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水分含量是决定产品质量的核心要素,依据《中国药典》(2020 年版 四部)规定的五种法定水分测定方法,能够精准适配不同类型样品的检测需求。本文将深入解析各方法的原理、规范操作流程,以及仪器维护要点,为实验室实现高效质量控制提供专业指引。

第一法:费休氏法

(1)容量滴定法:原理与操作核心

原理:基于碘(I₂)与二氧化硫(SO₂)在吡啶和甲醇溶液中与水发生定量反应(卡尔-费休反应),通过滴定消耗的试剂量计算水分含量。

操作要点:

  1. 费休氏试液制备:称取110g碘(经硫酸干燥48h),加160ml无水吡啶溶解,再加入300ml无水甲醇,通入干燥SO₂至重量增加72g,最终定容至1000ml,暗处放置24h活化。

    市售试液需注意是否含吡啶或甲醇,使用前必须标定滴定度。

  2. 标定方法:精密称取10-30mg纯化水,以无水甲醇为溶剂,用试液滴定至浅黄色变棕红色,或采用永停滴定法指示终点。滴定度计算公式:

    (F为每1ml试液相当于水的重量,W为纯化水重量,A/B为滴定/空白消耗的试液体积)。

  3. 样品测定:称取消耗试液1-5ml的样品量,按标定流程操作,水分含量计算式:

仪器维护:

  1. 滴定仪需定期用干燥氮气吹扫管路,防止试液吸潮变质;

  2. 电极表面若出现结晶,可用无水乙醇擦拭,避免影响永停滴定终点判断;

  3. 废液需按有毒试剂处理,含吡啶的试液应密封存放于通风橱。

(2)库仑滴定法

技术优势:无需手动滴定,通过电解产生碘离子,根据法拉第定律直接计算水分(1mg水≈10.72库仑电量)。

适用于0.0001%-0.1%微量水分测定,尤其适合烃类、酯类等惰性物质。

操作关键:

  1. 预滴定除去试液与系统水分,样品含水量需控制在0.5-5mg(按仪器建议量);

  2. 加热解吸时需注意温度控制,避免样品分解产生伪水分,惰性气体(如高纯氮气)流速需稳定在100-150ml/min。

仪器保养:

  1. 电解池需定期更换阳极电解液,避免电极极化;

  2. 干燥管内的氯化钙需每周更换,防止气体带水影响检测精度。

第二法:烘干法

原理:在100-105℃干燥样品,通过减失重量计算水分,适用于不含挥发性成分的药品。

操作规范:

  1. 样品预处理:直径>3mm的样品需破碎至≤3mm,平铺于称量瓶中,厚度≤5mm(疏松样品≤10mm);

  2. 干燥流程:干燥5h后称重,再干燥1h至恒重(两次称重差异≤5mg)。

注意事项:

  1. 含结晶水的样品(如芒硝)不适用,高温会导致结晶水以外的水分挥发;

  2. 干燥器需使用硅胶干燥剂,每周烘干再生一次,避免吸湿失效。

设备维护:

  1. 烘箱温度计需每年校准一次,温差超过±2℃时需及时调整;

  2. 鼓风机滤网每月清理,防止灰尘堆积影响温度均匀性。

第三法:减压干燥法

干货|实验室需掌握的5种水分测定法,附仪器维护攻略

核心优势:在2.67kPa(20mmHg)以下减压干燥,室温放置24h,避免高温导致挥发性成分损失,适用于含挥发油的贵重中药(如冰片、薄荷脑)。

操作步骤:

  1. 干燥器准备:直径30cm的干燥器中放置直径12cm的培养皿,铺0.5-1cm厚的五氧化二磷干燥剂;

  2. 样品称量:取0.5-1g样品置于已干燥恒重的称量瓶中,减压抽气30min后室温放置24h,需连接无水氯化钙干燥管防止外界水分侵入。

仪器维护:

  1. 真空泵需定期更换润滑油(每500h一次),防止油雾污染样品;

  2. 五氧化二磷干燥剂吸潮后变为糊状,需立即更换,避免干燥效率下降。

第四法:甲苯法

原理:利用甲苯与水形成共沸物(沸点84.1℃),蒸馏后水层在测定管中分层,直接读取水量,适用于含挥发性成分的中药(如当归、肉桂)。

仪器装置:由500ml短颈圆底烧瓶(A)、水分测定管(B)、直形冷凝管(C)组成,使用前全部仪器需烘干。

操作要点:

  1. 甲苯预处理:加水振摇后分离水层,蒸馏提纯,避免甲苯含水分影响结果;

  2. 蒸馏控制:加热至甲苯沸腾,调节馏出速度为2滴/秒,至测定管水量不再增加,用甲苯冲洗冷凝管内壁,放置至水与甲苯完全分离(可加亚甲蓝染色辅助观察)。

常见问题:

  1. 若水分黏附管壁,可用蘸甲苯的铜丝推下,避免读数误差;

  2. 无釉小瓷片需提前烘干,防止自身吸附水分干扰测定。

第五法:气相色谱法

技术亮点:采用二乙烯苯-乙基乙烯苯高分子多孔小球为载体(或极性毛细管柱),热导检测器(TCD)检测,适用于含微量水分且成分复杂的样品(如乙醇制剂、油脂类)。

色谱条件:

  1. 柱温140-150℃,理论板数按水峰计算>1000,水与乙醇分离度>2;

  2. 对照溶液制备:0.2g纯化水定容至25ml无水乙醇,供试品需超声处理(20min×2次)后取上清液进样。

  3. 计算要点:需扣除无水乙醇中的含水量,通过校正因子K计算:

仪器维护:

  1. 进样口隔垫每50次进样更换一次,防止漏气;

  2. 色谱柱需定期老化(180℃恒温2h),避免固定相流失影响分离效果。

方法对比与仪器故障排除

故障案例:

  1. 费休氏滴定终点不稳定:可能是试液受潮或电极污染,需重新标定试液并清洁电极;

  2. 烘干法结果偏高:检查干燥器是否漏气,或样品含易挥发非水成分(如乙醇);

结语

水分测定的准确性不仅依赖方法选择,更取决于仪器全生命周期的维护。

例如,费休氏试液的标定频率(每周1次)、气相色谱柱的老化周期(每200针)等细节,都是决定数据可靠性的关键。

建议实验室建立「方法-仪器-维护」台账,将药典标准转化为可执行的SOP,同时关注试剂毒性防护(如吡啶的通风处理),真正实现检测数据的「精、准、稳」。

END

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