專利名稱：一種水分含量標準物質的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備方法，特別涉及一種水分含量標準物質的制備方法。
背景技術：
水分廣泛存在于固體和液體物質中，水分的準確測量對于產品質量評價和控制非常重要。卡爾 費休法是針對水分的特異性方法，具有重復性好、準確度高和方便快捷的特點，因此廣泛的應用在醫(yī)藥、化工、食品和輕工等行業(yè)。水分標準物質用于卡爾·費休水分滴定儀的校準和驗證，能夠保證量值準確可靠。 在國際標準化組織(ISO)、美國測試與材料協(xié)會(ASTM)和國內相關單位制訂的水分測量的標準中，如水分通用測量標準、農藥水分測量標準、原油水分測量標準和液體石油產品水分測量標準，規(guī)定使用水分標準物質校準儀器，評價測量方法的準確性。純水可以作為標準物質校準容量法水分滴定儀，但是由于微量水難以準確稱量其質量，結果重復性差。常見的水分標準物質按基體可分為固體和液體。固體水分標準物質通常是含有結晶水的無機鹽，量值準確可靠，穩(wěn)定性好。直接加入固體標準物質進行測定時，需要打開滴定池，容易引入空氣中的水蒸氣，導致系統(tǒng)誤差。液體水分標準物質可以用注射器進樣，不需要打開滴定池，避免了空氣中水蒸氣的干擾。液體水分標準物質通常以有機溶劑為基體，加入一定量的水配制而成。例如，美國國家標準與技術研究院研制了水的飽和辛醇溶液水分標準物質，水分含量為4. 76%。該標準物質在常見濕度范圍內(40% -60% )使用時，水分含量迅速降低，50分鐘內水分含量從 4. 76%下降到4. 66%，超出其量值不確定度范圍(0. 10%)。以其他有機溶劑為基體的水的飽和溶液，例如水的飽和二甲苯溶液(水分含量0. 027% )，使用時都出現(xiàn)水分含量迅速降低的現(xiàn)象，不利于水分標準物質使用時的多次重復性測量。另外一個方面，標準物質的水分含量不穩(wěn)定，容易導致標準物質制備時瓶間的不均勻，不利于標準物質水分的準確定值。因此，水的飽和溶液作為水分標準物質有較為明顯的缺點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于通過提供一種水分含量標準物質的制備方法，以用于制造量值穩(wěn)定、定值結果準確的液體水分標準物質用于儀器校準，以保證結果的準確可靠。本發(fā)明是采用以下技術手段實現(xiàn)的一種水分含量標準物質的制備方法，包括以下步驟將玻璃容量瓶充分干燥后，蓋上瓶塞，在天平上準確稱其質量，向容量瓶中按比例加入碳酸丙二醇酯、1-丁醇和二甲苯，蓋上瓶塞，在天平上準確稱其質量，并計算得到混合后的溶液質量；將上述溶液充分混勻后，取一定量溶液用卡爾·費休庫侖水分滴定儀測量其水分含量；測量數(shù)次后，取平均值作為溶液的水分含量；根據(jù)配制的水分標準物質水分含量的目標值和溶液水分的測量值，計算得到需要加入的水的質量，用移液器量取所需質量的去離子水，加入到容量瓶中，蓋上瓶塞，充分混勻；移取IOmL的混勻后的混合溶液到IOmL安瓿瓶中，放置在恒溫恒濕箱中，監(jiān)測水分含量隨時間的變化；改變恒溫恒濕箱的濕度，再移取IOmL混合溶液，在其他條件相同的情況下，監(jiān)測水分含量隨時間的變化；當混合溶液水分含量隨時間變化最小時，即環(huán)境與樣品水分交換接近平衡，樣品水分含量保持穩(wěn)定時，記錄恒溫恒濕箱內的濕度；清洗并烘干數(shù)個IOmL無色玻璃安瓿瓶，在上述樣品與環(huán)境水分交換接近平衡的濕度下，將容量瓶中的混合溶液依次分裝到安瓿瓶中，并用汽油噴燈加熱封裝安瓿瓶；在上述標準物質中，第一次隨機抽取數(shù)支樣品，用卡爾·費休庫侖水分滴定儀測量其水分含量；另外，再第二次隨機抽取數(shù)支樣品，用卡爾·費休容量水分滴定儀測量其水分含量；取庫侖法和容量法結果的平均值作為水分標準物質的水分含量結果；分別評定庫侖法利容量法的水分測量結果的不確定度，以及標準物質均勻性引入的不確定度，并用方差合成的方法得到水分標準物質的合成標準不確定度；最終，給出配制的水分標準物質的水分含量及其不確定度。步驟1. 2前述的測量次數(shù)為3次。步驟1. 5前述的清洗并烘干的無色玻璃安瓿瓶為400個。步驟1. 6前述的第一次與第二次隨機抽取樣品數(shù)量均為15支。本發(fā)明一種水分含量標準物質的制備方法，與現(xiàn)有技術相比，具有以下明顯的優(yōu)勢和有益效果本發(fā)明所述的水分標準物質在配制時，控制環(huán)境濕度，保證樣品和環(huán)境水分交換接近平衡，從而使得樣品水分含量保持穩(wěn)定，因此瓶間水分含量差別小，即水分標準物質瓶間均勻性好。另外，用戶在與標準物質水分交換接近平衡的濕度條件下使用該標準物質，水分量值在較長時間內，量值保持穩(wěn)定，有利于提高測量結果的重復性和準確性。


圖1為水分含量為的水分標準物質的水分-時間曲線示意圖；圖2為水分含量為0. 的水分標準物質的水分-時間曲線示意圖。
具體實施例方式以下對本發(fā)明的具體實施方式
加以說明。1、將玻璃容量瓶充分干燥后，蓋上瓶塞，在天平上準確稱其質量。向容量瓶中按比例加入碳酸丙二醇酯、1-丁醇和二甲苯，蓋上瓶塞，在天平上準確稱其質量，并計算得到混合溶液質量。2、上述溶液充分混勻后，取一定量溶液用卡爾·費休庫侖水分滴定儀測量其水分含量。測量3次后，取平均值作為溶液的水分含量。3、根據(jù)配制的水分標準物質水分含量的目標值和溶液水分的測量值，計算得到需要加入的水的質量。用移液器量取所需質量的去離子水，加入到容量瓶中，蓋上瓶塞，充分混勻。4、移取IOmL的混勻后的混合溶液到IOmL安瓿瓶中，放置在恒溫恒濕箱中，監(jiān)測水分含量隨時間的變化。改變恒溫恒濕箱的濕度，再移取IOmL混合溶液，在其他條件相同的情況下，監(jiān)測水分含量隨時間的變化。當混合溶液水分含量隨時間變化最小時，即環(huán)境與樣品水分交換接近平衡，樣品水分含量保持穩(wěn)定時，記錄恒溫恒濕箱內的濕度。5、清洗并烘干400個IOmL無色玻璃安瓿瓶，在上述樣品與環(huán)境水分交換接近平衡的濕度下，將容量瓶中的混合溶液依次分裝到安瓿瓶中，并用汽油噴燈加熱封裝安瓿瓶。6、在上述400個標準物質中，隨機抽取15支樣品，用卡爾·費休庫侖水分滴定儀測量其水分含量。另外，再隨機抽取15支樣品，用卡爾·費休容量水分滴定儀測量其水分含量。取庫侖法和容量法結果的平均值作為水分標準物質的水分含量結果。7、分別評定庫侖法和容量法的水分測量結果的不確定度，以及標準物質均勻性引入的不確定度，并用方差合成的方法得到水分標準物質的合成標準不確定度。最終，給出配制的水分標準物質的水分含量及其不確定度。所述步驟1中的容量瓶的容積為5L，天平的量程應大于^g，分辨率應小于0. Olgo 碳酸丙二醇酯的CAS號為108-32-7，分析純試劑；1-丁醇的CAS號為71_36_3，分析純試劑；二甲苯，可以是對二甲苯(CAS :106-42-4)，或間二甲苯(CAS :1330-20-7)，或鄰二甲苯(CAS :95-47-6)，均為分析純試劑。碳酸丙二醇酯的質量百分比為(49 %-60 % )，丁醇的質量百分比為(0%-27%)，二甲苯的質量百分比為(17%-51%)?；旌先芤旱拿芏仍?(0. 99-1. 01) X 103kg/m3 范圍內。所述步驟2中，取樣量約為0. 2mL。卡爾 費休庫侖水分滴定儀根據(jù)卡爾 費休原理，即在無水溶劑中，碘、二氧化硫和水按照物質的量比例1 1 1反應；反應物碘分子由陽極電解得到。根據(jù)法拉第定律，通過電解電量計算碘的物質的量，從而計算出未知樣品中水分含量。所述步驟3中，加入水的質量根據(jù)如下公式計算。
in ■ Xri + Amχ =----C1)
m + Δ/7
γ π m-(x-xn)_ NAm = ----(2)
l-x其中，X是水分標準物質的水分含量的目標值；m是容量瓶內混合溶液的質量，g ； X0是卡爾·費休庫侖法測得的容量瓶內混合溶液的水分含量；Δπι是加入的水的質量，g。所述步驟4中，恒溫恒濕箱的溫度為25°C，濕度范圍為(20%-70%)o待濕度穩(wěn)定后，放入盛有混合溶液的安瓿瓶，每隔15分鐘用卡爾·費休庫侖水分滴定儀測量一次水分含量，共計12次。實驗完成后，調節(jié)恒溫恒濕箱中的濕度，待濕度穩(wěn)定后再放入新的樣品， 開始下一次水分含量監(jiān)測實驗。恒溫恒濕箱的濕度每次增加5%。所述步驟5中樣品分裝的操作在通風櫥中進行。通過小型加濕器調節(jié)通風櫥內的濕度，用濕度計監(jiān)測濕度值，使?jié)穸冗_到步驟4所述的樣品水分含量穩(wěn)定的濕度值。所述步驟6中，卡爾·費休庫侖水分滴定儀測量樣品水分時，單次水分進樣量為 (0. 2-0. 4)mg?？枴べM休容量水分滴定儀根據(jù)卡爾·費休原理，即在無水溶劑中，碘、二氧化硫和水按照物質的量比例1 1 1反應。滴定劑碘的物質的量通過碘溶液的濃度和體積計算得到；碘溶液濃度通過已知水分含量的水分標準物質標定得到。所述步驟7中，庫侖法測量結果的不確定度由A類不確定度和B類不確定度合成得到(公式3)。A類不確定度(Uia)等于測量結果的標準偏差；B類不確定度(Uib)來自于樣品的質量、電解電流和時間以及測量結果的系統(tǒng)偏差等。容量法測量結果的不確定度由A 類不確定度和B類不確定度合成得到(公式4)。A類不確定度(U2a)等于測量結果的標準偏差；B類不確定度(U2b)來自于樣品的質量、滴定劑的體積和水分標準物質的水分含量等。 根據(jù)公式5計算水分標準物質的水分含量的標準不確定度。其中，uH是標準物質均勻性引入的不確定度。根據(jù)公式6計算水分標準物質的水分含量的擴展不確定度(擴展因子k =
2)。
"丨=VW1A2+^IB2(3)
W2 二 Λ/W；^ +U2B(4)
l/c = ^jlZl2 +Il21 +Uh2(5)
U = k · Uc(6)
實施例1
配制水分含量為的水分標準物質。碳酉I丙二二醇酯的質量百分比為陽％;1
醇的質量百分比為27% ；間-二甲苯的質量百分比為18%?；旌先芤旱目傎|量為4500g。 卡爾 費休庫侖水分滴定儀測量混合溶液的水分含量為0.0156%。水分標準物質的水分含量目標值為1%，根據(jù)公式2計算得到需要加入水44. 75g。實際加入水44.76g。溶液混合均勻后，每次取IOmL在不同濕度條件下監(jiān)測水分含量的變化。結果如圖1所示，在濕度為 45%時，樣品水分在3小時內變化值小于0. 01%。調節(jié)通風櫥內濕度到45%，穩(wěn)定1小時以上，在通風櫥里將容量瓶內的溶液分裝到安瓿瓶中?？枴べM休庫侖水分滴定儀測量水分標準物質的水分，15次結果的平均值為 0. 999% ；卡爾·費休容量水分滴定儀測量水分標準物質的水分，15次結果的平均值為 1.001%。以庫侖法和容量法結果的平均值為水分標準物質的水分含量，即1.000%。庫侖法的A類不確定度(u1A)為0. 003%，B類不確定度(u1B)為0. 004%，合成標準不確定度(U1)為0.005%。容量法的A類不確定度(u2A)為0.004%，B類不確定度(u2B) 為0.004%，合成標準不確定度(U2)為0.006%。水分標準物質瓶間均勻性引入的不確定度為0.002%，與其他不確定度分量相比，量值較小，可以忽略不計。因此，水分標準物質的水分含量的標準不確定度為0. 008%，擴展不確定度為0. 016% (k = 2)。最終，配制的水分標準物質水分含量為1. 000%，擴展不確定度為0. 016%。請參閱圖1所示，為水分含量為的水分標準物質的水分-時間曲線示意圖。實施例2配制水分含量為0. 的水分標準物質。碳酸丙二醇酯的質量百分比為49% ； 1-丁醇的質量百分比為0%;間-二甲苯的質量百分比為51%?；旌先芤旱目傎|量為4500g。 卡爾·費休庫侖水分滴定儀測量混合溶液的水分含量為0.015%。水分標準物質的水分含量目標值為0.1%，根據(jù)公式2計算得到需要加入水3. 86g。實際加入水3.90g。溶液混合均勻后，每次取IOmL在不同濕度條件下監(jiān)測水分含量的變化。結果如圖2所示，在濕度為 20%時，樣品水分在3小時內變化值小于0. 001%。調節(jié)通風櫥內濕度到20%，穩(wěn)定1小時以上，在通風櫥內將容量瓶內的溶液分裝到安瓿瓶中?？枴べM休庫侖水分滴定儀測量水分標準物質的水分，15次結果的平均值為0. 1071% ；卡爾·費休容量水分滴定儀測量水分標準物質的水分，15次結果的平均值為 0. 1059%。以庫侖法和容量法結果的平均值為水分標準物質的水分含量，即0. 1065%。庫侖法的A類不確定度(u1A)為0. 0003%, B類不確定度(u1B)為0. 0004%，合成標準不確定度(U1)為0.0005%。容量法的A類不確定度(u2A)為0.0009%，B類不確定度 (u2B)為0.0006%，合成標準不確定度(U2)為0.0011%。水分標準物質瓶間均勻性引入的不確定度為0. 0003%，與其他不確定度分量相比，量值較小，可以忽略不計。因此，水分標準物質的水分含量的標準不確定度為0. 0012%，擴展不確定度為0. 0024% (k = 2)。最終，配制的水分標準物質水分含量為0. 1065%,擴展不確定度為0. 00 %。請參閱圖2所示，為水分含量為0. 1 %的水分標準物質水分-時間曲線示意圖。
權利要求
1. 一種水分含量標準物質的制備方法，具特征在于包括以下步驟1.1.將玻璃容量瓶充分干燥后，蓋上瓶塞，在天平上準確稱其質量，向容量瓶中按比例加入碳酸丙二醇酯、1-丁醇和二甲苯，蓋上瓶塞，準確稱其質量，得到混合后的溶液質量；1.2.將上述溶液充分混勻后，取一定量溶液用卡爾·費休庫侖水分滴定儀測量其水分含量；測量數(shù)次后，取平均值作為溶液的水分含量；1. 3.根據(jù)配制的水分標準物質水分含量的目標值和溶液水分的測量值，計算需要加入的水的質量，用移液器量取所需質量的去離子水，加入到容量瓶中，蓋上瓶塞，充分混勻；1. 4.移取IOmL的混勻后的混合溶液到IOmL安瓿瓶中，放置在恒溫恒濕箱中，監(jiān)測水分含量隨時間的變化；改變恒溫恒濕箱的濕度，再移取IOmL混合溶液，監(jiān)測水分含量隨時間的變化；當混合溶液水分含量隨時間變化最小時，即環(huán)境與樣品水分交換接近平衡，樣品水分含量保持穩(wěn)定時，記錄恒溫恒濕箱內的濕度；1. 5.清洗并烘干數(shù)個IOmL無色玻璃安瓿瓶，在上述樣品與環(huán)境水分交換接近平衡的濕度下，將容量瓶中的混合溶液依次分裝到安瓿瓶中進行加熱封裝；1.6.在上述標準物質中，第一次隨機抽取數(shù)支樣品，用卡爾·費休庫侖水分滴定儀測量其水分含量；另外，再第二次隨機抽取數(shù)支樣品，用卡爾·費休容量水分滴定儀測量其水分含量；取庫侖法和容量法結果的平均值作為水分標準物質的水分含量結果；1.7.分別評定庫侖法和容量法的水分測量結果的不確定度，以及標準物質均勻性引入的不確定度，并用方差合成的方法得到水分標準物質的合成標準不確定度；最終，給出配制的水分標準物質的水分含量及其不確定度。
2.根據(jù)權利要求1所述的水分含量標準物質的制備方法，其特征在于步驟1.2所述的測量次數(shù)為3次。
3.根據(jù)權利要求1所述的水分含量標準物質的制備方法，其特征在于步驟1.5所述的清洗并烘干的無色玻璃安瓿瓶為400個。
4.根據(jù)權利要求1所述的水分含量標準物質的制備方法，其特征在于步驟1.6所述的第一次與第二次隨機抽取樣品數(shù)量均為15支。
5.根據(jù)權利要求1所述的水分含量標準物質的制備方法，其特征在于步驟1.5所述的加熱封裝采用汽油噴燈加熱封裝。
全文摘要
一種水分含量標準物質的制備方法，將干燥的玻璃容量瓶稱質量，按比例加入碳酸丙二醇酯、1-丁醇和二甲苯，稱量混合溶液質量；測量該混合溶液的水分，再根據(jù)配制目標值，計算需要加入的水的質量；將去離子水加入到容量瓶中混勻；移取部分混合溶液到安瓿瓶中，調節(jié)恒溫恒濕箱的濕度，監(jiān)測不同濕度條件下溶液水分含量隨時間的變化；記錄溶液水分含量變化最小時恒溫恒濕箱內的濕度；在溶液水分含量穩(wěn)定的濕度條件下，將混合溶液分裝到安瓿瓶中，封裝安瓿瓶；取庫侖法和容量法結果的平均值作為標準物質的水分含量；評定水分的不確定度。通過本發(fā)明制備的水分標準物質有利于提高卡爾費休水分滴定儀測量結果的準確性。
文檔編號G01N1/28GK102252885SQ20111014558
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權日2011年6月1日
發(fā)明者孫國華, 張偉, 李佳, 王海峰, 馬康 申請人:中國計量科學研究院