T/SXCIES 002-2020 粗苯中水分含量的测定方法

粗苯中水分含量的测定方法
1　范围
本标准给出了粗苯中水分含量的测定方法、试验仪器、试验步骤、结果计算和重复性。
本标准适用于高温炼焦过程所得的粗苯。
2　规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 1999 焦化油类产品取样方法
GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定
GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法
3　方法一 卡尔?费休容量法
3.1　原理
在含有甲醇的有机试剂中，试样中的水分与卡尔?费休试剂发生如下列反应：
H2O+I2+SO2+C5H5N（或者C3H4N2）→C2H5N?HI（或者C3H4N2?HI）+C5H5N?SO3
C5H5N?SO3（或者C3H4N2?HI）+CH3OH→C5H5N?HSO4CH3（或者C3H4N2IHSO4CH3）
在滴定反应中由两端加上电源的双铂电极跟踪，从去极化的双铂电极所得到的电流信号来控制滴定过程。当溶液中只存在碘化物时，电极极化无电流通过，当达到滴定终点时（此时水反应完毕），溶液中有游离碘存在，使电极去极化，电流突然增加，一个电极上的碘（Iˉ）被氧化，而另外一个电极上同样量的碘（I2）被还原，此时根据所消耗的卡尔?费休试剂体积量即可计算出样品中的水分含量。
3.2　试剂
3.2.1 无水甲醇：分析纯。
3.2.2 卡尔?费休试剂：滴定度在3.5 mg/mL～4.5 mg/mL之间，每次使用前需重新标定对水的滴定度。
3.2.3 去离子水：应符合GB/T6682中三级水规格要求。
3.2.4 干燥剂：变色硅胶，变色硅胶吸附水分后，可通过热脱附方式将水分除去，温度控制在100 ℃～120 ℃为宜。
3.3　试验仪器
3.3.1 卡尔?费休水分测定仪。
3.3.2 双铂电极。
3.3.3 电磁搅拌器。
3.3.4 微量进样器。
3.3.5 实验室常用仪器。
3.4　分析步骤
3.4.1 水值的测定
3.4.1.1　向反应池中注入适量的无水甲醇（3.2.1），使搅拌时池中溶液没过铂电极，液面在电极之上，打开电磁搅拌器。
3.4.1.2　用微量进样器向进样口注入适量去离子水（3.2.3）（质量在5 mg～10 mg之间），记录数据，用卡尔?费休试剂（3.2.2）滴定至终点，记录消耗卡尔?费休试剂的体积数V1。
3.4.1.3　卡尔?费休试剂对水的滴定度（T），mg/mL,按式（1）计算：
???????????(1)
式中：
m1——所加蒸馏水的质量，单位为毫克（mg）；
V1——消耗卡尔?费休试剂的体积数，单位为毫升（mL）。
3.4.1.4　重复3.4.1～3.4.1.3测量步骤，取两次平行测定结果的算术平均值作为卡尔?费休试剂对水的滴定度。卡尔?费休试剂对水的滴定度两次平行测定结果绝对差值不能超过0.20 mg/mL。
3.4.2 试样的测定
用微量进样器移取适量的粗苯试样（水分含量在5 mg～10 mg之间），质量为m2，注入反应池中，用卡尔?费休试剂滴定至终点，记录消耗卡尔?费休试剂的体积数V2。
3.4.3 结果计算
1）粗苯中水分的含量以X计，数值以质量百分数% 表示，按式（2）计算：
???????????.(2)
式中：
T——卡尔?费休试剂对水的滴定度,单位为毫克每毫升（mg/mL）；
V2——消耗卡尔?费休试剂的体积数，单位为毫升（mL）；
m2——粗苯的质量，g。
2）粗苯中水分的含量，以X计，数值以质量分数mg/kg 表示，按式（3）计算
??????????? (3)
式中：
T——卡尔?费休试剂对水的滴定度,单位为毫克每毫升（mg/mL）；
V2——消耗卡尔?费休试剂的体积数，单位为毫升（mL）；
m2——粗苯的质量，g。
3.4.4 精密度
重复性r不大于0.02%
4　方法二 卡尔˙费休电量法（库仑法）
4.1　原理
电解池中的卡尔?费休试剂达到平衡时，注入含水的样品，水与碘、二氧化硫发生氧化还原反应，在甲醇、吡啶（或者咪唑）存在的情况下，生成氢碘酸吡啶（或者氢碘酸咪唑）和甲基硫酸吡啶（或者甲基硫酸咪唑），消耗了的碘在阳极电解产生，从而使氧化还原反应不断进行，直至水分全部耗尽为止，依据法拉第电解定律，电解产生碘是同电解时耗用的电量成正比例关系的，其反应关系如下：
在含有甲醇的有机试剂中，试样中的水分与卡尔?费休试剂发生下列反应：
H2O+I2+SO2+C5H5N（或者C3H4N2）→C2H5N?HI（或者C3H4N2?HI）+C5H5N?SO3（或者C3H4N2?HI）
C5H5N?SO3（或者C3H4N2?HI）+CH3OH→C5H5N?HSO4CH3（或者C3H4N2IHSO4CH3）
在电解过程中，电极反应如下:
阳极：2I--2e→I2
阴极：I2+2e→2I-
2H++2e→H2↑
从以上反应中可以看出，即1摩尔的碘氧化1摩尔的二氧化硫，需要1摩尔的水。所以是1摩尔碘与1摩尔水的当量反应，即电解碘的电量相当于电解水的电量，电解1摩尔碘需要2×96493库仑电量，电解1毫摩尔水需要电量为2×96493毫库仑电量。
4.2　试剂
4.2.1 卡尔?费休试剂。
4.2.2 去离子水：应符合GB/T6682中三级水规格要求。
4.2.3 干燥剂：变色硅胶，变色硅胶吸附水分后，可通过热脱附方式将水分除去，温度控制在100℃～120℃为宜。
4.3　试验仪器
4.3.1 卡尔?费休库仑法水分测定仪。
4.3.2 微量进样器。
4.3.4 实验室常用仪器。
4.4　分析步骤
4.4.1 仪器的自检
4.4.1.1　向反应池中注入适量的库仑法用的卡尔?费休试剂（4.3.1），使搅拌时池中溶液没过铂电极，液面在电极之上，打开电磁搅拌器。
4.4.1.2　当仪器显示正常后，用微量进样器向进样口注入适量去离子水（4.2.2），重复测定两三次后，若结果在仪器允许误差范围内，即可以正常测量。
4.4.2 试样的测定
用微量进样器取适量的粗苯试样，注入反应池中，按照操作步骤进行测量。
4.4.3 结果计算
采用库仑法测定时，仪器一般直接显示样品含水量，可以按照3.4.3方法换算为所需要单位。仪器若不能直接显示含水量，样品中水分含量按式（4）方法计算：
????????? (4)
式中：
W ——粗苯中水分含量，单位为微克（μg）；
Q ——电解电量，单位为毫库仑（mC）；
18——水的分子量，单位为克每摩尔(g/mol)。
4.4.4 精密度
重复性r不大于0.02%。