卡爾·費(fèi)休法檢測(cè)潤(rùn)滑油中微量水分

張瑞華，劉金升，李 瑩

(山東柏森化工技術(shù)檢測(cè)有限責(zé)任公司，山東 東營(yíng) 257000)

卡爾·費(fèi)休法檢測(cè)潤(rùn)滑油中微量水分

張瑞華，劉金升，李 瑩

(山東柏森化工技術(shù)檢測(cè)有限責(zé)任公司，山東 東營(yíng) 257000)

鑒于水分對(duì)潤(rùn)滑油的危害，水分檢測(cè)是確保潤(rùn)滑油安全使用的重要保障之一。本文介紹了一種通過加入三氯甲烷改進(jìn)卡爾費(fèi)休陽(yáng)極液，以增進(jìn)潤(rùn)滑油與電解液的互溶性，更加準(zhǔn)確的測(cè)定潤(rùn)滑油中微量水分的方法。此方法簡(jiǎn)單易行，結(jié)果穩(wěn)定可靠。

卡爾·費(fèi)休法；潤(rùn)滑油；水分；三氯甲烷

眾所周知，水分對(duì)潤(rùn)滑油危害嚴(yán)重[1-2]，主要有：1.腐蝕設(shè)備，降低其使用壽命；2.水解潤(rùn)滑油中的添加劑，至其減效甚至失效；3.促使?jié)櫥脱趸绊懹推焚|(zhì)量。因此，潤(rùn)滑油水分檢測(cè)顯得尤為重要。潤(rùn)滑油中的水分分為溶解水和非溶解水，非溶解水包括懸浮水和游離水。懸浮水以微小顆粒存在于潤(rùn)滑油中，游離水則是大顆粒會(huì)沉降。非溶解水可以干燥除去，而溶解水由于受到氣壓和溫度影響[3]，無法完全除去。對(duì)潤(rùn)滑油造成危害的主要是非溶解水。

隨著科技的進(jìn)步，檢測(cè)技術(shù)正朝著智能化和精密化方向迅速發(fā)展。當(dāng)前，針對(duì)潤(rùn)滑油水分檢測(cè)的先進(jìn)技術(shù)主要有[4-6]：卡爾·費(fèi)休法，紅外光譜法，氣相色譜法，介電常數(shù)法等等。其中卡爾·費(fèi)休法以其準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)成為最常使用的方法之一，而且已建立相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[7]。卡爾·費(fèi)休法的適用范圍也特別廣泛，不僅普遍應(yīng)用于石油產(chǎn)品水分檢測(cè)，同時(shí)適用于火藥水分檢測(cè)[8]、生物柴油水分檢測(cè)[9]、動(dòng)物油脂水分檢測(cè)[10]、食品水分檢測(cè)[11]等領(lǐng)域。雖然卡爾·費(fèi)休法應(yīng)用廣泛，但該法仍存在一定缺陷，例如對(duì)水含量很小的潤(rùn)滑油來說，其測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定性和重復(fù)性有待進(jìn)一步改善[12-14]。本文采用梅特勒C30S 緊湊型庫(kù)侖法卡爾費(fèi)休水分儀對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行測(cè)試，研究了卡爾費(fèi)休陽(yáng)極液中引入三氯甲烷對(duì)潤(rùn)滑油中微量水分測(cè)定結(jié)果的影響，對(duì)卡爾·費(fèi)休法測(cè)定潤(rùn)滑油中的微量水分有積極的參考價(jià)值。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑

普通潤(rùn)滑油(市場(chǎng)購(gòu)買)；三氯甲烷(色譜純)：天津科密歐化學(xué)試劑有限公司；卡爾費(fèi)休陽(yáng)極液：西格瑪奧德里奇；卡爾費(fèi)休陰極液：西格瑪奧德里奇；改進(jìn)后的卡爾費(fèi)休陽(yáng)極液：將40mL三氯甲烷和100mL卡爾費(fèi)休陽(yáng)極液試劑混勻(綜合考慮有機(jī)溶劑的極性及其粘度，因此選擇三氯甲烷)。

1.2 儀器設(shè)備

(1)全能型庫(kù)侖法卡爾費(fèi)休水分儀：梅特勒C30S 緊湊型，由卡爾費(fèi)休水分儀、庫(kù)侖計(jì)測(cè)試腔、雙鉑針電極(DM143-SC)、發(fā)生器電極、玻璃瓶(1L)、排液管、磁力攪拌、密封件、分子篩(250g)、滴定臺(tái)、1mL注射器等配件組成；

(2)樣品注射器(80×0.8mm注入針)；

(3)電子分析天平：梅特勒-托利多MS205DU型。

1.3 試驗(yàn)原理

GB/T11133-2015是最新采用卡爾費(fèi)休庫(kù)侖滴定法測(cè)試石油產(chǎn)品、潤(rùn)滑油和添加劑中水含量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[15]。該方法原理為[15]：

H2O+SO2+I2+3C5H5N → 2C5H5N·HI+C5H5N·SO3

C5H5N·SO3+CH3OH → C5H5N·HSO4CH3

試樣中的水與卡式試劑可發(fā)生上述反應(yīng)，利用雙鉑電極作指示電極，按照"死停法"原理裝備的終點(diǎn)顯示器指示反應(yīng)的終點(diǎn)，根據(jù)消耗的卡式試劑體積計(jì)算出試樣的水含量。

1.4 試驗(yàn)步驟

全能型庫(kù)侖法卡爾費(fèi)休水分儀已經(jīng)廠家工程師調(diào)試完全符合測(cè)試條件。

測(cè)試時(shí)所用的器皿及量器都需保持潔凈干燥。

適用范圍：注入試樣水含量在10μg-1～10mg。

(1)打開儀器電源，將庫(kù)侖計(jì)測(cè)試腔卡爾費(fèi)休陽(yáng)極液全部電動(dòng)排至廢液瓶，并重新注入140mL卡爾費(fèi)休陽(yáng)極液，打開攪拌直至電位穩(wěn)定后開始測(cè)試。

(2)將待測(cè)潤(rùn)滑油搖勻后，用干燥潔凈并用潤(rùn)滑油潤(rùn)洗過的注射器注入適量潤(rùn)滑油(一般注入試樣體積1～3mL)，采用差量法求出注入潤(rùn)滑油的質(zhì)量并輸入，待反應(yīng)結(jié)束后直接讀取結(jié)果。

(3)平行測(cè)試5次，并求出5次測(cè)量結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

(4)將庫(kù)侖計(jì)測(cè)試腔已用的卡爾費(fèi)休陽(yáng)極液全部排至廢液瓶，將改進(jìn)后的140mL卡爾費(fèi)休陽(yáng)極液注入庫(kù)侖計(jì)測(cè)試腔，打開攪拌直至電位穩(wěn)定后開始測(cè)試。

(5)采用同一潤(rùn)滑油重復(fù)上述(2)-(3)步操作，得出采用改進(jìn)后的卡爾費(fèi)休陽(yáng)極液的5組測(cè)試結(jié)果，并求出5組測(cè)試結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2 結(jié)果與討論

1.4中未加三氯甲烷和加入三氯甲烷的測(cè)試結(jié)果參見表1和表2。

未加三氯甲烷和加入三氯甲烷測(cè)試結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差按照下列公式[16](1)和(2)計(jì)算：

(1)

(2)

式中：S——標(biāo)準(zhǔn)偏差(%)；

n——平行測(cè)定次數(shù)；

xi——樣品的測(cè)定值；

i——樣品的各次測(cè)量值，1～n；

cν ——相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(也叫變動(dòng)異數(shù)或變動(dòng)系數(shù))。

按照式(1)和(2)計(jì)算可知未加三氯甲烷和加入三氯甲烷五組測(cè)試結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為10.84%和2.59%。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差一般要求低于5%，所以改進(jìn)后的測(cè)試結(jié)果符合要求。

表1 未加三氯甲烷的測(cè)試結(jié)果

表2 加入三氯甲烷的測(cè)試結(jié)果

圖1 加三氯甲烷與未加三氯甲烷的測(cè)試結(jié)果

Fig1. The results in the presence and absence of Trichloro methane

由表1和表2可知兩類數(shù)據(jù)的極差分別為1.9×10-6和0.6×10-6。為了更好的反映兩類數(shù)據(jù)的差異性，進(jìn)而繪制了散點(diǎn)圖(參見圖1)。圖1中可以清楚的看出加入三氯甲烷后的測(cè)試結(jié)果偏大，且數(shù)據(jù)間的極差變小。分析可知，由于三氯甲烷是一種很好的溶劑，可以增加潤(rùn)滑油的溶解性[17]，進(jìn)而更準(zhǔn)確的反映油品中真實(shí)水分含量。另外，加入三氯甲烷后5組數(shù)據(jù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差由10.84%降至2.59%，表明引入三氯甲烷后可促進(jìn)潤(rùn)滑油的溶解，使水分含量測(cè)定值接近真實(shí)值，進(jìn)一步驗(yàn)證了以上論述。

3 結(jié)論

通過引入三氯甲烷以增進(jìn)與潤(rùn)滑油的互溶性，同時(shí)采用全能型庫(kù)侖法卡爾費(fèi)休水分儀來測(cè)定潤(rùn)滑油中的微量水分。此方法簡(jiǎn)便便捷，不僅可提高水含量測(cè)定的準(zhǔn)確性，而且能夠改善測(cè)試重復(fù)性較差的缺陷。在已有方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改善創(chuàng)新對(duì)現(xiàn)代分析技術(shù)有著積極的意義。

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(本文文獻(xiàn)格式：張瑞華，劉金升，李 瑩.卡爾·費(fèi)休法檢測(cè)潤(rùn)滑油中微量水分[J].山東化工，2017，46(08)：93-94，97.)

Lubricant Oil——Determination of Trace Moisture Based on Karl·Fischer Method

ZhangRuihua，LiuJinsheng，LiYing

(Shandong BOSEN Chemical Technology Testing Co.,Ltd., Dongying 257000, China)

In view of the moisture is harmful for the lubricating oil, the measurement of moisture content is one of the important guarantee to make sure the safety of lubricating oil. In this paper, we improved Karl fischer anolyte by adding trichloromethane in order to increase the solubility between lubricating oil and electrolyte, meanwhile, it can test the moisture content of the lubricating oil more accurately. The proposed method is not only easy-to-follow but also could receivce stable and reliable results.

Karl Fischer's method; lubricant oil; Moisture content; trichloromethane

2017-02-28

張瑞華(1977—)，女，山東寧陽(yáng)人，山東柏森化工技術(shù)檢測(cè)有限責(zé)任公司，質(zhì)量總監(jiān)，碩士，主要從事精細(xì)化工方向研究；通信作者：李瑩(1990—)，女，山東東營(yíng)人，碩士，主要主要油品檢測(cè)方面工作。

O657;TE626.3

A

1008-021X(2017)08-0093-02