關于碘量法測定水中低濃度硫化物的研究

王 靜

（汾西礦業環境監測有限責任公司，山西 介休 032000）

0 引言

生活污水、地下水通常含有硫化物質，這些硫化物質往往受到厭氧細菌的作用，通過還原反應、分解反應等而生成的。同時，對于一些化工類企業，其排放的工業廢水中也含有較多含量的硫化物。如果人們直接對這類水進行接觸，則會對健康造成影響。由此可見，有必要對水中的硫化物進行檢測，以保證水質安全。下文將從碘量法測定水中低濃度硫化物入手，對實際的檢測工作進行研究。

1 碘量法的應用原理

碘量法是一種測定水中低濃度硫化物的常用方法。該方法基于氧化還原反應原理，利用碘的氧化還原性質，測定水中硫化物的含量。其具體原理如下：碘在水中呈現的形態有兩種：一種是分子碘（I2），另一種是碘離子（I-）。在中性或堿性條件下，分子碘和碘離子的濃度幾乎相等。而在酸性條件下，分子碘的溶解度較低，濃度明顯低于碘離子。當水中存在硫化物時，硫化物會將分子碘還原成碘離子，并同時被氧化成硫酸根離子，反應式如式（1）所示：

根據上述反應式可知，在酸性條件下，碘能夠氧化硫化物，硫化物濃度越高，消耗的碘就越多。因此，通過測定水中硫化物消耗的碘的量，可以計算出水中硫化物的濃度。在具體實驗操作中，殘余的碘通過硫代硫酸鈉（Na2S2O3）進行滴定操作，通過測定硫代硫酸鈉的消耗量來判斷硫化物在水中的整體含量。通過碘量法進行實驗的過程中，結束階段的顏色變化最為明顯，因此能夠較為容易地判斷硫化物的含量。但是，此時滴定操作無法得到有效控制。究其原因，在于此時碘的含量過低，加入1/4 滴硫代硫酸鈉便會對結果產生較大影響。因此，基于原來的反應體系，降低硫代硫酸鈉的濃度，可以有效保證檢測結果的準確度。同時，需要注意的是，在進行實驗時，一定要掌握好碘量和還原劑的使用量，以及反應體系的pH 值，否則會影響測量結果的準確性。另外，在樣品中，除硫化物以外的物質也會被氧化，這可能會對測定結果產生干擾。因此，在實驗過程中應盡量減小干擾因素的影響[1]。

2 碘量法測定水中低濃度硫化物的實驗方法

針對碘量法僅能夠測定水中低濃度硫化物的問題，本實驗采用改變硫代硫酸鈉（Na2S2O3）濃度的方式，即從0.05 mol/L 改變為0.01 mol/L 的方式，開展碘量法測定實驗。在純度方面，重鉻酸鉀（K2Cr2O7）要求為優質純等級，其他則要求為分析純等級。同時，實驗中所用的水要保證不含有二氧化碳。

2.1 實驗水樣的選取

本實驗在水樣選取方面，將碘量法檢測的檢出限作為參考值，通過對標準物質硫化物進行使用，制備高、低兩種濃度的水樣。具體來說，首先，轉移取出10 mL 的標準物質硫化物，將其放入棕色容量瓶中。其中，容量瓶還含有由乙酸鈉和乙酸鋅混合而成的液體與250 mL 的純水。之后，通過水定容到標準線的配置方式，制備高濃度的硫化物樣品。之后，重復上述步驟，其中純水的含量將更換為500 mL、最后，再次利用水定容到標準線的配置方式，制備低濃度的硫化物樣品[2]。

2.2 碘量法實驗方案的制定

在實驗的設計方面，連續一周對兩種濃度的水樣開展實驗操作，同時，針對每一種水樣，在每天對一對平行樣本進行分析。最后，將一周實驗中的全部數據進行記錄，并分析實驗結果的嚴謹性與準確性。

在實驗過程中，首先對改良的方式進行實驗，即取得體積得到固定的水樣，并將其用中速定量濾紙進行過濾。之后，將過濾后的中速定量濾紙轉移到250 mL 的碘量瓶中，通過玻璃棒進行攪拌。之后，添加50 mL 的水、2 mL 的標準物質碘溶液、5 mL 的硫酸溶液，將碘量瓶進行密封，并放置5 min。最后，利用0.01 mol/L 的硫代硫酸鈉進行滴定。當溶液轉變為淡黃色時，添加1 mL 的指示液（通常為淀粉）。此時不要停止滴定，直到藍色剛處于消失狀態，實驗人員要立刻對用量進行記錄。其次，對傳統的碘量法進行實驗，操作步驟與之前相同，區別在于硫代硫酸鈉溶液轉變為0.05 mol/L。最后，開展空白試驗的操作。此時將純凈水作為樣品，按照0.01 mol/L 與0.05 mol/L 的硫代硫酸鈉溶液分別開展實驗，取得兩種實驗結果。

2.3 實驗結果分析

分別對兩種方法對高濃度和低濃度的水樣進行檢測，并對嚴謹性、精確性進行分析。分析結果如下：首先，經過連續一周的檢測與分析，其中，分析流程、實驗步驟等方面均無明顯差距。其次，就絕對誤差、相對誤差之間的比較結果，通過改良法進行操作，無論對高濃度還是低濃度的水樣進行檢測，均具有相對較高的精確性。傳統的碘量法則無法在低濃度的條件下具有較強的檢測準確性。再次，對平均偏差、相對平均偏差的結果進行比較分析，通過改良法進行檢測，無論對于高、低兩種濃度均具有較強的嚴謹性和精密性；而通過傳統的碘量法進行過檢測，僅能夠在高濃度的情況下具有較強的嚴謹性和靜謐性。最后，對變異系數、標準偏差等參數進行比較分析。利用改良法進行測定，高濃度與低濃度的變異系數分別為2.3%和2.1%，均處于較低水平。利用傳統的碘量法進行檢測，高濃度情況下的變異系數處于2%的較低值，而低濃度情況下的變異系數為15%，處于過高狀態。因此，改良法的適用范圍較廣，而傳統的碘量法僅能夠對高于檢出限的硫化物進行分析。因此，改良法具有較強的可行性。

3 碘量法的應用缺陷與改進建議

3.1 硫化物以外的物質也會被氧化

在測定水中低濃度硫化物的碘量法中，使用碘酸鉀作為氧化劑進行測量。然而，碘酸鉀不僅能夠氧化硫化物，還能氧化其他一些物質，例如亞硝酸鹽、碘化物等。這些物質也會消耗碘酸鉀，導致測量結果的誤差。因此，這是碘量法的一個使用缺陷，需要改進。改進的建議可以從以下方面入手。首先，在使用碘量法測量水中低濃度硫化物時，可以通過前處理樣品的方法來去除干擾物質。例如，可以通過沉淀、蒸餾、吸附、萃取等方法來分離出硫化物以外的物質，以減少氧化劑的消耗量。其次，通過優化反應條件，可以使碘量法更加選擇性地氧化硫化物，從而減少對其他物質的影響。例如，可以調節反應溫度、反應時間、反應pH 等條件，使碘酸鉀更加選擇性地氧化硫化物。最后，在一些情況下，可以選擇更合適的氧化劑，以減少對硫化物以外的物質的影響。例如，可以使用過氧化氫、高錳酸鉀等氧化劑，它們比碘酸鉀更加選擇性地氧化硫化物[3]。

3.2 對于有機物的影響較大

在測定水中低濃度硫化物的碘量法中，有機物會對測量結果產生影響。這是因為有機物中通常含有多種還原劑，這些還原劑會與碘酸鉀發生反應，從而干擾硫化物的氧化過程，導致測量結果偏低。因此，這是碘量法的一個使用缺陷，需要改進。具體來說，首先，可以采用其他氧化劑。在一些情況下，可以選擇其他氧化劑來替代碘酸鉀，以減少有機物對測量結果的影響。例如，可以使用過氧化氫、高錳酸鉀等氧化劑，這些氧化劑對有機物的影響較小，能夠更加準確地測定硫化物的含量。其次，在使用碘量法測量水中低濃度硫化物時，還需要選擇合適的顯色劑。例如，可以選擇羥乙基纖維素、乙酸纖維素等無機顯色劑，這些顯色劑不容易被有機物干擾，能夠準確測定硫化物的含量。最后，如果以上方法仍然無法解決有機物的影響問題，可以考慮采用其他分析方法，如離子色譜法、原子熒光光譜法、電化學法等。這些方法通常能夠更加準確地測定水中低濃度硫化物的含量，且對有機物的影響較小。有機物對于碘量法測量水中低濃度硫化物的影響較大，需要在實際應用中特別注意。在實際的實驗中，可以通過多種方式，提高測量結果的準確性。

3.3 需要進行酸化處理

在使用碘量法測定水中低濃度硫化物時，通常需要進行酸化處理。這是因為在中性或堿性條件下，硫化物會與一些金屬離子（如銅、鐵）形成難溶的沉淀，從而使硫化物無法完全氧化。而酸性條件下，硫化物可以被完全氧化為硫酸根離子，避免了這種干擾，提高了測量結果的準確性。但是，酸化處理也會帶來一些問題和缺陷第一，酸化處理會降低樣品的pH 值，從而可能導致一些金屬離子（如鋁、錳）在水中形成沉淀或膠體，干擾測量結果。第二，酸化處理可能會導致一些水中化合物分解，從而產生一些有機物、硝酸鹽等，這些化合物會影響硫化物的氧化過程，降低測量結果的準確性。第三，酸化處理需要使用一定量的酸，這些酸可能會造成環境污染和危害人體健康。

針對以上問題和缺陷，可以采取以下改進措施，首先，在進行酸化處理時，可以選擇一些合適的酸化劑，如鹽酸、硝酸等，以盡可能減少對樣品的影響，提高測量結果的準確性。其次，在進行酸化處理時，可以控制樣品的pH 值，避免出現一些金屬離子的沉淀或膠體。同時，也可以選擇一些緩沖溶液來控制樣品的pH 值。最后，如果無法避免酸化處理帶來的干擾和問題，可以考慮采用其他測量方法，從而能夠在不需要酸化處理的情況下，直接測量水中低濃度硫化物的含量，避免了酸化處理的缺陷。

4 結語

針對碘量法目前在應用過程中的主要問題，提供了改良的實驗方案，經過對比操作，發現降低硫代硫酸鈉的含量能夠有效減少實驗結果的誤差。然而，就實際的實驗進行分析，發現無論通過改良法，還是傳統的碘量法，均在其他物質的氧化、有機物的影響、酸化處理等方面產生一系列的問題。因此，實驗人員要對以上問題采取針對性解決措施，最大程度避免實驗結果產生偏差。