淺析加熱條件對高錳酸鹽指數測定的影響

摘 要：高錳酸鹽指數作為地表水和生活飲用水監測的重要指標，是水質監測項目中較難準確測得的項目。依據GB11892-1989水質高錳酸鹽指數測定的基本原理和方法，通過實驗分析并參考有關文獻，探討了高錳酸鹽指數的準確測定過程中加熱條件帶來的影響。

關鍵詞：監測；高錳酸鹽指數；準確性；加熱條件；影響因素

前言

目前，我國大多數水質分析部門一般采用氧化還原滴定法測定水體的高錳酸鹽指數，但測定高錳酸鹽指數過程中加熱時間、加熱溫度、高錳酸鉀溶液濃度、滴定速度、滴定終點判斷等對測定值都有影響，難以保證準確測定高錳酸鹽指數。文章通過實驗分析加熱條件對高錳酸鹽指數測定結果的影響，提出建議，對準確測定高錳酸鹽指數具有指導意義。

1 測定高錳酸鹽指數的基本原理及現行標準測定方法

1.1 高錳酸鹽指數的有關測定原理

在對高錳酸鹽指數進行測定時，其遵循的原理即為：將量已知的硫酸以及高錳酸鉀加到采集好的水樣之中，并且在沸水浴中持續半個小時的加熱，而樣品中含有的一些有機物以及無機還原性的某些物質會被高錳酸鉀所氧化，在經過氧化反應之后，高錳酸鉀會有剩余，則通過加入過量的草酸鈉對其進行還原，而過量的草酸鈉則需要再加入高錳酸鉀標準溶液來還原[1]。

其反應式如下：

4KMnO4+6H2SO4+C→2K2SO4+MnSO4+5CO2+6H2O

2MnO4-+5C2O42-+16H+→8H2O+2Mn2++10CO2

1.2 高錳酸鹽指數標準測定方法

我國現行GB11892-1989測定高錳酸鹽指數的規范如下：

（1）配制好測定高錳酸鹽指數的各種標準試劑，如草酸鈉標準溶液[C（■NaC2O4）=0.0100mol/L]、[C（■KMnO4）≈0.0100mol/L]、（1+3）硫酸溶液。

（2）吸取100.0mL經充分搖勻，混合均勻的水樣，將其放進250mL的錐形容器中，再將5mL（1+3）硫酸加進去均勻混合。將10mL高錳酸鉀溶液加進移液管中，將其搖晃，使其均勻混合，再把先前的250mL錐形容器放到沸水浴里，持續半個小時的加熱。將其取出之后，通過移液管將10mL的草酸鈉標準溶液加進去，直到該溶液呈現出無色。趁熱將高錳酸鉀溶液滴落到白色背景上面，直到呈現出粉紅色，使其30秒內顏色不變，此時將高錳酸鉀溶液被消耗掉的體積記錄下來，為V1。

（3）進行蒸餾水空白試驗：采取100mL蒸餾水按照上述步驟進行測定，將高錳酸鉀溶液回滴之后的體積記錄下來，為V0。

（4）將10mL草酸鈉溶液加進1.2.3步驟中的溶液中，在有需要的情況下對其進行加熱，直到80℃，將高錳酸鉀溶液滴落進去，直到呈現粉紅色，使其30秒內顏色不變，此時將高錳酸鉀溶液被消耗掉的體積記錄下來，為V2。

（5）試驗的結果表示：高錳酸鹽指數以每升水樣消耗毫克氧數來表示（02，mg/L）按下式計算：

式中：C：草酸鈉標準溶液物質的量濃度，0.0100mol/L

如水樣經稀釋后再測定（當水樣中CODMn>4.5mg/L，水樣要經過稀釋才能測定）按下式計算：

式中：f：稀釋水樣時，蒸餾水在100mL測定用體積內所占比例（如10mL水樣用水稀釋至100mL，則f=■=0.90）；V3：水樣體積。

2 高錳酸鹽指數的準確性測定中加熱條件帶來的影響

2.1 高錳酸鹽的指數測定中加熱時間對結果的影響

加熱的時間對高錳酸鹽指數測定的影響是比較直接的，即影響著氧化還原反應的強度大小。其加熱時間對高錳酸鹽指數測定結果的影響見表1。

標準樣品編號203149，真值μ=3.56mg/L

將錐形瓶放置于水浴鍋之后，水再次沸騰時，就是要對水浴進行加熱的計時開始時間，一般采取秒表作為計時器。根據表1可以知道，在測定高錳酸鹽的過程中，相應數值會與加熱時間長短成正比，數值相對誤差也會慢慢由負轉正。當持續36分鐘的加熱時，相對誤差則是0.3%，這也是加熱的最理想時間。但GB11892-1989標準規定為30分鐘，所以兩者并不相等。

2.2 高錳酸鹽的指數測定中水浴加熱所處的外界壞境條件對結果的影響

在水浴加熱中，有關的外界環境條件包括試驗環境的海拔、溫度和水浴的溫度。但最根本的是受實驗環境的海拔、溫度的影響。

3 高錳酸鹽指數的準確性測定中加熱條件的影響原因分析

（1）高錳酸鹽指數的有關測定數值和加熱時間成正比。實際上，水樣里含有一些還原性物質，使得高錳酸鉀與之發生氧化還原的化學反應。只是在對高錳酸鹽指數進行測定的過程中，如果采取的是酸性高錳酸鉀氧化法，則測出來的結果是在規定時間里的還原性物質的含量[2]。所以測出來的量不等于可被氧化的還原性物質的全部總量。因此，這一化學反應時間也會對高錳酸鹽指數的最終測定結果造成直接影響。（2）高錳酸鹽指數的有關測定數值和加熱時間的最佳值、水浴鍋外界環境等因素存在聯系。也就是水樣中含有的還原性物質和高錳酸鉀之間發生的是氧化還原反應，這一反應的速率和溫度之間存在關聯性，必然會在某一溫度范圍之內達到氧化還原的最大限度[3]。首先，水浴的沸點與水浴鍋所處的外界環境條件有關，高海拔地區水的沸點比低海拔地區低，因此，要使水樣中的還原性物質與高錳酸鉀反應達到最大限度，就需要延長加熱時間；其次，溫度不同的地區，水浴鍋內被測水樣的水溫下降速度也不同，溫度低的地區相對較快，所以需要加熱更久，以使得水再次沸騰。同時，也需要加熱更長時間，才能使得被測的水樣達到該氧化反應的高效區所處的溫度。因此，準確測定高錳酸鹽指數時，由于不同地點所處的外界環境不同，因此會出現不同的最佳加熱時間。這說明現行標準方法GB11892-1989中規定的最佳加熱時間為30min已遭到質疑，有必要進行修正。

4 結束語

如今我國飲用水水源的污染現象日益嚴重。高錳酸鹽指數成了評價地表水、生活飲用水受還原性物質污染程度的重要指標之一。因為高錳酸鹽指數是具有相對條件性的一種指標，所以有關部門應該對各種因素進行全面綜合地考慮，進一步明確對標準方法（GB11892-1989）中有關加熱時間和水浴溫度的規定，以確保我們能夠準確測定水樣中的高錳酸鹽指數。

參考文獻

[1]胡麗麗.高錳酸鹽指數測定影響因素的研究[J].河北工業科技，2008，25（4）：236-238.

[3]江滔，雷曉玲，牛耘蕪.加熱條件對高錳酸鹽指數測定的影響[J].安徽農業科學，2010，38（19）：10192-10193，10343.