高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定的影響因素

王曉春

(太原市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，山西 太原 030002)

高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定的影響因素

王曉春

(太原市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，山西 太原 030002)

高錳酸鹽指數(shù)值的準(zhǔn)確度與高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度、樣品加熱時(shí)間、樣品反應(yīng)溫度、酸度、滴定速度有關(guān)。在測(cè)定標(biāo)樣時(shí)，稀釋標(biāo)樣的蒸餾水對(duì)標(biāo)樣值有很大的影響。

高錳酸鹽指數(shù);酸性法;測(cè)定條件;準(zhǔn)確度

1 概述

高錳酸鹽指數(shù)是指，在一定條件下，以高錳酸鉀(KMnO4)為氧化劑，處理水樣時(shí)所消耗的氧化劑的量。表示為單位氧的毫克/升(O2，mg/L)。水質(zhì)高錳酸鹽指數(shù)是反映水體中有機(jī)及無(wú)機(jī)可氧化物質(zhì)污染的常用指標(biāo)，是用來(lái)形容地表水等低污染類水體收到還原性物質(zhì)污染程度的。高錳酸鹽指數(shù)在潔凈水的檢測(cè)中使用比較多，尤其是在自來(lái)水檢測(cè)中。其測(cè)定方法有2種:酸性高錳酸鉀法和堿性高錳酸鉀法。目前，我國(guó)測(cè)定地表水中高錳酸鹽指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法是酸性法(GB/T 11892－1989)。實(shí)際工作中，在做高錳酸鹽指數(shù)標(biāo)樣時(shí)，盡管是按照國(guó)標(biāo)中規(guī)定的溶液配制以及測(cè)定步驟來(lái)進(jìn)行，但測(cè)得的值仍然偏高，甚至?xí)鰳?biāo)樣值的上限。本文主要從標(biāo)樣分析過(guò)程中探討高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度、樣品加熱時(shí)間、樣品反應(yīng)溫度、滴定速度以及稀釋標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)所用的純水水質(zhì)對(duì)標(biāo)樣測(cè)定的影響［1－3］。

2 原理及材料

2.1 原理

樣品中加入已知量的高錳酸鉀和硫酸，在沸水浴中加熱30 min，高錳酸鉀將樣品中的某些有機(jī)物和無(wú)機(jī)還原性物質(zhì)氧化;反應(yīng)后，加入過(guò)量的草酸鈉還原剩余的高錳酸鉀，再用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴過(guò)量的草酸鈉。通過(guò)計(jì)算得到樣品中高錳酸鹽指數(shù)。

2.2 計(jì)算公式［見(jiàn)式(1)］

式中:V1為樣品滴定時(shí)消耗高錳酸鉀溶液體積，mL; V2為標(biāo)定時(shí)所消耗高錳酸鉀溶液體積，mL;c為草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，0.010 0 mol/L;V0為空白實(shí)驗(yàn)時(shí)消耗高錳酸鉀溶液體積，mL;V3為測(cè)定時(shí)所取樣品體積，mL;f為稀釋樣品時(shí)蒸餾水在100 mL測(cè)定用體積內(nèi)所占比例。

2.3 材料

當(dāng)量試劑草酸鈉、高錳酸鉀，產(chǎn)自天津傲然;高錳酸鹽指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)樣品，2個(gè)質(zhì)量濃度:(4.73±0.38) mg/L、(2.82±0.20)mg/L，環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所。

3 影響測(cè)定結(jié)果的因素分析

3.1 實(shí)驗(yàn)室空白對(duì)結(jié)果的影響

影響實(shí)驗(yàn)室空白的因素有很多，如，實(shí)驗(yàn)室用水、試劑純度、玻璃器皿潔凈度。本實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)室用水為不含還原性物質(zhì)的水:將1 L蒸餾水置于全玻璃蒸餾器中，加入10 mL硫酸和少量高錳酸鉀溶液，蒸餾。玻璃器皿的清洗順序依次為，先用酸性高錳酸鉀溶液蕩洗，再用自來(lái)水、蒸餾水洗凈，確保不含還原性物質(zhì)?？瞻灼邥?huì)對(duì)含量低的樣品影響很大?？瞻字狄话愕陀?.50 mL，對(duì)樣品的測(cè)定影響不大。

3.2 高錳酸鉀溶液濃度對(duì)結(jié)果的影響

高錳酸鉀溶液具有較強(qiáng)的氧化性，易與空氣中還原性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，而且見(jiàn)光易分解，會(huì)引起溶液濃度的變化。高錳酸鉀溶液濃度偏高，空白實(shí)驗(yàn)及標(biāo)樣所消耗的高錳酸鉀溶液用量偏小，從而引起結(jié)果偏低;高錳酸鉀溶液濃度偏低，空白實(shí)驗(yàn)及標(biāo)樣所消耗的高錳酸鉀溶液用量偏大，從而引起結(jié)果偏高。所以，盡可能配制濃度接近于0.010 0 mol/L的高錳酸鉀溶液。剛配好的溶液不能立即使用，放置一段時(shí)間后再進(jìn)行使用，并將配制好的高錳酸鉀溶液放在棕色試劑瓶?jī)?nèi)，避光保存，使用當(dāng)天標(biāo)定其溶液濃度。

3.3 加熱時(shí)間對(duì)結(jié)果的影響

高錳酸鹽指數(shù)是在規(guī)定條件下的許多有機(jī)物部分被氧化，易揮發(fā)有機(jī)物不包含在測(cè)定值之內(nèi)，它不能作為理論需氧量或總有機(jī)物含量的指標(biāo)。不同加熱時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響見(jiàn)表1。從表1可以得出，樣品的高錳酸鹽指數(shù)值隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，而且如果加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，液體轉(zhuǎn)變成淺黃色，會(huì)影響滴定終點(diǎn)的判斷。加熱時(shí)間應(yīng)該控制在(30± 2)min，從錐形瓶放入沸水浴中，沸水浴開(kāi)始沸騰計(jì)時(shí)，沸水浴的水面要高于錐形瓶?jī)?nèi)的液面。

表1 不同加熱時(shí)間的實(shí)驗(yàn)結(jié)果①

3.4 反應(yīng)溫度對(duì)結(jié)果的影響

反應(yīng)溫度應(yīng)控制在80℃左右。因?yàn)椴菟徕c在90℃或高于90℃時(shí)，會(huì)部分發(fā)生分解，導(dǎo)致標(biāo)定結(jié)果偏高，而樣品消耗高錳酸鉀溶液的體積減少，結(jié)果偏低。如果溫度低于60℃，反應(yīng)速度緩慢，結(jié)果偏高。

3.5 酸度對(duì)結(jié)果的影響

樣品中加入硫酸，使樣品pH值為1～2。分析樣品時(shí)，吸取100.0 mL樣品于250 mL錐形瓶中，再加入(5±0.5)mL 1+3稀硫酸溶液。酸度太高，部分草酸鈉會(huì)發(fā)生分解;酸度太低，部分高錳酸鉀會(huì)被還原。對(duì)結(jié)果均有影響。

3.6 滴定速度對(duì)結(jié)果的影響

滴定樣品時(shí)，滴定速度過(guò)快，高錳酸鉀和草酸鈉來(lái)不及反應(yīng)就發(fā)生分解，會(huì)導(dǎo)致結(jié)果偏低;滴定速度過(guò)慢，溶液溫度降低，反應(yīng)速度緩慢，導(dǎo)致結(jié)果偏高。滴定樣品應(yīng)在2 min內(nèi)完成。滴定終點(diǎn)為剛出現(xiàn)粉紅色，并保持30 s不褪色，且具有一致性。

4 標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)量

將2個(gè)質(zhì)量濃度值［標(biāo)樣1:(2.82±0.20)mg/L，標(biāo)樣2:(4.73±0.38)mg/L］的標(biāo)準(zhǔn)樣品稀釋，用20 mL干燥潔凈移液管從安培瓶中準(zhǔn)確量取20 mL濃標(biāo)樣至500 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋定容至刻度，混勻后即可測(cè)量。標(biāo)樣測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定數(shù)據(jù)

如果不考慮空白的影響，把稀釋后的標(biāo)樣作為整體的一個(gè)樣品，標(biāo)樣1的質(zhì)量濃度值為3.10 mg/L，高于標(biāo)準(zhǔn)值的上限;標(biāo)樣2的質(zhì)量濃度值為5.02 mg/L，在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，但接近于標(biāo)準(zhǔn)值的上限。如果考慮到空白的影響，把濃的標(biāo)樣作為樣品，在100 mL待測(cè)樣中，樣品的體積為4 mL，蒸餾水的體積為96 mL，f=0.96，代入公式(1)中算得:標(biāo)樣1的質(zhì)量濃度值為 2.78 mg/L，標(biāo)樣 2的質(zhì)量濃度值為4.71 mg/L，2個(gè)標(biāo)樣均接近于真值。由此可見(jiàn)，稀釋標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)所用的純水水質(zhì)對(duì)標(biāo)樣測(cè)定有影響，尤其是對(duì)濃度較低的標(biāo)樣影響較大。

5 結(jié)論

高錳酸鹽指數(shù)是一個(gè)相對(duì)的條件性指標(biāo)，其值得準(zhǔn)確度與高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度、樣品加熱時(shí)間、樣品反應(yīng)溫度、酸度、滴定速度有關(guān)。在測(cè)定標(biāo)樣時(shí)，由于稀釋標(biāo)樣會(huì)帶入大量的蒸餾水，因此在計(jì)算時(shí)要考慮到蒸餾水對(duì)標(biāo)樣值的影響。

［1］張勤.高錳酸鹽指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定結(jié)果修正方法的探討［J］.江蘇水利，2010(9):38－41.

［2］卡林，朱伊君，王芹.測(cè)試條件對(duì)高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定結(jié)果的影響［J］.黑龍江環(huán)境通報(bào)，2001，25(3):71－72.

［3］張宇青，宋友坤.酸性法測(cè)定高錳酸鹽指數(shù)的誤差消除方法［J］.污染防治技術(shù)，2008，21(5):94－95.

Influencing factors of determination of permanganate index

WANG Xiaochun

(Taiyuan Environmental Monitoring Center Station，Taiyuan Shanxi 030002，China)

The accuracy of permanganate index is related to potassium permanganate standard solution，sample heating time，reaction temperature，acidity of reaction solution，titration rate.In the determination of standard samples，distilled water in diluted samples has great influence on value of standard sample.

permanganate index;acid process;test condition;accuracy

O655

A

1004－7050(2016)06－0052－02

10.16525/j.cnki.cn14－1109/tq.2016.06.15

2016－10－11

王曉春，女，1978年出生，2004年畢業(yè)于日本琉球大學(xué)，碩士學(xué)位，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。