飞灰固化块浸出液中铅含量测定的不确定度评定_郭艳华.pdf

化学工程与装备 2022 年 第 12 期 236 Chemical Engineering&Equipment 2022 年 12 月 飞灰固化块浸出液中铅含量测定的不确定度评定飞灰固化块浸出液中铅含量测定的不确定度评定 郭艳华（厦门市环境能源投资发展有限公司，福建 厦门 361000）摘摘 要要：测量不确定度是表征赋予被测量值分散性的非负参数。测量结果的准确性和可靠性很大程度取决于其不确定度的大小。本文对原子吸收分光光度法测定飞灰固化块浸出液中铅含量的不确定度进行了评定，结果表明，标准曲线拟合引起的不确定度是主要影响因素。关键词关键词：飞灰固化块；浸出液；铅；测量不确定度；评定 垃圾焚烧飞灰是城市生活垃圾焚烧过程中产生的二次污染物，因飞灰中的 Cu、Zn、Pb、Cd、Cr 等重金属在环境中遇水易浸出，污染土壤、水体和大气，对生态环境造成严重的破坏，而被国家环保部门列为危险废物。为了防治危险废物造成的环境污染，加强对危险废物的管理，环境保护部和国家质量监督检疫总局发布了 生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008），标准中规定了生活垃圾焚烧飞灰和医疗废物残渣（包括飞灰、底渣）经处理后浸出液中有害成分浓度需低于规定限制才可进入生活垃圾填埋场填埋处理。如何准确测定固体废物浸出液中有害成分浓度，是监督的重要技术依据。当测量结果在临界值附近时，只有考虑测定的不确定度，判定的结果才是完整可靠的。本文采用原子吸收分光光度法对飞灰固化块浸出液样品中的铅含量进行测定，并对其测量不确定度的来源进行了初步评定。1 1 实验部分实验部分 1.1 仪器与试剂 原子吸收光谱仪 AA240（安捷伦科技有限公司）、铅空心阴极灯；全自动翻转震荡仪；烘箱；微波消解仪；电子天平；冰醋酸（优级纯）；浸提剂（每升水中含有 17.25mL 冰醋酸，配制后溶液的 pH 值为 2.640.05）；硝酸（UP 级）1.2 实验步骤（1）样品制备：样品颗粒应可以通过 9.5mm 孔径的筛，对于粒径大的颗粒需进行破碎、或研磨降低粒径。（2）飞灰固化块浸出：称取 50100g 样品置于容器中，于 105下烘干，恒重至两次称量值的误差小于1%，计算样品含水率。根据样品含水率，按液固比 20:1（L/kg）计算所需浸提剂的体积，加入浸提剂，盖紧瓶盖后固定在翻转振荡装置上，以 302r/min，232，振荡 182h。用真空抽滤装置过滤，得到浸出液。浸出液中加入硝酸酸化至pH2，可保存 14d。（3）飞灰固化块浸出液消解测试：量取 25mL 浸出液于微波消解罐中，加入 5mL 硝酸进行消解，消解完全后冷却，将消解液全量转移至聚四氟乙烯坩埚，在电热板上于微沸状态下加热至近干，用适量实验用水淋洗坩埚内壁，将坩埚内容物及洗液全量转移至 25mL 容量瓶，定容，摇匀，待于原子吸收光谱仪进行测试。测试流程如图 1 所示。图图 1 1 样品测试流程图样品测试流程图 1.3 建立数学模型 飞灰固化块浸出液中铅质量浓度的计算公式为：C 其中：A测得浸出液中铅的吸光度；C浸出液中铅的浓度，mg/L；a校准曲线的斜率；b校准曲线的截距。2 2 不确定度分量的来源分析不确定度分量的来源分析与计算与计算 DOI:10.19566/35-1285/tq.2022.12.030 郭艳华：飞灰固化块浸出液中铅含量测定的不确定度评定 237 本实验不确定度的评定只考虑固定液固比 20:1（L/kg）条件下，浸出液中铅的浓度，因此影响浸出液中铅含量测量结果不确定度的来源主要有：配制标准曲线溶液产生的不确定度，通过标准曲线求得浓度 C0 时产生的不确定度，以及样品重复测量所产生的不确定度。2.1 配制标准曲线溶液产生的不确定度 Urel（1）准确移取 5.0mL 铅标准溶液（1000g/mL）于 50mL 容量瓶中，用硝酸溶液（1+99（v/v）定容至标线，摇匀，得到 100mg/L 的铅标准使用溶液。分别准确移取 0.00mL、0.50mL、1.00mL、3.00mL、5.00mL 铅标准使用溶液于一组100mL 的容量瓶中，用硝酸溶液（1+99（v/v）定容至标线，摇匀，配制成 0.00mg/L、0.50mg/L、1.00mg/L、3.00mg/L、5.00mg/L 的校准曲线系列溶液。2.2 铅标准溶液（1000g/mL）引入的不确定度 该标准溶液来自国家有色金属及电子材料分析测试中心，其给出的不确定度31rel100.7u=）（。2.3 校准曲线溶液配制过程中量器具产生的不确定度（1）使用 50mL 容量瓶配制标准使用溶液时引起的不确定度主要包括两个部分：容量瓶体积的不确定度。由计量检定院出具的检定证书给定的 50mL 容量瓶的容量偏差为 0.04mL，按照均匀分布，其标准不确定度为 容量瓶和溶液的温度与容量瓶校准时温度不一致引入的不确定度。已知水的膨胀系数为 2.110-4/，假设本实验室使用温度与校准温度变化范围为5，此时对体积测量所引起的标准不确定度为 则 50mL 容量瓶产生的不确定度为 42rel106.750038.0u=mLmL）（2）使用 5mL 的移液器配制标准使用溶液时引入的不确定度，由校准证书可得，容量相对误差为 0.1%，即其引入的相对标准不确定度为33rel100.1u=）（3）标准曲线系列溶液配制时需使用 1mL 的移液器和5mL 的移液器，查检定证书可得各标称值的容量允差（见表1）：表表 1 1 各标称值的容量允差各标称值的容量允差 使用标称值 mL 容量相对误差（%）相对标准 不确定度 0.50 0.5 0.005 1.00 1 0.01 3.00 0.1 0.001 5.00 0.1 0.001 则配制系列曲线溶液时移液器引入的相对标准不确定为 222224rel101.1001.0001.001.0005.0u=+=）（4）配制标准曲线系列溶液时需使用 100mL 的容量瓶5 次，经查 100mL 容量瓶的容量偏差为 0.20mL，则按照均匀分布，容量瓶体积引入的标准不确定度为；温差对体积测量所引起的标准不确定度为；则 100mL 容量瓶产生的不确定度为 325rel109.210013.05u=mLmL）（合并相对标准不确定，得到配制标准曲线溶液产生的不确定度为 ()()()()()2232223242325rel24rel23rel22rel21rel1034.1109.2101.1100.1106.7100.7uuuuu1rel=+=+=）（）（）（）（）（）（U 238 郭艳华：飞灰固化块浸出液中铅含量测定的不确定度评定 2.4 标准曲线拟合引入的不确定度 Urel（2）本实验采用五个浓度点的铅标准溶液，用原子吸收分光光度计测定其吸光度，每一浓度点测定三次，数据如表 2所示。表表 2 2 铅的校准曲线铅的校准曲线 浓度/mg/L 吸光度 A 吸光度平均值 0.00 0.0006 0.0000 0.0007 0.0005 0.50 0.0207 0.0207 0.0202 0.0205 1.00 0.0394 0.0398 0.0394 0.0395 3.00 0.1092 0.1108 0.1090 0.1087 5.00 0.1704 0.1710 0.1692 0.1732 由表 2 数据，用最小二乘法进行拟合，得到以下直线方程：A=0.0344C+0.0032，记 a=0.0344，b=0.0032，相关系数 R2=0.999 标准曲线吸光度残差的标准差为 本实验对被测样品浸出液共测七次，由直线方程求得各次测量结果后，计算平均值的样品测试铅浓度为C0=0.805mg/L，则 C0 的标准不确定度为 式中：SA标准曲线吸光度残差的标准差，SA=0.00259；a标准曲线斜率，a=0.0344；p样品溶液测定次数，p=7；n标准溶液测定次数，n=15；C0样品中铅含量的平均值，C0=0.805mg/L；标准溶液中铅含量的测定平均值，=1.9mg/L；Ci标准溶液中铅含量的测定值，mg/L，则;由此，计算可得 C0 的标准不确定度为 ，则其相对标准不确定度为：20021093.4C)C(u2rel=）（U 2.5 样品重复性测量引入的不确定度 Urel（3）样品重复测定次数 7 次，测试结果如表 3 所示。表表 3 3 样品溶液中铅含量的测试结果样品溶液中铅含量的测试结果 测试次数 1 2 3 4 5 6 7 样品浓度/mg/L 0.808 0.815 0.794 0.810 0.792 0.797 0.812 计算测量实验标准偏差，即重复性测试标准不确定度为u（c）=S（c）=0.0094，相对标准不确定度 20(c)1016.1805.00094.0Cu3rel=）（U 3 3 不确定度分量汇总不确定度分量汇总 表表 4 4 各分量相对标准不确定度汇总表各分量相对标准不确定度汇总表 序号 不确定度 不确定度来源 相对标准不确定度 1 Urel（1）配制标准曲线溶液产生的不确定度 1.3410-2 2 Urel（2）标准曲线拟合引入的不确定度 4.9310-2 3 Urel（3）样品重复性测量引入的不确定度 1.1610-2 3.1 合成相对标准不确定度 Urel(C)223rel22rel21relrel1023.5=+=）（）（）（）（UUUUC 3.2 相对扩展不确定度 Urel(C)取包含因子 k=2（置信概率 p=95%），则相对扩展不确定度：U(C)=Urel(C)k=5.2310-22=10.46%（下转第（下转第 243243 页）页）郭升平：东海海洋沉积物样品颗粒的形貌分析 243 46(09):60-64.5 赵一阳,鄢明才.中国浅海沉积物地球化学M.北京:科学出版社,1994:1-203.6 戚明辉,李君军,曹茜.基于扫描电镜和 JMicro Vision 图像分析软件的泥页岩孔隙结构表征研究J.岩矿测试,2019,38(3):260-269.7 李珊.扫描电镜在矿物质分析中的应用J.石化技术,2020(8):253-254.8 王平.福州城区道路大气 PM10单颗粒形貌分析J.福建分析测试,2021,33(2):37-41.9 GB/T 13909-92 海洋调查规范 海洋地质地球物理调查S.10 GB/T 12763.7-91 海洋调查规范 第 7 部分 海洋调查资料处理S.11 汪卫国,陈坚.南海中部沉积物颗粒组分特征J.应用海洋学报,2013,32(3):295-303.12 李鑫,赵霞,蔡杏兰,等.北海冠头岭海滩沉积物颗粒表面特征分析J.地质论评,2015,16(4):81-82.Morphology analysis of reference material particles of marine sediments in the East China Sea GuoSheng-Ping （Fujian Institute of testing technology,Fuzhou,Fujian 350003,China）AbstractAbstract：In this study，a scanning electron microscope-energy spectrometer was used to observe and analyze the morphological characteristics of the standard material particles of marine sediments in the East China Sea,and analyze the particle size distribution and element composition.The results show that the main components of the East China Sea marine sediment standard materials are mai