卡爾.費(fèi)休法測定乙醇中水分含量的不確定度評定

徐曉萍 朱莉 王金陵 曹麗華

(1．江蘇省理化測試中心，江蘇 南京 210042；2．江蘇省生產(chǎn)力中心，江蘇 南京 210042；3．南京出入境檢驗(yàn)檢疫局，江蘇 南京 211106)

卡爾.費(fèi)休法測定乙醇中水分含量的不確定度評定

徐曉萍1，2朱莉1，2王金陵3曹麗華3

(1．江蘇省理化測試中心，江蘇 南京 210042；2．江蘇省生產(chǎn)力中心，江蘇 南京 210042；3．南京出入境檢驗(yàn)檢疫局，江蘇 南京 211106)

依據(jù)GB/TGB/T606-2003《化學(xué)試劑水分測定方法卡爾·費(fèi)休法》檢測方法，對乙醇中水分含量進(jìn)行測試，根據(jù)《測量不確定度評定與表示指南》的要求，系統(tǒng)的分析了整個檢測過程中的不確定度來源，對各不確定度分量進(jìn)行了量化，提出了卡爾費(fèi)休法測定乙醇中水分含量不確定度的評定方法。

卡爾費(fèi)休;乙醇;不確定度;水分

本文依據(jù)《測量不確定度評定與表示指南》的評定要求，參照GB∕TGB∕T606-2003《化學(xué)試劑水分測定方法卡爾·費(fèi)休法》檢測方法，對乙醇中水分含量測定的不確定度進(jìn)行評定。

1 測量方法概述

1.1 儀器和試劑：

梅特勒V20卡爾費(fèi)休水分測定儀；梅特勒EL204電子天平；卡費(fèi)試劑(Merck)，分析純；無水甲醇（Merck），分析純。

1.2 檢測樣品過程：

用10μL微量進(jìn)樣器抽取實(shí)驗(yàn)室一級用水至所需刻度，對卡費(fèi)試劑進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定完成后，記錄卡費(fèi)試劑的滴定度。然后稱取一定質(zhì)量的乙醇放入儀器中進(jìn)行測定，得到無水乙醇的含水量。

取6份樣品于按照檢測步驟進(jìn)行測定。測定結(jié)果見表。

1 2 3 4 5 10．013 9 10．383 9 10．202 8 10．303 8 10．289 4 6 10．284 9均值10．246 4 5．02413滴定體V1(mL)滴定度T(mg/mL)樣品質(zhì)量m1(g)含水量(%)1．0837 1 4．8140 1．0388 2 4．9345 1．0738 2 4．8209 1．0638 2 4．8594 1．0736 1 4．8130 1．0283 9 4．8922 1．0603 6 4．8557

2 乙醇中水分含量測定過程中測量不確定度的評估

2.1 數(shù)學(xué)模型

V1—滴定樣品時卡費(fèi)試劑的體積，mL；T—卡費(fèi)試劑的滴定度的數(shù)值，mg∕mL；m1—樣品質(zhì)量的數(shù)值，g；m—標(biāo)定時加入水的質(zhì)量，g；V—標(biāo)定時所用卡費(fèi)試劑的體積，mL

2.2 測定乙醇中水分含量不確定度來源：

卡費(fèi)試劑滴定度T引入的不確定度urel(T)；樣品質(zhì)量引入的不確定度urel(m1)；滴定樣品時消耗試劑體積引入的不確定度urel(V1)；樣品重復(fù)測定引入的不確定度urel(R)

2.3 不確定度分量的評定

2.3.1 卡費(fèi)試劑滴定度T引入的不確定度urel(T)

卡費(fèi)試劑的滴定度T引入的不確定度由水的質(zhì)量、標(biāo)定時消耗卡費(fèi)試劑體積、重復(fù)標(biāo)定過程組成。

2.3.1.1 水質(zhì)量引入的不確定度urel(m)

標(biāo)定時水的質(zhì)量，其不確定度主要來源于天平校準(zhǔn)和稱量中的變動性。依據(jù)天平的校準(zhǔn)證書，可知電子天平在0～30g的稱量范圍內(nèi)最大允許誤差為±0.5mg，按均勻分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

稱量的變動性，在0.01g經(jīng)20次重復(fù)測定,得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差為u2(m)=0.01mg。

實(shí)際稱量樣品為0.01g左右，由于每次稱量都需進(jìn)行兩個步驟：一是去皮，二是樣品讀數(shù)，所以稱量的不確定度為：

2.3.1.2 標(biāo)定時消耗卡費(fèi)試劑體積引入的不確定度urel(V)

標(biāo)定時消耗卡費(fèi)試劑體積引入的不確定度主要考慮儀器允差、溫度變化，而環(huán)境水分、終點(diǎn)判定和漂移誤差，這三個不確定度分量可以忽略。

⑴標(biāo)定時儀器引入的不確定度urel(V')

根據(jù)儀器的校準(zhǔn)證書，可知儀器最大允許誤差為0.008μL，按均勻分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

標(biāo)定時消耗的卡費(fèi)試劑的實(shí)際體積為2.0302mL，則其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

⑵標(biāo)定時溫度變化引入的不確定度urel(V'')

本實(shí)驗(yàn)試劑體積膨脹系數(shù)為1.2×10-3℃，標(biāo)定時實(shí)驗(yàn)室溫度波動范圍為±3℃，按其矩形分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

標(biāo)定時消耗的卡費(fèi)試劑的實(shí)際體積為2.0302mL，則其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

因此，標(biāo)定時消耗卡費(fèi)試劑體積引入的不確定度

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.3.2 樣品質(zhì)量引入的不確定度urel(m1)

實(shí)際稱量樣品為1g左右，由于每次稱量都需進(jìn)行兩個步驟：一是去皮，二是樣品讀數(shù)，所以稱量的不確定度為：

2.3.3 測定樣品時消耗卡費(fèi)試劑體積引入的不確定度urel(V1)

依據(jù)3.3.1.2可知，滴定樣品時消耗卡費(fèi)試劑體積引入的不確定度主要來源于儀器允差和溫度變化引入的不確定度。

⑴測定樣品時儀器引入的不確定度urel(V''')

樣品測定時時消耗的卡費(fèi)試劑的實(shí)際體積為10.2464mL，則其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

⑵測定樣品過程中溫度變化引入的不確定度urel(V'''')

樣品測定時消耗的卡費(fèi)試劑的實(shí)際體積為10.2464mL，則其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

因此，測定時消耗卡費(fèi)試劑體積引入的不確定度

2.3.4 樣品重復(fù)測定引入的不確定度urel(R)

測試樣品含水量的平均值wˉ=4.8557%，重復(fù)測定樣品的標(biāo)準(zhǔn)差S=0.0496，p=6，即重復(fù)測定的不確定度為：

3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

4 擴(kuò)展不確定度

滴定結(jié)果接近正態(tài)分布，當(dāng)置信概率為95%時,擴(kuò)展因子k=2,則擴(kuò)展不確定度為：

5 結(jié)語

根據(jù)GB∕T606-2003標(biāo)準(zhǔn)測定了乙醇中水分含量，其擴(kuò)展不確定度為0.400%（p=95%）。通過比較各分量的相對不確定度可以看出，乙醇中含水量測定的不確定度主要來源于卡費(fèi)試劑滴定度引入的不確定度。

[1]GB∕T606-2003.化學(xué)試劑水分測定方法卡爾·費(fèi)休法[S].