CN105116098B

CN105116098B - 一种自动滴定方法及应用

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Publication number: CN105116098B
Application number: CN201510575404.8A
Authority: CN
Inventors: 岳京松; 张晓�; 赵爽
Original assignee: CHINA DOMESTIC ELECTRICAL EQUIPMENT INST
Current assignee: CHINA DOMESTIC ELECTRICAL EQUIPMENT INST
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2035-09-10
Also published as: CN105116098A

Abstract

本发明公开了一种自动滴定方法，包括以下步骤：(1)取样以及样品预处理；(2)滴定仪预设置；(3)第一阶段滴定；(4)第二阶段滴定；(5)调速控制量点后滴定；(6)数据采集。本发明提供的一种自动滴定方法，是一种能够准确、科学判断滴定终点的测试方法，采用设定调速控制点和调速控制量的方式，保证了滴定过程的精细化，同时达到调速控制量点后，根据化学反应的滞后性，采取逐滴滴加、延时判定的方式，从而可以有效地保证滴定终点的准确性。本发明的自动滴定方法，采用全自动的方式，避免了人工操作对测定结果的影响，测定结果准确度高、重复性好。可以用于漂洗性能测试中。

Description

一种自动滴定方法及应用

技术领域

本发明涉及一种自动滴定方法及应用，属于家用电器技术领域。

背景技术

漂洗性能，即洗衣机去除洗衣粉和残留污染物的能力，是洗衣机性能检测的重要项目。现行各国洗衣机标准中漂洗性能的检测方法各不相同，其检测原理大致可以分为两类：一是以洗衣粉的某种成分物质作为指示剂，检测其漂洗前后的变化从而确定洗衣机漂洗性能。如我国和IEC(国际电工委员会)使用的碱度方法，即是检测洗衣粉中碱性物质的变化情况。美国目前正在修订的洗衣机标准则是检测洗衣粉中的表面活性剂(直链烷基苯磺酸钠，LAS)的含量变化。二是在洗衣过程中添加某种方便检测的特殊物质，通过其在洗涤液中的含量变化确定洗衣机漂洗能力。如日本标准中添加氯化钠，通过检测洗涤液电导率来确定氯化钠的含量变化，从而检测漂洗性能。澳大利亚/新西兰洗衣机标准中则添加2-苯基-5-苯并咪唑-磺酸(PBIS)作为指示物质。上述方法各有利弊，我国和IEC的方法操作简单，但是数据重现性差；美国方法可能会面临检测试验过于复杂的问题；日本方法容易受试验用水的干扰，而且漂洗试验必须与洗涤试验单独分开来做；澳大利亚/新西兰方法不仅操作复杂，而且必须对标准洗涤物进行预处理才能进行试验。因此，寻找一个最简单、可行、可信的试验方法是目前行业关注的重点。碱度方法是我国的标准方法，虽然存在数据重复性差的问题，但是其在操作和受干扰程度上相较于其他方法有很大的优势。

目前市售的滴定仪都是电位滴定原理，即便是以pH值来进行滴定的产品也是将pH值转化为电位信息。因此传统滴定仪的滴定过程大多分为2种方式：1、设置一个滴定终点，滴定仪以某一初始速度开始滴定，在越靠近该终点时，滴定速度越慢，在到达该终点时，滴定终止；2、不设置滴定终点，通过对每次滴定后，对溶液电位变化情况进行微分计算，观察突变点(阀值点)，发现突变点并记录此时的滴定量及此时的pH值数据。第2种滴定方式一般用于科研工作，实际生产中使用较少。

大多数滴定仪采用第一种滴定方式，但是第一种方式存在以下问题：(1)该自动滴定过程非常容易出现滴过终点的情况，因为化学反应有滞后性，因溶液不同，表现也不同，往往当滴定仪发现到达或接近终点时，会很难掌握其速度，所以在实际使用中，此类自动滴定仪大多采用手动滴定功能，所谓的“自动滴定”只是一个摆设；(2)即使“自动滴定”是可实现，也缺乏统一的判定标准，即到达终点后多久进行判断的问题。此外，无论滴定仪精度多高，仍然可能出现前一滴在终点之前，后一滴在终点之后的情况，此时同样会出现滴定终点如何进行判断的问题。

长期以来，在进行洗衣机漂洗性能测试时，因不同企业采用不同设备(传感器精度不同)，人员操作熟练度、操作习惯等差异，导致漂洗测试重复性较差。尤其是测试时对滴定终点的判断往往存在较大的差别。由于化学反应具有滞后性，因此对终点判断的差异性，往往导致测试结果稳定性和准确性的降低。因此，研究一种能够准确、科学判断滴定终点的测试方法，显得尤为必要。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自动滴定方法及应用，该方法能够准确判断滴定终点，实现滴定结果的准确性，能够用于漂洗性能测试中。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种自动滴定方法，包括以下步骤：(1)取样以及样品预处理；(2)滴定仪预设置；(3)第一阶段滴定；(4)第二阶段滴定；(5)调速控制量点后滴定；(6)数据采集。

前述滴定方法中，具体包括以下步骤：

(1)取样以及样品预处理：取待测样品溶液，经微孔过滤膜过滤，放入装样容器中；

(2)滴定仪预设置：装样容器中***滴定管和pH探针后，分别设定滴定仪的预搅拌时间、延时时间、速度1、速度2、调速控制点pH值、终点pH值以及调速控制量；所述调速控制量即调速控制量点pH值与调速控制点pH值的差值占调速控制点pH值与终点pH值的差值的比例；

(3)第一阶段滴定：测试开始后，进行预搅拌，预搅拌结束后，滴定仪以设定的速度1开始滴定，直至待测样品pH值达到调速控制点pH值；

(4)第二阶段滴定：样品pH值达到调速控制点pH值后，滴定仪以设定的速度2开始滴定，直至待测样品pH值达到调速控制量点pH值；

(5)调速控制量点后滴定：待测样品pH值达到调速控制量点pH值后，滴定仪按照最小滴定量进行滴定，即每滴入1滴，等待延时时间经过后，判定pH值未达到终点pH值则继续滴入下一滴，直至判定pH值达到或超过终点pH值，停止滴定；

(6)数据采集：停止滴定后，记录的全部滴定数据采用平均抽样的方式进行采样，生成数据表和曲线，判定pH值达到终点pH值停止滴定的，直接得到终点滴定数据；判定pH值超过终点pH值停止滴定的，插值计算得到终点滴定数据。

前述滴定方法中，预搅拌时间为0.1～10min，延时时间为1s～100s。

前述滴定方法中，调速控制量为1％～99％。

前述滴定方法中，速度1为0.01～10mL/min，速度2为0.01～10mL/min，最小滴定量为0.002mL/滴～0.008mL/滴。

进一步地，前述滴定方法中，最小滴定量为0.005mL/滴。

自动滴定方法在漂洗性能测试中的应用。

前述应用中，漂洗性能测试为洗衣机漂洗性能的碱度测试。

前述应用中，洗衣机漂洗性能的碱度测试具体包括以下步骤：

(1)取样以及样品预处理：分别取测试用水和残留漂洗液，各3份，每份300mL,经水系0.45μm微孔过滤膜过滤，分别放入装样容器中，作为待测样品分别测试；

(2)滴定仪预设置：装样容器中***滴定管和pH探针后，分别设定滴定仪的预搅拌时间为1min、延时时间为10s、速度1为2mL/min、速度2为0.5mL/min、调速控制点pH值为7.00、终点pH值为4.50以及调速控制量为30％；

(3)第一阶段滴定：测试开始后，进行预搅拌1min，预搅拌结束后，滴定仪以设定的速度1为2mL/min开始滴定，直至待测样品pH值达到7.00；

(4)第二阶段滴定：样品pH值达到7.00后，滴定仪以设定的速度2为0.5mL/min开始滴定，直至待测样品pH值达到6.25；

(5)调速控制量点后滴定：待测样品pH值达到6.25后，滴定仪按照最小滴定量0.005mL/滴进行滴定，即每滴入1滴，等待10s后，判定pH值未达到4.5则继续滴入下一滴，直至判定pH值等于或小于4.50时，停止滴定；

(6)数据采集：停止滴定后，记录的全部滴定数据采用平均抽样的方式进行采样，生成数据表和曲线；判定pH值小于4.5停止滴定的，进行插值计算得到终点滴定数据，判定pH值等于4.5停止滴定的，直接得到终点滴定数据。

(7)计算：由滴定终点数据进行计算得到残留漂洗液的相对碱度。

本发明的滴定方法在滴定前可以预先设置预搅拌时间、延时时间、速度1、速度2、调速控制点pH值、终点pH值以及调速控制量的值。整个过程经历三个滴定阶段，首先预搅拌结束后开始滴定，从初始pH值开始滴定至调速控制点pH值,采用速度1滴定；其次，当检测到pH值到达设定的调速控制点pH值后，采用速度2滴定；最后当检测到pH值到达调速控制量点pH值时(即达到调速控制量时)，采用最小滴定量进行滴定直至滴定结束。在最后一阶段的滴定过程，即到达调速控制量点pH值后的滴定过程中，***滴定一滴等待一段延时时间后再对结果pH值进行判断，主要是针对化学反应的滞后性，也有利于对试验结果进行比较(延时时间不同，pH值也是不同的)。当出现前一滴在终点pH值之前，后一滴在终点pH值之后的情况，本发明的方法是采用插值法计算出滴定终点所对应的滴定量。

本发明中***对调速控制量点pH值的判断，是通过预先设置的调速控制点pH值、终点pH值以及调速控制量的值进行确定、判断的。调速控制量为调速控制量点pH值与调速控制点pH值的差值占调速控制点pH值与终点pH值的差值的比例。因此，调速控制量点pH值的计算如式(1)所示：

调速控制量点pH值＝调速控制点pH值±|调速控制点pH值-滴定终点pH值|×调速控制量 (1)

取不同pH值的溶液采用本发明方法分别进行酸碱滴定，滴定结果如表1和表2所示。

表1

表2

由表1和表2可知，本发明的滴定方法可以适用于酸碱滴定，所得滴定结果准确、稳定，可重复性好。

可将本发明的滴定方法应用在漂洗性能测试中。以在洗衣机漂洗性能的碱度测试中应用本发明的方法为例。首先取测试用水和残留漂洗液，经水系0.45μm微孔过滤膜过滤后，作为待测样品备用，分别设定终点pH值为4.50、调速控制点pH值为7.00、延时时间为10s、初始搅拌时间为1分钟、调速控制量为30％、速度1为2mL/min和速度2为0.5mL/min。根据选用的滴定管的不同，最小滴定量不同，在漂洗性能测试中最小滴定量为0.005mL/滴。测试开始后，先进行1分钟的预搅拌，1分钟后自动开始滴定，从初始pH值至调速控制点pH值7.00为第一滴定阶段，按照2mL/min速度进行滴定。当达到pH＝7.00时，进入第二滴定阶段，以0.5mL/min速度进行滴定，当达到调速控制量点pH时，进入最终滴定阶段。

在洗衣机漂洗性能的碱度测试中，调速控制量设置为30％时，调速控制量点pH值＝6.25。当pH值达到6.25时，以最小滴定量0.005mL/滴滴入，每滴入一滴，等待10s，使得溶液间充分混合反应，有利于对实时pH值测定，从而可以准确判断滴定终点。10s后，判定此时pH值与终点pH值4.50的大小关系，存在三种可能：1)pH值等于4.50，则滴定结束，直接得到最终结果；2)pH值大于4.50，则继续滴入下一滴，等待10s，重复判定步骤；3)pH值小于4.50，则结合上一滴的试验数据，进行插值计算，从而得到终点pH值4.50的结果。例如1滴滴入后，等待10秒，10s后pH值为4.52，此时总滴定量为2.494mL，再滴入1滴，等待10秒，10s后pH值为4.47，此时总滴定量为2.499mL，则根据上述数据，可拟合出(根据前后数据差值计算)，pH值为4.50时，总滴定量约为2.496mL。测试结束后，通过软件将测试数据直接转换为试验记录。避免了传统滴定仪人员抄写可能发生的错误，同时将全部滴定数据采用平均抽样的方式进行采样，取其中的21个点(含起点与终点)，绘制最终的数据表格生成数据表(如表3所示)和曲线(如图1所示)，也便于对测试溶剂进行后续分析。数据表格也会根据实际滴定情况，灵活设置横纵坐标的数值。此外，还提供实验数据的“一次微分”与“二次微分”，有助于发现突变位置，对滴定过程进行深入分析。在得到终点滴定数据后，根据公式(2)进行计算，得到残留漂洗液相对测试用水的碱度，其中，洗衣机漂洗性能的碱度测试中采用盐酸进行滴定，

式(2)中，Ar为相对碱度，M_HCl为盐酸溶液的摩尔浓度(mol/L),u_HCl为滴定残留漂洗液的盐酸用量(mL)，υ_HCl为滴定测试用水的盐酸用量(mL)，υ_S为被滴定试验用水的体积(mL),u_P为被滴定残留漂洗液的体积(mL)。

表3

滴定点采样	滴定量(mL)	溶液PH值
			初始	0	7.090
1	0.899	6.942
			2	1.082	6.830
3	1.266	6.724
			4	1.450	6.605
5	1.633	6.478
			6	1.817	6.329
7	1.934	6.035
			8	1.978	5.840
9	2.023	5.780

10	2.069	5.748
			11	2.114	5.716
12	2.158	5.678
			13	2.203	5.630
14	2.249	5.569
			15	2.293	5.487
16	2.338	5.379
			17	2.384	5.223
18	2.428	4.989
			19	2.473	4.665
最终值	2.496	4.50

本发明的有益之处在于：本发明提供的一种自动滴定方法，是一种能够准确、科学判断滴定终点的测试方法，采用设定调速控制点和调速控制量的方式，保证了滴定过程的精细化，同时达到调速控制量点后，根据化学反应的滞后性，采取逐滴滴加、延时判定的方式，使得滴定控制更加精确，溶液间能够充分反应，防止了临近终点前溶液pH值的测定结果的不准确，从而可以有效地保证滴定终点的准确性，避免了过度滴加对滴定结果造成的影响。本发明的自动滴定方法，采用全自动的方式，高效、便利、节约了人工成本，同时避免了人工操作对测定结果的影响，测定结果准确度高、重复性好。可以用于漂洗性能测试中，尤其是应用于洗衣机漂洗性能的碱度测试中。

附图说明

图1是本发明的测试数据曲线图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的介绍。

实施例1一种自动滴定方法，具体包括以下步骤：

(2)滴定仪预设置：装样容器中***滴定管和pH探针后，分别设定滴定仪的预搅拌时间0.5min、延时时间20s、速度1为1mL/min、速度2为0.1mL/min、调速控制点pH值、终点pH值以及调速控制量15％；

(5)调速控制量点后滴定：待测样品pH值达到调速控制量点pH值后，滴定仪按照最小滴定量0.002mL/滴进行滴定，即每滴入1滴，等待延时时间经过后，判定pH值未达到终点pH值则继续滴入下一滴，直至判定pH值达到或超过终点pH值，停止滴定；

采用实施例1的滴定方法，滴定结果如表4所示。

表4

初始pH值	滴定终点	总滴定量(mL)
			2.52	pH＝9.0	10.116
2.22	pH＝9.0	11.775
			2.44	pH＝9.0	10.598

实施例2一种自动滴定方法，具体包括以下步骤：

(1)取样以及样品预处理：取待测样品溶液，经水系微孔过滤膜过滤，放入装样容器中；

(2)滴定仪预设置：装样容器中***滴定管和pH探针后，分别设定滴定仪的预搅拌时间2min、延时时间30s、速度1为3mL/min、速度2为1mL/min、调速控制点pH值、终点pH值以及调速控制量50％；

(5)调速控制量点后滴定：待测样品pH值达到调速控制量点pH值后，滴定仪按照最小滴定量0.008mL/滴进行滴定，即每滴入1滴，等待延时时间经过后，判定pH值未达到终点pH值则继续滴入下一滴，直至判定pH值达到或超过终点pH值，停止滴定；

采用实施例2的滴定方法，滴定结果如表5所示。

表5

初始pH值	滴定终点	总滴定量(mL)
			8.69	pH＝4.0	4.372
8.69	pH＝4.0	4.385
			8.69	pH＝4.0	4.348

实施例3一种自动滴定方法，具体包括以下步骤：

(1)取样以及样品预处理：取待测样品溶液，经水系0.45μm微孔过滤膜过滤，放入装样容器中；

(2)滴定仪预设置：装样容器中***滴定管和pH探针后，分别设定滴定仪的预搅拌时间1min、延时时间10s、速度1为2mL/min、速度2为0.5mL/min、调速控制点pH值、终点pH值以及调速控制量30％；

(5)调速控制量点后滴定：待测样品pH值达到调速控制量点pH值后，滴定仪按照最小滴定量0.005mL/滴进行滴定，即每滴入1滴，等待延时时间经过后，判定pH值未达到终点pH值则继续滴入下一滴，直至判定pH值达到或超过终点pH值，停止滴定；

采用实施例3的滴定方法，滴定结果如表6所示。

表6

初始pH值	滴定终点	总滴定量(mL)
			7.89	pH＝4.0	3.652
7.89	pH＝4.0	3.649
			7.89	pH＝4.0	3.657

实施例4一种自动滴定方法，具体包括以下步骤：

(2)滴定仪预设置：装样容器中***滴定管和pH探针后，分别设定滴定仪的预搅拌时间0.1min、延时时间100s、速度1为10mL/min、速度2为0.01mL/min、调速控制点pH值、终点pH值以及调速控制量1％；

采用实施例4的滴定方法，滴定结果如表7所示。

表7

初始pH值	滴定终点	总滴定量(mL)
			9.33	pH＝4.5	13.021
9.33	pH＝4.5	13.026
			9.33	pH＝4.5	13.018

实施例5一种自动滴定方法，具体包括以下步骤：

(2)滴定仪预设置：装样容器中***滴定管和pH探针后，分别设定滴定仪的预搅拌时间10min、延时时间1s、速度1为0.01mL/min、速度2为10mL/min、调速控制点pH值、终点pH值以及调速控制量99％；

(5)调速控制量点后滴定：待测样品pH值达到调速控制量点pH值后，滴定仪按照最小滴定量0.004mL/滴进行滴定，即每滴入1滴，等待延时时间经过后，判定pH值未达到终点pH值则继续滴入下一滴，直至判定pH值达到或超过终点pH值，停止滴定；

采用实施例5的滴定方法，滴定结果如表8所示。

表8

初始pH值	滴定终点	总滴定量(mL)
			8.16	pH＝4.5	3.982
8.28	pH＝4.5	3.889
			8.58	pH＝4.5	3.920

实施例6一种自动滴定方法，具体包括以下步骤：

(2)滴定仪预设置：装样容器中***滴定管和pH探针后，分别设定滴定仪的预搅拌时间5min、延时时间50s、速度1为8mL/min、速度2为0.08mL/min、调速控制点pH值、终点pH值以及调速控制量70％；

(5)调速控制量点后滴定：待测样品pH值达到调速控制量点pH值后，滴定仪按照最小滴定量0.006mL/滴进行滴定，即每滴入1滴，等待延时时间经过后，判定pH值未达到终点pH值则继续滴入下一滴，直至判定pH值达到或超过终点pH值，停止滴定；

采用实施例6的滴定方法，滴定结果如表9所示。

表9

初始pH值	滴定终点	总滴定量(mL)
			1.44	pH＝9.0	33.078
1.44	pH＝9.0	33.084
			1.44	pH＝9.0	33.082

上述实施例1～6的滴定方法均可用于漂洗性能测试中。实施例7是将实施例3的滴定方法应用于洗衣机漂洗性能的碱度测试中的实例。

实施例7

洗衣机漂洗性能的碱度测试，具体包括以下步骤：

(1)取样以及样品预处理：分别取测试用水和残留漂洗液，各3份，每份300mL,经水系0.45μm微孔过滤膜过滤后，各取100mL分别放入装样容器中，作为待测样品分别测试；

(2)滴定仪预设置：装样容器中***滴定管和pH探针后，分别设定滴定仪的预搅拌时间1min、延时时间10s、速度1为2mL/min、速度2为0.5mL/min、调速控制点pH值为7.00、终点pH值为4.50以及调速控制量为30％；

(5)调速控制量点后滴定：待测样品pH值达到6.25后，滴定仪按照最小滴定量0.005mL/滴进行滴定，即每滴入1滴，等待10s后，判定pH值未达到4.50则继续滴入下一滴，直至判定pH值等于或小于4.50时，停止滴定；

(6)数据采集：停止滴定后，记录的全部滴定数据采用平均抽样的方式进行采样，生成数据表和曲线；判定pH值小于4.5停止滴定的，进行插值计算得到终点滴定数据，判定pH值等于4.5停止滴定的，直接得到终点滴定数据；

(7)计算：由滴定终点数据进行计算得到残留漂洗液的相对碱度。根据公式进行计算，得到残留漂洗液相对测试用水的碱度。其中，本实施例中采用盐酸进行滴定，Ar为相对碱度，M_HCl为盐酸溶液的摩尔浓度(mol/L),u_HCl为滴定残留漂洗液的盐酸用量的三份平均值(mL)，υ_HCl为滴定测试用水的盐酸用量三份平均值(mL),υ_S为被滴定试验用水的体积(此处为100mL),u_P为被滴定残留漂洗液的体积(此处为100mL)。

其中，经过标定的盐酸溶液的摩尔浓度M_HCl为0.1mol/L，滴定结果如表10所示。

表10

由表9中数据计算得到，残留漂洗液的相对碱度Ar＝7.86×10^-4。

Claims

1.一种自动滴定方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的自动滴定方法，其特征在于：所述预搅拌时间为0.1～10min，延时时间为1～100s。

3.根据权利要求1所述的自动滴定方法，其特征在于：所述调速控制量为1％～99％。

4.根据权利要求1所述的自动滴定方法，其特征在于：所述速度1为0.01～10mL/min，所述速度2为0.01～10mL/min，所述最小滴定量为0.002mL/滴～0.008mL/滴。

5.根据权利要求1或4所述的自动滴定方法，其特征在于：所述最小滴定量为0.005mL/滴。

6.如权利要求1～5任一项所述的自动滴定方法在漂洗性能测试中的应用。

7.根据权利要求6所述的自动滴定方法的应用，其特征在于：所述漂洗性能测试为洗衣机漂洗性能的碱度测试。

8.根据权利要求6或7所述的自动滴定方法的应用，其特征在于：所述漂洗性能测试还包括步骤(7)计算：按照由滴定终点数据进行计算得到漂洗性能测试结果。

9.根据权利要求8所述的自动滴定方法的应用，其特征在于：所述洗衣机漂洗性能的碱度测试，具体包括以下步骤：