或许您在实验室中经历过以下情况。您需要使用卡尔费休滴定法测定样品中的水含量,但您意识到存在以下一个或多个问题:
- 样品不溶于卡尔费休试剂。加入增溶剂后,样品仍然无法溶解,结果远不能重现。
- 样品与卡尔费休试剂发生反应。滴定无法停止,也没有检测到终点。
- 样品污染滴定杯和电极。即使在每次测量后更换试剂,获得的结果也不符合规格。
有一种方法可以解决上述问题。相信我——太棒了!!
解决方案:卡氏加热炉法或气体萃取技术。
什么是卡氏加热炉法?
卡氏加热炉法是卡尔费休滴定法中用于分析样品的一种样品制备技术……
- 不溶于卡尔费休试剂的样品
- 水分释放缓慢的样品
- 只有在高温下才能释放出水分的样品
- 与卡尔费休试剂发生副反应的样品
- 污染滴定杯的样品
其原理十分简单。
将样品称重到顶空瓶中,并用带隔垫的瓶盖密封。将其放置在卡氏加热炉中,水分蒸发,用分子筛干燥的载气(通常是空气或氮气)携带释放的水分至滴定池中进行水含量的测定。水与样品基质分离,避免了副反应和污染。
卡氏加热炉的温度需根据样品的温度稳定性来选择。这就产生了一个问题:样品应该被加热到什么温度? 即:合适的炉温是多少?
寻找合适炉温
使用合适的炉温来分析样品是获得正确结果的关键。炉温应在合理范围内尽可能高,以确保水分快速完全地释放以及较短的滴定时间。然而,应避免选择过高的温度。样品的分解通常会产生不需要的物质,从而使水分测定的结果不准确。因此,根据经验,我建议炉温的选择应低于样品分解温度20℃。
但是,如果您不知道样品应该在什么温度下进行分析,该怎么办呢?不用担心!有几种方法可以找到合适的炉温。
一种方法是在文献中检索。您找到的样品温度稳定性的信息越多,您的境况就越好。如果您能找到样品的分解温度,这将有助于确定合适的炉温。也许您很幸运,别人已经分析过相同的样品;然后您也可以找到一个推荐炉温。一个良好的开端是查阅我们的免费应用报告AB-280,其中列出了多种物质。
可在此处下载瑞士万通应用报告AB-280:使用874卡氏加热炉样品处理器自动进行卡尔费休水分测定!
AB-280:使用874卡氏加热炉样品处理器自动进行卡尔费休水分测定
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如果文献研究没有找到合适的炉温,您必须自己进行确定。如何做到这一点取决于您使用的仪器类型。
有些仪器可以让您运行一个所谓的温度梯度或温度斜坡。样品在规定的温度范围内(如,50至250℃)以恒定速率加热(如,0.5℃或2℃/分钟);同时,测定释放的水分。最后,软件会显示一条曲线,显示释放出来的水作为温度的函数。下图显示了一个这样的温度梯度曲线的例子。
蓝色的线对应于测定的水分含量,而橙色的线则表示漂移值。漂移的增加标志着水分的释放,但也有可能是样品分解的标志,特别是当漂移不再降低到一个低水平时。在该图中,50℃时的漂移峰对应空白值和自由水。在120到200℃之间,漂移值再次增加,这意味着样品在释放水分。然后漂移减小,在250℃时保持低且稳定。在250℃时,样品没有分解的迹象。由于我们不知道温度高于250℃时会发生什么,因此该样品的合适炉温为230℃(250℃-20℃=230℃)。
如果您使用的仪器不提供运行温度梯度的选项,您可以手动升高温度,并在不同的温度下测量样品。在Excel电子表格中,显示释放的水与温度的曲线。如果有一个温度范围,您看到可重现的水分含量,那么您就找到了合适的炉温。
下图是一个在106℃以上开始分解的样品 (左边样品瓶),分解后变成棕色。其合适炉温为85℃。
使用卡氏加热炉分析样品——分步导引:
找到合适炉温后,就可以开始测定样品中的水含量了。
- 首先,建议运行一次系统准备。这意味着使用空的样品瓶进行一次测定。在该准备步骤中,干燥的载气对系统中的所有管路都进行了清洗,并去除了任何可能残留的水分。
- 接下来,需要测定空白值。样品瓶和瓶盖包含一些残留水分。通过空白测定,可测定空样品瓶中的水含量。然后从测得的样品水含量中减去3次空白测定值的平均值。
- 最后,您可以分析样品了。
请注意:系统准备、空白值测定、样品测定必须使用相同的参数。如果您想在样品分析或样品系列之前和(或)之后测量校验标准品,这是很重要的。如果标准品的合适炉温与样品的合适炉温不同,建议您也对标准品进行空白值测定。
检查卡氏加热炉系统
有专门的固体水标可用来检查卡氏加热炉系统的性能,适用于检查整个卡氏加热炉系统,并确保蒸发的水分到达滴定池后被测定。这些水标包含说明水含量的证书。
利用水含量标准值,可以计算出使用卡氏加热炉测定标准品水含量时的回收率。如果回收率在97-103%之间,那么一切正常。但是,如果回收率不在此范围,则应该检查卡氏加热炉系统是否有泄漏或残留水。可能只需要更换分子筛,也有可能是试剂已经用完,需要更换。
还有其他原因可以解释回收率过高或过低。必须找出这个原因,因为不正确的回收率也意味着测定的样品水含量是错误的。可查看我们的免费应用报告AB-280,获取关于卡氏加热炉系统故障排查的详细信息。
总结
卡氏加热炉法是分析困难样品的一种简单实用的方法,不仅可大幅度减少副反应,滴定池和试剂也不会被样品污染。如果您需要分析大量的样品,卡氏加热炉法还可实现自动化。您可前往我们的官方网站查看卡氏加热炉法的相关仪器!