火焰原子吸收分光光度法测定锌精矿中铅的不确定度评定

[摘 要]以火焰原子吸收光度法测定锌精矿中铅含量分析测试过程为例，依据《测量不确定度评定与表示指南》进行详细的不确定评估。分析各不确定度来源，并按数学模型进行量化计算。评定结果表明，试样品中铅含量的不确定度主要来源于铅标准工作溶液配制、工作曲线拟合及测量重复性等产生的不确定度，并求得本例中铅含量的标准不确定度为0.0055 %，扩展不确定度为0.0110 %。

[关键词]不确定度评定；火焰原子吸收光度法；锌精矿；铅

中图分类号：R194 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0052-01

随着经济全球化的不断发展，市场竞争日趋激烈，铁矿石等大宗商品的测定结果要求越来越严格。为避免不必要的重复劳动，引入不确定度来评价测量结果的可靠性，表征测量结果的分散性。所以，对于实验室质量管理和质量保证而言，不确定度测量的重要性日益突出。同时，对检测结果进行测量不确定度评定是中国实验室国家认可委员会（CNAL）认可准则对实验室的要求[1]。因此，实验室测量结果数据的不确定度评定的重要性不言而喻。本文依据《测量不确定度评定与表示指南》，针对火焰原子吸收光度法测定锌精矿中铅含量的测试过程，如称样质量、铅标准工作溶液、铅工作曲线拟合、试样定容体积及待测试液测量重复性等不确定度进行了评定。

1测量方法

1.1 仪器与主要试剂

AL204型电子天平（梅特勒―托利多仪器（上海）有限公司）；TAS―986F型原子吸收分光光度计（北京通用仪器有限责任公司）；10 mL分度吸量管（A级）；100 mL容量瓶（A级）；1000 mL容量瓶（A级）。HC1、HNO3（分析纯）；实验室用水：二次去离子水。

1.2试验方法

1.2.1 标准溶液及工作曲线的配制

铅标准溶液储备液的配制：在电子天平上准确称量0.1000 g纯金属铅（99.99 %）于烧杯中加入20 mL HNO3（1+1）加热至金属铅完全溶解，煮沸至无棕色的氮氧化物气体，冷却定容1000 mL容量瓶，此溶液含铅为100 μg/mL。

标准曲线：采用10 mL分度吸量管分别移取0.0，2.0，4.0，6.0，8.0 mL上述配制铅储备液于100 mL容量瓶中，以2 % HNO3定容到容量瓶刻度线，摇匀，配好溶液中分别含铅0.0，2.0，4.0，6.0，8.0 μg/mL。

1.2.2 实验方法

锌精矿中的铅含量采用国家GB/T8151.5―2012检测[6]。具体操作步骤是；用电子天平称取试样0.1010 g，然后置于250 mL烧杯中，用量杯加入10 mL盐酸，低温加热至沸腾且保持5 min，加5 mL硝酸，蒸至烧杯中溶液近干，加2 mL高氯酸冒烟至近干，移出烧杯至其冷却，加入4 mL硝酸加热至沸腾，杯中白色盐类逐渐溶解，取下冷至常温，将烧杯中溶液移入100 mL容量瓶中，冲洗2～3次，定容，摇匀。定容后溶液部分干过滤，用原子吸收分光光度计进行测定。

1.3 测定结果计算

式中：ω（Pb）为铅的质量分数，%；ρ为原子吸收分光光度计上测得的铅浓度，μg/mL；V为定容体积，mL；m为称量试样的质量，g。

2 测量不确定度来源分析

影响锌精矿中铅测量结果不确定度的来源如下：（1）电子天平的准确性和精度对试样质量m产生的标准不确定度。（2）待测溶液中铅的浓度引起的标准不确定度，如铅储备液配制过程产生的不确定度、原子吸收分光光度计所测定浓度产生的标准不确定度等。

3 不确定度的量化

3.1试样质量m产生的标准不确定度

称样产生的不确定度来源于天平读数误差、分辨率。实验用电子天平称取试样0.1019 g，天平最大允许误差为±0.5mg，天平准确度为0.1 mg，且两者均服从矩形分布，k=，则天平读数及分辨率产生的不确定度u1（m）、u2（m）计算如下：

试样进行了了两次称量，一次空盘调零，一次试样重及皮重，样重m产生的标准不确定度为：

3.2试样溶液ρ产生的标准不确定度

3.2.1配制铅标准溶液产生的标准不确定度

3.2.1.1铅标准储备液配制引入的标准不确定度

铅标准储备溶液配制过程所产生的天平称量质量标准不确定度为0.00041g，

纯度不确定度位0.000058g，定容体积不确度0.64ml，合成相对标准不确定度为：0.0041

3.2.1.2铅标准储备液配制铅标准溶液所产生的标准不确定度

以100 μg/mL铅储备液为母液，利用10 mL分度吸量管（A级）及100 mL容量瓶（A级）完成铅浓度为0.0，2.0，4.0，6.0，8.0 μg/mL的铅标准工作液配制，10 mL分度吸量管标准不确定度为0.029，100 mL容量瓶标准不确定度为0.058。

按不确定度传播规律，则：

本例配制铅标准溶液过程中，各不确定度、可认为是相互独立事件。根据文献报道[8]，≈，其中代表浓度为8.0μg/mL铅校准曲线工作液所产生的标准不确定度，n=4。经计算，

则=0.0400 μg/mL，=0.0100 μg/mL。

3.2.2 铅标准曲线拟合时产生的标准不确定度

分别对浓度为0.0，2.0，4.0，6.0，8.0 μg/mL铅标准溶液进行了3次测定，结果分别为0.00，0.00，0.00，0.064，0.064，0.065，0.125，0.125，0.126，0.180，0.179，0.180，0.237，0.237，0.238.以铅质量浓度为X轴，吸光度为Y轴，采用最小二乘法拟合标准曲线方程，建立数学模型A=α+bρ=0.0295ρ+0.0032，相关系数为0.9991。，计算出吸光度残差（实际吸光度减去理论吸光度）ui=Ai-（α+bρi）。根据测量方式（3次），可取n=5×3=15。根据贝赛尔公式，计算求出残差ui的标准偏差s：

用原子吸收分光光度计对试样中铅进行了6次平行测量，吸光度分别为0.157，0.157，0.158，0.158，0.159，0.159，计算出6次测量结果的平均浓度ρ样=5.249 μg/mL。根据公式可计算出铅标准曲线拟合产生的标准不确定度为：

式中，为铅标准溶液的平均质量浓度，μg/mL；

Scc为铅标准溶液浓度残差的平方和，=40 μg/mL；

n为铅标准溶液的测量次数，n=18；

P为测量次数，P=6。

代人数据，计算得0.0495 μg/mL。

3.3待测溶液定容体积V的标准不确定度

3.3.1 容量瓶校准引入的标准不确定度

试样消解后移入100 mL容量瓶（允许差为±0.10 mL，A级），服从矩形分布，k=，则：

3.3.2 温度影响引入的标准不确定度

100 mL容量瓶在20℃，温度波动为±4℃的实验室中进行校准。一般情况下，只考虑液体体积膨胀引入的误差，水的体积膨胀系数为2.1×10-4/℃，则水的体积变化为±（100×4×2.1×10-4）=0.084 mL。假设温度波动符合矩形分布，则其标准不确定度为：mL

4 扩展不确定度

采用置信概率为95%，则取包含因子k=2，所以，本例中锌精矿中铅含量的扩展不确定度为：

5 铅分析结果报告

在本例中，锌精矿中铅的质量分数表示为。

6 结论

在实际工作中，必须保持仪器的最佳状态，以便于减少分析测试过程中的各不确定度分量，提高样品测试结果的准确度及可靠性。