測(cè)試水分的中藥性在很多液體化工產(chǎn)品和中間體中,水分含量是產(chǎn)品質(zhì)量的重要標(biāo)志之一。過多的水分會(huì)破壞化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生副產(chǎn)品,降低收率。
乙酯中的水分來源主要有兩個(gè)渠道,其一是產(chǎn)品本身自帶,如我國《GB3728-91工業(yè)乙酸乙酯》中規(guī)定,優(yōu)等品水分含量小于1000ppm,一等品水分含量小于2000ppm,合格品水分含量小于4000ppm,在市售乙酯中,這些水分都是不可避免的。據(jù)市場(chǎng)反應(yīng),購買時(shí)選擇優(yōu)等品的乙酯,考慮到存放因素,在復(fù)合前應(yīng)使水分含量不大于2000ppm,這樣才能保證復(fù)合質(zhì)量。其二,乙酯在存放過程中吸收的水分,因?yàn)橐阴儆谝讚]發(fā)液體,在揮發(fā)過程中需要吸收熱量,表層乙酯的急速揮發(fā)主要熱量來源就是空氣中水蒸氣的凝結(jié)放熱,而凝結(jié)的水分則很快溶入乙酯中,進(jìn)一步增加了其水分含量,這在夏季空氣相對(duì)濕度大于80%時(shí)尤為突出。鑒于這種情況,在復(fù)合前事先測(cè)定乙酯中的水分含量就顯得非常重要了。
各種水分測(cè)定儀的比較
市售的水分測(cè)定儀有很多,按測(cè)試方法分有以下幾種:
紅外線干燥法、鹵素快速水分儀類儀器,此類水分儀特點(diǎn):體積小,測(cè)定范圍比較寬,度較高,性能較穩(wěn)定適合0.01%-100%的水分測(cè)量、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉。但是次水分儀測(cè)試含有易揮發(fā)物質(zhì)的產(chǎn)品時(shí)不太適合。
卡爾費(fèi)休庫侖法類儀器,主要原理:利用化學(xué)反應(yīng)后電導(dǎo)率變化計(jì)算,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積較大,測(cè)定度高,適合水分含量在100PPm(0.01%)以下的測(cè)定。它一般用于陰離子聚合等對(duì)水分有非常嚴(yán)格要求的化工、醫(yī)藥等行業(yè)產(chǎn)品測(cè)定,價(jià)格較高,該類儀器有一個(gè)不好的特點(diǎn),就是更換溶劑時(shí)不容易找平衡。比較適合每日上百次的多頻次測(cè)試。
卡爾費(fèi)休容量法,結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,度好,適合水分含量10PPm-10%的測(cè)定,一般用于對(duì)水分有嚴(yán)格要求的化工、醫(yī)藥和包裝等行業(yè)產(chǎn)品測(cè)定,可以看出,對(duì)于一般液體化工產(chǎn)品,測(cè)定的水分含量時(shí),應(yīng)該使用卡爾費(fèi)休容量法水分測(cè)定儀,可以滿足每日數(shù)十次以下測(cè)定的要求,且經(jīng)濟(jì)性比較好。該儀器有一個(gè)特點(diǎn),就是測(cè)試時(shí)可以通過目測(cè)觀察儀器是否正常(在滴定終點(diǎn)時(shí)顯示淺咖啡色)。
卡爾費(fèi)休容量法水分測(cè)定的測(cè)定原理
卡爾費(fèi)休容量法測(cè)定水分含量時(shí),主要依據(jù)電化學(xué)反應(yīng):
I2+2eó2I-
在反應(yīng)池的溶液中同時(shí)存在I2和I-時(shí),該反應(yīng)在電極的正負(fù)兩端同時(shí)進(jìn)行,即在一個(gè)電極上I2被還原,而在另一個(gè)電極上I-被氧化,因此在兩個(gè)電極之間有電流通過。如果溶液中只有I-而無I2同時(shí)存在,則兩個(gè)電極間沒有電流通過。
卡爾費(fèi)休試劑中含有效成分吡啶和碘等物質(zhì),把其計(jì)量滴入反應(yīng)池,能與待測(cè)溶液中的水發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng):
H2O+SO2+I(xiàn)2+3C5H 5N→2C5H5N·HI+C5 H5N·SO3
C5H5N·SO3+CH3 OH→C5H5N·HSO4CH3
C5H5N·HI→C5H5N·H++ I-
該反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行,不斷消耗水,生成I-,一直到反應(yīng)滴定終點(diǎn),水分消耗完畢。這時(shí),溶液有微量未發(fā)生反應(yīng)的卡爾費(fèi)休試劑存在,才能發(fā)生I2和I-同時(shí)存在的情況,兩個(gè)鉑電極之間的溶液開始導(dǎo)電,由電流指示達(dá)到終點(diǎn),停止滴定。從而通過計(jì)量已消耗的卡爾費(fèi)休試劑體積(容量)來標(biāo)定溶液中的水分含量。
卡爾費(fèi)休電量法的測(cè)定原理
電量法,是基于將試樣溶于含有一定碘的特殊溶劑的電解液后,水即消耗碘,但所需的碘不再是用已標(biāo)定過的含碘試劑去進(jìn)行滴定,而是通過電解過程,使溶液中的碘離子在陽極氧化為碘:
2Iˉ—2e ─→I2 所產(chǎn)生的碘又與樣品中的水反應(yīng)。其終點(diǎn)用雙鉑電極指示。當(dāng)電解液中碘濃度恢復(fù)到原定濃度時(shí),停止電解。然后根據(jù)法拉第電解定律:
C M i·t
m=---------×----- = ---------
96500 n 10722
計(jì)算出待測(cè)試樣的水分含量。
卡爾費(fèi)休容量法水分測(cè)定過程
在卡爾費(fèi)休容量法水分測(cè)定儀中,有幾種可供選擇的種類,其連接、測(cè)定也有所不同,但測(cè)定的基本過程相似。其測(cè)定過程如下:
1、 消除溶液空白
在反應(yīng)池中加入無水甲醇試劑10-15ml(浸沒電極),打開滴定管開始注液,將卡爾費(fèi)休試劑注入反應(yīng)池,直至甲醇中的微量水分*反應(yīng)完畢,儀器將自動(dòng)停止并發(fā)出報(bào)警聲。
2、 標(biāo)定卡爾費(fèi)休試劑
按復(fù)零鍵,用容量為10ul的取樣器取10mg(10ul)蒸餾水放入反應(yīng)池中,按滴定開始鍵,儀器開始自動(dòng)滴定,到達(dá)終點(diǎn)時(shí)蜂鳴器響,到達(dá)終點(diǎn)時(shí)指示燈亮,此時(shí)數(shù)碼管顯示的就是10mg水所消耗的卡爾費(fèi)休液的體積數(shù),由此可計(jì)算出每毫升卡爾費(fèi)休消耗的水的量。
F=10/A
式中:F-每毫升卡爾費(fèi)休溶液消耗水的量
10—稱取水的質(zhì)量(毫克)
A一滴定所消耗的卡爾費(fèi)休試劑的量
3、 測(cè)定水分含量
按復(fù)零鍵,用取樣器取10ml被測(cè)的樣品,加入反應(yīng)池中。按滴定開始鍵,開始進(jìn)行滴定,到達(dá)終點(diǎn)時(shí)蜂鳴器響,終點(diǎn)指示燈亮,其結(jié)果按下式計(jì)算:
水分含量=A1×F/10000 式中:A1一樣品所消耗的卡爾費(fèi)休溶液的體積量
F一每毫升卡爾費(fèi)休液消耗水的質(zhì)量
10000指加入10ml樣品的質(zhì)量數(shù)。
上述兩步反應(yīng)式綜合計(jì)算得:乙酯水分含量=
卡爾費(fèi)休方法可用于各種有機(jī)化工產(chǎn)品(醛、酮類產(chǎn)品需要配備另外的試劑)。
測(cè)定產(chǎn)品中的水分含量,不但可事先避免生產(chǎn)中的質(zhì)量問題,把損失降低到zui小程度,而且可與原料廠家進(jìn)行有據(jù)交涉,退換不適用的產(chǎn)品。 但是對(duì)于操作人員來說一定要注意,因?yàn)榇朔椒ㄐ枰迷噭噭┠赜痔貏e容易對(duì)人體構(gòu)成危害。所以操作的時(shí)候一定要佩戴防護(hù)措施!