采用消解加熱法測定高錳酸鹽指數(shù)方法的研究

王 晉 男

(山西眾智檢測科技有限公司，山西 太原 030006)

采用消解加熱法測定高錳酸鹽指數(shù)方法的研究

王 晉 男

(山西眾智檢測科技有限公司，山西 太原 030006)

采用標(biāo)準(zhǔn)COD消解器加熱方法，選取反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)體系酸度兩個(gè)因素，通過設(shè)計(jì)L9(32)正交試驗(yàn)，篩選出了最佳的測定條件。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用新的加熱方法最佳測定條件：1+3硫酸、加熱10 min,相對(duì)誤差為1.23%。

高錳酸鹽指數(shù)，正交實(shí)驗(yàn)，消解加熱法，F(xiàn)檢驗(yàn)，T檢驗(yàn)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，江河湖庫等水域普遍存在程度不同的有機(jī)物污染。為了進(jìn)一步提高飲用水水質(zhì)，保障人民健康安全,我國衛(wèi)生部與國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2006年12月29日聯(lián)合發(fā)布并實(shí)施了GB 5749—2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，替代了早期頒發(fā)的舊標(biāo)準(zhǔn)GB 5749—1985生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)把水質(zhì)指標(biāo)由原先的35項(xiàng)增加到106項(xiàng)，同時(shí)修訂了舊指標(biāo)中的8項(xiàng)內(nèi)容,增加了耗氧量、氨氮、硫化物、鈉、鋁等化學(xué)指標(biāo)，這其中，反映水體中好氧物質(zhì)含量的指標(biāo)——高錳酸鹽指數(shù)(耗氧量)受到了廣泛關(guān)注[1]。

CODMn,即高錳酸鹽指數(shù)，是指在酸性條件下，用高錳酸鉀來作為氧化劑，按實(shí)驗(yàn)條件處理水樣時(shí)消耗的量，以氧的mg/L來表示，經(jīng)常作為評(píng)價(jià)水體受有機(jī)物及無機(jī)可氧化物質(zhì)污染程度大小的指標(biāo)之一[1]。CODMn數(shù)值越大，表示水體受污染程度越嚴(yán)重。在日常環(huán)境檢測中水質(zhì)的高錳酸鹽指數(shù)的監(jiān)測頻率很高，所以采用標(biāo)準(zhǔn)COD消解器(華晨儀器HCA-100系列)對(duì)樣品進(jìn)行加熱消解替代國標(biāo)方法中水浴加熱，旨在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，提高實(shí)驗(yàn)效率，節(jié)能環(huán)保。采用新的加熱方法，確定反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)體系酸度兩個(gè)因素作為參考因素，每個(gè)因素選取3水平，以測定CODMn的相對(duì)誤差為考察指標(biāo)，選用L9(32)正交表安排試驗(yàn)，篩選出最佳的實(shí)驗(yàn)條件，建立一種新的分析方法。新的高錳酸鹽指數(shù)分析方法與國標(biāo)方法(GB 11892—1989)測定結(jié)果進(jìn)行比較，考察兩種方法是否存在顯著性差異。改進(jìn)后的測定方法預(yù)期在快速、準(zhǔn)確、節(jié)能環(huán)保的基礎(chǔ)上，極大地提高測試效率達(dá)到準(zhǔn)確的結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

高錳酸鹽指數(shù)的測定也稱為化學(xué)需氧量的高錳酸鉀法[2]。其原理如下：將一定量的待測水樣用硫酸進(jìn)行酸化，然后加入定量的高錳酸鉀溶液來氧化水樣中的部分有機(jī)物，放于恒溫消解器上快速消解，過量的高錳酸鉀用已知濃度的草酸鈉溶液進(jìn)行還原，最后用高錳酸鉀再滴定過量的草酸鈉，記錄并計(jì)算出高錳酸鉀數(shù)值，得到高錳酸鹽指數(shù)[3]。高錳酸鹽指數(shù)的大小反映了水中有機(jī)物和無機(jī)物污染程度的大小，是監(jiān)測生活污水、地表水及生活飲用水水質(zhì)的重要指標(biāo)[4]。

1.2 儀器及試劑

儀器：八孔恒溫水浴鍋；恒溫COD消解器(華晨儀器HCA-100系列)；50 mL酸式滴定管。

試劑：0.01 mol/L高錳酸鉀；硫酸；0.010 00 mol/L草酸鈉；葡萄糖；水質(zhì)高錳酸鹽指數(shù)(環(huán)保部標(biāo)樣)，其中高錳酸鉀和草酸鈉為優(yōu)級(jí)純，其余試劑均為分析純。

1.3 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用新的加熱方法[5]，確定反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)體系酸度兩個(gè)因素作為參考因素，每個(gè)因素選取3水平，以測定CODMn的相對(duì)誤差為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用L9(32)正交表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，表1為因素水平表，表2為正交實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果。

表1 因素水平表

表2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟[6]

用大肚移液管取100.00 mL水樣，置于250 mL磨口錐形瓶中，分別加入5.00 mL不同濃度的硫酸、10.00 mL 0.01 mol/L高錳酸鉀溶液及2顆玻璃珠，搖勻。立即將此錐形瓶置于標(biāo)準(zhǔn)COD消解器上進(jìn)行一定時(shí)間的加熱。加熱完畢后，立即取下錐形瓶，用溫度計(jì)測量水樣溫度為98 ℃～99 ℃，冷卻2 min～3 min后加入10.00 mL 0.010 00 mol/L草酸鈉溶液使溶液變?yōu)闊o色，趁熱用高錳酸鉀滴定至剛出現(xiàn)淡粉色為止，記錄高錳酸鉀的用量。

校正系數(shù)K的測定：滴定后的空白樣品成微紅色，再次加入10.00 mL 0.010 00 mol/L草酸鈉使溶液變?yōu)闊o色，最后用高錳酸鉀進(jìn)行滴定，待溶液變?yōu)榉凵笠欢螘r(shí)間不褪色，記錄高錳酸鉀的用量。

2 精密度與準(zhǔn)確度

2.1 精密度

精密度能夠反映測量過程中隨機(jī)誤差的情況，精密度越高，表明誤差越小[7]。本實(shí)驗(yàn)分別采用了GB 11892—1989水與廢水監(jiān)測分析方法和正交實(shí)驗(yàn)中最佳方法實(shí)驗(yàn)7，對(duì)相同的水樣分別進(jìn)行測定，共測定6次，結(jié)果見表3。

表3 新舊方法的測定結(jié)果 mg/L

從表3可以看出，國標(biāo)方法和新方法相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.76%和2.72%，均小于文獻(xiàn)[2]中高錳酸鹽指數(shù)所規(guī)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差4.2%的測定要求。為了更充分的比較以上兩種方法測定的結(jié)果的差異性，使用定量分析中的F檢驗(yàn)、T檢驗(yàn)法進(jìn)行再次驗(yàn)證。

F檢驗(yàn)法——方差檢驗(yàn)，兩組數(shù)據(jù)間偶然誤差的檢驗(yàn)，精密度顯著性檢驗(yàn)。通過計(jì)算：F計(jì)算=S大2/S小2=2.36；置信區(qū)間95%，自由度f=n-1=5；f大=5；f小=5。查F值表得，F(xiàn)表=5.05，F(xiàn)計(jì)算

T檢驗(yàn)：通過計(jì)算，t計(jì)算=0.753；f=n1+n2-2=10,置信區(qū)間95%，t表=2.228；t計(jì)算

2.2 準(zhǔn)確度

采用表2中實(shí)驗(yàn)7的方法測定高錳酸鹽指數(shù)為(4.67 mg/L±0.46)的標(biāo)準(zhǔn)樣品，高錳酸鹽指數(shù)為3.93 mg/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.27%，符合文獻(xiàn)[2]中實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.2%。

3 結(jié)果與討論

通過上述的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，采用標(biāo)準(zhǔn)COD消解加熱10 min、酸度為1+3的方法測定高錳酸鹽指數(shù)，該方法在準(zhǔn)確度與精密度均達(dá)到環(huán)境監(jiān)測的要求，該方法與GB 11892—1989水和廢水監(jiān)測分析方法無明顯差異，達(dá)到了比較好的效果。新方法節(jié)約了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并提高了工作效率。

[1] 江 滔,雷曉玲,牛耘蕪.加熱條件對(duì)高錳酸鹽指數(shù)測定的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科技,2010,38(19):10192-10193,10343.

[2] 魏復(fù)盛,華 彤.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2002.

[3] 田東紅.高錳酸鹽指數(shù)(酸性法)的條件性[J].北方環(huán)境,2010,1(2):94-95.

[4] 包曉蕓，石 惠.酸性法測定廢水中高錳酸鹽指數(shù)的體會(huì)[J].污染防治技術(shù),2010,2(1):88-90.

[5] 王 野,陳睿陽,劉 淼,等.快速消解加熱法測定水中高錳酸鹽指數(shù)[J].東北師大學(xué)報(bào),2012,44(2):118-122.

[6] 余曉鵬,張付寶.高錳酸鹽指數(shù)測定的影響因素研究[J].內(nèi)蒙古環(huán)境科學(xué),2008,20(3):56-58.

[7] 胡清鳳.對(duì)水中高錳酸鹽指數(shù)測定標(biāo)準(zhǔn)方法的一點(diǎn)看法[J].廣西水利水電環(huán)境,2000(4):51-53.

Research of using digestion heating method determination of permanganate index

Wang Jinnan

(ShanxiUnisdomTestingTechnologyCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Using the standard COD decompressor heating method, select the reaction time and the acidity of the system should be two factors, design of L9(32) orthogonal test, selecting the best experimental conditions. The results showed that the optimum conditions were determined by the new heating method: 1+3 sulfuric acid, heating 10 min, the relative error was 1.23%.

permanganate index, orthogonal test, digestion heating method, F test, T test

1009-6825(2017)21-0101-02

2017-05-14

王晉男(1989- ),女

TU991.21

A