凍干校準品水分檢測注意事項及不確定度評定

楊彥芳 屈曉麗 劉利晶 陳靜 李彬 劉治欣 孫嚴雪 賈智慧 屈永威

（鄭州安圖生物工程股份有限公司 河南鄭州 450016）

0 引言

卡爾費休容量滴定法是根據標定的滴定度與消耗卡爾費休試劑的體積計算待檢樣品水分含量的一種方法，具有測量準確度高、重復性好的特點，廣泛應用于固體、液體及一些氣體等化學試劑中的水分含量檢測，是目前公認的一種準確測量樣品水分含量的方法[1-2]。 由于卡爾費休水分測定儀本身用來檢測樣品中的水分含量，而空氣中到處都是水分子，且沒有絕對密封的容器，所以在檢測過程中影響待檢樣品水分含量的因素非常多。 有研究報道環境濕度[3]、電極污染[4]、滴定度[5]、漂移值[6]、儀器密封性等均可對樣品水分含量檢測結果產生影響。 因此在樣品水分含量檢測過程中加強對影響因素的控制非常重要。

本文以凍干校準品為研究對象，詳細闡述了凍干校準品水分含量檢測過程中的注意事項，為減少試驗誤差以獲得有效、 可靠的試驗數據提供參考。此外，由于測量不確定度是檢測和校準實驗室不可缺少的一部分， 而凍干校準品水分含量檢測不確定度評定尚未見報道。 本文旨在通過對凍干校準品水分含量檢測不確定度進行量化分析， 找出影響其測量不確定度的主要因素， 幫助檢測人員把握檢測過程中關鍵環節的質量控制， 為凍干校準品水分含量檢測結果的準確性與可靠性提供理論依據。

1 水分檢測注意事項

1.1 試驗前

（1）檢查滴定池內部是否干凈、干燥，若內部有污物，需要清洗干凈并在烘箱中烘干，待恢復室溫后重新使用。干燥劑的顏色為深藍色，若變為淺藍色或粉色， 需要將干燥劑在烘箱中110℃烘烤30 min 以上，當顏色變為深藍色時停止烘烤。鉑電極應處于干凈狀態，若電極表面有污物，需要將電極先在酒精中潤洗，使其處于濕潤狀態，再用吸水紙將電極擦拭干凈。劑量管中應無試劑殘留，若存有上次檢測剩余的試劑，應將其排空，并用新試劑沖洗管道1～2 次。

（2）檢查儀器密封性是否完好，各試劑瓶的瓶蓋及各細導管與滴定池瓶蓋上接口處的密封圈是否放正。 倘若密封圈有磨損，要及時更換新的密封圈，保證密封性完好。 此外，在吸溶劑或排廢液時，要保證試劑瓶或廢液瓶中的正壓或負壓， 倘若無法吸溶劑或排廢液， 需要檢查試劑瓶或廢液瓶各接口的密封性， 大多時候是由于密封圈未放正或密封圈磨損造成的。

（3）檢查滴定池中轉子是否能正常轉動。需要提前檢查磁力攪拌器與主顯示器之間的線路接口是否松動，若松動擰緊即可，若線路老化需要更換新的連接線，確保轉子可以正常轉動。

1.2 試驗中

（1）在測量樣品前進行漂移測定時，漂移值不能太高。倘若第1 次測定漂移值特別高，而第2 次測定漂移值又下降很多， 說明此時滴定池內部環境不穩定， 需要繼續漂移直到最后1 次與倒數第2 次漂移值相同為止，此時的漂移值最穩定，重復檢測的結果也相對較穩定，數據更準確。

（2）在檢測過程中，凍干品一旦開蓋，應立即快速用玻璃棒充分研磨成粉并立即進行稱量檢測，防止因樣品吸收空氣中的水分而導致檢測結果偏高。

（3）檢測過程中環境濕度一般控制在≤80%，為減小測量誤差，濕度不應超過45%[7]。 此外，滴定池中轉子的轉速不能過慢或過快， 過慢無法使粉狀固體與溶液充分混勻；過快容易產生氣泡，導致電流不穩定，影響檢測結果的準確性；當滴定池中的溶液呈現小渦流時為最佳轉子轉速[8]。

（4）因為甲醇和卡爾費休試劑（含有二氧化硫、有機堿）屬于危險化學品，均易揮發、有毒性，長期使用會對人體產生不同程度的危害[9]，所以在操作過程中檢測人員必須佩戴活性炭口罩和護目鏡， 或采取更高一級的防護措施， 以減少有毒試劑揮發對人體的危害。

2 水分檢測不確定度評定

2.1 環境條件

溫度為10℃～30℃，濕度為≤80%。

2.2 試劑與儀器

甲醇（太滄滬試試劑有限公司）；卡爾費休試劑（無吡啶，江蘇維科特儀器儀表有限公司）；純化水及凍干校準品 （鄭州安圖生物工程股份有限公司）；SQP 電子天平（賽多利斯科學儀器有限公司）；WKTC9 卡爾費休水分測定儀（江蘇維科特儀器儀表有限公司）；通風櫥；玻璃棒等。

2.3 水分檢測方法

按照國家藥典委員會編制的《中華人民共和國藥典》2020 年版[10]中的卡爾費休容量滴定法測定。

2.4 數學模型

根據公式（1）、（2）可計算待測樣品水分含量：

滴定度：

樣品水分含量：

式中，T——滴定度，mg/mL；m——標定時加入純化水的質量，mg；V——標定時消耗卡爾費休試劑的體積，mL；M——待測樣品的質量，mg；V1——測量樣品時消耗卡爾費休試劑的體積，mL；W——待測樣品水分含量，%。

2.5 不確定度來源

（1）卡爾費休水分測定儀校準引入的不確定度：稱量校準物質純化水質量引入的不確定度； 重復校準引入的不確定度。

（2）滴定度標定引入的不確定度：稱量標準物質純化水質量引入的不確定度； 重復測量引入的不確定度。

（3）待檢樣品稱量引入的不確定度。

（4）待檢樣品重復測量引入的不確定度。

2.6 不確定度量化分析

2.6.1 卡爾費休水分測定儀校準引入的相對標準不確定度U1

2.6.1.1 稱量校準物質純化水質量引入的相對標準不確定度U1a

電子天平檢定分度值e=1 mg，由《電子天平檢定規程》JJG 1036-2008 可知[11]，

誤差范圍為±0.5 mg， 按照矩形分布， 取K=，則標準不確定度電子天平稱量標準物質純化水質量分別為9.97mg、9.93mg、9.94 mg，3 次重復稱量標準偏差為0.02 mg， 則重復稱量引入的標準不確定度由于采用差減法進行稱量， 每次重復稱量需要稱量2次，因此天平稱量標準物質純化水質量引入的標準不確定度相對標準不確定度

2.6.1.2 重復性檢測引入的相對標準不確定度U1b

3 次重復校準檢測結果分別為：99.73%、98.56%、100.82%，平均值為99.73%，標準偏差為0.011，因此重復性檢測引入的標準不確定度相對標準不確定度

2.6.1.3 校準引入的合成相對標準不確定度U1

校準引入的相對標準不確定度由U1a、U1b合成，即：

2.6.2 滴定度標定引入的相對標準不確定度U2

2.6.2.1 稱量標準物質純化水質量引入的相對標準不確定度U2a

電子天平稱量標準物質純化水質量引入的相對標準不確定度同2.6.1.1，即U2a=0.041。

2.6.2.2 重復性檢測引入的相對標準不確定度U2b

3 次重復標定分別為3.334、3.346、3.346， 平均值為3.342，標準偏差為0.007，因此重復性檢測引入的標準不確定度相對標準不確定度

2.6.2.3 標定引入的合成相對標準不確定度U2

標定引入的相對標準不確定度由U2a、U2b而合成，即

2.6.3 待檢樣品稱量引入的相對標準不確定度U3

電子天平誤差范圍為±0.5 mg 引入的標準不確定度同2.6.1.1，即U3a=0.289 mg；電子天平稱量樣品重量分別為76.23 mg、76.47 mg、75.89 mg，3 次重復稱重平均值為76.20 mg，標準偏差為0.291 mg，則重復稱量引入的標準不確定度由于采用差減法進行稱量， 每次重復稱量需要稱量2 次， 因此天平稱量樣品質量引入的標準不確定度相對標準不確定度

2.6.4 待檢樣品重復測量引入的相對標準不確定度U4

3 次重復檢測樣品水分含量分別為0.68%、0.65%、0.71%，平均值為0.68%，標準偏差為0.03%，因此重復性檢測引入的標準不確定度0.02%，相對標準不確定度

2.7 合成不確定度Uc

合成相對標準不確定度Uc-1由相對標準不確定度U1、U2、U3、U4合成，即=6.51%；則合成不確定度Uc=6.51%×0.68%=0.04%。如表1 所示。

表1 不確定度評定結果Table 1 The results of uncertainty evaluation

2.8 擴展不確定度U

按照正態分布，置信概率取95%，相對應的置信因子k=2，則擴展不確定度U=kUc=2×0.04%=0.08%。如表1 所示。

2.9 測量不確定度報告

本批凍干校準品水分含量X=0.68%±0.08%，k=2，概率對稱的95%包含區間為[0.60%，0.76%]。

3 結果與討論

通過對本批凍干校準品水分含量檢測的不確定度評定分析， 發現校準與標定時電子天平稱重是測量不確定度的主要來源， 其次是待檢樣品的重復性檢測引入的不確定度。 由于校準與標定時所用的校準物質為純化水， 電子天平稱重時純化水質量約為10 mg，稱重質量相對較小，導致不確定度偏高。 此外， 在樣品水分含量檢測的過程中增加樣品重復檢測次數，可以降低樣品測量的不確定度。

綜上所述， 因為卡爾費休水分測定儀本身用于檢測樣品中的水分含量，而空氣中到處都是水分子，且沒有絕對密封的容器， 所以在實際檢測過程中一定要規范操作、注意細節，并對水分檢測的不確定度做出合理、正確的評定。本研究為凍干校準品水分含量檢測的規范性、 準確性與可靠性提供了參考與理論依據。