酸性高锰酸钾法测定水中耗氧量方法

酸性高锰酸钾法测定水中耗氧量方法
作者：贺景峰安全
来源：《科技传播》2013年第08期
摘要 7-2006生活饮用水标准检验方法中，把KMnO4作为氧化剂测得的化学耗氧量称为高锰酸盐指数。

按照测定溶液的介质不同，分为酸性高锰酸钾法和碱性高锰酸钾法，我们采用酸性高锰酸钾法，采用的是返滴定的方法，是一个条件性的相对指标，相信大家在用此法检测饮用水中耗氧量的指标时感到困惑的：如反应条件、滴定速度、温度、高锰酸钾浓度（氧化校正系数K值）等对准确定量该指标是否有影响呢？如何才能提高检测数据的准确性呢？本文通过配制标准溶液（耗氧量）的测定方法来阐述对GB/T 5750.7-2006中各条件的严格控制来提高检测数据的准确性。

关键词酸性高锰酸钾法；测定；水中耗
中图分类号 O6-3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2013）89-0112-02
1耗氧量的物理化学意义
耗氧量又称高锰酸盐指数，指在一定条件下，用高锰酸钾氧化水中某些有机物或无机还原物质，由消耗的高锰酸钾计算相当的氧量，以氧的mg/L来表示。

耗氧量不仅在给水处理中反映了水的净化程度，更重要的是反映了水中悬浮的和可溶的能被高锰酸钾氧化的那一部分有机物和无机物的量，它是水体有机污染的一项重要综合指标。

耗氧量的增加不仅增加饮用水的微生物风险，而且还增加了饮用水的化学风险，其含量越高，说明水体受有机物、粪便及生活污水、工业废水对水体的污染越严重，是耗氧量增加的重要原因。

由此可见，准确测定水中耗氧量至关重要。

2耗氧量的测定
耗氧量的测定简便易行，下面分析探讨酸性高锰酸钾法测定水中耗氧量。

2.1 测定原理
在酸性条件下，加入过量的高锰酸钾溶液置沸水浴中加热，使其中的还原性物质氧化，剩余的高锰酸钾用一定浓度的过量的草酸钠溶液还原，再以高锰酸钾标液返滴草酸钠标液的过量部分。

可见，这是一个氧化还原反应，反应条件需严格控制。

2.2主要仪器
1）棕色滴定管；2）白色滴定管；3）电热恒温水浴锅；4）250ml的三角瓶。

2.3主要试剂
1）[C（1/2Na2C2O4）=0.1000mol/L]草酸钠基准液：准确称取在105℃～110℃下烘干至恒重的草酸钠6.701克，溶于纯水中并定容至1 000mL，置暗处保存；
2）[C﹙1/5KMnO4）=0.1000mol/L]高锰酸钾标准贮备液：称取3.3g高锰酸钾溶于1.05L 纯水中，微沸20min，在暗处密闭保存，静置二周，以4号玻璃砂芯漏斗过滤，保存于棕色瓶中待标定。

标定：至少取3个250ml三角瓶，分别移取上述0.1000mol/L草酸钠基准液25ml，并加入75ml新煮沸放冷的纯水及2.5ml硫酸（ρ20=1.84g/mL），迅速从滴定管中加入24mL待标定的高锰酸钾贮备溶液，摇匀，待褪色后加热至65℃。

再继续滴定至出现稳定的淡粉红色，记下所用高锰酸钾溶液的体积数Va、Vb、Vc，取其平均数V（mL）。

按公式计算：
C（1/5KMnO4）=0.1000×25.00/V
然后再校正高锰酸钾贮备溶液的浓度[C（1/5KMnO4）]为0.1000mol/L。

3）（1﹢3）硫酸：将1体积浓硫酸（ρ20=1.84g/ml）在水浴冷却下缓慢加到3体积纯水中，煮沸，滴加高猛酸钾溶液至溶液保持淡粉红色；
4）[C（1/5KMnO4）=0.0100mol/L]高锰酸钾工作液：临用前将上述0.1000mol/L高锰酸钾贮备液准确稀释10倍；
5）[C（1/2Na2C2O4）=0.0100mol/L]草酸钠工作液：临用前将上述0.1000mol/L草酸钠基准液准确稀释10倍；
2.4测定步骤
1）准确量取100mL水样于250mL三角瓶中，加入（1﹢3）硫酸5ml，再用棕色滴定管加入10.00mL高锰酸钾工作液，摇匀；
2）将三角瓶置于沸水浴中，沸腾计时，煮沸30min；
3）取下三角瓶趁热用另一只白色滴定管准确加入10.00mL草酸钠工作液，摇匀，使红色褪去变为无色；
4）再用高锰酸钾工作液滴定至溶液变为稳定的淡粉红色为终点，记录用量V1（mL）；
5）向滴至终点的水样趁热加入10.00mL草酸钠工作液，立即用高锰酸钾工作液滴至稳定的淡粉红色，记录用量V2（mL），求校正系数K。

K=10/V2
6）如水样用纯水稀释，则另取100ml纯水代替水样同上述步骤滴定，记录高锰酸钾工作液用量V0（ml）。

计算公式为：
耗氧量ρ（o2）=[（10﹢v1）k-10]×0.8
如水样用纯水稀释，则计算公式为：
耗氧量ρ（o2）=﹛[（10﹢v1）k-10]-[（10﹢v0）k-10]R﹜×0.08×1000/V3
公式中：R—稀释水样时，纯水在100mL体积内所占的比例值；V3—水样体积（mL）。

3提高测定耗氧量准确度应控制的分析条件
由以上耗氧量的测定过程可知，保证耗氧量分析数据的准确可靠，我认为应掌握控制好以下几方面的测定条件：
1）取样：样品中的还原性物质的含量对KMnO4测定值起着决定性作用，因此，取样必须有代表性，一般摇匀后再量取，且要防止水样受污染，并尽快分析；
2）时间：加热时间，即氧化—还原反应时间必须严格控制，它会直接影响测定结果的准确度，一定浓度的耗氧量加热时间越长，检测结果就越高，反之，检测结果就会偏低。

一般以冒第一个大气泡开始计时。

加热时间必须准确控制在30min，否则结果不可靠。

过去一般采用电炉加热煮沸10min，由于电炉的温度难以控制，使得各样品加热到沸的时间和蒸发程度不一致，则使反应时间、酸度和高锰酸钾浓度均不相同，因而使测定结果的可比性较差。

改用沸水浴加热，则可准确地控制加热条件和时间，提高测定结果的精密度、准确性和可比性，所以现行的方法都采用沸水浴加热。

水浴加热时间为27min～32min为最佳。

如果加热时间延长了产生正偏差，加热时间缩短则产生负偏差，这可能是由于化学反应的速度一经确定，反应时间将直接影响反应的进行程度。

因此，在进行批量分析时，必须将锥形瓶每隔5分钟后一个个的分别放入到已沸腾的水浴锅中，方可严格控制加热时间为30min左右；
3）温度：耗氧量的滴定温度是反应条件的一个重要方面，一般控制在65℃～85℃，超过85℃草酸钠会分解，使测定结果偏低，低于65℃则影响氧化还原反应进行的程度，因此必须严格控制；
4）酸度：酸度可加快反应速度，所以酸性高锰酸钾滴定法测定耗氧量，酸度以0.45M H+为宜。

酸度过大，高锰酸钾易自动分解，酸度过小，反应速度较多慢，反应不完全；
5）滴定速度：高锰酸钾的滴定速度必须适中，太快影响反应进行的速度，太慢水样温度会偏低。

一般开始时一滴一滴的加入，当第一滴颜色退去后再加第二滴，最后可适当加快，如
果滴定速度过快，高锰酸钾溶液会分解成为氧化锰而影响测定结果的可靠性；滴定速度太慢，则由于样液温度随着滴定时间的增加而逐渐下降，使得测定结果偏高。

当滴定终了时，溶液温度不低于55℃；
6）水位：水浴锅内的水位一定要高出水样瓶内水样的水位，否则，加热反应不完全即氧化还原反应不彻底，导致检测结果偏低；
7）滴定终点的判断：滴定的终点应该与标准溶液标定时颜色一致，即出现淡粉红色30秒不褪色；
8）范围：本法适用于饮用水、水源水、和地面水测定，且氯化物浓度低于300mg/L，其测定范围为0.05mg/L～5.0mg/L，对污染较重的水稀释后再进行测定；
9）浓度：高锰酸钾的浓度应准确控制在0.01mol/L左右，当高锰酸钾的浓度过低时，将会影响其氧化能力，从而使测定结果偏低；当高锰酸钾的浓度过高时则会影响滴定终点的判断，有机物被氧化的程度大，结果偏高，。

另外，在实际分析中，还要准确测定高锰酸钾的校正系数，K值最好在0.95～1.0之间，经大量的分析测试校正系数表明K值每相差0.01，将使分析结果浮动0.02mg/L左右的。

批量分析时，没有必要每个样品均测定K值，一般在4h～5h 内测定2～3个K值，然后用其平均值计算这段时间内平均值即可。

因为大量的验验证了K值在4～5小时内不会随时间和试样液的变化而变化。

为了减少水中耗氧量的分析误差，提高检测结果的准确度和精密度，在分析时必须要注意以上的每一个环节。

高锰酸钾耗氧量是一个相对性的条件指标，其测定值受测定条件的影响很大。

因此，在实际工作中要严格控制高锰酸钾溶液浓度、水浴加热时间、滴定速度，方可使测定值准确可靠。

参考文献
[1]李锋，吴红军，陈颖，王宝辉.Fenton氧化法深度处理丙烯腈废水的研究[J].环境污染治理技术与设备，2004（12）.。