卡氏水分测定仪的工作原理及使用维护.pdf

经验交流作者简介:程泉,男,1969年12月出生,助理工程师,主要从事化工分析的管理工作卡氏水分测定仪的工作原理及使用维护程泉(中国石油化工股份有限公司安庆分公司检验中心腈纶化验室,安庆,246001)摘要介绍了卡尔费歇尔水分测定仪的工作原理,使用方法和维护应注意的事项1前言1935年,卡尔费歇尔提出了用非水溶液试剂测定水分的方法,即I22SO2试剂法这种方法实质上是利用化学反应测定水含量,适用于大部分有机和无机固体、液体化工产品中微量游离水或结晶水的测量在我国的国家标准中,有很多物质的水含量分析都采用这种方法,有的还将其列为仲裁方法另外,随着现代滴定分析的发展,不仅出现了改进的卡氏试剂,而且出现了专用的自动化卡尔费歇尔水分滴定仪,例如瑞士万通公司的701KF型和瑞士梅特勒公司的DL35型水分滴定仪2工作原理211滴定反应含吡淀的卡氏试剂(滴定剂)的反应式如下:2H2O+I2+SO22HI+H2SO4C5H5NI2+C5H5NSO4+C5H5N+H2O2C5H5NHI+C5H5NSO3C5H5NSO3+CH3OHC5H5N(H)SO4CH3不含吡淀的卡氏试剂(一般式)的反应式:H2O+I2+RNHSO3CH3+2RN-RNHSO4CH3+2RNHI212滴定剂的加入传统的方法是通过带旋塞阀的标准移液玻璃管添加滴定剂,速度慢,精度差。

现代活塞移液管消除了滞后效应操作更快速,更精确,机械活塞移液管的分辨率是量筒的1/10000或更高例如,50mL机械活塞移液管,精度为5L,而一个50mL刻度为1mm的玻璃滴定管,需要大约10m长才能获得同样的分辨率现代自动滴定仪的加液器大多是采用微处理器控制,马达驱动滴定管的活塞,利用控制器将预设值与实际测量值之间的偏差转变为控制信号,控制仪器自动加液微处理器控制的滴定仪可以通过对滴定的预估计,快速准确地完成滴定:在持续加液过程中,接近预设值时加液速率会渐渐降低在间歇控制范围内,加液量是预先计算好的,当接近滴定终点时,加液速率会越来越慢213终点指示滴定分析的基本条件是,终点稳定,指示信号易于重现当滴定至预设值时,根据滴定剂的消耗量计算被测物质的含量仪器指示的滴定终点必须尽可能靠近化学计量反应的等当点,使滴定误差降至最低限度一般滴定终点的指示是利用某种物理当量与反应物中某一物质的浓度成正比的关系,把化学信号转化为物理当量信号,通过信号的变化,找到滴定终点但对难以产生确切电位变化的不可逆氧化还原反应,或者滴定时电极响应缓慢,通常不能用电位滴定方式指示终点在这种情况下,可以采用带电电极指示终点。

卡尔费歇尔水分测定仪就是942003年第3期分析仪器1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.通过极化指示电极,用电流法或控制电流电位法指示终点到达滴定终点前,滴定池内存在水分,无可逆电对;达到终点时,池内形成可逆电对(I2/I-),使电流或电位信号突然变化这种滴定过程很容易实现自动化图1是两种卡尔费歇尔水分滴定仪终点指示方法的特征曲线a)电流法(b)伏安法在固定的直流或交流在固定的直流或交流下测定电流II=f(V)下测定电位UU=f(V)图1两种终点指示方法的特征曲线3标准配置与工作程序自动滴定仪操作快速、可靠,分析结果精确,等当点测量灵敏,分析过程无需人工监督,能确保分析结果不会有计算上的错误;同时通过传输可以实现实验室数据的系统管理数字式微处理器控制的滴定仪可以提供不同的滴定模式,并且可以提供附带功能如识别和计算终点;结果输出打印;储存滴定方法和特定样品数据;保存用户特定方法现代化滴定仪的标准配置如图2所示图2滴定仪的标准配置框图卡尔费歇尔水分自动滴定仪的一般工作程序与手工滴定大致相仿在仪器正确安装且嵌入电极的情况下,用KF试剂充填交换装置,将溶剂加入滴定池,启动仪器。

仪器首先自动滴定滴定池内的水分(相当于空白滴定);在滴定至滴定池内无水后,仪器提示注入样品,随后开始样品滴定滴定结束后自动输出样品水分含量,同时自动充填滴定管,仪器又回到备用状态以上过程如3所示图3滴定仪工作程序框图4技术参数和应用范围衡量卡尔费歇尔水分测定仪性能的技术参数很多,其中主要参数为仪器的分辨率、测量范围、终点判断方式表1列出瑞士701F型和DL35型两种水分滴定仪的技术参数表1两种水分滴定仪的技术参数仪器终点指示(mV)测量范围分辨率测定时间结果单位滴定管分辨率701KF020001010-6100%1(mV)30s数min%,10-6,g,mg/mL等1/10000管体积DL35020001010-6100%011g约13min%,mg,10-61/10000管体积卡尔费歇尔水分测定仪能应用于众多的领域,在医药、石油化工、食品、电力等行业都有着广泛的应用应用领域见表2表2水分滴定仪的应用领域应用领域测量物质举例制药活性物质,片剂,药膏,药油,栓剂矿油产品汽油,发动机油,原油,脂肪,石蜡,柴油溶剂丙酮,乙酸,甲苯,环己烷,乙醚,乙醇,DMF洗涤剂洗衣粉,清洁剂,香皂,柔软剂化妆品香波,日霜,唇膏,牙膏食品粗糖,蜂蜜,黄油,奶粉,面条,芥末,可可粉有机物苯酚,苯酰胺,苯胺,萘,尿素无机物氯化钙,磷酸,氯化钠塑料聚乙烯,聚酰胺,聚苯烯,环氧树脂,PVC5标定及使用511仪器标定卡尔费歇尔试剂组成复杂,容易引起副反应,而且对水的敏感性高,极易和本身含有的水及空气05分析仪器2003年第3期1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.中的水发生作用,使试剂的滴定度不断下降。

所以必须经常对卡尔费歇尔试剂的滴定度进行标定标定可以使用纯水、已知含水量的标准液体或二水酒石酸钠等物质标定后的滴定剂浓度(H2Omg/mL)存入仪器内存,作为以后测定时计算的依据滴定剂浓度计算公式为:F=W/(V1-V0)式中W标准物的进样量V1标准物消耗滴定剂的体积V0空白消耗滴定剂的体积F滴定剂的滴定度512分析测试待仪器处于备用状态时,在滴定池中加入试样,并根据仪器提示输入试样重量,数分钟后仪器将自动给出结果,含水量的计算公式为:水=(V-V0)F/W式中V试样消耗滴定剂的体积V0空白消耗滴定剂的体积W试样的重量6维护注意事项(1)大多数仪器采用一支极化双铂电极测量电压在使用一段时间后,某些卡尔费歇尔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)表3列出了污染物类型及其清洗方法表3污染物清洗方法污染物种类清洗剂脂肪油品氯仿和甲苯的混和物极性物质二甲基甲酰胺盐类糖类甲酰胺树脂高分子物质酒精丙酮乙醚颜料类物质稀漂白液(2)在一般情况下,仪器的漂移值为每分钟几微升(指为了保持滴定池是干的,单位时间内所消耗的卡尔费歇尔试剂量;该试剂一方面用来滴定滴定池的水分,另一方面补偿缓慢的副反应引起的碘的消耗)。

如果漂移值变大,则必须检查仪器的密封性或考虑再生分子筛再生时将分子筛放入160300的干燥炉中干燥至少24h对安装在废水瓶上的分子筛因含有水和二氧化硫,故再生前还须用蒸馏水清洗3)滴定管用乙醇溶液清洗不可将滴定管放在温度高于40的地方连接用的O形圈和橡胶垫不可放入有机溶剂4)仪器内部有自检系统,如果仪器出现故障,会给出相应的故障信号用户只要对照仪器说明书,就可了解故障原因,并有针对性地加以排除5)仪器必须放在干燥清洁的环境中,并安排专人保管;如果长期不用,必须将仪器内的所有试剂抽出,并将所有管子清洗干净,风干保存收稿日期:2002-09-09书讯药物分析盛龙生何丽一等编著16开1000千字625页2003年5月出版本书主要介绍了气相色谱法、平面色谱法、高效液相色谱法、电泳法、分光光度法、核磁共振光谱法和质谱法等现代分析测试技术,着重介绍了现代分析测试技术在化学合成药物、中药、生物技术药物、药物代谢等领域中的应用,并结合典型应用实例,讨论了分析方法的建立和验证,本书注重内容的实用性和先进性,针对每种分析方法,详细讲解了基本原理、仪器与试剂、分析条件、技术参数、分析步骤、数据处理、结果讨论等。

读者对象:药品分析和药品结构确证的技术人员,高等院校医药专业师生152003年第3期分析仪器1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.。