Nghiên cứu pha chế chất chuẩn phục vụ kiểm định, hiệu chuẩn các thiết bị quan trắc môi trường nước tại hiện trường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - DƢƠNG ĐỨC ANH NGHIÊN CỨU PHA CHẾ CHẤT CHUẨN PHỤC VỤ KIỂM ĐỊNH, HIỆU CHUẨN CÁC THIẾT BỊ QUAN TRẮC MÔI TRƢỜNG NƢỚC TẠI HIỆN TRƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - DƢƠNG ĐỨC ANH NGHIÊN CỨU PHA CHẾ CHẤT CHUẨN PHỤC VỤ KIỂM ĐỊNH, HIỆU CHUẨN CÁC THIẾT BỊ QUAN TRẮC MÔI TRƢỜNG NƢỚC TẠI HIỆN TRƢỜNG Chun ngành: Hóa Phân Tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Dương Thành Nam PGS.TS Tạ Thị Thảo Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Bản luận văn thực hồn thành Phịng Kiểm chuẩn thiết bị – Trung tâm Quan trắc môi trường – Tổng cục Mơi trường, Phịng thí nghiệm Hóa phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Lời đầu tiên, xin chân thành cảm ơn TS Dương Thành Nam giao đề tài, tận tình hướng dẫn tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn Đồng thời cho phép tham gia sử dụng phần kết nghiên cứu đề tài khoa học công nghệ cấp sở “Nghiên cứu sở khoa học thực tiễn xây dựng, pha chế mẫu chuẩn (dung dịch chuẩn) phục vụ kiểm định, hiệu chuẩn phương tiện đo nước” TS Dương Thành Nam chủ nhiệm đề tài Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS TS Tạ Thị Thảo – Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên dẫn cho suốt q trình học tập nghiên cứu hồn thành luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô, anh chị bạn Bộ mơn Hóa phân tích, Phịng Kiểm chuẩn thiết bị giúp đỡ suốt thời gian thực hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2016 Học viên Dƣơng Đức Anh i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên tiếng anh Tên tiếng việt AC Alternating current Dòng điện xoay chiều ASTM American Society for Testing and Hội Thử nghiệm Vật liệu Mỹ Materials CRMs Certified reference materials Mẫu chuẩn chứng nhận CV Coefficient variation Hệ số biến thiên DC Direct current Dòng điện chiều EA Absolute error Sai số tuyệt đối EC Conductivity of electrolytes Độ dẫn điện ER Relative error Sai số tương đối EtOH Ethanol Ancol etylic GUM Guide to the Expression of Hướng dẫn trình bày độ khơng Uncertainty in Measurement đảm bảo đo HDPE Hight Density Polyethylene Polyetilen có tỷ trọng cao ISO International Organization for Tổ chức quốc tế tiêu chuẩn Standardization hóa International Union of Pure and Hiệp hội quốc tế hóa học cở Applied Chemistry hóa học ứng dụng NBS National Bureau of Standard Cục tiêu chuẩn quốc gia NIST National Institute of Science and Viện Tiêu chuẩn Kĩ thuật Technology, USA Quốc Gia, Hoa Kỳ NMIs National metrological institutes Viện Đo lường Quốc gia n-PrOH n-propanol Propan-1-ol NTU Nephelometric Turbidity Units Đơn vị đo độ đục khuếch tán OILM International Organization of Tổ chức đo lương pháp định Legal Metrology quốc tế IUPAC ii PP Polypropylen Polypropen PS Primary standard Chuẩn gốc PTĐ Phương tiện đo PTN Phịng thí nghiệm Quality Assurance and quality Đảm bảo chất lượng kiểm Control soát chất lượng RM Reference materials Mẫu đối chứng SD Standard deviation Độ lệch chuẩn SI The International System of Units Đơn vị SRM Standard reference materials Mẫu chuẩn đối chứng SS Secondary standard Chuẩn thứ cấp TB Mean Giá trị Trung bình QA/QC Tiêu Chuẩn Việt Nam TCVN TDS Total dissolved solids Tổng chất rắn hòa tan Tub Turbidity Độ đục U Expanded uncertainty Độ không đảm bảo mở rộng uc The combined standard Độ không đảm bảo chuẩn tổng uncertainty hợp iii THUẬT NGỮ Các thuật ngữ sau trích dẫn từ TCVN 6165:2009 [6] IUPAC Recommendations 2002 [15] Chuẩn đầu (gốc): Chuẩn mà định thừa nhận rộng rãi có tính chất đo lường cao có giá trị chấp nhận mà không cần tham khảo tiêu chuẩn khác Chuẩn đo lường chính: Chuẩn đo lường thiết lập cách sử dụng thủ tục đo quy chiếu đầu, tạo thành vật mẫu, chọn lựa theo quy ước Chuẩn đo lường: phương tiện kỹ thuật để thể hiện, trì đơn vị đo đại lượng đo dùng làm chuẩn để so sánh với phương tiện đo chuẩn đo lường khác Chuẩn thứ cấp: Chuẩn đo lường thiết lập thông qua việc hiệu chuẩn so với chuẩn đầu đại lượng loại Chuỗi liên kết chuẩn đo lường: Dãy chuẩn đo lường phép hiệu chuẩn dùng để liên hệ kết qủa đo tới mốc quy chiếu Độ không đảm bảo (của phép đo): Tham số gắn với kết phép đo, đặc trưng cho phân tán giá trị quy cho đại lượng đo cách hợp lý Độ không đảm bảo chuẩn loại A: Nhận từ hàm mật độ xác suất bắt nguồn từ phân bố tần suất quan sát Độ không đảm bảo chuẩn loại B: Nhận từ hàm mật độ xác suất giả định dựa độ tin cậy mà biến xảy ra, thường gọi xác suất chủ quan Độ không đảm bảo chuẩn: Độ không đảm bảo kết phép đo diễn đạt độ lệch chuẩn Độ không đảm bảo mở rộng: Đại lượng xác định khoảng bao quanh kết phép đo mà cho chứa đựng phần lớn phân bố giá trị qui cho đại lượng đo cách hợp lý iv Độ không đảm bảo tổng hợp: Độ không đảm bảo chuẩn kết phép đo kết nhận từ giá trị số đại lượng khác nhau, dương bậc hai tổng số hạng, số hạng phương sai hiệp phương sai đại lượng khác có trọng số tùy theo kết đo biến đổi so với thay đổi đại lượng Độ ổn định dài hạn: Độ ổn định tính chất mẫu chuẩn điều kiện bảo quản quy định nhà sản xuất mẫu chuẩn chứng nhận (CRM) Độ ổn định ngắn hạn: Độ ổn định tính chất mẫu chuẩn suốt trình vận chuyển điều kiện vận chuyển quy định Hệ số phủ: Thừa số số sử dụng bội độ không đảm bảo (KĐB) chuẩn tổng hợp để nhận độ KĐB mở rộng Hiệu chính: Việc bù cho ảnh hưởng hệ thống ước lượng Hiệu chuẩn: Hoạt động, thiết lập điều kiện quy định, bước thứ mối quan hệ giá trị đại lượng có độ khơng đảm bảo đo chuẩn đo lường cấp số tương ứng với độ không đảm bảo đo kèm theo bước thứ hai sử dụng thông tin thiết lập mối quan hệ để nhận kết đo từ số Kiểm định: Hoạt động đánh giá, xác nhận đặc tính kỹ thuật đo lường PTĐ theo yêu cầu kỹ thuật đo lường Việc cung cấp chứng khách quan đối tượng cho đáp ứng yêu cầu quy định Liên kết chuẩn đo lường: Tính chất kết qủa đo nhờ kết liên hệ tới mốc quy chiếu thơng qua chuỗi không đứt đoạn phép hiệu chuẩn lập thành tài liệu, phép hiệu chuẩn đóng góp vào độ khơng đảm bảo đo Quy trình đo lường đầu: Là phương pháp có tính chất đo lường cao nhất, mà hoạt động mơ tả đầy đủ hiểu rõ, công bố độ khơng đảm bảo viết đơn vị (SI) Thời gian sử dụng (của mẫu chuẩn): Khoảng thời gian mẫu chuẩn sử dụng v Thời hạn sử dụng (của RM/CRM): Khoảng thời gian nhà sản xuất đảm bảo độ ổn định CRM vi DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Giá trị độ dẫn điện (Ci) dung dịch chuẩn sai số tuyệt đối (EA) phép đo .34 Bảng 3.2 Kết đánh giá độ lặp lại phương pháp đo độ dẫn điện 35 Bảng 3.3 Đánh giá ảnh hưởng độ tinh khiết hóa chất đến giá trị độ dẫn điện 36 Bảng 3.4 Sự phụ thuộc độ dẫn điện vào khối lượng muối 37 Bảng 3.5 Kết thử nghiệm chứng nhận EC-1413 38 Bảng 3.6 Giá trị độ dẫn điện dung dịch RM-EC chuẩn bị theo quy trình 38 Bảng 3.7 Ảnh hưởng to đến giá trị EC .39 Bảng 3.8 Kết đánh giá độ đồng giá trị ấn định dung dịch RM - EC chuẩn bị theo quy trình: (a) EC 147S/cm; (b) EC 1000S/cm; (c) EC 10,00 mS/cm 40 Bảng 3.9 Kết đánh giá độ ổn định ngắn hạn RM-EC 43 Bảng 3.10 Độ không đảm bảo dung dịch chuẩn EC chuẩn bị theo quy trình 47 Bảng 3.11 Giá trị pH dung dịch CRM sai số tuyệt đối (EA) 49 Bảng 3.12 Kết đánh giá độ lặp lại phương pháp đo pH 50 Bảng 3.13 Kết đánh giá ảnh hưởng độ tinh khiết đến giá trị pH chuẩn bị theo quy trình: (a) pH 4, (b) pH 7, (c) pH 10 51 Bảng 3.14 Kết tính pKa thực nghiệm pH 52 Bảng 3.15 Kết tính pKa thực nghiệm pH 10 53 Bảng 3.16 Kết thử nghiệm nhuộm màu RM-pH 10 54 Bảng 3.17 Giá trị pH dung dịch đệm chuẩn bị theo quy trình 54 Bảng 3.18 Kết so sánh liên phòng pH .55 Bảng 3.19 Sự ảnh hưởng nhiệt độ đến giá trị pH 56 Bảng 3.20 Tính đồng dung dịch RM-pH 57 Bảng 3.21 Độ ổn định ngắn hạn RM-pH 60 Bảng 3.22 Độ ổn định dài hạn RM-pH: (a) pH 4; (b) pH 7; (c) pH 10 61 vii Bảng 3.23 Độ không đảm bảo dung dịch chuẩn pH chuẩn bị theo quy trình 66 Bảng 3.24 Kết đánh giá độ xác phương pháp đo Tub .69 Bảng 3.25 Kết đánh giá tính đồng dung dịch RM-Tub 70 Bảng 3.26 Kết đánh giá độ ổn định dài hạn RM-Tub (25  5) oC 71 Bảng 3.27 Kết đánh giá độ ổn định dài hạn RM-Tub (0  5) oC 72 Bảng 3.28 Độ không đảm bảo dung dịch RM-Tub chuẩn bị theo quy trình 73 viii 3.1 Bình hút ẩm 3.2 Bình xịt tia 3.3 Cốc thủy tinh 3.4 Giấy thấm 3.5 Lọ nhựa Hóa chất 4.1 Hexamine, C6H12N4 99,0% 4.2 Hydrazine Sulphate, 99,0% 50 mL PP (NH2)2.H2SO4 Thực nghiệm 5.1 - Muối C6H12N4; (NH2)2.H2SO4 sấy khô 02 nhiệt độ 100oC bảo quản bình hút ẩm trước sử dụng - Các dung dịch CRM, RM cần thử nghiệm cần đặt phòng thử nghiệm tối thiểu 01 trước tiến hành thử nghiệm 5.2 - Cân 10,00 g C6H12N4, định mức 100 mL nước cất deion dung dịch A - Cân 1,00 g (NH2)2.HSO4, định mức 100 mL nước cất deion dung dịch B - Dung dịch chuẩn độ đục với giá trị ấn định 400 NTU: Trộn mL dung dịch A mL dung dịch B, lắc nhẹ giữ ổn định nhiệt độ 25  3oC 24  48h Định mức 100 mL bảo quản bóng tối 91 Phụ lục Giấy chứng nhận đo/thử nghiệm 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 Phụ lục Sản phẩm pH đề tài Mặt trước (sản phẩm pH 4) Mặt sau (sản phẩm pH 4) 105 ... đáp ứng kịp thời cho công tác nghiên cứu vật liệu Do vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu pha chế chất chuẩn phục vụ kiểm định, hiệu chuẩn thiết bị quan trắc môi trường nước trường? ?? lựa chọn để thực Mục tiêu... KHOA HỌC TỰ NHIÊN - DƢƠNG ĐỨC ANH NGHIÊN CỨU PHA CHẾ CHẤT CHUẨN PHỤC VỤ KIỂM ĐỊNH, HIỆU CHUẨN CÁC THIẾT BỊ QUAN TRẮC MÔI TRƢỜNG NƢỚC TẠI HIỆN TRƢỜNG Chun ngành: Hóa Phân Tích Mã số:... hình nghiên cứu pha chế dung dịch chuẩn EC, pH, Tub Để phục vụ kiểm định, hiệu chuẩn thiết bị quan trắc môi trường nước trường, tổ chức, doanh nghiệp, cá nhân xây dựng thương mại hoá thị trường