Karl Fischer (KF) títrun er viðmiðunaraðferðin til að mæla vatnsinnihald í vökva, föstum efnum og lofttegundum. Ólíkt tapi-við-þurrkun er KF sérstaklega fyrir vatn-ekki alls rokgjarnt efni.
Þessar tvær aðferðir -rúmmáls- og litametrískur-nota sömu undirliggjandi viðbrögð en eru mismunandi í því hvernig joð er afhent. Ef þú velur rangan sóun á næmni eða gerir sýni með mikla-raka óhagkvæm í notkun.
Karl Fischer viðbrögðin (báðar aðferðirnar)
Báðar aðferðir byggja á Bunsen viðbrögðum:
ROH + SO₂ + 3RN + I₂ + H₂O → (RNH)•SO₄R + 2(RNH)I
Ein sameind af vatni eyðir einni sameind af joði. Endapunkturinn greinist þegar allt vatn í sýninu hefur hvarfast. KF er sértækt fyrir H₂O-en redox-virkir sýnishlutar (td DMSO) geta truflað.
Kjarnamunur: hvernig joð er veitt
| Eiginleiki | Volumetric KF (KFT) | Coulometric KF (KFC) |
|---|---|---|
|
Joð uppspretta |
Bætt við úr búretttu (títrant með þekktum I₂ styrk) |
Myndað rafefnafræðilega í frumunni: 2I⁻ → I₂ + 2e⁻ |
|
Meginregla |
Rúmmál × styrkur títrans |
Lög Faraday: gjald samþykkt ∝ myndast joð |
|
Kvörðun |
Titrant verður að vera staðlað |
Alger aðferð - engin titrantstöðlun krafist |
|
Dæmigert svið |
0,1% – 100% (100 ppm – 100%) |
0,001% – 1% (1 ppm – 5%) |
|
Greiningarmörk |
~100 µg vatn |
1–10 µg vatn |
|
Best fyrir |
Hærri rakasýni |
Rekja raka, ppm-stigsgreining |
|
Cell hönnun |
Titrant bætt við reglulega; hólf má opna fyrir sýni |
Lokað klefi - tilvalið fyrir lofttegundir og vökva með litlum-raki |
Þumalfingursregla: Mikið vatn → rúmmál. Sporvatn → kolómetrískt.
Rúmmáls Karl Fischer títrun
Joð er afhent úr vélknúnri búrettu sem inniheldur KF hvarfefni í þekktum joðstyrk.
Einn-íhlutur á móti tveimur-íhlutum
| Tegund | Lýsing | Dæmigert notkun |
|---|---|---|
|
Einn-þáttur (samsettur) |
Eitt hvarfefni (ROH + SO₂ + basi + I₂) |
Venjuleg vökvasýni, uppleyst fast efni |
|
Tveir-þættir |
Aðskilið títrant (I₂ í alkóhóli) og leysi (SO₂ + basi) |
Sýni ósamrýmanleg samsettum leysi |
Kostir
Tekur hátt vatnsinnihald allt að 100%
Hagnýtt fyrir sýni með > 0,1% (1.000 ppm) raka
Sveigjanleg hvarfefnakerfi fyrir erfið fylki
Hentar fyrir stærri sýnisstærðir við miðlungs rakastig
Takmarkanir
Minna næm við mjög lágan raka - ópraktískt undir ~0,05% án mikillar sýnamassa
Krefst títrarstöðlunar og viðhalds hvarfefna
Stærra dauðarúmmál í búrettukerfi
Dæmigert forrit
Efni og leysiefni með miklum-raka
Matvæli og lyfjavörur með verulegu vatnsinnihaldi
Vatnsinnihald hráolíu (ASTM D4006 - oft rúmmál)
Sýni þar sem vatn er stór hluti
Coulometric Karl Fischer títrun
Joð er myndað á staðnum við forskautið með oxun joðs í coulometric frumunni:
2 I⁻ → I₂ + 2e⁻
Vatns sem neytt er er reiknað út frá heildargjaldi sem hefur farið fram:
1 mg H₂O=10.72 Coulombs
Með 100% straumnýtni er hæðarmæling alger aðferð-engin kvörðun búrettu er nauðsynleg. Enn er mælt með reglulegri sannprófun með vottuðum vatnsstöðlum.
Kostir
Mesta næmi - greinir 1–10 µg af vatni
Tilvalið fyrir ppm-jafnan raka (1 ppm – 5%)
Lokað títrunarhólf - lágmarks truflun á raka í andrúmsloftinu
Frábært fyrir lofttegundir og vökva með litlum-raki án þess að opna klefann oft
Tilnefnd viðmiðunaraðferð fyrir vatnsinnihald í mörgum stöðlum
Takmarkanir
Not suitable for high-moisture samples (>~1–5%) - tæmir getu frumunnar
Minni alger vatnsgeta fyrir hverja ákvörðun
Næmari fyrir frumuástandi og gæðum hvarfefna
Stærð sýnis verður að vera stjórnað fyrir snefilgreiningu
Dæmigert forrit
Transformer einangrunarolía - raka í ppm (ASTM D1533, IEC 60814)
Smurefni og vökvavökvi
SF6 gas rakamæling
Leysiefni og fjölliður úr rafrænum-gráðu
Lyfjahráefni (lítil rakaforskrift)
Samanburðartafla hlið-við-hlið
| Viðmiðun | Rúmmál KF | Coulometric KF |
|---|---|---|
|
Vatnssvið |
100 ppm – 100% |
1 ppm – 5% |
|
Næmi |
Í meðallagi |
Mjög hátt |
|
Joðsending |
Burette (handvirk/sjálfvirk) |
Rafefnaframleiðsla |
|
Stöðlun |
Nauðsynlegt fyrir titrant |
Ekki krafist (algert) |
|
Tegund sýnis |
Vökvar, fast efni (með ofni), sumar lofttegundir |
Vökvar, lofttegundir, fast efni (með ofni) |
|
Transformer olía (ppm) |
Mögulegt en ekki tilvalið |
Æskileg aðferð |
|
Mikið rakasýni |
Æskilegt |
Hentar ekki |
|
Kostnaður / flókið |
Í meðallagi |
Í meðallagi til hærra |
|
Afköst |
Hærra fyrir blaut sýni |
Fínstillt fyrir rekjavinnu |
Karl Fischer ofnaðferð (báðar aðferðir)
Fyrir óleysanleg, hvarfgjörn eða bundin vatnssýni hitar KF ofn sýnið og flytur losaða vatnsgufu inn í títrunarklefann með þurru burðargasi.
| Tegund sýnis | Ofn + KF ávinningur |
|---|---|
|
Plast og fjölliður |
Losar bundið vatn við hækkað hitastig |
|
Salt og fast efni |
Engin bein snerting við KF hvarfefni |
|
Transformer olía (sumar rannsóknarstofur) |
Valkostur við beina inndælingu fyrir erfið fylki |
|
Lithium rafhlöðuefni |
Há-vatnslosun |
Hægt er að tengja bæði rúmmáls- og hæðarfrumur við KF ofn-valið fylgir samt væntanlegu vatnsinnihaldssviði.
Transformer olíu raki: hvaða aðferð?
Venjulega er greint frá raka í straumolíu í ppm (mg/kg). Ásættanlegt magn er oft < 10–30 ppm fyrir notkunarolíu- eftir spennuflokki.
| Olíuástand | Dæmigert raki | Mælt er með KF aðferð |
|---|---|---|
|
Ný olía |
10–20 ppm |
Coulometric |
|
Olía í-notkun (góð) |
15–35 ppm |
Coulometric |
|
Í-notkunarolíu (mikilvæg) |
>50 ppm |
Coulometric (virkar enn); rúmmál möguleg |
|
Mikið menguð olía |
>500 ppm |
Rúmmál gæti verið hagnýtara |
Staðlar:
ASTM D1533 - vatn í einangrunarvökva með kúlómetrískum KF
IEC 60814 - vatnsinnihald í einangrandi vökva
Huazheng býður upp á HZWS-Z6 (sjálfvirkur kúlómetrískur KF rakamælir) og HZ1220 (rúmmáls- og samsettur KF títrunarbúnaður) fyrir spenniolíu og rakagreiningu á rannsóknarstofu.
Hvernig á að velja: ákvörðunarleiðbeiningar
Væntanlegt vatnsinnihald?
│
├─ > 0,1% (1.000 ppm) → Volumetric KF
├─ 0,001% – 1% (10 ppm – 1%) → Coulometric KF
└─ < 10 ppm (spor) → Coulometric KF (skylda)
Hugleiddu einnig:
| Þáttur | Rúmmál | Coulometric |
|---|---|---|
|
Sýnið er gas |
Mögulegt |
Æskilegt (lokað klefi) |
|
Sýnið leysist illa upp |
Ofn + annaðhvort |
Ofn + coulometric fyrir ummerki |
|
Mikil afköst á blautum sýnum |
Já |
Nei |
|
Viðmiðunar-/kvörðunarverkefni |
Hvort tveggja í gildi |
Coulometric sem viðmiðun |
|
Einstakt hljóðfæri fyrir rannsóknarstofu |
Samsett eining (td HZ1220) |
Samsett eining |
Nákvæmni og endurtekningarhæfni
Báðar aðferðirnar ná venjulega ±1% hlutfallslegri nákvæmni á tiltæku vatni þegar þær eru notaðar á réttan hátt-til dæmis, 3,00% eru 2,97–3,03%.
Nákvæmni veltur á:
Vigtunarnákvæmni (þarf nægjanlegan algeran vatnsmassa)
Frumuaðlögun og ferskleiki hvarfefna
Forðastu innkomu raka í andrúmsloftið
Regluleg sannprófun á vatnsstaðli
Fyrir rúmmálsvinnu við lágan raka verður sýnisstærð að vera nógu stór til að veita mælanlegan vatnsmassa -oft óhagkvæmur undir 0,05% án þess að vega hundruð mg af sýni.