卡爾菲休庫(kù)侖滴定法用于精確測(cè)量樣品中微量水分含量

1、目 錄第一章 概 述 2第二章 功能特點(diǎn)3第三章 技術(shù)參數(shù)5第四章 儀器結(jié)構(gòu)與裝配7第五章 工作原理11第六章 菜單及按鍵操作說(shuō)明12第七章 進(jìn)樣操作20第八章 維護(hù)與保養(yǎng)23第九章 常見(jiàn)故障處理25第一章 概 述 卡爾菲休庫(kù)侖滴定法用于精確測(cè)量樣品中微量水分含量，此方法具有精度高、測(cè)試成本低廉的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。本儀器基于卡爾菲休庫(kù)侖滴定法原理，精確測(cè)定液體、固體、氣體中的微量水分，用于電力、石油、化工、制藥、食品等行業(yè)，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7600。卡爾菲休第二章 功能特點(diǎn) 儀器采用了功能強(qiáng)大的新一代處理器及全新的外圍電路，優(yōu)異的低功耗性能使得小體積的蓄電池供電成為可能,實(shí)現(xiàn)了便攜功能；測(cè)量電

2、極信號(hào)作為電解結(jié)束的判據(jù)，其穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性是影響測(cè)量精度的關(guān)鍵因素，由于使用了先進(jìn)的器件和方法，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量電極信號(hào)的精確探測(cè)；進(jìn)一步深入了解電解液特性，提出了新的軟件補(bǔ)償修正算法，提高了測(cè)量精度；帶觸摸鍵的大尺寸液晶顯示屏，顯示界面圖文并茂、直觀友好。主要有以下功能特點(diǎn)： 采用320x240圖形點(diǎn)陣液晶顯示屏、觸摸按鍵，人機(jī)界面友好； 使用了開(kāi)關(guān)恒流源電解電路（專利技術(shù)），降低了儀器功耗； 儀器內(nèi)的蓄電池充滿電后，在通常工作狀態(tài)下可連續(xù)使用6小時(shí)以上(帶有蓄電池的便攜型儀器) 完善的機(jī)內(nèi)蓄電池充電電路，并有電池電量檢測(cè)與顯示功能；（帶有蓄電池的便攜型儀器） 高精度的測(cè)量電極信號(hào)發(fā)生及檢測(cè)電路，

3、使得電解終點(diǎn)的判斷快速而準(zhǔn)確，并具有極強(qiáng)的抗干擾能力； 使用電解液空白電流補(bǔ)償、平衡點(diǎn)漂移補(bǔ)償?shù)确椒▉?lái)修正測(cè)量結(jié)果； 測(cè)量電極信號(hào)在液晶顯示屏上以棒圖形式顯示，直觀指示電解液的含水量； 電解過(guò)程中實(shí)時(shí)描繪出電解速度對(duì)時(shí)間的變化曲線，用戶可以監(jiān)視電解的整個(gè)過(guò)程，并且可以根據(jù)此曲線判斷電解液是否失效； 10檔攪拌速度調(diào)節(jié)； 10檔電解增益調(diào)節(jié)； 具有測(cè)量電極開(kāi)路故障、短路故障自動(dòng)檢測(cè)功能； 自動(dòng)存儲(chǔ)帶時(shí)間標(biāo)記的歷史紀(jì)錄，最多存儲(chǔ)255個(gè)； 帶溫度補(bǔ)償?shù)娜諝v時(shí)鐘，走時(shí)準(zhǔn)確，自動(dòng)記錄測(cè)定的日期和時(shí)間，在掉電的狀態(tài)下可運(yùn)行10年以上； 留有USB接口方便與計(jì)算機(jī)通訊。第三章 技術(shù)參數(shù)1、儀器精度： 電解

4、水量 精度 10ug1000ug ±3ug >1000ug 0.3% 2、一般電氣參數(shù)：測(cè)量范圍： 0ug100mg分辨率： 0.1ug 電解電流： 0400mA 最大電解速度： 2.4mg/min 電源電壓： AC220V±20% 最大功耗： 30W 使用環(huán)境溫度： 535 使用環(huán)境濕度： 85% 外形尺寸： 350×260×180mm 重量： 6kg3、儀器功耗及電池供電時(shí)間評(píng)估（帶蓄電池的便攜型儀器）儀器最大功耗的測(cè)試條件是：儀器在外界電源工作時(shí)，以最大充電電流為機(jī)內(nèi)蓄電池充電，并以最大電解電流進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)又執(zhí)行打印操作。建議以機(jī)內(nèi)電池供電

5、工作時(shí)，盡量不要執(zhí)行打印操作,此時(shí)儀器靜態(tài)耗電0.4A左右，其工作時(shí)間可以參考下面的例子進(jìn)行評(píng)估：假設(shè)以107.22mA的電解電流電解(電解速度為10ug/s)，儀器總耗電為0.5A左右，當(dāng)電池容量為3Ah時(shí)，可工作時(shí)間為3/0.5=6小時(shí)，此時(shí)電解的水量總和為10ug/s*3600s*6h=216mg第四章 儀器結(jié)構(gòu)與裝配4.1、主機(jī):圖4-1 主機(jī) （1）觸摸屏（2）電解池 （3）電源開(kāi)關(guān) （4）電源插座 （5）USB接口 （6）RS232接口 （7）電解電極接口 （8）測(cè)量電極接口 （9）電解池支架 （10）微型打印機(jī)4.2電解池: 圖4-2 電解池分解圖 圖4-3 電解池總裝圖(1)測(cè)

6、量電極 (2)測(cè)量電極引線(3)電解電極(4)電解電極引線(5) 離子過(guò)濾膜(6) 干燥管玻璃磨塞(7) 陰極室干燥管 (8) 陽(yáng)極室干燥管 (9) 變色硅膠（干燥劑） (10)進(jìn)樣口 (11)攪拌子 (12)陽(yáng)極室 (13)陰極室 (14)電解池玻璃磨塞4.3、裝配：、將變色硅膠粒裝入干燥管內(nèi)（圖4-中、）。注意：干燥管的管路必須保持一定的通氣性，不能完全封閉，否則易發(fā)生危險(xiǎn)！、將乳白色硅膠墊裝入旋塞，用緊固螺柱均勻旋入（見(jiàn)圖- 4）。圖4-4 進(jìn)樣塞裝配圖、將攪拌子通過(guò)進(jìn)樣口小心放入電解瓶。、分別在測(cè)量電極、電解電極、陰極室干燥管、陽(yáng)極室干燥管、進(jìn)樣口旋塞磨口處均勻地涂上一層真空脂，將以上

7、各部件裝入電解瓶后，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)一下，使其較好地密封。、將約120-150毫升的電解液用潔凈干燥的漏斗（或使用換液器）從電解池密封口注入電解池陽(yáng)極室，同樣用漏斗（或使用換液器）從電解電極密封口注入電解池陰極室，使得陰極室與陽(yáng)極室內(nèi)電解液液面高度基本一致。完畢后將電解池玻璃磨塞均勻涂上一層真空脂并裝在相應(yīng)位置，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)一下，使其較好的密封。注意：以上電解液裝入工作應(yīng)在通風(fēng)較好的環(huán)境下操作，不要吸入或用手接觸試劑，如與皮膚接觸，應(yīng)用水沖洗干凈。完成以上步驟后，將電解池放入電解池支架內(nèi)（圖4-1中9），把帶有蓮花插頭的電解電極連接線、測(cè)量電極連接線分別插入電解電極接口（圖4-1中7）和測(cè)量電極接口（圖4

8、-1中8）。第五章 工作原理 試劑溶液是由占優(yōu)勢(shì)的碘和充有二氧化硫的吡啶、甲醇等混合而成?？?菲休試劑同水的反應(yīng)原理是：基于有水時(shí)，碘被二氧化硫還原，在吡啶和甲醇存在的情況下，生成氫碘酸吡啶和甲基硫酸氫吡啶。反應(yīng)式為： H20+I2+SO2+3C5H5N 2C5H5N·HI+C5H5N·SO3 (1) C5H5N·SO3+CH3OH C5H5N·HSO4CH3 (2)在電解過(guò)程中,電極反應(yīng)如下： 陽(yáng)極：2I- - 2e I2 (3) 陰極：2H+ + 2e H2(4)陽(yáng)極產(chǎn)生的碘又與水反應(yīng)生成氫碘酸，直至全部水分反應(yīng)完畢為止，反應(yīng)終點(diǎn)用一對(duì)鉑電極所組成

9、的檢測(cè)單元指示。依據(jù)法拉第電解定律可知, 參加反應(yīng)的碘的分子數(shù)等于水的分子數(shù)，同電荷量成正比例關(guān)系。水量與電荷量有如下等式成立： W=Q/10.722 （5） 式中：W - 樣品中水分含量 單位：微克 Q - 電解電量 單位：毫庫(kù)侖第六章 菜單及按鍵操作說(shuō)明儀器采用了大屏幕液晶，每屏畫(huà)面所能顯示的信息量更豐富，減少了切換顯示畫(huà)面的數(shù)量，配合觸摸按鍵，按鍵功能定義明確，用戶學(xué)習(xí)使用儀器變得簡(jiǎn)單。儀器共分為5個(gè)顯示畫(huà)面：1、開(kāi)機(jī)歡迎畫(huà)面；2、時(shí)間調(diào)整畫(huà)面；3、歷史記錄畫(huà)面； 4、樣品測(cè)定畫(huà)面； 5、測(cè)定結(jié)果畫(huà)面； 在以下按鍵操作說(shuō)明中，加黑反顯的數(shù)字或圖形為當(dāng)前調(diào)整修改的內(nèi)容。注：在不含蓄電池的儀

10、器畫(huà)面中不會(huì)出現(xiàn)電池電量符號(hào)6.1、 開(kāi)機(jī)歡迎顯示畫(huà)面：連接好儀器電源線，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，液晶屏幕顯示如圖6-1：圖 6-1在當(dāng)前顯示界面下有以下按鍵操作：調(diào)時(shí)：進(jìn)入時(shí)間調(diào)整畫(huà)面記錄：進(jìn)入歷史記錄畫(huà)面測(cè)定：進(jìn)入樣品測(cè)定畫(huà)面6.2、 時(shí)間調(diào)整顯示畫(huà)面：在圖6-1畫(huà)面下按下“調(diào)時(shí)”鍵，液晶屏幕顯示如圖6-2：圖 6-2調(diào)整內(nèi)容分為兩大部分：“年月日”-日期行；“時(shí)分秒”-時(shí)間行在當(dāng)前顯示界面下有以下按鍵操作：項(xiàng)目：光標(biāo)在日期行與時(shí)間行循環(huán)上下移動(dòng)。跳格：光標(biāo)在當(dāng)前行內(nèi)循環(huán)左右移動(dòng)。增加：光標(biāo)處的數(shù)字加1，長(zhǎng)時(shí)間按下該鍵，數(shù)字快速增加。減少：光標(biāo)處的數(shù)字減1，長(zhǎng)時(shí)間按下該鍵，數(shù)字快速減少。對(duì)時(shí)：更新當(dāng)

11、前的日期與時(shí)間。將調(diào)整后的日期、時(shí)間寫(xiě)入儀器。返回：退出時(shí)間調(diào)整畫(huà)面，回到開(kāi)機(jī)歡迎畫(huà)面圖6-16.3、歷史記錄顯示畫(huà)面：在圖6-1畫(huà)面下按下“記錄”鍵，液晶屏幕顯示如圖6-3：圖6-3打?。捍蛴‘?dāng)前的歷史記錄，打印內(nèi)容包括：樣品編號(hào)、含水量、含水率、檢測(cè)日期、檢測(cè)時(shí)間。前頁(yè)：顯示前一條歷史記錄，記錄號(hào)加1，長(zhǎng)時(shí)間按下該鍵，快速向前翻頁(yè)，最大記錄號(hào)為255。后頁(yè)：顯示后一條歷史記錄，記錄號(hào)減1，長(zhǎng)時(shí)間按下該鍵，快速向后翻頁(yè)，最小記錄號(hào)為0。返回：退出歷史記錄畫(huà)面，回到開(kāi)機(jī)歡迎畫(huà)面圖6-16.4、樣品測(cè)量顯示畫(huà)面：在圖6-1畫(huà)面下按下“測(cè)定”鍵，液晶屏幕顯示如下圖：此功能有4個(gè)子畫(huà)面：1、儀器自動(dòng)

12、電解試劑多余水分，使其達(dá)到平衡態(tài)如圖6-4；2、試劑達(dá)到平衡，可以進(jìn)行樣品測(cè)定如圖6-5；3、測(cè)量開(kāi)始后，等待加入待測(cè)樣品圖6-6；4、正在測(cè)量中如圖6-7；圖6-4圖6-5圖6-6圖6-7樣品測(cè)量畫(huà)面是本儀器的主畫(huà)面，可進(jìn)行如下4項(xiàng)參數(shù)調(diào)整：1、調(diào)整電解液攪拌速度：使電解液剛好能產(chǎn)生漩渦，但不能產(chǎn)生氣泡。調(diào)整范圍為0-9。注意：攪拌速度應(yīng)當(dāng)在的電解過(guò)程開(kāi)始前調(diào)節(jié)完畢，電解過(guò)程開(kāi)始后再調(diào)節(jié)將影響測(cè)量結(jié)果。2、調(diào)整樣品編號(hào)：以便標(biāo)記測(cè)定的記錄。3、調(diào)整樣品體積：作為含水率計(jì)算的依據(jù)。4、選擇合適的電解速度坐標(biāo)標(biāo)尺、時(shí)間坐標(biāo)標(biāo)尺。坐標(biāo)軸有種類型：5ug/s,10ug/s,40ug/s。坐標(biāo)軸有種類

13、型：90秒、180秒、12分。按鍵功能定義如下：項(xiàng)目：選擇所要調(diào)整的參數(shù)項(xiàng)，在以上4個(gè)參數(shù)項(xiàng)中循環(huán)選擇。跳格：當(dāng)調(diào)整的參數(shù)項(xiàng)類型是數(shù)字時(shí)，跳格鍵用來(lái)水平移動(dòng)光標(biāo)；當(dāng)調(diào)整的參數(shù)項(xiàng)是坐標(biāo)時(shí)，跳格鍵用來(lái)選擇調(diào)整的坐標(biāo)是Y坐標(biāo)（電解速度標(biāo)尺）還是X坐標(biāo)（時(shí)間標(biāo)尺）。增加：增加光標(biāo)所在處的數(shù)字或正向選擇標(biāo)尺類型。減少：減少光標(biāo)所在處的數(shù)字或反向選擇標(biāo)尺類型。開(kāi)始：如果儀器準(zhǔn)備好，將開(kāi)始電解過(guò)程。返回：返回到開(kāi)機(jī)歡迎畫(huà)面圖6-1。在測(cè)量過(guò)程描述如下：1、判斷測(cè)量電極有無(wú)開(kāi)路或短路故障。2、判斷電解液是否處于平衡區(qū)域，如果電解液處于過(guò)碘狀態(tài)，則顯示大約需要注入的水量；如果處于過(guò)水狀態(tài)，將自動(dòng)進(jìn)行多余水分電解

14、，使電解液達(dá)到平衡狀態(tài)。注：對(duì)于新裝入的電解液，用 50l進(jìn)樣器 通過(guò)進(jìn)樣口向電解池陽(yáng)極室慢慢注入純水，觀察電解液顏色由深褐色漸變?yōu)闇\黃色；此時(shí)再繼續(xù)注入10uL純水，儀器自動(dòng)電解多余水量，直到平衡。3、電解液處于平衡態(tài)后，將自動(dòng)進(jìn)行空白電流檢測(cè)和電解液漂移量檢測(cè)，用于修正測(cè)量結(jié)果。4、完成以上步驟后，儀器提示用戶可以開(kāi)始測(cè)量。此時(shí)準(zhǔn)備好樣品后，按下開(kāi)始鍵，一分鐘內(nèi)將樣品注入電解池，超過(guò)一分鐘不注入樣品儀器會(huì)自動(dòng)忽略此次測(cè)量結(jié)果，等待用戶重新開(kāi)始。5、儀器檢測(cè)到加入的樣品后，將開(kāi)始電解過(guò)程，累加含水量并繪制電解曲線。注意事項(xiàng)：1、測(cè)試樣品前，應(yīng)先對(duì)儀器進(jìn)行純水標(biāo)定，用0.5ul進(jìn)樣器進(jìn)樣0.1

15、ul純水，此時(shí)儀器測(cè)定的結(jié)果應(yīng)為“100±3ug（不含進(jìn)樣誤差）”，一般標(biāo)定23次，顯示結(jié)果在誤差范圍內(nèi)就可以進(jìn)行樣品測(cè)量。2、在正常的測(cè)定過(guò)程中，每100毫升試劑可與不小于200毫克的水進(jìn)行反應(yīng)若測(cè)定時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，試劑敏感性下降，應(yīng)更換新試劑。電解液是否失效可按如下方法判斷：如果在電解過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電解液釋放出大量的氣泡或試劑被污染成淡紅褐色，此時(shí)測(cè)定結(jié)果的再現(xiàn)性會(huì)降低，還會(huì)使到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間加長(zhǎng)，這種情況應(yīng)盡快更換試劑；可根據(jù)儀器描繪的電解速度曲線判斷電解液是否失效。（見(jiàn)圖6-8） 試劑良好 試劑失效圖6-86.5、測(cè)定結(jié)果顯示畫(huà)面：電解過(guò)程中儀器檢測(cè)到測(cè)量電極的停止信號(hào)，結(jié)束測(cè)定，并自動(dòng)

16、計(jì)算含水率，生成結(jié)果報(bào)告單。液晶屏幕顯示如圖6-9圖6-9當(dāng)前畫(huà)面下，按鍵功能定義如下：打?。捍蛴‘?dāng)前的測(cè)量結(jié)果報(bào)告存儲(chǔ)：將當(dāng)前結(jié)果報(bào)告保存為歷史紀(jì)錄。重測(cè)：返回到樣品測(cè)量畫(huà)面圖6-5。返回：返回到開(kāi)機(jī)歡迎畫(huà)面圖6-1第七章 進(jìn)樣操作該儀器的典型測(cè)定范圍是0g100mg，為了得到準(zhǔn)確的測(cè)定結(jié)果，要適當(dāng)根據(jù)試樣的含水量來(lái)控制進(jìn)樣量。7.1、液態(tài)樣品測(cè)量液態(tài)樣品：用進(jìn)樣器抽取待測(cè)樣品，通過(guò)進(jìn)樣口注入電解池陽(yáng)極室。進(jìn)樣前必須用濾紙擦拭針頭部分，把試樣注入電解池時(shí)，液體進(jìn)樣器的針尖應(yīng)插入電解液試劑中，不應(yīng)與電解池的內(nèi)壁及電極接觸。7.2、固態(tài)樣品固體試樣可能是粉沫、顆?；驁F(tuán)塊等形狀（大的團(tuán)塊必須搗碎）

17、。當(dāng)試樣難溶于試劑中時(shí)，必須選擇一個(gè)合適的水蒸發(fā)器連接到儀器中。下面以在試劑中能溶解的固體試樣作為例子來(lái)說(shuō)明固體進(jìn)樣。圖7-11、固體進(jìn)樣器如圖7-1所示，用水清洗干凈并干燥好。2、取下固體進(jìn)樣器蓋子，裝入試樣，立即蓋好，并準(zhǔn)確地稱重。3、取下電解池進(jìn)樣口旋塞，把進(jìn)樣器按圖7-2中實(shí)線所示插入進(jìn)樣口。將固體進(jìn)樣器旋轉(zhuǎn)180度，如圖7-2虛線所示，使試樣落入試劑中，一直到測(cè)定完畢。固體試樣落入試劑時(shí)不得接觸到電解電極和測(cè)量電極。圖7-2l進(jìn)樣后的固體進(jìn)樣器及蓋子再次準(zhǔn)確地稱重，根據(jù)前后兩次稱重的差值計(jì)算出樣品的質(zhì)量，用于計(jì)算含水率。7.3、氣態(tài)樣品為了使氣體中的水分能被試劑吸收，必須使用一種能控

18、制試樣隨時(shí)可注入電解池的連接器（見(jiàn)圖7-3）。在測(cè)定氣體試樣中的水分時(shí)，電解池須注入大約150毫升的試劑，以保證氣體中的水分充分吸收，同時(shí)，氣體的流速應(yīng)控制在大約500毫升/分鐘左右，如果在測(cè)定過(guò)程中的試劑明顯減少，應(yīng)注入大約20毫升的乙二醇補(bǔ)充（也可根據(jù)實(shí)際被測(cè)物加入其它化學(xué)試劑）。圖7-3第八章 維護(hù)與保養(yǎng)1、儀器的安放場(chǎng)所1、放在避光處，室內(nèi)溫度在535。2、不要將儀器安裝在濕度大，電源波動(dòng)大的環(huán)境內(nèi)工作。3、不要將儀器放在有腐蝕性氣體的環(huán)境中工作。2、硅膠墊的更換 樣品注入口的硅膠墊長(zhǎng)久使用會(huì)使針孔變得無(wú)收縮性，使大氣中的水分進(jìn)入而影響測(cè)定，應(yīng)及時(shí)更換（見(jiàn)圖4-4）。3、變色硅膠更換 干燥管內(nèi)的變色硅膠由藍(lán)色變?yōu)闇\藍(lán)色時(shí)，應(yīng)更換新硅膠，更換時(shí)不要裝入硅膠粉末，否則將造成電解池?zé)o法排氣，而終止電解。4、電解池磨口保養(yǎng)每78天內(nèi)要轉(zhuǎn)動(dòng)一下電解池的磨口處，在不能輕松轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)應(yīng)重新涂上一層薄薄的真空脂后重新裝入，否則使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就不易拆下。如果出現(xiàn)電極不能取下的情況，請(qǐng)勿用力強(qiáng)硬往外拔，此時(shí)正確的做法是將整個(gè)電解池全部浸泡在溫水中持續(xù)24-48小時(shí)后即可。5、電解