卡尔-费休水分测定仪.doc

1 卡尔费休水分测定仪卡尔费休水分测定仪 药剂 142 倪伟 【摘要摘要】在国民经济中，石化产品占有重要的地位，该类产品品种繁多，但 大部分都有一项必须检测的重要指标水分含量。在检测中选择何种方法、 如何选择仪器、如何测定其合格，是众多化验工作中的一项大事。作为一类 测定物质中水分含量测定的计量仪器，目前有干燥法、卡尔费休（以下简 称卡氏）容量法和卡氏库伦法等多种仪器。但就多数物质而言最为经济、最 为准确的方法当属卡氏库仑法。本文主要对卡尔费休库仑法水分测定仪的 原理及应用范围等进行简单论述。 【关键词关键词】卡尔费休库仑法；水分；测定；原理 目录目录 1.1.水分测定方法水分测定方法 .2 2 1.11.1 干燥法干燥法.2 2 1.21.2 光谱、色谱法光谱、色谱法.2 2 1.31.3 卡氏容量法卡氏容量法.2 2 1.41.4 卡氏库仑法卡氏库仑法.2 2 2.2.仪器原理仪器原理 .2 2 2.12.1 历史背景历史背景.2 2 2.22.2 原理原理.2 2 3.3.仪器的应用范围仪器的应用范围 .3 3 3.13.1 适用品种适用品种.3 3 3.23.2 适用标准适用标准.4 4 4.4.仪器特点仪器特点 .4 4 4.14.1 软件模块特点软件模块特点.4 4 4.24.2 硬件模块特点硬件模块特点.5 5 5.5.仪器使用时注意的问题仪器使用时注意的问题 .5 5 6.6.结语结语 .5 5 参考文献参考文献 .6 6 2 1.1.水分测定方法水分测定方法 测定物质中水分含量的方法很多，现对常用的几种方法就其经济性、准 确性做简单的对比分析。 1.1 干燥法干燥法 优点：仪器价格低廉。 缺点：精度差;仅能测定至 10-3 级;在干燥蒸馏过程中挥发性物质亦被 蒸发，不能测定物质中水分含量的真值，试验时间过长。 1.2 光谱、色谱法光谱、色谱法 优点：可以测至 10-6 级。 缺点：仪器价格昂贵;环境要求高;准备时间长(几个小时);不利于产品 的过程控制。 1.3 卡氏容量法卡氏容量法 优点：测试品种多，相对于卡氏库仑法有些特殊物质在特定试剂条件下 可以测定(如酮类、醛类)。 缺点：在最佳状态下仅能测至 10-4 级;耗材(试剂)大;测定时间偏长。 1.4 卡氏库仑法卡氏库仑法 优点：仪器价格中等;耗材少;可以测定至 10-6 级;时间短，一般物质在 掌握好进样量的前提下使用淄博华坤电子仪器有限公司 DT-30 系列全自动 (以下简称华坤仪器)60 秒内即可完成测定，是过程控制和仲裁判定的最佳方 法。 缺点：有些具有副反应的物质如酮类、醛类不能测定。 对于多数物质而言，选择卡氏库仑法仪器做为质量控制测定水分含量是 一种即经济又准确的方法。 2.仪器原理仪器原理 2.1 历史背景历史背景 1935 年卡尔费休（KarlFischer）首先提出了利用容量分析测定水分 的方法，这种方法即是 GB6283化工产品中水分含量的测定中的目测法。 目测法只能测定无色液体物质的水分。后来，又发展为电量法。随着科技的 发展，继而又将库仑计与容量法结合起来推出库仑法。这种方法即是 GB7600运行中变压器油水分含量测定法（库仑法） 中的测试方法。现在 的分类目测法和电量法统称为容量法。卡氏方法分为卡氏容量法和卡氏库仑 法两大方法。两种方法都被许多国家定为标准分析方法，用来校正其他分析 方法和测量仪器。 2.2 原理原理 卡尔费休水分测定仪原理是依据卡尔费休容量法，容量法是测量水分最为专一，最 为经典的方法其原理 I2氧化 SO2时需要一定量的水参加，利用这一特性测定待测物质 中的水分。首先是将反应槽中的 2 个铂电极浸入溶液中，并加上直流电。若溶液中有水 3 存在，使阴极极化，两极间无电流通过。滴定至终点时，溶液中有为过量的 I2存在，使 阴极去极化。在 2 个铂电极上发生氧化还原反应，溶液导电使电炉突然增大。反应式如 下：I2-SO2+H2O 2HI+H2S04 3.仪器的应用范围仪器的应用范围 3.13.1 适用品种适用品种 卡氏库仑法仪器可适用多种有机和无机物中的水分测定，但由于各种化合物 性质存在的差异，只有在卡氏试剂中无副反应无干扰的情况下，卡氏库仑法 测定才是一种专属性的方法。原则是（1）副反应不能有水生成。 （2）样品 也不能消耗碘或释放碘。主要具有副反应和干扰的物质有如下八类。 （1）盐、氢氧化物和氧化物。 例如： NaNa2 2COCO3 3+HINaI+CO+HINaI+CO2 2+H+H2 2O O Ca(OH)Ca(OH)2 2+H+H2 2SOSO4 4CaSOCaSO4 4+H+H2 2O O MgO+HIMgI2+H2 还有一些物质亦会发生副反应，例如：Ag2O,HgO,MnO2,PbO,PbO2和 ZnO （2）酮和醛 这两类化合物会和卡氏试剂中的甲醇化合，形成缩酮和缩醛， 并释放水分。此类物质用卡氏库仑法一般不易测定。但卡氏容量法可以测。 改变卡氏试剂的组成，如用乙二醇一甲醚或 2-甲氧基乙醇取代甲醇均可取得 良好的测定效果。值得说明的是，并不是所有的酮类和醛类都不能用卡氏库 仑法进行测定。如甲醛、三氯乙醛、二异丙基酮、苯乙酮、二苯乙醇酮等物 质在进入卡氏试剂中是不会反应而释放水分的。鉴于卡氏容量法的测定精度 可达到 10-4级，从生产酮类和醛类的企业来说，只要满足使用要求，还是建 议采用卡氏容量法。 （3）强酸 强酸会和卡氏试剂中的甲醇发生反应而释放水分 2CH2CH3 3OH+HOH+H2 2SOSO4 4(CH(CH3 3O)SOO)SO2 2+H+H2 2O O CHCH3 3OH+HOOCHCHOH+HOOCHCH3 3O-OCH+HO-OCH+H2 2O O （4）硅烷醇/硅氧烷 末端硅烷醇基团和卡氏试剂中的甲醇发生脂化反应生成水。 （5）含硼化合物 硼酸和甲醇发生脂化反应生成水。 （6）金属过氧化物 与卡氏试剂反应生成水。 （7）消耗碘的物质 此类物质会和卡氏试剂中的碘反应， 。导致测定水分含量偏高，如铁盐、酮 盐、亚硝酸盐、硫代硫酸盐等。 (8)强氧化剂 该类物质在卡氏试剂中的反应会生成碘单质，导致测试水分含量偏低。 在工业产品中，如上所列八类只是品种繁多的物质中的一小部分，而绝大部 分是可以采用卡氏库仑法测定的。比较典型的有以下物质。 4 (1)碳氢化合物 戊烷、己烷、二甲基丁烷、甲基丁二烯、苯、甲苯、二甲 苯、乙基甲苯、二甲基苯乙烯、辛烷、十二烷、十四烯、二十碳烷、二十八 烷、石油醚、汽油、环己胺、甲基环己胺、环庚烷、乙烯环己胺、环十二烷、 癸基环己烷、二环戊二烯、二甲基萘、三甲基苯乙烯、联苯、二氢苊、芴、 亚甲基菲、异甲基异丙基苯等等。 (2)油类 水压油、绝缘油、变压器油、透平油 (3)醇类（全部） (4)卤代烃类（全部） (5)酚类 苯酚、甲酚、氟苯酚、氯酚、二氯苯酚、硝基酚等 (6)脂类（全部） (7)醚类 二乙醚、二甘醇单甲醚、二甘醇二乙醚、聚乙二醚、苯甲醚、氟 苯甲醚、碘苯甲醚、二癸醚、二庚醚 以上所列的无副反应无干扰的物质也仅是常见的一些物质，尚有许多品 种可用卡氏库仑法来测定，在此就不一一列举了。 3.2 适用标准适用标准 ISO、ASTM、DIN、BS、JIS 和 GB 等数十种标准。 3.3 应用行业应用行业 高校、科研院所、质检机构、制药、化工企业、化肥、农药、染料、涂料、 食品饮料、表面活性剂、化妆品等行业，适用于原料、样品的中间体及成品 检测。 4.仪器特点仪器特点 4.1 软件模块特点软件模块特点 （1）可以根据样品实际情况， 自己调节精度、滴定速度、 搅拌速度、终点延时； （2）卡尔费休水分测定仪具 有丰富的运算功能，对应每 一个分析方法的计算公式已 经预设在仪器中，多种结果 （水分百分含量、水分 ppm、 样品中含水的绝对值、消耗 卡式试剂体积）同时显示， 滴定过程中彩色滴定曲线动态显示，它不但可以让您直观地浏览更多的仪器 参数和分析结果信息，还可以让您在最佳时机辨认和测定可能发生的副反应， 以便将其抑制； （3）卡尔费休水分测定仪内置有专用全封闭智能滴定系统，主要用于搅拌 和更换滴定溶剂。只需在触摸屏上操作，而不用打开反应杯，便可通过内置 5 多功能泵，实现排废液和加入新溶剂，避免了卡尔费休试剂与人体的直接接 触，减少对人体伤害； （4）可以把所检测的数据输送到电脑中，方便对数据进行整理、打印、存 储及检索等操作。 4.2 硬件模块特点硬件模块特点 （1）卡尔费休水分测定仪的玻璃融入了磨砂管设计，使得与反应瓶接触更 为紧密； （2）计量管活塞，瓶盖彻底解决了以往同类产品漏液，噪声大，部件易损 坏等特点； （3）三通阀：结构设计专利采用电子控制，可以在吸液和注液状态下自由 进行转换；采用进口材质保证三通阀的耐磨性和紧密性，解决掉了其它水分 仪易出现的漏液现象； （4）试剂展架：表面经电化学处理后光亮豪华，耐磨损，耐腐蚀； （5）反应瓶：卡尔费休试剂有一定的腐蚀性，反应瓶特有的磨砂口设计使 得与磨砂玻璃管衔接更紧密大大减少了试剂的挥发漏液等问题，保护使用者 健康安全；在反应瓶中还配有一颗搅拌子，在反应时通过转动使得试剂与样 品更有效的接触，反应更得彻底，测试的结果更真实、更准确。 5.仪器使用时注意的问题仪器使用时注意的问题 （1）卡尔费休水分测定仪采用一支极化双铂金电极测量电压，在使用一段 时间后某些卡尔费休试剂和样品将使电极响应失效“终点识别延迟”以至终 点颜色变成棕色而不是黄色此时就必须对电极进行清洗。清洗时一般将电极 置入有去离子水或乙醇的超声波清洗槽中清洗几分钟;或放在铬酸中清洗60s 然后再用去离子水或乙醇清洗(使用前干燥)。 （2）卡尔费休试剂对新鲜度要求很高，购买卡尔费休试剂要注意生产日期， 要根据使用量即买即用。并要避光保存，才能延长保存期。 （3）操作时应在良好的通风条件下进行，尤其是在换试剂时，要注意排风， 以防止有害气体吸人体内。 （4）仪器如有一段时期不用，就应将泵管及液路内的卡尔费休试剂全部排 完，以避免因试剂挥发引起结晶而堵塞管路；同样反应瓶内的卡尔费休试剂 也应排完。 6.结语结语 卡尔费休水分测定仪适用于各种物质水分含量的测定。是目前最值得 6 信赖的水分分析测量仪器。应用范围广泛，适用于固体、液体和气体样品。 如果无法直接测量的固体类样品，可