环保型卡尔·费休试剂的实验研究

2021-04-29张泽志王小松翟耀琨

河南教育学院学报（自然科学版） 2021年1期

张泽志，王小松，高霞，翟耀琨，李玉

(1.河南财政金融学院环境经济学院，河南郑州 450046；2.郑州康晖食品科技有限公司，河南郑州 450001； 3.郑州大学化工学院，河南郑州 450001)

0 引言

卡尔·费休法(1935年由德国化学家Karl Fischer提出)是测定许多无机物和有机物中水含量的方法，还可以间接测定多种有机物及过氧化物。该经典法采用卡尔·费休试剂(碘、二氧化硫、吡啶和甲醇)，利用碘和二氧化硫的氧化还原反应，在有机物吡啶和甲醇的环境下，与水发生定量反应而测定水分，应用广泛[1-3]。但使用中发现该试剂存在以下不足：试剂中的吡啶具有较大毒性和极难闻恶臭气味，有损于测试者的健康和环境；溶液在储运过程中会产生副反应，消耗了试剂中的碘分子，储存期下降。因此，其应用受到了一定限制[4-5]。

针对上述问题，部分学者对卡尔·费休试剂进行改进并取得一定效果[5-6]。但其使用仍然面临一些问题，如环保性低，使用成本高及测定结果的准确度低等。鉴于此，笔者借鉴前人研究，选用二乙醇胺代替吡啶，乙醇代替甲醇，设计出成本低、稳定性高的环保型卡尔费休试剂，并通过显著性检验将环保试剂与经典试剂进行对比检验，以保证测定结果的准确度。

1 实验部分

1.1 试剂

无水甲醇，二乙醇胺，无水乙醇，碘，二水酒石酸钠(Na2C4H4O5·2H2O，含结晶水15.66%)。氯化钡样品，市售；精香料样品，郑州康晖食品科技有限公司生产。

二氧化硫(气体)：无水亚硫酸钠和硫酸反应，经浓硫酸及二氯化钙干燥而得。

1.2 经典卡尔·费休试剂的配制

依文献[2]所述方法，取无水甲醇670 mL于磨口干燥的1 000 mL棕色玻璃磨口瓶，加入85 g碘，盖上瓶塞, 振荡至碘全部溶解，加入270 mL的无水吡啶，摇匀，于冰水浴中缓缓通入干燥的二氧化硫气体，使棕色玻璃瓶增重65 g左右，将此试剂混匀，并在密封情况下避光保存24 h后进行标定。此即为常规卡尔·费休试剂(简称经典试剂，下同)。

1.3 环保卡尔·费休试剂的配制

取乙醇670 mL于磨口干燥的1 000 mL棕色玻璃瓶，加入85 g碘，盖上瓶塞, 振荡至碘全部溶解，加入270 mL的二乙醇胺，摇匀，于冰水浴中缓缓通入干燥的二氧化硫气体，使棕色玻璃瓶增重65 g左右，将此试剂混匀，并在密封情况下避光保存24 h后进行标定。此即为环保卡尔·费休试剂(简称环保试剂，下同)。

1.4 两种试剂的标定

将上述经典试剂和环保试剂依文献[2]所述的电量法分别进行标定，得到试剂的滴定度T，滴定度的计算公式为

其中，T：环保型卡尔·费休试剂对水的滴定度，mg/mL；m1：加入二水酒石酸钠的质量，g；V1：标定所消耗的卡尔·费休试剂的体积，mL。

2 结果与讨论

2.1 环保试剂与经典试剂的显著性检验

为验证环保试剂的准确性及其与经典试剂之间是否存在显著性差异，分别取一定质量的氯化钡样品和精香料样品进行测定，分别采用标定后的经典试剂和环保试剂对两样品测定，依次进行对照实验，其操作步骤及计算方法均与经典法相同。将测定结果(测定次数6次，即n=6)按参考文献[1]所述进行F检验，对照实验结果见表1。可以看出，两种对照样品的统计处理数据F值均小于F表值，测定结果没有显著性差异(置信度为P=0.95)，表明环保试剂测定的准确度与经典试剂相比无显著性差异，准确可靠。