KF 滴定原理、參數(shù)、操作技巧、常見問題處理 (2)

1、卡爾費休水份測定卡爾費休水份測定原理基礎原理基礎 卡 氏 水 份 儀 的 應 用 領 域石油化工行業(yè)藥檢制藥日用化工檢測機構涂料食品電力系統(tǒng)高分子材料KF反應I. CH3OH + SO2 + RN RNHSO3CH3II.H2O + I2 + RNHSO3CH3 + 2RN RNHSO4CH3 + 2RNHI( RN = 有機堿有機堿 )緩沖劑咪唑KF試劑的主要成分試劑的主要成分二氧化硫SO2碘I2 溶劑 甲醇甲醇：溶解樣品； 參與反應咪唑：維持體系pH，較之吡啶具有更大的緩沖能力，并且氣味小KF 反應與pH的關系No reactionSlow reactionSide reaction最佳最

2、佳pH值范圍值范圍 5 - 7KF 測定的方法VS容量法庫侖法（電量法）試劑中碘的存在形式pH 約為 5 pH 約為 6容量法 KF 試劑類型雙組分試劑單組分試劑容量法 KF 滴定程序用KF試劑中和滴定池中預存的水份(平衡）在滴定池中加入工作介質（溶劑）加入待測樣品滴定樣品中的水份雙鉑針電極雙鉑針電極標準品Sigma34849 HYDRANAL- Water Standard 10.0 (1% H2O) ampoules, CofA in each box34813 HYDRANAL- Standard 5.00 5.00 0.02 mg/ml H2O34803 HYDRANAL- Sodiu

3、mtartrate-2-hydrate 15.66 0.05%H2O34696 HYDRANAL- Sodiumtartrate-2-hydrate CofA in each box Traceable to NIST SRM 2890Merck1.06664 Apura-Sodium tartrate dihydrate（100g）二水酒石酸鈉標準水樣1.88052 Apura-Water standard 1%（10*8mL）標準水樣庫侖法 KF 試劑試劑中碘的存在形式試劑中碘的存在形式-反應需要的 I2 在發(fā)生電極處產生：2 I- 2e = I2有隔膜發(fā)生電極無隔膜發(fā)生電極庫侖法雙鉑針電

4、極雙鉑針電極雙鉑針電極雙鉑針電極有隔膜電極才有陰極液，才有雙組份試劑之分如何填充有隔膜電極滴定池？ 陰極液: 5 mL還原反應: 2 H+ + 2 e- H2每周更換陰極液! 陽極液: 約 100 mL氧化反應: 2 I- I2 + 2 e-陰極液略低于陽極液庫侖法試劑 水容量大約 1000 mg (100 mL KF 試劑) 陰極液和陽極液（有隔膜發(fā)生電極） 通用試劑 醛類樣品專用試劑無隔膜電極和有隔膜電極比較特別適合于易玷污樣品清洗很方便!清洗困難、耗時!l 推薦絕大多數(shù)的應用l 樣品必須溶解于卡爾費休試劑 低電導率樣品(加入氯仿, 二甲苯等 10%） 酮類專用試劑 低水含量，絕對水量 5

5、0 ppm發(fā)生電流 I: 400 uA僅有氫氣產生發(fā)生電流 I: auto庫侖法原理KF試劑預先直接加入測定池中雙鉑電極指示電位變化雙鉑電極指示電位變化試劑在發(fā)生電極上通過陽極氧化產生碘(發(fā)生電極為陰極，產生大量氫氣），進而與水反應發(fā)生電極的電解速度受雙鉑電極電位變化控制H+HII-+-庫侖法 測試程序在滴定池中直接加入KF試劑用KF試劑中和滴定池中預存的水份（平衡）加入待測樣品滴定樣品中的水份H+HII-+-標準品Sigma34828 HYDRANAL - Water Standard 1.00 (0.1 H2O %) ampoules, CofA in each box34847 HYDR

6、ANAL - Water Standard 0.10 (0.01 H2O %) ampoules, CofA in each box34748 HYDRANAL - Water Standard KF-Oven CofA in each boxTraceable to NIST SRM 2890Merck1.88051 Apura-Water standard 0.1%（10*8mL）標準水樣1.88052 Apura-Water standard 1%（10*8mL）標準水樣1.88053 Apura-Water Standard Oven1%（10g）高爐水樣終點指示雙伏安法 Ipol =

7、 50 uA（容量法） Ipol = 10 uA（電量法）在雙Pt 電極上施加恒定的電流，測電壓測電壓終點以前: 滴定池中存在滴定池中存在H2O 在雙在雙Pt 電極上有較高電位產生電極上有較高電位產生 到達終點: 滴定池中碘過量 電位急劇下降至設定值終點指示容量法和庫侖法的相同點都是基于KF反應都要使用卡氏試劑，試劑有單組分和雙組分之分都在密封的滴定池中進行容量法和庫侖法的不同容量法 滴定劑中含有碘 計量原理為體積計量（mL) 需要標定卡氏試劑的滴定度 適于固體、液體和氣體形式的樣品測定 特別適合粘稠樣品的測定庫侖法 碘是通過陽極氧化在滴定池中電解產生的 計量原理為電量計量 是一種絕對測量方法

8、，不需要標定滴定度 適于液體和氣體形式的樣品測定庫侖法（電量法）容量法絕對水量：0.5mg100%相對水：100 ppm - 100 %絕對水量（建議范圍）：10 g - 10 mg相對水： 1 ppm - 1%ppm%如何選擇合適的測定方法？ 小結：KF 水分測定的優(yōu)點l方法簡單，容易操作l是專一性的測定水份的方法l測量結果準確度高，重現(xiàn)性好。 l測量范圍寬: l分析時間短： 2 -5 minutesl應用范圍廣：可測定、液體、固體或膏狀物l游離水、界面水及結晶水都可測定參 數(shù)方法模板方法模板下列方法模板可供選擇：KFT Ipol Titer Ipol Blank Ipol KFT Ipol

9、Blank 帶可變極化電流的方法（計算時將不考慮空白值） 帶可變極化電流的滴定度測量 帶可變極化電流的空白值測量 帶可變極化電流的方法（計算時將會考慮空白值）不考慮空白時：先選擇Titer Ipol測試Titer，再選擇KFT Ipol 方法測試樣品；考慮空白時：先選擇Titer Ipol測試Titer，再選擇Blank Ipol測試空白，最后選擇KFT IpolBlank測試樣品。預滴定（Conditioning）菜單（Menu） 參數(shù)（Parameters） 預滴定（Conditioning）l扣除背景水分，消除環(huán)境空氣中水分的影響l樣品含水量極?。◣靵龇ǎ┗虻味〞r間很長時應當進行漂移校正

10、l漂移校正選項：automatic 自動：漂移校正值（ml）=滴定開始的漂移值滴定時間manual 手動 ：漂移校正值（ml）=輸入的漂移值滴定時間off 關 ：關閉此項功能預滴定（Conditioning）菜單（Menu） 參數(shù)（Parameters） 預滴定（Conditioning）預滴定停止體積 Cond. Stop volume 在預滴定過程中最大允許加入KF試劑的體積。若配液的體積已達到該值，則停止預滴定。若通過重新按下開始（Start）的方式繼續(xù)預滴定，則已經加入的滴定液體積將被忽略不計，且配液重新由零開始。應該根據(jù)滴定杯的大小調整停止體積，以防止溢出。開始條件（Start co

11、nditions）菜單（Menu） 參數(shù)（Parameters） 開始條件（Start conditions）此欄參數(shù)基本無需修改控制參數(shù)（Control parameters）菜單（Menu） 參數(shù)（Parameters） 控制參數(shù)（Control parameters）滴定速度 Titration rate有三種預定義的滴定速度選項可供選擇慢（slow） 最佳（optimal） 快（fast） 用戶（user）控制參數(shù)（Control parameters）菜單（Menu） 參數(shù)（Parameters） 控制參數(shù)（Control parameters） stop drift=20 uL/m

12、in 表示：當?shù)竭_終點（表示：當?shù)竭_終點（U=250 mV）后，維持該終點不變所）后，維持該終點不變所需的加液速率不超過需的加液速率不超過20 uL/min，則滴定將停止。，則滴定將停止。(同時達同時達到這兩個條件）到這兩個條件） 或 t（delay）=10 s 表示：在電位（或pH）到達預設的終點后，如果能保持10秒而無需加液，則滴定將停止。容量法：控制參數(shù)（Control parameters）菜單（Menu） 參數(shù)（Parameters） 控制參數(shù)（Control parameters）停止標準 Stop criterion 表示平衡時或測定結束時滴定池內水分的殘留程度。 stop dr

13、ift 越低，或 t（delay）越長，表示池內殘留水分越少，結果越準確，但滴定時間越長。 儀器默認值：stop drift=20 uL/min或 t（delay）=10 s 可以根據(jù)環(huán)境濕度及測定要求對該參數(shù)進行調整?？刂茀?shù)（Control parameters）菜單（Menu） 參數(shù)（Parameters） 控制參數(shù)（Control parameters）停止標準 Stop criterionDrift / l/min12 l/min停止 6 l/min停止加入樣品t /s基線漂移例如： 6 l/min滴定參數(shù)（Titration parameters）菜單（Menu） 參數(shù)（Param

14、eters） 滴定參數(shù)（Titration parameters）萃取時間（Extraction time） 在此時間內即使到達終點電位并滿足停止條件，滴定仍不停止。 適用于水份釋放緩慢的樣品測定。參數(shù)對比容量法EP at U250 mVDynamics100 mVStop criteriadrift/timeStop drift20 L/minDelay time10 sI(pol)50 AEP at U50 mVDynamics70 mVStop criteriadrift/rel. driftStop drift20 g/min默認值rel. drift5 g/minStart drif

15、t20 g/minI(pol)10 A庫侖法如果初始漂移穩(wěn)定時drift為10ug/min，rel. drift是5，則Stop drift是是10+5=15 g/min計算（Calculation）菜單（Menu） 參數(shù)（Parameters） 計算（Calculation）滴定度 Ipol/Upol空白滴定 Ipol/UpolKFT Ipol/UpolKFT Ipol/Upol 空白計算公式可修改統(tǒng)計（Statistics）菜單（Menu） 參數(shù)（Parameters） 統(tǒng)計（Statistics）名稱區(qū)域/選項標準值統(tǒng)計（統(tǒng)計（Statistics）開（開（on） | 關（關（off）關

16、（關（off）使用方法使用方法“滴定度滴定度 Ipol”和和“滴定度滴定度 Upol”時，缺時，缺省值為開（省值為開（on）。）。樣品數(shù)目（樣品數(shù)目（Number of samples）2 . 20可自動計算平均值、RSD客戶案例客戶案例- 787KF型海思科制藥海思科制藥 客戶案例- 870KF型容量法容量法客戶案例- 870KF型四川大學四川大學 客戶案例- 852KF型 客戶案例- 890+885KF型 客戶案例- 890+885KF型 重慶博騰制藥重慶博騰制藥 客戶案例- 901KF型重慶疾病控制中心重慶疾病控制中心 KFV容量法水分儀KFC庫侖法水分儀870915831851901雙

17、通道水分儀 KV+KV852雙通道水分儀 KV+KC901雙通道水分儀 KV+KV852雙通道水分儀 KV+KC1.滿足普通KF試劑和醛酮KF特殊試劑同時使用2. 滿足普通甲醇溶劑和特殊溶劑如氯仿同時使用3.滿足既要連接卡氏爐又要連接自動進樣器4.新一代瓶頂加液技術和四通免結晶閥1.滿足容量法和庫侖法同時使用2. 新一代瓶頂加液技術和四通免結晶閥3.應用范圍廣泛，1ppm-100%樣品測試KF 滴定的樣品處理技術及取樣技巧取樣 樣品具有代表性 水分分布越不均勻，取樣量應該越大 取樣必須盡可能快，樣品的水分含量在轉移或存儲過程不發(fā)生改變 樣品進樣方式1.液體為了將樣品直接注入滴定杯, 使用帶有長

18、針頭的注射器.2.高水含量的液體用帶有短細針頭的注射器, 如胰島素注射器。體積計量：體積計量：先將針頭外壁擦干，針頭插入滴定杯液面下進樣；質量計量：質量計量：液面上進樣，針頭盡量接近液面（防止樣品濺到電極或者滴定杯杯壁上），進樣完成后回抽一下，防止掉液。3.固體, 粉末使用固體稱樣器或漏斗, 差重法稱量。4.糊狀物，脂類, 乳制品使用不帶針頭的注射器, 差重法稱量。 進樣注意事項進樣注意事項 控制進樣量 進樣后注射器略回抽（質量計量） 易揮發(fā)性樣品，注射器針尖加橡膠墊密封 一次性將樣品吸入到注射器中,然后分次加入到滴定池中測定測量范圍 % 含量 ppm 含量容量法滴定0.1 % - 100%庫

19、侖法測定0.001%-1%容量法滴定選擇正確的樣品量選擇正確的樣品量 不能過小 樣品需具有代表性 不能過小 天平稱重帶來的誤差! 不能過大 樣品必須溶解于工作介質滴定劑消耗量滴定劑消耗量 消耗滴定管滿管體積的消耗滴定管滿管體積的 10 到到 90% 選擇適合的滴定度的滴定劑- 5, 3,2, 1 mg/mL- 含水量較低的樣品 低滴定度- 含水量較高的樣品 高滴定度容量法滴定庫侖法測定選擇正確的樣品量選擇正確的樣品量 代表性, 稱重誤差, 樣品溶解性 最佳測量范圍 500 2000 g 絕對水量 最大測量值 10000 g 水 即便提高樣品進樣量，絕對水量仍 10%時，需配置有隔膜發(fā)生電極)庫

20、侖法 KF 滴定常用滴定劑高溫萃取下滴定溫度溫度樣品樣品40C/50C蔬菜樣品, 鹽類樣品, 含有脂肪的樣品, 食品65C碳烤咖啡, 皮革沸騰加熱, 回流研磨樣品 研缽研磨 注意容易風干和 吸濕的樣品 如果必要需在手套箱內操作 實驗室用研磨機 推薦帶有冷卻裝置均質器 樣品樣品蔬菜樣品, 含有膠質的樣品, 藥片 優(yōu)勢優(yōu)勢:高速攪拌器均化試劑中的樣品較好的提取較短的分析時間全自動固體水分分析系統(tǒng)-KFV固體-均質-溶解-滴定葛蘭素史克葛蘭素史克GSK測定藥片中的水分測定藥片中的水分做樣步驟做樣步驟排除管路中的氣泡測定空白值標定卡氏試劑稱量樣品放入滴定杯中將樣品杯放入樣品架上，在tiamo軟件中輸入

21、樣品序列表用鋁箔及萬通專用的蓋子封住樣品杯加入一定量工作介質啟動均質器，對樣品進行均質，均質時間和力度要根據(jù)藥片的硬度確定用卡氏試劑滴定樣品及工作介質中的水用甲醇清洗電極及均質刀頭以上步驟全部由儀器自動控制。全自動固體水分分析系統(tǒng)-KFCANY MORE ?下加熱爐腔，利于水分揮出。并可根據(jù)用戶需求選擇不同的適配器螺紋瓶蓋與橡膠塞結合，密封更好，成本更低伴熱導管，防止水蒸氣在管路中凝結小體積樣品瓶，利于背景空白的穩(wěn)定扣除塑料等高分子聚合物樣品、許多無機鹽在醇類溶劑中不溶解，水分不能釋放出來.機油一類的油品中所含添加劑會和甲醇或碘發(fā)生反應.樣品引起的副反應無法抑制.技術參數(shù)溫度范圍50.250C

22、精確度 3C加熱速度*15 C/min ( 80180 C, 230 V)冷卻速度* 9 C/min (80180 C, 230 V)流量范圍10150 mL/min 簡單的界面885 頂空卡氏水分樣品加熱處理器頂空卡氏水分樣品加熱處理器重慶博騰制藥用戶現(xiàn)場 收集樣品的信息：熔點，沸點，分解溫度，升華？樣品是否容易氧化? 如果沒有足夠的樣品信息該怎么辦呢？ 做溫度梯度實驗最多35個樣品分析時間3-5分鐘溫度范圍50-250C數(shù)字式載氣流量控制適合于庫侖法和容量法程序化梯度升溫874 Oven Sample Processor從50 . 250 C程序升溫，加熱樣品以恒定的速度升溫，如2C/mi

23、n做溫度對應水分含量和漂移的曲線50 250 C安乃近的水分釋放曲線鹽酸嗎啡卡式爐鹽酸嗎啡卡式爐水分梯度升溫曲線水分梯度升溫曲線l選擇盡可能高的溫度，以保證水分完全釋放出來l分析溫度應該比分解溫度低10 到20C卡式爐和干燥法對比表卡式爐和干燥法對比表物質物質結構式結構式理論計理論計算值算值% %干燥失重干燥失重法結果值法結果值% %卡式爐卡式爐結果值結果值% %卡式卡式爐爐RSD%RSD%回收率回收率熔點熔點卡式爐卡式爐溫度溫度干燥失重干燥失重法法% %卡式爐卡式爐法法% %CarbidopaC10H14N2O4 H2O7.376.9-7.97.170.35 93.6-107.297.320

24、3-205150Cysteinehydrochloride monohydrateC3H8ClNO2S H2O10.258.0-12.010.330.378.0-117.1 100.8 大于170150Ethacridine lactate monohydrateC18H21N3O4 H2O4.984.5-5.55.050.59 78.0-117.1 101.4 大于180180Metamizole sodiumC13H16N3NaO4S H2O5.124.9-5.35.140.395.7-103.5 100.4 210-220150MorphinehydrochlorideC17H20ClN

25、O3 3H2O14.3712.0-15.013.830.44 83.5-104.496.2大于200180Quinine sulfateC40H50N4O8S 2H2O4.63.0-5.04.630.33 65.2-108.7 100.7 144-155135避免了繁瑣的樣品處理過程適合于難于找到恰當?shù)娜芙鈽悠返娜軇┘皹悠窌cKF試劑發(fā)生副反應的測定可自動化完成水份的測定重復性好精確度高1.首先根據(jù)標準程序滴定樣品2. 如果樣品不溶解：a. 添加助溶劑, 如甲酰胺，二甲苯，己醇，或氯仿b. 嘗試在 40-50oC 進行滴定c.碾磨樣品d.使用均化器3. 如果樣品引起副反應： a. 檢查 pH

26、b. 使用非甲醇介質 c. 測試樣品是否確實與碘發(fā)生反應4. 使用KF加熱爐測定樣品如何測定樣品水分含量？常見問題解答？為什么需要平衡滴定杯？為什么需要平衡滴定杯？ 在平衡過程中，將滴走杯內壁、杯蓋上的水分帶走，保持滴定杯干燥，使漂移值穩(wěn)定且盡可能低。 一般情況下，已平衡好的滴定杯的漂移值為每分鐘幾微升或幾微克。如何平衡滴定杯？如何平衡滴定杯？ 在滴定杯內加入工作介質，電極的鉑針和滴管頭必須沒入工作介質中； 載入方法并按下START(開始)； 在進行樣品水分測定前會進行一次預滴定，也就是所謂的平衡，在此 過程中請不時搖動滴定杯，這樣就能夠清除附在杯壁上的水分； 預滴定結束時，將會有“Condi

27、tioning OK”（預滴定完成）和漂移值 處的水平箭頭顯示出來。使用多長時間后必須更換分子篩？使用多長時間后必須更換分子篩？ 這通常與所在實驗室的空氣濕度有很大關系。我們的經驗是，在普通的空氣濕度下，每4周就應該更換分子篩。漂移升高就應檢查滴定杯的密封性、必要時更換分子篩。建議：請在干燥管的玻璃上記錄更換分子篩的日期，這樣您就能知道下次應在什么時候進行更換。如何進行分子篩再生？如何進行分子篩再生？ 可在 300 攝氏度的干燥爐內對分子篩進行再生，再生時間至少應為24 小時。然后將其置于干燥器中冷卻，之后再放入一個不透氣的玻璃瓶內進行保存。漂移始終過高？漂移始終過高？在預滴定（平衡）過程中，

28、若在添加了新鮮工作介質后漂移始終過高，這就表明滴定杯密封不夠，這時請更換分子篩和樣品墊，還需檢查是否所有的O型圈都正常（損壞、裂口？） ；還需檢查KF試劑是否變質失效；仍要關注是否外界環(huán)境濕度過大（連續(xù)陰雨天）?使用多長時間后應進行加液單元準備操作（準備使用多長時間后應進行加液單元準備操作（準備/Prep/Prep功功能）能）? ? 若系統(tǒng)在經過一夜或更長時間未使用的情況下，則再次測量前，請借助準備/ “Prep” 指令沖洗滴定管。因為滴定管內滴定劑的滴定度可能會隨著時間而改變，這樣會影響測量結果。此外，“Prep” 程序會從管路中除去可能存在的氣泡。多長時間后就應進行滴定度測定？多長時間后就

29、應進行滴定度測定？ 沒有一個統(tǒng)一的規(guī)定，它依賴于不同的因素： 滴定系統(tǒng)的密封性 滴定試劑的選擇 實驗室的空氣濕度 室內溫度的變化 對結果精確度的要求 原則上我們建議：在對精確度要求高時，請每天進行一次滴定度測定。 如何進行滴定度測定？如何進行滴定度測定？主要的試劑生產商可提供經認證的水標準物，我們建議使用經認證的水標準物；此外，還可以使用純水或二水酒石酸鈉進行測量。使用純水進行滴定度測定時重復性差的原因？使用純水進行滴定度測定時重復性差的原因？ 使用純水進行滴定度測定的過程中需注意，使用的水量必須非常少。這種操作方式需要一定的技巧和較長的適應期，且需要多多練習。若樣品滴定結束后漂移過高，則通常

30、原因為：若樣品滴定結束后漂移過高，則通常原因為： 樣品在滴定過程中未完全溶解并繼續(xù)釋放水份，在此建議增加萃取時間或進行樣品預處理步驟。 環(huán)境濕度太大，可將 stop drift適當改大。 發(fā)生副反應。 可導致副反應的物質：可導致副反應的物質： 若樣品含酮和醛類物質，請使用K(醛酮)試劑； 若樣品與試劑中的甲醇起反應，則使用不含甲醇的試劑 ； 若因樣品發(fā)生 pH 移動而進入酸性區(qū)域內時,可在溶劑中加入咪唑以產生緩沖能力；若因樣品發(fā)生 pH 移動而進入堿性區(qū)域內時，可在工作介質中加入約 5 g 的水楊酸或苯酸，以調整到最佳的 pH 區(qū)域 ； 若樣品（例如電機油）含有與卡氏試劑直接起反應的物質，可以使用卡氏爐。結果的重復性差的原因：結果的重復性差的原因： a) 操作不規(guī)范 b) 滴定劑消耗過少 c) 樣品具有吸濕性 d) 樣品不均一，樣品溶解不完全 e) 實驗條件不穩(wěn)定提高樣品量，并在選擇交換單元或加液單元時，注意做到至少使用計量管體積的10% 或使用滴定度較小的滴定劑；建議加快取