纳氏试剂光度法测定废水中氨氮不确定度评定

纳氏试剂光度法测定废水中氨氮不确定度的评定彭玄测量不确定度不仅可以客观地描述实验室检测结果的可靠程度，而且还可以衡量实验室科学管理和检测技能的水平。本文以纳氏试剂光度法测定废水中氨氮的不确定度进行了评定，方法完全按照JJF1135一2005[1]进行。1、测定方法1、1方法原理碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡红棕色胶态化合物，此颜色在波长420nm处有强吸收。该化合物的色度与氨氮含量成正比，将测得样品吸光度和标准溶液的吸光度进行比较，确定溶液中氨氮的浓度[3]。1、2操作步骤1、2、1仪器与试剂DR2800分光光度计；PH计；纳氏试剂；酒石酸甲钠溶液；铵标准贮备溶液；铵标准使用溶液。1、2、2标准贮备液的配制直接从国家标准物资中心购买1.00mg/ml的铵标准贮备液。1、2、3铵标准使用液的配制用5ml移液管吸取5.00ml铵标准贮备液于500ml容量瓶，用高纯水稀释至标线，摇匀，得0.010mg/ml的铵标准使用液。1、2、4标准曲线的绘制吸取0，0.50，1.00，2.00，3.00，5.00，7.00，10.00ml铵标准使用液于50ml比色管，用高纯水稀释至标线，加1.0ml酒石酸钾钠溶液，摇匀。加1.5ml纳氏试剂，摇匀。放置10min后，在波长420处，用光程20mm比色皿，测量吸光度。绘制以氨氮含量（mg）对吸光度的标准曲线。1、2、5样品的测定取5.00ml水样于50ml比色管中，与标准系列溶液的测定步骤相同进行测试，比色结果代入标准曲线计算氨氮的含量m，再除以取样体积v，从而得样品浓度。2、数学模型1000VmA式中:A—被测溶液氨氮的浓度（mg/l）m—由标准曲线查得的氨氮量（mg）V—水样体积（ml）3、不确定度来源分析纳氏试剂光度法测定废水中氨氮测定结果的不确定度主要来自标准贮备液定值、将贮备液稀释至使用液、标准曲线拟合、重复测量样品及分析仪器等因素引起的，根据不确定度的传递规律，其不确定度可由下式计算：22222221VVuxxuccuffuccuccuuNNrel式中relu为水样中氨氮浓度的相对不确定度；ccu1为标准曲线拟合引入的相对不确定度；NNccu为标准贮备液引入的相对不确定度；ffu为将贮备液稀释至使用液引入的相对不确定度；ccu2为重复测定样品引入的相对不确定度；xxu为分光光度计系统误差引入的相对不确定度；VVu为分取体积V时比色管引入的不确定度。4、不确定度评定4、1标准曲线拟合引入的相对不确定度用分光光度计分别测定铵标准系列溶液的吸光度，标准系列溶液的浓度及对应的吸光度数据见表1。用最小二乘法对表1的数据进行拟合，得到直线方程：y=bx+a，b=0.3946，a=0.0081，相关系数r=0．9998。表1铵标准溶液的浓度和吸光度浓度（mg/L）00.10.20.61.01.42.0吸光度00.0580.0840.2450.4010.5660.794则数学模型为：C=x=(y-a)/b=(y-0.0081)/0.3946根据赛贝尔公式：实验标准差：S=00673.022nbxayniimg/L标准曲线拟合引入的相对不确定度:01013.0'11'221niixxxxnpbxSccu式中：n测试标准溶液的次数n=7;p为测定样品的次数p=6;x为标准溶液浓度的平均值x=0.76;'x为测定水样中氨氮浓度的平均值954.0'x;b为工作曲线的斜率b=0.3946;i为下标，测试标准溶液的次数．4、2标准贮备液引入的相对不确定度标准储备液为国家标准物资中心提供，质量浓度为1.00mg/ml，标准证书给出其不确定度为0.1%，[4]按矩形分布考虑，则：00058.03%1.0NNccu4、3贮备液稀释至使用液引入的相对不确定度铵标准溶液的配制(以10.00mg/l标准溶液为例)：用5.00ml移液管吸取5.00ml铵标准贮备液至500mL容量瓶中，用高纯水稀释至标线，摇匀，得10.00mg/L铵标准溶液。公式为：C1=（5/500）×1000因此ffu由以下2个分量组成：4、3、15ml无刻度移液管引入的不确定度分量55VVu5ml无刻度移液管引入的不确定度分量包括二个部分(1)移液管体积刻度引入，20℃时5.00ml移液管(A级)的容量允差为±0.015ml[2]，按均匀分布，标准不确定度为：00866.03015.0ml(2)移液管与溶液温度不同引起，温度变化5℃，水体膨胀系数为2.1×10-4／℃，则5ml移液管的体积变化区间为：±（5×2.1×10-4×5）=±0.00525ml，按均匀分布，标准不确定度为：003.0300525.0ml5ml无刻度移液管引入的相对不确定度：0018.05003.000866.02255VVu4、3、2500ml容量瓶引入的不确定度分量500500VVu500ml容量瓶产生的不确定度分量包括二个部分：（1）容量瓶体积刻度引入，20℃时500ml容量瓶(A级)的容量允差为±0.25ml[2]，按均匀分布，标准不确定度为：1443.0325.0ml（2）溶液与标准时温引起，温度变化5℃，水体膨胀系数为2.1×10-4/℃，则500ml容量瓶的体积变化区间为：±（500×2.1×10-4×5）=±0.525ml，按均匀分布，标准不确定度为：3031.03525.0ml500ml容量瓶引入的相对不确定度：00067.05003031.01443.022500500VVu0019.000067.00018.0222500500255VVuVVuffu4、4重复测定样品引入的相对不确定度对试样测量重复性引起的标准不确定度的评定一共使用了6个试样，测量结果见表2。表2重复性试验测量结果序号123456平均值标准偏差S氨氮浓度0.9520.9470.9670.9590.9420.9570.9540.0089相对标准不确定度：0038.0954.060089.02xnSccu4、5分光光度计系统误差引入的相对不确定度仪器检定证书提供的相对标准偏差为1%[4]；其值服从正态分布，按k=2(95%置信水平)计算，其相对标准不确定度为：005.02%1xxu4、6分取体积V时比色管引入的不确定度4、6、1比色管校准时引入的不确定度20℃时50ml比色管(A级)的容量允差为±0.05ml，按均匀分布，标准不确定度为：0289.0305.0ml4、6、2温度变化引入的不确定度温度变化5℃，水体膨胀系数为2.1×10-4/℃，则50ml比色管的体积变化区间为：±（50×2.1×10-4×5）=±0.0525ml，按均匀分布，标准不确定度为：0303.030525.0ml合成以上两个不确定度分量：0008.0500303.00289.0)(22VVu5、合成不确定度各不确定度分量汇总见表3。表3氨氮含量的相对标准不确定度分项汇总标准不确定度分项不确定度来源相对标准不确定度ccu1标准曲线拟合0.01013NNccu标准贮备液制备0.00058ffu标准使用液制备0.0019ccu2测量重复性0.0038xxu分光光度计系统误差0.005VVu)(分取体积V时比色管0.0008合成相对不确定度：0121.022222221VVuxxuccuffuccuccuuNNrel则合成标准不确定度为：01154.0954.00121.0'xuurelcmg/l6、扩展不确定度取置信概率P=95%，按KP=2，扩展不确定度为：02308.001154.02cpukUmg/l相对扩展不确定度为：0242.00121.0295relpreluku7、结论通过比较不确定度分量可看出，用纳氏试剂光度法测定水中氨氮时度，影响氨氮含量测量不确定度的主要来源是标准曲线拟合、标准使用液制备、重复性测量及分光光度计系统误差，其中标准曲线拟合引入的不确定度最大，标准贮备液制备和分取体积V时比色管对不确定度的影响可以忽略不计。我们可通过优化仪器工作参数以降低标准曲线拟合过程中的实验标准差以及增加实际测试次数等方法使不确定度数值有所改善。参考文献：[1]中华人民共和国国家计量技术规范.化学分析测量不确定度评定JJF1135-2005[2]国家环境保护总局.水和废水检测分析方法（第三版）[3]国家环境保护总局.水和废水检测分析方法（第四版）[4]国家质量技术监督局.测量不确定度评定与表示JJF1059-1999[S][5]中国实验室国家认可委员会编.化学分析中不确定度的评估指南[M].北京：计量出版社，2006.