PE饮用水输水管耗氧量测定的影响因素

刘容 赵勇* 扎西达瓦 申和平(.西藏自治区产品质量监督检验所，西藏 拉萨 850000；

2.西藏自治区计量测试所，西藏 拉萨 850000)

0 引言

塑料管材是以合成树脂为原料，加入稳定剂、润滑剂、增塑剂等，以“塑”的方法在制管机内经挤压加工而成[1]。与传统的铸铁管、镀锌钢管、水泥管等管道相比，具有重量轻、耐腐蚀、内壁光滑不结垢、使用寿命长等优点[2]。目前塑料管材主要有聚丙烯(PP-R)管材、聚乙烯(PE)管材、硬聚氯乙烯(PVC-U)管材、建筑用绝缘电工套管等。其中PE饮用水输水管广泛应用于城镇供水，饮用水输水管的安全性评价至关重要，耗氧量检测就是其中一项重要的评价指标。因此笔者对PE饮用水输水管的耗氧量测定影响因素进行了分析，以保证测定结果的准确性，保障饮用水输送工程质量安全。

1 材料性能及卫生要求

为确保PE饮用水输水管的产品质量，我国颁布和实施了GB/T 13663.2—2018《给水用聚乙烯(PE)管道系统 第2部分：管材》、GB/T 17219—1998《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》等现行标准。目前按照混配料的不同，主要有PE80和PE100两个级别的塑料管应用于饮用水输送工程。按照GB/T 17219—1998标准对饮用水输水管的24项卫生要求，其中耗氧量是饮用水输配水设备检验中的重要安全指标，要求浸泡水的高锰酸钾消耗量(以O2计)小于等于2mg/L。

2 实验原理与方法

2.1 实验原理

高锰酸钾耗氧量测定原理：现用配制好的浸泡水浸泡所测定的塑料管材，塑料管材中容易溶出的有机小分子物质会溶解在浸泡水里，形成混合液。用强氧化性高锰酸钾溶液将该混合液中的有机小分子物质氧化，过量的高锰酸钾用草酸钠还原，再用高锰酸钾溶液返滴定，通过高锰酸钾消耗量，表示耗氧量(以O2计)。

2.2 实验方法

2.2.1 浸泡水配制

(1) 0.025mol/L氯贮备液：将7.3mL试剂级次氯酸钠(5%NaOCl)，用纯水稀释至250mL，贮于棕色瓶中，放在暗处保存。

(2) 0.04mol/L钙硬度贮备液：称4.44g无水氯化钙(CaCl2)，溶于纯水中，稀释至1000mL。

(3) 0.04mol/L碳酸氢钠缓冲液：称3.36g无水碳酸氢钠(NaHCO3),溶于纯水中，稀释至1000mL。

以上配制好的溶液要充分摇匀，并每周新鲜配制。取25mL 0.04mol/L碳酸氢钠缓冲液、25mL 0.04mol/L钙硬度贮备液、2.3mL 0.025mol/L氯贮备液，用纯水配制pH为8、硬度为100mg/L、有效氯为2mg/L的浸泡水。也可按以上比例配制实际所需要的浸泡水。

2.2.2 塑料管浸泡方法

首先用自来水将PE饮用水输水管冲洗干净，然后用浸泡水不留缝隙地充满水管，两端用包有聚四氟乙烯薄膜的干净橡皮塞塞紧，在25±5℃避光的条件下浸泡24±1h。另取相同容积的干净玻璃容器，加满浸泡水，在相同条件下放浸泡24±1h，作空白对照。

3 影响因素分析

按照酸性高锰酸钾滴定法测定耗氧量的方法[3]，整个试验过程为：取100mL浸泡水加入干净三角瓶中，加入5mL硫酸溶液(1+3)，用移液枪准确加入10mL高锰酸钾溶液[c(1/5KMnO4)=0.0100mol/L]，放入沸水浴中30min。取下趁热准确加入10mL草酸溶液[c(1/2Na2C2O4)=0.0100mol/L]，充分振摇，使红色褪尽，再用高锰酸钾溶液[c(1/5KMnO4)=0.0100mol/L]滴定至微红色，记录高锰酸钾用量。

3.1 三角瓶前处理

三角瓶内壁是否冲洗干净，对耗氧量的测定结果影响较大，若内壁附着一些能被氧化或还原的物质，将会使高锰酸钾耗氧量测定结果偏高或偏低。在试验前，需对三角瓶前处理，即取100mL纯水，放入250mL三角瓶中，加入5mL硫酸(1+3)、0.04%高锰酸钾溶液5mL，加入几粒玻璃珠，煮沸5min，将三角瓶中溶液弃去备用。

3.2 沸水浴中加热时间

按照标准规定[3]，将硫酸溶液和高锰酸钾溶液加入装有浸泡水的三角瓶后，需将三角瓶放入沸水浴中30min。为研究沸水浴中加热时间对测定结果的影响，在室温23±1℃条件下，用PE饮用水输水管的浸泡水，分别在沸水浴中加热21min、24min、27min、30min、33min、36min、39min做3次平行试验，不同加热时间对高锰酸钾耗氧量测定结果影响如表1所示。

表1 沸水浴中不同加热时间对测定结果的影响

由表1可知，沸水浴中的加热时间会对PE饮水管浸泡水的高锰酸钾耗氧量测定结果产生比较大的影响，耗氧量随着浸泡水加热时间的增长而增加，所以在试验过程中，必须按照标准要求，严格控制加热时间为30min。

3.3 高锰酸钾标准溶液浓度

根据文献资料表明[4]，当高锰酸钾标准溶液的浓度在0.0098mol/L至0.0101mol/L时，PE饮水管的浸泡水测定结果的相对误差较小，在不确定度范围内，其中浓度为0.0100mol/L时，相对误差最小，测定结果最准确。从理论和实际试验可知，若高锰酸钾标准溶液浓度偏小，则滴定过程消耗的高锰酸钾标准溶液体积偏大，测定结果偏高；若高锰酸钾标准溶液浓度偏大，则滴定过程消耗的高锰酸钾标准溶液体积偏小，测定结果偏低。所以必须按照规定浓度准确配制高锰酸钾标准溶液，并定期进行标定。

3.4 滴定速度

高锰酸钾和草酸钠的反应是被产物Mn2+所催化的自催化反应。王春等[5]通过研究高锰酸钾与草酸反应的机理发现，该反应的速率呈现先慢再快再慢的变化过程。张董兰[6]用不同滴定速度滴定质控样品，表明若滴定速度较慢，会导致测定结果偏高，平行试验的相对误差变大，若滴定速度较快，会导致测定结果偏低，平行实验的相对误差变大。结果如图1所示。

图1 不同滴定速度对测定结果相对误差的影响

因此滴定操作者要按照慢-快-慢的速率进行滴定工作，并总结经验，确保滴定结果准确。

3.5 滴定终点判定

在滴定过程中，应该在锥形瓶的下方放置一张白纸，以便观察锥形瓶中溶液的颜色变化，当溶液变成微红色且不褪色后，到达滴定终点，读数。此外，同一试验滴定过程应确保滴定终点液体颜色一致，减少人为误差。

4 结语

综上所述，在进行PE饮用水输水管浸泡水耗氧量的测定过程中，要确保耗氧量检测结果的准确性，三角瓶的前处理是试验工作者不能忽视的关键环节，并且要严格控制沸水浴加热时间、标准溶液浓度、滴定速度、滴定终点颜色判定等条件。此外在实验过程中，不同的操作者要多总结试验经验，将浸泡水耗氧量结果测准，保证输水管质量，保障饮用水的质量安全。