關于硫酸銨中水分含量測定的研究和討論

張治軍 廖復東 張家祥（湖北省地質局鄂西實驗室，湖北宜昌443100）

關于硫酸銨中水分含量測定的研究和討論

張治軍 廖復東 張家祥（湖北省地質局鄂西實驗室，湖北宜昌443100）

本文將硫酸銨中水分含量的方法—卡爾費休法和重量法進行對比，找出最適合、最準確的實驗方法。

卡爾費休法；重量法；水分

硫酸銨水分含量測定現有兩種方法，分別為卡爾費休法和重量法。本論文主要是為了找出兩種方法分析的差異，找出對硫酸銨中水分含量測定的影響因素，明確硫酸銨中水分含量測定的更準確、更合適的實驗方法。

1 卡爾費休法測定原理及計算方法

1.1 卡爾費休法測定原理

儀器的電解池中的卡氏試劑達到平衡時注入含水的樣品，水參與碘、二氧化硫的氧化還原反應，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，消耗了的碘在陽極電解產生，從而使氧化還原反應不斷進行，直至水分全部耗盡為止，依據法拉第電解定律，電解產生碘是同電解時耗用的電量成正比例關系的，其反應如下：

1.2 儀器設備及試劑

1.2.1 卡氏水分測定儀：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，將電源開關打到開始位置，指示燈亮。將選擇開關置于“校正”位置，旋動“校正”旋鈕，使表頭指針在50μA處，然后將選擇開關置于“測量”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（甲醇的量應淹沒鉑絲），打開電磁攪拌器開關，調整攪拌速度，用卡爾.費休試劑滴定甲醇中的水分至電流計產生較大的偏轉，并保證電流指“永停”1min即為終點，此時消耗的卡爾.費休試劑不計量。

1.3.2 分析步驟

（1）標定

a.用10μl微量注射器取純水10μl從進樣口注入，在攪拌下用卡爾.費休試劑滴定甲醇中的水分至電流計產生較大的偏轉，并保證電流指“永停”1min即為終點，記錄消耗的卡爾.費休試劑。

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

(2)試樣測定

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

b.打開滴定池的進樣口的橡膠塞，迅速傾倒入完樣品后，立刻塞緊塞子。調整攪拌速度，攪拌至樣品完全均勻混在甲醇溶劑中后，用卡爾.費休試劑滴定甲醇中的水分至電流計產生較大的偏轉，并保證電流指“永停”1min即為終點，記錄消耗的卡爾.費休試劑。

c.平行測定試樣三次，用消耗的卡爾.費休試劑的量計算試樣水分。

1.4 計算方法

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

1.4.1 、質量法

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）

取樣方式為質量時，水分（H2O）含量以質量分數%表示，按下式計算：

式中：

T—卡爾·費休試劑對水的滴定度的數值(mg/ml）；

V1—滴定試樣消耗卡爾·費休試劑的體積的數值（ml；

m—試樣體積的數值（mg）。

2 重量法測定原理及計算方法

2.1 重量法測定原理

在一定溫度的電熱恒溫干燥箱內，將試樣烘干至恒重，然后測定試樣減少的質量。

2.2 儀器設備

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定結果。

3.4 、結果計算

水分w，以H2O的質量分數（%）表示，按下式計算：

式中：

m1—稱量瓶及試樣在干燥前的質量，（g）；

m2—稱量瓶及試樣在干燥后的質量，（g）；

m—試樣的質量，（g）。

3 實驗數據

3.1 樣品測定

3.1.1 卡爾費休法樣品測定

將干燥的茄型瓶放在電子天平上稱量質量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量m2，則所取硫酸銨樣品質量為m2-m1。用卡爾費休試劑進行滴定，共進行三次滴定。

3.1.2 重量法樣品測定

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

4 分析對比

根據分析數據，對整個實驗過程進行對比。

4.1 完成分析所用時間的對比

采用卡爾費休法測定硫酸銨的水分含量，分析時間縮短至30min，操作方便快捷，測定方法的精密度很好，完全滿足公司硫酸銨產品水分含量的分析；采用重量法測定硫酸銨水分含量，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，起不到監控的作用。

4.2 試樣結果對比

用卡爾.費休法及重量法測定同一個硫酸銨樣品得出的結果比較，平行測定結果差值不大于0.05%。

5 影響卡爾費休法測定硫酸銨中水分含量的影響因素

5.1 空氣中水分對卡爾費休試劑造成影響：由于卡爾費休試劑很容易吸收水分，因此取樣時要求迅速，反應池要求密封完好。

5.2 卡爾費休試劑長時間存在對分析存在的影響：卡爾費休試劑組分為單質碘、二氧化硫、吡啶、甲醇，試劑在滴定管中時，滴定管上端有干燥裝置，連接滴定管與空氣，平衡滴定管內外壓力。干燥裝置中裝硅膠吸收水分，但是若時間較長，滴定管中會進入一定量水分，與卡爾費休試劑反應，對卡爾費休試劑產生影響，從而對分析結果造成影響，所以需經常標定空白滴定度。

5.3 滴定速率對分析結果的影響：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池中卡爾費休試劑和硫酸銨充分攪拌均勻，會使滴定終點造成偏差，會滴定結果造成影響。

5.4 取樣對分析結果的影響：取樣前的樣品混勻，取樣時的快速準確，都會對分析結果造成一定的影響。

6 結論

實驗數據表明，用卡爾.費休法測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，測定結果與國標法測定結果相近且重現性好。準確度較高（與重量法測定結果做比較，卡爾.費休法與重量法的結果之差均符合重量法中允許誤差：平行測定結果差值不大于0.05%）的測定結果。本人認為用卡爾費休法測定硫酸銨水分比用重量法測定更簡便快速。尤其適合于中控分析中快速報告結果。

[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定卡爾.費休法(S)