ASTMD6304石油产品润滑油和添加剂水分含量测定法译文.docx

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1、卡尔费休库仑滴定法测定石油产品、润滑油和添加剂中水分含量标准方法卡尔费休库仑滴定法测定石油产品、润滑油和添加剂中水分含量标准方法1范围1.1 本标准规定了使用自动滴定仪直接或间接测定石油产品和蜂类化合物中水含量的方法.直接滴定的测量范围是1025000mgkg.间接滴定是通过加热的方法,别离出样品中的水分，并由枯燥的惰性气体载入到卡尔费休滴定仪中分析.硫醇,硫化物（S-和H2S）,硫磺和其他化合物对试验方法的干扰参见第5章.1.2 本标准使用市售的卡尔费休库仑试剂测定添加剂、润滑油、根底油、自动传动液和有机试剂等物质的水分含量.选择适宜的样品进样量,本标准的测量范围从mg/kg级到百分比级.1

2、.3本标准采用国际单位制单位.其它测量单位制单位在本标准不予采用.1.4 本标准的应用可能涉及到某些有危险性的材料、操作和设备,但并未对与此有关的所有安全问题都提出建议.用户在使用本标准前有责任制定相应的平安和保护举措.并确定相关规章限制的适用性.2引用文件2.1美国材料与试验协会标准D1193试剂级水规格分类D1298密度计法测量原油和液体石油产品密度、相对密度或APl密度试验方法D4052数字密度计法测量液体密度和相对密度试验方法D4057石油和石油产品手工取样规程D4177石油和石油产品自动取样规程D5854石油和石油产品混合和处理规程E203卡尔费休容量法测定水分含量试验方法3方法概要

3、3.1 将一定量的样品参加到卡尔费休库仑仪的滴定池中,滴定池正极生成的碘与样品中的水分根据反响计量学,按1：1的比例发生卡尔费休反响.当滴定池中所有的水分反响消耗完后，滴定仪通过检测过量的碘产生的电信号,确定滴定终点并终止滴定.依据法拉第定律，由滴定出的水分的量与总积分电流成一定比例关系计算样品中的水含量.3.2 样品进样量的计量单位可以是质量单位或是体积单位.3.3 粘稠状样品可使用水分蒸发器进行测量.将样品参加到水分蒸发器中加热,蒸发出的水分由枯燥的载气带入卡尔费休滴定池中进行滴定分析.4意义和用途4.1对于生产、销售、采购和运输润滑油、添加剂和相应产品来说，了解其水含量的多少对于预测油品

4、的质量和性能特点有很大的帮助.4.2对润滑油品来说,微量水分的存在将导致过早的腐蚀和磨损，由此增多的残留物会降低油品的润滑效果,造成过滤器的堵塞,影响添加剂的成效发挥，并有助于有害细菌的生长.5干扰因素5.1 卡尔费休法测量水含量时，许多物质和混合物因发生缩合或氧化复原反响而会干扰卡尔费休法测定水含量.在石油产品中，最常见的干扰来自于硫醇和硫化物.如果水的浓度大于2%而硫化物含量少于500mgk,这些物质对测定水含量的干扰是微缺乏道的.其他关于干扰卡尔费休法的信息,请参见测试方法E203.此外,选用适宜的试剂可以克服一些干扰物,例如酮的影响.5.2 用卡尔费休法测量含水量为10200mgkg样

5、品时,硫磺和硫化物产生的干扰影响程度尚未经实验验证,但是如果硫醇和硫化物的浓度大于500mgkg,它们对低含水量样品的测量会产生显著的影响.5.3 获得可靠测量结果的有用提示,参考附录A.6仪器1. 1卡尔费休库仑滴定仪：市场上有许多型号的自动卡尔费休库仑滴定仪器,采用电化学原理判断滴定反响终点.它们均由滴定池、的电极、磁力搅拌器和限制单元局部组成.具体操作方法请参见制造商提供的操作说明书,不在此赘述.1.1.1 水分蒸发器：市场上有许多自动的水分蒸发器.具体操作方法请参见制造商提供的操作说明书,不在此赘述.2. 2注射器：可以很容易地用标有精确刻度的玻璃注射器或是一次性注射器将样品注入到滴定

6、池中.注射器针头(带有鲁尔锥形接头的皮下注射用针头)的长度能够保证穿过进样口隔膜后能浸入到阳极试液液面以下.针头的针孔应尽可能的小,但必须保证吸样时不会出现反压或是堵塞的情况.注射器的型号如下所述：6. 2.1容量10uL的注射器,能够精确到0.IuL,并带有符合6.2规定的针头.此型号注射器能够准确注入微量的水，以检查试剂的性能,请参看第10章.7. 2.2根据表1选择以下容量的注射器：250ul,精确到IOU；500ul,精确到IOU1；Iml,精确到0.Olul;2ml,精确到0.01ml；3ml,精确到0.Olul.推荐使用带有优质气密性的TFE碳氟化合物材料的活塞和鲁尔锥形接头的玻璃

7、注射器.表1测试样品参加量基于样品预期含水量)预计水含量样品参加量也或mL)滴定出的水的质量(Ug)10IOomg/Kgug/mL3.030-30010IoOnlg/Kgug/mL2.0200-10000.02-0.1%1.0200-10000.1-0.5%0.5500-25000.52.5%0.251250-62507试剂和材料7.1 试剂纯度一所有的试验中都应当使用试剂级化学品.除非另有说明,所有试剂均应符合美国化学会分析试剂委员会制定的规格.如果需要使用其他级别的试剂,应当保证所提供的试剂纯度不会影响测试的准确度.7.2 纯水：除非另有说明,试验所用的水应当满足D1193规格中II型纯水

8、的要求.7.3 二甲苯：试剂级,经分子筛枯燥后水含量小于IOO到200mgkg.（注意：易燃,蒸汽有毒）7.4 卡尔费休试剂：市售的用于卡尔费休库仑滴定的标准试剂7. 4.1阳极电解液：建议使用新配制的电解液.卡尔费休阳极电解液的配制方法通常是将购置的卡尔费休阳极试剂与二甲苯按体积比6：4的混合而成.不同的试剂、仪器和样品需要按不同比例配制阳极电解液.有些样品的测量可能不需要参加二甲苯,而另一些可能需要参加二甲苯（警告一易燃,吸入、咽下或经皮肤吸收均有毒）以提升其在电解液中的溶解度.注1一甲苯可以代替二甲苯使用.然而17局部的精确数据是使用二甲苯所获得的.7. 4.2阴极电解液：建议使用市售的

9、新配置的阴极电解液（警告一易燃、如果吸入、咽下或被皮肤吸收是可致命的,可能有致癌危险）8. 4.3如果样品中含有酮类物质，可以使用市场上专门用于此类样品分析的卡尔费休试剂.注2由于有些实验室常常不知道他们的样本是否含有酮,所以添加酮抑制试剂常作为他们标准分析程序的一局部.8.1 正己烷：试剂级，水含量小于100到200mgkg.使用分子筛枯燥（警告一易燃的、蒸汽有毒）8.2 白油：试剂级8.3 5A分子筛：8-12网孔8采样8.1 取样是指从任一管线、容器或是其他系统中的物料中获得的一定量有代表意义的样本并将其置于样品容器中用于实验室或是实验仪器分析所需的所有步骤.8.2 实验室样品：在实验室

10、内或是试验仪器上用本标准分析的石油产品样品.实验室样品必须是从符合GB/T4756的设备和技术要求,从管线、容器或是其他系统的石油产品中获得的一定量并具有有代表意义的样品中得到的.注3：关于实验室样品的例子有：来源于手工采样的瓶装样品,用自动采样器获得的封装在容器中的样品，用储存容器封装从先前分析传递来的样品.8.3 测试样品：从实验室样品中抽取的一定量的用于本试验方法分析的样品.8.4 根据测试样品的预期含水量,对照表1,选择测试样品的进样量.9仪器准备9.1 根据滴定仪制造商的设备说明书准备并操作滴定设备.9.2 密封各个接口和连接处,预防空气中的湿气进入仪器.9.3根据卡尔费休滴定仪厂商

11、的推荐,将适量的卡尔费休阳极电解液参加滴定池阳极隔间.9. 4将卡尔费休阴极电解液参加滴定池的阴极隔间，阴极溶液液面应低于阳极溶液23mm.9.5开启仪器,翻开磁力搅拌装置,调整搅拌速度均匀平稳.预滴定滴定池里剩余的微量水分直至到达滴定终点.在进行下一步实验前,保证背景电流1或是背景滴定速率）稳定并低于厂家推荐的最大值.注4：如果仪器长时间显示高背景电流，可能是滴定池内壁存有微量水.轻轻地摇动滴定池（或提升搅拌速率）使电解液冲洗容器内壁.保持滴定仪的背景电流稳定在较低的水平.10校准与标准化10.1 理论上讲,标准化是不需要的，由于根据计量学和卡尔费休反响原理,滴定出的水的量与消耗的库仑电量成

12、一定比例关系.然而,实际操作中随着测试次数的增加,试剂的性能会有所降低.建议更换新试剂时及每十次检测之后,通过注入量（测试样品水含量范围的典型值）的纯水,如IOoOO微克或10微升,来定期监测试剂的性能.11步骤A质量法10.2 将新配制的电解液分别参加滴定器的阳极和阴极局部,开启仪器,预滴定试剂到达第节所描述的终点条件.11.2根据下面的步骤将油品试样参加到滴定池中：11.2.1 选取一个洁净、枯燥并具有适宜容积的注射器,吸取并丢弃至少3次试样.然后立即吸取一份试样,用一张干净的滤纸擦净针头后称重,精确到OJmg左右.将注射器针头穿过仪器进样口隔膜,浸入阳极液面以下,注入试样.抽出注射器,用

13、一张滤纸擦净针头,称重,精确到OJmg左右.到达滴定终点后,记录下滴定出的水的微克数.注5：如果样品中的水含量是未知的,可以参加少量样品试验，以预防过长的滴定时间和试剂消耗.根据滴定结果调整样品的进样量.11.2.2 滴定结束后，当背景电流或者滴定速率恢复到如9.5中所述的一个稳定的读数时,，可以继续按11.2.1的步骤进行实验.11.3 当以下的情况发生时,更换电解液并按第9节的步骤重新准备仪器.11.3.1 背景电流的值持续很高且不稳定.11.3.2 阳极区域出现分层或是油样覆盖了电极外表.11.3.3 注入滴定容器中的样品量超过了阳极间隔中溶液总体积的四分之一.11.3.4 滴定池中的电

14、解液超过一个星期未更换.11.3.5 当仪器显示错误信息,直接或间接的建议应当更换电解液一请查阅仪器操作手册.11.3.6 注入10微升纯水样品的测量结果超出10000200Ug的范围.11.4 如果滴定池被试样污染,需用二甲苯彻底的清洗阳极和阴极局部.决不允许用丙酮或其他酮类物质清洗.电极隔膜的堵塞,会导致仪器发生故障.11.5 如果样品过于粘稠而很难用注射器吸取,可以先把试样放入枯燥洁净的瓶中,称量瓶子和产品的重量.然后用适当的方法例如用滴管,迅速转移适宜数量的样品至滴定池内.重新称量瓶子和样品重量，并按11.2的步骤进行滴定.12方法8体积法12.1用注射器吸取适当体积的样品，按步骤A中

15、11.2.1到11.5的步骤进行实验.注6：用卡尔费休库仑分析仪将一定体积的试样滴定至电化学的终点.除另有说明外,其它实验步骤同方法A.然而必须保证测试样品体积测量的精确度不会受样品蒸气压和粘度的影响.注7：用卡尔费休库仑法测量液体石油产品水含量的仲裁规定使用A步骤，即取一定质量的试样进行分析.注8：注射器中如存在气泡将会影响实验的精度.而每个样品生成气泡的倾向性是受样品类型和相应蒸气压两因素联合作用的.实践证实用高精度注射器很难量取粘稠状样品进行体积法的卡尔费休库仑滴定.注9：附录A中给出关于获得可靠结果的有用信息、.13方法C水分蒸发器间接滴定法13.1水分蒸发器间接滴定法适用于由于粘度大

16、、存在干扰反响或是水含量很小（例如，100mgkg）而无法根据步骤A或B进行直接滴定分析的样品.实验前将IOml白油参加到蒸发器附件中.加热白油到设备生产厂建议的温度,并用300mlmin的枯燥氮气进行吹扫.12.2精确称量50.Olg粘稠样品加到Ionll容量瓶中,参加无水正已烷至刻线处.摇动容量瓶直至样品完全溶解.注10：在使用之前所有的玻璃器皿都要彻底的枯燥.微量水分的存在都会导致结果的不准确.最初的几次分析一定耍测试水分含量的标准物质，以判断系统是否工作正常.对水一乙醇标准物质来说,用橡胶隔片密封比橡胶塞的效果更好.12.3注射Irnl溶解后样品到蒸发器中.按着步骤A中11.1到IL5

17、的过程,开始操作程序.到达滴定终点后,记录数字显示器上显示的水的微克数.14.1可以通过每天分析质量限制样品(QC样品)来确认在用设备或过程的水平.选取的QC样品应能代表日常分析的典型样品.如果日常工作中需要分析的试样数量较多，那么必须增加质量限制检验的频次.可以用限制图或是其他统计技术分析质量限制样品的数据.如果分析结果在统计限制限范围内，可以降低检查的频次.但是如果测定的数据显示实验室处于失控状态，例如分析数据超出了实验室限制限，那么就必须在继续进行实验前调查原因并采取纠正举措使分析过程回到受控状态.考虑到今后的使用,应当保证质量限制样品的数量充足,并且在预期的存储条件下能够保持均匀和稳定

18、.在监控测量过程之前,方法的操作者需要确定QC样品的平均值和限制限.为保证数据质量,应当根据方法精密度检查质量限制样品的精度.15计算15.1计算样品中的水含量,单位是mg/kg或Dlml,方法如下：水含量,mg/kg或Dg/g=W1W2或水含量,Dlml=VlV2(1)其中：Wl二滴定出水的质量,单位是mg或DgW2二样品的质量,单位是Kg或gVl二滴定出水的体积,单位是D1V2二试样的体积,单位是ml15.2计算样品中的质量百分含量或体积百分含量,方法如下：质量%=Wl/10000XW2或体积%=Vl10XV2(2)其中Wl,W2,VI,V2的含义同15.1中所述15.3可以用下面的公式计

19、算不同单位表示的样品中水含量,用质量分数求体积分数,或反之.水含量,体积=水含量,质量%X实验温度下样品的密度/实验温度下水的密度(3)水含量,质量=水含量,体积%X实验温度下样品的密度/实验温度下水的密度(4)15.3.1密度的测量可以采用GB/T1884和SH/T0604.如果样品密度的单位是gmL,而在实验温度下得到的水的密度可近似为lg/mL,可以简化为公式(5)和(6)：水含量,体积=水含量，质量%X样品在实验温度下的密度(5)水含量,质量%=水含量，质量%/样品在实验温度下的密度(6)16报告16.1记录水的质量百分含量,精确到mg/kg或是0.01%；或是记录水分的体积百分含量,

20、精确到Dl/ml或是0.01%.16.2报告应指明采用GB/T11133中的A、B、C中哪个实验方法测的结果.17精密度与偏差按下述规定判断试验结果的可靠性(95%的置信水平).17.1.1重复性：同一操作者,使用同一仪器,用相同的方法对同一试样测得的两个连续试验结果之差.17.1 .2再现性：不同操作者,使用不同仪器,用相同的方法对同一试样测得的两个试验结果之差.体积质量,重复性0.08852XX*0.03813XX0.6再现性0.5248XX0.70.4243XX0.6式中:X一一两次试验结果的平均值,体积，%或是质量,%17.2 偏差：由于库仑分析仅被定义在这个实验方法中，故用此实验方法

21、中测定水含量没有偏差.18关键词18.1库仑滴定；卡尔费休滴定；水附录A（资料性附录）卡尔费休库仑法水分分析法帮助提示在使用本方法时，建议做好以下预防举措，以获得准确精密的试验结果.虽然局部举措已在方法正文中进行过描述,但为了便于参考,一并在本附录中列出.X.1一局部化学物质对本滴定反响有干扰,它们包括：硫醇盐类、硫化物类、胺类、酮类、醛类、氧化剂和复原剂等等.其中一局部物质的干扰可以通过参加适宜的试剂予以消除,例如可以通过参加苯甲酸或是琥珀酸消除醛类和酮类的干扰.X.2当样品含水量较低时（VO.02%,质量）时,硫醇盐和硫化物（硫含量500mgkg）对于测量结果的影响将是显著的.（请参见实验

22、方法E203）.X.3所有配件都必须排除出水分.所有的注射器、针头和称量瓶清洗完毕后要用无水丙酮冲洗.冲洗完毕后应在IooC枯燥箱内至少枯燥1小时以上,之后应立即转移到枯燥器内存放.X.4以最快速度将样品参加到枯燥冷却好的样品瓶中并密封好,样品的液面离瓶口的距离不超过15mm.X.5用枯燥过的皮下注射器从样品瓶中转移一定量的样品以后,要用同一个注射器注射枯燥的氮气到样品瓶中，以填补移出样品的体积.X.6注射器中的气泡会增加测量的不确定性.粘稠样品可能很难用精确注射器进行体积计量.在这种情况下,样品的进样量用质量计量优于体积计量.X.7尽管标准化对于卡尔费休库仑滴定不是必须的,但是由于试剂性能会

23、随着分析次数的增加而下降，所以需要定期对其进行监控，比方在新试剂使用时以及每十次检测之后.标准化的方法是准确注入IOOOOug或是IOuL纯水进行测量.X.8在吸取一定量的样品注入到滴定池之前,必须要用洁净枯燥的注射器抽取并丢弃该样品至少三次，以到达清洗注射器的目的.X.9仪器待机过程中如果长时间出现高背景电流,可能是由于滴定池内壁存有微量的水分.可以通过轻轻摇晃滴定池或是提升搅拌效率方法让电解液冲洗内壁上附着的微量水分.X.10样品的剩余物会阻塞隔离电极阴阳极区域的隔膜.如果发生此情况,拆卸仪器并用适宜的酸清洗电极隔膜.X.H任何时候,当发现有下面所列某种情况发生时,更换阳极和阴极电解液并根据第9局部重新准备仪器.X.11.1持久显示高的背景电流,且电流值不稳定.X.11.2滴定池阳极局部出现液相分层或是有样品覆盖在电极外表.X.11.3参加到滴定池中样品的总量超过阳极溶液体积的四分之一X.11.4滴定池中的溶液已使用超过一个星期的时间X.11.5仪器显示信息建议更换电解液X.11.6精确注入IOuL纯水样品分析,结果超出100000+200ug范围X.12如果滴定池被样品污染,用二甲苯彻底清洗阳极和阴极局部.禁止使用丙酮或是其他酮类溶剂.