1、 方法原理及操作流程
2、 1.1、原理
用气相谱法测定水中的苯系物是通过对待测水样中的谱峰的保留时间来定性,采用标准溶液的单点外标峰面积来定量。 测得数据:
苯系物各组分的浓度(mg/L )
2建立数学模式
苯系物浓度计算公式如下:
00A A
C C ⨯= (1)
其中 C--------待测苯系物的浓度, mg/L C 0--------苯系物标准溶液的浓度, mg/L A--------待测苯系物的峰面积, A 0--------苯系物标准的峰面积, 则相对标准不确定度计算为:
()()()()2
2
002
00⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=A A u A A u C C u C
C u (2) 其中 u(C)-------- C 的标准测量不确定度,mg/l u(C 0)-------- C 0的标准测量不确定度,mg/l u(A 0)-------- A 0的标准测量不确定度
u(A)--------- A 的标准测量不确定度
3、标准溶液浓度C 0的标准不确定度分量
3.1、 u (C 0)的计算
苯系物的标准使用液是由标准贮备液经过稀释得到的,用公式表示为: C 0=C 贮/ f i (3) 式中,C 贮---------为苯系物标准贮备液的准确浓度,µg/ml
f i -------------为稀释因子,f i 代表苯系物贮备液稀释至使用液的稀释倍数。 f i = V i / V f (4) V i ---------代表稀释后的体积,V f ---------代表稀释前的体积
直接购买一定浓度的苯系物标准溶液作为贮备液,并按1:50的稀释比进行稀释,得到一定浓度的苯系物使用液 。
这里1:50稀释是采用1ml 的无分度吸管和50ml 的容量瓶来完成。 f i = V 50/ V 1 (5) 将公式(4)、(5)代入公式(3)得到:
C 0=C 贮*V 1/ V 50 (6) 则相对标准不确定度计算为: ()()()()2
50502
112
0C ⎥⎦⎤⎢
⎣⎡+⎥⎦⎤
⎢⎣⎡+⎥⎦
⎤⎢⎣⎡=
V V u V V u C u C C u 贮贮 (7)
式中,C 0-------------苯系物标准使用液的浓度,mg/l ;
u (C 0)----------为苯系物标准使用液测量的标准不确定度,mg/l ; C 贮-------------苯系物标准贮备液的浓度,mg/l ;
u (C 贮)----------为苯系物标准贮备液测量的标准不确定度,mg/l ;
V 1,V 50 -------分别为1ml 、50ml 容器的体积,ml ;
u(V 1) ,u(V 50)-------- 分别为1ml 、50ml 容器的体积测量产生的标准不确定度,ml ;
3.1.1、 苯系物标准贮备液测量的不确定度u (C 贮)分析
苯系物标准贮备液是直接购买的苯系物标准溶液,按标准值的2%给定最大允差,按近似正态分布(k=2)转换成标准不确定度为:
u (C 苯)= C 苯×2%/2=101.2×2%/2=1.0µg/ml ;u (C 苯)/ C 苯=0.010 ; u (C 甲苯)= C 甲苯×2%/2=88.2×2%/2=0.88µg/ml ;u (C 甲苯)/ C 甲苯=0.010 ; u (C 乙苯)= C 乙苯×2%/2=58.4×2%/2=0.58µg/ml ;u (C 乙苯)/ C 乙苯=0.010; u (C 间、对二甲苯)= C 间、对二甲苯×2%/2=117.3×2%/2=1.2µg/ml ; u (C 间、对二甲苯)/ C 间、对二甲苯=0.010;
u (C 邻二甲苯)= C 邻二甲苯×2%/2=58.6×2%/2=0.59µg/ml ;u (C 邻二甲苯)/ C 邻二甲苯=0.010; 3.1.2、 1ml 无分度吸管取样产生的不确定度u(V 1)分析
吸管的标准不确定度主要包括三个部分:第一,吸管体积的不确定度,按制造商给定容器容量允差为±0.007 ml ,,按照均匀分布换算成标准偏差为0.007/
3=0.0041ml ;第二,充满液体至吸管刻度的估读误差,估计为
0.005V 1/3=0.0029ml(均匀分布);第三,吸管和溶液的温度与校正时的温度不同引起的体积不确定度,假设差为2℃,对水体积膨胀系数为2.1×10-4/℃,则95%置信概率(k=1.96)时体积变化的区间为±1×2×2.1×10-4=0.00042(ml),转换成标准偏差为0.0004/1.96=0.00022 ml 。
以上三项合成得出: u (V 1)=
0.00510.000220.00290.00412
22=++ ml
u (V 1)/ V 1=0.0051
3.1.3、50ml 容量瓶标准不确定度u(V 50)的分析
同理,50ml 容量瓶的标准不确定度来源为:第一,容量瓶体积的不确定度,按
制造商给定容器容量允差为±0.05 ml ,按照均匀分布换算成标准偏差为0.05/
3=0.029ml ;第二,充满液体至吸管刻度的估读误差,估计为
0.005V 50/3=0.15ml(均匀分布);第三,吸管和溶液的温度与校正时的温度不同引起的体积不确定度,假设差为2℃,对水体积膨胀系数为2.1×10-4/℃,则95%置信概率(k=1.96)时体积变化的区间为±50×2×2.1×10-4=0.021(ml),转换成标准偏差为0.021/1.96=0.011 ml 。
以上三项合成得出: u (V 50)=
0.160.0110.0290.152
22=++ml
u (V 50)/ V 50=0.0032
将以上三项不确定度分量代入公式(7),得到:
()()()()2
50502
112
0C ⎥⎦⎤⎢
⎣⎡+⎥⎦⎤
⎢⎣⎡+⎥⎦
⎤⎢⎣⎡=
V V u V V u C u C C u 贮贮
222
0.0032
0.00510.010++ 0.012
= C 0苯=100.6µ
g/ml ;∴u (C 0苯) =1.2µg/ml ; C 0甲苯=85.2µg/ml ;∴ u (C 0甲苯)=0.72µg/ml ; C 0乙苯=59.9µg/ml ;∴ u (C 0乙苯)= 0.72µg/ml ; C 0间、对二甲苯=119.0µg/ml ;∴ u (C 0间、对二甲苯)=1.4µg/ml ; C 0邻二甲苯=61.2µg/ml ;∴ u (C 0邻二甲苯)= 0.74µg/ml ;
4、谱峰面积A(或A 0)的标准测量不确定度分量
谱峰面积A(或A0)的标准测量不确定度分量主要由气相谱仪的定量重复性引起的不确定度。
苯系物的分析使用的是气相谱仪的FID (氢火焰检测器),FID 的定量重复性为3%。所以谱峰面积A(或A0)的相对标准不确定度u (V A )/ V A 为3%/3=0.018(均匀分布)
5、标准不确定度分量一览表
6、合成标准不确定度
()028.0018.0018.0012.0222=++=c
c u ; 则()C c u ⨯=0.028;
∴u (C
苯
) =100.6×0.028=2.8µg/ml ;
u (C 甲苯)=85.2×0.028=2.4µg/ml ; u (C 乙苯)=59.9×0.028= 1.7µg/ml ; u (C 间、对二甲苯)=119.0×0.028=3.4µg/ml ; u (C 邻二甲苯)= 61.2×0.033=1.7µg/ml ;
7、扩展不确定度分析
取包含因子k=2(近似95%置信概率),则 U=C ×2
∴u (C
苯
) =5.6µg/ml ;