卡爾·費休法檢測潤滑油中微量水分

張瑞華，劉金升，李 瑩

(山東柏森化工技術檢測有限責任公司，山東 東營 257000)

卡爾·費休法檢測潤滑油中微量水分

張瑞華，劉金升，李 瑩

(山東柏森化工技術檢測有限責任公司，山東 東營 257000)

鑒于水分對潤滑油的危害，水分檢測是確保潤滑油安全使用的重要保障之一。本文介紹了一種通過加入三氯甲烷改進卡爾費休陽極液，以增進潤滑油與電解液的互溶性，更加準確的測定潤滑油中微量水分的方法。此方法簡單易行，結果穩定可靠。

卡爾·費休法；潤滑油；水分；三氯甲烷

眾所周知，水分對潤滑油危害嚴重[1-2]，主要有：1.腐蝕設備，降低其使用壽命；2.水解潤滑油中的添加劑，至其減效甚至失效；3.促使潤滑油氧化，影響油品質量。因此，潤滑油水分檢測顯得尤為重要。潤滑油中的水分分為溶解水和非溶解水，非溶解水包括懸浮水和游離水。懸浮水以微小顆粒存在于潤滑油中，游離水則是大顆粒會沉降。非溶解水可以干燥除去，而溶解水由于受到氣壓和溫度影響[3]，無法完全除去。對潤滑油造成危害的主要是非溶解水。

隨著科技的進步，檢測技術正朝著智能化和精密化方向迅速發展。當前，針對潤滑油水分檢測的先進技術主要有[4-6]：卡爾·費休法，紅外光譜法，氣相色譜法，介電常數法等等。其中卡爾·費休法以其準確、快速、簡便的優勢成為最常使用的方法之一，而且已建立相應的國家標準[7]。卡爾·費休法的適用范圍也特別廣泛，不僅普遍應用于石油產品水分檢測，同時適用于火藥水分檢測[8]、生物柴油水分檢測[9]、動物油脂水分檢測[10]、食品水分檢測[11]等領域。雖然卡爾·費休法應用廣泛，但該法仍存在一定缺陷，例如對水含量很小的潤滑油來說，其測試結果穩定性和重復性有待進一步改善[12-14]。本文采用梅特勒C30S 緊湊型庫侖法卡爾費休水分儀對潤滑油進行測試，研究了卡爾費休陽極液中引入三氯甲烷對潤滑油中微量水分測定結果的影響，對卡爾·費休法測定潤滑油中的微量水分有積極的參考價值。

1 實驗部分

1.1 試劑

普通潤滑油(市場購買)；三氯甲烷(色譜純)：天津科密歐化學試劑有限公司；卡爾費休陽極液：西格瑪奧德里奇；卡爾費休陰極液：西格瑪奧德里奇；改進后的卡爾費休陽極液：將40mL三氯甲烷和100mL卡爾費休陽極液試劑混勻(綜合考慮有機溶劑的極性及其粘度，因此選擇三氯甲烷)。

1.2 儀器設備

(1)全能型庫侖法卡爾費休水分儀：梅特勒C30S 緊湊型，由卡爾費休水分儀、庫侖計測試腔、雙鉑針電極(DM143-SC)、發生器電極、玻璃瓶(1L)、排液管、磁力攪拌、密封件、分子篩(250g)、滴定臺、1mL注射器等配件組成；

(2)樣品注射器(80×0.8mm注入針)；

(3)電子分析天平：梅特勒-托利多MS205DU型。

1.3 試驗原理

GB/T11133-2015是最新采用卡爾費休庫侖滴定法測試石油產品、潤滑油和添加劑中水含量的國家標準[15]。該方法原理為[15]：

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

C5H5N·SO3+CH3OH → C5H5N·HSO4CH3

試樣中的水與卡式試劑可發生上述反應，利用雙鉑電極作指示電極，按照"死停法"原理裝備的終點顯示器指示反應的終點，根據消耗的卡式試劑體積計算出試樣的水含量。

1.4 試驗步驟

全能型庫侖法卡爾費休水分儀已經廠家工程師調試完全符合測試條件。

測試時所用的器皿及量器都需保持潔凈干燥。

適用范圍：注入試樣水含量在10μg-1～10mg。

(1)打開儀器電源，將庫侖計測試腔卡爾費休陽極液全部電動排至廢液瓶，并重新注入140mL卡爾費休陽極液，打開攪拌直至電位穩定后開始測試。

(2)將待測潤滑油搖勻后，用干燥潔凈并用潤滑油潤洗過的注射器注入適量潤滑油(一般注入試樣體積1～3mL)，采用差量法求出注入潤滑油的質量并輸入，待反應結束后直接讀取結果。

(3)平行測試5次，并求出5次測量結果的相對標準偏差。

(4)將庫侖計測試腔已用的卡爾費休陽極液全部排至廢液瓶，將改進后的140mL卡爾費休陽極液注入庫侖計測試腔，打開攪拌直至電位穩定后開始測試。

(5)采用同一潤滑油重復上述(2)-(3)步操作，得出采用改進后的卡爾費休陽極液的5組測試結果，并求出5組測試結果的相對標準偏差。

2 結果與討論

1.4中未加三氯甲烷和加入三氯甲烷的測試結果參見表1和表2。

未加三氯甲烷和加入三氯甲烷測試結果的相對標準偏差按照下列公式[16](1)和(2)計算：

(1)

(2)

式中：S——標準偏差(%)；

n——平行測定次數；

xi——樣品的測定值；

i——樣品的各次測量值，1～n；

cν ——相對標準偏差(也叫變動異數或變動系數)。

按照式(1)和(2)計算可知未加三氯甲烷和加入三氯甲烷五組測試結果的相對標準偏差分別為10.84%和2.59%。相對標準偏差一般要求低于5%，所以改進后的測試結果符合要求。

表1 未加三氯甲烷的測試結果

表2 加入三氯甲烷的測試結果

圖1 加三氯甲烷與未加三氯甲烷的測試結果

Fig1. The results in the presence and absence of Trichloro methane

由表1和表2可知兩類數據的極差分別為1.9×10-6和0.6×10-6。為了更好的反映兩類數據的差異性，進而繪制了散點圖(參見圖1)。圖1中可以清楚的看出加入三氯甲烷后的測試結果偏大，且數據間的極差變小。分析可知，由于三氯甲烷是一種很好的溶劑，可以增加潤滑油的溶解性[17]，進而更準確的反映油品中真實水分含量。另外，加入三氯甲烷后5組數據的相對標準偏差由10.84%降至2.59%，表明引入三氯甲烷后可促進潤滑油的溶解，使水分含量測定值接近真實值，進一步驗證了以上論述。

3 結論

通過引入三氯甲烷以增進與潤滑油的互溶性，同時采用全能型庫侖法卡爾費休水分儀來測定潤滑油中的微量水分。此方法簡便便捷，不僅可提高水含量測定的準確性，而且能夠改善測試重復性較差的缺陷。在已有方法的基礎上進行改善創新對現代分析技術有著積極的意義。

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(本文文獻格式：張瑞華，劉金升，李 瑩.卡爾·費休法檢測潤滑油中微量水分[J].山東化工，2017，46(08)：93-94，97.)

Lubricant Oil——Determination of Trace Moisture Based on Karl·Fischer Method

ZhangRuihua，LiuJinsheng，LiYing

(Shandong BOSEN Chemical Technology Testing Co.,Ltd., Dongying 257000, China)

In view of the moisture is harmful for the lubricating oil, the measurement of moisture content is one of the important guarantee to make sure the safety of lubricating oil. In this paper, we improved Karl fischer anolyte by adding trichloromethane in order to increase the solubility between lubricating oil and electrolyte, meanwhile, it can test the moisture content of the lubricating oil more accurately. The proposed method is not only easy-to-follow but also could receivce stable and reliable results.

Karl Fischer's method; lubricant oil; Moisture content; trichloromethane

2017-02-28

張瑞華(1977—)，女，山東寧陽人，山東柏森化工技術檢測有限責任公司，質量總監，碩士，主要從事精細化工方向研究；通信作者：李瑩(1990—)，女，山東東營人，碩士，主要主要油品檢測方面工作。

O657;TE626.3

A

1008-021X(2017)08-0093-02