影響水質高錳酸鹽指數結果準確性的因素

摘要：水質高錳酸鹽指數是指在處于一定條件下，氧化劑為高錳酸鉀，能夠用于氧化水中無機物，有機物等一些還原性物質，所消耗的氧含量，單位為mg/L。利用高錳酸鹽指數能夠反映地下水、地表水及生活飲用水中有機污染程度。但在日常水體監測中，檢測難度系數是比較高的。為了提高高錳酸指數分析結果的準確性，需要在分析過程中確保各分析環節的準確度，避免對高錳酸鹽指數分析結果產生影響。本文研究中針對在分析水質高錳酸鹽指數時影響因素開展深入分析。

關鍵詞：水質;高錳酸鹽指數;準確性;因素

中圖分類號：X832 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）12-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.052

Factors influencing the accuracy of water quality permanganate index results

Zhang Ningzhen

（Shaanxi New Discovery Testing Technology Co.，Ltd.，Xian Shaanxi 710065，China）

Abstract：Water quality permanganate index refers to the oxygen content consumed by potassium permanganate as the oxidizer under certain conditions，which can be used to oxidize inorganic and organic substances in water and other reducing substances，in milligrams per liter.The permanganate index can reflect the degree of organic pollution in groundwater， surface water and drinking water.But in daily water body monitoring， the detection difficulty coefficient is relatively high. In order to improve the accuracy of the permanganate index analysis results，it is necessary to ensure the accuracy of each analysis link in the analysis process to avoid affecting the permanganate index analysis results.In this study， an in-depth analysis of the factors affecting water quality permanganate index is carried out.

Key words：Water quality;Permanganate index;Accuracy;Factors

利用高錳酸鋰指數能夠反映水體中部分有機物質的污染程度，這項指標屬于條件性指標，在結果分析過程中會受到多種因素影響。比如樣品分析，樣品采集等，高錳酸鹽指數的結果也會受到高錳酸鉀濃度、堿度、滴定速率、溶液酸、加熱時間、過程方法等，因此，在水質高錳酸鹽指數中可將其作為是有機物污染度的重要衡量指標之一。

1 高錳酸鹽指數概念

高錳酸鹽指數反映水體受污染的綜合性指標，主要用于檢測水體中還原性無機物、有機物，包括亞鐵鹽、硫化物等，在處于一定條件下能夠被氧化，有機物可通過消耗水體中高錳酸鉀的體積來換算其含量。

2 高錳酸鹽指數測定方法

用移液管準確移移100mL樣品，將其置于250mL錐形瓶中，對于一些污染程度較大的樣品可利用純水稀釋至100mL，將其置于錐形瓶中，加入5mL1：3的硫酸，體積為5mL，之后加入10mL0.01mol/L的高錳酸鉀標準溶液，將樣品和溶液混合均勻之后，置于沸水浴中。當再次沸騰時，即使恒溫加熱30min之后取出錐形瓶，需要趁熱向錐形瓶中加入10mL0.01mol/L的草酸鈉標準溶液，混合均勻后此時溶液為無色，趁熱采用0.01mol/L的高錳酸鉀進行滴定，使溶液能夠在30s內保持微紅色且不褪色，記錄在這一過程中所消耗的高錳酸鉀體積。高錳酸鉀溶液的標定過程以及校準系數換算，在操作過程中需要重新將溶液加熱至70℃，并且向該溶液中加入草酸鈉標準溶液10mL，濃度為0.01mol/L，混合均勻之后向溶液中滴加高錳酸鉀溶液，使其能夠在30s內保持微紅色且不褪色，記錄所消耗體積并換算標準系數值。經過稀釋的水樣之后需要開展空白測試，并且用100mL純水來代替樣品重復開展分析，記錄此時樣品所需消耗的高錳酸鉀容量。

3 實驗原理

從原理上來看對于酸性高錳酸鉀氧化法，該方法能夠用于生活飲用水，地表水，地下水以及污染程度較高的水體檢測中，一般來說，氯離子濃度低于300mg/L，當水中高錳酸鹽指數高于5mg/L，這種情況下需要適當減少取樣量或將水體稀釋之后進行測定。根據高錳酸鉀指數測定方法上，加入硫酸能夠使水體酸化加入一定含量高錳酸鉀之后，在100℃沸水浴中恒溫加熱半小時，其余的高錳酸鉀能夠被草酸鈉還原，當加入過量高錳酸鉀之后會使整個反應體系中殘留一定量的高錳酸鉀，由于高錳酸鉀作為指示劑，使用一定濃度高錳酸鉀進行草酸鈉氧化還原之后，過量的高錳酸鉀會呈現微紅色，通過計算草酸鈉使用量能夠換算出此時被測樣品中高錳酸鹽的濃度。

4 高錳酸鹽指數測定準確性的因素分析

4.1 高錳酸鉀標準溶液的濃度

針對高錳酸鉀的濃度來說，結合化學反應平衡原理，當提升氧化反應體系中氧化物濃度時，此時會使化學反應的平衡逐漸向生成物方向進行移動，因此需要提高高錳酸鉀濃度，這種情況下會導致結果存在一定的正偏差。在處于相同實驗條件下使用（1+3）的硫酸，沸水浴恒溫，30min的反應加熱時間，可以利用0.025mol/L和0.01mol/L的高錳酸鉀作為氧化劑開展結果測定，如果高錳酸鉀濃度較大時會存在一定程度自然分解，管壁中有較多二氧化錳沉淀，這些物質會反向來催化促進高錳酸鉀分解，從而導致高錳酸鉀分解現象嚴重。在儲存過程中，如果高錳酸鉀溶液儲藏時間較長也會出現這一問題。因此結合高錳酸鉀的特點，在配置溶液時應當采用砂芯漏斗進行雜質過濾，以去除過量二氧化錳，進而延長高錳酸鉀氧化劑的使用壽命。

4.2 高錳酸鉀溶液取樣量

在待測樣品中加入10mL高錳酸鉀溶液之后，將其置于沸水浴中，使最終溶液在30s內呈現微紅色且不褪色，如果在這一過程中顏色全部褪去或顏色變淺，證明該樣品中含有還原物濃度較高，所加入的高錳酸鉀溶液不夠，經過加熱后草酸鈉體積一定在滴定過程中需要開展回滴，這種情況下導致結果偏高。因此，樣品取樣量會影響最終結果測定準確度，在加熱樣品時紅色褪去，證明該水樣中含有較多還原物質，需要消耗較多高錳酸鉀?；谶@種情況下，需要稀釋樣品重新測定，進而能夠使氧化之后樣品中所殘留的高錳酸鉀為加入量的1/3或者1/2。

4.3 草酸鈉溶液濃度

由于在實驗過程中高錳酸鉀穩定性較差，在結果分析時利用草酸鈉標準溶液修正校準系數，因此草酸鈉溶液準確性具有十分重要的意義。尤其對于濃度較低的溶液來說，成分不穩定。一般來說，配置好的草酸鈉將其置于冰箱冷藏一周其校準系數是不變的，在日常實驗過程中常是現用現配草酸鈉溶液，在水質高錳酸鹽指數分析過程中所使用的實驗水是不含任何有機物的蒸餾水。通過研究發現，如果超純水制備時間越長其在實驗過程中空白值較高，因此應當采用不含任何還原性物質的水，同時在溶液配置過程中也需要使用新制備蒸餾水來配置，確保草酸鈉溶液準確度。

4.4 加熱方式

在進行樣品加熱時，還需要考慮加熱操作方式以及控制程度的影響，具體包括加熱方式，現有的加熱方式包括：水浴加熱、直接加熱、恒溫加熱等多種方式，之后可提升加熱速度并進一步縮短測試時間。由于溶液底部過熱會使結果偏高，在國家標準方法中屬于加熱是一種常用方法，但該方法操作較為繁瑣，但能夠有效避免局部過度加熱的問題。恒溫加熱時需要借助設備，無法直接觀察到溶液溫度，因此很難準確控制加熱時間。環境溫度，大氣壓力也會從一定程度上影響水浴溫度，尤其對于高原地區來說水沸騰的溫度是80℃，采用水浴加熱的方式水域溫度會受到水成分因素的影響，當水中含有易揮發物質時會使水沸點降低，也使水浴溫度降低，當水體中含有難揮發物質時，會使水沸點升高，同時這些物質也會污染水樣品，具體測定時還需要引起高度重視。

4.5 校正系數k值

通過公式可直接計算校準系數k值，其k值的變化對于最終結果測定產生的影響也是比較大的，在校準系數修正過程中受到多種因素的影響，如果滴定終點不準或滴定量不夠，滴定量過量均會導致校準系數k值存在一定偏差。因此，未能夠減小校準系數存在的偏差，控制好滴定終點，需要使用10mL移液管進行草酸鈉移取以確保體積移取的準確性，同時還需要多次校正k值，取平均值以不斷提升降準系數的準確性。通過日常檢測經驗，在校準開始時采用空白樣標定或單獨標定方法是比較合適的。

4.6 滴定終點的判斷

利用酸性高錳酸鉀氧化法的方式進行水質高錳酸鹽指數檢測時，從該反應的本質上是一種氧化還原反應，可在規定時間內利用高錳酸鉀消耗量來反映還原物質的量，但無法確定整個水樣品中可被氧化還原物質總量。因此，對于樣品加入時間來說也會影響最終測定值，在100℃沸水浴中延長加熱時間會使測定結果升高，反之會降低測定結果。研究發現，如果將加熱時間由最初30min延長至36min會使檢測結果快速升高，為能夠提高結果準確度需要控制加熱時間，在樣品加熱時應當使水浴完全沸騰時，按照一定間隔依次放入各個樣品，等到再次沸騰過程中嚴格控制30min的加熱時間，確保結果測定的準確性，一致性。

此外，滴定溫度的影響。在酸性條件下，高錳酸鉀氧化過程中，草酸鈉與高錳酸鉀溶液的反應是一種化學吸熱反應研究發現，在高溫下進行高錳酸鉀和草酸鈉滴定，由于該反應溫度高很容易使草酸鈉成分分解，因此，在從100℃廢水浴中取出錐形瓶之后，要求水溫低于90℃，再次開展草酸鈉滴定，如果此時水浴溫度較高會分解部分草酸鈉物質，使最終結果偏高。如果溫度降低時也會影響兩種物質的氧化反應使結果偏低，在整個化學分析時要求草酸鈉與高錳酸鉀的化學反應溫度能夠持續保持在60～80℃之間。因此需要趁熱開展滴定操作，如果反應溫度較低，需要適當加熱完成滴定。在校準系數修正時，需要重新將樣品置于水浴兩min開展滴定，對于滴定速度來說，由于草酸鈉和高錳酸鉀之間的氧化反應，該反應是一種自催化反應，整個反應中催化劑為二價錳離子，該反應的速度向快后慢，因此應當匹配化學反應速度和滴定速度，確保結果準確度，在初期滴定時要求滴定劑加熱速度低于正常滴定速度，等到二價錳離子具備催化劑作用之后可提高滴定速度，以正常速度開展樣品滴定?？傊?，在測定水質中高錳酸鹽指數時，采用高錳酸鉀氧化法測定影響因素較多，在實際操作中需要充分理解測定標準中的各個細節規定，嚴格按照標準方法進行測定，以獲得更加準確和高精密度的結果。

5 結語

水質中高錳酸鉀指數在測定過程中是一種條件指標，在測定時其結果會受到多種因素的影響，比如水浴加熱的方式，加熱時間、樣品取樣量、反應溫度、標準溶液的濃度等。因此，針對高錳酸鹽指數在測定過程中，為確保標準溶液濃度，準確度以及較準系數修正值的準確性，取完樣品之后應當適當加熱且要求高錳酸鉀為加入量1/3或1/2，尤其在沸水浴加熱時，需要控制好溫度，在沸水浴中加熱半小時開始滴定，使樣品溫度能夠持續保持在60～80℃之間，嚴格控制整個實驗條件，按照國標法進行操作，確保檢測結果的準確性，使檢測分析結果具有一定的代表性。

參考文獻

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收稿日期：2020-09-10

作者簡介：張寧珍（1985-），女，漢族，本科學歷，工程師，研究方向為環境檢測。