校服中甲醛含量测量的不确定度评定

汪少敏

安徽省产品质量监督检验研究院,安徽 合肥 230051

0 引言

校服作为学生日常着装已经在国内大部分的中小学普及,各类校服产品的质量标准对于校服相关性能指标提出了较高的要求,尤其是有害物质的含量,直接关系到千千万万学生的身体健康。甲醛含量是校服检测的主要指标,其含量被限制在一个较低的范围内。目前,通用的甲醛检验检测方法由于忽略人员、仪器设备、环境等因素的影响,得出的结果往往并不是准确值,而是在一定置信区间内的估值。因此,如何准确检测出校服中的甲醛含量,对于检测人员和仪器来说,是个不小的挑战。为解决校服中甲醛含量测量结果准确性的问题,本文通过在检测过程中引入不确定度判定,以数学模型为基础,按照GB/T 2912.1—2009《纺织品 甲醛的测定 第1部分:游离水解的甲醛(水萃取法)》的要求,对校服中的甲醛含量进行测定,得出准确的甲醛检测结果。同时,通过对其结果进行不确定度分析,进一步剖析对结果影响较大的因素,为如何提高检测结果的准确度和检测质量提供了有力的数据支撑[l]。

1 试验方法与检测结果

1.1 检测方法

称取定量剪碎的校服试样,加入一定量的水萃取液,于40 ℃水浴中进行萃取。待试样上的甲醛被水吸收,将水萃取液用乙酰丙酮指示剂显色,在412 nm波长下,用分光光度计测量其吸光度,与标准系列比较定量[2]。整个过程按GB/T 2912.1—2009《纺织品 甲醛的测定 第1部分:游离水解的甲醛(水萃取法)》方法进行检测。

1.2 试剂与仪器

1.2.1 试剂

甲醛标准溶液(质量分数37%);乙酰丙酮试剂;双甲酮的乙醇溶液(质量分数0.1%)。

1.2.2 仪器器皿

电子天平感量为0.000 1 g,分度值为0.000 1 g,最大允许误差为±0.000 2 g(校准证书给出);分光光度计仪器扩展不确定度为0.5%,k=2(校准证书给出);单标移液枪容量为1 mL时误差为+0.001 mL(校准证书给出),容量为5 mL时误差为+0.005 mL(校准证书给出);容量瓶容量为100 mL,20 ℃时体积误差+0.10 mL(校准证书给出,A级);量筒容量为50 mL,20 ℃时体积允差+0.20 mL(校准证书给出,A级)。

1.3 标准工作液的制备

标准工作液S1:用移液枪吸取0.38 mL浓标液到100 mL容量瓶中,稀释至刻度,制得约1 500 μg/mL的甲醛原液。

标准工作液S2:用移液枪吸取5.0 mL S1到100 mL容量瓶中,稀释至刻度,制得约75 μg/mL的甲醛标液;经GB/T 2912.1-2009附录B方法标定得S2浓度为75.1 μg/mL。

标准工作液S3:再用移液枪分别吸取0.2、0.4、1.0、2.0、4.0 mL标准工作液S2至100 mL容量瓶中,得到标准工作液S3系列,甲醛浓度分别为0.15、0.30、0.75、1.50、3.00 μg/mL。

1.4 样品制备

将试样剪碎、充分混匀,称取0.500 4 g,加入萃取液(水)50.00 mL,平行测定5次。

1.5 检测结果

仪器标准工作曲线见表1。

表1 标准工作曲线

工作曲线为Y=8.36X+B,B=0.00,相关系数r=0.999 9。

测得试样甲醛含量如表2所示。

表2 试样中甲醛含量的测定结果

表2中,As为试样溶液的吸光度(已扣除空白);C为萃取液在仪器上显示的甲醛浓度。

2 检测结果的不确定度分析

2.1 建立数学模型

建立数学模型如下。

式中:F为试样中甲醛含量,单位为mg/kg;m为试样质量,单位为g;V为萃取液的体积,单位为mL;C为萃取液在仪器上显示的甲醛浓度,单位为μg/mL。

2.2 不确定度分量的主要来源及分析

1)引入重复性测定引入的相对不确定度urel(rep),用试验数据标准偏差评定urel(rep)[3],公式如下。

式中:s(c)为测得甲醛含量的标准偏差,单位为mg/kg;n为测定次数,取值5;c为测得甲醛含量的平均值,单位为mg/kg。

3)引入萃取加水体积V的不确定度u(V)。

式中:u1(V)为量筒体积误差引入的标准不确定度分量,单位为mL。

4)引入标准溶液的不确定度u(C)。100 mL的容量瓶的体积不确定度如下。

100 mL的容量瓶在20 ℃时体积误差为±0.10 mL,按平均分布,公式如下。

式中:U为容量瓶的体积误差。

该容量瓶的校准温度为20 ℃,试验室室温(20±5)℃,温度变化为平均分布,则得出下式。

引入1.0、5.0 mL移液枪的体积不确定度(计算方法同上),其中1 mL移液枪误差为+0.001 mL,5 mL移液枪误差为+0.005 mL,则得出下式。

S1、S2标准溶液的不确定度为如下。

因此,标准溶液的不确定度u(C)如下。

5)引入分光光度法的不确定度u(A)。工作曲线引入的不确定度:按CSM01010102—2006《分光光度法测量不确定度评定规范》,由标准溶液的质量—吸光度拟合的线性函数求得m时所产生的测量不确定度(即线性最小二乘法校准的不确定度) ,具体公式如下。

引入分析仪器的相对不确定度u2(A):由分光光度计检定证书可知,仪器扩展不确定度为0.5%,k=2,其相对标准不确定度公式如下。

分光光度法的不确定度u(A)公式如下。

2.3 相对合成标准不确定度u(w)评定及扩展不确定度U

取包含因子k=2,U=k×u(w)=2×0.7=1.4 mg/kg

3 测定结果的表述

本方法中测量不确定度评定报告可表示为:(113.5±1.4) mg/kg,k=2。

4 结束语

通过以上检测和计算过程可以看出,对校服样品中的甲醛含量测定结果影响最大的因素是由标准溶液的甲醛浓度引入的不确定度,主要体现为样液稀释和重复测试过程引入的误差。因此,在今后校服的甲醛含量检测工作中,应严格按规范进行标准液稀释,同时在日常测试中增加平行试验次数,减少由此带来的数据误差。此外,由仪器设备产生的误差对不确定度总量贡献也不可忽视。选取精密的实验器具,提高实验人员熟练度并且绘制更为精确的标准曲线,可有效降低不确定度,提高结果准确性[4]。