对于如何选择自动电位滴定仪，历来有很多的讨论，笔者认为还是要回归电位滴定仪的本质，考量一些关键的因素：加液精度、触摸屏、驱动器配置等等，究竟哪个部分是最重要的？听笔者一一道来。

滴定是一种化学分析技术，用于测定样品中溶解的被分析物含量。在选择自动电位滴定仪之前，有些滴定基础知识必须要掌握，这对我们后续使用、选择合适的滴定仪非常重要。

01滴定的原理

向样品中滴加已知浓度的滴定剂，使滴定剂和被测物之间发生完全的化学反应。而后通过测定滴定剂消耗的体积，根据化学计量法计算，来确定被测物的含量。

02滴定的应用

基于以上滴定的原理，滴定反应的终点必须容易被观测的，通常会采取一些方式来进行观测，如电位法（通过电极测量电位）或使用指示剂（通过指示剂的变色）来确定终点。所以应用滴定反应来进行的测量实验，通常是快速的、完全的、明确的、可观测的。

例如：用氢氧化钠（NaOH）滴定醋酸（CH3COOH）的反应，公式如下：

CH3COOH     +     NaOH →    CH3COO- +   Na+    + H2O

被分析物                滴定剂          反应产物

我们可以通过消耗滴定剂NaOH的量，来确定体系内醋酸（CH3COOH）的含量。

滴定测量技术，由于测量成本低，精度高在分析实验中被广泛应用。最早，滴定剂通过带有刻度的玻璃管添加并记录消耗的体积，手动调节旋塞开关来控制滴定剂的添加量，当反应进行到终点时，体系内颜色发生变化。所以起初只能进行那些到终点有颜色变化的滴定实验，随着滴定分析的发展，人们根据经验开始在体系内加入指示剂来确定反应终点，此举拓宽了滴定分析的范畴。后来测量电极的产生使得滴定实验覆盖的范畴又进一步扩大，目前对于实验终点的判定大多采用这两种方式：指示剂变色或电位的变化。

03滴定的分类

根据反应类型的不同，滴定可分成如下几种类型:

酸/碱反应：

HCl + NaOH → NaCl + H2O

例如： 葡萄酒、牛奶、番茄酱中的酸含量,包括HCl、HNO3、H2SO4

氧化还原反应：

2Cu2+ + 2I- → 2Cu+ + I2

例如： 铜含量、镍、铬电镀液

络合反应：

Mg2+ + EDTA → Mg[EDTA]2+

Ca2+ + EDTA ↔ Ca[EDTA]2+

例如： 水的总硬度（钙镁离子）牛奶和奶酪中钙的含量和水泥分析

沉淀反应：

NaCl + AgNO3 → AgCl↓ + NaNO3

例如： 薯片、番茄酱和食物中盐（NaCl）的含量，硬币中银的含量

BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2NaCl

例如：矿泉水中硫酸盐的含量，电镀液中硫酸盐的含量

胶体沉淀反应：

Hyamine + SDS → Hyamine-SDS

例如： 洗涤剂、洗衣粉或沐浴露中阴离子表面活性剂的含量

根据终点类型的不同又可以分为：终点滴定和等当点滴定

终点滴定（EP：Endpoint）

传统滴定方式就是终点滴定：添加滴定剂至指示剂颜色发生变化，计为终点。

图1 终点滴定曲线

等当点滴定（EQP：Equivalence Point）

滴定剂与被测物按等物质的量完全反应，在滴定曲线上表现为突跃点。二维滴定曲线的横坐标是滴定剂的消耗体积（mL），纵坐标可以是pH、电位（mV）、相对透光率（%T）、相对吸光度（A）、电流（I）、温度（T）等。

记录在等当点处滴定剂消耗的体积，通过计算与样品发生化学反应的滴定剂消耗量，得到样品的含量。

图2 等当点滴定曲线

04自动电位滴定仪的应用

随着滴定实验的广泛应用，人们开始不满足于传统的手工控制玻璃管加液的方式进行滴定实验，这种滴定方式结果的准确性、分析效率都较低，传统手工滴定的结果精确性和效率主要靠化验师的技术能力，尤其是辨别不同颜色的能力。也就是确定终点的能力。

近些年随着煤化工行业的发展，实验与分析任务量越来越大、对于与结果的准确性要求越来越高，滴定实验的操作也从手工滴定，慢慢的开始被自动的机械设备操作所取代，从手动加液，到后来的通过马达驱动活塞滴定管加液，使滴定剂添加的精准度更好；不同种类的电极取代了指示剂来确定反应终点，大大提高了结果的准确性。

相对于指示剂变色的方式，测量电极的测定电位并对电位-滴定剂体积做曲线图，通过数学模型评估滴定曲线得到的结果，更真实的反映了化学反应的过程。整个实验过程自动化程度较高，也大大降低实验员的劳动强度。同时也更节省人工成本。

自动电位滴定仪仍在继续发展，在滴定过程中一些步骤和方式逐渐智能化，进一步提高了仪器的工作效率和准确性。比如：

直观的触摸屏界面：只需“一键”进行滴定，一次操作进行完成实验；

智能识别滴定管：支持热插拔，无需反复开关机，既高效快速又防止因反复开关机对仪器产生的影响；

智能电极：自动识别和读写电极芯片中的数据，防止电极的错误使用；

模块化设计：可以根据不同的需求进行功能组合，如配置多个驱动器、多个滴定管等可根据实际需求自由添加；

自动进样器：可以满足大量样品测试的需求，一次启动可完成多个样品的连续测定；

网络版软件：通过电脑端可远程一次操控多台设备进行实验、方法的写入和复制、结果收集和汇总，并带有数据库便于后期认证和审核。

05自动电位滴定仪的选择

对于如何选择自动电位滴定仪，历来有很多的讨论，笔者认为还是要回归电位滴定仪的本质，考量一些关键的因素，首先要考虑加液精度，加液精度实际上指的是最小一滴的加液量，传统的玻璃滴定管通过手工加液，技术熟练的实验员最小可以加半滴约0.25mL。

目前市面上常见的电位滴定仪，如：滴定管体积10mL搭配20000步加液驱动器，每一滴的加液量是10mL/20000=0.5uL，远比手工加液精度高，如：滴定管体积20mL配合20000步加液驱动器，每一滴的加液量是20mL/20000=1uL，也比手工加液精度高，可见加液精度的高低取决于滴定管体积与驱动器的步数的比值，但即使滴定管体积20mL搭配10000步加液驱动器驱动器，每一滴的加液量是20mL/10000=2uL，也比手工滴加精细很多，其实在滴定管体积固定的前提下，常规的实验无论是10000步的驱动器还是20000步的驱动器都可以很好的满足实验需求。

除此之外，例如支持中英文在内的多语言彩色触摸屏的设备，相对而言操作的便利性会更好些，可以直达子级菜单，编辑方法和通过快捷键进行一键启动测量都较方便。

对于后期是否可拓展其他方面的应用，是否能配置多个驱动器等方面的考量，其实应该回归用户的实验需求来看，满足实验需求且又经济的设备才是用户需要的设备。没有必要追求参数的领先，还是要注重实际的使用效果。

近些年国产的自动电位滴定仪设备成长也很快，一些品牌都完成了从无到有，从有到优的突破和飞跃，产品从设计到工艺都很让人欣喜，但由于煤化工行业的样品较为复杂，需要更多的是厂商的经验，方法的调试，甚至是应用方案的整合，在这些方面，国产设备还需加油。

综上所述，是电位滴定仪的原理及目前现状的一些介绍，实际使用中其实要关注的还有很多方面，比如标准、比如样品前处理、比如特殊样品的特殊性质，都是决定分析品质的关键，仪器只是分析中的一部分，选择适合的仪器设备相当于选择了好的帮手，但无论帮手多优秀，实验还是我们来主导的，善用好的帮手才是提升实验效率、提升分析质量的不二法门，因此希望通过本次的分享让大家能有所收获，找到更多、更适合我们的好帮手。

作者介绍

支晓鹏， 中国化学赛鼎工程公司 高级工程师，从业二十余年以来，一直活跃在工程设计领域，主要近二百余项煤化工项目的中心化验室、环境监测站等的设计、建设与采购工作，同时还参与了高校、科研院所、质检、环保等部门的实验室设计以及多部工艺包和行业标准的编制工作。