酸性法高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定的影響因素研究

摘要：影響高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定準(zhǔn)確性的主要因素是酸度、水浴加熱時(shí)間、高錳酸鉀濃度和滴定時(shí)間等。本文通過(guò)對(duì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定，考察酸度、高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度、水浴加熱時(shí)間、滴定時(shí)間幾個(gè)主要因素對(duì)高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定準(zhǔn)確性的影響程度。

關(guān)鍵詞：高錳酸鹽指數(shù);測(cè)定準(zhǔn)確性;水質(zhì)污染;影響因素

中圖分類(lèi)號(hào)：X830.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）01-0-01

Abstract：The main factors affecting the accuracy of permanganate index determination are acidity，water bath heating time，potassium permanganate concentration and titration time.In this paper，through the determination of environmental standard samples，the influence of acidity， concentration of potassium permanganate standard solution，heating time of water bath and titration time on the accuracy of permanganate index determination was investigated.

Key words：Permanganate index;Determination accuracy;Water pollution;Influential factors

當(dāng)有機(jī)物污染和還原性無(wú)機(jī)物質(zhì)污染了地表水，高錳酸鹽指數(shù)就成為檢測(cè)此種污染程度的標(biāo)準(zhǔn)。作為關(guān)于反映水質(zhì)污染的重要標(biāo)準(zhǔn)，高錳酸鉀指數(shù)常被定義為，在特定的環(huán)境下，水樣中的部分有機(jī)物質(zhì)或者還原性物質(zhì)會(huì)被高錳酸鉀所氧化，因此可以通過(guò)計(jì)算高錳酸鉀的使用量來(lái)得出氧量。然而，高錳酸鉀指數(shù)不可以成為衡量理論上的需氧量和有機(jī)物量的標(biāo)準(zhǔn)。這是因?yàn)樵谝欢ǖ沫h(huán)境中，有機(jī)物的氧化量是一定的，檢測(cè)結(jié)果存在一定的不穩(wěn)定因素和不準(zhǔn)確因素?？偠灾咤i酸鉀鹽指數(shù)的結(jié)果受到許多因素的影響，例如待測(cè)溶液的酸度、待測(cè)水樣中氯的含量、加熱的時(shí)間和溫度等等。在實(shí)際高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)影響高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定結(jié)果的主要因素有溶液的酸度、高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度、水浴加熱時(shí)間、滴定時(shí)間。本文通過(guò)對(duì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定，考察這四個(gè)主要因素對(duì)高錳酸鹽指數(shù)的影響。

1 溶液酸度

酸度是衡量化學(xué)反應(yīng)的重要條件，而在氧化還原反應(yīng)中高錳酸鹽指數(shù)則作為重要的指標(biāo)，酸度成為影響其測(cè)定的一大因素。如果酸濃度過(guò)于小，高錳酸鉀會(huì)反應(yīng)成為二氧化錳，在這種情況下，二氧化錳會(huì)因?yàn)檠趸芰^(guò)低而讓H2C2O4分解。干擾其反應(yīng)的正常進(jìn)行。選用標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為2.65±0.16mg/L，在其他測(cè)試條件不變的情況下，表1列出了不同酸度條件對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，通過(guò)觀察表1可以知道，隨著溶液的酸度變濃，高錳酸鉀鹽指數(shù)也變大。這種變化的原因是溶液酸度變濃時(shí)，硫酸會(huì)更好地發(fā)揮其催化的效果，使得氧化反應(yīng)更快更徹底。于是在單位時(shí)間內(nèi)，當(dāng)高錳酸鉀消耗量增多時(shí)，高錳酸鹽指數(shù)則變大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果告訴我們，如果硫酸溶液達(dá)到1+3的體積比，此時(shí)會(huì)大大縮小測(cè)定的誤差;反而當(dāng)硫酸濃度高于或低于1+3的體積比，則會(huì)增加測(cè)定的誤差。所以在測(cè)定高錳酸鹽指數(shù)，實(shí)驗(yàn)者通常會(huì)加入5mL的1+3的體積比的硫酸溶液。這樣一來(lái)，可以在單位時(shí)間內(nèi)，讓高錳酸鉀更快更徹底地氧化，從而創(chuàng)作測(cè)定高錳酸鹽指數(shù)的最好的條件。

2 高錳酸鉀濃度

關(guān)于高錳酸鉀濃度必須慎重選擇，因其將會(huì)對(duì)空白值及樣品濃度造成很大的波動(dòng)。一旦高錳酸鉀的濃度過(guò)于高，在做空白滴定時(shí)，融合了10mL草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液之后，仍舊難以還原出溶液中剩余的高錳酸根，致使仍舊無(wú)法完全使紫色退去，對(duì)滴定終點(diǎn)的分析判斷不利，徒增操作的難度和流程，高錳酸鉀的濃度如果過(guò)于高，空白及樣品試驗(yàn)所消耗的高錳酸鉀體積偏低，致使樣品的測(cè)定值不高。高錳酸鉀的濃度過(guò)于低時(shí)，氧化能力降低，滴定用量增大，樣品溫度下降比例大，而反應(yīng)速度減慢，從而使樣品測(cè)定結(jié)果偏高。選用標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為2.65±0.16mg/L，在其他的環(huán)境因素和參數(shù)保持不變的前提下，表2示明了不同高錳酸鉀濃度對(duì)最終結(jié)果的影響，從表2看出，當(dāng)投入的高錳酸鉀溶液濃度值是0.01mol/L時(shí)，對(duì)樣品的測(cè)量誤差則會(huì)降低，但是一旦其濃度偏高或偏低，都會(huì)致使誤差變大。因此，高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定時(shí)，應(yīng)確保高錳酸鉀濃度接近0.01mol/L，使得結(jié)果的準(zhǔn)確性得以保障。

3 水浴加熱時(shí)間

在水浴鍋中加熱至沸騰后再放入樣品是加熱樣品中非常關(guān)鍵的一步，同時(shí)，放入樣品后，計(jì)時(shí)時(shí)間要從水浴鍋沸騰的時(shí)候開(kāi)始計(jì)算。只有水浴鍋沸騰了，其溫度才可以讓反應(yīng)進(jìn)行。但加熱時(shí)間延長(zhǎng)和縮短可以對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。選用標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為2.65±0.16mg/L，在其他測(cè)試條件不變的情況下，表3列出了不同加熱時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。通過(guò)觀察表3，可以發(fā)現(xiàn)加熱的時(shí)間增加，高錳酸鹽指數(shù)就變大。這種現(xiàn)象的原因是高錳酸鹽在氧化過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)者所測(cè)量的是單位時(shí)間內(nèi)水樣的還原性物質(zhì)在被高錳酸鉀的催化中氧化的量，而水樣中可被氧化的還原性物質(zhì)遠(yuǎn)不僅僅是這些，于是，測(cè)試的時(shí)間對(duì)結(jié)果有很大的影響。例如當(dāng)加熱的時(shí)間過(guò)少時(shí)，高錳酸鉀還沒(méi)辦法完全氧化水樣中的還原性物質(zhì)，此時(shí)使用的高錳酸鉀較少，高錳酸鹽指數(shù)則較低;如果加熱的時(shí)間過(guò)大，高錳酸鉀完全氧化了水樣中的還原性物質(zhì)，在這種情況下仍繼續(xù)加熱，高錳酸鉀依舊會(huì)繼續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被分解，則過(guò)度消耗了高錳酸鉀，此時(shí)高錳酸鹽指數(shù)就會(huì)很大。測(cè)定加熱30min測(cè)定結(jié)果最接近真值，加熱時(shí)間延長(zhǎng)，測(cè)定結(jié)果偏高，加熱時(shí)間縮短，測(cè)定結(jié)果偏低。因此，在測(cè)定過(guò)程中，應(yīng)該盡量保證加熱時(shí)間為30min，提高測(cè)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 滴定時(shí)間

當(dāng)實(shí)驗(yàn)者滴定樣品時(shí)，要控制溫度在適宜的方位內(nèi)，因?yàn)檫^(guò)高的溫度會(huì)分解草酸，但是過(guò)低的溫度也會(huì)讓結(jié)果不準(zhǔn)確。在酸性的環(huán)境中，高錳酸鉀和草酸鈉在70～80℃的溫度中可以達(dá)到最好的反應(yīng)效果。樣品溫度會(huì)隨著滴定的過(guò)程而下降，所以滴定的過(guò)程也應(yīng)該控制在一定的時(shí)間內(nèi)，最好是在一分鐘內(nèi)完成。滴定時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使溶液溫度下降，影響反應(yīng)速度，滴定用量增加，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高。滴定時(shí)，滴定速度應(yīng)遵循“成滴不成線”的原則，剛開(kāi)始速度不宜太快，反應(yīng)剛開(kāi)始時(shí)反應(yīng)較慢，如果滴定沒(méi)有控制在一定的時(shí)間內(nèi)，而快于一定的速度，則會(huì)讓高錳酸鉀于草酸鈉不反應(yīng)或者沒(méi)有完全反應(yīng)，此時(shí)可能直接分解變成氧化錳，最終導(dǎo)致測(cè)定的結(jié)果不準(zhǔn)確。在滴定的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)者可以控制速度在稍微快的狀態(tài)下，當(dāng)快完成滴定的步驟時(shí)，則可以稍微放慢速度，看到顏色有變化。整個(gè)滴定過(guò)程保持慢-快-慢的滴定速度，滴定終點(diǎn)應(yīng)保持微粉紅色，并在0.5～1min內(nèi)不褪色。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)果表明，為提高高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定的準(zhǔn)確性，溶液中應(yīng)加入（1+3）的硫酸，高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度應(yīng)盡量調(diào)節(jié)接近0.01 mol/L，水浴加熱時(shí)間保持30 min，滴定過(guò)程保持慢-快-慢的滴定速度，滴定時(shí)間最好控制在1min，滴定終點(diǎn)應(yīng)保持微粉紅色，并在0.5～1 min內(nèi)不褪色。

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收稿日期：2019-09-19

作者簡(jiǎn)介：于秀秀（1983-），女，漢族，本科學(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)保工程。