化工产品国标法与卤素水分仪法水分测定评价

杨金雪

分析检测

化工产品国标法与卤素水分仪法水分测定评价

杨金雪

（湖北航鹏化学动力科技有限责任公司， 湖北 襄阳 441000）

使用卤素水分仪对水分含量进行测定时，其采用干燥失重法原理，与国家标准烘箱法相同，检测结果具有可替代性。此次使用国标法与卤素水分仪法分别对同生产批次化工产品进行水分含量测定，对其测试过程及方法进行比较，并通过计算值对两种方法测试数据进行评价。

化工产品水分测定； 烘箱法； 卤素水分仪；值

化工产品的水分检测一般采用国标烘箱法，其测试方法简单，数据准确，可信度高，但是由于烘箱法在测试过程中，为达到称量瓶及样品的恒重要求，通常整个测试过程在5 h以上[1]，测试效率较低，在实际生产过程中，远远无法满足化工产品质量控制及时性的问题，因此在化工产品水分测试精确度要求不高的情况下，通常使用卤素水分仪法作为水分测定替代方法。

其采用干燥失重法原理，通过加热系统快速加热样品，使样品的水分能够在最短时间之内完全蒸发，从而能在很短的时间内检测出样品的含水率。采用的原理与国家标准烘箱法相同，检测结果具有可替代性。

在使用卤素水分仪对化工产品进行水分含量测定前，需对卤素水分仪的测试参数进行确认，即测试温度及时间，根据其测试原理，首先对待测样品采用国标烘箱法进行测试，根据测试结果，待测样品特性及测试效率要求，不断调整及优化卤素水分仪的测试参数设置，以使国标烘箱法与卤素水分仪测试法的水分测试结果达成某种趋势对应关系，满足生产实际及高效检测要求。

1 卤素水分仪参数确认

由于此次待测样品为易燃易爆品，燃点在150 ℃以上，因此在保证安全的情况下，将卤素水分仪测试温度调整至最高安全温度，最终确定为110 ℃。

确认测试温度后，取同一批次产品重复测试5次，设备参数设置为110 ℃，15 min，记录每分钟测试水分含量值，在求均值后数据曲线如图1。

图1 水分%-时间min曲线

由图1可知，随着测试时间的延长，样品水分含量测试值逐步趋于稳定，在第8 min后，其均值曲线趋于平缓，可认为在随着测试时间的延长后，测试样品水分含量的测试值基本无变化，其测试数据可信度较高。

因此在保证测试准确度及效率的前提下，最终将卤素水分仪测试参数确定为110 ℃·10 min-1。

以下介绍了在采用国标烘箱法与卤素水分仪法分别进行水分测定不同的操作过程，及卤素水分仪110 ℃·10 min-1条件下，2种测试方法的数据比对结果。

2 检测使用的仪器设备

2.1 卤素水分仪法

卤素水分仪，型号：METTLER TOLEDO HG63，校准结果：合格。

2.2 烘箱法

电子分析天平，型号：METTLER TOLEDO ME104，校准结果：合格。

电恒温干燥箱，型号：SC/BHX-35A，校准结果：合格。

称量瓶，70×35 mm；干燥器。

3 烘箱法（GB/T 6284—2006）

3.1 测试过程

取5只称量瓶，洗净标记后置于电热恒温干燥箱中干燥，温度设置为105 ℃，取出后置于干燥器中，冷却30 min后，对称量瓶进行称重。重复以上步骤，直至恒重（2次称量结果之差不大于0.000 3 g），得出称量瓶的质量[1]。

使用电子分析天平称取5个平行待测样品，将样品倒入称量瓶中，置于电热恒温干燥箱中（注意称量瓶与盖子需错开放置，温度105 ℃，时间2～4 h）干燥，取出后置于干燥器中冷却后进行称量；重复以上步骤，直至恒重，得出称量瓶+样品的质量[1]。

3.2 计算

根据水分计算公式：

=(1-2)/(1-0)×100%[1]。 （1）

式中：0—称量瓶的质量， g；

1—称量瓶和干燥前样品的质量， g；

2—称量瓶和干燥后样品的质量， g。

计算如表1。

表1 烘箱法测试数据

3.3 不确定度

在使用烘箱法进行测试时，其不确定度来源主要包括称量误差、设备误差、测试环境、样品差异等；本文在进行不确认度评定时主要考虑测试重复性及称量引入的不确定度，其他影响较小的因子忽略不计。

3.3.1 测试重复性引入的不确定度

样品水分检测重复性引入的标准不确定度，用贝赛尔公式[2]引入的标准不确定度为：

()=0.001 6 (%)。

相对不确定度：

rel()= 0.001 6/0.112 8=0.014 1

3.3.2 干燥前称量引入的不确定度

本次测试使用的METTLER TOLEDO ME104分析天平，其最大分辨力为0.1 mg，最大允许误差为0.5 mg[5]；电子分析天平分辨力引入的不确定度一般认为是均匀分布[2]，所以：

其相对标准不确定度为：

rel(1-0)=()/(1-0)=

3.3.3 干燥后称量引入的不确定度

干燥后称量引入的不确定度同上[2-4]，因此：

其相对标准不确定度为：

rel(10)(12)=

0.000 29/[(48.456 9-38.452)-(48.445 69-48.445 2)]

≈。 （6）

3.3.4 合成标准不确定度

由于以上两分量由不同的体系产生，可以认为它们之间相互独立[2-4]，所以：

3.3.5 扩展不确定度评定

取包含因子=2，则扩展不确定度：

=ku= 0.001 6×2=0.003 2%。 （8）

4 卤素水分仪法

4.1 参数设置

本次测试卤素水分仪条件设置为：110 ℃·10 min-1（测试温度为110 ℃，保温时间10 min）。

4.2 测试过程

点击卤素水分仪进出仓键，仪器自动伸出料仓，然后将测试样品放入托盘中，使用设备称量系统，参考烘箱法要求，称取（10±0.005）g待测样品（样品需均匀平铺于托盘中），再次点击进出仓键，仓门关闭。点击“start”按钮，设备开始运行，待测量结束，设备自动将托盘伸出并打印测试结果。

4.3 重复测试

重复以上步骤，对样品连续检测8次（同一生产批次，取8组样品），条件设置保持不变，如表2。

表2 烘箱法测试数据

4.4 不确定度评定

4.4.1 测试重复性引入的不确定度

样品水分检测重复性引入的标准不确定度，由贝赛尔公式[2]引入的标准不确定度为：

()=0.003 8 (%)。 （10）

相对不确定度：

rel()= 0.003 8/0.105 0=0.036。 （11）

4.4.2 干燥前后称量引入的不确定度

由检测系统不准确引入的标准不确定度分量按B类评定；分析可知，影响卤素水分仪测试结果的因素主要为样品干燥前后的称量误差[6-7]；由上文烘箱法不确定度计算可知，干燥前后称量引入的不确定度变化可忽略不计，可认为()()

根据厂商提供的技术数据，卤素水分仪称量重复性误差为2 mg[8]；则称量引入的不确定度，以均匀分布估计[2]，计算可得：

相对不确定度：

rel()rel()=0.001 2/10=0.000 1

4.4.3 合成相对标准不确定度评定

由于以上两分量由不同的体系产生，可以认为它们之间相互独立[2]，所以：

4.4.4 扩展不确定度评定

取包含因子=2，则水分检测的扩展不确定度：

5 数据比对

根据计算可的该化工产品在使用国标烘箱法和卤素水分仪法分别进行水分含量测定时，其测试平均值及扩展不确定度计算如下：

表3 烘箱法测试数据

计算值，若||≤1为满意，若||＞1为不满意[9-10]；可得：

此次国标烘箱法和卤素水分仪法化工产品水测定数据比对结果为满意。

6 结 论

通过此次试验可以得出，化工产品在使用国标烘箱法和卤素水分仪法分别进行水分含量测定时，其测试误差主要为重复性测试引入的。卤素水分仪法计算扩展不确定度值是烘箱法计算扩展不确定度值的2倍以上，因此相较而言，国标烘箱法的测试值准确度更高。

由于卤素水分仪在测试化工产品水分含量时，其结果为设备自动计算并生成，数据重复性为0.01%，根据测试数据，可得在检测重复性要求0.01%及以下时，国标法和卤素水分仪法水分含量测定结果基本相同。

通过计算=0.95≤1，国标法和卤素水分仪法测试数据比对结果为满意，因此卤素水分仪法可作为国标法对化工产品水分含量测定的替代方法使用。

［1］化工产品中水分测定的通用方法 干燥减量法：GB/T 6284—2006［S］.

［2］测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1—2012［S］.

［3］陈娟,刘元,高启帅,等.煤中全水分含量测定不确定度评定[J].山东化工,2019,48(14):129.

［4］魏昊. 化学分析中不确定度的评估指南[M]. 北京：中国计量出版社, 2002

［6］贾慧青,翟月勤,杨芳.卤素水分仪测定顺丁橡胶挥发分含量[J].当代化工,2017,46(01):187-189.

［7］宋文文.分析快速水分测定仪测量值的不确定度[J].科学技术创新,2018(04):30-31.

［8］烘干法水分测定仪检定规程：JJG 658—2010［S］.

［9］能力验证结果的统计处理和能力评价指南: CNAS—GL002［S］. 2018.

［10］能力验证的选择核查与利用指南: CNAS—GL032［S］. 2018.

Evaluation of National Standard Method and Halogen Moisture Meter Method for the Determination of Chemical Products Moisture

（Hubei Hangpeng Chemical Power Technology Co., Ltd., Xiangyang Hubei 441000, China）

When the halogen moisture meter is used to determine the moisture content, the principle of drying weight loss method is adopted, which is the same as the national standard oven method, and the test results are replaceable. The national standard method and halogen moisture meter method were used to determine the moisture content of the same batch of chemical products. The test process and methods were compared, and the test data of the two methods were evaluated by calculating the En value.

Chemical products moisture determination; Oven method; Halogen moisture meter; En value

2021-05-12

杨金雪（1991-），男，湖北省襄阳市人，工程师，2014年毕业于湖北工业大学机械设计制造及自动化专业，研究方向：质量与检测，从事质量管理相关工作。

TQ016.5+3

A

1004-0935（2021）11-1734-04