測試含水量檢驗方法 - 既有規定的測試方法 更快速準確定的測量方式


〝水分〞在台灣這個海島型氣候的國家中,一直以來孕育著、灌溉著我們,雖伴隨著我們生活了許久,但不知道您是否了解有些行業別中,對於水分的要求及含水量有特別制定了一些特別規定,而這些規定,也跟我們的生活日常中是有著非常密切關係的唷!

目前對於水分含量有特別規定的行業多以 科技材料業、食品業、農業土壤監測…等幾種,而測定的方式又以下列幾種最為慣用,讓我們一起參考一下吧!


烘乾法

烘乾法是測定土壤水分最經典的方法,也是目前多數行業中訂定的標準方法,是衡量其他方法是否靠譜的標尺。它取得樣品時,為了避免水分蒸發,一拿到樣本,立即放上200g/10mg精度的天秤稱重,稱重完後,秒速放入105℃的烘箱,這個時候樣品要經歷整整約8~12小時喪心病狂的烘烤模式。等烘烤結束,放入乾燥器內冷卻到室溫,然後再馬上稱重。其中烘乾的標準為前後兩次稱重恆定不變。烘乾後樣品中失去的水分即為土壤的水分含量。

  烘乾法的操作簡單、數據直觀,在搭配精密天平測量後,其精度上具有其他方法不可比擬的優勢;並且烘乾法所有的操作者都有一個令人印象深刻的特點,那就是動作需要快!不可拖泥帶水,以避免吸附到了空氣中的一些些水分 (但在土壤測定行業中就常常造成問題及困擾)

  而烘乾法最常被吐槽的就是費時、費力又費心,操作時間長達超過12小時,操作過程繁雜,還需要乾燥箱及電源,中途多次需要人工看管,無法分身,虛實過久又耗費人力。


電阻法——古老的第三者插足法

  電阻法是一種比較古老的方法,把嵌有電極(如石膏、尼龍、玻璃纖維)製成的電阻塊放到待測物品中,當電阻塊中的水勢與土壤水勢平衡後,測量電阻塊的電阻,然後得出土壤水勢。因電阻是由多孔滲水介質,利用它們的電阻大小與含水量相關的特性測量土壤水分。

  電阻法最大的優勢就是成本低,可以多次重複使用;它不同於烘乾法,不破壞土壤,能留在田間連續自動,實現在線實時測量,但不妥的是電阻法有滯後作用,測量範圍一般只能到100kPa,乾燥後電阻塊易與土壤接觸不良,靈敏度也非常低。適用範圍太過狹窄,任何與土壤水分變化無關的土壤電導變化(如施肥)都會被檢測到,結果就會出現偏差,所以此方法只適合非鹽鹼土。


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卡爾-費雪滴定分析法

  卡爾費雪水份含量測定法是最常使用在化學反應中的滴定法之一,卡爾∙費雪博士於 1935 年發表於 Angewandte Chemie 期刊,利用碘、二氧化硫與水進行氧化還原反應來偵測水的含量。

  此滴定法可應用在多種類的固體、有機液體的水分檢測,因此目前在工業界及先進材料界中檢測微量水分的方法大都是利用此法。因反應需在非極性的溶劑中進行,故不可以在酸性或鹼性溶劑中進行。

  目前所使用的滴定偵測方法主要有兩種,容積法 (Volumetric titration) 及庫倫法 (Coulometric titration)。在容積法中所使用的試劑利用顏色變化會由透明變為咖啡色來判斷滴定終點。庫倫法則是依電量改變測量滴定終點,因此不使用碘 (I2),而是使用碘化鉀 (KI) 作為碘離子的來源。

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鹵素燈水分測定儀分析法

  鹵素水分測定儀採用熱失重分析法原理 (內置天平結合烘乾法),即記錄樣品的初始質量,然後採用鹵素燈對樣品進行加熱,並由內置精密天平連續記錄樣品重量,總重量損失即可計算出水分 (液體) 含量。

  採用鹵素輻射體進行乾燥是紅外乾燥法的進一步發展。加熱元件由充滿鹵素氣體的玻璃燈管組成,由於鹵素輻射體遠輕於傳統紅外輻射體,因此可以快速獲得最大熱量輸出,並實現卓越的可控性。水分測定儀還具有鍍金輻射體,可以確保整個樣品表面獲得良好、均勻的熱輻射分佈,這對於獲得可重複的測定結果是必不可少的。

  綜合了上述幾種於各式行業中大多會運用到的水分測定法,均有其優、劣勢之處,暫無法定義何種方式最適切普及於各士、農、工、商,若有其必要性或實驗性需求,都歡迎大家勇於嘗試找出最合適自己的測定方式喔!

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2022-03-07