影響卡爾·費(fèi)休法測(cè)試石油產(chǎn)品微量含水的因素分析

聶立宏　王北福　陳穎曄

【摘 要】本文運(yùn)用915KF卡氏水分滴定儀測(cè)定油品中的微量水分，并對(duì)所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，探討了在實(shí)際操作過(guò)程中影響測(cè)試結(jié)果的幾種因素，如油品黏度、測(cè)試溫度以及空氣濕度以及人為操作方面對(duì)石油產(chǎn)品含水率的影響。

【關(guān)鍵詞】含水率；卡爾·費(fèi)休；滴定度；攪拌

含水率是絕大多數(shù)石油產(chǎn)品的一個(gè)重要指標(biāo)，含水率的大小直接影響到石油產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，如汽柴油含水過(guò)高，會(huì)使機(jī)動(dòng)車油箱腐蝕以及熄火等現(xiàn)象；液壓油含水過(guò)高，會(huì)縮短軸承壽命。這就要求成品油含水應(yīng)嚴(yán)格控制在一定范圍內(nèi)，因此，測(cè)試油品含水方法的準(zhǔn)確性具有更重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，石油產(chǎn)品水分測(cè)定方法主要有干餾減量法、蒸餾法、氣相色譜法和卡爾·費(fèi)休法4種方法[1-5]，前兩種方法精度差且測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)，氣相色譜法隨測(cè)定速度快但準(zhǔn)備工作很長(zhǎng)；而卡爾·費(fèi)休法具有測(cè)定過(guò)程簡(jiǎn)單、快速，專屬性強(qiáng)、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)，故作為油品水分測(cè)定的首選方法，已廣泛用于各類型石油產(chǎn)品的水分測(cè)定[6]，本文采用卡爾·費(fèi)休法對(duì)石油產(chǎn)品進(jìn)行水分測(cè)定，討論在不同條件下測(cè)定石油產(chǎn)品含水的影響因素。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 卡爾費(fèi)休法測(cè)試含水原理

卡爾·費(fèi)休法其原理是在卡爾—費(fèi)休容量滴定過(guò)程中，試樣中的水和卡爾費(fèi)休試劑進(jìn)行定量反應(yīng)，根據(jù)消耗的卡氏試劑的量，計(jì)算出樣品中的水含量。

H2O+I2+SO2+3C5H5N=2C5H5N·HI+ C5H5N·SO3，

C5H5N·SO3+CH3OH=C5H5NH·OSO2OCH3

1.2 儀器與試劑

主要儀器：915KF卡氏水分滴定儀 瑞士萬(wàn)通 電子天平、微量注射器、水浴鍋等。

主要試劑：卡氏試劑，無(wú)水甲醇、蒸餾水等。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1滴定度測(cè)定

滴定步驟如下：開啟水分定儀在工作模式下，確保滴定杯排空，加入滴定杯中約20ml無(wú)水甲醇，確保滴定杯內(nèi)甲醇液面高于電極[7]，調(diào)入標(biāo)定方法，待儀器平衡終點(diǎn)顯示平衡正常時(shí)，選用長(zhǎng)針頭微量注射器，用蒸餾水水樣清洗針筒5次，抽取10μl蒸餾水，確保針筒內(nèi)沒(méi)有氣泡和注射器的活塞完全向后拉，用天平稱量裝滿水樣的注射器重量，點(diǎn)擊開始按鍵，在規(guī)定的6秒中之內(nèi)，將微量注射器內(nèi)蒸餾水通過(guò)隔墊注入反應(yīng)杯中，確保針頭浸入溶液以下，重新稱重注射器，注射器兩次質(zhì)量之差為水樣質(zhì)量，以克為單位輸入樣品質(zhì)量，按繼續(xù)鍵，儀器自動(dòng)算出卡式試劑滴定度，用同樣的方法進(jìn)行余下4次滴定度測(cè)定法[7]，算出滴定度平均值，確保每次滴定度誤差保持在3%以內(nèi)。

1.3.2 蒸餾水反標(biāo)定含水率

調(diào)入測(cè)試方法，待儀器平衡正常，微量注射器用待蒸餾水樣清洗5次后，抽取蒸餾水10ul，天平稱出針筒質(zhì)量，待儀器平衡終點(diǎn)至正常，6秒內(nèi)將樣品注入滴定杯，再次稱取針筒質(zhì)量，注射器兩次質(zhì)量之差為蒸餾水樣質(zhì)量，以克為單位輸入樣品質(zhì)量，儀器自動(dòng)算出該水樣含水，如測(cè)試蒸餾水含水率在100±0.1%，反標(biāo)定完成，則可以進(jìn)行樣品測(cè)試。

1.3.3 測(cè)試油品含水率

確保滴定杯排空并加入新鮮乙醇，重復(fù)測(cè)試蒸餾水的測(cè)定步驟，選取100ul注射器，用待測(cè)試油樣清洗5次，調(diào)入測(cè)試方法，注射器內(nèi)抽取100ul油樣，天平稱出針筒質(zhì)量，待儀器平衡終點(diǎn)至正常，6秒內(nèi)將樣品注入滴定杯，進(jìn)樣時(shí)防止樣品濺到反應(yīng)杯壁或電極上，再次稱取針筒質(zhì)量，注射器兩次質(zhì)量之差為油樣質(zhì)量，以克為單位輸入樣品質(zhì)量，則儀器自動(dòng)算出油品含水。重復(fù)該步驟測(cè)定3次，取其平均含水則為該油品的含水率。

2 測(cè)試結(jié)果分析

本實(shí)驗(yàn)選用液壓油為樣品，從表1可以看出，當(dāng)攪拌時(shí)間不充分時(shí)，所測(cè)得含水率明顯偏離真實(shí)值，且油品黏度越大，攪拌時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響也越大。這是由于隨著油品黏度增大，攪拌時(shí)間減少，游離態(tài)的水在油樣中還沒(méi)有均散分布，而卡式水分取樣少導(dǎo)致取樣隨機(jī)性，因此測(cè)試數(shù)據(jù)也不能真實(shí)的反映油品含水率，即黏度越大的油品，試樣攪拌時(shí)間對(duì)測(cè)試結(jié)果影響越大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)觀察，黏度小的油品攪拌時(shí)間在5-8分鐘左右，黏度偏大的油品攪拌時(shí)間10-15分鐘左右才能得到較好的測(cè)試精度。

表2為不同黏度油品攪拌時(shí)間適宜的前提下，油品溫度不同測(cè)試含水率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。溫度對(duì)卡爾一費(fèi)休滴定速度有明顯的影響，在低溫下可以降低反應(yīng)速度，減少影響滴定結(jié)果的副反應(yīng)發(fā)生；在高溫下可加快樣品的溶解及水分的萃取，使滴定時(shí)間縮短[8]。但溫度太高會(huì)使副反應(yīng)增多從而導(dǎo)致含水率偏高。綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，對(duì)于黏度低的油品，溫度對(duì)測(cè)試結(jié)果影響不明顯，而流動(dòng)性較差的油品，適當(dāng)提高測(cè)試溫度能反映油樣的真實(shí)含水率。分析認(rèn)為提高溫度能降低油品黏度，黏度越低越有利于油品的攪拌均勻，同時(shí)溫度越高也能將油品中的乳化水能盡快破乳轉(zhuǎn)化成游離水，而卡氏試劑只與油品中的游離態(tài)的水發(fā)生發(fā)應(yīng)，因此，黏度大的油品略微提高溫度后，測(cè)試數(shù)據(jù)就越接近含水率的真實(shí)值。

由表3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，隨著空氣濕度增大，油樣含水率越偏離真實(shí)值。分析認(rèn)為，空氣濕度越大，隨著攪拌時(shí)間加長(zhǎng)，進(jìn)入油品中的水分越多，測(cè)試結(jié)果也越偏大。如滴定杯不密閉，水分進(jìn)入滴定杯的機(jī)會(huì)也多，也會(huì)導(dǎo)致測(cè)試含水率數(shù)值偏高。為保證測(cè)試的精確性，就要防止空氣中的水分進(jìn)入樣品，因此，測(cè)試實(shí)驗(yàn)環(huán)境盡量使用抽濕機(jī)除濕，以保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境的干燥度，以及保證干燥杯內(nèi)測(cè)試系統(tǒng)的密閉。

從表4、表5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，人為的操作因素對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響不容忽視，為了減少針筒對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的干擾，每次抽取樣品前，注射器用該樣品進(jìn)行清洗5-7次，進(jìn)樣時(shí)保證樣品不掛到滴定杯壁上，將人為干擾因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響降到最低。

3 結(jié)論

卡爾·費(fèi)休法測(cè)試油品中的微量水分快速便捷，樣品處理簡(jiǎn)單。綜合以上數(shù)據(jù)結(jié)果表明，卡爾·費(fèi)休法在測(cè)量石油產(chǎn)品微量水分時(shí)，應(yīng)根據(jù)油品黏度確定油樣攪拌時(shí)間，黏度小的油品攪拌時(shí)間在5-8分鐘左右能得到較好的測(cè)試精度，黏度偏大的油品攪拌時(shí)間為10-15分鐘左右；油品黏度較大時(shí)，適當(dāng)提高油樣溫度能真實(shí)反映油樣的含水率；同時(shí)，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的濕度對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的影響不可忽視，因此，盡量保持測(cè)試環(huán)境的干燥密閉；在操作過(guò)程中，盡量避免人為的干擾因素，如注射器的清洗次數(shù)等。

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[責(zé)任編輯：王偉平]