化工產(chǎn)品國(guó)標(biāo)法與鹵素水分儀法水分測(cè)定評(píng)價(jià)

楊金雪

分析檢測(cè)

化工產(chǎn)品國(guó)標(biāo)法與鹵素水分儀法水分測(cè)定評(píng)價(jià)

楊金雪

（湖北航鵬化學(xué)動(dòng)力科技有限責(zé)任公司， 湖北 襄陽(yáng) 441000）

使用鹵素水分儀對(duì)水分含量進(jìn)行測(cè)定時(shí)，其采用干燥失重法原理，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)烘箱法相同，檢測(cè)結(jié)果具有可替代性。此次使用國(guó)標(biāo)法與鹵素水分儀法分別對(duì)同生產(chǎn)批次化工產(chǎn)品進(jìn)行水分含量測(cè)定，對(duì)其測(cè)試過(guò)程及方法進(jìn)行比較，并通過(guò)計(jì)算值對(duì)兩種方法測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

化工產(chǎn)品水分測(cè)定； 烘箱法； 鹵素水分儀；值

化工產(chǎn)品的水分檢測(cè)一般采用國(guó)標(biāo)烘箱法，其測(cè)試方法簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可信度高，但是由于烘箱法在測(cè)試過(guò)程中，為達(dá)到稱量瓶及樣品的恒重要求，通常整個(gè)測(cè)試過(guò)程在5 h以上[1]，測(cè)試效率較低，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足化工產(chǎn)品質(zhì)量控制及時(shí)性的問(wèn)題，因此在化工產(chǎn)品水分測(cè)試精確度要求不高的情況下，通常使用鹵素水分儀法作為水分測(cè)定替代方法。

其采用干燥失重法原理，通過(guò)加熱系統(tǒng)快速加熱樣品，使樣品的水分能夠在最短時(shí)間之內(nèi)完全蒸發(fā)，從而能在很短的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)出樣品的含水率。采用的原理與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)烘箱法相同，檢測(cè)結(jié)果具有可替代性。

在使用鹵素水分儀對(duì)化工產(chǎn)品進(jìn)行水分含量測(cè)定前，需對(duì)鹵素水分儀的測(cè)試參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，即測(cè)試溫度及時(shí)間，根據(jù)其測(cè)試原理，首先對(duì)待測(cè)樣品采用國(guó)標(biāo)烘箱法進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，待測(cè)樣品特性及測(cè)試效率要求，不斷調(diào)整及優(yōu)化鹵素水分儀的測(cè)試參數(shù)設(shè)置，以使國(guó)標(biāo)烘箱法與鹵素水分儀測(cè)試法的水分測(cè)試結(jié)果達(dá)成某種趨勢(shì)對(duì)應(yīng)關(guān)系，滿足生產(chǎn)實(shí)際及高效檢測(cè)要求。

1 鹵素水分儀參數(shù)確認(rèn)

由于此次待測(cè)樣品為易燃易爆品，燃點(diǎn)在150 ℃以上，因此在保證安全的情況下，將鹵素水分儀測(cè)試溫度調(diào)整至最高安全溫度，最終確定為110 ℃。

確認(rèn)測(cè)試溫度后，取同一批次產(chǎn)品重復(fù)測(cè)試5次，設(shè)備參數(shù)設(shè)置為110 ℃，15 min，記錄每分鐘測(cè)試水分含量值，在求均值后數(shù)據(jù)曲線如圖1。

圖1 水分%-時(shí)間min曲線

由圖1可知，隨著測(cè)試時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品水分含量測(cè)試值逐步趨于穩(wěn)定，在第8 min后，其均值曲線趨于平緩，可認(rèn)為在隨著測(cè)試時(shí)間的延長(zhǎng)后，測(cè)試樣品水分含量的測(cè)試值基本無(wú)變化，其測(cè)試數(shù)據(jù)可信度較高。

因此在保證測(cè)試準(zhǔn)確度及效率的前提下，最終將鹵素水分儀測(cè)試參數(shù)確定為110 ℃·10 min-1。

以下介紹了在采用國(guó)標(biāo)烘箱法與鹵素水分儀法分別進(jìn)行水分測(cè)定不同的操作過(guò)程，及鹵素水分儀110 ℃·10 min-1條件下，2種測(cè)試方法的數(shù)據(jù)比對(duì)結(jié)果。

2 檢測(cè)使用的儀器設(shè)備

2.1 鹵素水分儀法

鹵素水分儀，型號(hào)：METTLER TOLEDO HG63，校準(zhǔn)結(jié)果：合格。

2.2 烘箱法

電子分析天平，型號(hào)：METTLER TOLEDO ME104，校準(zhǔn)結(jié)果：合格。

電恒溫干燥箱，型號(hào)：SC/BHX-35A，校準(zhǔn)結(jié)果：合格。

稱量瓶，70×35 mm；干燥器。

3 烘箱法（GB/T 6284—2006）

3.1 測(cè)試過(guò)程

取5只稱量瓶，洗凈標(biāo)記后置于電熱恒溫干燥箱中干燥，溫度設(shè)置為105 ℃，取出后置于干燥器中，冷卻30 min后，對(duì)稱量瓶進(jìn)行稱重。重復(fù)以上步驟，直至恒重（2次稱量結(jié)果之差不大于0.000 3 g），得出稱量瓶的質(zhì)量[1]。

使用電子分析天平稱取5個(gè)平行待測(cè)樣品，將樣品倒入稱量瓶中，置于電熱恒溫干燥箱中（注意稱量瓶與蓋子需錯(cuò)開(kāi)放置，溫度105 ℃，時(shí)間2～4 h）干燥，取出后置于干燥器中冷卻后進(jìn)行稱量；重復(fù)以上步驟，直至恒重，得出稱量瓶+樣品的質(zhì)量[1]。

3.2 計(jì)算

根據(jù)水分計(jì)算公式：

=(1-2)/(1-0)×100%[1]。 （1）

式中：0—稱量瓶的質(zhì)量， g；

1—稱量瓶和干燥前樣品的質(zhì)量， g；

2—稱量瓶和干燥后樣品的質(zhì)量， g。

計(jì)算如表1。

表1 烘箱法測(cè)試數(shù)據(jù)

3.3 不確定度

在使用烘箱法進(jìn)行測(cè)試時(shí)，其不確定度來(lái)源主要包括稱量誤差、設(shè)備誤差、測(cè)試環(huán)境、樣品差異等；本文在進(jìn)行不確認(rèn)度評(píng)定時(shí)主要考慮測(cè)試重復(fù)性及稱量引入的不確定度，其他影響較小的因子忽略不計(jì)。

3.3.1 測(cè)試重復(fù)性引入的不確定度

樣品水分檢測(cè)重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，用貝賽爾公式[2]引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

()=0.001 6 (%)。

相對(duì)不確定度：

rel()= 0.001 6/0.112 8=0.014 1

3.3.2 干燥前稱量引入的不確定度

本次測(cè)試使用的METTLER TOLEDO ME104分析天平，其最大分辨力為0.1 mg，最大允許誤差為0.5 mg[5]；電子分析天平分辨力引入的不確定度一般認(rèn)為是均勻分布[2]，所以：

其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

rel(1-0)=()/(1-0)=

3.3.3 干燥后稱量引入的不確定度

干燥后稱量引入的不確定度同上[2-4]，因此：

其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

rel(10)(12)=

0.000 29/[(48.456 9-38.452)-(48.445 69-48.445 2)]

≈。 （6）

3.3.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由于以上兩分量由不同的體系產(chǎn)生，可以認(rèn)為它們之間相互獨(dú)立[2-4]，所以：

3.3.5 擴(kuò)展不確定度評(píng)定

取包含因子=2，則擴(kuò)展不確定度：

=ku= 0.001 6×2=0.003 2%。 （8）

4 鹵素水分儀法

4.1 參數(shù)設(shè)置

本次測(cè)試鹵素水分儀條件設(shè)置為：110 ℃·10 min-1（測(cè)試溫度為110 ℃，保溫時(shí)間10 min）。

4.2 測(cè)試過(guò)程

點(diǎn)擊鹵素水分儀進(jìn)出倉(cāng)鍵，儀器自動(dòng)伸出料倉(cāng)，然后將測(cè)試樣品放入托盤中，使用設(shè)備稱量系統(tǒng)，參考烘箱法要求，稱取（10±0.005）g待測(cè)樣品（樣品需均勻平鋪于托盤中），再次點(diǎn)擊進(jìn)出倉(cāng)鍵，倉(cāng)門關(guān)閉。點(diǎn)擊“start”按鈕，設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行，待測(cè)量結(jié)束，設(shè)備自動(dòng)將托盤伸出并打印測(cè)試結(jié)果。

4.3 重復(fù)測(cè)試

重復(fù)以上步驟，對(duì)樣品連續(xù)檢測(cè)8次（同一生產(chǎn)批次，取8組樣品），條件設(shè)置保持不變，如表2。

表2 烘箱法測(cè)試數(shù)據(jù)

4.4 不確定度評(píng)定

4.4.1 測(cè)試重復(fù)性引入的不確定度

樣品水分檢測(cè)重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，由貝賽爾公式[2]引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

()=0.003 8 (%)。 （10）

相對(duì)不確定度：

rel()= 0.003 8/0.105 0=0.036。 （11）

4.4.2 干燥前后稱量引入的不確定度

由檢測(cè)系統(tǒng)不準(zhǔn)確引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量按B類評(píng)定；分析可知，影響鹵素水分儀測(cè)試結(jié)果的因素主要為樣品干燥前后的稱量誤差[6-7]；由上文烘箱法不確定度計(jì)算可知，干燥前后稱量引入的不確定度變化可忽略不計(jì)，可認(rèn)為()()

根據(jù)廠商提供的技術(shù)數(shù)據(jù)，鹵素水分儀稱量重復(fù)性誤差為2 mg[8]；則稱量引入的不確定度，以均勻分布估計(jì)[2]，計(jì)算可得：

相對(duì)不確定度：

rel()rel()=0.001 2/10=0.000 1

4.4.3 合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

由于以上兩分量由不同的體系產(chǎn)生，可以認(rèn)為它們之間相互獨(dú)立[2]，所以：

4.4.4 擴(kuò)展不確定度評(píng)定

取包含因子=2，則水分檢測(cè)的擴(kuò)展不確定度：

5 數(shù)據(jù)比對(duì)

根據(jù)計(jì)算可的該化工產(chǎn)品在使用國(guó)標(biāo)烘箱法和鹵素水分儀法分別進(jìn)行水分含量測(cè)定時(shí)，其測(cè)試平均值及擴(kuò)展不確定度計(jì)算如下：

表3 烘箱法測(cè)試數(shù)據(jù)

計(jì)算值，若||≤1為滿意，若||＞1為不滿意[9-10]；可得：

此次國(guó)標(biāo)烘箱法和鹵素水分儀法化工產(chǎn)品水測(cè)定數(shù)據(jù)比對(duì)結(jié)果為滿意。

6 結(jié) 論

通過(guò)此次試驗(yàn)可以得出，化工產(chǎn)品在使用國(guó)標(biāo)烘箱法和鹵素水分儀法分別進(jìn)行水分含量測(cè)定時(shí)，其測(cè)試誤差主要為重復(fù)性測(cè)試引入的。鹵素水分儀法計(jì)算擴(kuò)展不確定度值是烘箱法計(jì)算擴(kuò)展不確定度值的2倍以上，因此相較而言，國(guó)標(biāo)烘箱法的測(cè)試值準(zhǔn)確度更高。

由于鹵素水分儀在測(cè)試化工產(chǎn)品水分含量時(shí)，其結(jié)果為設(shè)備自動(dòng)計(jì)算并生成，數(shù)據(jù)重復(fù)性為0.01%，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，可得在檢測(cè)重復(fù)性要求0.01%及以下時(shí)，國(guó)標(biāo)法和鹵素水分儀法水分含量測(cè)定結(jié)果基本相同。

通過(guò)計(jì)算=0.95≤1，國(guó)標(biāo)法和鹵素水分儀法測(cè)試數(shù)據(jù)比對(duì)結(jié)果為滿意，因此鹵素水分儀法可作為國(guó)標(biāo)法對(duì)化工產(chǎn)品水分含量測(cè)定的替代方法使用。

［1］化工產(chǎn)品中水分測(cè)定的通用方法 干燥減量法：GB/T 6284—2006［S］.

［2］測(cè)量不確定度評(píng)定與表示：JJF 1059.1—2012［S］.

［3］陳娟,劉元,高啟帥,等.煤中全水分含量測(cè)定不確定度評(píng)定[J].山東化工,2019,48(14):129.

［4］魏昊. 化學(xué)分析中不確定度的評(píng)估指南[M]. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社, 2002

［6］賈慧青,翟月勤,楊芳.鹵素水分儀測(cè)定順丁橡膠揮發(fā)分含量[J].當(dāng)代化工,2017,46(01):187-189.

［7］宋文文.分析快速水分測(cè)定儀測(cè)量值的不確定度[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2018(04):30-31.

［8］烘干法水分測(cè)定儀檢定規(guī)程：JJG 658—2010［S］.

［9］能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理和能力評(píng)價(jià)指南: CNAS—GL002［S］. 2018.

［10］能力驗(yàn)證的選擇核查與利用指南: CNAS—GL032［S］. 2018.

Evaluation of National Standard Method and Halogen Moisture Meter Method for the Determination of Chemical Products Moisture

（Hubei Hangpeng Chemical Power Technology Co., Ltd., Xiangyang Hubei 441000, China）

When the halogen moisture meter is used to determine the moisture content, the principle of drying weight loss method is adopted, which is the same as the national standard oven method, and the test results are replaceable. The national standard method and halogen moisture meter method were used to determine the moisture content of the same batch of chemical products. The test process and methods were compared, and the test data of the two methods were evaluated by calculating the En value.

Chemical products moisture determination; Oven method; Halogen moisture meter; En value

2021-05-12

楊金雪（1991-），男，湖北省襄陽(yáng)市人，工程師，2014年畢業(yè)于湖北工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)，研究方向：質(zhì)量與檢測(cè)，從事質(zhì)量管理相關(guān)工作。

TQ016.5+3

A

1004-0935（2021）11-1734-04