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水分活度對(duì)油中微水檢測(cè)的意義

水分活度通常用于食品加工行業(yè)，是指某種食品的平衡蒸汽壓與相同溫度下純水的飽和蒸汽壓的比值，用a_w 表示，即：

式中:P_p 為平衡蒸汽壓，P_w 為相同溫度下的出水飽和蒸氣壓。水分活度表示物質(zhì)與水的結(jié)合度，結(jié)合度越高，水分活度越小，結(jié)合度越低，水分活度越大。

由上圖可以知道，溫度對(duì)水在潤(rùn)滑油的溶解度有很大的影響，相同含水量的潤(rùn)滑油在不同溫度下的飽和程度不同，例如，某潤(rùn)滑油在溫度30 ℃和80 ℃是的水溶解度分別為200 ppm 和500 ppm，當(dāng)該潤(rùn)油中的含水量為150 ppm 時(shí)，對(duì)80 ℃時(shí)的該潤(rùn)滑油離飽和點(diǎn)還很遠(yuǎn)，而對(duì)于30 ℃下的該潤(rùn)滑油，則水含量已經(jīng)接近飽和，若溫度繼續(xù)降低，則水含量會(huì)達(dá)到飽和而析出游離態(tài)的水，增大對(duì)設(shè)備的損害程度。因此，僅用潤(rùn)滑油的含水量來(lái)衡量潤(rùn)滑油的風(fēng)險(xiǎn)程度并不可靠。在潤(rùn)滑油的微水檢測(cè)中引入水分活度這一概念，主要是為了用它來(lái)表示潤(rùn)滑油中水分的飽和程度，aw 的值在0 ~1 之間，aw 越大，說(shuō)明潤(rùn)滑油中的水越接近飽和。

水分活度的測(cè)量原理

水分活度在數(shù)值上等于周?chē)h(huán)境的平衡相對(duì)濕度ERH百分?jǐn)?shù)，因此，可以通過(guò)對(duì)相對(duì)濕度的測(cè)量來(lái)得到潤(rùn)滑油的水分活度，而平衡相對(duì)濕度可以由水蒸汽對(duì)光的吸收衰減值得到，其測(cè)量原理是在特定波長(zhǎng)的光中，只有水分會(huì)對(duì)光造成吸收衰減，其他的揮發(fā)性物質(zhì)，比如有機(jī)物的影響很小，通過(guò)光的衰減值得到蒸汽壓，從而計(jì)算得到水分活度。

水分活度與油中含水量的關(guān)系

水在潤(rùn)滑油中的溶解度與潤(rùn)滑油的溫度有很大的關(guān)系，式(6)即為潤(rùn)滑油中的水溶解度的與溫度的關(guān)系式，即:

式中：S為潤(rùn)滑油中水的溶解度；T為溫度；A、B均為水在潤(rùn)滑油中的溶解度常數(shù)。而油中的含水量和飽和度及水分活度又有如下關(guān)系：

C_w=a_w × S

式中：C_w為潤(rùn)滑油中的水含量。

由上面兩個(gè)公式可得到潤(rùn)滑油中的微水在飽和點(diǎn)以前的水含量和水分活度之間的關(guān)系，即：

式中：T₀為攝氏溫度。

因此，當(dāng)潤(rùn)滑油的溶解度系數(shù)確定的情況下，即可通過(guò)溫度和水分活度的計(jì)算出潤(rùn)滑油中的水含量，下圖為某潤(rùn)滑油不同水分活度與水含量所對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即等溫吸濕線(xiàn)（MSI）。

潤(rùn)滑油水分活度與水含量關(guān)系示意圖

溶解度系數(shù)的計(jì)算

由上述公式可知，要計(jì)算潤(rùn)滑油中的水含量，不但要測(cè)得溫度和水分活度，同時(shí)還要知道溶解度系數(shù)A和B，不同的油品具有不同的溶解度系數(shù)。由公式可知：

?

即可得到二元一次方程：

Y=BX+A

然后取少量油樣，由卡爾-費(fèi)休滴定法得到油樣中的水含量，并測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同溫度下的油樣的水分活度，這樣就可以得到兩組不同的X和Y，通過(guò)解二元一次方程組即可計(jì)算出該油樣的溶解度系數(shù)A和B。