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pH 值标定用混合碳酸盐溶液标准物质的研制(一)

【来源/作者】北纳生物 【更新日期】2019-06-26

<标准溶液>

pH,即氢离子浓度指数,是指溶液中氢离子总数和总物质的量的比值。pH 值大小反映了水溶液酸碱性强弱程度,正常的酸碱度在我们日常生活中具有重要作用。人体通过新陈代谢来维持体液
的酸碱平衡,使其稳定在健康的 pH 值范围内;通过控制土壤的酸碱环境以适应不同农作物的生长;在食品、药品制造过程中对 pH 值进行监控有助于控制生产工艺控制和质量。在污水处理和水质
检测中,pH 值也扮演着重要角色。水厂、水质检测中心、疾控中心等检测机构用于检测饮用水的仪器各不相同,最终导致 pH 的测量结果有所差异。目前,水质 pH 值监测主要采用 pH 试纸法、比色法和离子选择电极法 (pH 计法 ) [9–10] 。为保证 pH 计测量结果的准确性,应特别注意其日常的贮存、定期检查与校准,其中对 pH 计的校准是整个测量过程中极为重要的一环。目前 pH计的校准主要依赖于 pH 校准溶液,因此研究准确且稳定可靠的 pH校准溶液,对统一 pH 的监测具有重要的意义。

我国常用 pH 计校准点为 4.00,6.86,9.18,对应标准物质为邻苯二甲酸氢钾 pH 标准物质、混合磷酸盐 pH 标准物质、硼砂 pH 标准物质。随着仪器发展,各厂家的 pH 计采用的校准点有所差异,如美国标准常用 4.00,7.00,10.00 三个校准点。为满足仪器校准需要,且溶液标准物质简单、经济、易得,使用方便,应用广泛,笔者研制了一种用于 pH 标定的混合碳酸盐溶液标准物质。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

恒温水槽:TC–201 型,美国博勒飞公司;温湿度计:内标式 –93194 型,北京玻璃研究所;容量瓶:2 000 mL,A 级,天津市天玻玻璃仪器有限公司;电子天平:(1)CPA225D 型,感量为 0.01 mg,BSA4202S–CW 型,感量为0.01 g,德国赛多利斯公司;自动电位滴定仪(含 pH 计):C20 型,瑞士梅特勒 – 托利多公司;碳酸钠、碳酸氢钠标准物质:编号分别为191d-I,191d-II,扩展不确定度u=0.01,包含因子k=2,标准值见表 1,美国国家标准与技术研究院 (NIST) ;

碳酸钠、碳酸氢钠:纯度为 99%,北京百灵威科技有限公司;实验所用仪器设备和使用的玻璃器皿都经过法定计量机构检定或校准合格;实验用水为三次纯化水(反渗透、离子交换、石
英器蒸馏),经处理去除二氧化碳。

1.2实验步骤

1.2.1样品预处理

碳酸钠 (270±10)℃下烘干 4 h,碳酸氢钠在20~25℃下置于无水高氯酸镁的干燥器中 24 h。

1.2.2配制方法

准确称取 5.299 51 g 碳酸钠,4.200 52 g 碳酸氢钠,用纯化水溶解,移至 2 000 mL 容量瓶中,加水至溶液总量为 2 000.01 g,混匀,平行配制 9 瓶。将配制好的标准溶液上下摇匀,静置 2 h 后,分装于 100 mL 塑料瓶中,每支 90 mL,共分装约 200支。将封装好的溶液,放置于 4℃条件下保存。

1.2.3均匀性检验

为确定同一批次的标准物质特性量值具有可比性和等效性,选择一定数量具有代表性的样品单元进行均匀性检验。参照标准物质技术规范JJF 1343–2012,按照头尾、中间编号随机抽取 10
瓶已分装好并编号的 pH 标准溶液样品,分别在(10±0.2)℃,(15±0.2)℃,(20±0.2)℃,(25±0.2)℃,(30±0.2)℃,(35±0.2)℃,(40±0.2)℃,(45±0.2)℃,(50±0.2)℃条件下,取样约 40 mL(以浸没电极为准),每个样品在每个温度下平行测定 2 次 pH 值,对其进行方差分析。

1.2.4稳定性检验

(1)长期稳定性检验。依据标准物质技术规范,本着前密后疏的原则,对混合碳酸盐 pH 溶液标准物质在约 4℃低温储存条件下的稳定性进行考察。在为期 6 个月的时间内,抽取存放不同时间间隔的标准物质,对不同测量温度下的 pH 标准溶液进行测量比对,并进行统计分析。

(2)短期稳定性检验。为了研究运输条件对标准物质稳定性的影响,模拟了高温天气下的运输条件,随机抽取 6 份 pH 标准溶液,分别置于 (60±2)℃(模拟运输条件)及 (4±1)℃(常规储存条件)的恒温环境中保存一周,抽取不同的时间间隔对不同测量温度下的 pH 标准溶液进行测量比对。

1.2.5定值方法

将NIST标准物质严格按证书说明配制成溶液,用研制的 pH 溶液标准物质与 NIST pH 标准物质在不同温度下的单点 pH 值比对进行定值。在校正和测量过程中,均使用自动温度补偿。在测量过程中,若样品温度等于校正时标准 pH 缓冲溶液的温度,即 T=T 0 时无温度补偿。实际测量时若 T 偏离 T 0 ,则 pH 计会自动进行温度补偿。

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【关键词】pH 溶液 土壤 北纳生物 

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