卡尔费休水分测定仪中容量法和库仑法的区别

费休法是测定物质水分的各类化学方法中，对水Z为专一、Z为准确的方法，为世界通用的行业标准分析方法。费休法有库仑电量法和滴定法两种方法。它适用于许多有机化合物与无机化合物中含水量的测定，是世界上公认的测定物质水分含量的经典方法。

卡氏库仑法测定水分测定仪采用的方法是一种电化学方法。它是利用SO2与碘在发生氧化反应时需要消耗一定量的水的原理来测定样品中的水的含量。其反应如下：

上海禾工科学仪器生产的AKF-3库仑法卡尔费休水分测定仪是上海禾工科学仪器有限公司推出的一款经济型库仑法卡尔费休水分测定仪，仪器采用正是采用上述原理，通过电解试剂与样品中水份发生反应来测定样品中的含水率。适用于测定醇类、油类、脂类、醚类、酯类、酸类、烷类、苯类、胺类、有机溶剂、农药、酚类、制药原料等化工、石油、制药、农药等性质不同的可溶性固体、液体、气体中的微量水分含量。

日常应该如何维护保养AKF-3库仑法卡尔费休水分测定仪呢，且看下文：

1.定期清洗滴定容器和密封盖。

2.当系统不再封闭时，更换螺帽的O形圈。

3.检查各接口是否密封，以保证仪器的稳定性。

4.废液瓶内的液体要及时处理。

5.避免强劲的振动；避免阳光直射；避免强大的电场和磁场；湿度≤80%；温度5~40 ℃。

卡尔费休水分测定仪（绝缘油微水测量仪）采用卡尔-菲休库仑滴定法，能可靠地对液体、气体、固体样品进行微量水分的测定。

电量滴定(库仑分析）方式能够准确快速有效的检测绝缘油中的水分含量比列。测试时，对于不溶于试剂的固体及容易污染电极及试剂反应的物质，可配用相应的固体、气体、液体进样器进行间接测定。

卡尔费休水分测定仪的测定范围：0ug～200mg（典型值10ug～100ug）；

准确度：3-1000ug±3ug，1000ug以上不超过±0.2%（不含进样误差,环境湿度误差）；

使用环境温度：5～35°C，使用环境湿度:≤85%

卡尔费休水分测定仪可及时修改且不影响水分测定结果，水分含量则按照新修改的参数计算得出，是一种高效率、全自动的分析仪器。

卡尔费休水分测定仪试剂的应用说明：

卡尔费休试剂对新鲜度要求很高，购买卡尔费休试剂要注意生产日期，要根据使用量即买即用。并要避光保存，才能延长保存期。

目前有不含吡啶的卡尔费休试剂问世，解决了含吡啶试剂有刺鼻异味的问题，但是测定中发现含吡啶的卡尔费休试剂终点的突变较明显，试剂到终点时的颜色是微棕黄色，根据经验凭肉眼能预测到终点即将到来，而不含吡啶的卡尔-费休试剂终点的突变不明显，试剂到终点时的颜色是深棕色。

两者的选择可根据试样的含水量以及对样品检测准确度要求的不同而定。对含水量低、检测准确度要求高的样品建议选用含吡啶的卡尔-费休试剂。反之则用不含吡啶的卡尔-费休试剂。无水甲醇作为样品的溶解剂，适用范围很广。

一般的有机化合物、饱和或不饱和的碳氢化合物以及一般的无机化合物、酸性氧化物、部分有机和无机的盐都能适用。但是部分酮和醛类样品不能用甲醇反应。如发现反应不能中断，无终点，反应连续进行时，应该考虑到是否有副反应这个问题。当产生副反应时，其实只需要几分钟的反应，却一直进行。此时可用乙二醇甲醚代替甲醇，可得更为恒定的滴定体积，而且可在不使用任何专门技术下测定某些酮和醛类化工产品的水分。PH值过高、样品碱性过高等，也会引起副反应，即连续反应，而无终点出现。

此时，PH值过高可用缓冲溶液调节PH值，碱性过高加入甲苯酸、水杨酶，可缓和碱性溶液，但不能用酉情骏。在进行甲醇水分滴定时(俗称空白滴定)，如反应瓶中的颜色逐步由无色至深棕色，仪器仍无终点出现，应视为卡尔-费休试剂已失效，即应更换试剂。

  卡尔费休法简称费休法是测定物质水分的各类化学方法中，对水Z为专一、Z为准确的方法。虽属经典方法但经过近年改进，提高了准确度，扩大了测量范围，已被列为许多物质中水分测定的标准方法。
  卡尔费休法有滴定法与库仑电量法两种方法。 适用于许多无机化合物和有机化合物中含水量的测定。 是世界公认的测定物质水分含量的经典方法。可快速测定液体．固体．气体中的水分含量，是Z专一、Z准确的化学方法，为世界通用的行业标准分析方法。广泛应用在石油、化工、电力、医药、农药行业及院校科研等原理。
  利用卡尔费休法测定物质中水分是一种重要而灵敏的化学分析方法,但除了有一个非常好的测定仪器外,必须对测定的物质中有无干扰物质存在,根据物质中水分的含量确定适当的进样量,克服各种影响测定精度的因素,细心操作,才能得到好的测定结果。
  1935年卡尔－费休（KarlFischer）首先提出了利用容量分析测定水分的方法，这种方法即是GB6283《化工产品中水分含量的测定》中的目测法。目测法只能测定无色液体物质的水分。后来，又发展为电量法。随着科技的发展，继而又将库仑计与容量法结合起来推出库仑法。这种方法即是GB/7600《运行中变压器油水分含量测定法（库仑法）》中的测试方法。分类目测法和电量法统称为容量法。卡氏方法分为卡氏容量法和卡氏库仑法两大方法。两种方法都被许多国家定为标准分析方法，用来校正其他分析方法和测量仪器。

上面提到了卡尔费休测定法有容量法和电量法，他们的区别如下：
一、卡尔费休容量法水分测定仪
　　卡尔费休容量法（滴定法）每测定一次样品，要进行以下5个基本的步骤：

1、先向滴定池中注入一部分溶剂；

2、滴定一部分卡尔费休试剂，使其平衡；

3、注入被测样品；

4、再向滴定池中滴定卡尔费休试剂；

5、排放废液。简单的说，就 是每测定一次要更换一次试剂。

该方法是根据所注入的卡尔费休试剂的量和试剂的滴定度换算出水分含量，因为卡尔费休试剂受环境湿度、光照以及密封等因素的影 响，滴定度是随时变化的，从而导致测定误差。在测定试验过程中，每测定一次，要把上次用过的废液排放掉重新滴定新的卡尔费休试剂，给环境造成污染，试剂的 消耗量很大，操作很繁琐，测定精度低。
  自动型的容量法水分测定仪，也是需要以上5个基本步骤，只是增加了自动滴定、自动排废液等功能。

二、卡尔费休库仑法（电量法）微量水分测定仪
  卡尔费休库仑法（电量法）微量水分测定仪是在电解池平衡的情况下，只需要一个操作步骤，就是注入样品，仪器会根据样品中含水量的多少，自动的进行电解使其 再次达到平衡后，根据电解所消耗的电量，换算出水分含量，并在仪器上数字显示出结果，所以精度、准确度更高，测定速度快。库仑法的试剂加上一次可以连续长期的使用，不需要频繁更换，试剂的用量省，测定成本低，操作简单。
   以上是卡尔费休微水测定仪的两种不同的测量方法，大家在选择的时候可以根据实际需要和国标要求，选择适合的卡尔费休微量水分测定仪。
  旭鑫仪器公司生产并销售的卡尔费休微量水分测定仪有三款

ST-1503微量水分测定仪

ST-1513全自动微量水分测定仪

ST-1523全自动微量水分测定仪

三款仪器从ST-1503到ST-1523是一个不断更新进步的阶段，自动化程度越来越高，从需要人工加药清洗发展到具仪器本身具有自动排加液的功能。具体参数问题请电话咨询010-53519848。

卡尔费休法测定水分是一种电化学方法。其原理是仪器的电解池中的卡尔费休试剂达到平衡时注入含水的样品，水参与碘、二氧化硫的氧化还原反应，在吡啶和甲醇存在的情况下，生成 氢、 碘、 酸 吡啶和甲基硫酸吡啶，消耗了的碘在阳极电解产生，从而使氧化还原反应不断进行，直至水分全部耗尽为止，依据法拉第电解定律，电解产生碘是同电解时耗用的电量成正比例关系的，其反应如下：

　　H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N•HI+C5H5N•SO3

　　C5H5N•SO3+CH3OH→C5H5N•HSO4CH3

　　在电解过程中,电极反应如下:

　　阳极:2I--2e→I2

　　阴极:I2+2e→2I-

　　2H++2e→H2↑

　　从以上反应中可以看出，即1摩尔的 碘 氧化1摩尔的二氧化硫，需要1摩尔的水。所以是1摩尔 碘 与1摩尔水的当量反应，即电解碘的电量相当于电解水的电量，电解1摩尔碘需要2×96493库仑电量，电解1毫摩尔水需要电量为96493毫库仑电量。

　　卡尔费休容量法测定水分含量时，主要依据电化学反应：

　　在反应池的溶液中同时存在I2和I-时，该反应在电极的正负两端同时进行，即在一个电极上I2被还原，而在另一个电极上I-被氧化，因此在两个电极之间有电流通过。如果溶液中只有I-而无I2同时存在，则两个电极间没有电流通过。

　卡尔费休试剂中含有效成分吡啶和 碘 等物质，把其计量滴入反应池，能与待测溶液中的水发生如下化学反应：

　　I2+SO2+3Base+ROH+H2O → 2Base•HI + HSO4R

　　H2O+SO2+I2+CH3OH+ 3RN → 2RN•HI+RN•HSO4CH3

　　该反应持续进行，不断消耗水，生成I-，一直到反应滴定终点，水分消耗完毕。这时，溶液有微量未发生反应的卡尔费休试剂存在，才能发生I2和I-同时存在的情况，两个铂电极之间的溶液开始导电，由电流指示达到终点，停止滴定。从而通过计量已消耗的卡尔费休试剂体积(容量)来标定溶液中的水分含量。

一． 产品介绍

2.1水分测定仪的分类

水分测定仪主要是实验室用来对生产前原料、生产后成品质量把控，也有部分是对生产中的质量把控。所以水分测定仪主要是应用在各行各业的样品水分含量检测及质量把控。那么我们实验室常用的水分测定仪主要分为，加热法和卡尔费休方法两大类别

2.1 加热法水分测定仪

加热法水分测定仪有红外水分测定仪，卤素水分测定仪

2.1.1、红外线/卤素水分测定仪

1、检测原则：

（1）样品中不含有除水以外的挥发性物质

（2）样品中有不溶或者难溶于有机溶剂中的样品

2、物理法水分测定仪主要检测：

粉末状、颗粒状、粘稠状、流体类物质，例如：种子、菜籽、面粉、纸张、药末、土壤、废水、颜料、脱水蔬菜等

3、红外线水分测定仪与卤素水分测定仪的区别：

红外: 加热均匀，传统加热方式，较适合测试对温度敏感的样品，如含糖量较高的样品

卤素: 升温快，加热均匀，效率高，节能环保

2.1.2、卡尔费休水分测定仪

卡尔费休水分测定仪分为容量法和库仑法两种仪器

1. 简介：

卡尔·费休法简称费休法，是1935年卡尔·费休(KarlFj scher)提出的测定水分的容量分析方法。费休法是测定物质水分的各类化学方法中，对水为专一、为准确的方法。虽属经典方法但经过近年改进，提高了准确度，扩大了测量范围，已被列为许多物质中水分测定的标准方法。

2. 化学反应

卡尔?费休水分测定法是一种非水溶液中的氧化还原滴定法， 其滴定的基本原理是碘氧化二氧化硫时需要一定量的水参与反应，化学反应方程式如下：

I2+SO2+2H2O → 2HI+H2SO4（2-1）

I2+SO2+H2O+3RN+R1OH → 2RNHI+RNSO4R1 （2-2）

卡尔费修试剂中含有分子碘而呈深褐色,当含有水的试剂或样品加入后,由于化学反应,生成甲基硫酸化合物(RNSO4R1)而使溶液变成黄色,由此可用目测法判断终点,即由浅黄色变成橙色.但是目测法误差教大而且在测定有颜色的物质时会遇到麻烦。 国家标准大都规定用“永停法”来判定卡氏反应的终点，其原理为：在反应溶液中插入双铂电极，在两电极之间加上一固定的电压，若溶剂中有水存在时，则溶液中不会有电对存在，溶液不导电，当反应到达终点时，溶液中存在 I2 和 I-电对，即：

2I- = I2+2e （2-3）

因此， 溶液的导电性会突然增大， 在设有外加电压的双铂电极之间的电流值突然增大，并且稳定在我们事先设定一个信息值上面，即可判断到了滴定终点，机器便会自动停止滴定，从而通过消耗卡尔费休试剂的体积计算出样品的含水量。

3. 卡尔费试剂的组成

碘 I2

二氧化硫 SO2

溶剂 甲醇

有机碱 吡啶（咪唑）

4. 影响卡尔费休的几个因素

无水甲醇作为样品的溶解剂，适用范围很广。一般的有机化合物、饱和或不饱和的碳氢化合物以及一般的无机化合物、酸性氧化物、部分有机和无机的盐都能适用。

但是部分酮和醛类样品不能用甲醇反应。如发现反应不能中断，无终点，反应连续进行时，应该考虑到是否有副反应这个问题。当产生副反应时，其实只需要几分钟的反应，却一直进行。此时可用乙二醇甲醚代替甲醇。
PH值过高、样品碱性过高等，也会引起副反应，即连续反应，而无终点出现。此时，PH值过高可用缓冲溶液调节PH值，碱性过高加入甲苯酸、水杨酶，可缓和碱性溶液，但不能用醋酸。

与碘发生反应的化合物不能用卡尔费来测试。

5. 卡尔费休水分测定仪的特点

(1)试剂对水的作用灵敏性和专一性高，是较理想的水分测定方法。

(2)适用于遇热易分解的物质或含有挥发性成分的供试品的水分测定。

(3)卡尔费休氏试剂本身可以作为指示剂，也可用永停滴定法指示终点。

(4)属于非水溶液的氧化还原滴定方法，所以具有与碘可以发生反应的物质不适用本法。

(5)受空气湿度的影响较大，因此空气湿度大和阴雨天气不宜进行。（注意控制温湿度）

6. 试剂的选择与标定

只有准确知道我们所使用的KF试剂的浓度后，我们才能由消耗滴定剂的体积和称样量求出样品的含水量。

影响卡尔费休试剂浓度变化的主要有以下几个原因 ：

? 滴定剂的化学稳定性很低，其中的碘和二氧化硫都是很活泼的物质，容易和其它物质发生 发应。

? 滴定剂一有机会就会吸收空气中的水分而使自己的浓度降低，因为其中的甲醇吸水性极强。

? 因为溶剂中90%的物质为甲醇或乙醇，所以KF试剂中醇的密度对温度的变化很敏感，温度的一点升高将引起试剂浓度的急剧下降，温度生高1摄氏度，可以使浓度下降0.1%。

? 即使装试剂的容器密封程度非常好，试剂中各组分间仍可能发生反应。

卡尔费休试剂的标定

? 二水合酒石酸钠标定

其是KF试剂的滴定一级标准物，在正常条件下，该物质含有15.66%的水，很稳定而且不吸水也不失水。但是二水合酒石酸钠在甲醇中只能缓慢溶解且溶解度很小，所以使用前应把它研成很细的粉末，在滴定前应混合2～3分钟（保证完全溶解），每40ml甲醇可溶解140mg二水合酒石酸钠（室温）。注意经常更换溶剂

? 标准水溶液标定

精密称定水标准品1.0到1.5克，用反称量法确定其质量，滴定至终点。所用水标准品的量一般以消耗2到5毫升卡氏液较合适。但是水标准品比较贵适合预算宽裕实验室选用。

? 去离子水标定

用去离子水标定滴定剂浓度需要大量的练习和精确的实验操作以获得重复的精确的结果。由于使用去离子水量非常小（10μl～20μl），偶然误差较大。因此推荐酒石酸二钠或水标准来标定滴定液的浓度。

卡尔费休试剂的选择

1按滴定度选择

一般市面上出售的卡尔费休试剂的滴定度有1mg/ml、2mg/ml、3-5mg/ml，含水量越低的样品应该选择滴定越小的试剂 。库仑法试剂不区分滴定度。

滴定剂中含有碘、二氧化硫、咪唑，溶于醇溶液。溶剂可以是甲醇，也可以用易溶解样品的溶剂与甲醇混合作溶剂。试剂可以存储约两年，若试剂存储在密封瓶中，滴定度大约每年减小0.5 mg/mL。市售的单组分试剂有三种浓度规格：

5 mg/mL，适用于含水量1000 ppm ~ 100 %的样品，

2 mg/mL，适用于含水量< 1000 ppm的样品，

1 mg/mL，适用于含水量< 200 ppm的样品。

2 按照配方选择

有单组份，双组分，专用试剂，单组份滴定度下降速度快，但是便宜，而且滴定度范围大；双组分试剂反应速度快，价格贵，滴定度有限；专用试剂，测试一些特殊样品，如醛酮专用试剂；

7. 卡尔费休水分测定仪的测量过程

测量范围：按取样量的大小可以测量1毫克到100%范围内的含水量。

根据滴定容器大小的不同，可以在其中加入20到200毫升的甲醇。甲醇是含有水分的，所以我们要先用KF试剂进行预滴定，让其达到一个稳定的值。然后再用这种“干燥”了的甲醇做工作介质和溶剂。将样品加入到“干燥”了的甲醇中，其滴定方法和预滴定的方法一样。样品的含水量可以通过KF试剂的消耗量计算得到。当*个样品滴定完之后，第二个样品可以直接加进去，反应杯中的溶液可以反复应用。当然，被测的样品相互之间不能发生反应。

容量法卡尔费休水分测定仪（AKF-1B/AKF-1/AKF-2010V）

      容量法卡尔费休水份测定仪是通过精密计量系统将卡尔费休试剂精确滴定到加入被测样品的密封滴定池中，通过计算到达终点时所消耗掉的卡尔费休试剂总量来推算出样品中被反应掉的水份总量，进而得出样品中水份含量。

优点：

1.准确反应终点的判断，可以精确检测各种液体、固体和一些气体样品中的水分含量；

2.只要保证滴定池中有合适的水份总量，均能快速而且精确测量样品中的水份；

3.水份测定的时间比加热法快速水份测定仪更短，平均从几十秒到几分钟；

4.对醛、酮类容易与甲醇等传统卡尔费休试剂发生副反应的样品的检测效果远好于库仑法水分仪；

5.对于一些难溶性、不溶性物质，水分释放缓慢的样品以及具有其它挥发性物质不适合加热法检测的样品则可以通过辅助设备，如卡式顶空进样器（卡式炉）等进行精确检测；

缺点：

1.检测精度和多因素有关，尤其是关键的高精度滴定控制结构要求厂商有较高的设计制造能力；

2.检测过程中需要使用辅助设备和有毒的卡尔费休试剂（库仑法也一样）；容易产生环境污染；

3.由于容量法卡尔费休水分测定仪的精确控制滴定的机械结构及滴定过程中所产品的系统误差因素要大于库仑法卡尔费休水分测定仪，需要确保试剂消耗达到一定量方可将减少系统误差对结果产生影响，因此容量法检测加入的样品量一般要远大于库仑法所需样品量。

（来源:上海禾工科学仪器有限公司）

       2016年9月2日我司技术工程师赴安徽省地区帮助客户在我司购买的AKF-1卡尔费休水分测定仪进行安装调试工作。

       安徽万和制药有限公司，是全面通过国家认证的GMP制药企业，也是国家定点生产麻醉药的企业之一，公司主要产品包括维生素K系列，镇痛药、麻醉药和食品添加剂，其中三氯蔗糖是甜味剂中ZD推出的产品。

        AKF-1卡尔费休水分测定仪密闭性好，检测精度高，测量结果重复性好，测量范围广，自动化程度高，可准确分析固体、液体、气体样品中的结晶水、吸附水、游离水。后续维修成本低，完全可以取代进口仪器。AKF-1水分测定仪已出口美国、亚洲等周边国家！

      此次的安装调试过程中顾客对仪器测量样品中含水量结果非常满意，目前仪器已经投入到正常生产使用当中。

        库伦法水分测定仪精度比较高，适合测低含水量的样品，但是不适合测高含水量的样品，这是为什么呢？因为卡尔费休水分测定仪测定一个样品的时候，对于水分的值有个线性范围，一般来说，库伦法水分测定仪测定一个样品时候，要求水的值控制在100-500微克之间，过高或者过低，仪器都会有测试误差，假设一个高含水量的样品，例如10%的含水量，要求进样量控制在5毫克左右，这对目前大多数实验室的天平精度来说，会产生称量误差，样品进样量有误差，自然会产生结果误差，虽然库伦法可以测高含水量的样品，但是这个测试是建立在称重没有误差的情况下的，这也是从理论上看可行但是实际当中很难达到的。所以，对于高含水量的样品，还是容量法适合些。 

      上海禾工科学仪器有限公司成立于2004年，由一批长期从事于实验室分析仪器应用及技术服务的专业技术人员组建，公司生产的AKF系列卡尔费休水分测定仪是具有自主知识产权的全自动容量法卡尔费休水分测定仪。

仪器采用卡尔-费休（Karl-Fischer）滴定法为分析原理，使用禾工独特的设计和人性化的控制系统，仪器密闭性好、检测精度高，测量结果重复性好、测量范围广、自动化程度高，可用于准确分析固体、液体、气体样品中的结晶水、吸附水、游离水。AKF系列卡尔费休水分测定仪具有多项创新技术，获得2010年国家科委项目支持，上海市科技项目资金支持，并获得多项国家ZL，性能指标达到行业lingxian水平，可广泛满足于石油、化工、制药、日用化工、食品、机械、农业等诸多行业的水含量测定需求。