第 1 步:水分分析儀的類型
有許多市售的水分分析儀。根據(jù)試驗(yàn)方法,有以下幾種:
紅外法儀器,體積小,測量范圍廣,精度差,適用于水分含量為5%~90%的木材、紙張等材料的測定,結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格低廉。
卡爾費(fèi)休庫侖儀,主要原理:利用化學(xué)反應(yīng)后電導(dǎo)率變化的計(jì)算,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積大,測量精度,適用于100PPm以下水分含量的測量.一般用于化工、醫(yī)藥等行業(yè)對水分要求非常嚴(yán)格的陰離子聚合等產(chǎn)品的測定,或用于多頻率的大型彩印廠,價(jià)格相對昂貴。
卡爾費(fèi)休體積法,結(jié)構(gòu)比較簡單,體積和精度適中,適用于10PPm-10%的水分含量的測定,一般用于化學(xué)、醫(yī)藥和包裝行業(yè)產(chǎn)品的測定。對水分要求嚴(yán)格。價(jià)格從數(shù)量上看,從千元到數(shù)萬元不等。
對于一般的軟包裝行業(yè),在測量乙酸乙酯等溶劑的水分含量時(shí),使用卡爾費(fèi)休容積式水分測定儀*可以滿足每天2-10次測量的要求,經(jīng)濟(jì)性比較好。
第二步:體積法和庫侖法的區(qū)別
卡爾費(fèi)休容量法測定水分的原理
卡爾費(fèi)休容量法中水分含量的測定主要基于電化學(xué)反應(yīng):
I2+2eó2I-
反應(yīng)中當(dāng)電池溶液中同時(shí)存在I2和I-時(shí),反應(yīng)在電極的正負(fù)極同時(shí)進(jìn)行,即I2在一個(gè)電極上被還原,而I - 在另一個(gè)電極上被氧化,所以兩個(gè)電極之間有電流通過。如果溶液中只有 I- 而沒有 I2,則兩個(gè)電極之間沒有電流流動(dòng)。
卡爾費(fèi)休試劑含有吡啶、碘等活性成分,計(jì)量加入反應(yīng)槽,可與待測溶液中的水反應(yīng)如下:
H2O+SO2+I(xiàn)2+3C5H 5N→2C5H5N·HI+C5 H5N·SO3
C5H5N·SO3+CH3 OH→C5H5N·HSO4CH3
C5H5N·HI→C5H5N·H++ I-
反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,不斷消耗水形成I-,直至反應(yīng)滴定結(jié)束,水消耗完畢。此時(shí)溶液中有微量未反應(yīng)的卡爾費(fèi)休試劑,使I2和I-共存,兩個(gè)鉑電極之間的溶液開始導(dǎo)電,電流指示到達(dá)終點(diǎn),滴定停止。.因此,可以通過測量消耗的卡爾費(fèi)休試劑的體積(容量)來校準(zhǔn)溶液中的水含量。
卡爾費(fèi)休庫侖法(coulometric method)的測量原理
庫侖法是將樣品溶解在含有一定量碘的特殊溶劑的電解液中,水消耗碘,但不再需要用標(biāo)定的含碘試劑進(jìn)行滴定,而是通過電解過程,溶液中的碘離子被陽極化為碘:
2Iˉ—2e ─→I2
產(chǎn)生的碘和樣品中的水 響應(yīng)。終點(diǎn)由雙鉑電極指示。當(dāng)電解液中的碘濃度恢復(fù)到原來的濃度時(shí),電解停止。那么根據(jù)法拉第電解定律:
CM i·t
m=---------×----- = ---------
96500 n 10722
測試樣品的水分含量。
1、選擇時(shí)最好考慮自動(dòng)儀表。手動(dòng)水分測定儀需要測試者目視檢查玻璃滴定管中的試劑,也需要在到達(dá)終點(diǎn)后手動(dòng)關(guān)閉。由于每個(gè)人的行為不同而造成的延誤會(huì)造成不必要的錯(cuò)誤。
2 選擇時(shí)應(yīng)考慮購買全封閉的測試系統(tǒng)。由于碘的存在,裸卡爾費(fèi)休試劑很容易吸潮。待測的乙酸乙酯樣品和甲醇溶劑也應(yīng)盡量避免因水分在空氣中溶解而造成誤差。
3、應(yīng)考慮計(jì)量泵的壽命。計(jì)量泵是容積式水分儀的關(guān)鍵部件。卡爾費(fèi)休試劑是一種強(qiáng)腐蝕性試劑。應(yīng)盡量選擇氟塑料等耐腐蝕材料制成的計(jì)量泵,以防止泄漏和損壞儀表。報(bào)廢。
4. 電極問題。這部分屬于儀器的核心部分。一方面,它應(yīng)該具有高靈敏度。另一方面,由于測試時(shí)要浸入測試槽中,所以最好選擇優(yōu)質(zhì)的鉑電極儀器,以保持電極的使用壽命。
第三步:購買水分測定儀的注意事項(xiàng)
此外,為獲得準(zhǔn)確的檢測結(jié)果,水分測定儀在使用過程中除了嚴(yán)格操作外,還應(yīng)注意以下問題:
■ 系統(tǒng)全密閉問題。卡爾費(fèi)休試劑液路的連接必須緊固,從試劑瓶到計(jì)量泵再到反應(yīng)池,否則試劑泄漏將直接影響測試結(jié)果。其非密封性的另一個(gè)問題是卡爾費(fèi)休試劑在測試過程中會(huì)吸收空氣中的水分,這會(huì)導(dǎo)致滴定終點(diǎn)延遲。
■ 抽樣的確切問題。在校準(zhǔn)卡爾費(fèi)休試劑時(shí),需要取10mg水,盡量使用10ul的進(jìn)樣器,不僅準(zhǔn)確快速,還能防止水滴粘附。同樣,使用甲醇試劑和乙酯也有類似的問題。取放后應(yīng)注意盡量縮短打開反應(yīng)槽的時(shí)間。
■ 磁力攪拌速度調(diào)節(jié)。在反應(yīng)池中,由于滴定試劑是局部加入的,與電極不在同一個(gè)地方,所以攪拌速度要快,不要形成湍流,這樣才能盡快達(dá)到終點(diǎn)。
■ 滴定速度設(shè)置應(yīng)先快后慢。滴定開始要快,盡量縮短試驗(yàn)時(shí)間,接近終點(diǎn)時(shí)應(yīng)變慢,可以提高測量精度。
■ 測試當(dāng)天結(jié)束后,務(wù)必清空系統(tǒng)中的卡爾費(fèi)休試劑,然后用甲醇清洗。千萬不要用水清洗系統(tǒng),因?yàn)樗蝗菀讚]發(fā),這會(huì)導(dǎo)致下次測試中的卡爾費(fèi)休試劑校準(zhǔn)不正確。
■ 水分測定儀應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場,以免電子顯示器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)跳動(dòng)和異?,F(xiàn)象。
手動(dòng)水分測定儀,因?yàn)闇y量卡爾費(fèi)休試劑和甲醇溶劑必須使用玻璃自動(dòng)滴定管,并且玻璃滴定管本身由于平衡壓力而必須連接到外面。除了上述幾個(gè)方面外,在使用時(shí)還應(yīng)注意以下兩點(diǎn):
■ 系統(tǒng)盡可能緊密。手動(dòng)水分測定儀需要在吸球管和玻璃滴定管的頂部增加一個(gè)裝有干燥劑的U形管,以減少空氣水分對測試結(jié)果的干擾。在空氣相對濕度大于70%的環(huán)境中,盡量不要安排水分測試。
調(diào)整滴定管滴定速度時(shí),最好調(diào)整到1滴/秒。滴定速度過快,到達(dá)終點(diǎn)時(shí)延遲誤差較大;而滴定速度過慢會(huì)延長測試過程,上述干擾容易導(dǎo)致延遲到達(dá)終點(diǎn)。
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上海市臨洮路
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