磷鉬藍分光光度法測廢水中磷的不確定度研究

   1 引言
在化工企業(yè)的廢水處理環(huán)節(jié)，針對磷的含量測定通常采用鉬藍分光光度法。但是在實際的檢測過程中，各種不確定性因素對檢測結(jié)果造成不同程度的影響，因此工作人員必須對不確定度進行分析和評價，以提升測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2 磷測量的數(shù)學(xué)模型
廢水中總磷的測定依照《水質(zhì)總磷的測定磷酸銨分光廣度法》(GB 11893-89)來進行，磷的濃度計算公式依照下式進行：
C=C1×n。其中，C 為實際廢水中磷的濃度，μg/mL;C1 為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線所得到的磷的濃度，μg/mL;n 為試樣的稀釋倍數(shù)。

3磷測量的不確定度分析
3.1 測量重復(fù)性不確定度
將同一待測試樣均分成12 等份，分別對其進行檢測，所得到的磷含量分別為0.704，0.706，0.702，0.701，0.698，0.706，
0.701，0.699，0.703，0.702，0.703，0.704，單位μg。則重復(fù)測量結(jié)果的平均值為0.702。單次測量的標(biāo)準(zhǔn)差為0.0028。則待測樣品重復(fù)性不確定度的相對值U0=0.0028/0.702=0.0040。
3.2 分光光度法引起的不確定度
該種不確定度主要指的是分光光度法測量過程中所引起
的B 類評定標(biāo)準(zhǔn)的不確定度，不僅涉及到由標(biāo)準(zhǔn)母溶液在稀釋配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的過程中所引起的不確定度，同時還涉及到分光光度計測量所引起的不確定度。
試驗中使用的磷標(biāo)準(zhǔn)母溶液濃度為1.0mg/mL，其所導(dǎo)致的不確定度U 母液為0.0029。
將磷標(biāo)準(zhǔn)母溶液用移液管和容量瓶進行稀釋，依次稀釋為10μg/m和L 1μg/mL。再將1μg/m的L 溶液分別用1mL，2mL，
5mL 的移液管傳遞到標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。移液管和容量瓶的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度值分別如下 ：
100mL 容量瓶的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度Ua=0.019;1000mL容量瓶的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度Ub=0.012;1mL 移液管的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度Uc=0.004;2mL 移液管的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度
Ud=0.004;5mL 移液管的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度Ue=0.004;10mL移液管的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度Uf=0.004;
參考上述量取儀器的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度數(shù)值，得到 ：

10μg/mL 磷溶液的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U1 為： 
 

標(biāo)準(zhǔn)系列磷溶液的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U3  為:
 
分光光度計本身檢定報告中對于透射比示值誤差測定結(jié)果不確定度U4 為0.7%。
則分光光度法在測定磷濃度過程中所引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U5 為各標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成。

3.3 取樣過程中所引起的不確定度
工作人員在取樣的過程中，取樣設(shè)備或儀器本身精確度的高低也會引起磷測定結(jié)果的不確定度。取樣設(shè)備的檢定報告中對于取樣誤差測定結(jié)果的不確定度U6 為0.58%。稱量設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U7 為0.012%。
在采樣環(huán)節(jié)，人為操作也會導(dǎo)致過程數(shù)據(jù)和測量結(jié)果的偏差，但是依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)這類影響因素引起的不確定度不納入到本不確定度計算當(dāng)中。因此在取樣環(huán)節(jié)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U8 為：


3.4 磷鉬藍分光光度法磷濃度測量的不確定度
磷鉬藍分光光度法磷濃度測量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度Ue   為：

 3.5 擴展不確定度分析
當(dāng)置信概率為95% 時，包含因子k=2，此時擴展不確度 Uf=k×Ue=0.0344。
4 測量結(jié)果分析
磷鉬藍分光光度法磷濃度測定的方法主要依據(jù)GB  11893-
89《水質(zhì)總磷的測定磷酸銨分光廣度法》來進行，具體采用磷鉬藍分光光度法進行測試。首先配制好標(biāo)準(zhǔn)容液，對標(biāo)準(zhǔn)溶液進行檢測后繪制出標(biāo)準(zhǔn)參考曲線。對試樣進行磷含量的測定，并計算廢水中磷的總量及濃度。
對于該種磷濃度測定方法而言，磷含量及濃度的不確定度來源主要有標(biāo)準(zhǔn)樣品及溶液的配制和檢測、分光光度儀器、取樣環(huán)節(jié)、測量重復(fù)性、儀器準(zhǔn)確性等環(huán)節(jié)和因素有關(guān)。從各項的不確定度進行對比，分光光度儀器以及溶液的配制環(huán)節(jié)得到的不確定度對磷濃度測定結(jié)果的準(zhǔn)確性影響較大，而重復(fù)性和取樣環(huán)節(jié)得到的不確定度對磷濃度測定結(jié)果的準(zhǔn)確性影響相對較小。
5 結(jié)語
在廢水溶液的磷含量及濃度測定過程中，工作人員通過不確定度評估可以更加客觀地得到影響測量準(zhǔn)確性的因素，進一步提升廢水中磷含量測定的準(zhǔn)確性，更好地實現(xiàn)廢水處理目標(biāo)，滿足企業(yè)生產(chǎn)工藝的需求。

作者：何慧