异烟酸-吡唑啉酮光度法测定水中

1 检测方法

1.1 方法依据

依据异烟酸-吡唑啉酮光度法，对水中总氰化物的测量不确定度进行评定。 1.2 方法原理

向水样中加入磷酸和Na2-EDTA，在pH＜2条件下，加热蒸馏，利用金属与EDTA络合能力比氰离子络合能力强的特点，使络合氰化物离解处氰离子，并以氰化氢形式被蒸馏出来，并用氢氧化钠吸收。

在中性条件下，样品中的氰化物与氯胺T反应生成氯化氢，再与异烟酸作用，经水解后生成戊烯二醛，最后于吡唑啉酮缩合生成蓝色染料。其色度与氰化物的含量成正比，在638nm波长进行光度测定。

1.3 主要仪器

25ml比色管 分光光度计 1.4 操作步骤 1.4.1 标准曲线绘制 1.4.1.1 标准使用液配制

标准溶液从中国计量科学研究院够买，编号为8052，质量浓度为70mg/L，相对扩展不确定为1%。用15.00mL无刻度吸管（A级）准确吸取标准溶液15.00mL至1000mL容量瓶中，用0.1%氢氧化钠溶液稀释至标线，得到质量浓度为1.05mg/L的总氰化物标准使用液。共稀释66.7倍。

1.4.1.2 标准曲线绘制

吸取氰化物标准使用溶液0，0.10，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00，1.50，2.00mL于25mL比色管，各加0.1%氢氧化钠溶液至10mL，加入5mL磷酸盐缓冲溶液，混匀，加入0.25mL氯胺T溶液，立即盖塞，混匀，放置3~5min，加入5mL异烟酸-吡唑啉酮溶液，混匀，加水稀释至标线，摇匀，在25~35℃水浴中放置40min。在638nm波长下，用10mm比色皿，零浓度空白液管作参比，测定吸光度。

由测得的吸光度，减去零浓度空白的吸光度后，得到校正吸光度，绘制以氰化物质量（μg）对校正吸光度的校准曲线。

1.4.2 样品测定

（1）量取200mL样品移入500mL蒸馏瓶中，加数粒玻璃珠； （2）往接收容器内加入10mL1%氢氧化钠溶液作为吸收液；

（3）馏出液导管上端接冷凝管出口，下端插入接收容器的吸收液中，检查连接部位，使其严密；

（4）将10mL Na2-EDTA溶液加入蒸馏瓶内；

（5）迅速加入10mL磷酸，使PH＜2，立即塞号瓶塞。打开冷凝水，调节可调电炉，由抵挡逐渐升高，以2~4mL/min馏出液速度进行加热蒸馏；

（6）接受瓶内溶液近100mL时，停止蒸馏，用少量水洗馏出液导管，用水稀释至标线。 此碱性馏出液供测定总氰化物用。

吸取10.00mL样品馏出液与25mL比色管中，加入5mL磷酸盐缓冲溶液，混匀，以下操作同标准曲线步骤，测量吸光度。

2 数学模型

由标准曲线计算总氰化物的质量数计算公式为： y=a+bx （A18.1） 式中：y——测量吸光度；

x——总氰化物的质量，μg； a——标准曲线的截距； b——标准曲线的斜率。

水中总氰化物质量浓度的计算公式为： c(CN,mg/L)=𝑚/V×V1/V2 （A18.2）

式中：m——从校准曲线上查出的样品的氰化物含量（μg），同上式中x； V——预蒸馏所取水样的体积，mL； V1——水样预蒸馏馏出液的体积，mL； V2——显色测定所取馏出液的体积，mL。

3 不确定度分量的来源分析

由检测方法和数学模型分析，其不确定度来源有以下几个方面： （1）样品测量重复性引入的不确定度；

（2）配置氰化物标准使用液引入的不确定度； （3）取样过程引入的不确定度； （4）工作曲线拟合引入的不确定度； （5）方法回收率引入的不确定度。

有检测方法和不确定度分量的来源分析可知，测定水中总氰化物引入的各不确定度分量，按不确定度传播率，相对合成不确定度为：

urel22222curel(A)urel(c1)urel(V)urel(m)urel(R)

式中:

urelC-合成相对不确定度；

uuuuurel（A）-样品重复性测量的相对不确定度；

rel（C1)-配制总氰化物标准使用液引入的相对不确定度；

rel（V）-取样过程引入的相对不确定度；

rel（m）-工作曲线拟合引入的相对不确定度；

rel（R）-分析方法回收率的相对不确定度。

4 不确定度分量评定

4.1 样品重复性测量引入的相对标准不确定度𝒖𝒓𝒆𝒍(𝑨)

对某电镀厂排放废水中总氰化物的含量进行10次预蒸馏重复测定，数据见表A18.1。

表A18.1 水样中氧化物含量测定结果

序号 1 2 吸光度A 0.108 0.112 质量浓度C/(mg/L) 序号 0.0357 0.0370 6 7 吸光度A 0.112 0.111 质量浓度C/(mg/L) 0.0370 0.0367 3 4 5

0.110 0.107 0.108 0.03 0.0354 0.0357 8 9 10 0.107 0.111 0.109 0.0354 0.0367 0.0360 由表A18.1数据，利用贝塞尔公示计算单次测量的标准差：

i1xix2s6.32*104mg/l

n1由于实际监测时，对该厂污水样测两次报出平均值。表A18.1中序号1、2的数据位该样品测量结果，样品质量浓度平均值为0.03mg/L。平均值的标准差：

nuxsn0.000632mh/l24.47*104mg/L

样品平均值的相对标准不确定度：

uu(x)0.000447mg/lA0.0123 relx0.3mg/l4.2 配置氰化物标准使用液引入的相对不确定度𝒖𝒓𝒆𝒍(𝐜𝟏)

使用由中国计量科学研究院提供的总氰化物标准溶液，由证书查得其相对扩展不确定度 为1%，按正态分布，k=2，计算标准溶液的相对不确定度：

urel(cs)=U/k=1%/2=5.00×10-3

配置氰化物标准使用液，稀释使用的玻璃量器量取溶液体积引入的不确定度，采用B类评定方法评定。容量瓶、移液管的刻度估读引入的不确定度，查阅文献知，1000mL容量瓶（A级）10次重复测量的标准差为0.20mL；15.00mL单标线移液管（A级）重复测量的标准差为0.005mL。计算温差影响的不确定度时，水的膨胀系数为2.1×10-4℃-1。容量瓶、移液管的容量允差由国家计量检定规程JJG196-2006《常用玻璃量器检定规程》中查得，计算工程与结果见表A18.2。

表A18.2 容量瓶和移液管的容量允差与标准不确定度

项目 体积不确定度/ml 刻度读数不确定度/ml ±2℃温度影响不确定度/ml 标准不确定度/ml 相对标准不确定度 15.00ml移液管（A级） 1000ml容量瓶（A级） 0.025/3=0.0144 0.4/3=0.231 0.005 15*2.1*0.001*2/3=0.003 0.0157 0.00104 0.02 1000*2.1*0.001*2/3=0.242

0.335 0.000335 由表A18.2知15.00mL单标线移液管引入的相对不确定度urel(V15)=1.04×10-3，1000mL容量瓶引入的相对不确定度urel(V1000)=3.35×10-4。 配置氰化物标准使用液的相对不确定度为：

222urelc1urelcsurelV15urelV10000.00520.0010420.00033525.12*103

4.3 取样引入的相对不确定度𝒖𝒓𝒆𝒍(𝑽)

取样包括三个环节：首先用250mL量筒量取200mL样品，其次用100mL容量瓶接收 馏出液，最后用10.00mL单标线移液管吸取10.00mL样品馏出液测量。该过程使用这三种玻璃量器量取溶液体积引入的不确定度的评定方法同4.2。因量器体积刻度读数的不确定度被包含在本实验的重复性测量中，这里不予考虑。计算工程与结果见表A18.3。

表A18.3 量筒、容量瓶和移液管引入的相对不确定度

项目 体积不确定度/ml 10.00ml移液管（A级） 25.00ml量筒 1/3=0.577 ±2℃温度影响不确定度/ml 标准不确定度/ml 0.0118 相对标准不确定度 1.18*0.01 0.020/3=0.0115 10*2.1*0.001*2/3=0.0024 250*2.1*0.001*2/3=0.0606 0.580 2.9*0.01 1000ml容量0.10/3=0.0577 100*2.1*0.001*20.0626 6.26*0.001 瓶（A级） /3=0.0242

取样过程引入的相对不确定度为：

222urelVurelV200urelV100urelV100.0029020.00062620.0011823.19*103

4.4 工作曲线拟合引入的相对不确定度𝒖𝒓𝒆𝒍(𝒎)

采用722光栅分光光度计测定氰化物，绘制工作曲线，数据见表A18.4。

表A18.4 氰化物校准曲线测定结果

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 含量/ug 0 0.210 0.525 1.050 2.100 3.150 4.200 5.250 1 0 0.031 0.077 0.1 0.312 0.499 0.1 0.809

根据表A18.4数据计算得拟合曲线：截距a=-0.001，斜率b=0.154，相关系数r=0.9996,拟合曲线一元线性回归方程为：y=0.154x-0.001。本次试验测量样品2次，平均吸光度0.110，由式（A18.1）计算样品平均质量m=0.722μg，由式（A18.2）计算样品平均质量浓度：

2 0 0.031 0.078 0.163 0.310 0.500 0.0 0.809 3 0 0.032 0.077 0.1 0.311 0.498 0.1 0.809 y 0 0.031 0.077 0.1 0.311 0.499 0.1 0.809 c0.722ug100ml*0.0361mg/L

200ml10mln 利用表A18.4的相关数据计算拟合曲线的剩余标准差：

i1yiabxi2sR7.36*103 n2绘制工作曲线时，每个点重复测三次吸光度，曲线拟合的不确定度u(m)：

s11umRbpn(mx)2i1(xix)n23.58*102ug

式中：p——实际样品进行重复测定次数，p=2； n——测量标准溶液的总次数，n=7。

其相对不确定度为：

urelmu(m)0.0358ug4.96*102 m0.722ug4.5 方法回收率的不确定度𝒖𝒓𝒆𝒍(𝑹)

在《水和废水监测分析方法》第四版实验室质控指标体系一节中，给出总氰化物质量浓 度≤0.05mg/L，加标回收率允许范围为85%~115%。以上信息表明，回收率范围上、下界相对于平均值呈对称分布。即回收率为（100±15）%，回收率最佳估计值Ri分散区间的半宽为a，且Ri落于（Ri-a）~（Ri+a）区间的概率p为100%，即全部落在此范围中。因此可采用B类评定方法评定方法回收率的不确定度。按均匀分布考虑，取包含因子k= ，分散区间半宽a=±15%，则回收率标准不确定度：

a0.15uR8.66％k3其相对标准不确定度为：

u(R)8.66％urelR8.66*102 R100％5 合成不确定度

表A18.5 量筒、容量瓶和移液管引入的相对不确定度

不确定分量 U(A) U(C1) 不确定度来源 样品测量重复性 配制氰化物标准使用液 U(CI) U(V1000) 标准溶液 1000ml容量瓶（A级） 70mg/L 1000ml 0.35mg/L 0.355ml 5.00*10 3.35*10 -4-3量值 0.03mg/L 标准不确定度 4.47*10mg/L -4相对标准不确定度 1.23*10 5.12*10 -3-2U(V15) 15.00ml单标线移液管（A级） 15ml 0.0157ml 1.04*10 -3U(V) U(V250) U(V10) 取样过程 250ml量筒 10.00ml单标线移液管（A级） 250ml 10ml 0.580ml 0.0118ml 3.19*10 2.90*10 1.18*10 -3-3-3U(V100) 100ml容量瓶（A级） 100ml 0.0626ml 0.626*10 -3U(m) U(R) 工作曲线拟合 方法回收率 0.722g 100％ 0.0358ug 8.66％ 4.92*10 8.66*10 -2-2上述不确定度各分量互不相关，按测量不确定度传播率，氰化物测量的合成相对标准不确定度为：

u

rel22222curel(A)urel(c1)urel(V)urel(m)urel(R)=0.101

6 扩展不确定度

取包含因子k=2，则扩展不确定度为：

Ukuc(c)2*0.0037mg/L0.0074mg/L

7 结论

（1）异烟酸-吡唑啉酮光度法测定水中总氰化物，测量结果表示为：（0.03±0.0074）mg/L（k=2）。或报出测量结果：（0.036±0.007）mg/L（k=2）。

（2）分析得出对不确定度贡献较大的分量，是方法回收率和工作曲线拟合引入的不确定度，所以注意控制和掌握好这两个实验过程中的条件和操作细节是非常必要的。