木材pH值測(cè)定方法的不確定度評(píng)定

朱振華

摘 要：本文對(duì)木材pH測(cè)定過(guò)程產(chǎn)生的不確定度進(jìn)行分析，闡述了木材pH值測(cè)定過(guò)程中不確定度的來(lái)源，包括重復(fù)測(cè)定產(chǎn)生的不確定度、樣品質(zhì)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(jì)引入的不確定度。并且計(jì)算了各不確定度分量與擴(kuò)展相對(duì)不確定度，為正確評(píng)價(jià)和使用檢測(cè)結(jié)果提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：木材 pH值 不確定度

中圖分類號(hào)：TS67 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）10（b）-0085-02

pH值是衡量酸堿程度的標(biāo)準(zhǔn)，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(guò)大就會(huì)使人產(chǎn)生不適的感覺(jué)，也會(huì)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(guò)高或過(guò)低，都會(huì)導(dǎo)致表皮的天然屏障受到破壞，使皮膚受到刺激，滋生細(xì)菌，引起疾病。

本文以GB/T 6043-2009《木材pH值測(cè)定方法》[1]為依據(jù)，對(duì)木材pH值測(cè)定過(guò)程產(chǎn)生的不確定度因素進(jìn)行分析，同時(shí)分析了測(cè)定過(guò)程中不確定度的來(lái)源，并且計(jì)算了各不確定度分量與擴(kuò)展相對(duì)不確定度。

1 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)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(jì)，Integral 5型超純水機(jī)（美國(guó)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(shí)驗(yàn)步驟

（1）試樣制備。將試樣破碎后置于通風(fēng)良好，無(wú)酸、堿性氣體的室內(nèi)氣干，均勻混合后取約200g，用植物原料粉碎機(jī)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(jì)在使用前按使用說(shuō)明書(shū)校正。稱取木粉3g（以絕干計(jì)，精確至0.001g），置于50mL燒杯內(nèi)，準(zhǔn)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(cè)定pH值。每一種木粉平行測(cè)定兩次，兩次測(cè)定結(jié)果差值不得大于0.04，取其算術(shù)平均值為測(cè)定結(jié)果。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果.為計(jì)算測(cè)定重復(fù)性引起的不確定度，本實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定6次，測(cè)量結(jié)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(píng)定

2.1 不確定度因素分析

影響木材pH值測(cè)定的各種因素的不確定度由重復(fù)測(cè)定產(chǎn)生的不確定度u（r）、樣品質(zhì)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(jì)引入的不確定度u（p）組成。

2.2 不確定度分量評(píng)定

2.2.1 重復(fù)測(cè)定產(chǎn)生的不確定度u（r）

在相同的條件下，對(duì)樣品溶液平行測(cè)定6次，重復(fù)測(cè)定的不確定度u（r）為：

重復(fù)測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.2.2 樣品質(zhì)量引入的不確定度u（m）

樣品質(zhì)量引入的不確定度由天平校準(zhǔn)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(zhǔn)引入的不確定度u（mj）。

本次實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(gè)分量，

g （5）

稱量3.0000g樣品質(zhì)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)移液管的相對(duì)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(biāo)移液管的相對(duì)不確定度u（V1）。

10mL單標(biāo)線吸量管（A級(jí)），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(shí)驗(yàn)室的溫度控制（20±5）℃，在此溫度范圍內(nèi)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(jì)，按矩形分布：

（9）

合并以上兩個(gè)分量，加入的萃取液體積引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(biāo)線容量瓶（A級(jí)），最大允許誤差為±0.15mL，按矩形分布：

（13）

（14）

合并以上兩個(gè)分量，配制緩沖溶液產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（15）

2.2.5 pH計(jì)引入的不確定度u（p）

pH計(jì)引入的不確定度u（p） 由pH計(jì)校準(zhǔn)引入的不確定度u（p1）和pH計(jì)分辨率引入的不確定度u（p1）組成。

（1）pH計(jì)校準(zhǔn)引入的不確定度u（p1）

根據(jù)校準(zhǔn)證書(shū)，pH計(jì)的擴(kuò)展不確定度為U（k=2）=0.03pH，則：

（16）

（17）

（2）pH計(jì)分辨率引入的不確定度u（p2）。

pH計(jì)分辨率為0.01pH，按均勻分布，則：

（18）

合并以上兩個(gè)分量，pH計(jì)引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（20）

3.3 綜合成相對(duì)不確定度

3.4 擴(kuò)展不確定度

根據(jù)測(cè)量不確定度評(píng)定指南要求置信概率=95%時(shí)，k取2，因此樣品中擴(kuò)展不確定度：

U = k×urel（X）= 2 ×0.00313= 0.00626≈0.7% （22）

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)木材pH值測(cè)定全過(guò)程的不確定度進(jìn)行分析，可以看出樣品稱量產(chǎn)生的不確定度貢獻(xiàn)最小，可以忽略不計(jì)；重復(fù)性測(cè)量產(chǎn)生的不確定度和緩沖劑純度的不確定度對(duì)總不確定度的貢獻(xiàn)較大，因此可以考慮增加平行試驗(yàn)次數(shù)的方法和選用更高純度的緩沖試劑。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 6043-2009，木材pH值測(cè)定方法[S].

[2] JJG 196-2006，常用玻璃量器檢定規(guī)程[S].