纸尿裤pH值测定的不确定度评定

黄志军

(1.苏州海关综合技术中心，江苏 苏州 215104；2.苏州世标检测技术有限公司，江苏 苏州 215104)

我国正逐渐步入老龄化社会，人口红利逐渐消退，全面二孩政策的适时开放对于我国社会发展具有重大现实意义，伴随政策而来的最明显变化是市场对婴幼儿用品需求增长。纸尿裤是现代家庭不可缺少的婴幼儿用品，然而市场上纸尿裤品牌多，质量参差不齐。纸尿裤的pH值是判断纸尿裤安全性能的重要指标之一，pH值不合格会对婴幼儿皮肤造成很大的刺激。

GB/T 28004—2011《纸尿裤(片、垫)》[1]规定pH值为4.0～8.0，实验室在检测过程中有必要对pH值的测定不确定度进行评估，发现对纸尿裤pH值测试不确定度贡献较大的因素，并在今后的实验过程中着重对这些因素加以控制，从而使测定结果更科学、准确。本文采用GB/T 28004—2011《纸尿裤(片、垫)》附录B的pH值测定方法，测定了一款婴儿用纸尿裤的pH值，并从样品质量、萃取液体积、重复性测试、缓冲溶液证书等方面对纸尿裤pH值测定的不确定度进行了评估。

1 实验部分

1.1 实验方法

采用GB/T 28004—2011《纸尿裤(片、垫)》附录B的pH测定方法对婴儿用纸尿裤的pH值进行测定。

1.2 实验器材与试剂

实验用到的主要器材与试剂：METTLER TOLEDO PL602—L电子天平；METTLER TOLEDO DELTA 320 pH计；200 mL容量瓶；500 mL烧杯；pH为4.01、7.00、9.21的缓冲溶液；三级水。

1.3 实验步骤

取1条试样，从试样中间部位剪取(1.0±0.1)g，置于烧杯内，加入200 mL三级水并开始计时，用玻璃棒搅拌，10 min后将电极放入烧杯中测定pH值。

1.4 结果计算

标准要求对每种样品测试2条试样(取自两个包装)，取其算术平均值作为测定结果，精确至0.1。为了使测试结果更接近期望值，并计算重复性测试引起的不确定度，对样品平行测定10次，其测试结果如表1。

表1 重复性测试结果表

2 不确定度来源分析

从纸尿裤pH值测定过程可知，不确定度的来源主要有：样品的质量、样品萃取液的体积、pH计、缓冲溶液、重复性测试，不确定度来源分析见图1。

图1 不确定度来源分析图

3 对各不确定度分量进行计算

3.1 样品质量产生的不确定度u(m)

本实验室采用的PL602—L电子天平，其校准证书给出的天平最大允差为±0.01 g，按均匀分布，则由校准产生的不确定度为u(m校准)=0.005774 g；其分辨率为0.01 g，按均匀分布，则分辨率产生的不确定为u(m分辨率)=0.002887 g，则样品质量产生的不确定度合成为u(m)=0.006465 g，相对不确定为urel(m)=0.006465，自由度为∞。

3.2 萃取液体积产生的不确定度u(V)

3.2.1容量瓶校准产生的不确定度u(V校准)

本实验室使用的200 mL容量瓶校准证书给出的校准结果为A级，其最大允差为±0.05 mL，按三角分布，由校准产生的不确定度为u(V校准)=0.577350 mL，自由度为∞。

3.2.2温度变化产生的不确定u(V温度)

容量瓶的校准温度为20℃，水的膨胀系数为2.1×10-4℃-1，实验室温度(20±5)℃，温度变化按均匀分布，则温度变化产生的不确定度为[2]u(V温度)=0.121244 mL，自由度为∞。

3.2.3合成萃取液体积产生的不确定度u(V)

萃取液体积产生的不确定度合成为u(V)=0.589943 mL，相对不确定度为urel(V)=0.002950，自由度为∞。

3.3 缓冲溶液产生的不确定度u(hc)

实验室自行购买的校准用缓冲溶液，生产商为梅特勒-托利多公司，测试当天实验室温度为25℃，在实验温度条件下对pH计进行校准，仪器显示的pH示值依次为4.01、7.00、9.21。其证书给出校准溶液的误差为±0.02，按均匀分布，则u(hc4.01)=u(hc7.00)=u(hc9.21)=0.011547，相对不确定度为urel(hc)=0.003548，自由度为∞。

3.4 pH计产生的不确定度u(p)

3.4.1校准产生的不确定度u(p1)

由校准证书可知METTLER TOLEDO DELTA 320 pH计的示值误差为±0.02，按均匀分布，则由校准产生的不确定度为u(p1)=0.11547，自由度为∞。

3.4.2分辨率产生的不确定u(p2)

METTLER TOLEDO DELTA 320 pH计的分辨率为0.01，按均匀分布，则由分辨率产生的不确定度为u(p1)=0.002887，自由度为∞。

3.4.3合成pH计产生的不确定度u(p)

pH计产生不确定度合成为u(p)=0.011902，相对不确定度为urel(p)=0.001817，自由度为∞。

3.5 重复性测试产生的不确定度u(rept)

在相同的条件下平行测定样品pH值10次，测试结果见表1，样品重复性测试产生的不确定度u(rept)=0.069602，相对不确定度为urel(rept)=0.010626，自由度为9。

4 合成相对标准不确定度urel(pH)标准不确定度u(pH)及扩展不确定度U(pH)

根据各不确定度分量，合成纸尿裤pH的相对不确定度为

有效自由度为v=22.8，取23。设置置信区间p=95%，k=1.714，因此扩展不确定度U(pH)=u(pH)×k=0.150112，因标准要求结果保留至0.1，则该款纸尿裤的pH值可以表示为6.6±0.2，v=23。

5 不确定度贡献分析

通过表2可知，样品质量、重复性测试、缓冲溶液及萃取液体积对纸尿裤pH值测定的不确定度贡献较大，而pH计产生的不确定度可以忽略不计。

表2 不确定度贡献度汇总表[3]

6 结语

为提高纸尿裤pH值实验结果的准确性，要使用误差小且分辨率高的电子天平，从而使样品称重结果更精确。必要时增加重复性实验，以使测试结果更加接近期望值。此外，对于量筒和缓冲溶液的选购要更加科学谨慎。