1  适用范围

本标准适用于氮、氦、氖、氩、氪、氙及其他不与五氧化二磷发生除吸湿以外的各种反应的气体中微量水分的测定。水分的最小检测量为1ppm。

2  方法原理

用涂敷了磷酸的两电极(例如铂或铑)形成一个电解池，在两电极间施加一直流电压，气体中的水分被池内作为吸湿剂的五氧化二磷膜层连续吸收，生成磷酸，并被电解为氢和氧，同时五氧化二磷得以再生，这时电解电流就是水分含量的量度。

电解电流和水分含量的关系，计算如下：

96500C对应1克当量水

96.5C对应1毫克当量水

96.5CX2=193C对应1m mol水

1C对应18/193=0.0933mg水的电解。在20℃和760mmHg下，1C对应24/193=0.124ml水蒸气的电解。

如果气体以100ml/min的流量通过电解池，即，1μA电流应该对应气体中如下水含量；

，即ppm(v/v)；

 

方法灵敏度的计算：

1ml/m³即1ppm(V/V)对应1/0.0744=13.4μA电流；

1mg/m³对应1/0.056=17•9μA电流。

3  仪器

满足下列要求的任何电解式水分分析仪都可以使用。

3.1  气体进出仪器的流量可调。

3.2  按不同的含水量可选择适合的量程。

3.3  电解池可以是内壁式.也可以是外壁式。仪器时间常数为。当样品气含水量大于5ppm时，仪器指示值上升(或下降)，达到已知含水量的63％(或37％)，所需时间不多于5min。

3.4  全吸收式电解池的吸收电解效率应大于98％。

3.5  用标准样衡量仪器是否符合要求，按 GB 4471-84《化工产品试验方法精密度室间试验重复性和再现性的确定》第4.3条进行。

下面以USl--1型(或1A型)微量水分测量仪为例进行叙述，仪器的流程示于下图。

图中四通阀为与仪器配套使用的独立部件。气体进入仪器后，可分两种情况进入电解池。当控制阀置于“干燥”时，气体按路线1—3—5—6—8—9经过干燥器后流经电解池，对电解池进行干燥处理，此时4、7封闭。当控制阀置于“测量"时，气体按路线1—4—7—6—8—9流经电解池，以指示气体的含水量，此时3、5封闭。当控制阀置于“关”时，3、4、5、6、7、8、9各点都封闭。

4  分析前的准备

4.1  试漏

测试系统所有接头处应无泄漏，否则会由于空气中水分的渗入而使测量结果偏高。简单的试漏方法如下：

将盛有水的U型压力计接在仪器的气体出口处，调节气路压力，使U型管内压差为1000mmH₂O。关闭气源，经5min水柱下降不超过5mm，说明系统气密性良好。必要时，应升高压力试漏。

4.2  取样设备

4.2.1  取样阀：用死体积小的调节阀，如针形阀；

4.2.2  取样管：原则上采用尽可能短的小口径管子。一般使用长度不超过2m，内径不大于4mm的不锈钢管或壁厚不小于1mm的聚四氟乙烯管，使用前洗净，再吹干或烘干。不允许用橡皮管。

4.3  取样阀的吹洗

微开取样阀，开启钢瓶顶阀后立刻关闭，开大取样阀待放出的气流变小时又关小取样阀，再开启钢瓶顶阀后立刻关闭，如此反复三次，再进行测定。

4.4  流量计的标定

仪器说明书所附的浮子高度一流量曲线，是在一定条件下标定的，由于在不同地区和季节，其室温和气压有差异，所以用户应该用皂膜流量计标定出样品气的测试流量(20℃，760mmHg下100ml/min)。对旁通流量要求不严格，可用湿式流量计标定。

4.5  分子筛的活化

可采用5A型分子筛作电解池的干燥剂。干燥剂的使用周期与气体含水量及吹洗流量有关，对处于正常状态下的电解池，长时间干燥不到5ppm以下，表明干燥剂已失效，需要进行活化处理。将分子筛盛人一瓷皿中，在高温炉内于500℃下恒温4h，也可以在通干气或抽真空条件下于360℃活化4h。当炉温下降至300℃时，趁热迅速装填。.

4.6  电解池的干燥

长期停用或重新涂敷电解池的仪器，由于电解池非常潮湿，分析前需要进行干燥。干燥气源最好是采用一辅助气源，可以用瓶装工业氮气，这时要外接干燥器，也可以用含水量低的气体进行干燥，直至本底值小于5ppm，具体操作见5.5。

5  操作步骤

对瓶装气进行测定时，操作步骤如下；

5.1  将辅助气源的取样管和被测气体的取样管分别与四通阀的两个接口连接，四通阀的一个口与仪器人口连接(如图所示)。

5.2  检查仪器阀件和旋钮的位置。控制阀置于“关”旁通流量阀和测量流量阀关闭，量程开关置于1000ppm档，电压开关置于22.5V档。

5.3  缓慢打开旁通流量阀，调节取样阀使辅助气经四通阀以1L/min的流量吹洗管道10min。

5.4  接通电源，此时表头指示700ppm左右。

5.5  控制阀置于“干燥修档，缓慢打开测试流量阀，以20～50ml/min的流量干燥电解池。为节约用气，旁通流量可减小或关闭。当表头示值下降至200ppm以下后，将电压开关置于45V档，至表头示值下降至5ppm以下，越低越好。到此，电解池干燥完毕，一般需要24～72h。

5.6  测定仪器本底值。利用四通阀将气源切换至被测气体，调节流量阀，使测试流量为100ml/min，旁通流量为1L/min。当仪器示值保持恒定至少10min之后记录的读数作为仪器的本底值，该值应小于5ppm。

5.7  测量。将控制阀置于“测量力档，准确调节测试流量为100ml/min，旁通流量约为1L/min。每隔10min记录一次读数，当仪器示值保持恒定至少10min之后记录的读数值减去本底值为样品气中水分含量。

5.8  需要更换被测气体时；切换四通阀，让辅助气吹洗电解池。

5.9  短时间内不使用仪器，可在22.5V电压下用低流量的辅助气体吹洗电解池。

5.10  停机：仪器长期停用，应切断气源、电源，控制阀置于“关”，关闭测试流量阀和旁通流量阀，仪器进气口和排气口封闭。

注。当仪器用于低含水量管道气的连续测定时，不必使用四通阀，仪器用于高含水量管道气的连续测定，操作同第5章。

6  注意事项

6.1  因为含水量随压力降低而升高，所以分析产品时，应在接近生产厂标明的压力下取样。

6.2  连续测定含水量较高的气体，为延长电解池一次涂敷后的使用时间，当不需要读数时，切换四通阀，让辅助气体吹洗电解池，需要读数前约20min切换至被测气体，待示值稳定读数后，又立刻切换至辅助气体。

6.3  样品气进入仪器前应平衡至室温，电解池内气体应接近大气压力。

6.4  本底值降得越低越好，否则会增加分析结果的误差。

6.5  应避免在极干燥的气氛中长期吹洗电解池而使电解效率下降。

7  电解池性能检查

出现下述情况时必须清洗和重新涂敷电解池。

7.1  电极间短路

通常是由于池内进入了微粒，表现腱仪器示值突然升至最大。

7.2  池灵敏度逐渐降低

将被测气体流量从100ml/min降为50ml/min,所得到的水含量应该是初始数值的一半(分别扣出相应流速下的本底后)，最大相对偏差为10％。假如读到的数值比一半明显偏离，说明被测气体带人了杂质，与五氧化二磷发生反应或吸附在其表面，使池效率降低，这时得到的分析结果偏低。

8  电解池的清洗与涂敷

8.1  试剂

8.1.1  盐酸(GB 622-77)，分析纯

8.1.2  硝酸(GB 626-78)，分析纯

8.1.3  王水：将3体积盐酸与1体积硝酸加以混合即得。王水应在使用前制备

8.1.4  蒸馏水

8.1.5  磷酸(GB 1282-77)，分析纯。

8.2  清洗

先用蒸馏水淋洗电解池，将水排干后再往其中注入王水，并尽快将池体浸入盛有开水的烧杯中不超过1min，然后立即用蒸馏水淋洗2h，用清洁干燥的小气流吹干。测量其绝缘电阻，应不低于10⁷Ω。对污染不严重的电解池，可用盐酸清洗。

8.3  涂敷

将磷酸配成10％的水溶液，从电解池一端注入，注入量以稍超过池一端的铂丝部分为宜，按某一方向以较慢的速度旋转池体，让酸液沿池壁流动至距另一端铂丝末端约10-20mm处，然后反方向以尽可能慢的速度旋转，把多余的酸液从注入端用滤纸条吸掉。若旋转过程中因有“气栓”而酸液停止不动时，可用洗耳球轻轻推动一下。

为了洗去无铂丝部分内壁上沾有的酸液，用一小烧杯盛满蒸馏水，倒立电解池，使欲清洗端缓慢插人蒸馏水中，让水面沿玻璃管内壁渐渐上升。当接近铂丝时迅速提起池体，用滤纸吸净玻璃管内的水，如此反复三次，最后用滤纸条吸净内壁沾附的水珠。如另一端无铂丝部分玻璃管内壁也沾有磷酸，则按同法处理。涂敷后的电解池内不应有磷酸液柱残存。

8.4  脱水

为缩短干燥时间，避免酸液吹进管道，用抽真空的方法脱除池内的大量水分，为此将电解池的加液端通过一千燥器与真空泵相接，另一端封闭。抽空2h后，仔细检查电解池两端的空玻璃管内壁是否沾有酸液，如有，应按8.3条清洗干净。电解池接人系统时，加液端接排气管。

9  结果的表示

9.1  分析结果

从仪器表头直接读得水分含量的ppm值，两次重复测定结果的算术平均值为最终分析结果，两次侧定之差应小于9.2中对重复性的规定。

9.2  精密度

根据试验确定了水分含量在260ppm以下时方法的精密度。

重复性r=0.069+0.012m

再现性R=1.08+0.020m

式中：m——测定结果的平均值。

重复性和再现性的应用按 GB 4471-84第4章中有关规定执行。

10  报告

报告应包括下列内容。

a.分析日期、室温、大气压

b.取样地点、编号、容器内压力

c.样品名称

d.分析结果。水分在样品气中的浓度

e.测定时观察到的任何异常现象

f.该标准中未包括的即自己选择的其他操作

g.分析员姓名