化工產品國標法與鹵素水分儀法水分測定評價

楊金雪

分析檢測

化工產品國標法與鹵素水分儀法水分測定評價

楊金雪

（湖北航鵬化學動力科技有限責任公司， 湖北 襄陽 441000）

使用鹵素水分儀對水分含量進行測定時，其采用干燥失重法原理，與國家標準烘箱法相同，檢測結果具有可替代性。此次使用國標法與鹵素水分儀法分別對同生產批次化工產品進行水分含量測定，對其測試過程及方法進行比較，并通過計算值對兩種方法測試數據進行評價。

化工產品水分測定； 烘箱法； 鹵素水分儀；值

化工產品的水分檢測一般采用國標烘箱法，其測試方法簡單，數據準確，可信度高，但是由于烘箱法在測試過程中，為達到稱量瓶及樣品的恒重要求，通常整個測試過程在5 h以上[1]，測試效率較低，在實際生產過程中，遠遠無法滿足化工產品質量控制及時性的問題，因此在化工產品水分測試精確度要求不高的情況下，通常使用鹵素水分儀法作為水分測定替代方法。

其采用干燥失重法原理，通過加熱系統快速加熱樣品，使樣品的水分能夠在最短時間之內完全蒸發，從而能在很短的時間內檢測出樣品的含水率。采用的原理與國家標準烘箱法相同，檢測結果具有可替代性。

在使用鹵素水分儀對化工產品進行水分含量測定前，需對鹵素水分儀的測試參數進行確認，即測試溫度及時間，根據其測試原理，首先對待測樣品采用國標烘箱法進行測試，根據測試結果，待測樣品特性及測試效率要求，不斷調整及優化鹵素水分儀的測試參數設置，以使國標烘箱法與鹵素水分儀測試法的水分測試結果達成某種趨勢對應關系，滿足生產實際及高效檢測要求。

1 鹵素水分儀參數確認

由于此次待測樣品為易燃易爆品，燃點在150 ℃以上，因此在保證安全的情況下，將鹵素水分儀測試溫度調整至最高安全溫度，最終確定為110 ℃。

確認測試溫度后，取同一批次產品重復測試5次，設備參數設置為110 ℃，15 min，記錄每分鐘測試水分含量值，在求均值后數據曲線如圖1。

圖1 水分%-時間min曲線

由圖1可知，隨著測試時間的延長，樣品水分含量測試值逐步趨于穩定，在第8 min后，其均值曲線趨于平緩，可認為在隨著測試時間的延長后，測試樣品水分含量的測試值基本無變化，其測試數據可信度較高。

因此在保證測試準確度及效率的前提下，最終將鹵素水分儀測試參數確定為110 ℃·10 min-1。

以下介紹了在采用國標烘箱法與鹵素水分儀法分別進行水分測定不同的操作過程，及鹵素水分儀110 ℃·10 min-1條件下，2種測試方法的數據比對結果。

2 檢測使用的儀器設備

2.1 鹵素水分儀法

鹵素水分儀，型號：METTLER TOLEDO HG63，校準結果：合格。

2.2 烘箱法

電子分析天平，型號：METTLER TOLEDO ME104，校準結果：合格。

電恒溫干燥箱，型號：SC/BHX-35A，校準結果：合格。

稱量瓶，70×35 mm；干燥器。

3 烘箱法（GB/T 6284—2006）

3.1 測試過程

取5只稱量瓶，洗凈標記后置于電熱恒溫干燥箱中干燥，溫度設置為105 ℃，取出后置于干燥器中，冷卻30 min后，對稱量瓶進行稱重。重復以上步驟，直至恒重（2次稱量結果之差不大于0.000 3 g），得出稱量瓶的質量[1]。

使用電子分析天平稱取5個平行待測樣品，將樣品倒入稱量瓶中，置于電熱恒溫干燥箱中（注意稱量瓶與蓋子需錯開放置，溫度105 ℃，時間2～4 h）干燥，取出后置于干燥器中冷卻后進行稱量；重復以上步驟，直至恒重，得出稱量瓶+樣品的質量[1]。

3.2 計算

根據水分計算公式：

=(1-2)/(1-0)×100%[1]。 （1）

式中：0—稱量瓶的質量， g；

1—稱量瓶和干燥前樣品的質量， g；

2—稱量瓶和干燥后樣品的質量， g。

計算如表1。

表1 烘箱法測試數據

3.3 不確定度

在使用烘箱法進行測試時，其不確定度來源主要包括稱量誤差、設備誤差、測試環境、樣品差異等；本文在進行不確認度評定時主要考慮測試重復性及稱量引入的不確定度，其他影響較小的因子忽略不計。

3.3.1 測試重復性引入的不確定度

樣品水分檢測重復性引入的標準不確定度，用貝賽爾公式[2]引入的標準不確定度為：

()=0.001 6 (%)。

相對不確定度：

rel()= 0.001 6/0.112 8=0.014 1

3.3.2 干燥前稱量引入的不確定度

本次測試使用的METTLER TOLEDO ME104分析天平，其最大分辨力為0.1 mg，最大允許誤差為0.5 mg[5]；電子分析天平分辨力引入的不確定度一般認為是均勻分布[2]，所以：

其相對標準不確定度為：

rel(1-0)=()/(1-0)=

3.3.3 干燥后稱量引入的不確定度

干燥后稱量引入的不確定度同上[2-4]，因此：

其相對標準不確定度為：

rel(10)(12)=

0.000 29/[(48.456 9-38.452)-(48.445 69-48.445 2)]

≈。 （6）

3.3.4 合成標準不確定度

由于以上兩分量由不同的體系產生，可以認為它們之間相互獨立[2-4]，所以：

3.3.5 擴展不確定度評定

取包含因子=2，則擴展不確定度：

=ku= 0.001 6×2=0.003 2%。 （8）

4 鹵素水分儀法

4.1 參數設置

本次測試鹵素水分儀條件設置為：110 ℃·10 min-1（測試溫度為110 ℃，保溫時間10 min）。

4.2 測試過程

點擊鹵素水分儀進出倉鍵，儀器自動伸出料倉，然后將測試樣品放入托盤中，使用設備稱量系統，參考烘箱法要求，稱取（10±0.005）g待測樣品（樣品需均勻平鋪于托盤中），再次點擊進出倉鍵，倉門關閉。點擊“start”按鈕，設備開始運行，待測量結束，設備自動將托盤伸出并打印測試結果。

4.3 重復測試

重復以上步驟，對樣品連續檢測8次（同一生產批次，取8組樣品），條件設置保持不變，如表2。

表2 烘箱法測試數據

4.4 不確定度評定

4.4.1 測試重復性引入的不確定度

樣品水分檢測重復性引入的標準不確定度，由貝賽爾公式[2]引入的標準不確定度為：

()=0.003 8 (%)。 （10）

相對不確定度：

rel()= 0.003 8/0.105 0=0.036。 （11）

4.4.2 干燥前后稱量引入的不確定度

由檢測系統不準確引入的標準不確定度分量按B類評定；分析可知，影響鹵素水分儀測試結果的因素主要為樣品干燥前后的稱量誤差[6-7]；由上文烘箱法不確定度計算可知，干燥前后稱量引入的不確定度變化可忽略不計，可認為()()

根據廠商提供的技術數據，鹵素水分儀稱量重復性誤差為2 mg[8]；則稱量引入的不確定度，以均勻分布估計[2]，計算可得：

相對不確定度：

rel()rel()=0.001 2/10=0.000 1

4.4.3 合成相對標準不確定度評定

由于以上兩分量由不同的體系產生，可以認為它們之間相互獨立[2]，所以：

4.4.4 擴展不確定度評定

取包含因子=2，則水分檢測的擴展不確定度：

5 數據比對

根據計算可的該化工產品在使用國標烘箱法和鹵素水分儀法分別進行水分含量測定時，其測試平均值及擴展不確定度計算如下：

表3 烘箱法測試數據

計算值，若||≤1為滿意，若||＞1為不滿意[9-10]；可得：

此次國標烘箱法和鹵素水分儀法化工產品水測定數據比對結果為滿意。

6 結 論

通過此次試驗可以得出，化工產品在使用國標烘箱法和鹵素水分儀法分別進行水分含量測定時，其測試誤差主要為重復性測試引入的。鹵素水分儀法計算擴展不確定度值是烘箱法計算擴展不確定度值的2倍以上，因此相較而言，國標烘箱法的測試值準確度更高。

由于鹵素水分儀在測試化工產品水分含量時，其結果為設備自動計算并生成，數據重復性為0.01%，根據測試數據，可得在檢測重復性要求0.01%及以下時，國標法和鹵素水分儀法水分含量測定結果基本相同。

通過計算=0.95≤1，國標法和鹵素水分儀法測試數據比對結果為滿意，因此鹵素水分儀法可作為國標法對化工產品水分含量測定的替代方法使用。

［1］化工產品中水分測定的通用方法 干燥減量法：GB/T 6284—2006［S］.

［2］測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1—2012［S］.

［3］陳娟,劉元,高啟帥,等.煤中全水分含量測定不確定度評定[J].山東化工,2019,48(14):129.

［4］魏昊. 化學分析中不確定度的評估指南[M]. 北京：中國計量出版社, 2002

［6］賈慧青,翟月勤,楊芳.鹵素水分儀測定順丁橡膠揮發分含量[J].當代化工,2017,46(01):187-189.

［7］宋文文.分析快速水分測定儀測量值的不確定度[J].科學技術創新,2018(04):30-31.

［8］烘干法水分測定儀檢定規程：JJG 658—2010［S］.

［9］能力驗證結果的統計處理和能力評價指南: CNAS—GL002［S］. 2018.

［10］能力驗證的選擇核查與利用指南: CNAS—GL032［S］. 2018.

Evaluation of National Standard Method and Halogen Moisture Meter Method for the Determination of Chemical Products Moisture

（Hubei Hangpeng Chemical Power Technology Co., Ltd., Xiangyang Hubei 441000, China）

When the halogen moisture meter is used to determine the moisture content, the principle of drying weight loss method is adopted, which is the same as the national standard oven method, and the test results are replaceable. The national standard method and halogen moisture meter method were used to determine the moisture content of the same batch of chemical products. The test process and methods were compared, and the test data of the two methods were evaluated by calculating the En value.

Chemical products moisture determination; Oven method; Halogen moisture meter; En value

2021-05-12

楊金雪（1991-），男，湖北省襄陽市人，工程師，2014年畢業于湖北工業大學機械設計制造及自動化專業，研究方向：質量與檢測，從事質量管理相關工作。

TQ016.5+3

A

1004-0935（2021）11-1734-04