KF 滴定原理、参数、操作技巧、常见问题处理 (2)课件

卡尔费休水份测定原理基础

卡氏水份仪的应用领域石油化工行业药检制药日用化工检测机构涂料食品电力系统高分子材料……KF反应I.

CH3OH+SO2+RN[RNH]SO3CH3II.

H2O+I2+[RNH]SO3CH3+2RN[RNH]SO4CH3+2[RNH]I(RN=有机碱)缓冲剂咪唑KF试剂的主要成分二氧化硫SO2碘I2溶剂

甲醇甲醇：溶解样品；

参与反应咪唑：维持体系pH，较之吡啶具有更大的缓冲能力，并且气味小KF反应与pH的关系NoreactionSlowreactionSidereaction最佳pH值范围5-7KF测定的方法VS容量法库仑法（电量法）容量法KF试剂试剂中碘的存在形式pH约为5pH约为6容量法KF试剂类型双组分试剂单组分试剂容量法KF滴定程序用KF试剂中和滴定池中预存的水份(平衡）在滴定池中加入工作介质（溶剂）加入待测样品滴定样品中的水份双铂针电极

标准品Sigma34849

HYDRANAL®-WaterStandard10.0(1%H2O)

ampoules,CofAineachbox34813HYDRANAL®-Standard5.005.00±0.02mg/mlH2O34803HYDRANAL®-Sodiumtartrate-2-hydrate15.66±0.05%H2O

34696HYDRANAL®-Sodiumtartrate-2-hydrate CofAineachbox

TraceabletoNISTSRM2890Merck1.06664

Apura-Sodiumtartratedihydrate（100g）二水酒石酸钠标准水样1.88052Apura-Waterstandard1%（10*8mL）标准水样库仑法KF试剂试剂中碘的存在形式-反应需要的I2在发生电极处产生：2Iˉ-2e=I2有隔膜发生电极无隔膜发生电极库仑法双铂针电极双铂针电极有隔膜电极才有阴极液，才有双组份试剂之分如何填充有隔膜电极滴定池？阴极液:5mL

还原反应:2H++2e-

H2

每周更换阴极液!阳极液:约

100mL

氧化反应:2I-

I2+2e-阴极液略低于阳极液阴极是发生电极，阳极是铂针电极库仑法试剂水容量大约1000mg(100mLKF试剂)阴极液和阳极液（有隔膜发生电极）通用试剂醛类样品专用试剂无隔膜电极和有隔膜电极比较无隔膜电极有隔膜电极特别适合于易玷污样品清洗很方便!清洗困难、耗时!推荐绝大多数的应用样品必须溶解于卡尔费休试剂

低电导率样品(加入氯仿,二甲苯等>10%）

酮类专用试剂低水含量，绝对水量

<50ppm发生电流I:400uA仅有氢气产生发生电流

I:auto库仑法原理KF试剂预先直接加入测定池中双铂电极指示电位变化试剂在发生电极上通过阳极氧化产生碘(发生电极为阴极，产生大量氢气），进而与水反应发生电极的电解速度受双铂电极电位变化控制H+HII---+-库仑法测试程序在滴定池中直接加入KF试剂用KF试剂中和滴定池中预存的水份（平衡）加入待测样品滴定样品中的水份H+HII---+-

标准品Sigma34828

HYDRANAL®-WaterStandard1.00(0.1H2O%)ampoules,CofAineachbox34847

HYDRANAL®-WaterStandard0.10(0.01H2O%)ampoules,CofAineachbox34748HYDRANAL®-WaterStandardKF-OvenCofAineachboxTraceabletoNISTSRM2890Merck1.88051

Apura-Waterstandard0.1%（10*8mL）标准水样1.88052Apura-Waterstandard1%（10*8mL）标准水样1.88053Apura-WaterStandardOven1%（10g）高炉水样终点指示双伏安法 Ipol=50uA（容量法）

Ipol=10uA（电量法）

在双Pt电极上施加恒定的电流，测电压终点以前: 滴定池中存在H2O在双Pt电极上有较高电位产生到达终点: 滴定池中碘过量电位急剧下降至设定值终点指示容量法和库仑法的相同点都是基于KF反应都要使用卡氏试剂，试剂有单组分和双组分之分都在密封的滴定池中进行容量法和库仑法的不同容量法滴定剂中含有碘计量原理为体积计量（mL)需要标定卡氏试剂的滴定度适于固体、液体和气体形式的样品测定特别适合粘稠样品的测定库仑法碘是通过阳极氧化在滴定池中电解产生的计量原理为电量计量是一种绝对测量方法，不需要标定滴定度适于液体和气体形式的样品测定

库仑法（电量法）容量法绝对水量：0.5mg—100%相对水：100ppm-100%绝对水量（建议范围）：10µg--10mg相对水：

1ppm-1%ppm%如何选择合适的测定方法？

小结：KF水分测定的优点方法简单，容易操作是专一性的测定水份的方法测量结果准确度高，重现性好。测量范围宽:10g-100%分析时间短：2-5minutes应用范围广：可测定、液体、固体或膏状物游离水、界面水及结晶水都可测定参数方法模板下列方法模板可供选择：KFTIpol

TiterIpolBlankIpolKFTIpol–Blank带可变极化电流的方法（计算时将不考虑空白值）带可变极化电流的滴定度测量带可变极化电流的空白值测量带可变极化电流的方法（计算时将会考虑空白值）不考虑空白时：先选择TiterIpol测试Titer，再选择KFTIpol

方法测试样品；考虑空白时：先选择TiterIpol测试Titer，再选择BlankIpol测试空白，最后选择KFTIpol–Blank测试样品。预滴定（Conditioning）菜单（Menu）▶参数（Parameters）▶预滴定（Conditioning）漂移校正driftcorr扣除背景水分，消除环境空气中水分的影响样品含水量极小（库仑法）或滴定时间很长时应当进行漂移校正漂移校正选项：automatic自动

：漂移校正值（ml）=滴定开始的漂移值滴定时间manual手动

：漂移校正值（ml）=输入的漂移值滴定时间off 关

：关闭此项功能预滴定（Conditioning）菜单（Menu）▶参数（Parameters）▶预滴定（Conditioning）预滴定停止体积Cond.Stopvolume在预滴定过程中最大允许加入KF试剂的体积。若配液的体积已达到该值，则停止预滴定。若通过重新按下[开始]（Start）的方式继续预滴定，则已经加入的滴定液体积将被忽略不计，且配液重新由零开始。应该根据滴定杯的大小调整停止体积，以防止溢出。开始条件（Startconditions）菜单（Menu）▶参数（Parameters）▶开始条件（Startconditions）此栏参数基本无需修改控制参数（Controlparameters）菜单（Menu）▶参数（Parameters）▶控制参数（Controlparameters）滴定速度

Titration

rate有三种预定义的滴定速度选项可供选择慢

（slow）最佳

（optimal）快

（fast）用户

（user）控制参数（Controlparameters）菜单（Menu）▶参数（Parameters）▶控制参数（Controlparameters）停止标准Stopcriterionstopdrift=20uL/min

表示：当到达终点（U=250mV）后，维持该终点不变所需的加液速率不超过20uL/min，则滴定将停止。(同时达到这两个条件）或t（delay）=10s表示：在电位（或pH）到达预设的终点后，如果能保持10秒而无需加液，则滴定将停止。容量法：控制参数（Controlparameters）菜单（Menu）▶参数（Parameters）▶控制参数（Controlparameters）停止标准Stopcriterion表示平衡时或测定结束时滴定池内水分的残留程度。stopdrift越低，或t（delay）越长，表示池内残留水分越少，结果越准确，但滴定时间越长。仪器默认值：stopdrift=20uL/min或t（delay）=10s可以根据环境湿度及测定要求对该参数进行调整。控制参数（Controlparameters）菜单（Menu）▶参数（Parameters）▶控制参数（Controlparameters）停止标准StopcriterionDrift/µl/min12µl/min停止6µl/min停止加入样品t/s基线漂移例如：

6µl/min滴定参数（Titrationparameters）菜单（Menu）▶参数（Parameters）▶滴定参数（Titrationparameters）萃取时间（Extractiontime）在此时间内即使到达终点电位并满足停止条件，滴定仍不停止。适用于水份释放缓慢的样品测定。参数对比容量法EPatU250mVDynamics100mVStopcriteriadrift/timeStopdrift20µL/minDelaytime10sI(pol)50µAEPatU50mVDynamics70mVStopcriteriadrift/rel.driftStopdrift20µg/min默认值rel.drift5µg/minStartdrift20µg/minI(pol)10µA库仑法如果初始漂移稳定时drift为10ug/min，rel.drift是5，则Stopdrift是10+5=15µg/min计算（Calculation）菜单（Menu）▶参数（Parameters）▶计算（Calculation）滴定度Ipol/Upol空白滴定Ipol/UpolKFTIpol/UpolKFTIpol/Upol—空白计算公式可修改统计（Statistics）菜单（Menu）▶参数（Parameters）▶统计（Statistics）名称区域/选项标准值统计（Statistics）开（on）|关（off）关（off）使用方法“滴定度Ipol”和“滴定度Upol”时，缺省值为开（on）。样品数目（Numberofsamples）2...20可自动计算平均值、RSD客户案例客户案例-787KF型海思科制药客户案例-870KF型容量法客户案例-870KF型四川大学客户案例-852KF型

客户案例-890+885KF型

客户案例-890+885KF型

重庆博腾制药客户案例-901KF型重庆疾病控制中心KFV容量法水分仪KFC库仑法水分仪870915831851901双通道水分仪KV+KV852双通道水分仪KV+KC901双通道水分仪KV+KV852双通道水分仪KV+KC1.满足普通KF试剂和醛酮KF特殊试剂同时使用2.满足普通甲醇溶剂和特殊溶剂如氯仿同时使用3.满足既要连接卡氏炉又要连接自动进样器4.新一代瓶顶加液技术和四通免结晶阀1.满足容量法和库仑法同时使用2.新一代瓶顶加液技术和四通免结晶阀3.应用范围广泛，1ppm-100%样品测试

KF滴定的样品处理技术

及取样技巧取样样品具有代表性水分分布越不均匀，取样量应该越大取样必须尽可能快，样品的水分含量在转移或存储过程不发生改变样品进样方式1.液体为了将样品直接注入滴定杯,使用带有长针头的注射器.2.高水含量的液体用带有短细针头的注射器,如胰岛素注射器。体积计量：先将针头外壁擦干，针头插入滴定杯液面下进样；质量计量：液面上进样，针头尽量接近液面（防止样品溅到电极或者滴定杯杯壁上），进样完成后回抽一下，防止掉液。3.固体,

粉末使用固体称样器或漏斗,

差重法称量。4.糊状物，脂类,乳制品使用不带针头的注射器,差重法称量。进样注意事项控制进样量进样后注射器略回抽（质量计量）易挥发性样品，注射器针尖加橡胶垫密封一次性将样品吸入到注射器中,然后分次加入到滴定池中测定测量范围%含量ppm含量容量法滴定0.1%-100%库仑法测定0.001%-1%容量法滴定选择正确的样品量不能过小–样品需具有代表性不能过小–天平称重带来的误差!不能过大–样品必须溶解于工作介质滴定剂消耗量消耗滴定管满管体积的10到90%选择适合的滴定度的滴定剂5,3,2,1mg/mL含水量较低的样品低滴定度含水量较高的样品高滴定度容量法滴定库仑法测定选择正确的样品量代表性,称重误差,样品溶解性最佳测量范围500–2000µg绝对水量最大测量值10‘000µg水即便提高样品进样量，绝对水量仍<100µg需选择有隔膜发生电极样品水含量称样量H2Otobedetermined100000ppm=10%10000ppm=1%1000ppm=0.1%100ppm=0.01%10ppm=0.001%50mg10...100mg100...1000mg1g5g5000µg100...1000µg100...1000µg100µg50µg库仑法测定

KF滴定过程中的pH控制滴定过程pH的最适使用范围为5-7.如果是酸性样品可在溶剂中加些胺类化合物,如苯胺等.如果是碱性样品可在溶剂中加些酸类化合物,如苯甲酸或水杨酸等.样品的溶解性如何加速样品中水的释放？如何保证样品完全的溶解？容量法KF滴定常用滴定剂增溶剂

比例

适用样品甲酰胺

max.50 含糖及盐类样品氯仿

max.70 油及油脂类样品长链醇

max.50 油及油脂类样品甲苯，二甲苯

max.70 原油，焦油类样品

增溶剂

比例

适用样品甲酰胺

max.20 含糖及盐类样品(只适用于无隔膜发生电极)氯仿*

max.30 油及油脂类样品长链醇* max.30 油及油脂类样品甲苯，二甲苯* max.30 原油，焦油类样品*(增溶剂含量>10%时，需配置有隔膜发生电极)库仑法KF滴定常用滴定剂高温萃取下滴定温度

样品40°C/50°C 蔬菜样品,盐类样品,含有脂肪的样品,食品

65°C 碳烤咖啡,皮革沸腾加热,回流研磨样品研钵研磨

注意容易风干和吸湿的样品

如果必要需在手套箱内操作实验室用研磨机推荐带有冷却装置均质器样品蔬菜样品,含有胶质的样品,药片优势:

高速搅拌器均化试剂中的样品较好的提取较短的分析时间全自动固体水分分析系统-KFV固体-均质-溶解-滴定葛兰素史克GSK测定药片中的水分做样步骤排除管路中的气泡测定空白值标定卡氏试剂称量样品放入滴定杯中将样品杯放入样品架上，在tiamo软件中输入样品序列表用铝箔及万通专用的盖子封住样品杯加入一定量工作介质启动均质器，对样品进行均质，均质时间和力度要根据药片的硬度确定用卡氏试剂滴定样品及工作介质中的水用甲醇清洗电极及均质刀头以上步骤全部由仪器自动控制。全自动固体水分分析系统-KFCANYMORE?下加热炉腔，利于水分挥出。并可根据用户需求选择不同的适配器螺纹瓶盖与橡胶塞结合，密封更好，成本更低伴热导管，防止水蒸气在管路中凝结小体积样品瓶，利于背景空白的稳定扣除卡氏炉的应用

工作温度50–250oC塑料等高分子聚合物样品、许多无机盐在醇类溶剂中不溶解，水分不能释放出来.机油一类的油品中所含添加剂会和甲醇或碘发生反应.样品引起的副反应无法抑制.860KFThermoprep技术参数温度范围 50...250°C精确度 ±3°C加热速度* 15°C/min(80…180°C,230V)冷却速度* 9°C/min(80…180°C,230V)流量范围 10…150mL/min容易–安全–准确简单的界面885顶空卡氏水分样品加热处理器重庆博腾制药用户现场

如何确定最佳的分析温度？收集样品的信息：熔点，沸点，分解温度，升华？样品是否容易氧化?如果没有足够的样品信息该怎么办呢？

做温度梯度实验最多35个样品分析时间3-5分钟温度范围50-250°C数字式载气流量控制适合于库仑法和容量法程序化梯度升温874OvenSampleProcessor温度梯度实验从50...250°C程序升温，加热样品以恒定的速度升温，如2°C/min做温度对应水分含量和漂移的曲线50～250°C安乃近的水分释放曲线盐酸吗啡卡式炉—水分梯度升温曲线温度梯度实验评估选择尽可能高的温度，以保证水分完全释放出来分析温度应该比分解温度低10到20°C卡式炉和干燥法对比表物质结构式理论计算值%干燥失重法结果值%卡式炉结果值%卡式炉RSD%回收率熔点℃卡式炉温度℃干燥失重法%卡式炉法%CarbidopaC10H14N2O4×H2O7.376.9-7.97.170.3593.6-107.297.3203-205150CysteinehydrochloridemonohydrateC3H8ClNO2S×H2O10.258.0-12.010.330.378.0-117.1100.8大于170150EthacridinelactatemonohydrateC18H21N3O4×H2O4.984.5-5.55.050.5978.0-117.1101.4大于180180MetamizolesodiumC13H16N3NaO4S×H2O5.124.9-5.35.140.395.7-103.5100.4210-220150MorphinehydrochlorideC17H20ClNO3×3H2O14.3712.0-15.013.830.4483.5-104.496.2大于200180QuininesulfateC40H50N4O8S×2H2O4.63.0-5.04.630.3365.2-108.7100.7144-155135KF水份加热炉的特点避免了繁琐的样品处理过程适合于难于找到恰当的溶解样品的溶剂及样品会与KF试剂发生副反应的测定可自动化完成水份的测定重复性好精确度高首先根据标准程序滴定样品2.如果样品不溶解：a.添加助溶剂,如甲酰胺，二甲苯，己醇，或氯仿b.尝试在40-50oC进行滴定c.碾磨样品d.使用均化器3.如果样品引起副反应：

a.检查pH

b.使用非甲醇介质

c.测试样品是否确实与碘发生反应4.使用KF加热炉测定样品如何测定样品水分含量？常见问题解答？为什么需要平衡滴定杯？——在平衡过程中，将滴走杯内壁、杯盖上的水分带走，保持滴定杯干燥，使漂移值稳定且尽可能低。一般情况下，已平衡好的滴定杯的漂移值为每分钟几微升或几微克。

如何平衡滴定杯？——在滴定杯内加入工作介质，电极的铂针和滴管头必须没入工作介质中；

载入方法并按下[START](开始)；在进行样品水分测定前会进行一次预滴定，也就是所谓的平衡，在此

过程中请不时摇动滴定杯，这样就能够清除附在杯壁上的水分；

预滴定结束时，将会有“ConditioningOK”（预滴定完成）和漂移值

处的水平箭头显示出来。使用多长时间后必须更换分子筛？——这通常与所在实验室的空气湿度有很大关系。我们的经验是，在普通的空气湿度下，每4周就应该更换分子筛。漂移升高就应检查滴定杯的密封性、必要时更换分子筛。建议：请在干燥管的玻璃上记录更换分子筛的日期，这样您就能知道下次应在什么时候进行更换。

如何进行分子筛再生？——可在300摄氏度的干燥炉内对分子筛进行再生，再生时间至少应为24小时。然后将其置于干燥器中冷却，之后再放入一个不透气的玻璃瓶内进行保存。漂移始终过高？——在预滴定（平衡）过程中，若在添加了新鲜工作介质后漂移始终过高，这就表明滴定杯密封不够，这时请更换分子筛和样品垫，还需检查是否所有的O型圈都正常（损坏、裂口？）；还需检查KF试剂是否变质失效；仍要关注是否外界环境湿度过大（连续阴雨天）?使用多长时间后应进行加液单元准备操作（准备/"Prep"功能）?——若系统在经过一夜或更长时间未使用的情况下，则再次测量前，请借助准备/“Prep”指令冲洗滴定管。因为滴定管内滴定剂的滴定度可能会随着时间而改变，这样会影响测量结果。此外，“Prep”程序会从管路中除去可能存在的气泡。多长时间后就应进行滴定度测定？

——没有一个统一的规定，它依赖于不同的因素：

－滴定系统的密封性

－滴定试剂的选择

－实验室的空气湿度

－室内温度的变化

－对结果精确度的要求

原则上我们建议：在对精确度要求高时，请每天进行一次滴定度测定。

如何进行滴定度测定？——主要的试剂生产商可提供经认证的水标准物，我们建议使用经认证的水标准物；此外，还可以使用纯水或二水酒石酸钠进行测量。使用纯水进行滴定度测定时重复性差的原因？——使用纯水进行滴定度测定的过程中需注意，使用的水量必须非常少。这种操作方式需要一定的技巧和较长的适应期，且需要多多练习。若样品滴定结束后漂移过高，则通常原因为：——样品在滴定过程中未完全溶解并继续释放水份，在此建议增加萃取时间或进行样品预处理步骤。

环境湿度太大，可将stopdrift适当改大。

发生副反应。

可导致副反应的物质：——若样品含酮和醛类物质，请使用K(醛酮)试剂；若样品与试剂中的甲醇起反应，则使用不含甲醇的试剂；若因样品发生pH移动而进入酸性区域内时,可在溶剂中加入咪唑以产生缓冲能力；若因样品发生pH移动而进入碱性区域内时，可在工作介质中加入约5g的水杨酸或苯酸，以调整到最佳的pH区域；若样品（例如电机油）含有与卡氏试剂直接起反应的物质，可以使用卡氏炉。结果的重复性差的原因：

a)操作不规范b)滴定剂消耗过少

c)样品