卡爾-費(fèi)休庫(kù)侖法水分測(cè)定儀原理及應(yīng)用范圍

1、、卡氏庫(kù)侖法儀器原理1. 1935 年卡爾費(fèi)休 ( KarlFische ) 首先提出了利用容量分析測(cè)定水分的方法，這種方法即是GB6283 化工產(chǎn)品中水分含量的測(cè)定中的目測(cè)法。目測(cè)法只能測(cè)定無(wú)色液體物質(zhì)的水分。后來(lái)，又發(fā)展為電量法。隨著科技的發(fā)展，繼而又將庫(kù)侖計(jì)與容量法結(jié)合起來(lái)推出庫(kù)侖法。這種方法即是GB7600 運(yùn)行中變壓器油水分含量測(cè)定法( 庫(kù)侖法 ) 中的測(cè)試方法?，F(xiàn)在的分類(lèi)目測(cè)法和電量法統(tǒng)稱(chēng)為容量法?？ㄊ戏椒ǚ譃榭ㄊ先萘糠ê涂ㄊ蠋?kù)侖法兩大方法。兩種方法都被許多國(guó)家定為標(biāo)準(zhǔn)分析方法，用來(lái)校正其他分析方法和測(cè)量?jī)x器。2.卡氏庫(kù)侖法測(cè)定水分是一種電化學(xué)方法。其原理是儀器的電解池中的卡氏試劑

2、達(dá)到平衡時(shí)注入含水的樣品，水參與碘、二氧化硫的氧化還原反應(yīng)，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(yáng)極電解產(chǎn)生，從而使氧化還原反應(yīng)不斷進(jìn)行，直至水分全部耗盡為止，依據(jù)法拉第電解定律，電解產(chǎn)生碘是同電解時(shí)耗用的電量成正比例關(guān)系的，其反應(yīng)如下：H2O+I2+SO2+3C5H5NH 2C5H5N HI+C5H5N SO3C5H3+CH5N SO1/ 6305H5N HSO4CH3 在電解過(guò)程中 ， 電極反應(yīng)如下 ：陽(yáng)極 :2l-2e l2 陰極 :l2+2e 212H+2e H2f從以上反應(yīng)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

3、摩爾碘與 1 摩爾水的當(dāng)量反應(yīng)，即電解碘的電量相當(dāng)于電解水的電量，電解 1 摩爾碘需要 2X 9649 庫(kù)侖電量，電解 1 毫摩爾水需要電量為 96493 毫庫(kù)侖電量。樣品中水分含量按( 1) 式計(jì)算：W10618Q1032 96493W1O.Q722式中：W- 樣品中的水分含量，血；12 / 6Q- 電解電量，mC ；18- 水的分子量；二、卡氏庫(kù)侖法儀器的應(yīng)用范圍卡氏庫(kù)侖法儀器可適用多種有機(jī)和無(wú)機(jī)物中的水分測(cè)定，但由于各種化合物性質(zhì)存在的差異，只有在卡氏試劑中無(wú)副反應(yīng)無(wú)干擾的情況下，卡氏庫(kù)侖法測(cè)定才是一種專(zhuān)屬性的方法。原則是（ 1）副反應(yīng)不能有水生成。（ 2）樣品也不能消耗碘或釋放碘。主要

4、具有副反應(yīng)和干擾的物質(zhì)有如下八類(lèi)。1鹽、氫氧化物和氧化物。例如：Na2CO3+HI Nal+CO2+H2OCa （ OH ）2+H2SO4 CaSO4+H2O1MgO+H Mgl2+H2 還有一些物質(zhì)亦會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，例如：Ag3/ 62O,HgO,MnO2,PbO,PbO2 和 ZnO2酮和醛這兩類(lèi)化合物會(huì)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(lèi)物質(zhì)用卡氏庫(kù)侖法一般不易測(cè)定。但卡氏容量法可以測(cè)。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(cè)定效果。值得說(shuō)明的是，并不是所有的酮類(lèi)和醛類(lèi)都不能用卡氏庫(kù)侖法進(jìn)行測(cè)定。如甲醛、三氯乙醛、二異丙基酮、苯乙酮、

5、二苯乙醇酮等物質(zhì)在進(jìn)入卡氏試劑中是不會(huì)反應(yīng)而釋放水分的。鑒于卡氏容量法的測(cè)定精度可達(dá)到10-4 級(jí)，從生產(chǎn)酮類(lèi)和醛類(lèi)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，只要滿(mǎn)足使用要求，還是建議采用卡氏容量法。3強(qiáng)酸會(huì)和卡氏試劑中的甲醇發(fā)生反應(yīng)而釋放水分2CH3OH+H2SO4 (CH3O)SO2+HCH30H+H00CHCH3O-OCH+H2O4硅烷醇 / 硅氧烷末端硅烷醇基團(tuán)和卡氏試劑中的甲醇發(fā)生脂化反應(yīng)生成水。 2O4/ 65含硼化合物硼酸和甲醇發(fā)生脂化反應(yīng)生成水。6金屬過(guò)氧化物與卡氏試劑反應(yīng)生成水。7消耗碘的物質(zhì)此類(lèi)物質(zhì)會(huì)和卡氏試劑中的碘反應(yīng)，。導(dǎo)致測(cè)定水分含量偏高，如鐵鹽、酮鹽、亞硝酸鹽、硫代硫酸鹽等。8強(qiáng)氧化劑該類(lèi)物質(zhì)在

6、卡氏試劑中的反應(yīng)會(huì)生成碘單質(zhì)，導(dǎo)致測(cè)試水分含量偏低。在工業(yè)產(chǎn)品中，如上所列八類(lèi)只是品種繁多的物質(zhì)中的一小部分，而絕大部分是可以采用卡氏庫(kù)侖法測(cè)定的。比較典型的有以下物質(zhì)。1碳?xì)浠衔镂焱?、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(huán)己胺、甲基環(huán)己胺、環(huán)庚烷、乙烯環(huán)己胺、環(huán)十二烷、癸基環(huán)己烷、二環(huán)戊二烯、二甲基萘、三甲基苯乙烯、聯(lián)苯、二氫苊、芴、亞甲基菲、異甲基異丙基苯等等。2油類(lèi)水壓油、絕緣油、變壓器油、透平油3醇類(lèi)（全部）4鹵代烴類(lèi)（全部）5酚類(lèi)苯酚、甲酚、氟苯酚、氯酚、二氯苯酚、硝基酚等6脂類(lèi)（全部）7醚類(lèi)二乙醚、二甘醇