JJF(津) 3027-2023 氧化-還原電位測(cè)定儀校準(zhǔn)規(guī)范

CalibrationSpecificationforOxidation-Redu天津市市場(chǎng)監(jiān)督管理委員會(huì)發(fā)布氧化-還原電位測(cè)定儀JJF(津)3027-2023本規(guī)范主要起草人：常子棟(天津市計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)科學(xué)研究院)白玉潔(天津市計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)科學(xué)研究院)張宜文(北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院)王曉冰(河北省計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院)參加起草人：周紅梅(天津市第三中心醫(yī)院分院)王旭丹(天津市水文水資源管理中心)杜藍(lán)橋(天津市水文水資源管理中心)I 2引用文件 3術(shù)語(yǔ) 3.1氧化還原體系 3.2參比電極 3.3氧化還原電極 4概述 5計(jì)量性能 5.1顯示單元分辨力 5.2電計(jì)示值誤差 5.3電計(jì)輸入阻抗 5.4儀器示值誤差 5.5儀器重復(fù)性 6校準(zhǔn)條件 6.1環(huán)境條件 6.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其設(shè)備 7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法 7.1外觀及功能性檢查 7.2顯示單元分辨力 7.3電計(jì)示值誤差 7.4電計(jì)輸入阻抗 7.5儀器示值誤差 7.6儀器重復(fù)性 8校準(zhǔn)結(jié)果 9復(fù)校時(shí)間間隔 附錄A標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置 附錄B氧化-還原電位測(cè)定儀校準(zhǔn)記錄參考格式 附錄C校準(zhǔn)結(jié)果內(nèi)頁(yè)推薦格式 附錄D儀器示值誤差的不確定度評(píng)定示例 JJF1071《國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》和JJF1059.1《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》共同構(gòu)成支撐本規(guī)范制定工作的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范在制定中參考了JJG119-2018《實(shí)驗(yàn)室pH(酸度)計(jì)》、JG757-2018《實(shí)驗(yàn)室離子計(jì)》、GB/T20245.5-2013《電化學(xué)分析儀器性能表示第5部分：氧化還原電位》、HJ746-2015《土壤氧化還原電位的測(cè)定電位法》、SL94-1994《氧化還原電位的測(cè)定(電位測(cè)定法)》的技術(shù)要求和試驗(yàn)方法。本規(guī)范為首次發(fā)布。1本規(guī)范適用于氧化-還原電位測(cè)定儀的校準(zhǔn)。本規(guī)范引用下列文件：JJG119-2018實(shí)驗(yàn)室pH(酸度)計(jì)GB/T20245.5-2013電化學(xué)分析儀器性能表示第5部分：氧化還原電位HJ746-2015土壤氧化還原電位的測(cè)定電位法SL94-1994氧化還原電位的測(cè)定(電位測(cè)定法)凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3.1氧化還原體系redoxsystem氧化還原體系由給定溶液中的各種氧化態(tài)和還原態(tài)物質(zhì)組成，僅當(dāng)溶液中的電化學(xué)活性物質(zhì)可通過(guò)得失電子相互轉(zhuǎn)換并達(dá)到平衡時(shí)才存在。3.2參比電極referenceelectrode參比電極是由內(nèi)充溶液組成固定、可逆性好，在電化學(xué)測(cè)試中電位保持穩(wěn)定的電極。常用的參比電極包括銀-氯化銀電極、甘汞電極等。3.3氧化還原電極redoxelectrode氧化還原電極是一種表面惰性的電極。氧化還原體系中的電化學(xué)活性物質(zhì)在其表面交換電子。典型的電極材料是鉑或金。氧化-還原電位測(cè)定儀(Oxidation-ReductionPotentialMeter,以下簡(jiǎn)稱ORP測(cè)定儀)是一種電化學(xué)分析儀器，用于測(cè)量介質(zhì)中氧化還原電極與參比電極間電動(dòng)勢(shì)的儀器。儀器主要由電位差計(jì)、氧化還原電極與參比電極組成。2氧化-還原電位測(cè)定儀采用比較法測(cè)量氧化還原電位。將氧化還原電極與參比電極置入氧化還原體系溶液中，測(cè)得體系的氧化還原電位。在溶液中存在多個(gè)氧化還原體系時(shí)，測(cè)量到的是一種復(fù)合電位。用惰性電極測(cè)得的氧化還原電位與氧化劑、還原劑活度之間的關(guān)系可以用能斯特方程(Nernstequation)表示，見式(1)。E——電極電位，V;Eo——標(biāo)準(zhǔn)電極電位，V;n——電極反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)；F-—法拉第常數(shù)(Faradayconstant),(96485.3383±0.0083)C/mol;氧化還原電位通常是以標(biāo)準(zhǔn)氫電極(StandardHydrogenElectrode,SHE)為標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)定義，標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電位定義為0mV,且不受溫度變化影響。測(cè)量氧化還原電位時(shí)應(yīng)注意采用的參比電極種類。5計(jì)量特性5.1顯示單元分辨力用于測(cè)量水體中的氧化還原電位的儀器顯示單元分辨力不低于01mV;用于測(cè)量土壤中的氧化還原電位的儀器顯示單元分辨力不低于1mV。5.2電計(jì)示值誤差電計(jì)示值誤差不超過(guò)±1.0%FS。5.3電計(jì)輸入阻抗5.4儀器示值誤差儀器示值誤差不超過(guò)±10mV。5.5儀器重復(fù)性3儀器重復(fù)性不超過(guò)1%。6.2.2pH計(jì)檢定儀(以下簡(jiǎn)稱檢定儀):0.003級(jí)。6.2.4恒溫水槽：控溫范圍(5~60)℃,溫度均勻性不超過(guò)±0.2℃,溫度波動(dòng)度不大于按圖1連接ORP測(cè)定儀電計(jì)和檢定儀，檢定儀高阻斷開。調(diào)節(jié)檢定儀，使其輸出4RR按式(2)計(jì)算每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)電計(jì)示值誤差△E。按圖1連接ORP測(cè)定儀電計(jì)和檢定儀，接通開關(guān)K,高阻R短路，調(diào)節(jié)檢定儀，3次，分別計(jì)算Eo和E?的平均值E?和E?。按式(3)計(jì)算近似等效輸入阻抗r。JJF(津)3027-202357.5儀器示值誤差選用附錄A表A.1中的1種標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于恒溫水槽中恒溫。在ORP測(cè)定儀正常工作條件下，用標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)。之后測(cè)量另一種校準(zhǔn)時(shí)未使用的標(biāo)準(zhǔn)溶液，重復(fù)上述測(cè)量6次。按式(4)計(jì)算儀器示值誤差。7.6儀器重復(fù)性取7.5中6次測(cè)量數(shù)據(jù)，按式(5)計(jì)算儀器重復(fù)性Sr。Sr——儀器重復(fù)性，%;Ei——第i次測(cè)量值，mV;8校準(zhǔn)結(jié)果校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書上反映，校準(zhǔn)證書應(yīng)包括以下信息：b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址；c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)；d)校準(zhǔn)證書編號(hào)，頁(yè)碼及總頁(yè)數(shù)的標(biāo)識(shí)；e)客戶的名稱和地址；f)被校儀器的制造單位、名稱、型號(hào)及編號(hào)；g)校準(zhǔn)單位校準(zhǔn)專用章；h)校準(zhǔn)日期；6i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范名稱及代號(hào)；j)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說(shuō)明；k)校準(zhǔn)時(shí)的環(huán)境溫度、相對(duì)濕度；1)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度；m)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說(shuō)明(若有);n)“校準(zhǔn)證書”的校準(zhǔn)人、核驗(yàn)人、批準(zhǔn)人簽名及簽發(fā)日期；o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校儀器本次測(cè)量有效的聲明；p)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn)，部分復(fù)制證書或報(bào)告無(wú)效的聲明。儀器的復(fù)校時(shí)間間隔由用戶自定，建議不超過(guò)1年。由于復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等因素所決定，因此送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔。如果對(duì)儀器的性能有懷疑或儀器更換重要部件及修理后應(yīng)對(duì)儀器重新校準(zhǔn)。7附錄A標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制A.1標(biāo)準(zhǔn)溶液配制用試劑A.1.1pH有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：鄰苯二甲酸氫鉀(KHC?H?O?)、磷酸二氫鉀(KH?PO?)、磷酸氫二鈉(Na?HPO?)。A.1.2對(duì)苯二酚(C?H?O?):分析純。A.1.3實(shí)驗(yàn)用水：符合GBT6682-2008《分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法》中二級(jí)水A.2標(biāo)準(zhǔn)溶液配制方法A.2.1氧化還原電位標(biāo)準(zhǔn)溶液(pH=4.00)按標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值證書說(shuō)明配制鄰苯二甲酸氫鉀緩沖溶液。稱取1g對(duì)苯二酚，加入100mL鄰苯二甲酸氫鉀pH緩沖溶液中，混合形成懸濁液。A.2.2氧化還原電位標(biāo)準(zhǔn)溶液(pH=6.86)按標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值證書說(shuō)明配制磷酸鹽緩沖溶液。稱取1g對(duì)苯二酚，加入100mL磷酸鹽緩沖溶液中，混合形成懸濁液。A.2.3氧化還原電位標(biāo)準(zhǔn)溶液電位值氧化還原電位標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同溫度下的電位值見表A.1。表A.1氧化還原電位標(biāo)準(zhǔn)溶液電位值(對(duì)苯二酚)參比電極飽和銀-氯化銀電極飽和甘汞電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極8 儀器名稱：儀器型號(hào)： 校準(zhǔn)依據(jù)： 校準(zhǔn)設(shè)備： 校準(zhǔn)時(shí)間： B.1外觀及功能性檢查：B.2計(jì)量特性：B.2.1顯示單元分辨力：mVB.2.2電計(jì)示值誤差：滿量程電位值：mV校準(zhǔn)點(diǎn)電計(jì)示值誤差電計(jì)示值誤差12平均9高阻(Ω)輸入信號(hào)電計(jì)輸入阻13平均抗(Ω)0液溫標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)量值平均值示值誤差重復(fù)性測(cè)量不確定度校準(zhǔn)點(diǎn)待測(cè)溶液JJF(津)3027-2023校準(zhǔn)結(jié)果內(nèi)頁(yè)推薦格式校準(zhǔn)結(jié)果一、外觀及功能性檢查：二、計(jì)量特性校準(zhǔn)結(jié)果：校準(zhǔn)項(xiàng)目校準(zhǔn)結(jié)果12345儀器示值誤差測(cè)量結(jié)果不確定度：U=mV(k=2)以下空白儀器示值誤差的不確定度評(píng)定示例D.1概述D.1.1測(cè)量方法選用pH=4.00的標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于20.0℃恒溫水槽中恒溫。以飽和銀-氯化銀電極為參比電極，在ORP測(cè)定儀正常工作條件下，用標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)。之后測(cè)量pH=6.86的標(biāo)準(zhǔn)溶液，重復(fù)上述操作6次。按式(D.1)計(jì)算儀器示值誤差。D.2測(cè)量模型儀器示值誤差按式(D.1)計(jì)算?！鱁=EoRP-E's(D.1)EoRP——待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)溶液6次測(cè)量平均值，mV;對(duì)苯二酚在水相中的電極反應(yīng)方程式如下：C?H?O?+2H++2e=C?H?(OH)?根據(jù)Nernst方程可得：T——熱力學(xué)溫度，K;aH+——?dú)潆x子活度，mol/L。將pH=-1gaH+及式(D.2)帶入式(D.1)可得：D.3靈敏系數(shù)T的靈敏系數(shù)：pH的靈敏系數(shù)：D.4不確定度來(lái)源分析儀器示值誤差的不確定度來(lái)源主要有以下幾個(gè)：a)儀器測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(EORP);b)溫度測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(T);c)pH標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(pH),包括有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(pHs),以及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稀釋引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(V);d)標(biāo)準(zhǔn)電極電位、法拉第常數(shù)、理想氣體常數(shù)等常數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。由于常數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度較小，可以忽略。D.5標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定D.5.1儀器測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度D.5.1.1儀器重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度被測(cè)儀器連續(xù)測(cè)量6次，測(cè)量值為86、87、86、88、87、86,單位為mV。根據(jù)貝塞爾公式得到單次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏差：S=0.82mV實(shí)際測(cè)量中，以6次測(cè)量的平均值作為測(cè)量結(jié)果，因此：D.5.1.2分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度被測(cè)儀器分辨力為1mV,按均勻分布，因此有：D.5.1.3儀器測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成儀器重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度較小，可忽略，因此：Ure(V=Ure(V1)=0.025%u(pHs)=urel(pHs)×pHs=0.0038JJF(