水中高錳酸鹽指數(shù)測定的主要影響因素分析

李新佩

（烏魯木齊市環(huán)境監(jiān)測中心站 新疆烏魯木齊 830000）

引言

高錳酸鹽指數(shù)主要是反應(yīng)水體中清潔程度和有機(jī)物、無機(jī)物含量的基本指標(biāo)[1]。水體中含有的亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等還原性無機(jī)物以及在一定條件下可被氧化的有機(jī)物，都能夠消耗高錳酸鉀。故此，高錳酸鹽指數(shù)通常被用來表示水體受有機(jī)物和無機(jī)物污染程度的綜合指標(biāo)。實(shí)際上這個指標(biāo)是一個條件性指標(biāo)，結(jié)果測定受到多方面的因素影響，包括采集樣品、執(zhí)行過程等。同時和測定溶液的酸堿度、高錳酸鉀溶液的濃度、加熱過程、加熱時間、滴定速率等因素有很強(qiáng)的相關(guān)性，因此高錳酸鹽指數(shù)是水質(zhì)監(jiān)測過程中把握比較不準(zhǔn)確的指標(biāo)。

1 高錳酸鹽指數(shù)影響因素分析

1.1 樣品采集和保存

不管樣品在采集之前是否得到存儲，現(xiàn)場采集之后需要立刻加入硫酸，在實(shí)驗(yàn)室中收集到樣品后應(yīng)該在每升樣品中加入5毫升左右的硫酸，然后使樣品的酸堿度保持在1～2之間。采集的樣品應(yīng)馬上進(jìn)行分析，最遲不得超過2天時間，如果樣品保存時間在6小時以上，必須要將樣品保存在低溫區(qū)（0～5℃）。

1.2 高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的影響

高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度高低對空白值、樣品值測定結(jié)果有著非常大的影響[2]。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度值偏高時，空白試驗(yàn)過程對高錳酸鉀消耗體積則偏低，而在樣品試驗(yàn)時，消耗的高錳酸鉀體積也會相對偏低。當(dāng)高錳酸鉀溶液濃度偏低時，用量則會相應(yīng)的增加，樣品溫度下降比例會變得更大，同時導(dǎo)致反應(yīng)速度變慢，最終樣品測定的結(jié)果會偏高。所以，在高錳酸鉀溶液濃度配置時需要更加準(zhǔn)確。那么要使得溶液濃度在配置時更加接近于理論值，需要對儲備的溶液配制后，在滴定溶液稀釋使用之前，先對儲備溶液進(jìn)行濃度標(biāo)定。在確定準(zhǔn)確的濃度后，再不斷的進(jìn)行滴定校準(zhǔn)，這樣才能得到更加準(zhǔn)確的高錳酸鉀溶液濃度，才能更好的規(guī)避溶液濃度值的偏差造成濃度的偏差。

1.3 加熱溫度的影響

草酸鈉在被高錳酸鉀溶液氧化的過程是一個吸熱反應(yīng)的過程，在常溫下該反應(yīng)過程非常緩慢，當(dāng)溫度逐漸升高時，反應(yīng)速率則明顯加快。相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)吸熱反應(yīng)溫度每升高10度，反應(yīng)速度就相應(yīng)增加2到4倍。所以反應(yīng)時的溫度也不能過高，否則就會使H2C2O4受到分解，其反應(yīng)的方程式為：H2C2O4→CO2+CO+H2O，這樣會使測定的結(jié)果偏低。所以，在前期的滴定過程，溫度應(yīng)該始終保持在60～80℃[3]，這樣測定得到的結(jié)果會更加準(zhǔn)確。

1.4 加熱時間的影響

在對樣品的氧化過程中，加熱時間起著非常關(guān)鍵的影響，因?yàn)閷Ω咤i酸鹽指數(shù)測定不是水體中被氧化物質(zhì)的總量，而是在一定的時間之內(nèi)可以被高錳酸鉀氧化物質(zhì)的量。所以，反應(yīng)的時間會直接影響被測定的結(jié)果。如果測定時間較短，氧化不充分最終將導(dǎo)致測定結(jié)果偏低，相反，會導(dǎo)致結(jié)果偏高。因此在高錳酸鹽指數(shù)測定時需要嚴(yán)格的控制測定時間。當(dāng)測定水體徹底沸騰時才可以將樣品放入水中，并做好時間控制，這樣才能將測定結(jié)果更加準(zhǔn)確的呈現(xiàn)出來。

1.5 滴定速率影響

在高錳酸鹽指數(shù)測定過程中，必須使高錳酸鉀和草酸鈉在最適合的溫度下進(jìn)行充分的融合并發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)溫度過高之后會導(dǎo)致發(fā)生熱分解反應(yīng)（反應(yīng)方程：4MnO4-+2H2O=4MnO2↓+3O2+4OH-H2C2O4→CO2+CO+H2O），還會導(dǎo)致反應(yīng)溫度的下降后進(jìn)一步影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在測定時需要時滴定的速度和過程反應(yīng)速度相一致。

當(dāng)高錳酸鉀與相關(guān)還原性物質(zhì)反應(yīng)之后會不斷生成Mn2+，而它具有催化的特性，所以，在反應(yīng)初期速度會相對慢些，當(dāng)這種物質(zhì)達(dá)到一定的量以后，反應(yīng)速度會不斷的加快；到了后期反應(yīng)物濃度減低以后，反應(yīng)速度也不斷變慢。所以在高錳酸鹽指數(shù)測定時初始速度和結(jié)束速度應(yīng)該慢點(diǎn)，中間要加快速度，滴定過程要呈現(xiàn)出串狀下滴，而不是直線下滴。滴定的時間應(yīng)該控制在2分鐘以內(nèi)，如果時間太長了，溫度下降以后將會導(dǎo)致測定結(jié)果趨于偏高。

結(jié)語

綜上所述，高錳酸鹽指數(shù)是一個條件性和技術(shù)性、準(zhǔn)確性很強(qiáng)的指數(shù)，在實(shí)驗(yàn)過程中容易受到高錳酸鉀濃度、酸度、溫度、時間、滴定速度等因素的影響。所以，在具體的實(shí)驗(yàn)過程中需要準(zhǔn)確的控制相關(guān)條件，減少這些條件的偏差帶來的影響，這樣才能準(zhǔn)確的測定實(shí)驗(yàn)結(jié)果，準(zhǔn)確的判斷出水體含有的物質(zhì)。在采集樣品以后需要加入相當(dāng)量的硫酸，然后在2天內(nèi)完成分析，并保證高錳酸鉀溶液濃度；同時在滴定過程中保證正常的實(shí)驗(yàn)溫度，然后在水浴沸騰以后開始計(jì)時，控制實(shí)驗(yàn)時間，這樣才能最終完成高錳酸鹽指數(shù)測定并得出準(zhǔn)確結(jié)論。