无水硫酸铜吸收法测定工业液体CO2游离水含量

游离水含量是工业液体CO₂的一个重要控制指标，在GB/T6052-2011 工业液体CO₂ 4.2.1中介绍了游离水含量的测定方法。该方法操作比较简单，但实际上，根据济南万安检测评价技术有限公司多年从事该产品检验的经验来看，该方法的局限性在于实际操作极为不便。为解决这一问题，提出了一种新的测定游离水含量的方法，现介绍如下。

原方法

将被测样品钢瓶倒置10 min后缓慢开启瓶阀，让钢瓶中水流入清洁干燥的容器中，直到有少量CO₂喷出时为止。关闭瓶阀，用量筒测量从钢瓶中流出的水的体积。量筒的标称量值为100 mL，最小刻度为1%，标称量值允许差±0.8%。

游离水含量ω以质量分数表示，按式ω=(V·ρ/1000m)×100%计算。用100 mL量筒（最小刻度1%）来测量取样钢瓶中流出水的体积是非常困难的，因为4 L钢瓶最多只能取样2.5~3.0 kg（对于公称压力20.0 MPa的气瓶，充装系数为0.74 kg/L；公称工作压力15.0MPa的钢瓶，充装系数为0.60 kg/L），一般取样2.0~2.4 kg。作为合格品的工业液体CO₂，其游离水含量指标为0.4%，折算为水的体积为10.0~12.0 mL，但是多数企业液体CO₂水分含量仅0.1%，我公司一般在0.05%左右，最低只有0.03%（切换分子筛干燥器初期），采用原方法测定时量筒中水的体积仅有1.0 mL左右，用100 mL量筒不容易测量，误差也较大。我们也曾试着使用10 mL或更小的量筒，但操作极为不便。

新方法

原理：利用无水硫酸铜粉末（可重复使用）和5A分子筛吸收工业液体CO₂中水分，通过其重量的增加，测定工业液体CO₂中游离水的含量。

试验步骤如下：

1.将取样钢瓶（4 L）放入CO₂后称重，并记录重量m₁（kg），打开钢瓶上、下阀门，采取下进上出的方式取样，样品总重约2.0~2.4 kg，多余的放掉；

2.在分析天平上称量玻璃干燥管，记录重量为m₀（g），称准至0.1mg；

3.将钢瓶置于电子计价秤上称重，记录重量m₂（kg），在一端阀门出口处接好一大变小接口，小端以能连接6 mm×9 mm乳胶管为宜。乳胶管另一端接至玻璃干燥管一端，玻璃干燥管另一端接至流量计入口；

4.轻轻开启钢瓶阀门，注意观察流量计流速，以500 mL/min流速通气20 min以上；

5.关闭钢瓶阀门，将钢瓶置于电子计价秤上称重，记录重量m₃（kg）；

6.在分析天平上称得玻璃干燥管，记录重量为m（g），称准至0.1 mg。

结果计算：以质量百分比表示的工业液体CO₂游离水含量按ω=［(m- m₀)/（m₂×10^-3- m₃×10^-3）］×100%计算。   

为了验证本方法的准确性，我们在德州某化肥企业生产状态下连续取样2瓶，1瓶带回，1瓶送至当地的第三方服务机构，分别进行样品检验。原方法测定游离水为0.045%，新方法测定为0.038%，两种方法结果相差0.07%。因为100 mL量筒的分度值最多只能达到0.05 mL，算正常误差。

采用无水硫酸铜吸收法测定工业液体CO₂中游离水含量的方法较原国标方法略显繁琐，但该方法原理及操作步骤对一般分析人员来讲并不难掌握且所需仪器成本较低，一般企业均能接受。