影响高锰酸盐指数测定值的因素

2010-07-31乔莉莉

中国新技术新产品 2010年21期

乔莉莉朱慧

（蚌埠市环境监测站，安徽蚌埠 23300）

清洁的地表水、水源水、地下水一般采用高锰酸盐指数测定（即CODMn）。高锰酸盐指数的测定分为酸性法和碱性法，淡水地区一般采用酸性法。酸性法测定高锰酸盐指数的原理是:水样在酸性条件下，用高锰酸钾将水样中的某些有机物质和还原性物质氧化，反应后剩余的高锰酸钾用过量的草酸钠测定，根据消耗的的高锰酸钾量计算出水样中所含有机物质和还原性物质的量。其测定结果与加热温度，加热时间，滴定速度，高锰酸钾的浓度等因素有关。接下来就这些影响因素进行分析。

1 分析前的准备工作

1.1 仪器设备

沸水浴锅装置、定时器、250ml锥形瓶若干、10ml胖肚移液管2支、5ml刻度移液管一支、100ml量筒若干、25ml滴定管一支。

1.2 试剂配置

①高锰酸钾储备液（1/5KMnO4=0.1mol/L）

称取3.2克KMnO4溶于1.2L水中，加热煮沸，使体积减少到约1L，在暗处放置过夜，用G-3砂芯漏斗过滤，滤液储存于棕色瓶中。②高锰酸钾使用液（1/5KMnO4=0.01mol/L）吸取一定量高锰酸钾储备液，用水稀释至1000ml，并调节至0.01mol/L的准确浓度，储存于棕色瓶中。使用当天应进行标定。③（1+3）硫酸溶液，先加300ml去离子水，再加100ml硫酸。冷却到室温。④草酸钠标准储备液（1/2Na2C2O4=0.1000mol/L）称取0.6705g在105-110℃烘干1h并冷却的优级纯草酸钠溶于水中，移入100ml容量瓶中，用水稀释至标线。⑤草酸钠标准使用液（1/2Na2C2O4=0.0100mol/L）

吸取10.00ml草酸钠储备液移入100ml容量瓶中，用水稀释至标线。

1.3 操作步骤

①打开水浴锅使之到达沸腾；②取100ml混匀水样于250ml锥形瓶中；③加入5ml（1+3）硫酸，混匀；④加入10.00ml 0.01mol/L高锰酸钾溶液，摇匀，立即放入沸水浴中加热，水浴锅中水面高于锥形瓶里的反应溶液液面。⑤当反应时间快到时，向滴定管加入0.01ml/L高锰酸钾到零刻度，滴定管中不能有气泡；⑥锥形瓶里的反应溶液沸腾并持续30分钟后，立即取下锥形瓶，趁热加入10.00ml 0.0100mol/L的草酸钠溶液，一边加一边摇匀，至瓶中溶液颜色成为无色，立即用0.01mol/L高锰酸钾溶液滴定至呈微红色，记录高锰酸钾溶液的消耗量；⑦高锰酸钾溶液浓度的标定：将上述已经滴定完毕的溶液加热至60～80℃，准确加入10.00ml 0.0100mol/L的草酸钠标准溶液，再用0.01mol/L高锰酸钾溶液滴定至呈微红色，记录高锰酸钾溶液的消耗量，按下式求得的高锰酸钾校正系数

⑧计算：

高锰酸盐指数

式中：V1-滴定水样时，高锰酸钾溶液的消耗量（ml）；K-校正系数；M-草酸钠溶液浓度（mol/l）；8-氧（1/2O）的摩尔质量。

2 影响因素的分析

2.1 加热温度对高锰酸盐指数的影响

温度上升时间和沸腾持续程度一般与水浴锅的加热功率和水浴锅密封圈密封程度有密切相关。水浴锅有四孔、六孔、八孔等。孔数越多，水浴锅的功率就相应加大。做样时如果水浴锅的孔里都放入带水样的锥形瓶（相当于每一个孔都开着），不仅水温会快速降低，水浴锅的水温再次沸腾的时间会延长，这样可能使待测水样值偏低。下面做一个比较试验，A样和B样为平行的地表水水样，A样放进四孔水浴锅，其他孔的密封圈都开着；B样也放进四孔水浴锅，其他孔的密封圈都密封好。A样和B样都是水样沸腾时开始计时，反应30min。两个样都做三次，A样与B样的测定结果见表1。

表1

由表1可知A样比B样的测定值明显偏低。做样中也发现A样的水浴锅的水沸腾的不够剧烈，并且温度有些起伏变化。所以每次做样应尽量不要让水浴锅都装满水样，最好留有一半或三分之一的空间是用密封圈封着的，这样水温不会下降过快，水温达到沸腾就比较迅速，对值的影响就不大。

2.2 加热时间对高锰酸盐指数的影响

高锰酸盐指数的测定是一个相对的量，在一定的时间内，它的反应过程只能使水中部分有机物质和还原性物质氧化。一般情况下，加热时间长，高锰酸钾消耗量的就多，高锰酸盐指数值就偏高；加热时间短，高锰酸钾消耗量的就少，高锰酸盐指数值就偏低。计时要从水浴重新开始沸腾起30min，水浴重新开始沸腾大概需要1min到2min，整个水浴时间最好控制在32min以内。

2.3 滴定速度对高锰酸盐指数的影响

滴定速度对高锰酸盐指数有着非常重要的影响，滴定速度过慢，使滴定的整个时间延长，可能使溶液温度降到60℃以下，这样显色就比较迟钝。滴定速度过快，可能高锰酸钾与草酸钠反应不充分，导致微红色显色提早到来，造成假象，影响滴定终点的判断。

高锰酸盐钾与草酸钠反应方程式如下：

所以为了使反应有效向右进行，一开始滴定时因反应速度慢，滴定速度要慢，最好逐滴加入，并充分摇动锥形瓶使MnO4-的红色消失，再加入一滴。待反应开始后，由于生成Mn2+的催化作用，反应速度变快，滴定速度也要加快，最好成珠串状滴定。到接近终点时又要一滴一滴的滴定，当溶液颜色刚变成微红色时，达到滴定终点。整个滴定过程都要同时摇动锥形瓶使反应充分完全。

2.4 K值对高锰酸盐指数的影响

K值的大小表现在高锰酸钾浓度高低上。在草酸钠和溶液的酸度是一定值的情况下，高锰酸钾浓度高，标定的体积少，K值就高；高锰酸钾浓度低，标定的体积多，K值就低。配两种高低不同浓度的髙锰酸钾溶液，标定的高锰酸钾浓度一个为0.980 mg/L和另一个为1.029mg/L。分别用这两种浓度的高锰酸钾做C样和D样各三次。C样和D样为平行的地表水样，结果见表2

表2

由上试验可知K值高，高锰酸盐指数就偏高；K值低，高锰酸盐指数就偏低，因此K值最好在1.0附近。在做样时，特别是空白测定时，K值最好略低于1。因为在做空白测定时，如果K值高于1，加入10.00ml 0.0100mol/L的草酸钠标准溶液,就不能全部褪去高锰酸钾溶液的颜色，得不到空白值。因为去离子水里可被氧化的还原性物质很少，消耗的高锰酸钾也是微量的。