卡式库仑法测定二氧化钚粉末中水分含量的不确定度评定论文_胡亚莉,李秀娟,张海明,张军红

摘要：本文对二氧化钚粉末中水分含量的卡式库仑法测定不确定度因素进行了分析评估[1-2]，根据产生不确定度分量的性质，通过A类和B类不确定度评定，对各不确定度分量进行了分析和量化，获得了方法合成不确定度0.0098%。（K=2，P=95%）。

关键词：二氧化钚；水分；卡式库仑法；不确定度

根据JJF1059-1999《测量不确定度与表示》对《二氧化钚粉末中水分含量的测定卡式库伦法》的测量结果的不确定度进行了评定。本报告针对二氧化钚粉末中微量水分的卡式库伦法测定测定进行不确定度评定。

1方法原理

二氧化钚粉末样品称量后放置在卡式加热炉内[3-4]，样品中的水分在高温下蒸发，用惰性载气（干燥氮气）将水蒸气送至滴定池内，以卡尔费休库仑滴定仪测定水分。

二氧化硫和样品中的水分将碘还原，生成三氧化硫和氢碘，碘化物电解产生碘。根据法拉第原理，产生碘的物质的量与消耗的电量成正比，从而通过消耗的总电量计算出水分含量。反应式如下：

阴极：I2+SO2+H2O→2HI+SO3

阳极：2I--2e→I2

2实验部分

2.1主要仪器与试剂

2.1.1库仑法全自动水分测定仪，899型，内置搅拌器，空气湿度最大为85%；

2.1.2卡式加热炉，861型，加热温度范围（50℃～250℃），载气流量范围（10～150）mL/min；

2.1.3分析电子天平，感量为0.1mg；

2.1.4无隔膜库仑法卡式试剂（不含氯仿），其组成为碘、二氧化硫、吡啶、甲醇混合物，摩尔比1：1：3：1，纯度99%；

2.2分析方法

2.2.1预滴定平衡系统：选择仪器工作参数，待议器稳定后，在卡式加热炉中放入密封好的空样品瓶（平衡瓶），将进样针插入平衡瓶中，待漂移值读数稳定，即表示系统达到平衡。

2.2.2空白的测定：迅速用镊子将密封好的待测空白样品瓶放入加热炉中，将进样针插入空白样品瓶中，开始测定，800s后得到空白测定结果。重复测定空白，直到得到三次有效空白测定结果，取平均值，记录其m0。

2.2.3样品的测定：按照2.2.1步骤平衡系统，称量二氧化钚粉末0.05g（精确至0.01mg）于样品瓶中，记录其质量为m，迅速用封口钳将样品瓶密封。迅速将密封好的待测样品瓶放

入卡式加热炉中，将进样针插入样品瓶中，开始测定，800s后得到二氧化钚粉末中水分的测定结果，记录其质量m1。

2.3数学模型

二氧化钚中水分含量按照以下公式计算：

式中：

w——试样中水分的质量分数，%；

m1——卡式库仑法测定的水分质量，单位为克(g)；

m0——空白测定的水分质量，单位为克(g)；

m——样品的称样质量，单位为克(g)；

3测量不确定度来源

根据上述测量模型，方法测量不确定度主要包括以下几个分量：重复测量引入的不确定度，标准物质参考值引入的不确定度，天平称量引入的不确定度，标准物质校准仪器的变动性等。

4测量不确定度来源

4.1A类不确定度

实验室进行六次重复测定，测量结果采用贝塞尔公式进行计算，结果列于表1

表1样品重复性测定数据

4.2B类不确定度

4.2.1电子天平引入的相对不确定度值U[m]（m）

称量称量过程引入的不确定度来自两个方面，即天平的准确性和称量的重复性，天平的准确性由天平的线性不确定度和天平的分辨力的不确定度合成。分析样品时选用的分析天平最小分辨力为0.1mg，按矩形均匀分布，称量的标准不确定度为 。称量一个二氧化X样品需要二次使用天平（分别是一次称量空样品瓶，一次称量样品）， 。

称量样品50mg，则相对不确定度为：U[m]（m）=1.64×10-3

4.2.2仪器测定引入的相对不确定度U[]（）

（1）水分仪仪器示值的分辨力0.1μg，导致的示值误差区间半宽为a=0.1μg/2=0.05μg，按矩形分布处理，则微量水分测定仪器示值的分辨力所引起的不确定度为 。水分仪示值分辨率A为0.00001，则由此带来的标准不确定度为：

(2)水分仪示值误差引入的不确定度，按照矩形分布考虑其标准不确定度为：

由以上两项合成得出库伦水分分析仪示值的标准不确定度为：

4.2.3标准物质校准引入的相对不确定度为U[X]（X）

水分标准物质校准产生的不确定度来源于标准物质定值不确定度，根据标准物质证书给出的不确定度为0.044%，导致的示值误差区间半宽为a=0.044%/2=0.022%，假设其为均匀分布，包含因子 ，则标准物质校准引入的标准不确定度为：

5合成标准不确定度

通过对测量过程的不确定度分析，二氧化X标准物质测定的数据及不确定度列于表2中。

表2二氧化钚测定数据及不确定度

二氧化钚样品中的水分含量Wc为0.985%。

最后得：Uc（w）=0.985%×4.98×10-3=0.0049%

6扩展不确定度

取包含因子K=2，测量的扩展不确定为：

U=K×U(w)=2×0.0049%=0.0098%

7结果报告

二氧化钚粉末中水分含量测定结果和扩展不确定度采用以下形式，包含因子K=2，对应置信水平P约为95%时：

W=0.985%±0.0098%

参考文献

[1]EJ/T1147-2002核级二氧化钚粉末技术条件

[2]孟蓉，尚汝田.卡尔费休法测定水分《化学试剂》2001（3）：39-41。

[3]王春叶用卡式库伦法测定二氧化铀中水分2011（4）:197-199.

[4]GB/T606-2003化学试剂水分测定通用方法卡尔费休北京：中国标准出版社，2003

作者简介

胡亚莉（1976—），女，汉族，甘肃礼县人，工程师，大学本科，从事核化工分析工作。

论文作者:胡亚莉,李秀娟,张海明,张军红

论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期

论文发表时间:2020/3/16

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