影響水中高錳酸鹽指數準確檢測的因素

何 陽

(泰興市環境監測站,江蘇 泰興 225400)

高錳酸鹽指數是指在酸性或堿性介質中以高錳酸鉀為氧化劑,處理水樣時所消耗的量。它是衡量水質受有機污染物和還原性無機物質污染程度的一項重要指標。在水質常規監測分析過程中,它是較難準確檢測的項目之一。因此,在測定時必須嚴格遵守操作規程,使監測結果具有準確性、可比性。

實際工作中發現,影響高錳酸鹽指數準確性的重要因素有:高錳酸鉀溶液濃度、水浴加熱時間、滴定速度及時間、空白值 (蒸餾水存放時間)、樣品酸度等。

1 高錳酸鉀濃度

1.1 高錳酸鉀溶液的配制

(1)配制 0.1mol/L高錳酸鉀溶液 1000ml,理論需要量為 3.161g高錳酸鉀。通常在配制過程中高錳酸鉀的稱取量應稍多于理論量。GB11892-89方法中稱取 3.2g,主要是防止高錳酸鉀溶液在加熱過程中,高錳酸鉀試劑本身含有的少量雜質以及蒸餾水中含有的微量的還原性物質對高錳酸鉀的消耗,從而降低高錳酸鉀溶液的濃度。

(2)將 1.2L高錳酸鉀溶液于沸水浴中加熱至體積減少到 1L,使溶液中存在的還原性物質充分氧化。放置過夜后,溶液底部有少量沉淀析出,這是MnO(OH)2沉淀,可用 G3玻璃砂芯漏斗過濾,但不宜用濾紙過濾。

(3)將配制好的濃高錳酸鉀溶液貯于棕色玻璃瓶中,放置暗處,避免高錳酸鉀見光分解。

1.2 高錳酸鉀溶液的標定

1.2.1 高錳酸鉀溶液的標定

為進一步確定高錳酸鉀溶液的準確濃度,還需進行標定。標定高錳酸鉀溶液的基準物質是草酸鈉,標定過程中應控制好高錳酸鉀溶液的滴定速度。由于反應中,生成物 Mn2+起到催化劑作用,所以反應剛開始,高錳酸鉀褪色較慢,而后隨著Mn2+的大量產生,反應速度逐漸加快。因此,高錳酸鉀溶液的滴定速度在開始時不宜過快,否則所加高錳酸鉀來不及與草酸根反應,即在酸性溶液中發生分解,從而影響標定的準確度。

為檢測方便,將標定好的高錳酸鉀溶液用蒸餾水稀釋成略低于 0.01mol/L的溶液。此溶液只宜短期使用,不宜長期貯存。

1.2.2 校正系數 K

0.01mol/L高錳酸鉀溶液的校正系數 K,太高或太低均影響測定結果的準確度。太高,結果偏高,產生正誤差;反之,產生負誤差。其最佳值應略 <1,即所配制高錳酸鉀溶液的質量濃度應略低于 0.01mol/L,否則取 100ml蒸餾水滴定空白值時,加入 10.00ml高錳酸鉀溶液后,再加0.0100mol/L草酸鈉溶液 10.00ml時,就不能全部褪去高錳酸鉀的紅色,增加了操作步驟。

2 滴定速度和滴定時間的控制

一般的滴定試驗,滴定速度隨著滴定終點的臨近要逐漸放慢。但是由于在熱的酸性介質中,高錳酸根被還原成錳離子的反應速度要快于其與草酸根反應的速度,因而如果滴定初期速度過快會使結果偏低。所以滴定時應該采取先慢后快再慢的步驟。又由于高錳酸鹽指數滴定的溶液溫度要求在 60～80℃,這樣對滴定時間需要進行控制,以防止滴定時間過長導致整個溶液體系溫度降低幅度太大,影響測定結果。實驗結果表明,滴定要趁熱進行,時間最好控制在自加熱至結束 7min以內為宜。否則溶液溫度變低,需適當加熱。

3 加熱反應的溫度

眾所周知,不同海拔的地區,水的沸點不同,其氧化反應的溫度也就不同。用自配理論值為4.00mg/L標準溶液進行驗證,試驗表明,三角燒瓶中被加熱溶液的溫度略低于水浴的溫度 1～2℃,在沸水浴或者水浴溫度 92℃和 95℃時,消解樣品,已滿足氧化反應所需條件,只要反應時間足夠,完全不影響分析結果的準確性。

4 加熱反應的時間

把加好試劑的三角燒瓶放入沸水浴中開始計時,反應體系與水浴溫度達到平衡時間約需 4min。實驗表明:加熱時間不能少于 35min,否則結果偏低。操作方法規定:加好試劑后立即放入沸水浴中加熱,但若未立即加熱時情況會怎樣,同樣用4.00mg/L標準溶液實驗:加好試劑后,室溫放置1h(冷消解),然后再放入沸水浴中按要求加熱,仍能得到滿意的分析結果。

5 滴定終點

用高錳酸鉀溶液滴定至終點后,溶液出現的粉紅色不能持久,這是因為空氣中的還原性氣體和灰塵都能與 MnO-4緩慢地作用,使 MnO-4還原,故溶液的粉紅色會逐漸消失。所以,滴定時,溶液出現的粉紅色在 0.5～1min內不褪色,就可以認為已經到達滴定終點。有些人員操作時發現粉紅色褪去,以為還未到終點,繼續往下滴,滴定至再次出現粉紅色,這時高錳酸鉀溶液已經過量,造成結果偏高,產生正誤差。

6 結語

目前,雖然國內就高錳酸指數測定影響因素做了很多研究,對實際工作有一定的指導作用,但是由于各地實驗室的條件不同以及操作人員之間的個體差異,仍可能使結果有所不同,因此需要實驗操作人員平時不僅要注意參考同行的研究成果和經驗,還要注意摸索本實驗室條件下的最佳實驗條件。本文匯總整理了近幾年來國內同行的研究進展,并結合自己的工作體會,試圖歸納一個較完整細致的操作方案,希望能對日常工作的開展起到一定的參考作用。

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