卡尔费休水分测定仪/卡尔菲休水分测定仪/卡氏水分测定仪

选择库仑法还是容量法卡氏水分测定仪。

 

 

 

　　*：水分测定仪种类

　　市售的水分测定仪，按测试方法分有以下几种：

　　1、红外法类仪器，体积小，测定范围比较宽，度差，适合水分含量5%～90%的木材、纸张等材料的测定，结构简单，价格低廉。

　　2、卡尔费休库仑法类仪器，主要原理：利用化学反应后电导率变化计算，结构复杂，体积较大，测定度zui高，适合水分含量在100mg以下（具体重量）的测定。它一般用于阴离子聚合等对水分有非常严格要求的化工、医药等行业产品测定，价格较贵。

　　3、卡尔费休容量法，结构比较简单，体积和度适中，适合水分含量100PPm～100%（体积百分数）的测定，一般用于对水分有严格要求的化工、医药和包装等行业产品测定，价格从数千元到数万元不等。

　　对于一般行业，在测定乙酸乙酯等溶剂的水分含量时，使用卡尔费休容量法水分测定仪*可以满足每日2～10次测定的要求，且经济性比较好。

　　由于纯水的的比重定义为“1”，通常情况下。体积和重量可以简单换算……这里还是按习惯上的要求按库仑法/容量法的单位分开

 

　　第二：容量法与库仑法的区别

　　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　　所以卡尔费休方法分为卡尔费休容量法和卡尔费休库仑法两大方法。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。

 

　　卡尔费休容量法水分测定的测定原理：

　　卡尔费休法测定水分是一种电化学方法。其原理是仪器的电解池中的卡尔费休试剂达到平衡时注入含水的样品，水参与碘、二氧化硫的氧化还原反应，在吡啶和甲醇存在的情况下，生成氢碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶，消耗了的碘在阳极电解产生，从而使氧化还原反应不断进行，直至水分全部耗尽为止，依据法拉第电解定律，电解产生碘是同电解时耗用的电量成正比例关系的，其反应如下：

H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3

C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5N·HSO4CH3

在电解过程中,电极反应如下:

阳极:2I--2e→I2

阴极:I2+2e→2I-

2H++2e→H2↑

从以上反应中可以看出，即1摩尔的碘氧化1摩尔的二氧化硫，需要1摩尔的水。所以是1摩尔碘与1摩尔水的当量反应，即电解碘的电量相当于电解水的电量，电解1摩尔碘需要2×96493库仑电量，电解1毫摩尔水需要电量为96493毫库仑电量。

 

　　卡尔费休容量法测定水分含量时，主要依据电化学反应：

　　在反应池的溶液中同时存在I2和I-时，该反应在电极的正负两端同时进行，即在一个电极上I2被还原，而在另一个电极上I-被氧化，因此在两个电极之间有电流通过。如果溶液中只有I-而无I2同时存在，则两个电极间没有电流通过。

　　卡尔费休试剂中含有效成分吡啶和碘等物质，把其计量滴入反应池，能与待测溶液中的水发生如下化学反应：

I₂+SO₂+3Base→ 2Base•HI + HSO₄R+ROH+H₂O

 Base:amine,pyridine,etc

 ROH（solvent）:2-methoxyethanol,methanol,etc

 

H₂O＋SO₂＋I₂＋CH₃OH+ 3RN → 2RN·HI＋RN·HSO₄CH₃

 

　　该反应持续进行，不断消耗水，生成I-，一直到反应滴定终点，水分消耗完毕。这时，溶液有微量未发生反应的卡尔费休试剂存在，才能发生I₂和I^-同时存在的情况，两个铂电极之间的溶液开始导电，由电流指示达到终点，停止滴定。从而通过计量已消耗的卡尔费休试剂体积（容量）来标定溶液中的水分含量。

　　含水（mg）=卡尔费休试剂滴定度（mg/mL）*消耗的卡尔费休试剂（mL）－0.001*漂移（ug/s）*分析时间（S）。

 

　　卡尔费休库仑法（电量法）的测定原理

　　电量法，是基于将试样溶于含有一定碘的特殊溶剂的电解液后，水即消耗碘，但所需的碘不再是用已标定过的含碘试剂去进行滴定，而是通过电解过程，使溶液中的碘离子在阳极氧化为碘：

I₂ → 2e^-+I₂

　　所产生的碘又与样品中的水反应。其终点用双铂电极指示。当电解液中碘浓度恢复到原定浓度时，停止电解。然后根据法拉第电解定律：计算出待测试样的水分含量。

 

　　容量法和库仑法的zui大区别在于I₂的来源不同，容量法中的I₂来自于滴定剂，而库仑法中I₂则通过电解含I^-离子的电解液产生。电解的速度是有限的，所以当须要测量的样品含水量比较低时，用卡尔费休库仑法水分仪，检测的速度不但快，而且数据的平行性很好。通过电解池的电量与I（碘）量是有着严格的定量关系的，因此库仑法有着更高的测量精度。因此，就应用而言，容量法更适用于水分含量高的样品的测量，而库仑法则仅适用于微量、痕量水的测定。

 

一般来说

KEM卡尔费休容量法水分仪选择单管，正滴定就够用了。

KEM卡尔费休库仑法水分仪选择有隔膜滴定池为好，

 

 

 

　　第三：选购水分测定仪的注意事项

　　对于市售的各种卡尔费休容量法水分测定仪，建议软包装厂家根据性价比排列，选择购买时注意以下几点：

　　1、选择时考虑自动型仪器。手动的水分测定仪需要试验者对玻璃滴定管中的试剂进行目测，在达到终点后也需要手动关闭，因各人动作习惯不同而迟延，会带来不必要的误差。

　　2、选择时应考虑购买全密闭测试系统。裸露的卡尔-费休试剂因为碘的存在，非常容易吸收水分，待测乙酯样品和甲醇溶剂也应尽量避免空气中水分溶入而产生误差的情况。

　　3、应考虑计量泵的寿命问题。计量泵是属于容量法水分仪的关键部分，卡尔-费休试剂又是腐蚀性很高的试剂，应尽量选购由氟塑料等耐腐蚀的材料制成的计量泵，防止产生泄漏，导致仪器的报废。

　　4、电极问题。该部分属于仪器的核心部件，一方面应具有较高的灵敏度，另一方面，因其测试时浸泡在试验池中，选择配备的铂电极仪器，以保持电极寿命。

　　另外，要得到的测试结果，水分测定仪在使用过程中除了要严格按照规程操作外，还应该注意以下问题：

　　■系统全密闭问题。卡尔-费休试剂液路部分连接一定要紧固，从试剂瓶到计量泵再到反应池，否则发生试剂泄漏将直接影响测试结果。其不密闭的另一个问题是测试时由于卡尔费休试剂在试验中吸收空气水分，会导致滴定终点延迟。

　　■取样的准确问题。在标定卡尔-费休试剂时需要取用10mg水，尽量使用10ul取样器，这样不但准确、速度快，还能够防止水滴粘附。同样地，取用甲醇试剂、乙酯也有类似的问题，取放完毕后应注意尽量缩短反应池打开的时间。

　　■磁性搅拌速度调整。在反应池中，因为滴定试剂加入时在局部，与电极不在一处，因此搅拌速度以快到不形成湍流为止，这样可以zui快达到终点。

　　■滴定速度设定应先快后慢。滴定时先快速以尽量缩短试验时间，而在接近终点时应变慢，这样可提高计量度。

　　■当日试验完毕后，一定要排空系统中的卡尔-费休试剂，然后用甲醇清洗干净，千万不能用水清洗系统，因为其不容易挥发，将造成下次试验时卡尔-费休试剂标定不实。

　　■水分测定仪应该远离强磁场，避免工作时电子显示跳动，出现不正常现象。手动的水分测定仪，因为必须使用玻璃自动滴定管计量卡尔-费休试剂和甲醇溶剂，而玻璃滴定管本身因为平衡压力的关系，又必须与外界接通。

　　除了上面需要注意的方面外，在使用时，还应该注意以下两点：

　　■系统尽量密闭。手动的水分测定仪需要在吸球管路和玻璃滴定管上口加接填充干燥剂的U型管，以便减少空气水分对测试结果的干扰。在空气相对湿度大于70%的环境下，应尽量不安排水分测试。

　　■在调整滴定管的滴定速度时，调整到1滴/秒。滴定速度太快将导致到达终点时产生的延时误差较大；而滴定速度太慢则会延长测试的过程，上述干扰容易导致迟迟不到达终点。

 

 

 

容量法卡尔费休试剂

    卡尔费休试剂的基本组成是碘、二氧化硫、醇类和有机碱。卡尔费休试剂能与试样中的水分进行定量反应，碘氧化二氧化硫成为三氧化硫必须有一定量的水参加，用有机碱中和反应生成的酸，利用含羟基的醇类，使其生成稳定的产物，从而使反应*，其反应式为：

I₂+SO₂+3Base→ 2Base•HI + HSO₄R+ROH+H₂O

 

 Base:amine,pyridine,etc

 ROH（solvent）:2-methoxyethanol,methanol,etc

 

　　容量法卡尔费休　　试剂中，二氧化硫、有机碱和醇类物质都是过量的品中的水分与所消耗试剂中碘分子的摩尔数成正比，即1mol水消耗1mol碘分子。

　　用已知滴定度（滴定浓度）的卡尔费休试剂测定待测样品，由消耗的试剂体积（ml）即可测出样品中的含水量。

　　滴定度是指每1ml氏试剂相当于水的量。每次滴定试样前先对卡尔费休试剂用纯水或酒石酸钠进行标定。卡尔费休试剂中含有碘分子而呈深褐色，当含有水的试剂或样品加入后，由于化学反应（1-2），生成甲基硫酸化合物（RNSO2R2）而使溶液变成黄色，由此可用目测法判定终点，即由浅黄色变成橙色。但是目测法误差较大而且在测定有颜色的物质时会遇到麻烦。国家标准大都规定用“永停法”来确定终点，其原理为：在浸入溶液中的两极间加一电压，若溶液中有水存在，阴极极化，两极之间无电流通过。滴定至终点时，溶液中同时有碘及碘化物存在，阴极去极化，溶液导电，电流突然增加至一zui大值并稳定30秒以上，此时即为终点。

　　滴定剂的浓度现在市场主要有5 mg/ml、2 mg/ml、1 mg/ml的，而5 mg/ml的应用zui为广范，当须要测量的样品含水量比较高时，用卡尔费休容量法水分仪，滴定剂用5 mg/ml的，结果很理想；当要测量的样品含水在1000ppm以下时，结果不如用卡尔费休库仑法水分仪的。

　　如果在样品含水量比较低时，用容量法，须要用低浓度的卡尔费休试剂：1 mg/ml或2 mg/ml的滴定剂，卡尔费休试剂的浓度本来就是不稳定的，何况是低浓度的，这样就会使得结果更不稳定。