測定水中高錳酸鹽指數(shù)方法的改進(jìn)

張曉麗

(山西省晉中生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山西 晉中 030600)

高錳酸鹽指數(shù)是反映水體中有機(jī)及無機(jī)可氧化物質(zhì)污染的常用指標(biāo)，其測定結(jié)果與溶液的酸度、高錳酸鉀濃度及沸水浴時(shí)間有關(guān)。在實(shí)際檢測過程中，經(jīng)常遇到水樣量多，不能及時(shí)地報(bào)出結(jié)果的問題，如何快速準(zhǔn)確地得出結(jié)果成為一個(gè)亟待解決的問題。本文從溶液酸度、反應(yīng)水浴時(shí)間2個(gè)條件入手研究，對(duì)原來國標(biāo)方法GB11892-89進(jìn)行條件優(yōu)選改進(jìn)，最大程度地提高分析檢測效率。

1 實(shí)驗(yàn)方法原理

水樣中加入硫酸使其呈酸性后，加入一定量的高錳酸鉀溶液，并在沸水浴中加熱反應(yīng)一定的時(shí)間。剩余的高錳酸鉀，用草酸鈉溶液還原并加入過量，再用高錳酸鉀溶液回滴過量的草酸鈉，通過計(jì)算求出樣品中高錳酸鹽指數(shù)值[1]。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

DZKW-4型電子恒溫水浴鍋；25 mL酸式滴定管；三角瓶、移液管、量筒等。

高錳酸鉀貯備液 (1/5 KMnO4=0.1 mol/L)：取3.2 g高錳酸鉀溶于1.2 L水中，加熱煮沸，使體積減少到約1 L，在暗處放置過夜，用G-3玻璃砂芯漏斗過濾后，濾液貯于棕色瓶中保存。

高錳酸鉀使用液(1/5KMnO4=0.01 mol/L)：吸取10 mL上述高錳酸鉀溶液于1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，并調(diào)節(jié)至約0.01 mol/L準(zhǔn)確濃度，貯于棕色瓶中?，F(xiàn)用現(xiàn)標(biāo)定。

(1+3)硫酸溶液：量取100 mL硫酸，在不斷攪拌下，緩慢加入到300 mL去離子水中。

(1+1)、(1+2)、(1+4)、(1+5)硫酸溶液參照(1+3)硫酸溶液配制。

草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)貯備液(1/2Na2C2O4=0.100 0 mol/L)：基準(zhǔn)試劑草酸鈉(GBW(E)060021j)在105 ℃～110 ℃烘干1 h，冷卻后稱取0.6705 g溶于水中，移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，混勻。

草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用液(1/2Na2C2O4=0.010 0 mol/L)：吸取25.00 mL上述草酸鈉貯備液于250 mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線。

所有試劑配制均用蒸餾水。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

按照GB/11892-89的實(shí)驗(yàn)步驟：吸取100 mL混勻水樣(如高錳酸鹽指數(shù)高于4.5 mg/L，則酌情少取，并用水稀釋至100 mL)于250 mL錐形瓶中，加入5 mL(1+3)硫酸，混勻，加入10.00 mL、0.01 mol/L高錳酸鉀溶液，立即將錐形瓶放入沸水浴中加熱30 min(從水浴重新沸騰起計(jì)時(shí))。沸水浴液面要高于反應(yīng)溶液的液面，水浴30 min后，取下錐形瓶，趁熱加入10.00 mL、0.010 0 mol/L的草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，搖勻。立即用0.01 mol/L的高錳酸鉀溶液滴定至顯微紅色，記錄高錳酸鉀溶液消耗量(V1)。

高錳酸鉀溶液濃度的標(biāo)定：將上述已滴定完畢的溶液加熱至70 ℃～80 ℃，準(zhǔn)確加入10.00 mL、0.010 0 mol/L的草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液,再用0.01 mol/L的高錳酸鉀溶液滴定至顯微紅色。記錄高錳酸鉀溶液的消耗量(V2)，求得高錳酸鉀溶液的校正系數(shù)(K):K=10.00 /V2。式中，V2為高錳酸鉀溶液的消耗量(mL)。

若水樣經(jīng)稀釋時(shí)，應(yīng)同時(shí)另取100 mL去離子水，同水樣操作步驟進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)。

3 影響因素分析

3.1 溶液酸度對(duì)結(jié)果的影響

取同一份水樣5份，分別加入(1+1)、(1+2)、(1+3)、(1+4)、(1+5)硫酸5 mL，在沸水浴中30 min。溶液酸度與測定結(jié)果關(guān)系見表1。

表1 溶液酸度與結(jié)果關(guān)系表

實(shí)驗(yàn)證明相同的水浴時(shí)間內(nèi)，溶液酸度越高，測定結(jié)果越大。

3.2 水浴時(shí)間對(duì)結(jié)果的影響

取同一份水樣5份，分別加入(1+1)硫酸5 mL，分別在沸水浴中加熱10、15、20、25、30 min。水浴時(shí)間與測定結(jié)果關(guān)系見表2。

表2 水浴時(shí)間與結(jié)果關(guān)系表

實(shí)驗(yàn)證明，相同的溶液酸度水浴反應(yīng)時(shí)間越長測定結(jié)果越大。

由以上實(shí)驗(yàn)可得出，相同的水浴時(shí)間，隨著溶液酸度增加，高錳酸鹽指數(shù)也隨著增加；相同的水浴酸度，隨著水浴時(shí)間增加，高錳酸鹽指數(shù)也隨著增加。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)比實(shí)驗(yàn)

通過標(biāo)準(zhǔn)樣品來檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)條件，從而找到更準(zhǔn)確更有效率的條件。取高錳酸鹽指數(shù)(1.600.21 mg/L)203182標(biāo)準(zhǔn)樣品5份，分別加入(1+1)硫酸5 mL，分別在沸水浴中加熱8、10、12、15、20 min，結(jié)果如表3。

表3 水浴時(shí)間與結(jié)果關(guān)系表

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水浴時(shí)間15 min的測定值與標(biāo)準(zhǔn)值1.60 mg/L最接近，絕對(duì)值相差0.07 mg/L。故，選擇(1+1)硫酸5 mL，水浴時(shí)間15 min作為反應(yīng)條件。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)樣品精密度

取7份標(biāo)準(zhǔn)樣品203182，分別加入(1+1)硫酸5 ml，沸水浴時(shí)間15 min，其余步驟按照國標(biāo)方法GB11892-89。測定結(jié)果如表4。

表4 編號(hào)為203182的高錳酸鹽指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)樣品精密度

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：標(biāo)準(zhǔn)樣品分析結(jié)果均在1.600 21 mg/L范圍內(nèi)，準(zhǔn)確度符合要求；精密度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差3.8%，小于國標(biāo)方法GB11892-89中相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差5.2%，且小于《水和廢水監(jiān)測分析方法第四版(增補(bǔ)版)》中室內(nèi)精密度20%的規(guī)定要求。

4 結(jié)語

通過本實(shí)驗(yàn)研究可知，通過改變水浴反應(yīng)時(shí)間及溶液酸度不僅縮短了反應(yīng)時(shí)間，也能得到符合規(guī)范的準(zhǔn)確度和精密度[1]。尤其在水樣較多的情況下，更具有現(xiàn)實(shí)意義。較國標(biāo)GB11892-89的方法，最大限度的縮短了工作時(shí)間，提高了工作效率，優(yōu)化了了實(shí)驗(yàn)條件，測定結(jié)果各項(xiàng)指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求?？焖贉?zhǔn)確的獲得測定結(jié)果，更好的為環(huán)境決策提供理論依據(jù)。