水環(huán)境中加熱條件對(duì)高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定的影響分析

摘要：為提高檢測(cè)水質(zhì)科技水平提供依據(jù)，本文以飲用水內(nèi)所含高錳酸鹽指標(biāo)（CODMn）檢測(cè)的具體方法和原理，經(jīng)過(guò)諸多實(shí)驗(yàn)，參照試驗(yàn)得到的信息，并與其他文獻(xiàn)相融合，就CODMn檢測(cè)環(huán)節(jié)受加熱條件作用的準(zhǔn)確性偏差程度展開(kāi)了綜合性研究。

關(guān)鍵詞：水環(huán)境;飲用水;CODMn;測(cè)定分析

中圖分類號(hào)：X3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）10-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.062

Abstract：In order to improve the scientific and technological level of water quality testing， this paper uses the specific methods and principles of detection of permanganate index （CODMn） in drinking water. After many experiments， the information obtained from the experiment is referenced and merged with other literatures. A comprehensive study was conducted on the degree of accuracy deviation of the heating conditions in the CODMn detection process.

Key words：Water environment;Drinking water;CODMn;Determination analysis

CODMn是檢測(cè)地表水里還原性物質(zhì)的重要指標(biāo)，其數(shù)值主要以KMnO4為氧化劑，在處置水樣時(shí)所用的KMnO4數(shù)量，而且也用作生活飲用水及生活污水水質(zhì)的測(cè)定指標(biāo)。當(dāng)前，國(guó)際上很多國(guó)家水質(zhì)測(cè)定中，CODMn都作為規(guī)定測(cè)定水質(zhì)指標(biāo)。

1 檢測(cè)CODMn的辦法、原理以及標(biāo)準(zhǔn)

1.1 基本原理

我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范條例《GB/T5750-2006》上，記載的測(cè)試飲用水的辦法較多，具體是將硫酸添加到水樣內(nèi)，令水樣可以呈現(xiàn)出酸性，且向其中添加適量的KMnO4溶液，再把混合液放進(jìn)沸水浴條件下加熱使之出現(xiàn)反應(yīng)，然后以過(guò)年的Na2C2O4溶液來(lái)還原混合液里殘留的KMnO4成分，最后測(cè)算出與水樣產(chǎn)生反應(yīng)的KMnO4數(shù)量，就能獲得CODMn，采用該方法檢測(cè)CODMn時(shí)，需要待檢測(cè)的水樣內(nèi)不能摻雜其他物質(zhì)，對(duì)于這一點(diǎn)有實(shí)驗(yàn)信息為證。其反應(yīng)式為：

4KMnO4+6H2SO4+C→2K2SO4+MnSO4+5CO2+6H2O

2MnO4-+5C2O4-+16H+→8H2O+2Mn2+10CO2

1.2 測(cè)定方法

國(guó)家現(xiàn)有的GB11892-1989檢測(cè)CODMn的標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）配備好檢測(cè)CODMn的各種規(guī)范試劑，如Na2C2O4溶液（0.1mol/L）、（1+3）硫酸液體;

（2）加入100mL通過(guò)充分晃勻，充分混合水樣，將之放入250mL的錐形容器內(nèi)，再滴入5mL（1+3）硫酸溶液充分混合;將10mL的KMnO4溶液加入移液管內(nèi)，將之搖晃均勻，然后把先前的250mL錐形容器放進(jìn)沸水浴中，持續(xù)30min加熱[1];將之取出以后，利用移液管把10mL的Na2C2O4溶液加入，直至該溶液表現(xiàn)出無(wú)色;趁熱把KMnO4溶液滴在白色背景上，直至產(chǎn)生粉紅色，使之30s內(nèi)顏色恒定，這時(shí)把KMnO4溶液被耗損掉的體積進(jìn)行詳細(xì)記錄，記作V1;（3）組織蒸餾水空白測(cè)試：采用100mL蒸餾水根據(jù)以上步驟來(lái)檢測(cè)，將KMnO4溶液回滴以后的體積進(jìn)行記錄，記作V0;（4）將10mL Na2C2O4溶液加入（1）～（3）步驟中的溶液內(nèi)，在有需要的條件下對(duì)其實(shí)施加熱，直至80℃，再滴入KMnO4溶液，直至出現(xiàn)粉紅色，使之30s內(nèi)顏色恒定，這時(shí)記錄下KMnO4溶液被耗損掉的體積，記作V2;（5）測(cè)試結(jié)果顯示：①水樣不放水稀釋：CODMn（O2，mg/L）=[（10+V1）×K-10]×0.8;②水樣放水稀釋：CODMn（O2，mg/L）根據(jù)如下式子計(jì)算：

其中，R表示稀釋水樣時(shí)飲用水在100mL體積中所占的比重，C表示KMnO4溶液的含量[C（1/5KMnO4）=0.01mol/L]，V3表示水樣體積（mL）。

2 加熱條件對(duì)CODMn檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)性的影響

根據(jù)上述CODMn檢測(cè)的基本原理及方法，許多參數(shù)均會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果有一定影響，而加熱條件不一樣，對(duì)CODMn檢測(cè)精準(zhǔn)性會(huì)造成一定影響，影響因素包括加熱時(shí)間和水浴所在的環(huán)境等。

2.1 水浴升溫時(shí)間因素

加熱時(shí)間能直接影響CODMn檢測(cè)環(huán)節(jié)氧化還原反應(yīng)效果。當(dāng)外部條件恒定時(shí)，檢測(cè)CODMn的結(jié)果值會(huì)伴隨水浴加熱時(shí)段的增加而不斷增大;當(dāng)水浴加熱時(shí)段持續(xù)推移時(shí)，檢測(cè)出的CODMn結(jié)果值自身的相對(duì)偏差也會(huì)從原來(lái)的負(fù)值逐步過(guò)渡至指數(shù)成正值[2]。

當(dāng)水浴升溫的持續(xù)時(shí)間多達(dá)34min時(shí)，檢測(cè)出的CODMn結(jié)果值最好，僅有-0.4%的相對(duì)偏差，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)上的最好加熱時(shí)間不一致，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定是30min。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在和標(biāo)準(zhǔn)方法一樣的測(cè)試條件下CODMn測(cè)試值表現(xiàn)出以下規(guī)律：①升溫時(shí)間愈長(zhǎng)，檢測(cè)值愈大;②該測(cè)試最有水浴升溫時(shí)間是30min或25min。即以30min為標(biāo)準(zhǔn)，各水樣CODMn測(cè)定的規(guī)范性不相同。

2.2 外部環(huán)境的干擾

水浴加熱CODMn時(shí)，其所在環(huán)境的有關(guān)條件包含水浴溫度、外部溫度以及外部氣壓等各種條件。

據(jù)研究結(jié)果表明，檢測(cè)CODMn得到的結(jié)果會(huì)隨著水浴溫度上升而不斷增大。另外，因水浴所用溫度相較于其余條件來(lái)說(shuō)范圍一般很大，從90～100℃不等，因此在以標(biāo)準(zhǔn)辦法對(duì)沸水浴管理加熱30min以后得知，水浴溫度差異也會(huì)造成同個(gè)水樣檢測(cè)出的CODMn結(jié)果值不一樣。

此外，檢測(cè)所處地的自然溫度、氣壓大小也均會(huì)影響到沸水浴溫度。外部溫度偏低時(shí)，沸水浴溫度將比外部溫度較高的環(huán)境下要略低一點(diǎn);環(huán)境氣壓偏低時(shí)，沸水浴溫度也會(huì)略低于常壓條件[3]。即水浴升溫的溫度因受到外部環(huán)境下溫度高低和氣壓大小差異的影響，就算水浴加熱一樣的時(shí)間，其最佳的加熱時(shí)間也無(wú)法完全相同，自然會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。

3 外部環(huán)境影響的因素

（1）在檢測(cè)CODMn時(shí)，就算水浴加熱所處環(huán)境條件不同，但測(cè)出的CODMn至都會(huì)隨著水浴升溫時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。待測(cè)水樣內(nèi)摻雜的有機(jī)物和添加的KMnO4之間出現(xiàn)的氧化還原反應(yīng)，在檢測(cè)CODMn時(shí)采取該種氧化法處理時(shí)，并無(wú)法獲得水樣里所有能被氧化的還原物成分，而僅僅是在標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間范疇內(nèi)，在這一反應(yīng)條件下出現(xiàn)了氧化反應(yīng)的物質(zhì)數(shù)量[4]。所以，反應(yīng)時(shí)間的多少必定會(huì)直接影響到測(cè)定的最后記過(guò)，尤其要注意如下幾點(diǎn)情況：①若水浴升溫時(shí)間不夠，就必定會(huì)令KMnO4與水里有機(jī)物產(chǎn)生反應(yīng)的時(shí)間不夠造成反應(yīng)不徹底，也必定會(huì)留下大量的KMnO4，由此在滴定過(guò)量KMnO4時(shí)也會(huì)消耗很多Na2C2O4，用于最后過(guò)量Na2C2O4反滴定消耗的KMnO4量也會(huì)較少，造成測(cè)定得到的CODMn值小于實(shí)際值;②若水浴升溫時(shí)間不短延長(zhǎng)，KMnO4早就已在加熱環(huán)節(jié)和有機(jī)物出現(xiàn)了完全反應(yīng)，此時(shí)再繼續(xù)加熱就會(huì)出現(xiàn)另一種反應(yīng)，具體的離子方程式為：

4MnO4+12H+=4Mn2++5CO2↑+6H2O

進(jìn)而令KMnO4出現(xiàn)額外消耗，也將導(dǎo)致KMnO4的剩余量較少，使得最后測(cè)定得到的CODMn值較大。

（2）外部環(huán)境條件針對(duì)最優(yōu)加熱時(shí)間也有一定影響。低壓地方水的沸點(diǎn)也會(huì)下降。水浴加熱階段，若想使溫度上升到KMnO4的反應(yīng)高效氣溫區(qū)，所需的加熱時(shí)間會(huì)更長(zhǎng);在低溫環(huán)境下把被測(cè)水樣放在水浴鍋內(nèi)，水浴鍋中水溫的降低速度會(huì)快過(guò)高溫條件，同時(shí)水浴的水、被測(cè)樣本和外部出現(xiàn)的熱對(duì)流程度于不同溫度條件下變化也十分明顯[5]。

4 結(jié)論及建議

通過(guò)總結(jié)上文分析內(nèi)容，獲得的結(jié)論有：①就算水浴條件不一樣，但只需維持該因素恒定，所檢測(cè)的CODMn結(jié)果值就必定會(huì)隨水浴升溫時(shí)間延長(zhǎng)而增大;②水浴所處環(huán)境的基本條件可以影響最優(yōu)加熱時(shí)間，加熱時(shí)間（30min）恒定時(shí)，水浴溫度因受到外部溫度及氣壓的影響，造成所檢測(cè)出的CODMn值有誤差;③外部環(huán)境對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，實(shí)質(zhì)上是最佳加熱時(shí)間的區(qū)別，盡量在實(shí)際操作中，把計(jì)時(shí)水浴升溫的起點(diǎn)設(shè)置在鍋中的水在放進(jìn)錐形瓶后再次沸騰時(shí)，計(jì)時(shí)工具是秒表;④在其他條件恒定下，水浴溫度>95℃，檢測(cè)得到的CODMn值隨溫度的升高而增大，盡量在高原水樣的檢測(cè)結(jié)果后注明本地水的沸點(diǎn);⑤因?yàn)镃ODMn是個(gè)相對(duì)規(guī)范性指標(biāo)，要求相關(guān)部門(mén)由多種外部因素整體考量，并令室內(nèi)與室間精密度及精準(zhǔn)度滿足質(zhì)控需要。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2019-06-18

作者簡(jiǎn)介：饒琴（1970-），女，漢族，本科學(xué)歷，環(huán)保工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法。