根据GB/T 26373-2020《乙醇消毒剂中乙醇含量的测定》测定乙醇消毒剂中乙醇的含量,分析和量化了影响测定结果的不确定度分量,将不确定度分量合成,在95%置信区间,当乙醇含量为78.2% (体积分数)时,其扩展不确定度为±5.9%,k = 2。 According to GB/T 26373-2020 determination of ethanol content in ethanol disinfectants, the uncertainty components affecting the determination results were analyzed and quantified. The expanded uncertainty was ±5.9%, k = 2, when the ethanol content was 78.2% (volume fraction).
根据GB/T 26373-2020《乙醇消毒剂中乙醇含量的测定》测定乙醇消毒剂中乙醇的含量,分析和量化了影响测定结果的不确定度分量,将不确定度分量合成,在95%置信区间,当乙醇含量为78.2% (体积分数)时,其扩展不确定度为±5.9%,k = 2。
气相色谱法,乙醇消毒剂,乙醇含量,不确定度评定
Wei Wei, Dandan Yang, Chunyan Sun*
Taizhou Customs Comprehensive Technology Service Centre, Taizhou Zhejiang
Received: Jul. 12th, 2021; accepted: Aug. 13th, 2021; published: Aug. 20th, 2021
According to GB/T 26373-2020 determination of ethanol content in ethanol disinfectants, the uncertainty components affecting the determination results were analyzed and quantified. The expanded uncertainty was ±5.9%, k = 2, when the ethanol content was 78.2% (volume fraction).
Keywords:Gas Chromatography, Ehanol Disinfectant, Ethanol Content, Evaluation of Uncertainty
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乙醇消毒剂是以乙醇为杀菌成分的消毒剂,是目前最容易被大家接受的一种消毒剂,主要因为它不仅消毒能力强,而且挥发快,无毒无刺激且无腐蚀性。常用浓度为75%,多用于手部皮肤消毒。此前我国国家标准GB 27363-2010《乙醇消毒剂卫生标准》 [
CP-3800气相色谱仪,配CTC顶空自动进样器,天美(中国)科学仪器有限公司。
乙醇(纯度大于99.9%),CNW公司;试验用水为纯水。
用移液管准确移取1.00 mL试样,置于100 mL容量瓶中,用纯水溶解并定容至刻度,摇匀后待气相色谱分析,采用外标–校正曲线法进行定量测定。
乙醇含量按式(1)进行计算:
φ = φ 1 × f (1)
式中:φ:样品中乙醇的体积分数,%;
φ1:根据体积分数标准工作曲线计算出的试样溶液中乙醇的体积分数,%;
f:样品稀释倍数。
为保证检测结果的准确性,测试过程中会随同样品一起,在样品中添加乙醇标准溶液计算加标回收率,连续多次的加标回收率能很好地反应出测试过程的整体偏倚,并引入不确定度分量。
在测试过程中,准确移取1.00 mL至100 mL容量瓶中,并定容至刻度,相当于稀释了100倍。根据JJG 196-2006《常用玻璃量具检定规程》 [
样品分析得到的乙醇体积分数φ1是根据乙醇标准工作曲线计算而得,乙醇标准储备液的配制、标准工作溶液的稀释以及标准曲线拟合都会引入相应的不确定分量。
按照测试方法对乙醇消毒剂样品进行6次加标回收率试验,所得6次回收率分别为104%、107%、104%、99.8%、98.5%、94.3%,6次加标的平均回收率为101%,标准偏差为4.59%,则 u ( R e c ) = 0.0 459 / 6 = 0.0 188 ,urel(Rec) = 0.0188/1.01 = 0.0186。
查得移取样品用1 mL刻度吸管的最大允许误差为0.015 mL,按照均匀分布考虑,刻度吸管引入的标准不确定度为:
u ( v 1 ) = 0.015 3 = 0.00 866 mL ,其相对标准不确定度 u r e l ( v 1 ) = u ( v 1 ) V = 0.00 866 。
查得定容用100 mL容量瓶的最大允许误差为±0.20 mL,按照均匀分布考虑,容量瓶引入的标准不确定度为: u ( v 2 ) = 0.20 3 = 0.116 mL ,其相对标准不确定度 u r e l ( v 2 ) = u ( v 2 ) V = 0.00 116 。
因此,由样品稀释倍数f引入的相对标准不确定度 u r e l ( f ) = u r e l ( v 1 ) 2 + u r e l ( v 2 ) 2 = 0.00874 。
1) 乙醇标准品引入的相对标准不确定度urel(p)
乙醇标准品的浓度为99.9%,从标准物质证书上查得其相对扩展标准不确定度±0.3%,标准品引入的相对标准不确定度为:
u r e l ( p ) = 0.3 % 2 = 0.0015
2) 配制标准溶液中稀释标准品引入的相对标准不确度urel(c)
分别移取0.10 mL、0.20 mL、0.30 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL的乙醇标准品(99.9%)至100 mL容量瓶中,用水溶解并定容至刻度。得到乙醇溶液的浓度分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.5%、1.0%、2.0%的标准工作液。以峰面积–浓度作图,得到标准曲线回归方程。标准工作液稀释过程中共用到0.1 mL刻度吸管1次,0.2 mL刻度吸管1次,0.5 mL刻度吸管2次,1 mL刻度吸管1次,2 mL刻度吸管1次,100 mL容量瓶6次。
这一系列玻璃吸管及容量瓶等,均有相应的最大允许误差,按均匀分布考虑 k = 3 ,分别计算标准不确定度 [
玻璃量器类型 | 最大允差(mL) | 标准不确定度(mL) | 相对标准不确定度 |
---|---|---|---|
100 mL玻璃容量瓶 | ±0.20 | 0.116 | u100=0.00116 |
1 mL刻度吸管 | ±0.015 | 0.00866 | u1=0.00866 |
2 mL刻度吸管 | ±0.025 | 0.0144 | u2=0.00722 |
0.5 mL刻度吸管 | ±0.010 | 0.00578 | u0.5=0.0116 |
0.1 mL刻度吸管 | ±0.004 | 0.00231 | u0.1=0.0231 |
0.2 mL刻度吸管 | ±0.006 | 0.00346 | u0.2=0.0173 |
表1. 玻璃量器引入的相对标准不确定度
可得由玻璃量器引入的总体相对标准不确定度为:
u r e l ( c ) = 6 u 100 2 + u 1 2 + u 2 2 + 2 u 0.5 2 + u 0.1 2 + u 0.2 2 = 0.0311
3) 校准准曲线拟合引入的相对标准不确定度urel (curve)。
标准工作液系列每个浓度点分别进样三次,对应浓度及峰面积详见表2:
浓度(%) | 峰面积 | 峰面积 | 峰面积 |
---|---|---|---|
0.1 | 175,240 | 174,443 | 175,824 |
0.2 | 345,578 | 344,949 | 344,697 |
0.3 | 522,970 | 518,818 | 520,476 |
0.5 | 856,045 | 911,060 | 881,182 |
1.0 | 1,776,156 | 1,760,661 | 1,760,904 |
2.0 | 3,599,067 | 3,605,351 | 3,592,818 |
表2. 标准工作液系列浓度及其峰面积
根据校准曲线拟合引入的标准不确定度计算公式 [
u ( c u r v e ) = s b 1 p + 1 n + ( c p − c ¯ ) 2 ∑ ( c i − c ¯ ) 2 (2)
s = ∑ i = 1 n ( y i − b 0 − b c i ) 2 n − 2 (3)
式(2)、(3)中,s:标准溶液峰面积残差的标准偏差;
yi:第i次标准溶液测量峰面积;
b0:拟合直线(工作曲线)的截距;
b:拟合直线(工作曲线)的斜率;
ci:绘制拟合直线的第i个标准溶液浓度;
n:拟合直线的数据对总数(几个 × 次数)。
P:样品平行测定次数;
cp:样品测量平均值;
c ¯ 为绘制拟合直线输入值ci (几个)的总平均值。
标准曲线线性回归方程为:y = 2000000x − 17469。样品测量结果平均值cp = 0.782%,p = 2,n = 18, c ¯ = 0.683%,b = 2000000,b0 = −17469,代入公式得到:u(curve) = 0.000635。
故urel(curve) = 0.000635/0.782 = 0.000813。则乙醇体积分数φ1引入的相对标准不确定度 u r e l ( φ 1 ) = u r e l ( c ) 2 + u r e l ( c u r v e ) 2 + u r e l ( p ) 2 = 0.0312 。
综上,主要不确定度来源引入的相对标准不确定度分量详见表3:
名称 | 来源 | 数值 | 相对标准不确定度 |
---|---|---|---|
φ1 | 样品中乙醇体积分数 | 0.782% | 0.0312 |
f | 样品稀释倍数 | 100 | 0.00874 |
Rec | 回收率 | 101% | 0.0186 |
表3. 乙醇含量不确定度分量汇总表
根据CNAS-GL006-2019 [
u r e l = u r e l ( φ 1 ) 2 + u r e l ( f ) 2 + u r e l ( R e c ) 2 = 0.0374
当样品中乙醇的含量为78.2%时,其标准不确定度为:78.2% × 0.0374 = 2.92%。在95%置信区间,取包含因子k = 2,其扩展不确定度为2.92% × 2 = 5.84%。检测结果的完整表示为:(78.2 ± 5.9)%,(k = 2)。
本文通过对乙醇消毒剂中乙醇含量(体积分数)测定结果的影响因素进行分析,量化了测定过程中的各个分量,并根据CNAS-GL006-2019合成标准不确定度简单规则评定了95%置信区间下的扩展不确定度,有助于增强乙醇含量结果判定的可靠性。
魏 魏,杨旦旦,孙春燕. 气相色谱法测定乙醇消毒剂中乙醇含量的不确定度评定Uncertainty Evaluation of the Determination of Ethanol in Disinfectant by Gas Chromatography[J]. 化学工程与技术, 2021, 11(05): 255-259. https://doi.org/10.12677/HJCET.2021.115034