卡爾費休體積水分計和庫侖水分計的原理
武漢特高壓旗下的微量水分測定儀可以幫助眾多電力工作者更加方便的進行各類電力測試。
用于測定水分的卡爾費休方法是一種電化學方法。其原理是當儀器電解池中的卡爾費休試劑達到平衡時,注入含水樣品,水參與碘和二氧化硫的氧化還原反應。在吡啶和甲醇存在下,生成氫氣、碘、酸吡啶和甲基。硫酸吡啶,消耗的碘在陽極電解時產(chǎn)生,使氧化還原反應繼續(xù)進行,直至水完全耗盡。根據(jù)法拉第電解定律,電解產(chǎn)生的碘與電解過程中消耗的電量成正比。如下:
H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N?HI+C5H5N?SO3
C5H5N?SO3+CH3OH→C5H5N?HSO4CH3
卡爾費休水分測定儀
在電解過程中,電極反應如下:
陽極:2I--2e→I2
陰極:I2+2e→2I-
2H++2e→H2↑
由上述反應可知,1摩爾碘需要1摩爾水才能氧化1摩爾二氧化硫。因此,它是1摩爾碘和1摩爾水的當量反應,即電解碘的電量等于電解水的電量,電解1摩爾碘需要的電量為2×96493庫侖,電解1毫摩爾水所需的電量為96493毫庫侖。
容積式卡爾費休水分測定儀在 測量水分含量時,主要是基于電化學反應:
當反應池溶液中同時存在I2和I-時,反應在電極的正負端同時進行,即I2在一個電極上被還原,I-在另一個電極上被氧化,所以這兩個電極之間有電流流動。如果溶液中同時只有I-而沒有I2,則兩個電極之間沒有電流流動。
卡爾費休試劑含有吡啶和碘等活性成分。計量滴入反應槽時,可與待測溶液中的水發(fā)生下列化學反應:
I2+SO2+3Base+ROH+H2O→2Base?HI+HSO4R
堿類:胺、吡啶等
ROH(溶劑):2-甲氧基乙醇、甲醇等。
H2O+SO2+I2+CH3OH+3RN→2RN?HI+RN?HSO4CH3
反應繼續(xù)進行,不斷消耗水生成I-,直至反應滴定終點,水消耗完畢。此時溶液中有微量未反應的卡爾費休試劑,使I2和I-同時存在。兩個鉑電極之間的溶液開始導電,有電流表明達到終點,滴定停止。因此,通過測量消耗的卡爾費休試劑的體積(體積)來校準溶液中的水分含量。
卡爾費歇爾庫侖法(電法)水分測定儀的測量原理 :
庫侖法是將樣品溶解在含有一定量碘的特殊溶劑的電解液中,水消耗了碘,但所需的碘不再用經(jīng)過校準的含碘試劑滴定,而是通過電解來滴定。過程中,溶液中的碘離子在陽極被氧化成碘:
I2→2e-+I2
生成的碘又與樣品中的水發(fā)生反應。終點用雙鉑電極指示。當電解液中的碘濃度恢復到原來的濃度時,停止電解。然后根據(jù)法拉第電解定律:計算出待測樣品的水分含量。
容量法與庫侖法最大的區(qū)別在于I2的來源不同。容量法中的 I2 來自滴定劑,而庫侖法中的 I2 是通過電解含有 I 離子的電解質(zhì)產(chǎn)生的。電解的速度是有限的,所以當待測樣品的水分含量比較低時,采用卡爾費歇爾庫侖水分儀檢測不僅速度快,而且數(shù)據(jù)并行性好。通過電解槽的電量與I(碘)的量有嚴格的定量關系,因此庫侖法具有較高的測量精度。因此,在應用方面,體積水分測定儀更適用于水分含量高的樣品的測量。