Karl Fischer (KF) -titraus on vertailumenetelmä nesteen, kiinteiden aineiden ja kaasujen vesipitoisuuden mittaamiseen. Toisin kuin kuivaushävikki-,-KF koskee vettä,-ei haihtuvaa kokonaispitoisuutta.
Nämä kaksi tekniikkaa -volumetrinen ja kulometrinen- käyttävät samaa taustalla olevaa reaktiota, mutta eroavat toisistaan jodin kuljetustavassa. Väärän näytteen valitseminen hukkaa herkkyyttä tai tekee korkean-kosteuden näytteiden suorittamisesta epäkäytännöllistä.
Karl Fischerin reaktio (molemmat menetelmät)
Molemmat tekniikat perustuvat Bunsenin reaktioon:
ROH + SO₂ + 3RN + I₂ + H₂O → (RNH)•SO₄R + 2(RNH)I
Yksi vesimolekyyli kuluttaa yhden jodimolekyylin. Päätepiste havaitaan, kun kaikki näytteessä oleva vesi reagoi. KF on valikoiva H₂O-, mutta redox--aktiiviset näytekomponentit (esim. DMSO) voivat häiritä.
Keskeinen ero: kuinka jodia toimitetaan
| Ominaisuus | Volumetrinen KF (KFT) | Kulometrinen KF (KFC) |
|---|---|---|
|
Jodin lähde |
Lisätty byretistä (titrausaine, jonka I2-pitoisuus tunnetaan) |
Syntyy sähkökemiallisesti kennossa: 2I⁻ → I₂ + 2e⁻ |
|
Periaate |
Tilavuus × titrausaineen pitoisuus |
Faradayn laki: varaus läpäissyt ∝ jodia syntyy |
|
Kalibrointi |
Titrantin on oltava standardoitu |
Absoluuttinen menetelmä - ei vaadi titrausstandardointia |
|
Tyypillinen valikoima |
0,1 % – 100 % (100 ppm – 100 %) |
0,001 % – 1 % (1 ppm – 5 %) |
|
Havaintoraja |
~100 µg vettä |
1-10 µg vettä |
|
Paras |
Korkeammat kosteusnäytteet |
Jäljekosteus, ppm{0}}tason analyysi |
|
Solun suunnittelu |
Titrantti lisätään ajoittain; kenno voidaan avata näytteitä varten |
Suljettu kenno - ihanteellinen kaasuille ja vähäkosteisille-nesteille |
Nyrkkisääntö: Korkea vesi → tilavuus. Jäljevettä → kulometrinen.
Volumetrinen Karl Fischer -titraus
Jodi toimitetaan moottoroidusta byretistä, joka sisältää KF-reagenssia tunnetussa jodipitoisuudessa.
Yksi-komponentti vs. kaksi{1}}komponenttia
| Tyyppi | Kuvaus | Tyypillinen käyttö |
|---|---|---|
|
Yksi-komponentti (komposiitti) |
Yksi reagenssi (ROH + SO₂ + emäs + I2) |
Rutiininomaiset nestenäytteet, liuenneet kiinteät aineet |
|
Kaksi{0}}komponenttia |
Erota titrausaine (I2 alkoholissa) ja liuotin (SO₂ + emäs) |
Näytteet eivät ole yhteensopivia komposiittiliuottimen kanssa |
Edut
Kestää korkean vesipitoisuuden jopa 100 %
Käytännöllinen näytteille, joiden kosteus on > 0,1 % (1 000 ppm).
Joustavat reagenssijärjestelmät vaikeille matriiseille
Soveltuu suuremmille näytekokoille kohtalaisella kosteustasolla
Rajoitukset
Vähemmän herkkä erittäin alhaisella kosteudella - epäkäytännöllinen alle ~0,05 % ilman suurta näytemassaa
Vaatii titrausstandardin ja reagenssihuoltoa
Suurempi kuollut tilavuus byrettijärjestelmässä
Tyypillisiä sovelluksia
Korkean kosteuden{0}}kemikaalit ja liuottimet
Elintarvikkeet ja lääketuotteet, joissa on huomattava vesipitoisuus
Raakaöljyn vesipitoisuus (ASTM D{0}} usein tilavuus)
Näytteet, joissa vesi on pääkomponentti
Kulometrinen Karl Fischer -titraus
Jodia syntyy in situ anodilla hapettamalla jodidi kulometrisessa kennossa:
2 I⁻ → I₂ + 2e⁻
Kulutettu vesi lasketaan kokonaismaksusta:
1 mg H₂O=10.72 kuloneja
100 %:n tehokkuudella kulometria on ehdoton menetelmä,{1}}byrettikalibrointia ei tarvita. Säännöllinen sertifioitujen vesistandardien tarkistaminen on edelleen suositeltavaa.
Edut
Suurin herkkyys - havaitsee 1–10 µg vettä
Ihanteellinen ppm{0}}kosteudelle (1 ppm – 5 %)
Suljettu titrauskenno - minimaalinen ilmankosteuden häiriö
Erinomainen kaasuille ja vähäkosteisille{0}}nesteille ilman kennoa usein avaamatta
Määrätty vertailumenetelmä vesipitoisuudelle monissa standardeissa
Rajoitukset
Not suitable for high-moisture samples (>~1–5 %) - kuluttaa kennokapasiteettia loppuun
Pienempi absoluuttinen vesikapasiteetti määritystä kohden
Herkempi solujen käsittelylle ja reagenssin laadulle
Näytteen kokoa on valvottava jälkianalyysiä varten
Tyypillisiä sovelluksia
Muuntajan eristysöljy - kosteus ppm (ASTM D1533, IEC 60814)
Voiteluaineet ja hydraulinesteet
SF6 kaasun kosteuden mittaus
Elektroniset{0}}laatuiset liuottimet ja polymeerit
Farmaseuttiset raaka-aineet (alhaiset kosteusominaisuudet)
Vierekkäinen--vertailutaulukko
| Kriteeri | Volumetrinen KF | Kulometrinen KF |
|---|---|---|
|
Vesialue |
100 ppm – 100 % |
1 ppm – 5 % |
|
Herkkyys |
Kohtalainen |
Erittäin korkea |
|
Jodin toimitus |
Byretti (manuaalinen/automaattinen) |
Sähkökemiallinen tuotanto |
|
Standardointi |
Pakollinen titrantille |
Ei vaadita (absoluuttinen) |
|
Näytetyyppi |
Nesteet, kiinteät aineet (uunin kanssa), joitain kaasuja |
Nesteet, kaasut, kiinteät aineet (uunin kanssa) |
|
Muuntajaöljy (ppm) |
Mahdollista, mutta ei ihanteellinen |
Suositeltu menetelmä |
|
Korkean kosteuden näytteet |
Suositeltava |
Ei sovellu |
|
Kustannukset / monimutkaisuus |
Kohtalainen |
Keskitasosta korkeampaan |
|
Läpäisykyky |
Korkeampi märille näytteille |
Optimoitu jäljitystyöhön |
Karl Fischer -uunimenetelmä (molemmat tekniikat)
Liukenemattomia, reaktiivisia tai sitoutuneita vesinäytteitä varten KF-uuni lämmittää näytteen ja kuljettaa vapautuneen vesihöyryn titrauskennoon kuivalla kantajakaasulla.
| Näytetyyppi | Uuni + KF etu |
|---|---|
|
Muovit ja polymeerit |
Vapauttaa sitoutuneen veden korotetussa lämpötilassa |
|
Suolat ja kiinteät aineet |
Ei suoraa kosketusta KF-reagenssiin |
|
Muuntajaöljy (jotkut laboratoriot) |
Vaihtoehto suoralle ruiskutukselle vaikeille matriiseille |
|
Litiumakkumateriaalit |
Korkean{0}}lämpöisen veden vapautuminen |
Sekä tilavuus- että kulometriset kennot voidaan liittää KF-uuniin{0}}valinnassa noudatetaan silti odotettua vesipitoisuusaluetta.
Muuntajaöljyn kosteus: mikä menetelmä?
Muuntajaöljyn kosteus ilmoitetaan tyypillisesti ppm:nä (mg/kg). Käyttööljyn hyväksyttävät tasot ovat usein < 10–30 ppm jänniteluokasta riippuen.
| Öljyn kunto | Tyypillinen kosteus | Suositeltu KF-menetelmä |
|---|---|---|
|
Uusi öljy |
10-20 ppm |
Kulometrinen |
|
Käyttööljy-(hyvä) |
15-35 ppm |
Kulometrinen |
|
Käyttööljy-(kriittinen) |
>50 ppm |
Kulometrinen (toimii edelleen); tilavuus mahdollista |
|
Voimakkaasti saastunut öljy |
>500 ppm |
Volumetrinen voi olla käytännöllisempi |
Standardit:
ASTM D1533 - vesi eristysnesteissä kulometrisellä KF:llä
IEC 60814 - vesipitoisuus eristysnesteissä
Huazheng tarjoaa HZWS-Z6 (automaattinen kulometrinen KF-kosteusmittari) ja HZ1220 (volumetrinen ja kulometrinen yhdistetty KF-titrauslaitteisto) muuntajaöljy- ja laboratoriokosteusanalyyseihin.
Kuinka valita: päätösopas
Odotettu vesipitoisuus?
│
├─ > 0,1 % (1 000 ppm) → Volumetric KF
├─ 0,001 % – 1 % (10 ppm – 1 %) → Kulometrinen KF
└─ < 10 ppm (jälkiä) → Kulometrinen KF (pakollinen)
Harkitse myös:
| Tekijä | Volumetrinen | Kulometrinen |
|---|---|---|
|
Näyte on kaasu |
mahdollista |
Ensisijainen (suljettu solu) |
|
Näyte liukenee huonosti |
Uuni + joko |
Uuni + kulometri jäljittämiseksi |
|
Korkea suorituskyky märillä näytteillä |
Kyllä |
Ei |
|
Viite/kalibrointilaboratoriotyö |
Molemmat voimassa |
Kulometrinen referenssinä |
|
Yksittäinen instrumentti laboratorioon |
Yhdistetty yksikkö (esim. HZ1220) |
Yhdistetty yksikkö |
Tarkkuus ja toistettavuus
Molemmat menetelmät saavuttavat tyypillisesti ±1 %:n suhteellisen tarkkuuden käytettävissä olevasta vedestä oikein käytettynä-esim. 3,00 % on 2,97–3,03 %.
Kulonometrisen jäljityksen tarkkuus riippuu:
Punnitustarkkuus (tarvitaan riittävä absoluuttinen vesimassa)
Solujen ilmastointi ja reagenssin tuoreus
Vältä ilmankosteuden pääsyä sisään
Säännöllinen vesistandardin tarkistus
Volumetrisessa työssä alhaisessa kosteudessa näytteen koon on oltava riittävän suuri, jotta saadaan mitattavissa oleva vesimassa-usein epäkäytännöllinen alle 0,05 % ilman satojen mg:n näytettä.