滴定分析在高錳酸鹽指數分析中的應用

梁振潤

（山西興新安全生產技術服務有限公司，山西太原 030000）

作為水質分析法中常見的一種方法，滴定分析法的應用范圍很廣泛。滴定分析法的工作原理主要分為：

1）將已知濃度的標準溶液加入到待測定物質的溶液當中，加到被測定物質和標準溶液完全發生反應為止。

2）通過所滴加的標準溶液濃度和體積計算出待測定物質在溶液中的含量[1]。

通常來說，水中的污染性物質包括有機物與無機還原性物質。

高錳酸鉀作為一種具有較強氧化性的物質，能夠和水中的各種物質發生氧化反應，最終生成高錳酸鹽，進而可確定水中污染物的含量。利用高錳酸鉀測定水質時，會受到很多限制性因素的影響，比如在利用高錳酸鉀進行滴定分析的過程中，通常需要考慮周圍環境的溫度、測定過程中的加熱時間、高錳酸鉀本身的濃度等[1]。本文主要研究滴定分析在高錳酸鹽分析中的應用，目的是使高錳酸鹽指數的精密度得到改善。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器：FA2204N 型電子天平（上海菁海儀器有限公司）、酸式滴定管、250mL 的容量瓶、250mL 的錐形瓶、移滴管。

試劑：高錳酸鉀（0.005mol/L）、草酸鈉、氫氧化鈉、硫酸（比例為1 ∶3）、氯化鈉、蒸餾水和乙腈（HPLC級，美國Sigma-Aldrich）等。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗過程

在研究滴定分析在高錳酸鹽指數分析中的應用中，采取的是酸性法測定高錳酸鹽指數。實驗的具體步驟：在250mL 的錐形瓶中，吸取樣品100mL，在其中加入4.5-5.5mL 之間的硫酸，在滴定管中加入10mL 濃度為1/5KMnO4，形成高錳酸鉀溶液，并將其搖勻。將錐形瓶放在沸水浴之中大約28-32min。將其取出后再加入10mL 濃度為1/2的Na2C2O4，形成草酸鈉溶液，一直添加到溶液變成無色為止。將高錳酸鉀溶液滴定到剛出現粉紅色，并且持續30s 不褪色。此時，記錄消耗高錳酸鉀溶液的體積，并且表示為V1。與此同時，還要設置空白試驗，同樣取100mL純水樣品，按照上述的實驗步驟記錄回滴的高錳酸鉀溶液體積V0，此步驟的作用是為了使純水中的還原性物質影響消除[3]。向空白試驗滴定后溶液中加入10mL 的草酸鈉溶液，并且用高錳酸鉀滴定至出現粉紅色，并且保持30s 不褪色。此時，記錄消耗高錳酸鉀溶液體積，并且表示為V2。

2.2.2 計算公式的選取

在選取相應的計算公式時，通常要考慮高錳酸鹽指數（IMn）和校正系數，具體的公式如下：

其中，c 表示草酸鈉的標準溶液。

10.0為加入草酸鈉標準溶液的體積，mL

V2為標定時消耗的高錳酸鉀溶液的體積，mL

1.2.3 水浴溫度的影響

在實際進行實驗操作的過程中，由于和草酸鈉之間會產生氧化反應，在這個過程中會吸熱。在酸性的測定條件下，高錳酸鹽的滴定操作必須趁熱進行。當草酸鈉與高錳酸鹽反應過程的溫度過高時，草酸鈉容易發生分解現象，若是樣品從水浴中取出后的溫度超過90℃，便會造成部分草酸鈉分解2H++C2O24-=CO2↑+CO ↑+H2O，從而使測定結果偏高。如果溫度過低，會使整個氧化反應的進程受到影響，這樣一來有可能造成結果偏低[3]。

1.2.4 水浴時間的影響

高錳酸鹽指數測定值會受到水浴時間的影響，如果加大水浴加熱時間就會使相應的測定值增加。通常情況下，在（30±2）min 的范圍內符合不確定度的要求，以加熱時間為30min 的測定標準和真實的數值最為接近。同時，以加熱時間統一為30min 最為適宜，這樣最能使相關數據的精準性得到保證。為確保測定結果的準確性，必須在分析過程中，對加熱時間進行嚴格控制。在加熱水體樣品時，應當在水浴完全沸騰之后，再將試樣按照一定的時間間隔逐步加入，待水浴再次沸騰后，立即進行計時，并對反應時間進行嚴格控制，以此來確保測定結果的一致性。

1.2.5 硫酸濃度的影響

由于高錳酸鉀溶液為粗配，然后通過滴定完成之后空白水樣，加入定量的草酸鈉標準溶液進行標定，高錳酸鉀的濃度直接影響到空白值、K值和樣品測定結果。一般來說，空白滴定值應在0.3～0.6mL、K值在0.950～1.01為宜[4]。高錳酸鉀標準溶液濃度越大，空白滴定值越小，K值越大；高錳酸鉀標準溶液濃度越小，空白滴定值越大，K值越小。由此，在測定樣品前要做的工作就是將高錳酸鉀溶液濃度調至≤0.0100mol/L，通常以越接近理論值為判定的依據。

2 結果與分析

2.1 計算公式的選取

樣本標準偏差S=代表所采用的樣本X1，X2，…，Xn的均值。

2.2 水浴溫度的影響

選擇用葡萄糖配制5mg/L 的高錳酸鹽指數溶液，對水域的溫度進行控制，并且以此開展下面的實驗，具體如表1所示。

表1 水浴溫度與CODMn測定值的關系

通過表1可知，在實際的實驗操作中，如果水浴鍋溫度不斷增加，那么就意味著測定的結果和真值更加接近。基于這個結論，通常要保證水浴鍋的溫度以達到100℃為標準，這樣才能夠為測定的結果提供充足的保障[5]。

2.3 水浴時間的影響

分析同種水浴鍋不同加熱時間的測定結果，如表2所示；在30min、31min 這兩個加熱時間段內，分析的結果不夠穩定，只有加熱時間延長到32min 的時，其合格率才達到100%。因此，這表明使用八孔水浴鍋加熱30min 不能保證準確性時，可以適當延長加熱時間，保證其合格率[6]。

表2 同種水浴鍋不同加熱時間的測定結果

2.4 硫酸濃度的影響

針對同一種標準樣品，要想保證消解，需要確保加熱時間在30min 的條件下配制不同濃度的硫酸，具體如表3所示。

表3 不同酸度體系的測定結果

通過表3 可知，對酸度（由V水∶V硫酸=3 ∶ 1到V水∶V硫酸=2.5 ∶ 1）體系進行適當的消解，能夠使高錳酸鹽指標的測定結果增長率從5.9%變動到27.9%。簡言之，就算在貴州地區海拔高度平均在1 100m 時，要想得到可靠的測定結果，只需要適當增加消解體系的酸度，不需要延長加熱時間，也能達到理想的狀態。

根據對上述內容的分析可知，在利用滴定分析法對高錳酸鹽指數分析時，必須要控制滴定時的溫度，這是因為溫度對測定結果的影響是很大的。一旦樣品從水浴鍋取出加入草酸鈉的過程中反應液的溫度過高，超過了90℃，就會使部分草酸分解，會使高錳酸鹽指標的測定結果降低。因此，為了保證滴定分析在高錳酸鹽指數分析中的良好應用，必須要在滴定的全過程中控制溫度在70～80℃，從而使測定的結果更加準確。為了使高錳酸鹽指數的測定結果平行性更好，在實驗時采取恒溫水浴鍋進行滴定分析，本實驗選擇了采取在恒溫水浴鍋中進行滴定分析的具體操作，將滴定過程中溫度控制在75℃±2°，保證不會出現較大的波動。盡可能選擇在秋季和冬季，這是因為在室溫較低的狀況，能夠保證滴定分析整個過程中的溫度控制良好。具體的結果如表4所示，由此可以看出，這種做法有助于提升測定結果的精密性和準確性。

表4 使用恒溫水浴鍋滴定的數據狀況

3 結束語

在人們環境保護意識逐步提升的狀況下，人們對生活用水的質量要求也變得越來越高，使得水質的各項指標受到極大關注。基于這種狀況，研究滴定分析在高錳酸鹽指數分析中的應用是很有必要的，對高錳酸鹽溶液的濃度校正系數K進行控制，保證其處于0.980～1.000，這樣一來在加入5mL 的硫酸溶液后，等到水浴鍋的溫度達到100℃，將反應時間控制在30min，就能夠使測定的結果更加接近真值，能夠有效地提升測定值的準確性。同時，探究滴定分析在高錳酸鹽指數分析中的應用，對于環境監測機構的分析人員來說，不僅能夠有效地探討各種影響高錳酸鹽指數分析的因素，提升實際的工作效率，還能夠盡可能避免對影響測定值等因素的分析，從而使測定結果更加準確。