滴定分析在高锰酸盐指数分析中的应用

梁振润

（山西兴新安全生产技术服务有限公司，山西太原 030000）

作为水质分析法中常见的一种方法，滴定分析法的应用范围很广泛。滴定分析法的工作原理主要分为：

1）将已知浓度的标准溶液加入到待测定物质的溶液当中，加到被测定物质和标准溶液完全发生反应为止。

2）通过所滴加的标准溶液浓度和体积计算出待测定物质在溶液中的含量[1]。

通常来说，水中的污染性物质包括有机物与无机还原性物质。

高锰酸钾作为一种具有较强氧化性的物质，能够和水中的各种物质发生氧化反应，最终生成高锰酸盐，进而可确定水中污染物的含量。利用高锰酸钾测定水质时，会受到很多限制性因素的影响，比如在利用高锰酸钾进行滴定分析的过程中，通常需要考虑周围环境的温度、测定过程中的加热时间、高锰酸钾本身的浓度等[1]。本文主要研究滴定分析在高锰酸盐分析中的应用，目的是使高锰酸盐指数的精密度得到改善。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

仪器：FA2204N 型电子天平（上海菁海仪器有限公司）、酸式滴定管、250mL 的容量瓶、250mL 的锥形瓶、移滴管。

试剂：高锰酸钾（0.005mol/L）、草酸钠、氢氧化钠、硫酸（比例为1 ∶3）、氯化钠、蒸馏水和乙腈（HPLC级，美国Sigma-Aldrich）等。

1.2 实验方法

1.2.1 实验过程

在研究滴定分析在高锰酸盐指数分析中的应用中，采取的是酸性法测定高锰酸盐指数。实验的具体步骤：在250mL 的锥形瓶中，吸取样品100mL，在其中加入4.5-5.5mL 之间的硫酸，在滴定管中加入10mL 浓度为1/5KMnO4，形成高锰酸钾溶液，并将其摇匀。将锥形瓶放在沸水浴之中大约28-32min。将其取出后再加入10mL 浓度为1/2的Na2C2O4，形成草酸钠溶液，一直添加到溶液变成无色为止。将高锰酸钾溶液滴定到刚出现粉红色，并且持续30s 不褪色。此时，记录消耗高锰酸钾溶液的体积，并且表示为V1。与此同时，还要设置空白试验，同样取100mL纯水样品，按照上述的实验步骤记录回滴的高锰酸钾溶液体积V0，此步骤的作用是为了使纯水中的还原性物质影响消除[3]。向空白试验滴定后溶液中加入10mL 的草酸钠溶液，并且用高锰酸钾滴定至出现粉红色，并且保持30s 不褪色。此时，记录消耗高锰酸钾溶液体积，并且表示为V2。

2.2.2 计算公式的选取

在选取相应的计算公式时，通常要考虑高锰酸盐指数（IMn）和校正系数，具体的公式如下：

其中，c 表示草酸钠的标准溶液。

10.0为加入草酸钠标准溶液的体积，mL

V2为标定时消耗的高锰酸钾溶液的体积，mL

1.2.3 水浴温度的影响

在实际进行实验操作的过程中，由于和草酸钠之间会产生氧化反应，在这个过程中会吸热。在酸性的测定条件下，高锰酸盐的滴定操作必须趁热进行。当草酸钠与高锰酸盐反应过程的温度过高时，草酸钠容易发生分解现象，若是样品从水浴中取出后的温度超过90℃，便会造成部分草酸钠分解2H++C2O24-=CO2↑+CO ↑+H2O，从而使测定结果偏高。如果温度过低，会使整个氧化反应的进程受到影响，这样一来有可能造成结果偏低[3]。

1.2.4 水浴时间的影响

高锰酸盐指数测定值会受到水浴时间的影响，如果加大水浴加热时间就会使相应的测定值增加。通常情况下，在（30±2）min 的范围内符合不确定度的要求，以加热时间为30min 的测定标准和真实的数值最为接近。同时，以加热时间统一为30min 最为适宜，这样最能使相关数据的精准性得到保证。为确保测定结果的准确性，必须在分析过程中，对加热时间进行严格控制。在加热水体样品时，应当在水浴完全沸腾之后，再将试样按照一定的时间间隔逐步加入，待水浴再次沸腾后，立即进行计时，并对反应时间进行严格控制，以此来确保测定结果的一致性。

1.2.5 硫酸浓度的影响

由于高锰酸钾溶液为粗配，然后通过滴定完成之后空白水样，加入定量的草酸钠标准溶液进行标定，高锰酸钾的浓度直接影响到空白值、K值和样品测定结果。一般来说，空白滴定值应在0.3～0.6mL、K值在0.950～1.01为宜[4]。高锰酸钾标准溶液浓度越大，空白滴定值越小，K值越大；高锰酸钾标准溶液浓度越小，空白滴定值越大，K值越小。由此，在测定样品前要做的工作就是将高锰酸钾溶液浓度调至≤0.0100mol/L，通常以越接近理论值为判定的依据。

2 结果与分析

2.1 计算公式的选取

样本标准偏差S=代表所采用的样本X1，X2，…，Xn的均值。

2.2 水浴温度的影响

选择用葡萄糖配制5mg/L 的高锰酸盐指数溶液，对水域的温度进行控制，并且以此开展下面的实验，具体如表1所示。

表1 水浴温度与CODMn测定值的关系

通过表1可知，在实际的实验操作中，如果水浴锅温度不断增加，那么就意味着测定的结果和真值更加接近。基于这个结论，通常要保证水浴锅的温度以达到100℃为标准，这样才能够为测定的结果提供充足的保障[5]。

2.3 水浴时间的影响

分析同种水浴锅不同加热时间的测定结果，如表2所示；在30min、31min 这两个加热时间段内，分析的结果不够稳定，只有加热时间延长到32min 的时，其合格率才达到100%。因此，这表明使用八孔水浴锅加热30min 不能保证准确性时，可以适当延长加热时间，保证其合格率[6]。

表2 同种水浴锅不同加热时间的测定结果

2.4 硫酸浓度的影响

针对同一种标准样品，要想保证消解，需要确保加热时间在30min 的条件下配制不同浓度的硫酸，具体如表3所示。

表3 不同酸度体系的测定结果

通过表3 可知，对酸度（由V水∶V硫酸=3 ∶ 1到V水∶V硫酸=2.5 ∶ 1）体系进行适当的消解，能够使高锰酸盐指标的测定结果增长率从5.9%变动到27.9%。简言之，就算在贵州地区海拔高度平均在1 100m 时，要想得到可靠的测定结果，只需要适当增加消解体系的酸度，不需要延长加热时间，也能达到理想的状态。

根据对上述内容的分析可知，在利用滴定分析法对高锰酸盐指数分析时，必须要控制滴定时的温度，这是因为温度对测定结果的影响是很大的。一旦样品从水浴锅取出加入草酸钠的过程中反应液的温度过高，超过了90℃，就会使部分草酸分解，会使高锰酸盐指标的测定结果降低。因此，为了保证滴定分析在高锰酸盐指数分析中的良好应用，必须要在滴定的全过程中控制温度在70～80℃，从而使测定的结果更加准确。为了使高锰酸盐指数的测定结果平行性更好，在实验时采取恒温水浴锅进行滴定分析，本实验选择了采取在恒温水浴锅中进行滴定分析的具体操作，将滴定过程中温度控制在75℃±2°，保证不会出现较大的波动。尽可能选择在秋季和冬季，这是因为在室温较低的状况，能够保证滴定分析整个过程中的温度控制良好。具体的结果如表4所示，由此可以看出，这种做法有助于提升测定结果的精密性和准确性。

表4 使用恒温水浴锅滴定的数据状况

3 结束语

在人们环境保护意识逐步提升的状况下，人们对生活用水的质量要求也变得越来越高，使得水质的各项指标受到极大关注。基于这种状况，研究滴定分析在高锰酸盐指数分析中的应用是很有必要的，对高锰酸盐溶液的浓度校正系数K进行控制，保证其处于0.980～1.000，这样一来在加入5mL 的硫酸溶液后，等到水浴锅的温度达到100℃，将反应时间控制在30min，就能够使测定的结果更加接近真值，能够有效地提升测定值的准确性。同时，探究滴定分析在高锰酸盐指数分析中的应用，对于环境监测机构的分析人员来说，不仅能够有效地探讨各种影响高锰酸盐指数分析的因素，提升实际的工作效率，还能够尽可能避免对影响测定值等因素的分析，从而使测定结果更加准确。