关于碘量法测定水中低浓度硫化物的研究

王 静

（汾西矿业环境监测有限责任公司，山西 介休 032000）

0 引言

生活污水、地下水通常含有硫化物质，这些硫化物质往往受到厌氧细菌的作用，通过还原反应、分解反应等而生成的。同时，对于一些化工类企业，其排放的工业废水中也含有较多含量的硫化物。如果人们直接对这类水进行接触，则会对健康造成影响。由此可见，有必要对水中的硫化物进行检测，以保证水质安全。下文将从碘量法测定水中低浓度硫化物入手，对实际的检测工作进行研究。

1 碘量法的应用原理

碘量法是一种测定水中低浓度硫化物的常用方法。该方法基于氧化还原反应原理，利用碘的氧化还原性质，测定水中硫化物的含量。其具体原理如下：碘在水中呈现的形态有两种：一种是分子碘（I2），另一种是碘离子（I-）。在中性或碱性条件下，分子碘和碘离子的浓度几乎相等。而在酸性条件下，分子碘的溶解度较低，浓度明显低于碘离子。当水中存在硫化物时，硫化物会将分子碘还原成碘离子，并同时被氧化成硫酸根离子，反应式如式（1）所示：

根据上述反应式可知，在酸性条件下，碘能够氧化硫化物，硫化物浓度越高，消耗的碘就越多。因此，通过测定水中硫化物消耗的碘的量，可以计算出水中硫化物的浓度。在具体实验操作中，残余的碘通过硫代硫酸钠（Na2S2O3）进行滴定操作，通过测定硫代硫酸钠的消耗量来判断硫化物在水中的整体含量。通过碘量法进行实验的过程中，结束阶段的颜色变化最为明显，因此能够较为容易地判断硫化物的含量。但是，此时滴定操作无法得到有效控制。究其原因，在于此时碘的含量过低，加入1/4 滴硫代硫酸钠便会对结果产生较大影响。因此，基于原来的反应体系，降低硫代硫酸钠的浓度，可以有效保证检测结果的准确度。同时，需要注意的是，在进行实验时，一定要掌握好碘量和还原剂的使用量，以及反应体系的pH 值，否则会影响测量结果的准确性。另外，在样品中，除硫化物以外的物质也会被氧化，这可能会对测定结果产生干扰。因此，在实验过程中应尽量减小干扰因素的影响[1]。

2 碘量法测定水中低浓度硫化物的实验方法

针对碘量法仅能够测定水中低浓度硫化物的问题，本实验采用改变硫代硫酸钠（Na2S2O3）浓度的方式，即从0.05 mol/L 改变为0.01 mol/L 的方式，开展碘量法测定实验。在纯度方面，重铬酸钾（K2Cr2O7）要求为优质纯等级，其他则要求为分析纯等级。同时，实验中所用的水要保证不含有二氧化碳。

2.1 实验水样的选取

本实验在水样选取方面，将碘量法检测的检出限作为参考值，通过对标准物质硫化物进行使用，制备高、低两种浓度的水样。具体来说，首先，转移取出10 mL 的标准物质硫化物，将其放入棕色容量瓶中。其中，容量瓶还含有由乙酸钠和乙酸锌混合而成的液体与250 mL 的纯水。之后，通过水定容到标准线的配置方式，制备高浓度的硫化物样品。之后，重复上述步骤，其中纯水的含量将更换为500 mL、最后，再次利用水定容到标准线的配置方式，制备低浓度的硫化物样品[2]。

2.2 碘量法实验方案的制定

在实验的设计方面，连续一周对两种浓度的水样开展实验操作，同时，针对每一种水样，在每天对一对平行样本进行分析。最后，将一周实验中的全部数据进行记录，并分析实验结果的严谨性与准确性。

在实验过程中，首先对改良的方式进行实验，即取得体积得到固定的水样，并将其用中速定量滤纸进行过滤。之后，将过滤后的中速定量滤纸转移到250 mL 的碘量瓶中，通过玻璃棒进行搅拌。之后，添加50 mL 的水、2 mL 的标准物质碘溶液、5 mL 的硫酸溶液，将碘量瓶进行密封，并放置5 min。最后，利用0.01 mol/L 的硫代硫酸钠进行滴定。当溶液转变为淡黄色时，添加1 mL 的指示液（通常为淀粉）。此时不要停止滴定，直到蓝色刚处于消失状态，实验人员要立刻对用量进行记录。其次，对传统的碘量法进行实验，操作步骤与之前相同，区别在于硫代硫酸钠溶液转变为0.05 mol/L。最后，开展空白试验的操作。此时将纯净水作为样品，按照0.01 mol/L 与0.05 mol/L 的硫代硫酸钠溶液分别开展实验，取得两种实验结果。

2.3 实验结果分析

分别对两种方法对高浓度和低浓度的水样进行检测，并对严谨性、精确性进行分析。分析结果如下：首先，经过连续一周的检测与分析，其中，分析流程、实验步骤等方面均无明显差距。其次，就绝对误差、相对误差之间的比较结果，通过改良法进行操作，无论对高浓度还是低浓度的水样进行检测，均具有相对较高的精确性。传统的碘量法则无法在低浓度的条件下具有较强的检测准确性。再次，对平均偏差、相对平均偏差的结果进行比较分析，通过改良法进行检测，无论对于高、低两种浓度均具有较强的严谨性和精密性；而通过传统的碘量法进行过检测，仅能够在高浓度的情况下具有较强的严谨性和静谧性。最后，对变异系数、标准偏差等参数进行比较分析。利用改良法进行测定，高浓度与低浓度的变异系数分别为2.3%和2.1%，均处于较低水平。利用传统的碘量法进行检测，高浓度情况下的变异系数处于2%的较低值，而低浓度情况下的变异系数为15%，处于过高状态。因此，改良法的适用范围较广，而传统的碘量法仅能够对高于检出限的硫化物进行分析。因此，改良法具有较强的可行性。

3 碘量法的应用缺陷与改进建议

3.1 硫化物以外的物质也会被氧化

在测定水中低浓度硫化物的碘量法中，使用碘酸钾作为氧化剂进行测量。然而，碘酸钾不仅能够氧化硫化物，还能氧化其他一些物质，例如亚硝酸盐、碘化物等。这些物质也会消耗碘酸钾，导致测量结果的误差。因此，这是碘量法的一个使用缺陷，需要改进。改进的建议可以从以下方面入手。首先，在使用碘量法测量水中低浓度硫化物时，可以通过前处理样品的方法来去除干扰物质。例如，可以通过沉淀、蒸馏、吸附、萃取等方法来分离出硫化物以外的物质，以减少氧化剂的消耗量。其次，通过优化反应条件，可以使碘量法更加选择性地氧化硫化物，从而减少对其他物质的影响。例如，可以调节反应温度、反应时间、反应pH 等条件，使碘酸钾更加选择性地氧化硫化物。最后，在一些情况下，可以选择更合适的氧化剂，以减少对硫化物以外的物质的影响。例如，可以使用过氧化氢、高锰酸钾等氧化剂，它们比碘酸钾更加选择性地氧化硫化物[3]。

3.2 对于有机物的影响较大

在测定水中低浓度硫化物的碘量法中，有机物会对测量结果产生影响。这是因为有机物中通常含有多种还原剂，这些还原剂会与碘酸钾发生反应，从而干扰硫化物的氧化过程，导致测量结果偏低。因此，这是碘量法的一个使用缺陷，需要改进。具体来说，首先，可以采用其他氧化剂。在一些情况下，可以选择其他氧化剂来替代碘酸钾，以减少有机物对测量结果的影响。例如，可以使用过氧化氢、高锰酸钾等氧化剂，这些氧化剂对有机物的影响较小，能够更加准确地测定硫化物的含量。其次，在使用碘量法测量水中低浓度硫化物时，还需要选择合适的显色剂。例如，可以选择羟乙基纤维素、乙酸纤维素等无机显色剂，这些显色剂不容易被有机物干扰，能够准确测定硫化物的含量。最后，如果以上方法仍然无法解决有机物的影响问题，可以考虑采用其他分析方法，如离子色谱法、原子荧光光谱法、电化学法等。这些方法通常能够更加准确地测定水中低浓度硫化物的含量，且对有机物的影响较小。有机物对于碘量法测量水中低浓度硫化物的影响较大，需要在实际应用中特别注意。在实际的实验中，可以通过多种方式，提高测量结果的准确性。

3.3 需要进行酸化处理

在使用碘量法测定水中低浓度硫化物时，通常需要进行酸化处理。这是因为在中性或碱性条件下，硫化物会与一些金属离子（如铜、铁）形成难溶的沉淀，从而使硫化物无法完全氧化。而酸性条件下，硫化物可以被完全氧化为硫酸根离子，避免了这种干扰，提高了测量结果的准确性。但是，酸化处理也会带来一些问题和缺陷第一，酸化处理会降低样品的pH 值，从而可能导致一些金属离子（如铝、锰）在水中形成沉淀或胶体，干扰测量结果。第二，酸化处理可能会导致一些水中化合物分解，从而产生一些有机物、硝酸盐等，这些化合物会影响硫化物的氧化过程，降低测量结果的准确性。第三，酸化处理需要使用一定量的酸，这些酸可能会造成环境污染和危害人体健康。

针对以上问题和缺陷，可以采取以下改进措施，首先，在进行酸化处理时，可以选择一些合适的酸化剂，如盐酸、硝酸等，以尽可能减少对样品的影响，提高测量结果的准确性。其次，在进行酸化处理时，可以控制样品的pH 值，避免出现一些金属离子的沉淀或胶体。同时，也可以选择一些缓冲溶液来控制样品的pH 值。最后，如果无法避免酸化处理带来的干扰和问题，可以考虑采用其他测量方法，从而能够在不需要酸化处理的情况下，直接测量水中低浓度硫化物的含量，避免了酸化处理的缺陷。

4 结语

针对碘量法目前在应用过程中的主要问题，提供了改良的实验方案，经过对比操作，发现降低硫代硫酸钠的含量能够有效减少实验结果的误差。然而，就实际的实验进行分析，发现无论通过改良法，还是传统的碘量法，均在其他物质的氧化、有机物的影响、酸化处理等方面产生一系列的问题。因此，实验人员要对以上问题采取针对性解决措施，最大程度避免实验结果产生偏差。