库伦法微量水分测定仪

对国产AKF-CH6库仑法卡尔费休水分测定仪进行一些参数比对，看看AKF-CH6这款水分仪的参数性能指标到了何种水准，与进口同类品牌有多少差别。这次我们选用的比较对象是瑞士万通经典831库仑法水分仪。具体如下表：[img=,372,248]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/10/202110091458034129_8202_760_3.jpg!w372x248.jpg[/img][size=16px][/size][table][tr][td]仪器型号[/td][td]AKF-CH6[/td][td]831[/td][/tr][tr][td]测量范围[/td][td]3ug-99mg[/td][td]10ug-200mg[/td][/tr][tr][td]测量速度[/td][td]33.75微克水/每分钟（最大）[/td][td]2.24毫克水/每分钟（最大）[/td][/tr][tr][td]测量精度[/td][td]±3ug（10-1000ug）≤0.3%（＞1000ug）[/td][td]±3ug（10-1000ug）≤0.3%（＞1000ug）[/td][/tr][tr][td]分辨率[/td][td]0.01微克水[/td][td]0.1微克水[/td][/tr][tr][td]样品类型[/td][td]气体，液体，固体[/td][td]气体，液体，固体[/td][/tr][tr][td]可存方法[/td][td]6[/td][td]100[/td][/tr][tr][td]屏幕显示[/td][td]大屏带曲线[/td][td]大屏带曲线[/td][/tr][tr][td]外接设备[/td][td]打印机，电脑[/td][td]打印机，电脑，外设[/td][/tr][/table]我们从表中的八个指标来比较两款仪器，首先测量范围，AKF-CH6下限稍低为3ug，而831上限高，达到200mg；表面上看起来差别不小，实际上在同一档次，考虑到库仑法微量水分的特性，超高量的水分测试其实没有太多意义，我们以最大速率2.24毫克每分钟测试来算，最高范围水量测试需要89分钟，99毫克需要44分钟，在实际测试中花费这么长时间来测试一个样品是不合适的，而且对于库仑水分仪来说时间越长，漂移不确定性就越高，测试结果准确性越难保证。然后测试速度和测试精度这块，两款仪器的参数换算后是一致的，就不多做评价了。分辨率方面AKF-CH6为0.01微克水比831略高一些。样品类型两款仪器也都是全套样品（气体，液体，固体）都能测。方法方面831可以存100套方法，这个比AKF-CH6要多很多，这一块831确实要好一些。仪器显示方面都是带曲线的大屏，虽然屏幕类型和大小有所区别，但总体差别不大。外接设备方面，两款仪器像传统的打印机和电脑都能连接，831能连接天平以及它自己的一些外设，这也是进口设备普遍特点—系统性。总的来看，两款仪器在测试范围，测试速度，测试精度，测试样品类型，屏幕显示方面参数基本相同或实际功能相似；AKF-CH6分辨率稍高一些，831在可存储方法上多很多，此外可连接的外设种类也要多一些。对于测试本身而言，其实两款仪器在关键参数上是在同一水准的，831在方法数量和连接外设上有优势。

[align=center][size=18px]水分测定之库伦滴定仪使用心得[/size][/align][size=16px]水分测定通常有两种方法，一种是滴定法，一种是库伦法，滴定法常常用于水分含量较高的样品，而库伦法则适用于水分含量比较低的样品。单位有一台瑞士万通水分测定仪，用的是是库伦法测定水分。[/size][size=16px]1.使用前检查：检查内容包括电源是否连接，信号传输是否正常，因为水分测定仪不止一个模块，每个模块有自己的电源线与信号连接线，有时候不小心碰了电源或者连接线，结果打开软件发现某个模块未连接，所以从一开始使用前就进行检查。[/size][size=16px]2.检查阳极液是否需要更换，器皿中装有100ml左右库伦法阳极液，样品测试次数多了以后，阳极液中含有的水量达到饱和后就会影响测试，我们可以从图中draft值进行判断，如果平衡过程中居高不下，那就是需要更换了。还有阳极液[/size][align=center][size=16px][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310170957352467_5494_3141805_3.png[/img][/size][/align][size=16px]3.正常颜色为淡黄色，随着样品测试越来越多，其颜色也会越来越深，此时我们也可以进行更换。[/size][size=16px]4.干燥硅胶更换，每次分析样品前检查仪器上的干燥硅胶是否变色，若果颜色都变了，那需要及时进行更换。否则会出现测试过程中系统一直难以稳定的情况。[/size][align=center][size=16px][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310170957354549_2389_3141805_3.png[/img][/size][/align][size=16px]4.仪器平衡，刚开启仪器draft值会很高，我们需要等待较长时间让仪器平衡稳定，待仪器平衡完成后，仪器会显示状态OK的提示，代表此时可以开始加样测试。[/size][align=center][size=16px][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310170957358259_4368_3141805_3.jpeg[/img][/size][/align][size=16px]5.样品准备，对于分析的样品固体和液体均可，但要保证加入的样品能够在阳极液中完全溶解。如果出现不能完全溶解的情况，一来仪器很难稳定下来，二来即使仪器稳定下来了，那测试结果实际是偏小的，因为有水分会包夹在未溶解的样品里面。[/size][size=16px]6.样品称量可以采用减量法，样品加样前归零，然后取完样加入仪器加样口后再次称量，天平显示的差值即为加入样品的质量，这一步要注意用来取样的称量勺或者其它器皿要和装有样品的样品瓶一起称重，否则称量结果是错误的。[/size][size=16px]7.加入样品的时候要注意不要粘在加样口，对于液体样品还好一点，可以用滴管吸取样品，然后深入加样口，在器皿内液面上方进行滴加。对于固体样品，特别是粉末样品，由于加样口比较小，很容易在加样的时候粘在加样口，因此要特别小心。如果粘上了样品，需要快速将其掸入，否则会造成样品损失，导致最终测试结果偏低。[/size][size=16px]8.加样速度是影响测试结果准确性的一个重要因素，加样的时候需要打开加样口磨口塞，此时外部空气会进入，然后溶解在阳极液里面，而空气中又含有水分，因而会造成结果偏高。加样时打开磨口塞的时间越久，那么溶解在阳极液里面的水分就越多，最后的结果就会越偏大。[/size][size=16px]总结：库伦法水分测定虽然是一个很成熟的测试方法，其稳定性好，应用广泛，准确度高，但上述这些前提均需要操作人员严格执行操作步骤，清楚测试过程中的注意事项，这样测试才会又快又准。[/size]

在分析检验部门，大部分都应该有产品水含量（水分）的分析或检测项目，而且测定水含量的方法也很多，有蒸馏法，色谱法，热干燥法，电解化学法（库仑容量法，库仑滴定法）。这几种分析方法其分析原理各不相同，其中现在使用比较多的，应用比较广的就是库仑法。在这里本人不对其他水分析方法进行探讨，只是将自己十多年来使用库仑法测定水含量的一些经验和体会与大家共享。如果有机会我会同大家探讨以下色谱法测定水的含量。 当然，按照我的一贯写作习惯，我的这篇东东也不会有太多的专业词汇，我更喜欢使用生活化或者通俗的语言来描述专业方面的知识，希望大家能接受呀！也许有些方面我的体会或者描述不是很科学和准确，希望专业的行家能指出我的错误，我会非常感谢的。一、库仑滴定法测定水含量的基本原理1、提到库仑滴定法测定水含量，或者水分测定仪，我们必须要提到卡尔费休（Karl Fischer）这个人。就是因为最早在1935他发明了这种测定水分的新方法：利用碘和二氧化硫的氧化还原反应，在有机碱和甲醇的环境下，与水发生定量反应。为了纪念他，所以后来人们把经常库仑滴定法也叫卡尔费休法，把库仑滴定法所使用的试剂也叫做卡尔费休试剂。2、关于库仑滴定法测定水含量的基本原理其实也比较复杂，特别是卡尔费休试剂的组分很复杂，而且还在不断变化和发展中。因此我觉得只要了解卡尔费休试剂核心的反应就够拉，至于里面的好多中间反应过程我们可以不必追求细节。我觉得卡尔费休试剂反应的核心可以用碘跟水的反应来形象的描述出来： 在加入样品前，阳极和阴极的反应是平衡的，也就是下面的反应：I2+2e→2I ，2I--2e→I2 。 在加入样品后，由于加入的样品中含有水，水就会碘立即产生定量化学反应生成氢碘酸，直至全部水分反应完毕为止。I2 + SO2 + 3C5 H5 N + H2O —→ 2C5 H5 N•HI + C5 H5 N•SO3 。由于发生了上述反应，整个电池的平衡系统破坏，电解反应又开始发生，电极反应如下：阳极2I--2e→I2 ，阴极：2H++2e→H2，直到系统重新达到平衡状态。当然其实化学反应和电解反应基本上同步反应的，为了便于大家理解我将上述的过程分开讨论。在反应过程过程中，我们可以在电解的阴极发现大量气泡产生，那就是电解反应产生的氢气。 通过电流计我们可以测量出电解时发生的电量转移。依据法拉第电解定律，电解1克分子碘，需要二倍的96493C电量，即电解1毫克水需要电量为96493C。样品中的水分含量按下图公式计算：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112061634_336080_1625930_3.jpg 知道了样品中水的含量（绝对数），如果要计算样品中水的百分含量（相对数）那就很简单拉。根据进样量的（体积或者质量）多少我们可以求出样品中水的百分含量，其计算公式如下：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112061656_336095_1625930_3.jpg二、水分测定仪的结构介绍和使用方法 目前在中国市场上销售的国产水分测定仪的厂家不会少于20家，进口的包括英国、瑞士、德国，日本的等也有5家以上，虽然型号和外观千差万别，但是他们的基本原理都是相同的。我在这里主要介绍以下国产的水分测定仪的结构。 国产水分测定仪一般都是由 显示系统，电流控制和测量系统，电解系统主要部件构成。在日常工作我们经常需要处理和维护的部分就是电解系统，它主要由电解池和搅拌装置构成，容易出现问题或者说需要经常维护的部件就是电解池。下面重点将电解池的组成介绍以下我的经验。电解池由两支干燥管，一支阳极电极又叫测量电极，一支阴极电极又叫电解电极，进样口，池体组成。上一个图大家看看http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112061824_336113_1625930_3.jpg实物图如下：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112061825_336115_1625930_3.jpg干燥管在本文中没有上图片，就是因为它是插在电解池桶上的玻璃管，里面装上变色硅胶，用来干燥池体里面的环境，吸收外面进来的水分。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112061933_336137_1625930_3.jpg不同厂家的库仑水分仪在具体操作上不同，但是基本上是先使用纯水对仪器进行标定，其次就是启动分析，或者进样等按键就可以进样拉。在这里我要向大家重点提醒的地方有几点：1、分析前必须使用纯水或者苯饱和水对仪器进行标定，或者说是进行验证，看看仪器运行是否正常。它的原理就是进0.1微升水通过体积和质量的换算，在常温下它应该是100微克左右，上下不要超过10微克。如果仪器测定的结果超过上述误差，我们得对仪器进行检查，直到正常为止。2、接在池体上的干燥管要使用硅油进行密封，同时要经常性更换里面的硅胶，经常转动一下，防止扭不下来。3、两支电极也是在跟池体的连接出使用硅油进行密封，经常转动几下。4、最重要的地方就是池体里面的电解液，根据使用情况及时更换处理。当在使用过程中反应速度慢，测定结果误差大的时候，如果排除进样误差的话首先考虑的就是应该更换电解液。注意电解液的颜色，液位和温度变化。如果空白电流一直比较大的话，或者长时间不用刚开机，或者是空气非常潮湿，我们就要注意在平衡电解过程中注意温度，如果长时间空白电流下不来，温度就会升高，是电解液里面的一些组分会挥发掉从而影响使用。我给大家一个方法，当空白电流比较大的时候可以适量通过进样口加如几颗单质碘，使电解液里面的水短时间反应掉。这个方法非常有效，但是注意的是必须你的电解液还没有到实效的时候。关于库仑电解法测定水的含量其实还有好多需要注意的地方，比如要求进样量要求快，对分析酮醛等产品能迅速破坏电解液，从而影响测定。还有电解掖也有有毒有刺激性气味慢慢向轻毒、低味、高效方面发展，这要求我们使用人员及时学习，掌握这方面的动向，用科学的办法更好的保护我们这些操作者。最后需要提醒大家的是在分析过程中搅拌速度要控制好，不要太慢或太快，太慢分析速度慢，太快的话池体里面的磁力搅拌棒容易飞起来打在电极上，使电极受损。大家知道吗，两支电极上的白色金属是白金（铂金）的，非常昂贵。所以呀告诉大家即使电极破损拉，也一定要把白色金属取下来，它可是非常值钱的东东。好，我的这条帖子就算完拉！欢迎大家批评我呀！不然我就白写拉！

中药材中的水分含量也是影响中药质量的主要因素，需要加以控制的质量指标。水分含量测定，尤其是小于1%的时候，会经常用到卡尔-费休水分测定法。这是一个常用的水分测定方法。目前常用的为卡尔-费休化学滴定法和卡尔-费休库仑滴定法仪器测定法。卡尔-费休试剂与水的反应如下：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/07/201307221428_452968_1620630_3.jpg反应生成的I 离子在电解池的阳极上，被氧化成I2，反应式如下：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/07/201307221429_452969_1620630_3.jpg由上式可以看出，参加反应的碘的摩尔数（I2）等于水的摩尔数（H2O）。根据法拉第电解定律，电极上析出的I2的量与通过的电量成正比。卡尔-费休试剂的组成：碘、无水吡啶、无水甲醇、二氧化硫目前，常用的为市售的有吡啶或无吡啶卡尔-费休试剂的。当测定的样品中有醛、酮基团时，需采用专用的醛酮类卡尔-费休试剂。卡尔-费休库仑滴定法仪器测定法，一般使用微量水分测定仪，微量水分测定仪是根据卡尔-费休试剂与水的反应，结合库仑滴定原理设计而成的。常用的微量水分测定仪装置如下（仪器说明书）：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/07/201307221430_452971_1620630_3.jpg本文主要对涉及到的玻璃仪器——10mL自动滴定管作一个比较。