浊度计稳定性和重复性检定用标准液

李智玮 / 上海市计量测试技术研究院

0 引言

浊度计是用于测量悬浮于透明液体中不溶性颗粒物质所产生的光的散射或衰减程度，并定量表征这些悬浮颗粒物质含量的仪器[1]。目前浊度计已经成为测量天然水、饮用水、工业废水中悬浮颗粒物质含量不可或缺的常规分析用具。

浊度计分为目视浊度计和光电浊度计，本文讨论的是光电浊度计，这类仪器主要是由光源、样品测量室和光电检测器组成。光源提供的特征光通过样品后光强度会有所变化，这种变化与样品浊度成一定的函数关系，检测器通过对光电信号强弱变化的分析处理，从而定量表征这些悬浮颗粒物质的含量。目前各厂家生产的光电浊度计的测量原理主要是光散射法和透射法。

现行浊度计检定规程JJG 880-2006 (以下简称规程)规定示值稳定性和重复性须使用聚合物悬浮液进行检测，示值误差须使用福尔马肼浊度标准液进行检测。如果仪器的示值稳定性和重复性检测也能通过福尔马肼浊度标准液进行检测，那么不仅能够提高工作效率，也有利于节约资源和保护环境。本文通过实验对福尔马肼浊度标准液用于浊度计稳定性和示值重复性检测进行探讨，结论可为后续检定规程修订或仪器评价提供参考。

1 稳定性

规程关于示值稳定性检测是在量程上限不大于50 NTU或者常用量程范围内，选用测量点在该量程范围约80%处的聚合物悬浮液进行测量，仪器读数稳定后读取示值 δi持续观察30 min，每隔5 min记录仪器示值 δi。根据公式 (1)计算 δi，结果值为仪器稳定性。

式中：T — 常用量程的满量程值，NTU；

T1— 仪器读数稳定后的初始值，NTU；

Ti— 初始读数后每隔5 min的示值，NTU

通过实验，对比福尔马肼浊度标准液在40 min内与聚合物悬浮液稳定性的差异，简单探索福尔马肼浊度标准液用于示值稳定性的检测。

选用型号分别为2100N和2100AN的浊度计，通过同一标准器校准后在温度（20±5）℃、相对湿度（40±5）%的环境条件下，使用聚合物悬浮液（1 h内浊度值变化不大于0.2%[2]）进行示值稳定性检测，见表1。

对比显示无论是8 NTU左右还是40 NTU左右的聚合物悬浮液在相同的条件下，40 min内两台浊度计的实测示值都没有变化，证明两台浊度计的光源稳定，且具有相同的示值稳定性，可以使用这两台浊度计作为后续标准液示值稳定性测量的用具。

表1 两台浊度计示值稳定性对比

将福尔马肼标准液400 NTU母液稀释配制成8 NTU和40 NTU标准液后立即在两台浊度计上检测。在相同的环境条件下，以5 min为间隔，分别记录福尔马肼标准液和聚合物悬浮液在两台浊度计上的示值，见表2。

数据显示40 NTU的福尔马肼标准液在前40 min内与聚合物悬浮液实测示值一样没有变化，证明40 NTU福尔马肼浊度标准液在40 min内与聚合物悬浮液有相同的稳定性。8 NTU的福尔马肼标准液在40 min内实测示值变化小于0.13%，相比规程中对仪器示值稳定性要求小于1.5%的技术指标，该变化值对仪器稳定性的影响是可以忽略不计的。

将表2中的标准液于2℃～8℃避光冷藏保存8 h后置于实验室恢复至室温[温度（20±5）℃、相对湿度（40±5）%]。在相同的环境条件下，以5 min为间隔，分别记录福尔马肼标准液和聚合物悬浮液在两台浊度计上的示值，见表3。

对比显示，在相同的环境条件下，8 NTU和40 NTU的福尔马肼标准液在40 min内浊度稳定程度和8 h前相同，该实验结果证明稀释配制的8 NTU和40 NTU福尔马肼浊度标准液稳定性至少能够保持8 h，基本能够满足日常开展工作的时间要求。

将表2中的标准液于2℃～8℃避光冷藏保存24 h后置于实验室恢复至室温[温度（20±5）℃，相对湿度（40±5）%]。在相同的环境条件下，以5 min为间隔，记录福尔马肼浊度标准液和聚合物悬浮液分别在两台浊度计上的示值变化，见表4。

对比显示，在相同的环境条件下，无论是8 NTU还是40 NTU的福尔马肼标准液在40 min内浊度都显著降低。证明聚合物悬浮液的稳定性比福尔马肼浊度标准液的持续时间更久。

通过上述实验和分析，可以证明高浊度稀释配制的福尔马肼浊度标准液具有一定的稳定性。在40 min内现配现用的40 NTU和8 NTU福尔马肼浊度标准液和聚合物悬浮液，在温度（20±5）℃、相对湿度（40±5）%的环境条件下有相同的稳定性。稀释后的福尔马肼浊度标准液在8 h内使用较为理想，24 h后稳定性会显著降低。

表2 福尔马肼标准液和聚合物悬浮液浊度示值变化对比

表3 放置8 h后福尔马肼标准液和聚合物悬浮液浊度示值变化对比

表4 放置24 h后福尔马肼标准液和聚合物悬浮液浊度示值变化对比

2 重复性

规程规定在量程上限不大于50 NTU的范围内，选用标称值在该量程约80%处的聚合物悬浮液，对同一样品连续重复测量8次，8次测量值的相对标准偏差即为仪器重复性。在日常仪器重复性检定过程中，10 min内足够对同一样品连续重复测量8次以上。经过关于稳定性的探讨，下文通过实验对比福尔马肼浊度标准液与聚合物悬浮液用于重复性检测的差异，对福尔马肼浊度标准液用于示值重复性检测进行简单探索。

在温度（20±5）℃、相对湿度（40±5）%的环境条件下，将福尔马肼标准液400 NTU母液稀释配制成8 NTU和40 NTU标准液后，立即对HACH2100AN浊度计进行重复性检测，通过两者数据方差的比较，探讨两种标准液用于重复性检测时有无显著性差异，见表5。

查表得在95%的置信水平下，自由度为(7,7)的F0.05分布临界值为3.79。现配现用8 NTU福尔马肼浊度标准液用于重复性检测，示值方差计算值与相应聚合物悬浮液方差计算值之比为1.29，现配现用40 NTU福尔马肼浊度标准液，方差计算值与相应聚合物悬浮液方差计算值之比为2.07。统计量F值都小于3.79，可以认为在95%的置信水平下两者数据无显著差异。

将表5中的标准液置于2℃～8℃避光冷藏保存8 h后，放至实验室恢复至室温[温度（20±5）℃，相对湿度（40±5）%]，用于HACH2100AN浊度计重复性检测，见表6。

表5 重复性检测对比

表6 放置8 h后重复性检测对比

将表5中的标准液于2℃～8℃避光冷藏保存8 h后，8 NTU福尔马肼浊度标准液用于重复性检测，示值方差计算值与相应聚合物悬浮液方差计算值之比为1.56， 40 NTU福尔马肼浊度标准液方差计算值与相应聚合物悬浮液方差计算值之比为2.09。统计量F都小于3.79，可以认为在95%的置信水平下两者数据无显著差异。

通过上文关于重复性的实验和探讨，证明在温度（20±5）℃，相对湿度（40±5）%的环境条件下进行仪器的重复性检测时，使用福尔马肼浊度标准液替代聚合物悬浮液进行重复性检测也未尝不可。

3 结语

检定规程要求使用聚合物悬浮液进行稳定性和重复性检定。通过上述实验和探讨，证明在日常实验室环境福尔马肼浊度标准液具有一定的稳定性，且用于重复性检测时与聚合物悬浮液相比，两者数值无显著性差异。如果使用福尔马肼浊度标准液可以完成规程中所有指标的检定工作，那么既节约了人力和物力，还有利于环境保护。

[1]全国环境化学计量技术委员会. JJG 880-2006[S]. 北京：中国计量出版社，2000.

[2]刘俊杰，张文阁, 祁欣. 聚合物浊度标准溶液的研制[J]. 中国计量，2008(7)： 67-69.