關(guān)于硫酸銨中水分含量測(cè)定的研究和討論

張治軍 廖復(fù)東 張家祥（湖北省地質(zhì)局鄂西實(shí)驗(yàn)室，湖北宜昌443100）

關(guān)于硫酸銨中水分含量測(cè)定的研究和討論

張治軍 廖復(fù)東 張家祥（湖北省地質(zhì)局鄂西實(shí)驗(yàn)室，湖北宜昌443100）

本文將硫酸銨中水分含量的方法—卡爾費(fèi)休法和重量法進(jìn)行對(duì)比，找出最適合、最準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)方法。

卡爾費(fèi)休法；重量法；水分

硫酸銨水分含量測(cè)定現(xiàn)有兩種方法，分別為卡爾費(fèi)休法和重量法。本論文主要是為了找出兩種方法分析的差異，找出對(duì)硫酸銨中水分含量測(cè)定的影響因素，明確硫酸銨中水分含量測(cè)定的更準(zhǔn)確、更合適的實(shí)驗(yàn)方法。

1 卡爾費(fèi)休法測(cè)定原理及計(jì)算方法

1.1 卡爾費(fèi)休法測(cè)定原理

儀器的電解池中的卡氏試劑達(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：

1.2 儀器設(shè)備及試劑

1.2.1 卡氏水分測(cè)定儀：KF-1

1.2.2 微量注射器：10μl

1.2.3 茄型瓶：10ml或5ml

1.2.4 卡爾.費(fèi)休試劑：分析純

1.2.5 無水甲醇：分析純

1.3 分析步驟

1.3.1 準(zhǔn)備工作

（1）儀器按說明書的要求安裝好。

（2）校正儀器：接通220V電源，將電源開關(guān)打到開始位置，指示燈亮。將選擇開關(guān)置于“校正”位置，旋動(dòng)“校正”旋鈕，使表頭指針在50μA處，然后將選擇開關(guān)置于“測(cè)量”位置，表頭指針回“0”。

（3）量取40ml無水甲醇于清潔干燥的滴定池中（甲醇的量應(yīng)淹沒鉑絲），打開電磁攪拌器開關(guān)，調(diào)整攪拌速度，用卡爾.費(fèi)休試劑滴定甲醇中的水分至電流計(jì)產(chǎn)生較大的偏轉(zhuǎn)，并保證電流指“永?！?min即為終點(diǎn)，此時(shí)消耗的卡爾.費(fèi)休試劑不計(jì)量。

1.3.2 分析步驟

（1）標(biāo)定

a.用10μl微量注射器取純水10μl從進(jìn)樣口注入，在攪拌下用卡爾.費(fèi)休試劑滴定甲醇中的水分至電流計(jì)產(chǎn)生較大的偏轉(zhuǎn)，并保證電流指“永?！?min即為終點(diǎn)，記錄消耗的卡爾.費(fèi)休試劑。

b.平行標(biāo)定兩次，用消耗的卡爾.費(fèi)休試劑的量計(jì)算滴定度。取滴定度不超過：0.2000mg/ml的平均值來參與試樣水分計(jì)算。

(2)試樣測(cè)定

a.將試樣混合均勻，用加塞的茄型瓶稱取0.2g～0.5g試樣，準(zhǔn)確稱量至0.0002g。

b.打開滴定池的進(jìn)樣口的橡膠塞，迅速傾倒入完樣品后，立刻塞緊塞子。調(diào)整攪拌速度，攪拌至樣品完全均勻混在甲醇溶劑中后，用卡爾.費(fèi)休試劑滴定甲醇中的水分至電流計(jì)產(chǎn)生較大的偏轉(zhuǎn)，并保證電流指“永?！?min即為終點(diǎn)，記錄消耗的卡爾.費(fèi)休試劑。

c.平行測(cè)定試樣三次，用消耗的卡爾.費(fèi)休試劑的量計(jì)算試樣水分。

1.4 計(jì)算方法

在室溫（23℃）下，根據(jù)取樣方式的不同，可以分為質(zhì)量法和體積法，但最終結(jié)果都將換算為質(zhì)量百分含量。

1.4.1 、質(zhì)量法

式中：

m—取蒸餾水體積，單位為毫克（mg）

V—消耗試劑體積，單位為毫升（ml）

取樣方式為質(zhì)量時(shí)，水分（H2O）含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)%表示，按下式計(jì)算：

式中：

T—卡爾·費(fèi)休試劑對(duì)水的滴定度的數(shù)值(mg/ml）；

V1—滴定試樣消耗卡爾·費(fèi)休試劑的體積的數(shù)值（ml；

m—試樣體積的數(shù)值（mg）。

2 重量法測(cè)定原理及計(jì)算方法

2.1 重量法測(cè)定原理

在一定溫度的電熱恒溫干燥箱內(nèi)，將試樣烘干至恒重，然后測(cè)定試樣減少的質(zhì)量。

2.2 儀器設(shè)備

2.2.1 帶蓋磨口稱量瓶，直徑50mm，高30mm；

2.2.2 電熱恒溫干燥箱，能維持溫度105±2℃。

2.3 分析步驟

稱取5g試樣，精確至0.0002g，置于預(yù)先在105±2℃干燥至恒重的稱量瓶中，將稱量瓶的蓋子稍微打開，在105±2℃的溫度中干燥30min后，取出稱量瓶，蓋上蓋子，在干燥器中冷卻至室溫稱量，直至恒重。取最后一次稱量值作為測(cè)定結(jié)果。

3.4 、結(jié)果計(jì)算

水分w，以H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）表示，按下式計(jì)算：

式中：

m1—稱量瓶及試樣在干燥前的質(zhì)量，（g）；

m2—稱量瓶及試樣在干燥后的質(zhì)量，（g）；

m—試樣的質(zhì)量，（g）。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.1 樣品測(cè)定

3.1.1 卡爾費(fèi)休法樣品測(cè)定

將干燥的茄型瓶放在電子天平上稱量質(zhì)量m1，用小勺取一定量的硫酸銨樣品放于茄型瓶中，然后稱量有樣品的茄型瓶質(zhì)量m2，則所取硫酸銨樣品質(zhì)量為m2-m1。用卡爾費(fèi)休試劑進(jìn)行滴定，共進(jìn)行三次滴定。

3.1.2 重量法樣品測(cè)定

將準(zhǔn)確稱取5g試樣，精確至0.0002g，置于預(yù)先在105℃± 2℃干燥至恒重的稱量瓶中稱量質(zhì)量m1，直至恒重后再稱量樣品及稱量瓶的質(zhì)量m2，則樣品減少的質(zhì)量為m1-m2,。用烘箱干燥法（重量法），進(jìn)行三次測(cè)定。

4 分析對(duì)比

根據(jù)分析數(shù)據(jù)，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行對(duì)比。

4.1 完成分析所用時(shí)間的對(duì)比

采用卡爾費(fèi)休法測(cè)定硫酸銨的水分含量，分析時(shí)間縮短至30min，操作方便快捷，測(cè)定方法的精密度很好，完全滿足公司硫酸銨產(chǎn)品水分含量的分析；采用重量法測(cè)定硫酸銨水分含量，速度慢，效率低，特別是含水量比較高的樣品，速度更慢，且不易恒重，直至恒重需要4-5h，影響了生產(chǎn)，起不到監(jiān)控的作用。

4.2 試樣結(jié)果對(duì)比

用卡爾.費(fèi)休法及重量法測(cè)定同一個(gè)硫酸銨樣品得出的結(jié)果比較，平行測(cè)定結(jié)果差值不大于0.05%。

5 影響卡爾費(fèi)休法測(cè)定硫酸銨中水分含量的影響因素

5.1 空氣中水分對(duì)卡爾費(fèi)休試劑造成影響：由于卡爾費(fèi)休試劑很容易吸收水分，因此取樣時(shí)要求迅速，反應(yīng)池要求密封完好。

5.2 卡爾費(fèi)休試劑長(zhǎng)時(shí)間存在對(duì)分析存在的影響：卡爾費(fèi)休試劑組分為單質(zhì)碘、二氧化硫、吡啶、甲醇，試劑在滴定管中時(shí)，滴定管上端有干燥裝置，連接滴定管與空氣，平衡滴定管內(nèi)外壓力。干燥裝置中裝硅膠吸收水分，但是若時(shí)間較長(zhǎng)，滴定管中會(huì)進(jìn)入一定量水分，與卡爾費(fèi)休試劑反應(yīng)，對(duì)卡爾費(fèi)休試劑產(chǎn)生影響，從而對(duì)分析結(jié)果造成影響，所以需經(jīng)常標(biāo)定空白滴定度。

5.3 滴定速率對(duì)分析結(jié)果的影響：滴定過程中若滴定速率過快，電磁攪拌子不能充分的將反應(yīng)池中卡爾費(fèi)休試劑和硫酸銨充分?jǐn)嚢杈鶆?，?huì)使滴定終點(diǎn)造成偏差，會(huì)滴定結(jié)果造成影響。

5.4 取樣對(duì)分析結(jié)果的影響：取樣前的樣品混勻，取樣時(shí)的快速準(zhǔn)確，都會(huì)對(duì)分析結(jié)果造成一定的影響。

6 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，用卡爾.費(fèi)休法測(cè)定硫酸銨水分在消除滴定劑及樣品吸濕、操作誤差等所帶來的的干擾，測(cè)定結(jié)果與國(guó)標(biāo)法測(cè)定結(jié)果相近且重現(xiàn)性好。準(zhǔn)確度較高（與重量法測(cè)定結(jié)果做比較，卡爾.費(fèi)休法與重量法的結(jié)果之差均符合重量法中允許誤差：平行測(cè)定結(jié)果差值不大于0.05%）的測(cè)定結(jié)果。本人認(rèn)為用卡爾費(fèi)休法測(cè)定硫酸銨水分比用重量法測(cè)定更簡(jiǎn)便快速。尤其適合于中控分析中快速報(bào)告結(jié)果。

[1]GB 535—1995XG1-2003硫酸銨（S）

[2]GB/T2947—2002尿素、硝酸銨中游離水含量的測(cè)定卡爾.費(fèi)休法(S)