數(shù)顯硅酸根分析儀是一種專用儀器，該儀器主要用于火力發(fā)電廠、石化、制藥、冶金、半導(dǎo)體、工業(yè)水處理等工作中硅酸根含量的監(jiān)測。由于新版中華人民共和國《國家計量技術(shù)法規(guī)目錄》并沒有收錄專門的硅酸根分析儀檢定規(guī)程，筆者在結(jié)合這類儀器的使用說明書和個人理解的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一套對數(shù)顯式硅酸根分析儀的校準方法，下面以北京某公司生產(chǎn)的ND-2106型數(shù)顯式硅酸根分析儀為例，介紹筆者的構(gòu)想和校準方法，以求共勉。
一、儀器的技術(shù)參數(shù)與日常校準
ND-2106數(shù)顯式硅酸根分析儀采用光電比色的原理進行測量，其理論依據(jù)符合朗伯-比耳定律。主要技術(shù)參數(shù)如下:
1.儀器為數(shù)顯式直讀，測量范圍:0～200μg/L SiO2
2.基本誤差:±2.5%(全量程)(當測量范圍為0～50μg/L SiO2時，基本誤差為±4%，即±2μg/L SiO2)
3.重復(fù)性:變異系數(shù)RSD<0.5%
4.穩(wěn)定性:每小時漂移≤0.5%(全量程)
根據(jù)儀器使用說明書，儀器在實驗室使用前，必須配制一系列標準溶液(10μg/L、20μg/L、30μg/L、50μg/L、100μg/L、150μg/L)進行上標及下標的確定(依據(jù)A=K×L×C，根據(jù)已知溶液濃度確定上標、下標，即確定儀器的吸光系數(shù)K)和儀器刻度的校對(即儀器線性的校準)。另外，由于用戶與廠家使用的化學(xué)試劑不一致，或由于用戶使用的每批化學(xué)試劑不一致，所以儀器使用前和每變更一批化學(xué)試劑時需要重新確定儀器的上、下標(即重新確定儀器的吸光系數(shù)K)。
專門從事儀器檢定、校準的實驗室直接參照儀器使用說明書的方法對儀器進行校準，但通常存在以下困難:
1.儀器說明書所介紹的校準方法涉及多個配制溶液和顯色的步驟，給客觀評價儀器的計量性能引入了過多的干擾因素。
2.儀器說明書所要求的無硅水、化學(xué)試劑，在實際的儀器校準過程中難以同時滿足。
為了簡化校準過程，消除校準過程中存在的困難和干擾因素，筆者采用分析純的CuSO4·5H2O配制了一系列溶液作為校準數(shù)顯式硅酸根分析儀的標準溶液，對儀器進行校準。從理論上說，硫酸銅溶液作為校準儀器的標準溶液具有以下特點:
1.硫酸銅溶液在酸性環(huán)境中顏色均一、穩(wěn)定，可以作為標準溶液。
2.穩(wěn)定的硫酸銅溶液具有與硅酸根顯色后較為接近的顏色，因此在作為校準儀器的標準時不需進行或經(jīng)過顯色過程，能實現(xiàn)簡化校準步驟，消除多步驟引入的干擾因素。
二、數(shù)顯式硅酸根分析儀的校準方法
1.準備過程
(1)0.05mol/L的硫酸溶液:移取2.8mL濃硫酸于事先加入了約1000mL蒸餾水的磨口瓶中，攪拌均勻加蓋。
(2)配制標準溶液:準確稱取4.000克分析純的CuSO4·5H2O，溶解后于250mL容量瓶進行定容搖勻得儲備溶液。
(3)分別移取0.0mL、1.0mL、3.0mL、5.0mL、15.0mL儲備液于1、2、3、4、6號250mL容量瓶中進行定容并搖勻備用(溶解和定容均采用0.05mol/L的硫酸溶液,以便獲得穩(wěn)定的硫酸銅溶液)。移取20.0mL儲備液于500mL容量瓶中，用0.05mol/L硫酸溶液定容并搖勻得5號溶液。
2.測試過程
(1)儀器開機預(yù)熱10min后，用1號溶液(即蒸餾水)反復(fù)沖洗儀器比色池后進行測量；若儀器偏離零點，用零點旋鈕調(diào)節(jié)至零點；零點調(diào)節(jié)后用6號溶液沖洗比色池1～2次后進行測量，并采用終點校準旋鈕調(diào)節(jié)儀器示值至150.0μg/L。
(2)依次測量1～6號參考標準溶液，測試結(jié)果如表1所示。
(3)于表2中記錄儀器校準狀態(tài)時顯示的上、下標。
(4)按儀器使用說明書，用蒸餾水調(diào)節(jié)儀器至實際工作的上、下標后再測量1～6號參考標準溶液，測試結(jié)果如表2所示。
(5)用蒸餾水沖洗比色池后入比色池測量，記錄初始數(shù)據(jù)，1小時后記錄終態(tài)數(shù)據(jù)，兩者之差為儀器漂移。
3.結(jié)果分析
結(jié)合表1、表3可以看出:
<CTSM>表1儀器基本誤差和測量重復(fù)性(單位:μg/L)</CTSM>
<CTSM>表3儀器漂移(單位:μg/L)</CTSM>
(1)被校準的儀器基本誤差(+1.15%)、測量重復(fù)性(0.07%)和穩(wěn)定性(0.15%)均滿足儀器說明書的技術(shù)參數(shù)。
(2)新的校準方法的確達到了預(yù)期簡化步驟、消除干擾因素并直觀反映儀器性能的目的。
由表2可以看出:
<CTSM>表2儀器的上、下標及相應(yīng)的測量結(jié)果(單位:μg/L)</CTSM>
(1)儀器在校準狀態(tài)時的上、下標(下標:0.0μg/L；上標:49.6μg/L)與實際工作狀態(tài)時的上、下標(下標:-2.1μg/L；上標:48.2μg/L)基本接近，也就是說，儀器在校準狀態(tài)時具有與實際工作狀態(tài)時相近的靈敏度系數(shù)或吸光系數(shù)。
(2)比較不同上、下標時參考標準樣品的測量結(jié)果可以看出:儀器不僅測得的兩組測量結(jié)果極為接近(最大相差2.3μg/L)；而且刻度均勻性也相當(64mg/L CuSO4·5H2O大約相當于10μg/L SiO2顯色)。
以上分析結(jié)果進一步表明，筆者使用的校準方法不僅簡化了校準步驟，直觀地反映了儀器的計量性能，而且校準結(jié)果所反映出的儀器計量性能與實際工作狀態(tài)時的儀器的計量性能是一致的。
三、與傳統(tǒng)校準方法的比較分析與應(yīng)用
將同一被檢對象采用說明書介紹的方法和采用筆者介紹的數(shù)顯式硅酸根分析儀的校準方法分別進行校準，所得校準結(jié)果如表4所示。將筆者介紹的校準方法運用于校準北京某公司生產(chǎn)的型號為PGF-Ⅱ型數(shù)顯式硅酸根分析儀，所得校準結(jié)果如表5所示。
結(jié)合表4、表5可以看出:
<CTSM>表4不同校準方法對應(yīng)的校準結(jié)果(單位:μg/L)</CTSM>
<CTSM>表5硫酸銅標準溶液用于校準PGF-Ⅱ型數(shù)顯式硅酸根分析儀</CTSM>
(1)與傳統(tǒng)校準方法比較，硫酸銅標準溶液由于其特有的均一、穩(wěn)定性，在校準同一被檢對象時，表現(xiàn)出良好的測量重復(fù)性，因而是理想的標準溶液。
(2)采用傳統(tǒng)方法校準被檢對象時，由于標準溶液要經(jīng)過多步化學(xué)反應(yīng)進行顯色，引入的干擾因素多，表現(xiàn)出儀器的測量重復(fù)性偏高且低刻度時的基本誤差偏大。
(3)數(shù)顯式硅酸根分析儀的校準方法可以應(yīng)用于原理相同的不同型號或廠家的硅酸根分析儀的校準。
四、結(jié)論
綜上所述，與傳統(tǒng)的校準方法相比，采用穩(wěn)定、均一的硫酸銅標準溶液校準數(shù)顯式硅酸根分析儀，不僅能簡化校準過程本身，還能真實、準確地反映出儀器實際工作狀態(tài)時的計量性能，并且可以在原理相同的不同型號或廠家的硅酸根分析儀中推廣運用。但筆者考慮到不同廠家的儀器在光源、比色池等的設(shè)計上可能存在差異，從而導(dǎo)致儀器的靈敏系數(shù)有所不同，因而認為在校準其他類型硅酸根分析儀時，硫酸銅參考標準溶液的定量配制方法還有待于在實驗中摸索總結(jié)。
