Karl Fischeri (KF) tiitrimine on võrdlusmeetod vedelike, tahkete ainete ja gaaside veesisalduse mõõtmiseks. Erinevalt kuivatamise-kadudest- on KF veespetsiifiline,-mitte kogu lenduva sisalduse suhtes.
Need kaks tehnikat -mahu- ja kulomeetriline-kasutavad sama alusreaktsiooni, kuid erinevad selle poolest, kuidas joodi tarnitakse. Vale valimine raiskab tundlikkust või muudab suure-niiskuse proovide käitamise ebapraktiliseks.
Karl Fischeri reaktsioon (mõlemad meetodid)
Mõlemad tehnikad põhinevad Bunseni reaktsioonil:
ROH + SO₂ + 3RN + I₂ + H₂O → (RNH)•SO₄R + 2(RNH)I
Üks veemolekul kulutab ühe molekuli joodi. Lõpp-punkt tuvastatakse, kui kogu proovis olev vesi reageerib. KF on H₂O- suhtes selektiivne, kuid redoks-aktiivsed proovikomponendid (nt DMSO) võivad häirida.
Põhiline erinevus: kuidas joodi tarnitakse
| Funktsioon | Volumetric KF (KFT) | Kulomeetriline KF (KFC) |
|---|---|---|
|
Joodi allikas |
Lisatud büretist (tiitrimine teadaoleva I2 kontsentratsiooniga) |
Elektrokeemiliselt genereeritud rakus: 2I⁻ → I₂ + 2e⁻ |
|
Põhimõte |
Maht × tiitri kontsentratsioon |
Faraday seadus: laeng läbis ∝ tekkis jood |
|
Kalibreerimine |
Titrant peab olema standarditud |
Absoluutne meetod -, tiitrimise standardimist pole vaja |
|
Tüüpiline vahemik |
0,1% – 100% (100 ppm – 100%) |
0,001% - 1% (1 ppm - 5%) |
|
Tuvastamispiir |
~100 µg vett |
1-10 µg vett |
|
Parim jaoks |
Kõrgema niiskuse proovid |
Jälgniiskuse, ppm{0}}taseme analüüs |
|
Rakkude disain |
Titrant lisatakse perioodiliselt; lahtrit võib proovide jaoks avada |
Suletud element - sobib ideaalselt gaaside ja-madala niiskusega vedelike jaoks |
Rusikareegel: suur vesi → mahuline. Jälgvesi → kulomeetriline.
Volumetriline Karl Fischeri tiitrimine
Jood tarnitakse mootoriga büretist, mis sisaldab teadaoleva joodikontsentratsiooniga KF-reaktiivi.
Üks-komponent vs kaks-komponenti
| Tüüp | Kirjeldus | Tüüpiline kasutus |
|---|---|---|
|
Üks{0}}komponent (komposiit) |
Üks reaktiiv (ROH + SO₂ + alus + I2) |
Rutiinsed vedelikuproovid, lahustunud tahked ained |
|
Kahe-komponendiga |
Eraldage tiiter (I2 alkoholis) ja lahusti (SO₂ + alus) |
Komposiitlahustiga kokkusobimatud proovid |
Eelised
Saab hakkama kõrge veesisaldusega kuni 100%
Praktiline proovide jaoks, mille niiskus on > 0,1% (1000 ppm).
Paindlikud reaktiivisüsteemid keeruliste maatriksite jaoks
Sobib suuremate proovide jaoks mõõduka niiskustaseme juures
Piirangud
Vähem tundlik väga madala niiskuse korral - ebapraktiline alla ~0,05% ilma suure proovi massita
Nõuab titrantide standardimist ja reaktiivi hooldust
Suurem surnud maht büretisüsteemis
Tüüpilised rakendused
Kõrge{0}}niiskusega kemikaalid ja lahustid
Märkimisväärse veesisaldusega toiduained ja farmaatsiatooted
Toornafta veesisaldus (ASTM D{0}} sageli mahuline)
Proovid, kus vesi on põhikomponent
Kulomeetriline Karl Fischeri tiitrimine
Jood tekib anoodil in situ jodiidi oksüdeerimisel kulomeetrilises rakus:
2 I⁻ → I₂ + 2e⁻
Tarbitud vesi arvestatakse kogumaksust:
1 mg H₂O=10.72 Kulonid
100% voolutõhususe juures on kulomeetria absoluutne meetod{1}}ei vaja büreti kalibreerimist. Siiski on soovitatav regulaarselt kontrollida sertifitseeritud veestandardeid.
Eelised
Suurim tundlikkus - tuvastab 1–10 µg vett
Ideaalne ppm{0}}niiskuse (1 ppm – 5%) jaoks
Suletud tiitrimiskamber - minimaalselt häirib atmosfääri niiskust
Sobib suurepäraselt gaaside ja{0}}madala niiskusega vedelike jaoks ilma kambrit sageli avamata
Määratud võrdlusmeetod veesisalduse jaoks paljudes standardites
Piirangud
Not suitable for high-moisture samples (>~1–5%) - ammendab raku mahtu
Väiksem absoluutne veemaht ühe määramise kohta
Tundlikum raku konditsioneerimise ja reaktiivi kvaliteedi suhtes
Jälgede analüüsimiseks tuleb kontrollida proovi suurust
Tüüpilised rakendused
Trafo isolatsiooniõli - niiskus ppm-des (ASTM D1533, IEC 60814)
Määrdeained ja hüdraulikavedelikud
SF6 gaasi niiskuse mõõtmine
Elektroonilised{0}}lahustid ja polümeerid
Farmatseutilised toorained (madala niiskuse näitajad)
Kõrvuti{0}}kõrvuti-võrdlustabel
| Kriteerium | Volumetriline KF | Kulomeetriline KF |
|---|---|---|
|
Veevahemik |
100 ppm – 100% |
1 ppm – 5% |
|
Tundlikkus |
Mõõdukas |
Väga kõrge |
|
Joodi tarnimine |
Bürett (käsitsi/automaatne) |
Elektrokeemiline tootmine |
|
Standardimine |
Nõutav titrant |
Pole nõutav (absoluutne) |
|
Proovi tüüp |
Vedelikud, tahked ained (ahjuga), mõned gaasid |
Vedelikud, gaasid, tahked ained (ahjuga) |
|
Trafoõli (ppm) |
Võimalik, kuid mitte ideaalne |
Eelistatud meetod |
|
Kõrge niiskusega proovid |
Eelistatud |
Ei sobi |
|
Kulud / keerukus |
Mõõdukas |
Mõõdukas kuni kõrgem |
|
Läbilaskevõime |
Kõrgem märgade proovide puhul |
Optimeeritud jälgimistööde jaoks |
Karl Fischeri ahjumeetod (mõlemad tehnikad)
Lahustumatute, reaktsioonivõimeliste või seotud veeproovide puhul soojendab KF-ahi proovi ja kannab eraldunud veeauru kuiva kandegaasi abil tiitrimiskambrisse.
| Proovi tüüp | Ahi + KF kasu |
|---|---|
|
Plastid ja polümeerid |
Eraldab kõrgendatud temperatuuril seotud vett |
|
Soolad ja tahked ained |
Puudub otsene kokkupuude KF-reaktiiviga |
|
Trafoõli (mõned laborid) |
Alternatiiv otsesüstile keeruliste maatriksite jaoks |
|
Liitiumaku materjalid |
Kõrge{0}}temperatuuri vee eraldumine |
KF-ahjuga saab ühendada nii mahu- kui ka kulomeetrilisi elemente{0}}valik järgib siiski eeldatavat veesisalduse vahemikku.
Trafoõli niiskus: milline meetod?
Trafoõli niiskust väljendatakse tavaliselt ppm-des (mg/kg). Sõltuvalt pingeklassist on kasutusõli puhul lubatud tasemed sageli <10–30 ppm.
| Õli seisukord | Tüüpiline niiskus | Soovitatav KF meetod |
|---|---|---|
|
Uus õli |
10–20 ppm |
Kulomeetriline |
|
Tööõli-(hea) |
15–35 ppm |
Kulomeetriline |
|
Tööõli-(kriitiline) |
>50 ppm |
Kulomeetriline (toimib endiselt); mahuline võimalik |
|
Tugevalt saastunud õli |
>500 ppm |
Volumeetriline võib olla praktilisem |
Standardid:
ASTM D1533 - vesi isoleerivates vedelikes kulomeetrilise KF-i järgi
IEC 60814 - veesisaldus isoleervedelikes
Huazheng pakub HZWS{0}}Z6 (automaatne kulomeetriline KF niiskusmõõtur) ja HZ1220 (mahu- ja kulomeetriline kombineeritud KF tiitrimisseade) trafoõli ja laboratoorse niiskuse analüüsi jaoks.
Kuidas valida: otsustusjuhend
Eeldatav veesisaldus?
│
├─ > 0,1% (1000 ppm) → Volumetric KF
├─ 0,001% – 1% (10 ppm – 1%) → Kulomeetriline KF
└─ < 10 ppm (jälg) → Kulomeetriline KF (kohustuslik)
Samuti kaaluge:
| tegur | Volumetriline | Kulomeetriline |
|---|---|---|
|
Proov on gaas |
Võimalik |
Eelistatud (suletud rakk) |
|
Proov lahustub halvasti |
Ahi + kas |
Ahi + kulonomeetria jälgimiseks |
|
Suur läbilaskevõime märgadel proovidel |
Jah |
Ei |
|
Võrdlus-/kalibreerimislabori töö |
Mõlemad kehtivad |
Kulomeetriline võrdlus |
|
Üks instrument labori jaoks |
Kombineeritud seade (nt HZ1220) |
Kombineeritud üksus |
Täpsus ja korratavus
Mõlemad meetodid saavutavad tavaliselt ±1% suhtelise täpsuse saadaoleva vee kohta, kui neid õigesti kasutada,-näiteks 3,00% on 2,97–3,03%.
Kulomeetrilise jälgimise töö täpsus sõltub:
Kaalumise täpsus (vajalik piisav absoluutne veemass)
Rakkude konditsioneerimine ja reaktiivi värskus
Atmosfääri niiskuse sissepääsu vältimine
Regulaarne veestandardi kontrollimine
Madala niiskuse juures mahulise töö jaoks peab proovi suurus olema piisavalt suur, et tagada mõõdetav veemass -sageli ebapraktiline alla 0,05% ilma sadade mg proovi kaalumata.