QB/T 1324-2023 洗滌劑和表面活性劑含水量的測定 卡爾·費(fèi)休法

范圍
本文件描述了用卡爾·費(fèi)休試劑測定洗滌劑和表面活性劑含水量的容量滴定法和庫侖滴定法，測量結(jié)果包括游離水、結(jié)晶水、吸附水或吸著水。
本文件適用千粉狀、漿狀和液體狀洗滌劑和表面活性劑產(chǎn)品含水量的測定。
本文件提供的容量滴定法適用于含水量不小于2％的樣品；庫侖滴定法適用于含水量不大于0.1％的樣品；含水量介于0.1%~2％的，兩種方法均適用。
注1: 在產(chǎn)品的特定標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定時(shí)，使用本文件規(guī)定的測試方法。
注2: 堿性化合物會(huì)與卡爾·費(fèi)休試劑反應(yīng)，當(dāng)樣品中含有堿金屬的硅酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物或硼酸鹽時(shí)，該方法實(shí)測值偏高。所以，樣品在測定水分前，需先分析是否存在堿金屬鹽。

術(shù)語和定義
下列術(shù)語和定義適用于本文件。
含水量  water content
按照本文件由消耗卡爾·費(fèi)休試劑量計(jì)算的水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，包括游離水、結(jié)晶水、吸附水或吸著水。
注: 以％表示。

原理
根據(jù)水與卡爾·費(fèi)休試劑的反應(yīng)，確定試驗(yàn)份的含水量。

試驗(yàn)方法
概述
卡爾·費(fèi)休試劑的兩種滴定方法: 容量滴定法和庫侖滴定法。

容量滴定法(方法一)
原理
試驗(yàn)份中的水會(huì)與卡爾·費(fèi)休試劑(碘及二氧化硫)反應(yīng)，該卡爾·費(fèi)休試劑事先用已知準(zhǔn)確量的水滴定標(biāo)定。含水量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)表示，由耗用試劑量計(jì)算。
試劑
蒸餾水或純度相當(dāng)?shù)乃?，?合 GB/T 6682 中二級水的要求。
卡爾·費(fèi)休試劑，使用市售非吡啶卡爾·費(fèi)休試劑；亦可按照附錄A所述方法配制含吡啶試劑。若使用附錄A所述方法制備的試劑，試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)注明。
注: 市場上一種由碘、二氧化硫和胺溶于2-甲氧基乙醇不含吡啶的試劑，適用。
酒石酸二鈉二水合物或草酸二水合物或水，用作卡爾·費(fèi)休試劑的基準(zhǔn)物。
溶劑，如2-甲氧基乙醇、丙醇-1或無水甲醇。如果已知這些溶劑干擾測定(例如測定醛或酮中的水)，可使用CHCl?或二氯甲烷，如使用應(yīng)在檢測報(bào)告中注明。
警告: 吸入或吞咽CHCl?、二氯甲烷對人體有害，刺激皮膚可能造成損傷，長期接觸則有嚴(yán)重?fù)p害健康的危險(xiǎn)。
儀器
水分測定儀，全自動(dòng)或半自動(dòng)的，包括:
a) 配有雙鉑電極的滴定儀；
b) 活塞滴定管，20mL；
c) 干燥管，裝有活化硅膠、氯化鈣或過氯酸鎂；
d) 滴定池；
e) 磁力攪拌器。
微量注射器，容量100μL。
刻度移液管，容量20mL。
注射器，標(biāo)稱容量約10mL，玻璃管內(nèi)徑2mm~4mm，可拆式針頭用適當(dāng)方法接于針筒。
天平，精確至0.1mg。
取樣
表面活性劑或洗滌劑實(shí)驗(yàn)室樣品應(yīng)按 GB/T 13173 的規(guī)定制備和貯存。
程序
總則
大氣中的水分是卡爾·費(fèi)休滴定中的最大干擾源，因此應(yīng)特別注意干燥所用的儀器，迅速處理試驗(yàn)份和溶劑?？枴べM(fèi)休儀的使用方法應(yīng)遵循儀器制造廠的說明。
卡爾·費(fèi)休試劑試劑滴定度的測定
對每瓶新的試劑應(yīng)測定試劑的滴定度，以后至少每周測1次。
由于標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定度會(huì)發(fā)生變化，有必要校準(zhǔn)卡爾·費(fèi)休試劑的滴定度。所使用的儀器類型及所需的分析精度決定滴定度檢驗(yàn)的周期。
用攝子將磁性攪拌棒放入水分測定儀的滴定容器中，轉(zhuǎn)移一定量的用于測定的溶劑至滴定池，用卡爾·費(fèi)休試劑滴定。
在絕對必要的情況下，例如測定醛或酮中的水分時(shí)，使用CHCl?或二氯甲烷作為溶劑。
或者:
稱取200mg~250 mg酒石酸二鈉或草酸二水合物放入稱量勺中，稱準(zhǔn)至0.1mg 。轉(zhuǎn)移酒石酸二鈉或草酸至滴定池中，重新稱量。緩慢攪拌使酒石酸二鈉或草酸溶千溶劑中。
或者:
由滴瓶將約40mg水加入滴定池，加入前后均予稱量。
所用試劑量應(yīng)浸沒電極2mm~3mm。
加入卡爾費(fèi)休試劑至電量滴定終點(diǎn)，即逐滴加卡爾·費(fèi)休試劑至觀測值保待30s不變。
試劑滴定度ρ_H2O，以毫克水每毫升(mg/mL)表示，按公式(1)或公式(2)計(jì)算:

式中:
m₁ ——所用酒石酸二鈉或草酸二水合物的質(zhì)量，單位為毫克(mg)；
m₂ ——所用水的質(zhì)量，單位為毫克(mg)；
w_H2O ——所用基準(zhǔn)物的含水量，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)表示，對酒石酸二鈉二水合物為15.66，對乙二酸二水合物為28.57；
V₁ ——滴定時(shí)所用卡爾·費(fèi)休試劑的體積，單位為毫升(mL)。
含水量的測定
總則
根據(jù)實(shí)驗(yàn)室樣品特點(diǎn)，選擇以下兩種方法之一: 通用法或溶解法。
通用法適用于樣品均一、易于在滴定池中分散。
溶解法適用于均勻性較差和/或在滴定池中難以分散的樣品。
通用法
測定
將20mL溶劑及磁力攪拌棒(用攝子)放入卡爾·費(fèi)休的滴定池中。進(jìn)行調(diào)零，在攪拌下加入卡爾·費(fèi)休試劑至儀器讀數(shù)所示達(dá)到終點(diǎn)。
加入試驗(yàn)份，通過減量法確認(rèn)m₀的質(zhì)量精確至0.1mg。選擇合適的進(jìn)樣量，使消耗的卡爾·費(fèi)休試劑約占活塞滴定管的一半以上。攪拌至溶解，并滴定至相同終點(diǎn)。記錄所耗卡爾·費(fèi)休試劑的體積(V₂)。
加入另一試驗(yàn)份并重復(fù)滴定，進(jìn)行第二次測定。
結(jié)果表示
產(chǎn)品的含水量(w_s)，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)表示，按公式(3)計(jì)算:

式中:
ρ_H2O ——試劑滴定度，單位為毫克水每毫升(mg/mL)；
V₂ ——用于測定的卡爾·費(fèi)休試劑的體積，單位為毫升(mL)；
m₀ ——試驗(yàn)份的質(zhì)量，單位為毫克(mg)。
溶解法
測定
稱取適量實(shí)驗(yàn)室樣品(m₁) 于干燥的燒瓶中，加入適量不干擾卡爾·費(fèi)休試劑的有機(jī)溶劑(m₂)。樣品和溶劑的比例應(yīng)經(jīng)過選擇，盡量使用較少的溶劑溶解更多的樣品，這樣獲得的混合物容易控制，且不損害獲取樣品的代表性。記錄質(zhì)量，精確至0.001g，塞住燒瓶搖勻，至混合物均勻。
如果本階段仍有不溶鹽存在，應(yīng)放棄這種方法，因?yàn)?
a) 部分水可能已被不溶鹽作為結(jié)晶水除去；
b) 嚴(yán)格的測定程序應(yīng)包括正確測定不溶性鹽的質(zhì)量。
按照"通用法"中給出的步驟，測定溶劑(w₂) 和混合物(w_b)的含水量。
結(jié)果表示
產(chǎn)品的含水量w_p，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)表示，按公式(4)計(jì)算:

式中:
m₁ ——樣品質(zhì)量，單位為克(g)；
m₂ ——溶劑的質(zhì)量，單位為克(g)；
w_b ——混合物的含水量，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)表示；
w₂ ——溶劑的含水量，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)表示。

庫侖滴定法(方法二)
原理
電解質(zhì)溶液和樣品置于電解池中，流動(dòng)的電流將其電解，碘和溶液中的水發(fā)生卡爾·費(fèi)休反應(yīng)，利用滴定終點(diǎn)的電流量，計(jì)算含水量。采用電流控制下的電壓檢測法檢測終點(diǎn)。
注: 庫侖滴定法不適用以下情況，例如: 如果樣品含有苯胺或苯酚，其自身會(huì)引起電極反應(yīng)；如果樣品不純或?qū)﹄娏餍视杏绊?，則會(huì)引起隔膜的堵塞。特別是對于固體樣品，需要確認(rèn)它是否溶解。
試劑
分析中，僅使用認(rèn)可的分析純試劑及二級蒸餾水。市售的陽極電解液、陰極電解液，以及醇水溶液或碳酸丙烯酯水溶液均可使用。
陽極電解液
陽極電解液應(yīng)含有碳離子、二氧化硫、吡啶或另一種堿，以及有機(jī)溶劑如甲醇。
對于含有可能與甲醇反應(yīng)的醛類或酮類化合物的樣品，使用氯仿、2-甲氧基乙醇、碳酸丙烯或類似物質(zhì)代替甲醇。
陰極電解液
陰極電解液的組成應(yīng)有無機(jī)鹽、有機(jī)鹽，例如四分之一銨鹽或鹽酸胺，以及類似甲醇的有機(jī)溶劑。
醇水溶液或碳酸丙烯酯水溶液
向2-甲氧基乙醇或鹽酸丙烯酯中加水，使1mL溶液中含有約4mg水。該溶液用來加入少量水。
儀器
庫侖滴定儀，由滴定部分、控制部分、指示和記錄部分等組成。圖1為該構(gòu)造的一個(gè)示例。
電解池，由容量約200mL的玻璃容器、各自配有鉑網(wǎng)電極的陽極室和陰極室組成，陰極室和陽極室用隔膜(例如陶瓷隔膜、離子交換膜或類似的膜)隔開。
當(dāng)使用微量注射器或注射器進(jìn)行進(jìn)樣時(shí)，試樣的進(jìn)樣口應(yīng)裝有不銹鋼或四氛乙烯樹脂制成的塞子。電解池應(yīng)配備檢測器和含有干燥劑(如硅膠)的干燥管。圖2是一個(gè)電解池的示例，進(jìn)行滴定時(shí)，將轉(zhuǎn)子放入電解池中。




注射器，容量為1mL~20mL，針的外徑為1mm~2 mm，長度為50mm~100mm。針端應(yīng)固定橡膠塞密封，可使用直徑13mm~15mm、厚度5mm~7mm的圓形硅橡膠。
天平，精確至0.1mg。如果電子天平能通過適當(dāng)?shù)慕涌谂c自動(dòng)滴定裝置連接，使用起來會(huì)更方便。
取樣
表面活性劑和洗滌劑實(shí)驗(yàn)室樣品應(yīng)按照 GB/T 13173 的規(guī)定制備和貯存。
程序
滴定儀的校準(zhǔn)
攪拌陽極電解液，用庫侖法滴定到終點(diǎn)，確保電解池中不含水。用微量注射器將5μL水注入電解池，啟動(dòng)庫侖滴定儀滴定直到終點(diǎn)，測得水含量。重復(fù)該操作2次以上，確保水含量的測得結(jié)果在(5000±250)μg范圍內(nèi)。若超出此范圍，則更換電解液或清洗電極/隔膜后重新進(jìn)行校準(zhǔn)。
含水量的測定
在陽極室加入約100mL 陽極電解液，陰極室加入約5mL 陰極電解液。裝好后密封并安裝到滴定儀上。
攪拌陽極電解液，庫侖滴定至終點(diǎn)，使其中不含水分，此時(shí)滴定體積不必讀數(shù)。
陽極電解液中存在的游離碳會(huì)抑制電流的流動(dòng)，所以宜添加水、醇水溶液或碳酸丙烯酯水溶液使水分達(dá)到2000μg~3000μg。
注射器進(jìn)樣前應(yīng)清洗、干燥，并存放于干燥器。
將注射器從干燥器中取出，并在針的末端安裝一個(gè)橡膠塞。
取下塞子，將注射器針頭盡可能深地插入樣品(含水量宜在0.5mg~5mg)中，輕輕抽拉活塞，吸取樣品體積約為注射器體積的1/10。
將注射器從樣品瓶中取出，倒置注射器使針頭向上以排除空氣，在針尖加一個(gè)橡膠塞，稍微施加壓力使樣品濕潤地面，將樣品排出。
重復(fù)以上步驟(用樣品清洗進(jìn)樣針)2到3次。
將試樣緩慢地吸取至刻度上方，注射器針頭朝上，排除空氣，并將過量試樣排出，使樣品與刻度對齊。立即把橡膠塞接到針尖位置，注射器和樣品一起稱重，稱準(zhǔn)至0.1mg。
取下針尖的橡膠塞，穿過塞子或打開塞孔后，將樣品注射到電解池的陽極電解液中，然后，用之前的橡膠塞塞住針尖，稱重，稱準(zhǔn)至0.1mg。
充分?jǐn)嚢桕枠O電解液使樣品溶解，攪拌過程庫侖滴定至終點(diǎn)，讀取水含量的數(shù)值。
結(jié)果表示
產(chǎn)品的含水量(w_p)，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)表示，按公式(5)計(jì)算:

式中:
m_in ——水含量示值，單位為微克(μg)；
m_s ——樣品質(zhì)量，單位為克(g)。


京都電子KEM 容量滴定法法卡爾費(fèi)休水分測定儀 MKV-710S
京都電子KEM 庫侖滴定法法卡爾費(fèi)休水分測定儀 MKC-710S