PE飲用水輸水管耗氧量測定的影響因素

劉容 趙勇* 扎西達瓦 申和平(.西藏自治區產品質量監督檢驗所，西藏 拉薩 850000；

2.西藏自治區計量測試所，西藏 拉薩 850000)

0 引言

塑料管材是以合成樹脂為原料，加入穩定劑、潤滑劑、增塑劑等，以“塑”的方法在制管機內經擠壓加工而成[1]。與傳統的鑄鐵管、鍍鋅鋼管、水泥管等管道相比，具有重量輕、耐腐蝕、內壁光滑不結垢、使用壽命長等優點[2]。目前塑料管材主要有聚丙烯(PP-R)管材、聚乙烯(PE)管材、硬聚氯乙烯(PVC-U)管材、建筑用絕緣電工套管等。其中PE飲用水輸水管廣泛應用于城鎮供水，飲用水輸水管的安全性評價至關重要，耗氧量檢測就是其中一項重要的評價指標。因此筆者對PE飲用水輸水管的耗氧量測定影響因素進行了分析，以保證測定結果的準確性，保障飲用水輸送工程質量安全。

1 材料性能及衛生要求

為確保PE飲用水輸水管的產品質量，我國頒布和實施了GB/T 13663.2—2018《給水用聚乙烯(PE)管道系統 第2部分：管材》、GB/T 17219—1998《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準》等現行標準。目前按照混配料的不同，主要有PE80和PE100兩個級別的塑料管應用于飲用水輸送工程。按照GB/T 17219—1998標準對飲用水輸水管的24項衛生要求，其中耗氧量是飲用水輸配水設備檢驗中的重要安全指標，要求浸泡水的高錳酸鉀消耗量(以O2計)小于等于2mg/L。

2 實驗原理與方法

2.1 實驗原理

高錳酸鉀耗氧量測定原理：現用配制好的浸泡水浸泡所測定的塑料管材，塑料管材中容易溶出的有機小分子物質會溶解在浸泡水里，形成混合液。用強氧化性高錳酸鉀溶液將該混合液中的有機小分子物質氧化，過量的高錳酸鉀用草酸鈉還原，再用高錳酸鉀溶液返滴定，通過高錳酸鉀消耗量，表示耗氧量(以O2計)。

2.2 實驗方法

2.2.1 浸泡水配制

(1) 0.025mol/L氯貯備液：將7.3mL試劑級次氯酸鈉(5%NaOCl)，用純水稀釋至250mL，貯于棕色瓶中，放在暗處保存。

(2) 0.04mol/L鈣硬度貯備液：稱4.44g無水氯化鈣(CaCl2)，溶于純水中，稀釋至1000mL。

(3) 0.04mol/L碳酸氫鈉緩沖液：稱3.36g無水碳酸氫鈉(NaHCO3),溶于純水中，稀釋至1000mL。

以上配制好的溶液要充分搖勻，并每周新鮮配制。取25mL 0.04mol/L碳酸氫鈉緩沖液、25mL 0.04mol/L鈣硬度貯備液、2.3mL 0.025mol/L氯貯備液，用純水配制pH為8、硬度為100mg/L、有效氯為2mg/L的浸泡水。也可按以上比例配制實際所需要的浸泡水。

2.2.2 塑料管浸泡方法

首先用自來水將PE飲用水輸水管沖洗干凈，然后用浸泡水不留縫隙地充滿水管，兩端用包有聚四氟乙烯薄膜的干凈橡皮塞塞緊，在25±5℃避光的條件下浸泡24±1h。另取相同容積的干凈玻璃容器，加滿浸泡水，在相同條件下放浸泡24±1h，作空白對照。

3 影響因素分析

按照酸性高錳酸鉀滴定法測定耗氧量的方法[3]，整個試驗過程為：取100mL浸泡水加入干凈三角瓶中，加入5mL硫酸溶液(1+3)，用移液槍準確加入10mL高錳酸鉀溶液[c(1/5KMnO4)=0.0100mol/L]，放入沸水浴中30min。取下趁熱準確加入10mL草酸溶液[c(1/2Na2C2O4)=0.0100mol/L]，充分振搖，使紅色褪盡，再用高錳酸鉀溶液[c(1/5KMnO4)=0.0100mol/L]滴定至微紅色，記錄高錳酸鉀用量。

3.1 三角瓶前處理

三角瓶內壁是否沖洗干凈，對耗氧量的測定結果影響較大，若內壁附著一些能被氧化或還原的物質，將會使高錳酸鉀耗氧量測定結果偏高或偏低。在試驗前，需對三角瓶前處理，即取100mL純水，放入250mL三角瓶中，加入5mL硫酸(1+3)、0.04%高錳酸鉀溶液5mL，加入幾粒玻璃珠，煮沸5min，將三角瓶中溶液棄去備用。

3.2 沸水浴中加熱時間

按照標準規定[3]，將硫酸溶液和高錳酸鉀溶液加入裝有浸泡水的三角瓶后，需將三角瓶放入沸水浴中30min。為研究沸水浴中加熱時間對測定結果的影響，在室溫23±1℃條件下，用PE飲用水輸水管的浸泡水，分別在沸水浴中加熱21min、24min、27min、30min、33min、36min、39min做3次平行試驗，不同加熱時間對高錳酸鉀耗氧量測定結果影響如表1所示。

表1 沸水浴中不同加熱時間對測定結果的影響

由表1可知，沸水浴中的加熱時間會對PE飲水管浸泡水的高錳酸鉀耗氧量測定結果產生比較大的影響，耗氧量隨著浸泡水加熱時間的增長而增加，所以在試驗過程中，必須按照標準要求，嚴格控制加熱時間為30min。

3.3 高錳酸鉀標準溶液濃度

根據文獻資料表明[4]，當高錳酸鉀標準溶液的濃度在0.0098mol/L至0.0101mol/L時，PE飲水管的浸泡水測定結果的相對誤差較小，在不確定度范圍內，其中濃度為0.0100mol/L時，相對誤差最小，測定結果最準確。從理論和實際試驗可知，若高錳酸鉀標準溶液濃度偏小，則滴定過程消耗的高錳酸鉀標準溶液體積偏大，測定結果偏高；若高錳酸鉀標準溶液濃度偏大，則滴定過程消耗的高錳酸鉀標準溶液體積偏小，測定結果偏低。所以必須按照規定濃度準確配制高錳酸鉀標準溶液，并定期進行標定。

3.4 滴定速度

高錳酸鉀和草酸鈉的反應是被產物Mn2+所催化的自催化反應。王春等[5]通過研究高錳酸鉀與草酸反應的機理發現，該反應的速率呈現先慢再快再慢的變化過程。張董蘭[6]用不同滴定速度滴定質控樣品，表明若滴定速度較慢，會導致測定結果偏高，平行試驗的相對誤差變大，若滴定速度較快，會導致測定結果偏低，平行實驗的相對誤差變大。結果如圖1所示。

圖1 不同滴定速度對測定結果相對誤差的影響

因此滴定操作者要按照慢-快-慢的速率進行滴定工作，并總結經驗，確保滴定結果準確。

3.5 滴定終點判定

在滴定過程中，應該在錐形瓶的下方放置一張白紙，以便觀察錐形瓶中溶液的顏色變化，當溶液變成微紅色且不褪色后，到達滴定終點，讀數。此外，同一試驗滴定過程應確保滴定終點液體顏色一致，減少人為誤差。

4 結語

綜上所述，在進行PE飲用水輸水管浸泡水耗氧量的測定過程中，要確保耗氧量檢測結果的準確性，三角瓶的前處理是試驗工作者不能忽視的關鍵環節，并且要嚴格控制沸水浴加熱時間、標準溶液濃度、滴定速度、滴定終點顏色判定等條件。此外在實驗過程中，不同的操作者要多總結試驗經驗，將浸泡水耗氧量結果測準，保證輸水管質量，保障飲用水的質量安全。