电感耦合等离子体发射光谱法测定水和废水中硅的测量不确定度评定

徐琴 徐静 沈叶龙

摘  要：文章参照HJ776-2015方法采用ICP-MS测定水和废水中的硅含量，并分析评定了该过程中的测量不确定度。结果表明，当试样中硅含量为2.95mg/L时，扩展不确定度为0.048mg/L，且测定过程中所用仪器和标准曲线拟合引入的不确定度对测量结果影响较大。

关键词：ICP-MS;水和废水;硅含量;不确定度

中图分类号：X832          文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）32-0130-03

Abstract： This paper adopts HJ776-2015 method and uses ICP-MS to determine the silicon content in water and wastewater， and the nanalyzes the evaluation of measurement uncertainty in this process. The results show that when the silicon content in the sample is 2.95mg/L， the expanded uncertainty is 0.048mg/L， and the uncertainty introduced by the instrument and standard curve fitting used in the determination process has a great influence on the measurement results.

Keywords： ICP-MS; water and waste water; silicon content; uncertainty

1 概述

工业用水的水质对工业生产过程十分重要，使用优质水源是保障设备正常运转、企业生产安全的关键。在企业实际生产中，锅炉回用水、冷却水等工业用水中的硅化合物很容易结成难以处理的硅垢，对相关装置的热量传导以及所用设备的正常运转非常不利。因此，检验检测机构需具备准确测定水中硅含量的能力，而评定测定过程中的测量不确定度，分析影响测量结果准确性的因素尤为重要[1]。

2 材料与方法

2.1 仪器与试剂

主要仪器：PE 8300DV电感耦合等离子体发射光谱仪;

待测样品：水和废水;

标准物质：水中硅标准物质（GSB04-1752-2004（a），唯一标识178033），浓度为1000ug/mL。

2.2 测定方法

参照HJ776-2015[2]方法进行测定。

2.2.1 标准系列配制

100mg/L硅标准使用液：准确移取10mL水中硅标准物质原液至100mL容量瓶中，定容，摇匀，备用。

硅标准系列工作液：分别移取0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL上述硅标准使用液至100mL容量瓶中，定容，摇匀，即得浓度为0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mg/L的硅标准系列，并加入1%的硝酸。

2.2.2 样品的预处理

可溶性元素测定：水样采用水系微孔滤膜过滤后加入1%的硝酸，上机测试。

元素总量测定：取一定体积水样加入适量硝酸溶液，用电热板缓慢加热消解至近干。取下冷却，重复前述操作至溶液颜色不变。再次取下冷却，滴加硝酸及少许水，于电热板上进一步加热直至残渣完全溶解。待冷却后，加纯水定容至取样体积，保持酸度不变即可。

2.2.3 测量过程

采用ICP-MS测定硅标准系列工作液，绘制标准工作曲线。再对消解好的水样进行测定，利用标准曲线方程计算出水样中的硅含量。

2.3 数学模型的建立

3 结果与分析

3.1 不确定度的来源分析

根据实际测定过程与建立的数学模型，该实验方法的不确定度主要来源为测定重复性、标准溶液及其配制过程、测试仪器以及标准曲线拟合等。结合上述分析，不确定度来源如图1所示。

3.2 不確定度分量的评定

3.2.1 测量重复性引入的不确定度ur（a）

3.2.3 测试仪器引入的不确定度ur（c）

经查实验所用ICP-MS的检定证书，其RSD=4.0%，k=2，根据均匀分布，计算得：ur（c）=4.0%/2=0.020。

3.2.4 标准曲线绘制引入的不确定度ur（d）

使用ICP-MS对硅标准系列溶液的5个浓度点各重复测定三次，结果如表2。

3.3 合成不确定度的评定

3.3.1 标准不确定度分量一览表

3.3.2 合成标准不确定度u的计算

3.4 扩展不确定度的评定

置信水平为0.95时，取k=2，计算得水中硅含量的扩展不确定度为U=K×u=2×0.024=0.048。

4 测量不确定度的报告

用电感耦合等离子体发射光谱法测定水和废水中硅含量的测量不确定度结果为（2.95±0.048）mg/L，k=2，P=95%。

5 结果讨论

结合表3中各个标准不确定度分量的大小可知，采用ICP-MS测定水中硅含量的实验过程中，其不确定度影响因素主要来自于测试仪器误差、标准工作曲线拟合以及标准工作液的稀释配制，因此，在日常检验工作中，相关机构应注重大型仪器的保养维护，使用精度较高的量具和有证标准物质试剂，同时检验人员还需严格按照标准规范操作，以尽可能减少测量误差，此外，对于特殊样品还可以增加平行测定次数，以便得到更准确的测定结果。

参考文献：

[1]化学分析中不确定度的评估指南 CNAS-GL006：2019[S].

[2]水质32种元素的测定 电感耦合等离子体发射光谱法HJ766-2015[S].

[3]生活饮用水标准检验方法金属指标 GB/T5750.6-2006[S].