本文以煤化工行业水分含量测定为例来进行说明，水分是煤化工行业常见的重要检测指标之一，因水分对物质的质量、稳定性、保质期、腐蚀性等都是起到关键作用，因此水分含量的检测是化验室检测中至关重要的环节。

卡尔费休法的诞生及应用

卡尔·费休法是1935年卡尔·费休(Karl Fischer)提出的测定水分的分析方法。卡尔·费休法是测定物质水分的各类化学方法中，对水最为专一、准确，也是最经典的方法。

德国化学家卡尔·费休 (KarlFischer)

经过近年改进，提高了准确度，扩大了测量范围，已被列为许多物质中水分测定的标准方法。如：GB/T 6283 化工产品中水分含量的测定 卡尔·费休法（通用方法），该标准是1,4-丁二醇、甲醇等等煤化工产品水分的检测标准，该标准明确规定卡尔费休水分仪作为检测水分的仪器。

库伦法与容量法的区别

1、卡尔费休法简介

卡尔费休法是根据碘氧化二氧化硫时需要定量的水参与，水和碘进行1:1反应，实现对样品中水含量的测定，此反应是可逆的，需要加入碱性物质（常见如吡啶）中和生成的酸，确保反应正向发生，又因生成的硫酸酐吡啶不稳定，因此加入无水的甲醇来确保反应的稳定。

原理公式如下：

 H₂O+I₂+SO₂+ROH+3RN→(RNH)SO₄R+2(RNH)I

注：【I₂+SO₂+ROH+3RN】该试剂组合称为卡式试剂，RN为有机碱。

2、库伦法与容量法卡尔费休水分仪的区别

应用以上原理来进行水分含量测定的设备称为卡尔费休水分仪，该设备通过在双铂针电极上施加恒定的极化电流，当反应发生时碘与水反应，体系中无游离的碘，可维持恒定的极化电流，水分被完全消耗后，游离的碘离子导电，为了继续维持恒定的极化电流，电压会降低,以此来指示反应终点。

卡尔费休水分仪又分为库伦法卡尔费休水分仪和容量法卡尔费休水分仪两个类型，其区别在于碘的来源不同：

库伦法卡尔费休水分仪，碘来源于电解电极，电解含碘离子的试剂生成碘单质，水分含量通过消耗电量来计算，电解的速度有限，因此适合低水分含量的物质测定。电量的单位称为库伦因此该方法叫做库伦法。

容量法卡尔费休水分仪，碘来源于滴定管加入的碘单质滴定剂，计算水分含量通过消耗的滴定剂来计算，因此容量法卡尔费休水分仪适合高水分含量的物质测定。

碘的来源不同，因此两种卡尔费休水分仪的外观有也差别（如下图），容量法的卡尔费休水分仪因需要外部加入滴定剂，因此带有滴定管。外观与电位滴定仪类似（实际可以将容量法卡尔费休水分仪，想象成一台电位滴定仪只是目标样品是水）库伦法卡尔费休水分仪因需要电解卡尔费休试剂，所以除了与容量法一样配置指示电极之外，还配置一根电解电极。

两种卡尔费休水分仪的选择

在煤化工行业，实际测量过程中不同水分含量的样品，应该选择不同的卡尔费休水分仪来进行测定，如样品水分含量较高，建议使用容量法卡尔费休水分仪进行测定，如使用库伦法卡尔费休水分仪因其碘由电解产生，速度较慢，会造成测量时间过长而影响实验效率，反之低水分含量的样品，建议使用库伦法卡尔费休水分仪来进行测定，如采用容量法卡尔费休水分仪进行测量，反应后期仅剩余微量的水分，通过滴定管滴加碘容易造成碘的过量加入，影响结果的准确性。

水分仪测量范围建议：

而这里提到的高水分含量和低水分含量的"量"，用户一直希望有个明确的界限来区分，以便选择适合的仪器设备。

那么我们来分析下如何判断这个“量”，首先我们的水分含量无论是“ppm和％”都是水分量与样品量比例，因此取样量得多少决定了水分量的多少，在可操作得范围内，一般取样量建议零点几克到几克（0.Xg---Xg）的范围比较容易操作，取样量少，消耗的试剂量就少，反应时间短。

但取样量太小对于称量的天平精度和称量技术要求过高，容易造成误差，比如准确的称量1mg的样品或在反应体系内通过减量法加入1mg的样品，人工是很难做到的，会收到多种因素的制约，如天平的重复性、线性、最小称量值等都会导致1mg的取样量存在巨大的误差。从而给最终的结果的准确性带来较大的风险。

取样量过大则需要更多的卡式试剂和更大的反应器容积。常规的滴定杯一般为200ml左右，还要里面加入卡式试剂，并且留有可充分搅拌的空间。所以太小或太大的取样量都不适合实际操作，一般取样量在零点几克到几克（0.Xg---Xg）最为合适。

根据这个取样标准结合上方两种方法的最佳测量值我们可以轻松的选择适合的仪器。

另外有些特殊情况还需要特殊的分析，比如：

样品水分含量较低，但样品有较大的副反应，做完需要更换试剂，这时需要重点考虑容量法，因为库伦法更换试剂的成本较高，可以通过适当增加样品量，来保证得到准确的结果，也降低实验的成本。

样品水分含量较高，但非常昂贵或难以获得，这时可以重点考虑库伦法，适当的较少样品的取样量，通过库伦法来准确的测定。

综上所述是库伦法和容量法的一些区别及选择技巧，当然还有很多实际的因素影响我们的选择，但只要我们清楚基本的原理和实际的需求就可以选择到一款适合自己的仪器设备来解决日常的检测任务。

作者介绍：支晓鹏，从业二十余年以来，一直活跃在工程设计领域，主要近二百余项煤化工项目的中心化验室、环境监测站等的设计、建设与采购工作，同时还参与了高校、科研院所、质检、环保等部门的实验室设计以及多部工艺包和行业标准的编制工作。