Контроль точности результатов конечного химического анализа

Контроль точности результатов конечного химического анализа

Контрольная работа

Контроль точности результатов конечного химического анализа

Введение

Контроль - инструмент, позволяющий приписывать характеристику погрешности методик к получаемым по результатам анализа.

Контроль - критерий, позволяющий оценить качество работы лаборанта или инженера. Контроль бывает внешний и внутренний.

Внешний проводится внешними контролирующими организациями, а внутренний сотрудниками лаборатории.

Внутренний контроль бывает оперативным и статистическим. Оперативный оценивается по результатам контрольных измерений, а статистический обработкой имеющихся результатов в лаборатории за определенные сутки.

Типы статистического контроля следующие

выборочный статистический контроль по альтернативному признаку;

выборочный статистический контроль по количественному признаку;

периодическая проверка подконтрольности процедуры выполнения количественного анализа.

Для проведения контроля устанавливается норматив контроля - критерий, используемый для оценки результатов анализа.

Типы оперативного контроля следующие

оперативный контроль повторяемости;

оперативный контроль воспроизводимости;

с применением метода добавок

контроль точности с помощью разбавления.

контроль хром поверхностный погрешность

1. Определение содержания хрома в поверхностных водах

.1 Методика отбора проб воды [1]

Особое внимание при отборе проб требуется обратить на то, что отбор воды должен проводится на 15 - 30 см ниже зеркала воды. Это связано с тем, что поверхностная пленка представляет собой граничную среду между воздухом и водой и концентрации большинства ЗВ в ней в 10-100 и более раз выше, чем в самой толще воды. О загрязнении непроточных водоемов можно судить по донным отложениям. При отборе проб важно учитывать сезон, в который происходит отбор. Различают 4 основных сезонных периода: зимняя и летняя межени (минимальный уровень) и весенний и осенний паводки (максимальный уровень). В межени уровни воды в водоемах минимальны, т.к. нет поступления воды с осадками или количество осадков меньше, чем испарение. В эти периоды роль подземных и грунтовых вод в питании наиболее велико. В периоды паводков уровень воды в водоемах и водотоках повышается, особенно весной, в период половодья. В эти сроки дождевое питание и питание за счет снеготаяния составляют максимальную долю. При этом происходит поверхностный смыв частиц грунта и с ними ЗВ в реки и озера. Для мелких рек и ручьев выделяют также дождевые паводки, характеризующиеся повышением уровня воды в течении нескольких часов или дней после дождя, что играет заметную роль в смыве ЗВ с окружающих территорий. Состояние уровня воды в водоемах важно учитывать в связи с тем, что по тому, в какой период концентрация ЗВ в воде выше, можно судить об его источнике. Если концентрация в межень выше, чем в паводок или практически не изменяется, значит ЗВ в водоток поступают с грунтовыми и подземными водами, если же наоборот - с выпадениями из атмосферы и смывом с подстилающей поверхности.

Общая схема контроля включает этапы:

) отбор проб; 2) обработка проб с целью консервации измеряемого параметра и ее транспортировка; 3) хранение и подготовка пробы к анализу; 4) измерение контролируемого параметра; 5) обработка и хранение результатов.

1.2 Анализ воды на содержание хрома

Анализ воды на хром III-х валентный; хром VI-ти валентный; хром общий основан на фотометрическом методе [2]

Фотометрический метод - это метод анализа, основанный на переведении определяемого компонента в поглощающее свет соединение с последующим определением количества этого компонента путём измерения светопоглощения раствора полученного соединения.

По окраске растворов окрашенных веществ можно определять концентрацию того или иного компонента или визуально, или при помощи фотоэлементов - приборов, превращающих световую энергию в электрическую. В соответствии с этим различают фотометрический визуальный метод анализа, называемый часто колориметрическим, и метод анализа с применением фотоэлементов - собственно фотометрический метод анализа. Фотометрический метод является объективным методом, поскольку результаты его не зависят от способностей наблюдателя.

Фотометрический метод анализа может применяться для большого диапазона определяемых концентраций. Его используют как для определения основных компонентов различных сложных технических объектов с содержанием до 20 -30% определяемого компонента, так и для определения микропримесей в этих объектах при содержании их до 10^-3 - 10^-4%. Комбинирование фотометрических методов с некоторыми методами разделения - хромотографическим, экстракционным позволяет на 1-2 порядка повысить чувствительность определения, доведя его до 10^-5.

В некоторых случаях фотометрический метод может быть применён для одновременного определения в растворе в растворе нескольких ионов, хотя его возможности ограничены.

Градуировочные растворы готовят из ГСО (Государственный стандартный образец) с массовой концентрацией хрома 1,00 мг/см³. Вскрывают ампулу и ее содержимое переносят в сухую чистую пробирку. Для приготовления градуировочного раствора №1 отбирают 5,0 см³ образца с помощью чистой сухой пипетки с одной отметкой вместимостью 5 см³ и переносят в мерную колбу вместимостью 50 см³. Доводят объем в колбе до метки бидистиллированной водой и перемешивают. Массовая концентрация хрома в градуировочном растворе №1 составит 100 мг/дм³ (если концентрация хрома в ГСО не равна точно 1,00 мг/см³, рассчитывают массовую концентрацию хрома в градуировочном растворе №1 в соответствии с концентрацией конкретного образца). Раствор хранят в плотно закрытой склянке из темного стекла в холодильнике 1 мес. Для приготовления градуировочного раствора №2 пипеткой с одной отметкой вместимостью 5 см³ отбирают 5,0 см³ градуировочного раствора №1, помещают его в мерную колбу вместимостью 100 см³ и доводят до метки бидистиллированной водой. Массовая концентрация хрома в градуировочном растворе №2 составит 5,00 мг/дм³. Раствор используют в день приготовления. Для приготовления градуировочного раствора №3 градуированной пипеткой вместимостью 1 см³ отбирают 1,0 см³ раствора №1, помещают его в мерную колбу вместимостью 100 см³ и доводят до метки бидистиллированной водой. Массовая концентрация хрома в градуировочном растворе №3 составит 1,00 мг/дм³. Раствор используют в день приготовления.

Для установления градуировочной зависимости при выполнении измерений хрома в водном растворе в мерные колбы вместимостью 100 см³ градуированными пипетками вместимостью 1 и 5 см³ вносят 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 см³ градуировочного раствора №2 с массовой концентрацией хрома 5,00 мг/дм³, доводят объем растворов до меток бидистиллированной водой и тщательно перемешивают. Массовые концентрации хрома в полученных градуировочных образцах равны, соответственно, 0; 25; 50; 75; 100; 125; 150 мкг/дм³. Из каждой колбы цилиндром вместимостью 100 см³ отбирают 80 см³ раствора, переносят его в сухие конические или плоскодонные колбы вместимостью 250 см³. Выполняют определение хрома согласно 11.1, измеряя оптическую плотность водного раствора. Одновременно выполняют холостой опыт, используя 80 см³ бидистиллированной воды. Оптическую плотность холостого опыта вычитают из оптической плотности градуировочных образцов. Градуировочные зависимости оптической плотности от массовой концентрации хрома в градуировочных образцах рассчитывают методом наименьших квадратов. Градуировочные зависимости устанавливают при использовании новой партии 1,5 - дифенилкарбазида, либо при замене измерительного прибора, но не реже одного раза в год.

При превышении ПДК соединений хрома в поверхностных водоемах, предприятие, совершившее выброс хрома, облагается платой за сверхлимитное загрязнение окружающей природной среды, она определяется путем умножения соответствующих дифференцированных ставок платы за загрязнение в пределах установленных лимитов на величину превышения фактической массы выбросов, сбросов загрязняющих веществ, объемов размещения отходов над установленными лимитами, суммирования полученных произведений по видам загрязнения и умножения этих сумм на пятикратный повышающий коэффициент.

В случае отсутствия у природопользователя оформленного в установленном порядке разрешения на выброс, сброс загрязняющих веществ, размещение отходов вся масса загрязняющих веществ учитывается как сверхлимитная.

2. Контроль погрешности измерений

I Оценка характеристик погрешности измерения с применением стандартных образцов

Таблица 1 - Исходные данные единичного анализа образцов для оценивания

. Расчет погрешности для С₁=0,5

Рассчитаем среднее арифметическое значение результатов анализа, полученных в условиях повторяемости по формуле:

Для полученных результатов определим дисперсию по формуле:

Определяем среднее квадратичное отклонение результатов анализа, полученных в условиях повторяемости по формуле:

при этом

Находим значение:

Тогда средне-квадратичное отклонение, полученное в условиях повторяемости и воспроизводимости будет определяться по формуле:

Определим математическое ожидание, используя формулу:

Таким образом, рассчитаем критерий Стъюдента:

Табличное значение критерия Стъюдента для числа степеней свободы f=10-1=9 составляет t_т= 2,2622. Поскольку t_p< t_т, то математическое ожидание является незначимым и в формуле определения погрешности не учитывается, тогда:

 (где z=1.96 при р=0,95)

2. Расчет погрешности для С₂=2,5 (аналогично предыдущему расчету)

Рассчитаем среднее арифметическое значение результатов анализа, полученных в условиях повторяемости по формуле:

Для полученных результатов определим дисперсию по формуле:

Определяем среднее квадратичное отклонение результатов анализа, полученных в условиях повторяемости по формуле:

при этом

Находим значение:

Тогда среднеквадратичное отклонение, полученное в условиях повторяемости и воспроизводимости будет определяться по формуле:

Определим математическое ожидание, используя формулу:

Таким образом, рассчитаем критерий Стъюдента:

Табличное значение критерия Стъюдента для числа степеней свободы f=10-1=9 составляет t_т= 2,2622. Поскольку t_p< t_т, то математическое ожидание является незначимым и в формуле определения погрешности не учитывается, тогда:  (где z=1.96 при р=0,95)

. Расчет погрешности для С₃=5,0 (аналогично предыдущим расчетам)

Рассчитаем среднее арифметическое значение результатов анализа, полученных в условиях повторяемости по формуле:

Для полученных результатов определим дисперсию по формуле:

при этом

Находим значение:

Тогда среднеквадратичное отклонение, полученное в условиях повторяемости и воспроизводимости будет определяться по формуле:

Определим математическое ожидание, используя формулу:

Таким образом, рассчитаем критерий Стъюдента:

Табличное значение критерия Стъюдента для числа степеней свободы f=10-1=9 составляет t_т= 2,2622. Поскольку t_p< t_т, то математическое ожидание является незначимым и в формуле определения погрешности не учитывается, тогда:

 (где z=1.96 при р=0,95)

II Оценивание систематической составляющей погрешности методом добавок

Таблица 2 - Экспериментальные данные результатов измерений для оценки систематической составляющей погрешности с использованием метода добавок

Определим среднее арифметическое в каждом случае по следующим формулам:

; ;

Определяем среднеквадратичное отклонение для:

пробы без добавки

пробы с добавкой

Оцениваем математическое ожидание:

Определяем критерий Стъюдента:

Табличное значение критерия Стъюдента для числа степеней свободы f=10-1=9 составляет t_т= 2,2622. Поскольку t_p< t_т, то математическое ожидание является незначимым и в формуле определения погрешности не учитывается, тогда:

 (где z=1.96 при р=0,95)

III Оценивание погрешности с применением метода добавок в сочетании с разбавлением

Таблица 3 - Экспериментальные данные результатов измерений для оценки систематической составляющей погрешности с использованием метода добавок в сочетании с разбавлением

Определим математическое ожидание процесса разбавления:

Найдем математическое ожидание погрешности, связанное с добавкой:

Определяем среднее арифметическое в обоих случаях:

;

Находим среднеквадратичное отклонение:

;

Определяем критерий Стъюдента для:

разбавленных проб

проб с добавкой

Поскольку табличное значение критерия Стьюдента составляет t_т = 2,2622, при этом t_p < t_т и t_д < t_т, то математические ожидания являются незначительными и при расчете погрешности не учитываются.

Общая погрешность:

Найдем :

Определяем среднее арифметическое значение проб без добавки:

Определяем среднеквадратичное отклонение:

Таким образом, общая погрешность составит:

Заключение

Был проведен контроль точности результатов конечного химического анализа по оперативному контролю повторяемости и воспроизводимости, с применением метода добавок и разбавления и метод добавок в сочетании с разбавлением. На основании проделанного расчета можно сделать вывод, что результаты всех проведенных анализов соответствуют требованиям.

Список использованной литературы

1 Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления.- М.: Колос, 2000.-232 с.

http://www.ekowater.ru

МИ 2336-2002 Рекомендации по метрологии. Показатели точности правильности и прецизионности методик количественного анализа, методы оценки.

ГОСТ РИСО 5725 - 1 - 2022 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1.