烘干法电子水分测定仪检定中常见问题及分析

2017-09-08赵娟陆浩朱俊刘昆上海市计量测试技术研究院

上海计量测试 2017年4期

赵娟陆浩朱俊刘昆 / 上海市计量测试技术研究院

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0 引言

近年来，随着烘干法水分测定仪技术的革新，烘干法水分测定仪已被广泛地运用于实验室、医药行业、食品行业、环境卫生以及化工业生产中[1]。烘干法水分测定仪是基于烘干原理直接对衡量样品表面分离物或微量水分进行计量的仪器，作为测量物品含水量的专用仪器，它可以对加热过程中物理形态和化学形态稳定的样品进行表面水分含量的测定[2]。根据水分测定仪显示方式和衡量装置的不同，目前市场上的水分测定仪可分为模拟显示水分测定仪和数字显示水分测定仪,其中数字显示水分仪即电子水分测定仪，因其操作简单、测量速度快、测量效率高而被应用较多[3]。依据国家计量检定规程JJG 658-2010《烘干法水分测定仪》，本文对电子水分测定仪在日常检定中遇到的问题进行总结分析，对如何提高电子水分测定仪检定的准确性和可靠性进行论述。

1 电子水分测定仪的正确检定条件

根据检定规程[4]的要求，水分仪工作的环境条件为：温度10～30 ℃，温度波动不大于5 ℃/h，湿度30% RH～70%RH，电源电压稳定。水分测定仪应置于坚固平稳的工作台上使用，周围不能有影响其计量性能的振动、气流、腐蚀性气体以及强磁场，应避免阳光直接照射。

1.1 试验前样品的位置

电子水分测定仪在测试前应置于坚固的平台上，并通过调整水平仪中的水平泡位置[5]，使其处于水平状态，以保证称量结果的准确性。

1.2 预热

和电子天平一样，电子水分仪在测试前应先通电预热。通常预热时间应大于或等于生产商规定的时间，一般不超过30 min。只有经过充分的预热，方可保证水分仪的平衡性能[6]。

1.3 预压

通电预热时间内因水分仪的传感器处于休眠状态，此时其恢复性能欠佳，如果立即进行称量，将影响电子水分仪加载后的回零效果，导致其示值不稳定和重复性变大[7]。因此，电子水分仪预热后不可立即进行称量，应进行短暂的加载和卸载，为电子水分仪预压。

1.4 秤量系统的自校准

电子水分仪在预热之后要先进行自校准后方可进行称量测试。水分仪衡量装置的自校准方法分为外部校准和内部校准。日常检定中，遇到的型号大多为外部校准。一般在水分仪预热之后，按照说明书指示，找到设置“CAL”的相应操作键，再配备标准砝码，完成对水分仪衡量装置的自校准。

2 电子水分测定仪的检定分度数判定及准确度等级与e、n关系

根据检定规程，电子水分测定仪按其衡量装置的检定分度值e和检定分度数n，n=Max/e，划分为两个等级：特种准确度级和高准确度级，如表1所示。

表1 水分测定仪的准确度等级与e、n的关系

2.1 衡量装置的最大允许误差

衡量装置的检定项目包括示值误差和重复性，最大允许误差应满足表2的要求。

表2 电子水分测定仪衡量装置的最大允差(MPE)

2.2 电子水分测定仪的水分误差

电子水分仪烘干装置的检定方法：首先在试样盘上放上玻璃纤维纸，在105 ℃温度下，选择标准烘干程序，以1 mg/60 s的失水速率判定法对其进行预烘；预烘结束后，按去皮键，然后用5 ml移液器取5 ml的氯化钠溶液(浓度为5%)均匀地滴在玻璃纤维纸上，启用标准加热方式，以1 mg/60 s的失水速率判定，记下最终的水分值。若水分测定仪的测量结果以质量值显示，按下列公式计算水分值：

式中：M2—— 水分含量，% ；

ω1—— 初始显示样品质量值，g；

ω2—— 烘干后显示样品质量值，g

氯化钠溶液为标准物质，其制备方法符合GB/T 603-2002《化学试剂试验方法中所用制剂及制品的制备》中的有关规定[4]。其浓度可由下式计算：

式中：c3(Nacl) —— 标准氯化钠溶液浓度，%；

c2(Nacl) —— 标准氯化钠溶液的质量-体积浓度，g/mL；

ρ—— 标准氯化钠溶液的密度，g/mL

电子水分测定仪的显示水分值（M2）与标准水分值（1 -c3(Nacl) = 95%）之间的差值应满足表3。

表3 电子水分测定仪的最大允差（MPE）

3 常见型号及实际检定中的问题

日常检定中常见的电子水分仪生产厂商有：梅特勒-托利多、赛多利斯、奥豪斯、日本A&D、日本岛津、美国丹佛、ADAM、上海精科天美天平科学仪器有限公司、上海精密科学仪器有限公司等。

3.1 量程和实际分度值的判断

实际检定过程中，一些水分仪的量程范围比较容易搞错。例如METTLRT TOLEDO型号为HG63-P，最大秤量是61 g，而不是60 g；HG83-P的最大量程是81 g而不是80 g；sartorius 型号为MA45的最大量程是45 g，而不是40 g；OHAUS型号MB25的量程为99 g/5 mg ，110 g/10 mg双量程；MB23为99 g/5 mg，110 g/10 mg双量程；MB35量程为单量程35 g/5 mg，诸如此类问题。因此，在实际检定过程中，为了防止出错，在有说明书的情况下应首先仔细阅读说明书；其次，在加载标准砝码进行称量测量时，再次仔细确认实际分度值、量程分段点和最大量程点。

3.2 校准方法

3.2.1 加热单元的校准

一些电子水分测定仪的加热单元也可以进行校准，如sartorius型号为MA35的水分仪，其加热单元的校准步骤可参看YTM04MA温度校准套件的的说明书。由于JJG 658-2010中没有对温度元件检定的要求，这里就不再赘述。

3.2.2 秤量系统的校准

在实际检定过程中，水分仪的秤量校准可通过按照说明书的指示来完成。秤量校准分为内校和外校。其中有的水分仪秤量外校是直接在支架上放置校准砝码，如sartorius的MA系列：MA35，MA150,MA100（例如MA100，通过按“Test”键找出校准程序，屏幕显示“-100.000 g”,然后放置校准砝码完成校准）。有的水分仪的校准必须要配用自带的试样盘，在试样盘上放置外部校准砝码才可完成校准。例如METTLER TOLEDO的HX204水分仪，通过“主界面＞测试/校正＞校正”，可进行校准。OHAUS的水分仪通过按主界面的砝码图样的按键来完成校准。A&D型号为MF-50水平仪，通过长按“PROGRAM”键，出现“CH”，再按“PROGRAM”一次，出现“CAL”，再按“ENTER”键等组合键完成校准。通过正确的秤量校准，可减小测定样品实际质量和显示测量值的差异，提高水分仪烘干装置的准确性。

3.3 加热过程注意事项

根据检定规程，水分仪的加热方法是在105 ℃下，用standard自动加热模式加热。设置好加热方式和温度后，在烘样品前要进行预烘。而有些水分仪不具备预烘功能，或者无法设置预烘。此外，有些水分仪启动烘干模式时，不是通过按启动键，而是通过闭合箱盖。这样在结束时，匆忙启开盖子容易造成人员灼伤。安全性应该受到足够重视。

3.4 加热后结果分析

实际检定过程中，有时加热结束后，显示水分值与标准水分值之差超出允许误差范围。影响因素有：三角支架没有放好，样品铝盘变形，玻璃纤维纸没有进行足够预烘，标准物质Nacl溶液失效（如烘干后结果水分显示为100%）。还有一些Nacl溶液在有效期内，但是烘干结果也超出误差。根据检定经验，发现在吸取Nacl溶液前，将盛有Nacl溶液的瓶子摇一摇，再用移液器吸取溶液进行试验的结果会在误差范围内。可见，标准物质的精度会影响检定结果。