水环境中加热条件对高锰酸盐指数测定的影响分析
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作者:饶琴
摘要：为提高检测水质科技水平提供依据，本文以饮用水内所含高锰酸盐指标（CODMn）检测的具体方法和原理，经过诸多实验，参照试验得到的信息，并与其他文献相融合，就CODMn检测环节受加热条件作用的准确性偏差程度展开了综合性研究。
关键词：水环境;饮用水;CODMn;测定分析
中图分类号：X3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）10-0-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.062
Abstract：In order to improve the scientific and technological level of water quality testing， this paper uses the specific methods and principles of detection of permanganate index （CODMn） in drinking water. After many experiments， the information obtained from the experiment is referenced and merged with other literatures. A comprehensive study was conducted on the degree of accuracy deviation of the heating conditions in the CODMn detection process.
Key words：Water environment;Drinking water;CODMn;Determination analysis
CODMn是检测地表水里还原性物质的重要指标，其数值主要以KMnO4为氧化剂，在处置水样时所用的KMnO4数量，而且也用作生活饮用水及生活污水水质的测定指标。当前，国际上很多国家水质测定中，CODMn都作为规定测定水质指标。
1 检测CODMn的办法、原理以及标准
1.1 基本原理
我国现行规范条例《GB/T5750-2006》上，记载的测试饮用水的办法较多，具体是将硫酸添加到水样内，令水样可以呈现出酸性，且向其中添加适量的KMnO4溶液，再把混合液放进沸水浴条件下加热使之出现反应，然后以过年的Na2C2O4溶液来还原混合液里残留的KMnO4成分，最后测算出与水样产生反应的KMnO4数量，就能获得CODMn，采用该方法检测CODMn时，需要待检测的水样内不能掺杂其他物质，对于这一点有实验信息为证。其反应式为：
4KMnO4+6H2SO4+C→2K2SO4+MnSO4+5CO2+6H2O
2MnO4-+5C2O4-+16H+→8H2O+2Mn2+10CO2
1.2 测定方法
国家现有的GB11892-1989检测CODMn的标准如下：
（1）配备好检测CODMn的各种规范试剂，如Na2C2O4溶液（0.1mol/L）、（1+3）硫酸液体;
（2）加入100mL通过充分晃匀，充分混合水样，将之放入250mL的锥形容器内，再滴入5mL（1+3）硫酸溶液充分混合;将10mL的KMnO4溶液加入移液管内，将之摇晃均匀，然后把先前的250mL锥形容器放进沸水浴中，持续30min加热[1];将之取出以后，利用移液管把10mL的Na2C2O4溶液加入，直至该溶液表现出无色;趁热把KMnO4溶液滴在白色背景上，直至产生粉红色，使之30s内颜色恒定，这时把KMnO4溶液被耗损掉的体积进行详细记录，记作V1;（3）组织蒸馏水空白测试：采用100mL蒸馏水根据以上步骤来检测，将KMnO4溶液回滴以后的体积进行记录，记作V0;（4）将10mL Na2C2O4溶液加入（1）～（3）步骤中的溶液內，在有需要的条件下对其实施加热，直至80℃，再滴入KMnO4溶液，直至出现粉红色，使之30s内颜色恒定，这时记录下KMnO4溶液被耗损掉的体积，记作V2;（5）测试结果显示：①水样不放水稀释：CODMn（O2，mg/L）=[（10+V1）×K-10]×0.8;②水样放水稀释：CODMn（O2，mg/L）根据如下式子计算：
其中，R表示稀释水样时饮用水在100mL体积中所占的比重，C表示KMnO4溶液的含量[C（1/5KMnO4）=0.01mol/L]，V3表示水样体积（mL）。
2 加热条件对CODMn检测结果精准性的影响
根据上述CODMn检测的基本原理及方法，许多参数均会对检测结果有一定影响，而加热条件不一样，对CODMn检测精准性会造成一定影响，影响因素包括加热时间和水浴所在的环境等。
2.1 水浴升温时间因素
加热时间能直接影响CODMn检测环节氧化还原反应效果。当外部条件恒定时，检测CODMn的结果值会伴随水浴加热时段的增加而不断增大;当水浴加热时段持续推移时，检测出的CODMn结果值自身的相对偏差也会从原来的负值逐步过渡至指数成正值[2]。
当水浴升温的持续时间多达34min时，检测出的CODMn结果值最好，仅有-0.4%的相对偏差，这个标准上的最好加热时间不一致，标准中规定是30min。通过调查发现，在和标准方法一样的测试条件下CODMn测试值表现出以下规律：①升温时间愈长，检测值愈大;②该测试最有水浴升温时间是30min或25min。即以30min为标准，各水样CODMn测定的规范性不相同。
2.2 外部环境的干扰
水浴加热CODMn时，其所在环境的有关条件包含水浴温度、外部温度以及外部气压等各种条件。 据研究结果表明，检测CODMn得到的结果会随着水浴温度上升而不断增大。另外，因水浴所用温度相较于其余条件来说范围一般很大，从90～100℃不等，因此在以標准办法对沸水浴管理加热30min以后得知，水浴温度差异也会造成同个水样检测出的CODMn结果值不一样。
此外，检测所处地的自然温度、气压大小也均会影响到沸水浴温度。外部温度偏低时，沸水浴温度将比外部温度较高的环境下要略低一点;环境气压偏低时，沸水浴温度也会略低于常压条件[3]。即水浴升温的温度因受到外部环境下温度高低和气压大小差异的影响，就算水浴加热一样的时间，其最佳的加热时间也无法完全相同，自然会影响检测结果。
3 外部环境影响的因素
（1）在检测CODMn时，就算水浴加热所处环境条件不同，但测出的CODMn至都会随着水浴升温时间的延长而增大。待测水样内掺杂的有机物和添加的KMnO4之间出现的氧化还原反应，在检测CODMn时采取该种氧化法处理时，并无法获得水样里所有能被氧化的还原物成分，而仅仅是在标准的时间范畴内，在这一反应条件下出现了氧化反应的物质数量[4]。所以，反应时间的多少必定会直接影响到测定的最后记过，尤其要注意如下几点情况：①若水浴升温时间不够，就必定会令KMnO4与水里有机物产生反应的时间不够造成反应不彻底，也必定会留下大量的KMnO4，由此在滴定过量KMnO4时也会消耗很多Na2C2O4，用于最后过量Na2C2O4反滴定消耗的KMnO4量也会较少，造成测定得到的CODMn值小于实际值;②若水浴升温时间不短延长，KMnO4早就已在加热环节和有机物出现了完全反应，此时再继续加热就会出现另一种反应，具体的离子方程式为：
4MnO4+12H+=4Mn2++5CO2↑+6H2O
进而令KMnO4出现额外消耗，也将导致KMnO4的剩余量较少，使得最后测定得到的CODMn值较大。
（2）外部环境条件针对最优加热时间也有一定影响。低压地方水的沸点也会下降。水浴加热阶段，若想使温度上升到KMnO4的反应高效气温区，所需的加热时间会更长;在低温环境下把被测水样放在水浴锅内，水浴锅中水温的降低速度会快过高温条件，同时水浴的水、被测样本和外部出现的热对流程度于不同温度条件下变化也十分明显[5]。
4 结论及建议
通过总结上文分析内容，获得的结论有：①就算水浴条件不一样，但只需维持该因素恒定，所检测的CODMn结果值就必定会随水浴升温时间延长而增大;②水浴所处环境的基本条件可以影响最优加热时间，加热时间（30min）恒定时，水浴温度因受到外部温度及气压的影响，造成所检测出的CODMn值有误差;③外部环境对检测结果的影响，实质上是最佳加热时间的区别，尽量在实际操作中，把计时水浴升温的起点设置在锅中的水在放进锥形瓶后再次沸腾时，计时工具是秒表;④在其他条件恒定下，水浴温度>95℃，检测得到的CODMn值随温度的升高而增大，尽量在高原水样的检测结果后注明本地水的沸点;⑤因为CODMn是个相对规范性指标，要求相关部门由多种外部因素整体考量，并令室内与室间精密度及精准度满足质控需要。
参考文献
[1]胡德菊.水环境中加热条件对高锰酸盐指数测定的影响[J].环境与发展，2018，30（09）：103-104.
[2]刘胜玉，冯钦文，涂文子.气相分子吸收光谱法测定珠江水体中的高锰酸盐指数[J].人民珠江，2018，39（06）：11-15.
[3]陈彩云.水体中高锰酸盐指数测定方法刍议[J].低碳世界，2018（03）：19-21.
[4]马传杰.电炉直接加热消解测定高锰酸盐指数的探讨[J].当代畜牧，2016（24）：39-40.
[5]陈海川.水体中高锰酸盐指数测定方法综述[J].资源节约与环保，2016（07）：48+54.
收稿日期：2019-06-18
作者简介：饶琴（1970-），女，汉族，本科学历，环保工程师，研究方向为环境监测分析方法。
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