BTB法在测试电力用绝缘油、汽轮机油酸值操作中的应用

    张媛

    摘 要：文章对国标BTB法测油品酸值操作进行了改进，对BTB指示剂溶液pH值调整方法进行简化，通过对比调整前后的试验结果，探讨该优化的可行性。

    关键词：溴化麝香草酚蓝指示剂；油品酸值；pH值

    1 BTB指示剂用法概述

    溴化麝香草酚蓝指示剂法（Bromthymol Blue Indicator，BTB）是目前电力行业测试电力用绝缘油、汽轮机油酸值最常用的方法之一。国标对其试验操作和药剂配制已做明确介绍（见国标GB7599-87）。但是BTB在使用前，需用精密pH试纸与酸度计调pH至5.0[1]。为简化步骤，提高工作效率，利用BTB变色特性，通过酸碱调其溶液pH值，其酸值测试也能获得令人满意的结果。

    2 实验部分

    2.1 实验试剂和仪器

    实验仪器及规格如表1所示。试剂说明如表2所示。

    2.2 原理阐述和操作

    2.2.1 调整原理阐述

    化学分析中，空白试验可排除试剂和器皿所引入的系统误差。在国标BTB法测油中酸值试验里，空白试验主要排除的是由BTB指示剂自身酸碱度引起的系统误差。

    酸值测定用BTB浓度为8×10-3 mol/L。试验时，每10 g油样，绝缘油加0.2 mL BTB（0.998 mg），汽轮机油加0.25 mL BTB（1.249 mg）；换算成物质的量：相当于1.6×10-4 mol/每kg绝缘油，和2.0×10-4 mol/每kg汽轮机油。而被测油酸含量一般小于0.1 mg KOH/g绝缘油，和0.3 mg KOH/g汽轮机油。换算成物质的量：1.78×10-3 mol/每kg绝缘油，5.35×10-3 mol/每kg汽轮机油。

    BTB酸值相当于油样酸值量的1/10，因此试验中扣除指示剂自身酸碱度，有利于提高方法准确度。BTB指示剂变色范围在非水溶液中的pH值是8.6～9.6[2]，颜色由黄变蓝。我们利用其变色特点，在BTB溶液滴加KOH乙醇溶液，至其刚好变蓝时，再往其中慢慢滴加未碱化的同样BTB乙醇溶液，直到未碱化BTB滴入溶液时溶液尚呈蓝色，但轻轻震荡下，蓝色便立即消失，溶液转为原色。此时BTB自身的酸性已被碱中和。将此指示剂加入被测油样中，免去用精密pH试纸、pH计对BTB溶液pH值调整和空白试验。

    2.2.2 调整后酸值测试步骤

    （1）BTB指示剂的配制。取0.5 g BTB（称准至0.01 g）放入干燥清洁烧杯A内，加入100 mL无水乙醇，使其完全溶解。取10～20 mL该溶液，放入烧杯B。取干燥清洁的胶头滴管，用KOH溶液滴定烧杯A中的BTB溶液至刚好转为蓝色。另取干燥清洁的胶头滴管，用烧杯B中的BTB溶液返滴烧杯A中的BTB溶液尚呈蓝色，但震荡下蓝色就立即消失，溶液变为原色。

    （2）随机选取若干绝缘油和汽轮机油。称取试油10 g（准至0.01 g）于250 mL锥形瓶中。

    （3）量取50 mL无水乙醇，倒入盛供试油样的锥形瓶中，装上回流冷凝器，于80℃的水浴在不断摇动下回流5 min，取下锥形瓶加入0.2 mL BTB（测绝缘油），如测汽轮机油可加0.25 mL BTB（汽轮机油油色深），趁热在3 min之内用KOH乙醇标准溶液滴定至溶液由黄色变成蓝绿色为止，记下消耗的KOH乙醇溶液的毫升数。

    （4）按式1计算试油酸值X，并做好数据记录（见表3）。

    X=V×56.1×C/G （1）

    式（1）；X—试油的酸值，mg KOH/g；V—滴定试油所消耗KOH乙醇溶液的体积，mL；C—KOH乙醇标准溶液溶液的浓度，mol/L；56.1—KOH的摩尔质量，g/mol；G—试油的重量，g。

    （5）用国标BTB法测试同种油样油中酸值，记录数据。

    3 数据记录与分析

    由表1数据可以看出，用调整后的操作方法对酸值的测定与按国标操作测定出的酸值，结果没有显著差异，相对标准偏差也在国标允许的10%误差范围[3]。

    4 结语

    （1）对指示剂，理论上认为从pKa-1到pKa+1会变色，因为缓冲溶液的pH计算公式，pH=pKa-l g（Ca/Cb）；pH=pKa-1时，酸式型体的浓度是碱式型体的浓度的10倍，主要是酸色；pH=pKa+1时，碱式型体的浓度是酸式型体的浓度的10倍，主要是碱色；不同浓度、温度下的指示剂在不同溶剂中的PKa不同，其变色范围亦不同。室温下溴百里酚蓝（0.1%（20%乙醇）水溶液）变色范围6.0～7.6。酸值测定用BTB（约0.63%乙醇溶液）变色范围8.6～9.6，也就是说该试验滴定终点碱是稍过量的。

    （2）简化方法中，BTB指示剂pH调整在其变色范围酸式色的边界（黄色，pH8.6左右），而被测油：电力用油新油pH大都6.0左右，运行油pH大都5.0左右[4]。这样，当0.2 mL BTB滴入被测液，会消耗掉一些萃取出的酸性物质，但当用KOH乙醇溶液滴定油样测酸值时，以混合液呈蓝绿色作为滴定终点（此时pH9.6左右），碱的稍过量与之前的这个消耗有了一个补偿，缩小了试验误差。

    （3）在国标BTB法测油中酸值试验中，BTB指示剂的pH是用pH计调至5.0。因为这有助于提高指示剂灵敏性。但滴定终点的判断与不同人的眼睛对颜色变化的敏感程度也有关系。此外国标对测试结果准确程度要求不是很高，可以有10%的误差，所以简化方法在实际试验操作中还是具有可行性的，而之前所做的油样酸值分析结果亦显示其可行性。

    [參考文献]

    [1]国家电网公司人力资源部.油务化验[M].北京：中国电力出版社，2010.

    [2]电力行业职业技能鉴定指导中心.油务员[M].北京：中国电力出版社，2002.

    [3]电力行业电厂化学标准化技术委员会.电力用油、气质量、试验方法及监督管理标准[M].北京：中国电力出版社，2001.

    [4]河南电力技师学院.油务员[M].北京：中国电力出版社，2008.