廚房油垢清洗劑堿度測量結果的不確定度評定

徐楠楠

（國家化妝品質量監督檢驗中心，江蘇南京 210007）

測量不確定度是評定測量水平的指標，是判定測量結果的依據。[1]測量結果的不確定度評定與表示在國際上正在走向統一，我國也已經頒布國家計量技術規范JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》、CNAL/AC01：2005《檢測和校準實驗室能力認可準則》《計量認訟審查認可（驗收）評審準則宣貫指南》等，對檢測實驗室均要求具有并應用評定測量不確定度的程序。因此，實驗室對每個檢測項目均應有能力進行不確定度評定。

不確定度評定在產品評價過程中日趨重要[2]，現根據QB/T 4348—2012《廚房油垢清洗劑》的要求及GB/T 7378—2012《表面活性劑堿度的測定滴定法》中的檢測方法，依據JJF 1059.1—2012《測定不確定度評定與表示》的規定，結合具體實驗過程，對廚房油垢清洗劑堿度含量測定結果進行不確定度評定。

1 實驗

1.1 試劑與儀器

鹽酸標準滴定溶液：c(HCl)=0.1 mol/L，按GB/T 601—2002《化學試劑標準滴定溶液的制備》中4.2的要求進行配制和標定。實驗用水：GB/T 6682—2008《分析實驗室用水國家標準》中規定的三級水。甲基橙指示劑溶液：將1 g甲基橙指示劑溶解于1 L水中。溴酚藍指示劑溶液：將1 g溴酚藍指示劑溶解于1 L水中。

儀器：250 mL錐形瓶，25 mL酸式滴定管。

1.2 測定原理

某些表面活性劑在水溶液中由于各種分解反應而呈弱堿性。以甲基橙或溴酚藍作為指示劑，用鹽酸標準滴定溶液進行表面活性劑清澈溶液的滴定。

1.3 測定步驟

稱取約2 g（精確至0.000 1 g）試樣置于錐形瓶中。在試樣中加入50 mL水，充分溶解（必要時均化），然后加兩滴甲基橙或溴酚藍指示劑溶液，并用鹽酸標準滴定溶液滴定至終點。試樣的堿度以氧化鈉（Na2O）質量分數Y表示：

式中，V 為滴定所耗鹽酸標準滴定溶液的體積，mL；c為鹽酸標準滴定溶液的濃度，mol/L；m為試樣質量，g；0.031 為與1.00 mL 鹽酸標準滴定溶液[c(HCl)=1.000 mol/L]相當，以質量單位g表示的氧化鈉質量。

2 結果與討論

2.1 各種分量不確定度的傳播系數計算

以QB/T 4348—2012規定的標準廚房油垢清洗劑作為實驗樣品測定堿度，10次重復測定的結果平均值為0.93%，于是各參數的最佳值假定為：m=2.000 0 g，c=0.100 0 mol/L，V=6.00 mL。根據堿度Y 計算式求得各參數的不確定度傳播系數為：

?Y/?m=0.031cV/m2=0.004 6

?Y/?c=0.031V/m=0.093 0

?Y/?V=0.031c/m=0.0018

2.2 A類評定——多次重復測量的不確定度評定u(xi)

依據貝塞爾公式對10 次測定結果進行統計分析（原始數據略）：自由度νA=n-1=9，平均值xi=0.93%，實驗標準差s(xi)=0.003 3，于是重復測量的標準不確定度為：

2.3 B類評定——測量儀器帶來的不確定度評定

2.3.1 清洗劑稱樣量的標準不確定度u(m)

所用天平經檢定合格并在有效期內，根據分析天平的說明書，儀器的標準偏差為0.1 mg，所以不確定度為u(m)=0.000 1。因為很可靠，所以自由度為ν1=∞。

2.3.2 標準溶液濃度引起的不確定度u(c)

根據標準溶液的配制規范可知：c(HCl)=0.1×(1±1×10-3)mol/L（k=2），則鹽酸標準滴定溶液濃度的標準不確定度u(c)=0.000 05，根據規范要求標定溶液要求兩人各做4個平行樣，故自由度ν2=7。

2.3.3 試樣消耗標準滴定溶液體積引起的不確定度u(V)

滴定終點處（化學計量點前后）消耗標準滴定溶液6 mL，用容量為25 mL 的A 級滴定管，允許誤差為±0.2%。以k=3考慮，則滴定管體積示值的標準不確定度u(V)=6×0.002/3=0.004 0，因滴定管的示值準確度很高，可假定自由度ν3=∞。滴定中人員操作及讀數誤差已包含在u(xi)內，所以不考慮。

2.4 各分量標準不確定度的計算

根據各分量的傳播系數式求出各分量的標準不確定度。

（1）A類評定的分量標準不確定度為：

uA=u(xi)=0.10×10-2

（2）清潔劑稱樣量的分量標準不確定度為：

（3）0.1 mol/L 標準滴定溶液濃度的分量標準不確定度為：

（4）標準滴定溶液使用體積的分量標準不確定度為：

以上分量不確定度及自由度匯總如表1所示。

表1 各分量不確定度及自由度匯總

于是，堿度的合成標準不確定度為：

uc2(Y)=uA2+u12+u22+u32=0.10×10-5

得uc(Y)=0.10×10-2。

可見合成標準不確定度主要受實驗重復性的影響，在這種情況下不好作出堿度分布接近正態分布的假設，從而不可能給出kp和Up。

2.5 擴展不確定度

取包含因子k=2，計算擴展不確定度為：

U=k×uc(Y)=2×0.10×10-2=0.20%

根據JJF 1059.1—2012 的規定，如果某個不確定度分量值小于合成不確定度分量值的1/10，或某個不確定度分量值小于另一個不確定度分量值的1/3 時，該不確定度分量可以忽略不計。分析天平引入的不確定度分量值很小，因而可以忽略不計。

通過上述計算可知，廚房油垢清洗劑堿度測量方法的擴展不確定度為U=0.20%（包含因子k=2），此值大小取決于實驗重復性——A 類評定[3-4]。對于不同堿度的產品，該方法標準規定應進行兩次平行測定[5]，且結果相差不超過平均值的2%，以平均值作為測定結果。若用極差法評估，則單次測量結果xi的實驗標準差s(xi)為：

s(xi)=R/c=0.018 6/1.13=0.016 5

擴展不確定度U（包含因子k=2）為：

3 結論

廚房油垢清洗劑堿度的不確定度由樣品重復性、樣品滴定消耗的鹽酸標準滴定溶液體積、鹽酸標準滴定溶液的標定等合成的標準不確定度，稱樣量引起的不確定度由于誤差太小可以忽略不計。實驗重復性和標準滴定溶液滴定的不確定度對測量結果影響較大。因此，在測量堿度的實驗中，應嚴格按照實驗標準“雙人八標”的要求進行標準滴定溶液的配制和標定，實驗時應按方法標準進行平行測定，盡量減少不必要的誤差，確保實驗檢測工作的順利進行，獲得準確可靠的實驗數據。