淺談影響水中耗氧量檢測的因素

范靜波

摘 要：由于影響測定的因素很多，測量過程的主觀因素影響很大，確定水中氧氣消耗是水質監測中的主要難點之一。在本文中，酸性高錳酸鉀和返滴定被用來研究，通過配置標準溶液的測定方法探究影響耗氧量的因素以及注意事項。

關鍵詞：耗氧量；測定；因素

中圖分類號：X832 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0375-01

1 定 義

耗氧量也稱化學需氧量，用COD表示。在一定條件下，當使用高錳酸鉀作為氧化劑，將1L水中的還原物質氧化需要的氧氣的量（以mg為單位），并且將需要的高錳酸鉀的量轉化為氧氣（O2）計算，所以又稱作高錳酸鉀指數。水中的物質部分具有還原性，主要為有機物，如腐殖質、蛋白質、碳水化合物、酯類等。另一種是無機物，含量較少。地下動植物的肢體分解、人們的生活污水和工業廢水的排放是有機物的主要來源。因此，有機物存在于被污染的水中，導致COD增加。耗氧量能間接反映水受有機污染的程度，是衡量水體受有機物污染總量的一項重要指標。

2 實驗以及反應原理

2.1 實驗儀器及試劑

為完成本次實驗，主要需要的實驗儀器有250mL錐形瓶、棕色滴定管、電熱恒溫水浴鍋等，主要需要的是實驗試劑有1+3硫酸溶液、草酸鈉標準溶液、高錳酸鉀標準貯備溶液等。

2.2 實驗過程

在準備實驗時，需要對錐形瓶做預處理。首先將1mL H2SO4和適量的KMnO4標準溶液放入250mL錐形瓶中，煮沸，用Na2C2O4（草酸鈉）標準溶液滴定，至樣品溶液呈現淡紅色。開始實驗時，將100mL充分混勻的水樣于處理過的錐形瓶中，加5mLH2SO4，滴入10.00mLKMnO4標準溶液，置于沸騰水浴鍋中加熱，加熱結束后，立即向其中加10mLNa2C2O4標準溶液，充分搖動直至褪色。用酸性滴定管裝高錳酸鉀標準溶液，向錐形瓶中滴，直到呈現紅色，記錄KMnO4標準溶液用量V1，此時是滴定終點。加10mLNa2C2O4標準溶液于已經達到滴定終點的水樣中，用KMnO4標準溶液滴定直至呈微紅色后記錄KMnO4標準溶液用量V2。

2.3 反應原理

樣品中入定量KMnO4和H2SO4，在沸水浴中加熱30min，在這個過程中，樣品中的某些有機物質和無機還原性物質被KMnO4氧化，等待其充分反應后，再加過量Na2C2O4使未反應的高錳酸鉀還原，隨后再用KMnO4標準溶液回滴過量的Na2C2O4，通過計算，可以得知樣品中1L水中消耗氧的量。反應式如下：

4KMnO4+5C+6H2SO4=2K2SO4+4MnSO4+5CO2+6H2O（1）

2KMnO4+5NaC2O4+8H2O=K2SO4+2MnSO4+5NaSO4+10CO2+8H2O（2）

3 影響因素

在耗氧星標準配制值為3.28mg/L（國家標準物質中心）的情況下，分析影響因素。

3.1 取 樣

樣品中含有多少還原物質對耗氧量實驗結果影響最大，因此，取樣要求具有代表性，通常在搖勻后再量取，并且盡快進行分析，防止水樣放置時間久而被污染。

3.2 加熱時間

取樣50mL，保持其他條件不變，水浴溫度控制在100℃，不同加熱時間可獲得不同的耗氧量。加熱10min，耗氧量平均為3.08mg/L；加熱20min，耗氧量平均為3.16mg/L；加熱20min，耗氧量平均為3.27mg/L；加熱40min，耗氧量平均為3.41mg/L。實驗結果表明，一定濃度下加熱，較長時間的耗氧，檢測到的耗氧量就越大，反之，檢測到的耗氧量就會偏小。因此，精確加熱時間對研究耗氧量很重要，在測定過程中要重點把控加熱時間，以提高測量精確度。

3.3 溶液酸度

實驗表明，在同等條件下，1：3H2SO4溶液中氧化程度低于在1：1H2SO4溶液中的氧化程度，說明溶液的酸度對實驗結果有直接影響，而提高酸度所測結果明顯增大。在酸性較弱時，KMnO4的氧化能力也很弱，對于水樣中的物質進行的氧化并不徹底，導致測定結果偏低，影響了實驗結果的準確性，不能對水質進行準確的評價。適當提高酸度可以增加錳酸鉀的氧化能力，使水中的還原性物質盡可能的發生完全氧化，以使測定結果更精確。

3.4 滴定溫度

水浴溫度控制在100℃，在不同滴定溫度下分析耗氧量。實驗結果顯示：開始滴定溫度>95℃，平均耗氧量為2.93mg/L；85～95℃，平均耗氧量為3.27mg/L；75～85℃，平均耗氧量為3.27mg/L；溫度<65℃，平均耗氧量為3.43mg/L。實驗結果顯示，滴定溫度越低，耗氧量越大，并且影響較大。

3.5 滴定終點

滴定終點是當水樣剛出現淡淡的粉紅色并保持30s不褪色。顏色過深或過淺都會導致實驗結果不正確。如果選定滴定管，最好根據滴定液選擇合適的滴定管，通常選用10mL棕色滴定管，容量過大的話，會增大誤差。并注意任何滴定應從零開始，以最小化誤差，提高準確性。

4 注意事項

（1）本方法適用于水源水、生活用水和地面水的測定，且水樣氯化物濃度不大于300mg/L，其測定范圍為0.05～5.0mg/L，污染較重時應先稀釋再測定。

（2）應采用酸式滴定管裝高錳酸鉀溶液，因為高錳酸鉀是強氧化劑，避免腐蝕堿式滴定管的乳膠管。

（3）因為濾紙會被高錳酸鉀會氧化，導致破壞濾紙，同時還會污染溶液，所以高錳酸鉀溶液（0.100moL/L）過濾不用濾紙，避免過濾操作對實驗的影響。

（4）水浴鍋內的水位要比錐形瓶高，水位低會導致氧化還原反應進行不徹底，導致結果偏低。為保證瓶內的水樣均勻完全的發生反應，應當將錐形瓶要放到適當位置并且穩當。

（5）水樣加熱時應該加蓋，使之充分氧化。與此同時還有效的防止水樣中被測物質被蒸發損失掉，導致結果偏低的可能。

5 結 語

通過實驗可以得知，水樣的加熱時間、水浴溫度、滴定溫度以及速度甚至更多因素都對測定耗氧量的實驗結果產生較大影響，其中，重要的是嚴格把控加熱的時間以及控制滴定時溫度，以助于提高實驗的真實性。

水質檢測指標眾多，難點也不少，而這個耗氧量又是難點中的重點。其實驗結果被時間、溫度等因素牽制。加深理解氧化還原反應的原理，調整好其反應條件，在標定、取樣、滴定時多加注意，不難得到想要的實驗結果。

參考文獻

[1]梁曉英.淺談影響水中耗氧量檢測的因素[J].低碳世界，2013（18）：125～126.

[2]詹 萍，陳 紅.淺析水中耗氧量測定的影響因素[J].健康必讀（下旬刊），2012（09）：132～133.

收稿日期：2018-9-12