水環境中加熱條件對高錳酸鹽指數測定的影響分析

摘要：為提高檢測水質科技水平提供依據，本文以飲用水內所含高錳酸鹽指標（CODMn）檢測的具體方法和原理，經過諸多實驗，參照試驗得到的信息，并與其他文獻相融合，就CODMn檢測環節受加熱條件作用的準確性偏差程度展開了綜合性研究。

關鍵詞：水環境;飲用水;CODMn;測定分析

中圖分類號：X3 文獻標識碼：A 文章編號：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是檢測地表水里還原性物質的重要指標，其數值主要以KMnO4為氧化劑，在處置水樣時所用的KMnO4數量，而且也用作生活飲用水及生活污水水質的測定指標。當前，國際上很多國家水質測定中，CODMn都作為規定測定水質指標。

1 檢測CODMn的辦法、原理以及標準

1.1 基本原理

我國現行規范條例《GB/T5750-2006》上，記載的測試飲用水的辦法較多，具體是將硫酸添加到水樣內，令水樣可以呈現出酸性，且向其中添加適量的KMnO4溶液，再把混合液放進沸水浴條件下加熱使之出現反應，然后以過年的Na2C2O4溶液來還原混合液里殘留的KMnO4成分，最后測算出與水樣產生反應的KMnO4數量，就能獲得CODMn，采用該方法檢測CODMn時，需要待檢測的水樣內不能摻雜其他物質，對于這一點有實驗信息為證。其反應式為：

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

2MnO4-+5C2O4-+16H+→8H2O+2Mn2+10CO2

1.2 測定方法

國家現有的GB11892-1989檢測CODMn的標準如下：

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

（2）加入100mL通過充分晃勻，充分混合水樣，將之放入250mL的錐形容器內，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，將之搖晃均勻，然后把先前的250mL錐形容器放進沸水浴中，持續30min加熱[1];將之取出以后，利用移液管把10mL的Na2C2O4溶液加入，直至該溶液表現出無色;趁熱把KMnO4溶液滴在白色背景上，直至產生粉紅色，使之30s內顏色恒定，這時把KMnO4溶液被耗損掉的體積進行詳細記錄，記作V1;（3）組織蒸餾水空白測試：采用100mL蒸餾水根據以上步驟來檢測，將KMnO4溶液回滴以后的體積進行記錄，記作V0;（4）將10mL Na2C2O4溶液加入（1）～（3）步驟中的溶液內，在有需要的條件下對其實施加熱，直至80℃，再滴入KMnO4溶液，直至出現粉紅色，使之30s內顏色恒定，這時記錄下KMnO4溶液被耗損掉的體積，記作V2;（5）測試結果顯示：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）根據如下式子計算：

其中，R表示稀釋水樣時飲用水在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CODMn檢測結果精準性的影響

根據上述CODMn檢測的基本原理及方法，許多參數均會對檢測結果有一定影響，而加熱條件不一樣，對CODMn檢測精準性會造成一定影響，影響因素包括加熱時間和水浴所在的環境等。

2.1 水浴升溫時間因素

加熱時間能直接影響CODMn檢測環節氧化還原反應效果。當外部條件恒定時，檢測CODMn的結果值會伴隨水浴加熱時段的增加而不斷增大;當水浴加熱時段持續推移時，檢測出的CODMn結果值自身的相對偏差也會從原來的負值逐步過渡至指數成正值[2]。

當水浴升溫的持續時間多達34min時，檢測出的CODMn結果值最好，僅有-0.4%的相對偏差，這個標準上的最好加熱時間不一致，標準中規定是30min。通過調查發現，在和標準方法一樣的測試條件下CODMn測試值表現出以下規律：①升溫時間愈長，檢測值愈大;②該測試最有水浴升溫時間是30min或25min。即以30min為標準，各水樣CODMn測定的規范性不相同。

2.2 外部環境的干擾

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

據研究結果表明，檢測CODMn得到的結果會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說范圍一般很大，從90～100℃不等，因此在以標準辦法對沸水浴管理加熱30min以后得知，水浴溫度差異也會造成同個水樣檢測出的CODMn結果值不一樣。

此外，檢測所處地的自然溫度、氣壓大小也均會影響到沸水浴溫度。外部溫度偏低時，沸水浴溫度將比外部溫度較高的環境下要略低一點;環境氣壓偏低時，沸水浴溫度也會略低于常壓條件[3]。即水浴升溫的溫度因受到外部環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間，其最佳的加熱時間也無法完全相同，自然會影響檢測結果。

3 外部環境影響的因素

（1）在檢測CODMn時，就算水浴加熱所處環境條件不同，但測出的CODMn至都會隨著水浴升溫時間的延長而增大。待測水樣內摻雜的有機物和添加的KMnO4之間出現的氧化還原反應，在檢測CODMn時采取該種氧化法處理時，并無法獲得水樣里所有能被氧化的還原物成分，而僅僅是在標準的時間范疇內，在這一反應條件下出現了氧化反應的物質數量[4]。所以，反應時間的多少必定會直接影響到測定的最后記過，尤其要注意如下幾點情況：①若水浴升溫時間不夠，就必定會令KMnO4與水里有機物產生反應的時間不夠造成反應不徹底，也必定會留下大量的KMnO4，由此在滴定過量KMnO4時也會消耗很多Na2C2O4，用于最后過量Na2C2O4反滴定消耗的KMnO4量也會較少，造成測定得到的CODMn值小于實際值;②若水浴升溫時間不短延長，KMnO4早就已在加熱環節和有機物出現了完全反應，此時再繼續加熱就會出現另一種反應，具體的離子方程式為：

4MnO4+12H+=4Mn2++5CO2↑+6H2O

進而令KMnO4出現額外消耗，也將導致KMnO4的剩余量較少，使得最后測定得到的CODMn值較大。

（2）外部環境條件針對最優加熱時間也有一定影響。低壓地方水的沸點也會下降。水浴加熱階段，若想使溫度上升到KMnO4的反應高效氣溫區，所需的加熱時間會更長;在低溫環境下把被測水樣放在水浴鍋內，水浴鍋中水溫的降低速度會快過高溫條件，同時水浴的水、被測樣本和外部出現的熱對流程度于不同溫度條件下變化也十分明顯[5]。

4 結論及建議

通過總結上文分析內容，獲得的結論有：①就算水浴條件不一樣，但只需維持該因素恒定，所檢測的CODMn結果值就必定會隨水浴升溫時間延長而增大;②水浴所處環境的基本條件可以影響最優加熱時間，加熱時間（30min）恒定時，水浴溫度因受到外部溫度及氣壓的影響，造成所檢測出的CODMn值有誤差;③外部環境對檢測結果的影響，實質上是最佳加熱時間的區別，盡量在實際操作中，把計時水浴升溫的起點設置在鍋中的水在放進錐形瓶后再次沸騰時，計時工具是秒表;④在其他條件恒定下，水浴溫度>95℃，檢測得到的CODMn值隨溫度的升高而增大，盡量在高原水樣的檢測結果后注明本地水的沸點;⑤因為CODMn是個相對規范性指標，要求相關部門由多種外部因素整體考量，并令室內與室間精密度及精準度滿足質控需要。

參考文獻

[1]胡德菊.水環境中加熱條件對高錳酸鹽指數測定的影響[J].環境與發展，2018，30（09）：103-104.

[2]劉勝玉，馮欽文，涂文子.氣相分子吸收光譜法測定珠江水體中的高錳酸鹽指數[J].人民珠江，2018，39（06）：11-15.

[3]陳彩云.水體中高錳酸鹽指數測定方法芻議[J].低碳世界，2018（03）：19-21.

[4]馬傳杰.電爐直接加熱消解測定高錳酸鹽指數的探討[J].當代畜牧，2016（24）：39-40.

[5]陳海川.水體中高錳酸鹽指數測定方法綜述[J].資源節約與環保，2016（07）：48+54.

收稿日期：2019-06-18

作者簡介：饒琴（1970-），女，漢族，本科學歷，環保工程師，研究方向為環境監測分析方法。