市售的水分測定儀(yi) 有很多,按測試方法分有以下幾種:
紅外法類儀(yi) 器,體(ti) 積小,測定範圍比較寬,度差,適合水分含量5%-90%的木材、紙張等材料的測定,結構簡單,價(jia) 格低廉。
卡爾費休庫侖(lun) 法類儀(yi) 器,主要原理:利用化學反應後電導率變化計算,結構複雜,體(ti) 積較大,測定度zui高,適合水分含量在100PPm以下的測定。它一般用於(yu) 陰離子聚合等對水分有非常嚴(yan) 格要求的化工、醫藥等行業(ye) 產(chan) 品測定,或用於(yu) 多頻次的大型彩印廠使用,價(jia) 格較貴。
卡爾費休容量法,結構比較簡單,體(ti) 積和度適中,適合水分含量10PPm-10%的測定,一般用於(yu) 對水分有嚴(yan) 格要求的化工、醫藥和包裝等行業(ye) 產(chan) 品測定,價(jia) 格從(cong) 數千元到數萬(wan) 元不等。
對於(yu) 一般軟包裝行業(ye) ,在測定乙酸乙酯等溶劑的水分含量時,使用卡爾費休容量法水分測定儀(yi) *可以滿足每日2-10次測定的要求,且經濟性比較好。
卡爾費休容量法水分測定的測定原理
卡爾費休容量法測定水分含量時,主要依據電化學反應:
I2+2eó2I-
在反應池的溶液中同時存在I2和I-時,該反應在電極的正負兩(liang) 端同時進行,即在一個(ge) 電極上I2被還原,而在另一個(ge) 電極上I-被氧化,因此在兩(liang) 個(ge) 電極之間有電流通過。如果溶液中隻有I-而無I2同時存在,則兩(liang) 個(ge) 電極間沒有電流通過。
卡爾費休試劑中含有效成分吡啶和碘等物質,把其計量滴入反應池,能與(yu) 待測溶液中的水發生如下化學反應:
H2O+SO2+I2+3C5H 5N→2C5H5N·HI+C5 H5N·SO3
C5H5N·SO3+CH3 OH→C5H5N·HSO4CH3
C5H5N·HI→C5H5N·H++ I-
該反應持續進行,不斷消耗水,生成I-,一直到反應滴定終點,水分消耗完畢。這時,溶液有微量未發生反應的卡爾費休試劑存在,才能發生I2和I-同時存在的情況,兩(liang) 個(ge) 鉑電極之間的溶液開始導電,由電流指示達到終點,停止滴定。從(cong) 而通過計量已消耗的卡爾費休試劑體(ti) 積(容量)來標定溶液中的水分含量。
卡爾費休庫侖(lun) 法(電量法)的測定原理
電量法,是基於(yu) 將試樣溶於(yu) 含有一定碘的特殊溶劑的電解液後,水即消耗碘,但所需的碘不再是用已標定過的含碘試劑去進行滴定,而是通過電解過程,使溶液中的碘離子在陽極氧化為(wei) 碘:
2Iˉ—2e ─→I2
所產(chan) 生的碘又與(yu) 樣品中的水反應。其終點用雙鉑電極指示。當電解液中碘濃度恢複到原定濃度時,停止電解。然後根據法拉第電解定律:
C M i·t
m=---------×----- = ---------
96500 n 10722
計算出待測試樣的水分含量。
1、 選擇時考慮自動型儀(yi) 器。手動的水分測定儀(yi) 需要試驗者對玻璃滴定管中的試劑進行目測,在達到終點後也需要手動關(guan) 閉,因各人動作習(xi) 慣不同而遲延,會(hui) 帶來不必要的誤差。
2、 選擇時應考慮購買(mai) 全密閉測試係統。裸露的卡爾費休試劑因為(wei) 碘的存在,非常容易吸收水分,待測乙酯樣品和甲醇溶劑也應盡量避免空氣中水分溶入而產(chan) 生誤差的情況。
3、 應考慮計量泵的壽命問題。計量泵是屬於(yu) 容量法水分儀(yi) 的關(guan) 鍵部分,卡爾費休試劑又是腐蝕性很高的試劑,應盡量選購由氟塑料等耐腐蝕的材料製成的計量泵,防止產(chan) 生泄漏,導致儀(yi) 器的報廢。
4、 電極問題。該部分屬於(yu) 儀(yi) 器的核心部件,一方麵應具有較高的靈敏度,另一方麵,因其測試時浸泡在試驗池中,選擇配備的鉑電極儀(yi) 器,以保持電極壽命。
另外,要得到的測試結果,水分測定儀(yi) 在使用過程中除了要嚴(yan) 格按照規程操作外,還應該注意以下問題:
■ 係統全密閉問題。卡爾費休試劑液路部分連接一定要緊固,從(cong) 試劑瓶到計量泵再到反應池,否則發生試劑泄漏將直接影響測試結果。其不密閉的另一個(ge) 問題是測試時由於(yu) 卡爾費休試劑在試驗中吸收空氣水分,會(hui) 導致滴定終點延遲。
■ 取樣的準確問題。在標定卡爾費休試劑時需要取用10mg水,盡量使用10ul取樣器,這樣不但準確、速度快,還能夠防止水滴粘附。同樣地,取用甲醇試劑、乙酯也有類似的問題,取放完畢後應注意盡量縮短反應池打開的時間。
■ 磁性攪拌速度調整。在反應池中,因為(wei) 滴定試劑加入時在局部,與(yu) 電極不在一處,因此攪拌速度以快到不形成湍流為(wei) 止,這樣可以zui快達到終點。
■ 滴定速度設定應先快後慢。滴定時先快速以盡量縮短試驗時間,而在接近終點時應變慢,這樣可提高計量度。
■ 當日試驗完畢後,一定要排空係統中的卡爾費休試劑,然後用甲醇清洗幹淨,千萬(wan) 不能用水清洗係統,因為(wei) 其不容易揮發,將造成下次試驗時卡爾費休試劑標定不實。
■ 水分測定儀(yi) 應該遠離強磁場,避免工作時電子顯示跳動,出現不正常現象。
手動的水分測定儀(yi) ,因為(wei) 必須使用玻璃自動滴定管計量卡爾費休試劑和甲醇溶劑,而玻璃滴定管本身因為(wei) 平衡壓力的關(guan) 係,又必須與(yu) 外界接通。除了上麵需要注意的方麵外,在使用時,還應該注意以下兩(liang) 點:
■ 係統盡量密閉。手動的水分測定儀(yi) 需要在吸球管路和玻璃滴定管上口加接填充幹燥劑的U型管,以便減少空氣水分對測試結果的幹擾。在空氣相對濕度大於(yu) 70%的環境下,應盡量不安排水分測試。
在調整滴定管的滴定速度時,調整到1滴/秒。滴定速度太快將導致到達終點時產(chan) 生的延時誤差較大;而滴定速度太慢則會(hui) 延長測試的過程,上述幹擾容易導致遲遲不到達終點。