纺织品pH值测量不确定度的探讨

魏晓峰，张 兵，刘晓鑫

[东丽酒伊织染（南通）有限公司，江苏南通 226009]

纺织品pH值测量不确定度的探讨

魏晓峰，张 兵，刘晓鑫

[东丽酒伊织染（南通）有限公司，江苏南通 226009]

本文通过对ISO 3071-2005《纺织品水萃取物pH值的测定》检测不确定度的探讨，确定了该方法的检测不确定度。

pH；纺织

Abstract In this paper, the uncertainty of ISO 3071-2005< Textiles-Determination of pH of aqueous extract>was discussed. The uncertainty of the method was determined.

Key words pH; textiles

1 概述

1.1 目的

依据ISO 3071-2005《纺织品水萃取物pH值的测定》的方法，确定纺织品pH值测定时的不确定度。

1.2 环境条件

室温

1.3 测过程及结果表示

每块试样测试时取3组平行样，每组2.00g±0.05g，剪碎，放入带塞锥形瓶中，加入100ml氯化钾溶液（0.1mol/L），盖紧瓶塞，置于摇瓶机上振荡2h后滤出萃取液。用带玻璃电极的pH计测定样品水萃取液的pH值。第一份萃取液的测量值仅作为参考值，不做记录，记录第二份和第三份pH值的平均值作为测量结果。

2 数学模型

pH值由定义可知其为氢离子浓度的负对数。由数显式pH计可以读数直接给出测量结果。

因此，数学模型为：

X=X示=-lg[H+]=-lg[mx/v]=lgv-lgm-lgx式中，

X —被测样品pH值；

X示—测量仪器示值。

m —样品的质量（g）

x —样品中H+的含量（mol/g）

V —蒸馏水的体积（L）

3 仪器设备、计量器具、标准物质

3.1 pH计 U=0.002 pH K=2

3.2 电子天平：（0.1-210）g,U=0.002g

3.3 100mL量筒：允差=1.0mL

4 不确定度的预估及主要来源分析

从测定过程及结果的表示可以确定，pH值测定的不确定度主要来自5个方面：

4.1 测量的重复性引起的不确定度分量

影响检测结果重复性的主要因素有测量仪器和环境的变动性、人员操作、样品不均匀等因素。分析在重复性测量条件下一系列测量结果，即可得到各种随机因素合并引起的重复性不确定度分量。各结果的分布服从正态分布，按A类方法评定。

4.2 仪器校准引入的不确定度

服从均匀分布，按B类方法评定。

4.3 温度变化

水体积膨胀引入的不确定度，按B类方法评定。

4.4 由天平称量引起的质量不确定度

服从均匀分布，按B类方法评定。

4.5 标准要求样布称量（2.0±0.05）g

由样布质量范围引起的不确定度，服从均匀分布，按B类方法评定。

5 不确定度的评定

5.1 不确定度分量的计算

5.1.1 测量重复性引入的不确定度分量

在本测试中，使用同一台天平，同一个pH仪，同一批次纺织品，某个测试员在重复性测试条件下分10次独立测试。每次取3个测试样，表1给出了10次样品的测试结果。结果表明，10次测试之间的差异很小，且标准偏差非常接近，这说明测试操作结果稳定，符合正态分布规律。

表1 10组样品的测量结果及平均值

10次重复测试的标准方差为：

测量的重复性引起的标准不确定度urel(A)为：

5.1.2 pH仪校准引入的不确定度

试验使用的pH仪型号为PB-21型pH仪，检定证书给出的测量偏差为0.002，假设属于均匀分布，由仪器导致pH测量结果的相对标准不确定度为：

5.1.3 温度变化引入的不确定度

温度引起体积变化的不确定度 ，当温度发生变化时，由于液体体积膨胀远远大于量筒体积的膨胀，因此只考虑水的体积变化引入的不确定度，而忽略玻璃器皿的容积变化。

（1）用100ml量筒加氯化钾溶液到烧杯中，量筒的检定证书给出的结果为容量允差为1.0mL, 量筒偏差对取液影响的范围为101.0～99.0mL，对pH的影响：

其导致的pH的变化为一个不均匀分布，其上界为 -1.004 365，下界为 -0.995 679，其 a=（a上-a下）/2=[-0.995 679-（-1.004 365）]/2=0.004 343。

假设为均匀分布，包含因子k=，其标准不确定度为：

（2）该量筒的校准温度为20 ℃，水的膨胀系数为2.1×10-4℃-1，实验室室温为（20±5）℃,温度变化引起的体积变化为 △ V=100×5×2.1×10-4=0.105 ml对取液影响的范围为101.105～98.895ml，对pH值得影响

a下= lgv = lg0.098 895=-1.004 83 a上= lgv = lg0.101 105 =-0.995 23

其导致的pH的变化为一个不均匀分布，其上界为 -0.995 23，下界为 -1.004 83，其 a=（a上-a下）/2=[-0.995 23-（-1.004 83）]/2=0.009 6。由此引起的标准不确定度为：

假设为均匀分布，包含因子k=，其标准不确定度为：

5.1.4 由质量引起的不确定度

（1）本次试验使用的天平型号为JA2003型pH仪，检定证书给出的测量偏差为±0.002，因此天平影响质量的范围为1.998g～2.002 g，其对pH值得影响如下：

其导致的pH的变化为一个不均匀分布，其上界为0.301 464，下界为 0.300 595，其 a=（a上-a下）/2=（0.3011464-0.300 595）/2= 0.000 4345。由此引起的标准不确定度为：

假设为均匀分布，包含因子k=，其标准不确定度为:

（2）本次试验样布要求（2.0±0.05）g，由方法要求其对pH的影响如下：

a下= lg1.95=0.290 035 a上=lg2.05=0.311 754

其导致的pH的变化为一个不均匀分布，其上界为0.311 754，下界为0.290 035，其a=（a上-a下）/2=（0.3111754-0.290 035）/2=0.010 859 5。由此引起的标准不确定度为：

假设为均匀分布，包含因子k=，其标准不确定度为：

5.2 合成标准不确定度

将上述不确定度分量列于表2

表 2 纺织品pH值的不确定度分量表

两个分量相互独立，互不相关，因此合成标准不确定度按下式计算：

6 扩展不确定度

合成标准不确定度服从正态分布，取包含因子k=2，则扩展不确定度

7 结果报告

按ISO 3071-2005标准要求测定纺织品的pH值，取包含因子k=2,对于置信概率p=95%，本次测试10组样品结果及其不确定度为4.97±0.08 。

[1]ISO 3071-2005纺织品 水萃取液pH值的测定.

[2]JJF 1059.1-2012 测量不确定度评定与表示.

Studying on the uncertainties of testing the Textiles-Determination of pH of aqueous extract

WEI Xiao-feng，ZHANG Bing，LIU Xiao-xin
(Toray Sakai Weaving & Dyeing(NanTong) Co.,Ltd Testing Center ，Jiangsu Nantong 226009,China)

TS190.1

A

投稿日期：2017-07-21

魏晓峰（1971-），男，精通纺织品工艺及检测。