地表水中高錳酸鹽指數(shù)分析的質(zhì)量控制

汪玲 吳斌

摘要：高錳酸鉀作為氧化劑處理水樣時(shí)消耗的氧化劑量，高錳酸鹽指數(shù)經(jīng)常被用作衡量有機(jī)（和無(wú)機(jī)）物質(zhì)減少造成的水污染程度的綜合指標(biāo)?；诖?，本文對(duì)地表水中高錳酸鹽指數(shù)分析的質(zhì)量控制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，具有重要意義。

關(guān)鍵詞：地表水;高錳酸鹽指數(shù)分析

一、地表水現(xiàn)狀

地表水是指存在于地表的河流（包括河流、運(yùn)河和渠道）、湖泊、水庫(kù)、河口和沿海水域。其中，河流是流水，湖泊和水庫(kù)是靜水，而海洋作為地球上最廣泛的水體，由于其特殊性，本文不作討論。水是生命之源，地表水是飲用水的來(lái)源之一，因此重要的地表水需要得到保護(hù)。

水污染影響類(lèi)型：主要是污染物排入地表水，造成水質(zhì)污染物超標(biāo)。水文要素的影響類(lèi)型：主要影響地表水的水文狀況，如水溫分層、水的自然特性或流速、深度和水位的過(guò)度變化。第一種情況很常見(jiàn)。在生產(chǎn)過(guò)程中，如水污染物（如有機(jī)物、氨氮、總磷等）經(jīng)濃縮處理達(dá)到國(guó)家或地方生態(tài)環(huán)境部門(mén)規(guī)定的以下標(biāo)準(zhǔn)，可直接通過(guò)地表水排放口排放;如果不能處理，只能進(jìn)入污水處理廠進(jìn)行處理，然后進(jìn)入地表水。但是，一些公司沒(méi)有處理生產(chǎn)廢水的能力，也不想花錢(qián)建設(shè)污水處理廠來(lái)解決問(wèn)題，因此不得不超標(biāo)排放污水。而且，他們沒(méi)有按照規(guī)定設(shè)置私人排污口，私自排放廢水，造成地表水污染。因此，出現(xiàn)了諸如富營(yíng)養(yǎng)化、有機(jī)污染、湖泊萎縮、水量減少和沼澤化等環(huán)境問(wèn)題。至于第二種情況，往往是大型水利水電大壩的建設(shè)導(dǎo)致水溫、徑流或水域面積發(fā)生重大變化，從而對(duì)水體生態(tài)環(huán)境造成破壞。

二、高錳酸鹽指數(shù)簡(jiǎn)介

高錳酸鹽指數(shù)是反映水體中有機(jī)和無(wú)機(jī)可氧化物質(zhì)污染的常用指標(biāo)。主要用于飲用水、地表水和工業(yè)用水的水質(zhì)檢測(cè)，不用于工業(yè)廢水的化學(xué)需氧量檢測(cè)。

（一）測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)涉及的主要檢測(cè)方法有：酸性高錳酸鉀法（滴定法）、堿性高錳酸鉀法（滴定法）、酸性高錳酸鉀法（分光光度法），本文主要介紹了酸性高錳酸鉀法（分光光度法）測(cè)定水質(zhì)指數(shù)高錳酸鉀指數(shù)?？赏ㄟ^(guò)酸性高錳酸鉀指數(shù)測(cè)定（分光光度法）GDB-480和GDB-425多參數(shù)水質(zhì)分析儀是在酸性高錳酸鉀氧化法-比色法測(cè)定高錳酸鉀指數(shù)試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上內(nèi)置的。直接調(diào)用檢測(cè)方法，不選擇波長(zhǎng);直接讀取測(cè)量結(jié)果，無(wú)需轉(zhuǎn)換，自動(dòng)鎖定測(cè)量值。同時(shí)，我們還為您提供高錳酸鹽指數(shù)校準(zhǔn)液和工作試劑盒，一套100個(gè)樣品可測(cè)量，滿足多批次實(shí)驗(yàn)的要求。[1]

（二）測(cè)試過(guò)程：

將5mL待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)溶液或樣品置于比色管中，加入1mL混合酸，搖勻。當(dāng)溫度降至室溫時(shí)，加入0.5ml高錳酸鉀溶液，搖勻，蓋緊蓋子，放入105℃蒸煮器（建議使用小型蒸煮器COD-401-1）中30分鐘。取出，搖勻，在水中冷卻5分鐘。取出并干燥瓶子，并盡快測(cè)量。

（三）測(cè)量注意事項(xiàng)：

儀器需要打開(kāi)才能預(yù)熱。消化也可以在沸水浴中進(jìn)行30分鐘。COD-401-1挖掘機(jī)不是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，需要額外的可選設(shè)備[2]。如果使用消化裝置，應(yīng)在使用前保持恒定30分鐘。嚴(yán)格控制消解溫度、時(shí)間和混酸、高錳酸鉀的用量，否則會(huì)影響消解速度，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。混合酸和高錳酸鉀必須使用我公司的配套試劑，客戶使用自行配置的試劑將導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。

三、地表水中高錳酸鹽指數(shù)的測(cè)定——酸性法

（一）使用范圍

適用于地表水、飲用水;不適用于工業(yè)廢水，原則是：向樣品中加入已知量的高錳酸鉀和硫酸，并在沸水浴中加熱30分鐘。用高錳酸鉀氧化樣品中的一些有機(jī)和無(wú)機(jī)還原劑。在反應(yīng)結(jié)束時(shí)，添加過(guò)量的草酸鈉以減少剩余的高錳酸鉀，然后使用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液將過(guò)量的草酸鈉滴回。計(jì)算了樣品的高錳酸鹽指數(shù)。氧化反應(yīng)：在沸水浴條件下氧化和還原酸性高錳酸鉀。5C2O42-（草酸鈉）+2MnO4-+16H+→2Mn2++10CO2+8H2O。[3]

（二）注意事項(xiàng)

1.水樣保存

收集水樣后，將濃硫酸添加到PH1-2中，并盡快進(jìn)行分析。如果儲(chǔ)存超過(guò)6小時(shí)，冷藏（0-5℃），但不超過(guò)2天。

2.實(shí)驗(yàn)條件

①消化：沸水浴溫度為98℃。高地的低沸點(diǎn)可能會(huì)影響消化效率。必須規(guī)定實(shí)際沸點(diǎn)（在相同條件下，100°C時(shí)的反應(yīng)速率約為95°C時(shí)的1.6倍）。沸水浴的水位應(yīng)高于錐形瓶中的水位。

②反應(yīng)時(shí)間：研究表明，當(dāng)消化時(shí)間從30分鐘增加到60分鐘時(shí)，結(jié)果增加4-10%。應(yīng)嚴(yán)格控制反應(yīng)時(shí)間，以保持樣品消解時(shí)間的一致性。

③條件電極電位E=Eθ+RT/5F·ln（aMnO4-·aH+8/aMn2+）。高錳酸鉀溶液濃度的變化對(duì)反應(yīng)有很大影響。

④反應(yīng)的酸度受到影響：硫酸溶液是反應(yīng)系統(tǒng)中使用的濃電解質(zhì)，離子之間的相互作用，硫酸濃度必須改變，氫離子活性變化不大（離子活性受電解質(zhì)濃度和離子活性的影響，強(qiáng)電解質(zhì)溶液濃度增加將導(dǎo)致活性降低）。

⑤空白滴定溫度控制：當(dāng)反應(yīng)液溫度低于80℃時(shí)，滴定前應(yīng)重新加熱。

3.CODCr和CODMn的比較

①COD是減少水體中物質(zhì)污染的指標(biāo)，主要是水體中的有機(jī)污染。

②COD的定量方法主要受氧化劑類(lèi)型和濃度、消解溫度、時(shí)間和酸度的影響。CODCr的條件電極電位高達(dá)1.55V，CODCr對(duì)水的氧化率約為90%。CODMn的條件電極電位高達(dá)1.45V，水的氧化率約為50%。CODMn試驗(yàn)僅適用于地表水和飲用水，不適用于COD值高的工業(yè)廢水。兩種COD之間沒(méi)有明顯的線性關(guān)系。

四、利用水質(zhì)智能消解器凈化水質(zhì)

（一）試劑原理

該方法在樣品中加入硫酸使其呈酸性后，加入一定量的高錳酸鉀溶液，經(jīng)高溫消解后，用分光光度法測(cè)定高錳酸鉀指數(shù)。當(dāng)樣品中的高錳酸鹽指數(shù)值為0.5-5mg/L時(shí)，在525nm波長(zhǎng)處測(cè)量高錳酸鉀還原后剩余的七價(jià)錳（Mn7+）的吸光度。樣品中高錳酸鹽指數(shù)的值與七價(jià)錳（Mn7+）吸光度的降低值成正比。

（二）使用方法

1.對(duì)照溶液：準(zhǔn)確地將4.00ml純水移入試管，加入2.50ml試劑A和0.4mL試劑B，關(guān)閉容器，在100℃下溶解30分鐘，迅速冷卻至室溫（冷水浴冷卻）。

2.待測(cè)水樣：準(zhǔn)確地將4.00ml水樣移入試管，加入2.50ml試劑A和0.4ml試劑B，關(guān)閉，在100℃下溶解30分鐘，迅速冷卻至室溫（冷水浴冷卻）。

3.將試管外壁擦拭干凈，按照儀器說(shuō)明在525nm波長(zhǎng)下測(cè)量。

總結(jié)：高錳酸鹽指數(shù)與COD的區(qū)別在于COD是在強(qiáng)酸介質(zhì)和加熱條件下，用氧化劑消解氧化水樣，測(cè)定氧化劑消耗量。其檢測(cè)常用重鉻酸鉀和高錳酸鉀作為氧化劑，我們通常稱(chēng)之為鉻法（COD）和錳法（CODMn）。高錳酸鹽指數(shù)是指用錳法測(cè)得的值。它們的氧化效率不同，COD的氧化效率約為90%，主要用于測(cè)定高濃度的COD，檢測(cè)適用于嚴(yán)重污染的廢水。高錳酸鹽指數(shù)的氧化效率約為50%，主要用于測(cè)定低濃度COD。本檢測(cè)適用于地表水、飲用水、生活污水等清潔水，可應(yīng)用于環(huán)保局、水廠、CDC。這就要求我們?cè)谒|(zhì)檢測(cè)中要特別注意。

參考文獻(xiàn)：

[1]沙海飛，范麗麗.地表水溶解氧與化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)的相關(guān)性研究[J].廣州化工，2021，49（10）：105-106+110.

[2]陳麗華.連續(xù)流動(dòng)分析法在測(cè)定地表水水質(zhì)中高錳酸鹽指數(shù)的應(yīng)用[J].皮革制作與環(huán)?？萍迹?021，2（03）：70-73.

[3]程正，張琪雨.全自動(dòng)滴定分析儀測(cè)定高氯地表水高錳酸鹽指數(shù)的方法實(shí)驗(yàn)[J].廣州化工，2020，48（21）：102-103.