Kārļa Fišera (KF) titrēšana ir atsauces metode ūdens satura mērīšanai šķidrumos, cietās vielās un gāzēs. Atšķirībā no zudumiem-žāvēšanas laikā, KF attiecas tikai uz ūdeni-nevis kopējo gaistošu saturu.
Abas metodes -volumetriskā un kulonometriskā-izmanto vienu un to pašu pamata reakciju, taču atšķiras ar to, kā tiek piegādāts jods. Izvēloties nepareizu paraugu, tiek zaudēta jutība vai paaugstināta mitruma{3}}paraugus nav praktiski iespējams palaist.
Kārļa Fišera reakcija (abas metodes)
Abas metodes balstās uz Bunsena reakciju:
ROH + SO₂ + 3RN + I₂ + H₂O → (RNH)•SO₄R + 2(RNH)I
Viena ūdens molekula patērē vienu joda molekulu. Galapunkts tiek noteikts, kad viss paraugā esošais ūdens ir reaģēts. KF ir selektīvs attiecībā uz H₂O-, bet redoks-aktīvās parauga sastāvdaļas (piemēram, DMSO) var traucēt.
Galvenā atšķirība: kā tiek piegādāts jods
| Funkcija | Volumetric KF (KFT) | Kulonometriskais KF (KFC) |
|---|---|---|
|
Joda avots |
Pievienots no biretes (titrants ar zināmu I₂ koncentrāciju) |
Šūnā elektroķīmiski ģenerēts: 2I⁻ → I₂ + 2e⁻ |
|
Princips |
Tilpums × titranta koncentrācija |
Faradeja likums: uzlādēts ∝ ģenerēts jods |
|
Kalibrēšana |
Titrantam jābūt standartizētam |
Absolūtā metode - nav nepieciešama titrēšanas standartizācija |
|
Tipisks diapazons |
0,1–100% (100 ppm–100%) |
0,001% - 1% (1 ppm - 5%) |
|
Atklāšanas robeža |
~100 µg ūdens |
1-10 µg ūdens |
|
Vislabākais priekš |
Augstāka mitruma paraugi |
Izsekot mitruma, ppm{0}}līmeņa analīze |
|
Šūnu dizains |
Titrant pievieno periodiski; šūnu var atvērt paraugiem |
Slēgta kamera - ir ideāli piemērota gāzēm un šķidrumiem ar zemu mitruma līmeni |
Īkšķis: augsts ūdens → tilpuma. Ūdens izsekošana → kulometrisks.
Volumetriskā Karla Fišera titrēšana
Jods tiek piegādāts no motorizētas biretes, kas satur KF reaģentu zināmā joda koncentrācijā.
Viens-komponents salīdzinājumā ar diviem{1}}komponentiem
| Tips | Apraksts | Tipisks lietojums |
|---|---|---|
|
Viens{0}}komponents (salikts) |
Viens reaģents (ROH + SO₂ + bāze + I2) |
Kārtējie šķidruma paraugi, izšķīdušās cietās vielas |
|
Divu -komponentu |
Atdaliet titrētāju (I2 spirtā) un šķīdinātāju (SO₂ + bāze) |
Paraugi nesaderīgi ar salikto šķīdinātāju |
Priekšrocības
Tiek galā ar augstu ūdens saturu līdz 100%
Praktiski paraugiem ar > 0,1% (1000 ppm) mitruma
Elastīgas reaģentu sistēmas sarežģītām matricām
Piemērots lielākiem paraugiem ar mērenu mitruma līmeni
Ierobežojumi
Mazāk jutīgs pie ļoti zema mitruma - nepraktiski zem ~0,05% bez lielas parauga masas
Nepieciešama titrēšanas standartizācija un reaģenta apkope
Lielāks mirušais tilpums birešu sistēmā
Tipiski pielietojumi
Augsta{0}}mitruma ķīmiskās vielas un šķīdinātāji
Pārtikas un farmācijas produkti ar ievērojamu ūdens saturu
Jēlnaftas ūdens saturs (ASTM D{0}} bieži vien tilpuma rādītājs)
Paraugi, kuros ūdens ir galvenā sastāvdaļa
Kulometriskā Karla Fišera titrēšana
Jods rodas in situ pie anoda, oksidējot jodīdu kulometriskajā šūnā:
2 I⁻ → I₂ + 2e⁻
Patērētais ūdens tiek aprēķināts no kopējās maksas:
1 mg H₂O=10.72 Kuloni
Ar 100% strāvas efektivitāti kulometrija ir absolūta metode{1}}nav nepieciešama biretes kalibrēšana. Joprojām ir ieteicama regulāra pārbaude saskaņā ar sertificētiem ūdens standartiem.
Priekšrocības
Augstākā jutība - nosaka 1–10 µg ūdens
Ideāli piemērots ppm{0}}līmeņa mitrumam (1 ppm–5%)
Slēgta titrēšanas kamera - minimāla atmosfēras mitruma iejaukšanās
Lieliski piemērots gāzēm un šķidrumiem ar zemu{0}}mitrumu, bieži neatverot kameru
Izraudzītā ūdens satura atsauces metode daudzos standartos
Ierobežojumi
Not suitable for high-moisture samples (>~1–5%) - izsmeļ šūnu kapacitāti
Mazāka absolūtā ūdens ietilpība uz vienu noteikšanu
Jutīgāks pret šūnu kondicionēšanu un reaģenta kvalitāti
Izsekojumu analīzei ir jākontrolē parauga lielums
Tipiski pielietojumi
Transformatora izolācijas eļļa - mitrums ppm (ASTM D1533, IEC 60814)
Smērvielas un hidrauliskie šķidrumi
SF6 gāzes mitruma mērīšana
Elektroniskās kvalitātes -šķīdinātāji un polimēri
Farmaceitiskās izejvielas (zema mitruma specifikācija)
Blakus{0}}salīdzinājuma tabula-
| Kritērijs | Tilpuma KF | Kulometriskais KF |
|---|---|---|
|
Ūdens diapazons |
100 ppm – 100% |
1 ppm – 5% |
|
Jutīgums |
Mērens |
Ļoti augsts |
|
Joda piegāde |
Birete (manuāla/automātiska) |
Elektroķīmiskā ražošana |
|
Standartizācija |
Nepieciešams titrēšanai |
Nav nepieciešams (absolūti) |
|
Parauga veids |
Šķidrumi, cietas vielas (ar cepeškrāsni), dažas gāzes |
Šķidrumi, gāzes, cietās vielas (ar cepeškrāsni) |
|
Transformatora eļļa (ppm) |
Iespējams, bet ne ideāli |
Vēlamā metode |
|
Augsta mitruma paraugi |
Vēlams |
Nav piemērots |
|
Izmaksas / sarežģītība |
Mērens |
Vidēji līdz augstākam |
|
Caurlaide |
Augstāks mitriem paraugiem |
Optimizēts izsekošanas darbam |
Kārļa Fišera krāsns metode (abas metodes)
Nešķīstošiem, reaģējošiem vai saistītiem ūdens paraugiem KF krāsns uzsilda paraugu un ar sausu nesējgāzi pārnes atbrīvotos ūdens tvaikus titrēšanas kamerā.
| Parauga veids | Cepeškrāsns + KF labums |
|---|---|
|
Plastmasa un polimēri |
Paaugstinātā temperatūrā atbrīvo saistīto ūdeni |
|
Sāļi un cietvielas |
Nav tieša kontakta ar KF reaģentu |
|
Transformatoru eļļa (dažas laboratorijas) |
Alternatīva tiešai injekcijai sarežģītām matricām |
|
Litija bateriju materiāli |
Augstas{0}}temperatūras ūdens izlaišana |
Gan tilpuma, gan kulometriskās šūnas var savienot ar KF krāsni{0}}izvēle joprojām atbilst paredzamajam ūdens satura diapazonam.
Transformatora eļļas mitrums: kāda metode?
Transformatora eļļas mitrums parasti tiek norādīts ppm (mg/kg). Pieņemamie līmeņi bieži ir < 10–30 ppm ekspluatācijas eļļai atkarībā no sprieguma klases.
| Eļļas stāvoklis | Tipisks mitrums | Ieteicamā KF metode |
|---|---|---|
|
Jauna eļļa |
10–20 ppm |
Kulonometriskais |
|
-Darba eļļa (laba) |
15–35 ppm |
Kulonometriskais |
|
Darba eļļa-(kritiska) |
>50 ppm |
Kulometriskais (joprojām darbojas); iespējams tilpuma |
|
Stipri piesārņota eļļa |
>500 ppm |
Volumetrija var būt praktiskāka |
Standarti:
ASTM D1533 - ūdens izolācijas šķidrumos, izmantojot kulometrisko KF
IEC 60814 - ūdens saturs izolācijas šķidrumos
Huazheng piedāvā HZWS-Z6 (automātisko kulometrisko KF mitruma mērītāju) un HZ1220 (tilpuma un kulometrisko kombinēto KF titrēšanas iekārtu) transformatoru eļļas un laboratorijas mitruma analīzei.
Kā izvēlēties: lēmumu ceļvedis
Paredzamais ūdens saturs?
│
├─ > 0,1% (1000 ppm) → Volumetric KF
├─ 0,001% - 1% (10 ppm - 1%) → Kulometriskais KF
└─ < 10 ppm (pēdas) → Kulometriskais KF (obligāti)
Apsveriet arī:
| Faktors | Tilpuma | Kulonometriskais |
|---|---|---|
|
Paraugs ir gāze |
Iespējams |
Vēlamais (slēgtā šūna) |
|
Paraugs slikti šķīst |
Cepeškrāsns + nu |
Cepeškrāsns + kulometrs izsekot |
|
Augsta caurlaidspēja uz mitriem paraugiem |
Jā |
Nē |
|
Atsauces/kalibrēšanas laboratorijas darbs |
Abi derīgi |
Kulometriskā kā atsauce |
|
Viens instruments laboratorijai |
Kombinēta ierīce (piemēram, HZ1220) |
Kombinētā vienība |
Precizitāte un atkārtojamība
Abas metodes parasti sasniedz ±1% relatīvo precizitāti attiecībā uz pieejamo ūdeni, ja tās tiek pareizi darbinātas,-piemēram, 3,00% ir 2,97–3,03%.
Kulonometriskās izsekošanas darba precizitāte ir atkarīga no:
Svēršanas precizitāte (nepieciešama pietiekama absolūtā ūdens masa)
Šūnu kondicionēšana un reaģenta svaigums
Izvairieties no atmosfēras mitruma iekļūšanas
Regulāra ūdens standarta pārbaude
Lai veiktu tilpuma mērījumus pie zema mitruma, parauga lielumam ir jābūt pietiekami lielam, lai nodrošinātu izmērāmu ūdens masu,{0}}bieži vien tas ir nepraktiski zem 0,05%, nesverot simtiem mg parauga.