卡爾費休水分測定儀/卡爾菲休水分測定儀/卡氏水分測定儀
選擇庫侖法還是容量法卡氏水分測定儀。
*：水分測定儀種類
市售的水分測定儀，按測試方法分有以下幾種：
1、紅外法類儀器，體積小，測定范圍比較寬，度差，適合水分含量5%～90%的木材、紙張等材料的測定，結構簡單，價格低廉。
2、卡爾費休庫侖法類儀器，主要原理：利用化學反應后電導率變化計算，結構復雜，體積較大，測定度zui高，適合水分含量在100mg以下（具體重量）的測定。它一般用于陰離子聚合等對水分有非常嚴格要求的化工、醫(yī)藥等行業(yè)產(chǎn)品測定，價格較貴。
3、卡爾費休容量法，結構比較簡單，體積和度適中，適合水分含量100PPm～100%（體積百分數(shù)）的測定，一般用于對水分有嚴格要求的化工、醫(yī)藥和包裝等行業(yè)產(chǎn)品測定，價格從數(shù)千元到數(shù)萬元不等。
對于一般行業(yè)，在測定乙酸乙酯等溶劑的水分含量時，使用卡爾費休容量法水分測定儀*可以滿足每日2～10次測定的要求，且經(jīng)濟性比較好。
由于純水的的比重定義為“1”，通常情況下。體積和重量可以簡單換算……這里還是按習慣上的要求按庫侖法/容量法的單位分開
第二：容量法與庫侖法的區(qū)別
1935年卡爾-費休（KarlFischer）首先提出了利用容量分析測定水分的方法，這種方法即是GB6283《化工產(chǎn)品中水分含量的測定》中的目測法。目測法只能測定無色液體物質(zhì)的水分。后來，又發(fā)展為電量法。隨著科技的發(fā)展，繼而又將庫侖計與容量法結合起來推出 所以卡爾費休方法分為卡爾費休容量法和卡爾費休庫侖法兩大方法。兩種方法都被許多國家定為標準分析方法，用來校正其他分析方法和測量儀器。
卡爾費休容量法水分測定的測定原理：
卡爾費休法測定水分是一種電化學方法。其原理是儀器的電解池中的卡爾費休試劑達到平衡時注入含水的樣品，水參與碘、二氧化硫的氧化還原反應，在吡啶和甲醇存在的情況下，生成氫碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶，消耗了的碘在陽極電解產(chǎn)生，從而使氧化還原反應不斷進行，直至水分全部耗盡為止，依據(jù)法拉第電解定律，電解產(chǎn)生碘是同電解時耗用的電量成正比例關系的，其反應如下：
H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3
C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5N·HSO4CH3
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↑
從以上反應中可以看出，即1摩爾的碘氧化1摩爾的二氧化硫，需要1摩爾的水。所以是1摩爾碘與1摩爾水的當量反應，即電解碘的電量相當于電解水的電量，電解1摩爾碘需要2×96493庫侖電量，電解1毫摩爾水需要電量為96493毫庫侖電量。
卡爾費休容量法測定水分含量時，主要依據(jù)電化學反應：
在反應池的溶液中同時存在I2和I-時，該反應在電極的正負兩端同時進行，即在一個電極上I2被還原，而在另一個電極上I-被氧化，因此在兩個電極之間有電流通過。如果溶液中只有I-而無I2同時存在，則兩個電極間沒有電流通過。
卡爾費休試劑中含有效成分吡啶和碘等物質(zhì)，把其計量滴入反應池，能與待測溶液中的水發(fā)生如下化學反應：
I2+SO2+3Base→ 2Base•HI + HSO4R+ROH+H2O
Base:amine,pyridine,etc
ROH（solvent）:2-methoxyethanol,methanol,etc
H2O＋SO2＋I2＋CH3OH+ 3RN → 2RN·HI＋RN·HSO4CH3
該反應持續(xù)進行，不斷消耗水，生成I-，一直到反應滴定終點，水分消耗完畢。這時，溶液有微量未發(fā)生反應的卡爾費休試劑存在，才能發(fā)生I2和I-同時存在的情況，兩個鉑電極之間的溶液開始導電，由電流指示達到終點，停止滴定。從而通過計量已消耗的卡爾費休試劑體積（容量）來標定溶液中的水分含量。
含水（mg）=卡爾費休試劑滴定度（mg/mL）*消耗的卡爾費休試劑（mL）－0.001*漂移（ug/s）*分析時間（S）。
卡爾費休庫侖法（電量法）的測定原理
電量法，是基于將試樣溶于含有一定碘的特殊溶劑的電解液后，水即消耗碘，但所需的碘不再是用已標定過的含碘試劑去進行滴定，而是通過電解過程，使溶液中的碘離子在陽極氧化為碘：
I2 → 2e-+I2
所產(chǎn)生的碘又與樣品中的水反應。其終點用雙鉑電極指示。當電解液中碘濃度恢復到原定濃度時，停止電解。然后根據(jù)法拉第電解定律：計算出待測試樣的水分含量。
容量法和庫侖法的zui大區(qū)別在于I2的來源不同，容量法中的I2來自于滴定劑，而庫侖法中I2則通過電解含I-離子的電解液產(chǎn)生。電解的速度是有限的，所以當須要測量的樣品含水量比較低時，用卡爾費休庫侖法水分儀，檢測的速度不但快，而且數(shù)據(jù)的平行性很好。通過電解池的電量與I（碘）量是有著嚴格的定量關系的，因此庫侖法有著更高的測量精度。因此，就應用而言，容量法更適用于水分含量高的樣品的測量，而庫侖法則僅適用于微量、痕量水的測定。
當要測量的樣品含水在10ug-100mg以上（含水總量<1000ppm）時，建議使用京都電子KEM卡爾費休庫侖法水分儀測量比較理想。
建議型號
MKC-610-DT（有隔膜滴定池）, MKC-610-NT （無隔膜滴定池）
MKC-520-DT（有隔膜滴定池），MKC-520-NT （無隔膜滴定池）
MKC-501-DT（有隔膜滴定池），MKC-501-NT （無隔膜滴定池）
當要測量的樣品含水在10ppm-100% （含水總量>1000ppm）時，用建議使用京都電子KEM卡爾費休容量法水分儀測量比較理想。
建議型號
MKA-610-ST（單管，正滴定）,MKA-610-TT （雙管，正滴定+逆滴定）
MKS-520（單管，正滴定）,MKA-520（雙管，正滴定+逆滴定）,
MKS-500（單管，正滴定）
一般來說
KEM卡爾費休容量法水分儀選擇單管，正滴定就夠用了。
KEM卡爾費休庫侖法水分儀選擇有隔膜滴定池為好，
第三：選購水分測定儀的注意事項
對于市售的各種卡爾費休容量法水分測定儀，建議軟包裝廠家根據(jù)性價比排列，選擇購買時注意以下幾點：
1、選擇時考慮自動型儀器。手動的水分測定儀需要試驗者對玻璃滴定管中的試劑進行目測，在達到終點后也需要手動關閉，因各人動作習慣不同而遲延，會帶來不必要的誤差。
2、選擇時應考慮購買全密閉測試系統(tǒng)。裸露的卡爾-費休試劑因為碘的存在，非常容易吸收水分，待測乙酯樣品和甲醇溶劑也應盡量避免空氣中水分溶入而產(chǎn)生誤差的情況。
3、應考慮計量泵的壽命問題。計量泵是屬于容量法水分儀的關鍵部分，卡爾-費休試劑又是腐蝕性很高的試劑，應盡量選購由氟塑料等耐腐蝕的材料制成的計量泵，防止產(chǎn)生泄漏，導致儀器的報廢。
4、電極問題。該部分屬于儀器的核心部件，一方面應具有較高的靈敏度，另一方面，因其測試時浸泡在試驗池中，選擇配備的鉑電極儀器，以保持電極壽命。
另外，要得到的測試結果，水分測定儀在使用過程中除了要嚴格按照規(guī)程操作外，還應該注意以下問題：
■系統(tǒng)全密閉問題?？?span>-費休試劑液路部分連接一定要緊固，從試劑瓶到計量泵再到反應池，否則發(fā)生試劑泄漏將直接影響測試結果。其不密閉的另一個問題是測試時由于卡爾費休試劑在試驗中吸收空氣水分，會導致滴定終點延遲。
■取樣的準確問題。在標定卡爾-費休試劑時需要取用10mg水，盡量使用10ul取樣器，這樣不但準確、速度快，還能夠防止水滴粘附。同樣地，取用甲醇試劑、乙酯也有類似的問題，取放完畢后應注意盡量縮短反應池打開的時間。
■磁性攪拌速度調(diào)整。在反應池中，因為滴定試劑加入時在局部，與電極不在一處，因此攪拌速度以快到不形成湍流為止，這樣可以zui快達到終點。
■滴定速度設定應先快后慢。滴定時先快速以盡量縮短試驗時間，而在接近終點時應變慢，這樣可提高計量度。
■當日試驗完畢后，一定要排空系統(tǒng)中的卡爾-費休試劑，然后用甲醇清洗干凈，千萬不能用水清洗系統(tǒng)，因為其不容易揮發(fā)，將造成下次試驗時卡爾-費休試劑標定不實。
■水分測定儀應該遠離強磁場，避免工作時電子顯示跳動，出現(xiàn)不正常現(xiàn)象。手動的水分測定儀，因為必須使用玻璃自動滴定管計量卡爾-費休試劑和甲醇溶劑，而玻璃滴定管本身因為平衡壓力的關系，又必須與外界接通。
除了上面需要注意的方面外，在使用時，還應該注意以下兩點：
■系統(tǒng)盡量密閉。手動的水分測定儀需要在吸球管路和玻璃滴定管上口加接填充干燥劑的U型管，以便減少空氣水分對測試結果的干擾。在空氣相對濕度大于70%的環(huán)境下，應盡量不安排水分測試。
■在調(diào)整滴定管的滴定速度時，調(diào)整到1滴/秒。滴定速度太快將導致到達終點時產(chǎn)生的延時誤差較大；而滴定速度太慢則會延長測試的過程，上述干擾容易導致遲遲不到達終點。
容量法卡爾費休試劑
卡爾費休試劑的基本組成是碘、二氧化硫、醇類和有機堿?？栙M休試劑能與試樣中的水分進行定量反應，碘氧化二氧化硫成為三氧化硫必須有一定量的水參加，用有機堿中和反應生成的酸，利用含羥基的醇類，使其生成穩(wěn)定的產(chǎn)物，從而使反應*，其反應式為：
I2+SO2+3Base→ 2Base•HI + HSO4R+ROH+H2O
Base:amine,pyridine,etc
ROH（solvent）:2-methoxyethanol,methanol,etc
容量法卡爾費休 試劑中，二氧化硫、有機堿和醇類物質(zhì)都是過量的品中的水分與所消耗試劑中碘分子的摩爾數(shù)成正比，即1mol水消耗1mol碘分子。
用已知滴定度（滴定濃度）的卡爾費休試劑測定待測樣品，由消耗的試劑體積（ml）即可測出樣品中的含水量。
滴定度是指每1ml氏試劑相當于水的量。每次滴定試樣前先對卡爾費休試劑用純水或酒石酸鈉進行標定?？栙M休試劑中含有碘分子而呈深褐色，當含有水的試劑或樣品加入后，由于化學反應（1-2），生成甲基硫酸化合物（RNSO2R2）而使溶液變成黃色，由此可用目測法判定終點，即由淺黃色變成橙色。但是目測法誤差較大而且在測定有顏色的物質(zhì)時會遇到麻煩。國家標準大都規(guī)定用“永停法”來確定終點，其原理為：在浸入溶液中的兩極間加一電壓，若溶液中有水存在，陰極極化，兩極之間無電流通過。滴定至終點時，溶液中同時有碘及碘化物存在，陰極去極化，溶液導電，電流突然增加至一zui大值并穩(wěn)定30秒以上，此時即為終點。
滴定劑的濃度現(xiàn)在市場主要有5 mg/ml、2 mg/ml、1 mg/ml的，而5 mg/ml的應用zui為廣范，當須要測量的樣品含水量比較高時，用卡爾費休容量法水分儀，滴定劑用5 mg/ml的，結果很理想；當要測量的樣品含水在1000ppm以下時，結果不如用卡爾費休庫侖法水分儀的。
如果在樣品含水量比較低時，用容量法，須要用低濃度的卡爾費休試劑：1 mg/ml或2 mg/ml的滴定劑，卡爾費休試劑的濃度本來就是不穩(wěn)定的，何況是低濃度的，這樣就會使得結果更不穩(wěn)定。
