硅钼黄光谱法测定水样中偏硅酸的测量不确定度评定

韦敢

摘要：按照国家标准GB 8538—2016 《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水检验方法 》，采用硅钼黄光谱法测定水样中偏硅酸含量，对整个测量过程的不确定度来源进行了分析，并对不确定度的各个分量进行了评定与合成。评定结果显示，样品测量重复性引入的标准不确定度分量对总不确定度的影响不是很大。所以本实验室在测定水样中偏硅酸含量具有较高的准确性，达到国家标准要求。

关键词：水样;偏硅酸;光谱;测量不确定度

水样中偏硅酸含量的高低，是我国鉴定天然矿泉水是否达标所采用的重要的界限指标之一;按照国家标准GB 8538—2016 《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水检验方法 》，采用硅钼黄光谱法测定矿泉水样中偏硅酸含量。本文采用硅钼黄光谱法测定水样中偏硅酸含量进行测量不确定度评定，对于检验结果包含可置信区间，反映出检测结果的可信程度，检验最终结果的有效、可靠，作为检验室对偏硅酸检验结果准确性评价的一个重要依据。对进一步完善实验室质量控制体系具有重要意义。

1.1方法依据

依据GB 8538—2016 《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水检验方法 》，对水中偏硅酸的测量不确定度进行评定。

1.2 方法原理

在酸性溶液中，可溶性硅酸与钼酸铵反应，生成可溶性的黄色硅钼杂多酸[H4Si（Mo3O10）4]，在一定浓度范围内，其吸光度与可溶性硅酸含量成正比。，通常测定波长在420-430nm范围[1]。

1.3 仪器设备

UV1280紫外分光光度计;玻璃量器：100mL容量瓶（A）级，50.00mL移液管（A）级，10.00mL移液管（A）级，1.00mL移液管（A）级50mL比色管（A）级等。

1.4 操作步骤

1.4.1 校准曲线绘制

1.4.1.1 标准使用液的配制

标准溶液（由北京北方伟业计量技术研究院提供）标准值为1000?g/mL，扩展不确定度为2%，（k=2）。用1.00mL移液管（A级）准确移取标准溶液1.00mL於100mL容量瓶（A级）中，去离子水稀释制刻度，摇匀备用。该标准工作液的浓度为100ug/L。

1.4.1.2 标准曲线的绘制

1）分别取偏硅酸标准工作液0、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00mL、8.00mL、10.00mL于50mL比色管中，加入去离子水，至刻度。

2）加1.0mL盐酸溶液和2.0mL钼酸铵溶液，充分摇匀，放置15min（放置时间与温度有关，温度低于20℃时放置30min，温度在30℃～35℃时放置10min，温度高于35℃时放置5min，在波长425mm处，用1cm比色皿，以样品空白做参比，得到校正吸光值，绘制以偏硅酸含量对校正吸光值的校正曲线

1.4.2 样品的测定

取50mL水样于比色管中，以下操作手续同标准曲线绘制步骤（2）。

1.4.3 空白实验

以去离子水（无氨蒸馏水）代替水样，以下操作手续同标准曲线绘制步骤（2）做全程空白测定。

2 .数学模型

校正曲线拟合的回归方程：y=bx+a

式中：y—溶液的吸光值;

x—曲线上查得的偏硅酸量?g;

a—回归方程的截距;

b—回归方程的斜率。

水中偏硅酸浓度的计算公式为：ρ=m/v

式中：ρ—水样中偏硅酸浓度mg/L;

m—由校准曲线计算的偏硅酸量?g;

v—水样体积mL。

根据检测方法和数学模型分析，各输入量估计值彼此不相关，按不确定度传播律，合成不确定度表示为：[2]

式中：uc（c）—水样偏硅酸浓度的合成不确定度;

—偏硅酸标准溶液配置过程中引入的标准不确定度;

u（V）—取样过程中引入的标准不确定度;

u（A）—测量结果重复性引入的标准不確定度;

u（m）—曲线拟合引入的标准不确定度。

3.不确定度分量的来源分析

硅钼黄光谱法测定水样中偏硅酸的不确定度，由检测方法和数学模型分析来源有以下几个方面：

3.1 配置标准工作容液引入的标准不确定度

标准工作容液的不确定度包括购入标准溶液本身的不确定度和配制稀释操作过程中引入的不确定度：

1）标准溶液（购入）的标准不确定度uB（c）

2）100mL容量瓶量取溶液体积引入的标准不确定度u（V100），包括：

①容量瓶体积刻度允差引入的标准不确定度uB1（V100）;

②温度变化引入的标准不确定度uB2（V100）。

3）10.00mL移液管量取溶液体积引入的标准不确定度u（V5），包括：

①移液管体积刻度允差引入的标准不确定度uB1（V5）;

②温度变化引入的标准不确定度uB2（V5）。

4）1.00mL移液管量取溶液体积引入的标准不确定度u（V1），包括：

①移液管体积刻度允差引入的标准不确定度uB1（V1）;

②温度变化引入的标准不确定度uB2（V1）。

3.2 取水样体积引入的标准不确定度u（V）

①50.00mL移液管体积刻度允差引入的标准不确定度u1（V50）;

②温度变化引入的标准不确定度u3（V50）;

3.3 测量重复性引入的标准不确定度u（A）

3.4 曲线拟合引入的标准不确定度u（m）

5、合成不确定度（计算）

相对合成标准不确定度：

7、结论

1）偏硅酸结果为：（5.69±0.86）mg/L ，k=2。

2）测量不确定度主要分量在配制标准工作容液、校准曲线拟合等过程中。

参考文献

[1]GB 8538-2016，食品安全国家标准 饮用天然矿泉水检验方法[S].中国：中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会 国 家 食 品 药 品 监 督 管 理 总 局，2016.

[2] JJF 1059.2-2012，测量不确定度评定与表示[S].中国：国家质量监督检验检疫总局，2012.

[3] JJG 196-2006，常用玻璃量器[S].中国：国家质量监督检验检疫总局，2006.

[4] RB/T 141-2018，化学检测领域测量不确定度评定利用质量控制和方法确认数据评定不确定度[S].中国：中国国家认证认可监督管理委员会，2018.