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丁二酮肟光度法測(cè)定不銹鋼中高鎳含量的不確定度評(píng)定

作者:宋檢 時(shí)間:2022-10-14 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

  不銹鋼是一種高鉻鎳鋼,一般鎳元素的含量在2%以上。東北工業(yè)集團(tuán)有限公司吉林江機(jī)公司使用的一種代號(hào)為3J1鋼帶中鎳的含量范圍在34.5%~36.5%,其中鎳的定量屬高含量測(cè)定,按常規(guī)分析方法應(yīng)采用重量法。但重量法分析過(guò)程復(fù)雜,需要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)過(guò)濾,而且其中鉻離子、銅離子及鈷離子的干擾嚴(yán)重,高鉻時(shí)需揮鉻、陳化。筆者采用光度法測(cè)定高鎳含量,利用減少稱樣量、增大定容體積、嚴(yán)格控制溶液酸度的方法,取得了滿意結(jié)果,對(duì)測(cè)定結(jié)果的不確定度進(jìn)行了評(píng)定。

  1實(shí)驗(yàn)方法

  稱取0.1000g高鎳試樣于150mL錐形瓶中,加入15mLHCl–HNO3(體積比2∶1)混合酸,微熱至試樣溶解。試樣完全溶解后,加入10mL高氯酸(ρ=1.67g/cm2),蒸發(fā)至冒高氯酸煙至瓶口,使三價(jià)鉻氧化至六價(jià),取下,稍冷。加少量水溶解鹽類,若有沉淀或混濁,用慢性濾紙過(guò)濾,棄去沉淀。溶液冷卻至室溫后,移入500mL容量瓶中,用水稀釋至標(biāo)線,搖勻。顯色溶液與參比溶液按以下方法配制。顯色溶液:移取10.00mL試液于250mL容量瓶中,加入10mL30%酒石酸鈉溶液、10mL8%氫氧化鈉溶液、5mL4%過(guò)硫酸銨溶液,立即加入2mL1%丁二酮肟溶液,用水稀釋至刻度,搖勻,放置20min。參比溶液:移取10.00mL試液于250mL容量瓶中,加入10mL30%酒石酸鈉溶液、10mL8%氫氧化鈉溶液,加入2mL1%酒精溶液、5mL4%過(guò)硫酸銨溶液,用水稀釋至刻度,搖勻。將顯色溶液移入1cm比色皿中,以參比溶液為參比,在分光光度計(jì)上,于530nm處測(cè)其吸光度,從工作曲線上查出相應(yīng)的鎳量。工作曲線繪制:稱取0.1000g高純鎳(99.99%),置于250mL燒杯中,加入20mL硝酸溶

  液(2+3),蓋上表面皿,加熱溶解后,冷卻至室溫,移入1000mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻,得鎳標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,濃度為100μg/mL。移取50mL鎳標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液置于100mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻,得鎳標(biāo)準(zhǔn)容液,濃度為50μg/mL。用10.00mL滴定管分別移取2.00,4.00,6.00,8.00,10.00mL鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液,置于100mL容量瓶中,以下直接發(fā)色,操作同試樣。繪制工作曲線,每份標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)量3次,取吸光度平均值。以標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度對(duì)相應(yīng)的吸光度進(jìn)行線性回歸。

  2數(shù)學(xué)模型

  不銹鋼中鎳的含量按下式計(jì)算:

  3不確定度來(lái)源

  不銹鋼中高含量鎳測(cè)定結(jié)果的不確定度來(lái)源

  包括以下幾方面:

  (1)測(cè)量的重復(fù)性;

  (2)樣品溶液的濃度;

  (3)試樣溶液的體積;

  (4)分取試液的體積;

  (5)試樣溶液的定容體積;

  (6)稱樣量;

  (7)儀器變動(dòng)性等。

  4不確定度評(píng)定

  4.1測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度

  對(duì)試樣溶液進(jìn)行7次重復(fù)測(cè)定,測(cè)定結(jié)果分別為35.581%,35.680%,35.591%,35.630%,35.641%,35.660%,35.650%,經(jīng)計(jì)算平均值為35.633%,7次測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差s=0.0360%。

  重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

  4.2試樣溶液中鎳濃度引入的不確定度

  4.2.1工作曲線變動(dòng)性引入的不確定度

  繪制工作曲線時(shí)移取5份鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液,對(duì)每個(gè)濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液平行測(cè)定3次,取其吸光度平均值繪制工作曲線,鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度及吸光度見表1。

  根據(jù)表1數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸,回歸方程:

  由工作曲線的變動(dòng)性引入的試液中鎳濃度c的標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

  4.2.2標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的不確定度

  (1)鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度引入的不確定度。

  該項(xiàng)不確定度來(lái)源于高純鎳的純度、稱樣量、定容體積、移取體積等。

  供應(yīng)商給出高純鎳的純度為(99.99±0.01)%,按均勻分布考慮,k=3,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

  相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

  由稱量引入的不確定度包括天平的靈敏度和線性引入的不確定度。由于遞減稱量是在同一臺(tái)天平上進(jìn)行,所以靈敏度引入的不確定度可忽略。天平線性:天平校準(zhǔn)證書確認(rèn),在0~40g范圍內(nèi)天平線性為0.06mg,按均勻分布考慮,k=3,則天平的線性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.06/3=0.035(mg)。由于稱量要扣除皮重和毛重,故線性分量引用兩次,則由稱量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

  稱樣量為0.1000g,因此:

  50mL容量瓶(B級(jí)允許差±0.05mL)定容引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

  4.6試樣稱量引入的不確定度

  試樣稱樣量為0.1000g,同4.2.2(1)高純鎳稱量不確定度評(píng)定方法,試樣稱量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

  4.7儀器變動(dòng)性引入的不確定度

  由儀器說(shuō)明書查得,示值分辨率不確定度分量為u(δx)=0.29δx。分析所使用的UV–2000型分光光度計(jì)的分辨率為δx=0.001,則u(δx)=0.00029。試樣吸光度的平均值A(chǔ)=0.626,因此urel(δx)=4.63×10–4。

  5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

  各不確定度分量互不相關(guān),則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

  6擴(kuò)展不確定度及結(jié)果表示取擴(kuò)展因子k=2,則擴(kuò)展不確定度:

  不銹鋼中高鎳含量測(cè)定結(jié)果表示為w=(35.633+0.254)%,k=2。

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