高锰酸盐指数测定结果的影响因素分析

(整期优先)网络出版时间:2023-10-25
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高锰酸盐指数测定结果的影响因素分析

杨蓉

(保山市生态环境局龙陵分局生态环境监测站工程师,云南省保山市,678300   )

摘要:高锰酸盐指数是检测地表水的重要指标之一,能够有效地反映水体遭受有机物和还原性无机物的污染程度。在水质常规检测分析过程中,它属于检测难度系数较高的项目。本文将根据现行《水质 高锰酸盐指数的测定》(GB11892-89)的分析方法,对影响其结果的因素进行分析,以便采取相应的质量控制措施,提高测定结果的准确性。

关键词:高锰酸盐指数;测定;方法;影响因素;

1 概念

高锰酸盐指数是指在酸性或碱性介质中,以高锰酸钾为氧化剂,处理水样时所消耗的量,以氧的mg/L来表示。水中的亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等还原性无机物和在此条件下可被氧化的有机物,均可消耗高锰酸钾[1]

2 方法原理

2.1方法

目前,高锰酸盐指数测定的主要依据是《水质 高锰酸盐指数的测定》(GB11892-89),该方法适用于饮用水、水源水和地表水的测定,测量范围为0.5~4.5mg/L。对污染较重的水,可少取水样,经适当稀释后测定。[2]

按测定溶液的介质不同,高锰酸盐指数的测定可分为酸性法和碱性法。酸性法主要用于氯离子浓度较低的水样(<300mg/L),碱性法主要用于氯离子浓度较高的水样(>300mg/L)。

2.2 原理

样品中加入已知量的高锰酸钾溶液和硫酸,在沸水中加热30+2min,高锰酸钾溶液将样品中的某些有机物和无机还原性物质氧化,反应后加入过量的草酸钠溶液还原剩余的高锰酸钾,再用高锰酸钾溶液回滴过量的草酸钠,通过计算求出高锰酸盐指数。

3 主要仪器和试剂

3.1 主要仪器

250ml锥形瓶;沸水浴装置;25ml棕色酸式滴定管;一般实验室常用仪器和设备。

3.2 主要试剂

硫酸1+3溶液,高锰酸钾标准溶液c(1/5KMnO4)≈0.01mol/L,草酸钠标准溶液c(1/2Na2C2O4)≈0.0100mol/L。注:高锰酸钾标准溶液应储存在棕色试剂瓶中。

4 高锰酸盐指数测定结果的影响因素

4.1 高锰酸钾校正系数K值

高锰酸钾使用液浓度校正系数K值太高或太低均影响测定结果准确度。K值太高(K≥1.02),空白试验消耗高锰酸钾体积偏低,样品滴定消耗高锰酸钾体积也偏低,从而样品测定值偏低;K值太低(K≤0.98),空白试验消耗高锰酸钾体积偏高,样品滴定所消耗高锰酸钾体积也偏高,样品温度下降幅度增大,反应速度减慢,从而使样品测定结果偏高。因此K值应调节至1.000(或调节在0.950~1.01之间)为最佳。

4.2 空白值

高锰酸盐指数测定所用水是不含任何有机物的蒸馏水。在日常工作中,蒸馏水的制备方法以及当地地表水的水质级别,直接影响到其空白值的高低,从而对高锰酸盐指数的测定结果产生影响。表1列出了用不同批号的蒸馏水作为实验用水,其空白值对测定结果的影响程度。表1中A组样品取样量100ml,空白值不参与结果计算,B组样品取样量50ml,空白值参与结果计算。

表1 蒸馏水空白值对高锰酸盐指数分析结果的影响

序号

标准样品值

(mg/L)

空白值

(mg/L)

A组实测值

(mg/L)

B组实测值

(mg/L)

1

2.91+0.26

0.40

2.78

2.74

2.81

2.78

序号

标准样品值

(mg/L)

空白值

(mg/L)

A组实测值

(mg/L)

B组实测值

(mg/L)

2

2.91+0.26

0.56

2.86

2.80

2.91

2.81

3

2.91+0.26

0.71

3.04

2.83

3.09

2.86

4

2.91+0.26

0.80

3.13

3.05

3.17

3.07

5

2.91+0.26

1.05

3.31

3.10

3.28

3.12

从表1可以看出,A组数据随空白值的增大而增大,在空白值为0.80mg/L时,测定结果已接近不确定度的上限。而B组数据受空白值的影响不大,这是因为空白值参与了被稀释的样品计算,减小了B组数据受实验用水的影响,确保了数据的准确。根据《国家地表水环境质量监测网监测任务作业指导书(试行)》表27-1方法检出限和空白指标要求,高锰酸盐指数空白值应低于方法检出限。因此,在日常分析中,应选择蒸馏水空白值小于0.50mg/L的作为实验用水,如果空白值大于0.50mg/L,必须对蒸馏水进行二次蒸馏,或将样品适当稀释,才能满足分析、质控要求。

4.3 加热条件

高锰酸盐指数在酸性条件下反应温度应保持在60℃~80℃,只要保证水浴沸腾,反应温度完全可以满足测定要求,但加热时间的不同会使结果发生很大的变化,表2列出了不同加热时间对测定结果准确度的影响。

表2 加热时间对高锰酸盐指数测定结果的影响

序号

标准样品

(mg/L)

加热时间

(min)

测定值

(mg/L)

是否在区间

1

4.88+0.39

26

4.42

4.44

序号

标准样品

(mg/L)

加热时间

(min)

测定值

(mg/L)

是否在区间

2

4.88+0.39

28

4.54

4.58

3

4.88+0.39

30

4.78

4.83

4

4.88+0.39

33

5.12

5.15

5

4.88+0.39

35

5.52

5.57

从表2可以看出,加热时间对测定结果的准确性具有直接影响,即加热时间过长测定结果偏高,加热时间过短测定结果偏低。加热30min测定值最接近真值,准确度最好。因此日常测定时,应严格控制加热时间,时间不超过30min+2min为宜。

4.4 滴定时间

试验中的滴定速度应该始终坚持“成滴不成线”的原则,这个原则对于普通实验项目是较为容易做到的,但是由于在热的酸性介质中,高锰酸根被还原成锰离子的反应速度要快于其与草酸根反应的速度,因而如果滴定初期速度过快会使结果偏低。所以滴定时应该采取先慢后快再慢的步骤。又由于高锰酸钾指数需要温度达到60℃~80℃的时候,才能正常反应,因此,在日常测定时,应对滴定时间进行控制。表3列出了溶液温度随时间变化的规律,以确定最佳滴定时间。

表3溶液温度随时间变化的规律

时间(min)

0

2

3

5

7

9

步骤

沸水浴中取出

加入草酸钠开始滴定

滴定

结束

滴定后

静置

滴定后

静置

滴定后

静置

温度(℃)

91

78

67

64

60

52

从表3可以看出,从沸水浴中取温度为91℃,加入草酸钠后温度下降了13℃;滴定过程用了1min,温度下降了11℃,达到67℃;滴定结束后静置4min,温度下降至60℃。由此可见,滴定过程必须从加热结束起快速进行,时间不超过7min为宜。

5 结论

高锰酸盐指数是一个相对的条件性指标,其测定结果受到高锰酸钾校正系数K值、蒸馏水空白值、加热条件、滴定时间的影响。为确保高锰酸盐指数的测定结果准确,在分析过程中,必须严格按照规范的实验条件和操作步骤,保证校准系数K值在0.990~1.010之间;使用蒸馏水空白值小于0.50mg/L的作为实验用水,如空白值大于0.50mg/L,必须对蒸馏水进行二次蒸馏;水浴加热时间应从沸腾起计时,且控制在30min+2min;水浴加热结束后应在7min内完成滴定,并且时间越快越好。

参考文献

[1]国家环保总局 水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法[M].第四版(增补版).北京.中国环境科学出版社,2002.

[2]国家环境保护局.GB 11892-89 水质 高锰酸盐指数的测定[S].国家环境保护局,1989.

[3]环境保护部.国家地表水环境质量监测网监测任务作业指导书(试行)[M].环境保护部.2017
[4]赵忠琼,杨小珊;高锰酸盐指数-酸性法空白质量研究[J].环境科学导刊,2011,30(5).

[5]王秀英.浅析影响高锰酸盐指数测定的若干因素[J].福建分析测试,2009,18(2):92-94.

[6]霍丽丽,孙志国;高锰酸盐指数测定的主要影响因素分析[J].辽宁师专学报(自然科学版),2010,12(2):100-101.

[7]舒彩凤.地表水中高锰酸盐指数分析的质量控制[J].北方环境,2013,6.