卡尔·费休法检测润滑油中微量水分

张瑞华，刘金升，李 莹

(山东柏森化工技术检测有限责任公司，山东 东营 257000)

卡尔·费休法检测润滑油中微量水分

张瑞华，刘金升，李 莹

(山东柏森化工技术检测有限责任公司，山东 东营 257000)

鉴于水分对润滑油的危害，水分检测是确保润滑油安全使用的重要保障之一。本文介绍了一种通过加入三氯甲烷改进卡尔费休阳极液，以增进润滑油与电解液的互溶性，更加准确的测定润滑油中微量水分的方法。此方法简单易行，结果稳定可靠。

卡尔·费休法；润滑油；水分；三氯甲烷

众所周知，水分对润滑油危害严重[1-2]，主要有：1.腐蚀设备，降低其使用寿命；2.水解润滑油中的添加剂，至其减效甚至失效；3.促使润滑油氧化，影响油品质量。因此，润滑油水分检测显得尤为重要。润滑油中的水分分为溶解水和非溶解水，非溶解水包括悬浮水和游离水。悬浮水以微小颗粒存在于润滑油中，游离水则是大颗粒会沉降。非溶解水可以干燥除去，而溶解水由于受到气压和温度影响[3]，无法完全除去。对润滑油造成危害的主要是非溶解水。

随着科技的进步，检测技术正朝着智能化和精密化方向迅速发展。当前，针对润滑油水分检测的先进技术主要有[4-6]：卡尔·费休法，红外光谱法，气相色谱法，介电常数法等等。其中卡尔·费休法以其准确、快速、简便的优势成为最常使用的方法之一，而且已建立相应的国家标准[7]。卡尔·费休法的适用范围也特别广泛，不仅普遍应用于石油产品水分检测，同时适用于火药水分检测[8]、生物柴油水分检测[9]、动物油脂水分检测[10]、食品水分检测[11]等领域。虽然卡尔·费休法应用广泛，但该法仍存在一定缺陷，例如对水含量很小的润滑油来说，其测试结果稳定性和重复性有待进一步改善[12-14]。本文采用梅特勒C30S 紧凑型库仑法卡尔费休水分仪对润滑油进行测试，研究了卡尔费休阳极液中引入三氯甲烷对润滑油中微量水分测定结果的影响，对卡尔·费休法测定润滑油中的微量水分有积极的参考价值。

1 实验部分

1.1 试剂

普通润滑油(市场购买)；三氯甲烷(色谱纯)：天津科密欧化学试剂有限公司；卡尔费休阳极液：西格玛奥德里奇；卡尔费休阴极液：西格玛奥德里奇；改进后的卡尔费休阳极液：将40mL三氯甲烷和100mL卡尔费休阳极液试剂混匀(综合考虑有机溶剂的极性及其粘度，因此选择三氯甲烷)。

1.2 仪器设备

(1)全能型库仑法卡尔费休水分仪：梅特勒C30S 紧凑型，由卡尔费休水分仪、库仑计测试腔、双铂针电极(DM143-SC)、发生器电极、玻璃瓶(1L)、排液管、磁力搅拌、密封件、分子筛(250g)、滴定台、1mL注射器等配件组成；

(2)样品注射器(80×0.8mm注入针)；

(3)电子分析天平：梅特勒-托利多MS205DU型。

1.3 试验原理

GB/T11133-2015是最新采用卡尔费休库仑滴定法测试石油产品、润滑油和添加剂中水含量的国家标准[15]。该方法原理为[15]：

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

C5H5N·SO3+CH3OH → C5H5N·HSO4CH3

试样中的水与卡式试剂可发生上述反应，利用双铂电极作指示电极，按照"死停法"原理装备的终点显示器指示反应的终点，根据消耗的卡式试剂体积计算出试样的水含量。

1.4 试验步骤

全能型库仑法卡尔费休水分仪已经厂家工程师调试完全符合测试条件。

测试时所用的器皿及量器都需保持洁净干燥。

适用范围：注入试样水含量在10μg-1～10mg。

(1)打开仪器电源，将库仑计测试腔卡尔费休阳极液全部电动排至废液瓶，并重新注入140mL卡尔费休阳极液，打开搅拌直至电位稳定后开始测试。

(2)将待测润滑油摇匀后，用干燥洁净并用润滑油润洗过的注射器注入适量润滑油(一般注入试样体积1～3mL)，采用差量法求出注入润滑油的质量并输入，待反应结束后直接读取结果。

(3)平行测试5次，并求出5次测量结果的相对标准偏差。

(4)将库仑计测试腔已用的卡尔费休阳极液全部排至废液瓶，将改进后的140mL卡尔费休阳极液注入库仑计测试腔，打开搅拌直至电位稳定后开始测试。

(5)采用同一润滑油重复上述(2)-(3)步操作，得出采用改进后的卡尔费休阳极液的5组测试结果，并求出5组测试结果的相对标准偏差。

2 结果与讨论

1.4中未加三氯甲烷和加入三氯甲烷的测试结果参见表1和表2。

未加三氯甲烷和加入三氯甲烷测试结果的相对标准偏差按照下列公式[16](1)和(2)计算：

(1)

(2)

式中：S——标准偏差(%)；

n——平行测定次数；

xi——样品的测定值；

i——样品的各次测量值，1～n；

cν ——相对标准偏差(也叫变动异数或变动系数)。

按照式(1)和(2)计算可知未加三氯甲烷和加入三氯甲烷五组测试结果的相对标准偏差分别为10.84%和2.59%。相对标准偏差一般要求低于5%，所以改进后的测试结果符合要求。

表1 未加三氯甲烷的测试结果

表2 加入三氯甲烷的测试结果

图1 加三氯甲烷与未加三氯甲烷的测试结果

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

由表1和表2可知两类数据的极差分别为1.9×10-6和0.6×10-6。为了更好的反映两类数据的差异性，进而绘制了散点图(参见图1)。图1中可以清楚的看出加入三氯甲烷后的测试结果偏大，且数据间的极差变小。分析可知，由于三氯甲烷是一种很好的溶剂，可以增加润滑油的溶解性[17]，进而更准确的反映油品中真实水分含量。另外，加入三氯甲烷后5组数据的相对标准偏差由10.84%降至2.59%，表明引入三氯甲烷后可促进润滑油的溶解，使水分含量测定值接近真实值，进一步验证了以上论述。

3 结论

通过引入三氯甲烷以增进与润滑油的互溶性，同时采用全能型库仑法卡尔费休水分仪来测定润滑油中的微量水分。此方法简便便捷，不仅可提高水含量测定的准确性，而且能够改善测试重复性较差的缺陷。在已有方法的基础上进行改善创新对现代分析技术有着积极的意义。

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(本文文献格式：张瑞华，刘金升，李 莹.卡尔·费休法检测润滑油中微量水分[J].山东化工，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

张瑞华(1977—)，女，山东宁阳人，山东柏森化工技术检测有限责任公司，质量总监，硕士，主要从事精细化工方向研究；通信作者：李莹(1990—)，女，山东东营人，硕士，主要主要油品检测方面工作。

O657;TE626.3

A

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