火焰原子吸收法测定地质样品中金含量的不确定度评定（精选3篇）
本文运用不确定度的理论,分析和讨论了火焰原子吸收法测定地质样品中金的`不确定度来源,并对各不确定度进行了量化和合成,建立了火焰原子吸收法测定地质样品中金的不确定度的评定和计算方法,为结果的测量准确度分析研究提供了理论和数据支持.
作 者：杨明荣 牟长贤 作者单位：武警黄金第六支队实验室,河南,三门峡,47刊 名：计量与测试技术英文刊名：METROLOGY & MEASUREMENT TECHNIQUE年，卷(期)：36(4)分类号：P5关键词：火焰原子吸收法 金 不确定度
1火焰原子吸收光谱法的基本概念
火焰原子吸收光谱法就是利用外层电子对于火焰原子发出的射线的吸收强度, 来测量被测元素含量的一种分析方法。 这种分析方法在地质、冶金、环境保护、机械、化工、农业、食品、 轻工业等各个领域都被广泛的使用。由于每一种元素的原子所发出的射线强度都不相同, 火焰原子的吸收光谱法就是利用这种原理, 将不同元素的原子发出的射线按照不同的波长进行区分, 通过研究不同元素的原子吸收和发出的射线, 对被测物质元素的含量进行测定[1]。
2采取火焰原子吸收光谱法测定岩矿中的含金量有什么特点
火焰原子吸收光谱法的特点主要有灵敏度高、选择性好、 分析范围广、抗干扰能力强等。首先, 火焰原子吸收光谱法的灵敏度非常高, 灵敏度高就代表着结果的准确度也高, 一般火焰原子吸收光谱法的相对误差小于1%。第二, 选择性好, 即在分析过程中遇到的干扰因素少。第三, 分析范围广, 使用火焰原子吸收光谱法可以分析30多种到70多种元素, 像是石墨炉法可分析70多种元素, 氢化物发生法可分析11种元素等。第四, 抗干扰能力强, 在分析时, 对于其他干扰元素的抗性较大, 因此, 结果的准确性也较高[2]。
3影响火焰原子吸收光谱法的测定, 导致岩矿含金量的测量的不确定度的因素
3.1物理干扰及其抑制方法
进行试验的试液与标准溶液的物理性质存在差异是影响火焰原子吸收光谱法的主要物理因素, 是造成物理干扰的主要原因。要想保证火焰原子吸收光谱法的顺利进行, 首先, 就要保证试液与标准溶液的配置是在相同的条件下进行的, 其次, 就是尽可能的避免试液或者标准溶液的浓度过大, 适当的溶液稀释有助于降低物理干扰[3]。
3.2化学干扰及其抑制方法
化学干扰主要是金元素与周围的其他元素发生了实验预测以外的化学反应, 生成了难以处理的沉淀物, 影响了实验的结果。一旦遇到这样的现象, 首先, 在实验之前, 我们就应该想到可能发生的所有反应, 并且, 加入适当的保护剂, 防止化学反应进行。其次, 可以适当的升高火焰的温度, 是沉淀物达到有力的状态。第三, 可以加入适当的稀释剂将沉淀物稀释掉。第四, 可以将金元素与沉淀物进行化学分离, 不仅消除了沉淀物, 还可以将金元素有效的聚集起来。但是, 这些做法的前提都是在不影响实验进度的情况下进行的[4]。
3.3电离干扰及其抑制方法
金元素在火焰中会发生易电离的现象, 一旦发生电离现象就会使金元素的数量减少, 影响实验的结果。因此, 我们可以采用低温火焰或者在金元素周围加入更容易电离的物质, 从根本上降低金元素的电离程度。
3.4光谱干扰及其抑制方法
火焰原子吸收光谱法的光谱干扰主要分为两种, 第一种, 谱线干扰。谱线干扰是指在金元素进行放射和吸收的时候, 单色器光谱通带内还进入了其他元素的放射线和吸收线, 这种现象的发生就大大降低了火焰原子吸收光谱法的灵敏度与准确度。面对这种情况, 我们通常会减小单色器的光谱通带的宽度, 从而提高吸收光谱仪的分辨率, 能够准确的将金元素的放射线和吸收线与混入的其他元素的放射线和吸收线区分开来, 从而达到提升火焰原子吸收光谱法的灵敏度和准确度[5]。第二种, 背景干扰。背景干扰是指原子化过程中产生的分子吸收造成的干扰, 这种现象往往会使吸光度增大, 对火焰原子吸收光谱法产生一定的误差。面对这种情况, 首先, 我们可以改变火焰的类型、调节火焰的高度、以及控制火焰的温度来抑制分子吸收所造成的干扰。第二, 我们还可以领用矫正背景的固定方法, 像是仪器调零吸收法、氘灯校正背景法等。
4结语
综上分析可知, 由于我国对于矿物质需求量的持续上涨, 我国对岩矿的开采已成定局, 那么如何保证开采出来的岩矿的含金量较高就是我们目前要解决的首要问题, 只有沿着发展科学技术这条路不偏不倚的走下去, 未来对岩矿的开发以及岩矿含金量测量的准确性的提升也会越来越简单。
参考文献
[1]卢兵, 王云玲, 孟令晶, 孟庆伟.火焰原子吸收光谱法测定岩矿中金含量的测量不确定度评定[J].化学工程师, 2009, 03:63-66.
[2]黄娟, 刘丽英.火焰原子吸收光谱法测定磷矿中氧化镁含量的测量不确定度评定[J].广东化工, 2009, 12:156-158+160.
[3]王巧玲, 于玥, 朱明达, 耿刚强, 宁国东.火焰原子吸收光谱法测定铜精矿中银含量的测量不确定度评定[J].岩矿测试, 2007, 06:477-480.
[4]丁文.火焰原子吸收光谱法测定土壤中锌含量的测量不确定度评定[J].化学分析计量, 2005, 03:7-9.
依照标准GB/T 8020:在一个盛有30m L甲基异丁基甲酮的50m L带有塑料盖的容量瓶中, 用移液管准确加入5.0m L已摇匀的待测汽油试样, 再用0.5m L移液管加入0.1m L3.0% (v/v) 碘-甲苯溶液, 摇匀, 使混合物反应约1min。加入5.0m L1% (v/v) 氯化钾基三辛基铵-甲基异丁基甲酮溶液, 用甲基异丁基甲酮溶液稀释到刻度, 并摇匀[1]。
用空白试液调节零点, 测定三个铅工作标准溶液吸光度, 绘出工作曲线, 检查其线性关系。
测定时使用的分析波长为283.3nm, 狭缝宽度为0.2mm, 灯电流为2.0m A, 燃烧头高度为10mm, 空气-乙炔氧化焰。
2 计算公式与数学模型
式中:XPb-待测汽油中铅含量, mg/L;C-从标准曲线中读出的待测样品溶液铅浓度, mg/L;Va-待测样品体积, 5m L;Vb-待测样品稀释体积, 50m L。
3 不确定度分量的来源及评价
3.1 样品随机效应导致的标准不确定度u (frep)
样品随机效应导致的不确定度, 由重复测量样品引入[2]。对待测样品重复进行十次测定, 记录结果如下表:
依据贝塞尔公式, 其标准偏差:
试验分析中, 一般对待测样品的铅含量进行平行测定两次, 因此由重复性所产生的标准不确定度:
3.2 待测样品体积Va移取产生的标准不确定度u (Va)
溶液体积测量主要存在三个不确定度因素:溶液转移所使用的容器的体积最大允差、温度效应和测量重复性[3]。
试验移取5m L样品所使用的分度移液管为5.0m L、A级, 查表可知其最大允许误差为0.025m L, 其误差可认为呈三角分布, 因此最大允差产生的不确定度u (Ja) 为:
由于5.0m L移液管最小分度0.05m L, 估读误差0.01m L, 因此估读误差产生的不确定度u (Ra) 为:
移液管的标准使用温度为20℃, 实验室温度范围为20±5℃, 因此温度引起的不确定度可通过估算温度范围和水的膨胀系数计算。已知水的膨胀系数α=2.1×10-4℃-1, 温度变化为均匀分布, 温度效应产生的不确定度u (Ta) 为:
因为样品的随机效应中已经将测量结果的重复性不确定度进行了评定, 而体积测量的重复性已经包括在其中, 所以此处不再进行计算。综上,
3.3 稀释体积Vb产生的标准不确定度u (Vb)
将5.0m L样品稀释定容至50.0m LA级容量瓶。由于已知50.0m L、A级容量瓶的最大允许误差是±0.05m L, 估读误差是0.02m L, 所以其不确定度的来源和量化同上u (Va) 。
3.4 样品溶液浓度C测定的标准不确定度u (C)
3.4.1 铅标准储备液A配制产生的不确定度
由于绘制标准曲线的溶液是由储备液A多次稀释后制得, 因此标准溶液A浓度引起的不确定度对样品铅含量测定的影响可以忽略不计。
3.4.2 标准曲线溶液逐级稀释过程中产生的不确定度
工作标准溶液 (0.53mg/L、1.32mg/L、2.64mg/L) 是由储备液A二次稀释所得。稀释过程中所用5.0m L分度移液管 (A级) 和50.0m L容量瓶 (A级) 体积的标准不确定度分别为:
则标准曲线溶液中间点1.3mg/L浓度配制产生的不确定度u (C1) 为:
3.4.3 仪器自身产生的标准不确定度
根据试验所用的原子吸收光谱仪配备的检定书上所标注的扩展不确定度u=1.2% (k=2) 可得由仪器自身所产生的待测样品浓度测定的标准不确定度u (C2) 为:
3.4.4 校准曲线拟合产生的不确定度
校准曲线测定了4个浓度点并对每个浓度点重复进行2次测定, 结果如下表:
校准曲线1次方程为A=0.04910C-0.0003
拟合校准曲线标准不确定度计算公式如下[4]:
式中b-校准曲线斜率;p-测定C0时的次数;n-工作曲线测定点数;C0-样品铅含量。其中:S是回归方程标准差
因此, 样品溶液浓度CC测定的标准不确定度uu (C) 为:
4 合成标准不确定度
以上4个不确定度各不相关, 则相对扩展不确定度为:
5 计算扩展不确定度
在95%置信度水平下, 取包含因子k=2, 则测量结果的扩展不确定度为:
综上, 汽油中铅含量的标准不确定度应表示为 (1.32±0.58) mg/L (k=2) 。
6 结语
由合成不确定度可得:在测定汽油中铅含量时, 溶液浓度和重复性引入的不确定度影响最大, 而溶液浓度中标准溶液曲线拟合贡献的不确定度最大, 因此在实际生产中应通过增加平行样次数和标准溶液浓度点数来减少不确定度对结果带来的影响。
参考文献
[1]GB/T 8020汽油铅含量测定法 (原子吸收光谱法) .
[2]施昌彦.测量不确定度评定与表示指南.北京:中国计量出版社, 2005.
[3]CNAS-GL28石油哈石化领域检测测量不确定度评估指南及实例.
