卡爾-費休庫倫法水分儀在油品中的應用、檢測方法對比及影響因素

油品水分檢測是油品基礎性能檢測中的重要指標之一，因為油中的水分會加速油品的各項性能劣化，縮短儀器設備的壽命。目前有多種方法可以用于測定油品中的水分含量，其中卡爾-費休庫倫法被廣泛應用，具有價格便宜、分析速度快、耗時短等優勢。

目前對油品中水分含量的測試方法已有很多，現從經濟性、準確性方面對常用的幾種測試方法進行簡單的比較。蒸餾法所用儀器價格低廉但精密度差，僅能測定至0.1%，并且在干燥蒸餾過程中揮發性物質亦被蒸發，只適用于測量油液中的游離水分，測定時間過長。溫度滴定法不受油液中各種添加劑的影響，但測量出油液的溫度變化比較麻煩，應用不廣泛。紅外光譜法儀器價格昂貴，對環境要求高且準備時間長。電解法電解池氣路費時且對氣體的性質要求高。

卡爾-費休法于1935年首次提出，主要通過容量分析測定水分的含量。它包括了卡爾-費休電量法和卡氏庫倫法兩種方法。卡爾-費休電量法可用于檢測多種樣品，但試劑消耗大且費時。而卡爾-費休庫倫法水分儀的出現，則能夠更快速且準確地測定微量水分。該方法簡單、準確率高，試劑用量少，測定速度快，符合國家標準要求，并且適用于液體、氣體和固體中微量水分的測量，范圍從0.1 ppm至5%含水量。在掌握好進樣量的前提下，多數樣品可在1 min內完成測定。

1、卡爾-費休庫倫法水分儀原理：

卡爾-費休庫倫法水分儀所用試劑溶液是由占優勢的碘和充有二氧化硫的砒啶、甲醇等混合而成。通過電解在陽極上形成碘，所生成的碘，依據法拉第定律，同電荷量成正比例關系，參加反應的碘的摩爾數等于水的摩爾數。把樣品注入電解液中，樣品中的水分即參加反應，通過庫侖法水分測定儀可反映出反應過程中碘的消耗量，而碘的消耗量可根據電解出相同數量碘所用的電量成正比。

2 卡爾-費休庫倫法水分儀的應用

卡氏庫侖法能夠測定多種樣品中的水分，但它是一種專屬性的方法，所以在卡氏試劑中沒有副反應是前提條件。另外不能有水生成，而且不能有消耗或釋放的樣品。

具有副反應和干擾的物質主要有：

①金屬鹽、氧化物、氫氧化物：Ca(OH)2、MgO、Ag2O、ZnO等。

②酮和醛會和卡氏試劑中的CH3OH化合，形成縮酮和縮醛，并且釋放水分。因此，酮和醛不可用卡氏庫侖法測定。

③強酸會和CH3OH反應而釋放出水。

④硅烷醇/硅氧烷：末端硅烷醇基團和CH3OH反應生成水。

⑤含硼化合物：硼酸和CH3OH反應釋放出水。

⑥金屬過氧化物與卡氏試劑反應生成水。

⑦消耗的物質(如酮鹽、亞硝酸鹽、硫代硫酸鹽等)和反應，使結果偏高。

⑧強氧化劑的存在會發生反應生成，使結果偏低。

3 影響卡爾-費休庫倫法水分儀的因素

①環境影響是導致卡爾·費休滴定出現誤差的最主要因素之一。因此，檢查電解池的嚴密性和環境的濕度是非常必要的。在測定過程中，空氣中的水分會影響滴定時間，難以到達滴定終點，會使測定結果偏高。

②進行空白試驗的原因是密閉系統可能存在吸濕，若空白值較大，則說明微庫侖池密封不嚴，在磨口地方重新涂高真空硅脂。還可將電解池取下, 搖幌一下, 電解池上部空間壁上潮濕被電解液沖下來。

③進樣溫度對測定結果的影響也很大，溫度越高，原油的粘度越低，對乳狀液的穩定性影響較大，含水量的測量值也就會越高。要使樣品中的水被測量出來，進樣溫度必須達到破壞乳狀液穩定的溫度，因此應選擇合適的進樣溫度。

④攪拌速率也會影響測定結果，適當調整攪拌速度，均勻混合試樣與電解液，保障溶液不能濺到池壁上。連續進樣時，池子液面逐漸升高，如果不調整攪拌速度，會使攪拌不均勻，導致測定結果偏低。進樣量大于30 μg水時試劑耗量大，小于10 μg水時，偏差可能增大，因此控制在10～30 μg之間為最佳。

⑤針對不同的樣品，應選用合適的進樣量。目前，液體石油產品的國家標準水分含量單位是mg/L。對于測量下線的檢測，卡氏庫侖法存在一定的技術難度。水分經常以游離水、溶解水等多種形式同時存在于樣品中。當注入樣品后電解速度迅速提高在30 s左右又迅速下降，期間游離水是樣品中的主要水分含量，因此游離水較容易測定。而溶解水必須依靠試劑中分子鍵的相互作用將樣品溶解之后，才能測定，所以測量時間較長。若溶解水較多，則需控制并減少進樣量使試劑中分子鍵的相互作用在短時間內迅速打開樣品分子團使溶解水迅速析出。

⑥目前使用的電解電極均為有隔膜電極。卡氏試劑易吸水，使用隔膜后多微孔中肯定存在卡氏試劑，同樣隔膜在空氣中露置時間長，再次使用時都很難達到平衡點，所以先在電解電極中注入過碘的試劑，然后用干燥的吸液球擠壓使試劑強行通過隔膜，中和隔膜中的水分，擠壓出的試劑滴入電解池

4 卡爾-費休庫侖法測定油品水分是經典的方法

通過以上探討在選擇卡爾-費休庫侖測定方法時，首先分析待測樣品對卡氏試劑有無副作用，如無干擾，則可采用卡氏庫侖法儀器。該法作為水分測定，既經濟又準確。相似相溶原理中對卡氏試劑無副作用、無干擾，即可找到準確可靠的檢測方法。通過對不同測試方法的比較和分析，結果表明用卡爾-費休庫侖法測定油品水分是比較經典的方法。正確使用卡爾-費休庫倫法水分儀以及維護保養對測定的準確度是很重要的。