行業動態

一、引言

測定物質中水分含量的方法很多，現對常用的幾種方法就其經濟性、準確性做簡單的對比分析。

1干燥法  優點：儀器價格低廉。缺點：精度差；僅能測定至10-3級；在干燥蒸餾過程中揮發性物質亦被蒸發，不能測定物質中水分含量的真值，試驗時間過長。

2光譜、色譜法  優點：可以測至10-6級。缺點：儀器價格昂貴；環境要求高；準備時間長（幾個小時）；不利于產品的過程控制。

3卡氏容量法  優點：測試品種多，相對于卡氏庫侖法有些特殊物質在特定試劑條件下可以測定（如酮類、醛類）。缺點：在佳狀態下僅能測至10-4級；耗材（試劑）大；測定時間偏長。

4卡氏庫侖法  優點：儀器價格中等；耗材少；可以測定至10-6級；時間短，一般物質在掌握好進樣量的前提下使用淄博華坤電子儀器有限公司DT-30系列全自動微量水分測定儀（以下簡稱華坤儀器）60秒內即可完成測定，是過程控制和仲裁判定的佳方法。缺點：有些具有副反應的物質如酮類、醛類不能測定。

對于多數物質而言，選擇卡氏庫侖法儀器做為質量控制測定水分含量是一種即經濟又準確的方法。

二、卡氏庫侖法儀器原理

1．1935年卡爾－費休（KarlFischer）首先提出了利用容量分析測定水分的方法，這種方法即是GB6283《化工產品中水分含量的測定》中的目測法。目測法只能測定無色液體物質的水分。后來，又發展為電量法。隨著科技的發展，繼而又將庫侖計與容量法結合起來推出庫侖法。這種方法即是GB7600《運行中變壓器油水分含量測定法（庫侖法）》中的測試方法?，F在的分類目測法和電量法統稱為容量法?？ㄊ戏椒ǚ譃榭ㄊ先萘糠ê涂ㄊ蠋靵龇▋纱蠓椒?。兩種方法都被許多國家定為標準分析方法，用來校正其他分析方法和測量儀器。

2．卡氏庫侖法測定水分是一種電化學方法。其原理是儀器的電解池中的卡氏試劑達到平衡時注入含水的樣品，水參與碘、二氧化硫的氧化還原反應，在吡啶和甲醇存在的情況下，生成氫碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶，消耗了的碘在陽極電解產生，從而使氧化還原反應不斷進行，直至水分全部耗盡為止，依據法拉第電解定律，電解產生碘是同電解時耗用的電量成正比例關系的，其反應如下：

H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3

C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5N·HSO4CH3

在電解過程中,電極反應如下:

陽極:2I--2e→I2

陰極:I2+2e→2I-

        2H++2e→H2↑

從以上反應中可以看出，即1摩爾的碘氧化1摩爾的二氧化硫，需要1摩爾的水。所以是1摩爾碘與1摩爾水的當量反應，即電解碘的電量相當于電解水的電量，電解1摩爾碘需要2×96493庫侖電量，電解1毫摩爾水需要電量為96493毫庫侖電量。

樣品中水分含量按（1）式計算：

 式中：W---樣品中的水分含量，μg；

 Q---電解電量，mC；

18---水的分子量；

一、             卡氏庫侖法儀器的應用范圍

卡氏庫侖法儀器可適用多種有機和無機物中的水分測定，但由于各種化合物性質存在的差異，只有在卡氏試劑中無副反應無干擾的情況下，卡氏庫侖法測定才是一種專屬性的方法。原則是（1）副反應不能有水生成。（2）樣品也不能消耗碘或釋放碘。主要具有副反應和干擾的物質有如下八類。

1．鹽、氫氧化物和氧化物。例如：

Na2CO3+HI→NaI+CO2+H2O

Ca(OH)2+H2SO4→CaSO4+H2O

MgO+HI→MgI2+H2

還有一些物質亦會發生副反應，例如：Ag2O,HgO,MnO2,PbO,PbO2和ZnO

2．酮和醛  這兩類化合物會和卡氏試劑中的甲醇化合，形成縮酮和縮醛，并釋放水分。此類物質用卡氏庫侖法一般不易測定。但卡氏容量法可以測。改變卡氏試劑的組成，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測定效果。值得說明的是，并不是所有的酮類和醛類都不能用卡氏庫侖法進行測定。如甲醛、三氯乙醛、二異丙基酮、苯乙酮、二苯乙醇酮等物質在進入卡氏試劑中是不會反應而釋放水分的。鑒于卡氏容量法的測定精度可達到10-4級，從生產酮類和醛類的企業來說，只要滿足使用要求，還是建議采用卡氏容量法。

3．強酸  強酸會和卡氏試劑中的甲醇發生反應而釋放水分

2CH3OH+H2SO4→(CH3O)SO2+H2O

CH3OH+HOOCH→CH3O-OCH+H2O

4．硅烷醇/硅氧烷  末端硅烷醇基團和卡氏試劑中的甲醇發生脂化反應生成水。

5．含硼化合物  硼酸和甲醇發生脂化反應生成水。

6．金屬過氧化物  與卡氏試劑反應生成水。

7．消耗碘的物質  此類物質會和卡氏試劑中的碘反應，。導致測定水分含量偏高，如鐵鹽、酮鹽、亞硝酸鹽、硫代硫酸鹽等。

8．強氧化劑  該類物質在卡氏試劑中的反應會生成碘單質，導致測試水分含量偏低。

在工業產品中，如上所列八類只是品種繁多的物質中的一小部分，而絕大部分是可以采用卡氏庫侖法測定的。比較典型的有以下物質。

1．碳氫化合物  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、環己胺、甲基環己胺、環庚烷、乙烯環己胺、環十二烷、癸基環己烷、二環戊二烯、二甲基萘、**基苯乙烯、聯苯、二氫苊、芴、亞甲基菲、異甲基異丙基苯等等。

2．油類  水壓油、絕緣油、變壓器油、透平油

3．醇類（全部）

4．鹵代烴類（全部）

5．酚類  苯酚、甲酚、氟苯酚、氯酚、二氯苯酚、硝基酚等

6．脂類（全部）

7．醚類  二乙醚、二甘醇單甲醚、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

以上所列的無副反應無干擾的物質也僅是常見的一些物質，尚有許多品種可用卡氏庫侖法來測定。