高锰酸盐指数水质分析仪自动测定水样的优势

王晓东，王磊，陈文娟，陈丽丽

（1.开封市环境监测站，河南 开封 475000 2.上海仪乐智能仪器有限公司，上海 201114）

高锰酸盐指数，是反映水体中有机污染物和还原性无机物质污染程度综合指标的常规监测项目[1]。现行检测方法为《水质 高锰酸盐指数的测定》（GB 11892—1989）[2]。该方法所得数据的准确性良好，精密度较高，但有如下劣势：1）辅助设备较多，操作繁琐，耗时较长；2）操作具有危险系数，需加入硫酸溶液，高温加液并滴定；3）实验条件严苛，要严格控制每个样品的反应温度、时间和滴定温度，以保证数据准确度和精密度；4）滴定终点判断的准确性、终点颜色深浅的一致性直接决定测定结果的准确性和精密性，实验对分析人员的技术水平和熟练程度要求较高；5）水浴锅孔位少，分析多个样品时需补水，重新升温，样品间反应条件稳定性较差，难以实现批量监测。

对于当前日益繁重的水质监测状况，监测实现自动化、批量化尤为必要[3]。仪器分析固然有其自动化的优点，但其真正的实用性是否高，分析数据的准确性和精密度能否得到保证、能否代替人工操作、能否延续传统容量法的优点，这些都有待确认。本文将对国标容量法与仪器分析法展开对比分析。

1 实验部分

1.1 仪器及试剂

1.1.1 仪器

智能机器人滴定分析微系统（TS-3300）、六联水浴锅、250mL锥形瓶、25mL酸式滴定管、定时钟。

1.1.2 试剂

高锰酸钾标准储备溶液（0.1mol/L）、高锰酸钾标准使用溶液（0.01mol/L）、草酸钠标准储备溶液（0.1mol/L）、草酸钠标准使用溶液（0.01mol/L）、（1+3）硫酸溶液。

1.2 测定方法

1.2.1 国标容量法

吸取混匀水样100mL于250mL锥形瓶中，加入5mL（1+3）硫酸溶液，0.01mol/L高锰酸钾标准使用溶液10mL，摇匀，沸水浴加热30min。取出锥形瓶，趁热加入0.01mol/L草酸钠标准使用溶液10mL，摇匀，立即用0.01mol/L高锰酸钾溶液滴定至显微红色，记录消耗高锰酸钾标准使用溶液的体积。将上述已滴定完毕的溶液加热至约80℃，准确加入草酸钠标准使用溶液10mL，再用0.01mol/L高锰酸钾标准使用溶液滴定至显微红色。记录消耗高锰酸钾标准使用溶液的体积，按公式求出高锰酸盐指数值。

1.2.2 仪器分析法

仪器由计算机（配有软件系统）、仪器主机、自动加液系统、恒温加热系统及自动滴定系统组成，运行程序见表1。取待测试的溶液放置在样品台，可放置48个样品。登录软件，选择样品位，点击“开始分析”，智能机械臂按程序开始自动取放样品：样品移至控温位；满足加温条件后，移入滴定位进行自动滴定，智能判别滴定终点；滴定后界面显示数值；样品被放入样品位原位置。所有测试结果直接保存在电脑中。每个样品检测间隔时间约为7min。

表1 智能机器人滴定分析微系统的运行

2 结果

2.1 精密度对比

取同批次配置的质量浓度为5.0mg/L的样品，分别采用国标容量法与仪器分析法平行测定6次，结果见表2。由表2可知，采用仪器分析法测试的精密度要优于国标容量法，仪器滴定终点识别能力优于人眼辨色能力，测定的平行性更好。

表2 高锰酸盐指数测定结果

2.2 准确度对比

2.2.1 标准样品比对分析

选用不同浓度的高锰酸盐指数质控样，采用两种滴定手段分别测定，实验结果见表3、表4，仪器分析法测试的质控样结果误差要小于用国标容量法测定的质控样结果，计算结果更接近于真值，准确度要高。同时，质控样结果精密度优于国标容量法测定，精密度较好。

表3 高锰酸盐指数203155测定结果

表4 高锰酸盐指数203161测定结果

2.2.2 实际水样比对分析

实际水样比质控样成分更加复杂，所以对比两种方法来测定实际水样的高锰酸盐指数是必要的。选取高中低不同浓度的环境水样进行分析比对，测定结果见表5，两种方法测定低浓度实际样品的相对偏差在15%以内，中浓度实际水样的相对偏差在10%以内，高浓度实际水样的相对偏差在5%以内，所以采用仪器分析法替代国标容量法测定实际水样高锰酸盐指数是可行的。

表5 实际样品的测定结果比对

综上，相比于国标容量法，采用仪器分析法进行水样高锰酸盐指数测定时，其恒温加热系统能更好地控制温度，保证反应条件的稳定性，实验重复性要好，精密度要高；仪器滴定分析系统采用光学原理滴定分析，由颜色变化自动判断滴定终点，避免由人眼观察滴定终点而引入的主观误差，测定结果的准确度要高。由仪器代替人工进行实验操作，避免人与危险化学品接触，自动完成加液、加热、滴定，降低人为因素对结果的影响，实现批量全自动检测，提高了分析效率。

3 结论

通过质控样精密度、准确度和实际水样的监测对比，使用仪器分析法进行监测高锰酸盐指数，既能提高水样分析的准确度和精确度，又能克服国标容量法耗时长、操作不便、工作强度大、易引入主观误差和造成二次污染的不足，实现水样批量全自动检测，极大提高分析效率，对于当前日益繁重的水质监测状况，智能化手段十分必要，该方法是分析水质高锰酸盐指数的有效手段。