言

摩托車作為大氣移動污染源之一，加裝排氣催化轉化器一直是有效的排放控制手段。其中，貴金屬含量對催化轉化器性能的發揮起著至關重要的作用。檢測機構在摩托車產品型式檢驗和生產一致性檢查時，依據QC/T 1003-2015《摩托車金屬載體催化轉化器貴金屬含量的測定方法》[1]對催化轉化器進行貴金屬含量測試。

目前，國內多家實驗室已獲得中國合格評定國家認可委員會（China national accreditation service for conformity assessment，CNAS）授權并依據QC/T 1003-2015 標準進行摩托車金屬載體催化轉化器貴金屬含量檢測，但是尚未對該檢測項目開展過能力驗證。

1 能力驗證的概念

能力驗證是指利用實驗室間指定檢測數據的比對，確定實驗室從事特定測試活動的技術能力[2]。實驗室能力涉及2 個方面：硬件上，是否具備與所要從事的檢驗檢測活動相匹配的設備、場地和人員；軟件上，人員的能力、實驗室的管理運行是否滿足要求。通俗地講，所謂實驗室能力驗證就是評價一個實驗室有無開展某項檢驗檢測活動、出具合法有效的檢驗檢測報告的能力。其目的是保證實驗室的運行滿足質量管理的要求，出具的檢驗檢測結果公平公正、合法有效。

實驗室能力驗證是評價實驗室技術能力的重要技術方法之一，是判斷和監控實驗室能力的有效手段，是實驗室內部質量控制技術的補充。能力驗證能夠考核參加實驗室技術能力的總體水平及實驗室之間的差異，同時可發現實驗室在檢測中可能存在的問題并提出改進方法和糾正措施，增強客戶對實驗室所出具的檢測數據的信任度，對進一步改善實驗室的質量管理、提高技術能力有著積極和重要的意義。

2 能力驗證的依據

開展摩托車金屬載體催化轉化器貴金屬含量檢測能力驗證的指南和依據主要是國家認證認可監督管理委員會依照有關國家標準、國際準則制定的實驗室能力驗證工作的基本規范和實施規則。

1）能力驗證的整個過程嚴格按照GB/T 27043-2012《合格評定能力驗證的通用要求》[3]的體系要求運行；

2）樣品的均勻性、穩定性評價按照CNAS-GL003：2018《能力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》[4]要求進行；

3）統計分析按照CNAS-GL032：2018《能力驗證的選擇核查與利用指南》[5]、GB/T 28043-2011《利用實驗室間比對進行能力驗證的統計方法》[6]要求進行；

4）依據GB/T 27043-2012《合格評定能力驗證的通用要求》及CNAS-RL02：2018《能力驗證規則》[7]實施能力驗證計劃，客觀、公正、科學地評價參加實驗室的能力，出具結果報告。

3 能力驗證的技術方法

3.1 測試對象和方法

QC/T 1003-2015《摩托車金屬載體催化轉化器貴金屬含量的測定方法》是目前主管機構規定的、檢測機構經CNAS 授權的、進行摩托車產品型式檢驗和生產一致性檢查時依據的試驗方法標準，所以能力驗證的測試方法不建議采用非標準方法，宜采取QC/T 1003-2015 標準進行。能力驗證的試驗內容涵蓋QC/T 1003-2015 標準規定的全過程。

3.2 測試樣品的選定

QC/T 1003-2015 標準規定的檢測對象為直接從摩托車消聲器拆解的完整的催化轉化器，整個試驗過程沒有重復性和可逆性。另外，催化轉化器由于其生產工藝的特點，產品沒有標準樣品。與可以使用標準樣品進行能力驗證相比，上述2 點對于整個能力驗證試驗的過程和結果帶來諸多不可控的因素。所以，能力驗證測試件/樣品（簡稱樣品）的提供者應具備很強的產品質量控制能力，掌握可以穩定控制貴金屬含量精確度的高端技術。

為減少能力驗證試驗過程中的干擾因素，測試樣品建議采用尺寸較小的、常用規格金屬載體的、涂覆貴金屬比例和含量相對較高的催化轉化器。可以選用A、B 2 種貴金屬比例和含量的樣品，便于結果的比較。

3.3 樣品均勻性、穩定性的評價

根據QC/T 1003-2015 標準中試驗方法本身的特點，在均勻性和穩定性評定方案的選擇上需要結合實際情況對CNAS-GL003：2018《能力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》的評價方法進行合理調整，才能客觀反映樣品的適宜性。

選擇采用CNAS-GL003：2018 標準規定的“單因子方差分析”準則檢驗樣品均勻性，若F ＜F臨界值，則認為使用的樣品是均勻的。按照QC/T 1003-2015 標準進行試驗，試驗結果是被測單體樣品的貴金屬元素總含量，必須把單體樣品進行全部溶解才能得到正確的測量結果，即無法從需要“全過程”處理的樣品得到“樣品內”的統計結果。所以無法在前處理開始時對樣品進行平行取樣，只能從定容后對每個樣品的溶解液取出平行樣，進行2 次重復測量。

在穩定性方面，由于催化轉化器在高強度的振動、高頻變換的水、熱及廢氣環境中工作，要求其在惡劣氣氛中有很高的耐久性能。在生產環節，有各種技術手段保證催化劑涂層的牢固，所以可以定性地認為，樣品在正常的存儲條件下是能夠保持長時間穩定的。

選擇采用CNAS-GL003：2018 標準規定的“t 檢驗法”中兩個平均值之間的一致性檢驗法進行穩定性評價，選用不同時間的樣品結果進行統計計算，若t ＜t臨界值，則認為使用的樣品是穩定的。由于樣品處理的不可逆，無法使用同一份樣品重復全部試驗過程以得到穩定性統計量。同樣，只能對定容后的溶解液平行取樣作為樣本。

3.4 潛在的主要誤差來源

摩托車用金屬載體催化轉化器樣品基質穩定，涂層及貴金屬不易發生變性。按照QC/T 1003-2015標準進行能力驗證試驗，可以定性分析出潛在的主要誤差來源有以下幾個方面：

1）樣品本身的質量控制水平，包括貴金屬實際含量與設計值的偏差、涂覆的一致性等；

2）前處理關鍵環節的處理程度，如堿熔、共沉淀環節的樣品殘留；

3）分析精準度，如選用的分析方法、對標定和校準結果評價的差異；

4）儀器分析結果的修約，如對濃度等數據可以讀取的位數設置和修約；

5）標準溶液的選用和標準溶液的稀釋方案。

這些因素會對能力驗證結果的最終評價產生直接影響。在整個能力驗證過程中，除計劃的制訂、樣品的選擇外，參加實驗室應充分把控試驗過程的質量，盡量減少人為因素的引入和影響。

3.5 結果的處理和評價

參照CNAS-GL002：2018《能力驗證結果的統計處理和能力評價指南》[8]、CNAS-GL032：2018《能力驗證的選擇核查與利用指南》和GB/T 28043-2011《利用實驗室間比對進行能力驗證的統計方法》的要求，按下式計算Z 值進行評價：

式中：x 為參加實驗室的檢測結果；X 為能力驗證樣品的指定值；σ 為能力評定標準差。

對檢測能力驗證結果，采用穩健技術進行處理和評價，以各實驗室給出的結果x 為檢測結果，以參加者結果公議值作為檢測項目的指定值，由經驗預期值確定能力評定標準差。

實驗室結果評價原則為：

|Z|≤2 時，實驗室結果滿意；

2 ＜|Z|＜3 時，實驗室結果有問題；

|Z|≥3 時，實驗室結果離群或不滿意。

4 結束語

本文從樣品選定、測試方案、數據處理等方面探討了進行摩托車金屬載體催化轉化器貴金屬含量檢測能力驗證活動的基本方法。在參加實驗室較少的情況下，所述方法可以用于行業內的實驗室間比對。