范靜丹

（浦城縣檢驗(yàn)檢測所，福建 南平 353000）

飲用水的安全直接影響到人類的生命健康，而對飲用水的污染程度進(jìn)行測定可以對飲用水的安全帶來直接的保障。一般來說，飲用水中存在的污染因素眾多，含有各類有機(jī)物或無機(jī)物，通過使用高錳酸鉀滴定法進(jìn)行水中耗氧量檢測，可以有效表明水中的有機(jī)物或無機(jī)物還原性物質(zhì)的含量，從而確定飲用水中有機(jī)物或無機(jī)物的污染情況。

1 水中耗氧量的定義

水中耗氧量又稱為化學(xué)需氧量，當(dāng)使用高錳酸鉀作為氧化劑對水中的有機(jī)物或無機(jī)物進(jìn)行氧化時(shí)，將消耗的高錳酸鉀量換算為水中有機(jī)物或無機(jī)物進(jìn)行氧化所需的氧氣量，此時(shí)也可以將水中耗氧量稱為高錳酸鉀指數(shù)。一般來說，水中有機(jī)物或無機(jī)物的含量代表水體本身的受污染程度，因此使用水中耗氧量檢測就可以對水體的污染狀況進(jìn)行評價(jià)[1]。

2 水中耗氧量的檢測方法

在進(jìn)行水中耗氧量的檢測時(shí)，一般需要根據(jù)水體受污染情況選擇不同的氧化劑進(jìn)行耗氧量的檢測。隨著所使用氧化劑的不同，實(shí)驗(yàn)的手法也有一定差別。一般來說，對較為清潔的天然水，水廠的出廠水或養(yǎng)殖業(yè)用水的耗氧量進(jìn)行分析時(shí)使用高錳酸鉀作為氧化劑進(jìn)行檢測。

2.1 酸性高錳酸鉀法

酸性高錳酸鉀檢測法是我國在對較為清潔的水體進(jìn)行檢測時(shí)最常用的方法，有著檢測快捷、成本低廉、二次污染危害較低等優(yōu)點(diǎn)。在進(jìn)行水體檢測時(shí)，需要在受測的水體樣本中加入少量的一定濃度的硫酸使水體酸化，并對水體進(jìn)行加熱，從而使高錳酸鉀與水中的有機(jī)物及無機(jī)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而通過高錳酸鉀的消耗量來計(jì)算水體的耗氧量，進(jìn)而判斷水體中有機(jī)物及無機(jī)物污染程度。但是，由于高錳酸鉀的氧化效果相對較低，難以對水中的部分有機(jī)物進(jìn)行氧化，因此僅能用于較為清潔的水體的含氧量的測定[2]。

2.2 堿性高錳酸鉀法

與酸性高錳酸鉀檢測法相似，堿性高錳酸鉀法與酸性高錳酸鉀法具有幾乎相同的優(yōu)缺點(diǎn)，區(qū)別僅在于檢測過程中的輔助試劑由硫酸變更為氫氧化鈉溶液，高錳酸鉀作為強(qiáng)氧化劑，遇到有機(jī)物會釋放出新生態(tài)氧，有殺滅細(xì)菌的作用，它的殺菌性極強(qiáng)，臨床上被大量應(yīng)用。但實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要將其濃度降低，否則過高濃度會導(dǎo)致局部腐爛潰瘍。

2.3 重鉻酸鉀檢測法

在對污染比較嚴(yán)重的水體進(jìn)行檢測時(shí)，需要使用氧化效果更加強(qiáng)大的重鉻酸鉀進(jìn)行水中的耗氧量檢測。在進(jìn)行重鉻酸鉀檢測的過程中，需要使用強(qiáng)酸性試劑進(jìn)行配合，才能使水中的大部分有機(jī)物與無機(jī)物被氧化，通過重鉻酸鉀的消耗量來確定水體的耗氧量，從而進(jìn)一步確定水體的受污染程度。為了避免影響檢測結(jié)果，在進(jìn)行檢測之前需要降低水中的氯離子含量至2000毫克每升以下之后再進(jìn)行檢測。此外，還需要使用到硫酸亞鐵銨或硫酸汞對誤差進(jìn)行進(jìn)一步消除。此外，重鉻酸鉀檢測法還有著成本較高、操作復(fù)雜的缺點(diǎn)，還有可能在水體中釋放汞離子與銀離子，從而造成額外的污染。

3 飲用水耗氧量的檢測步驟

3.1 實(shí)驗(yàn)材料與器具的準(zhǔn)備

在進(jìn)行生活飲用水耗氧量的測試時(shí)，一般采用酸性高錳酸鉀測試法，因此需要根據(jù)酸性高錳酸鉀的測試過程所需的器具與材料進(jìn)行提前的準(zhǔn)備。

3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備

①硫酸溶液（1+3）：將1體積硫酸（ρ20=1.84 g/mL）在水浴冷卻下緩緩加到3體積純水中，煮沸，滴加高錳酸鉀溶液至溶液保持微紅色；

②0.001 摩爾每升高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液[c（KMnO4）=0.01000mol/L]：將高錳酸鉀溶液準(zhǔn)確稀釋10倍；

3.1.2 實(shí)驗(yàn)器具的準(zhǔn)備

在進(jìn)行酸性高錳酸鉀測試法的過程中，需要的儀器有：可調(diào)溫至100攝氏度的電熱恒溫水浴鍋，容量250毫升的錐形瓶、100毫升移液管與酸性溶液專用的棕色酸式滴定管。

3.2 實(shí)驗(yàn)的具體步驟

實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)器具準(zhǔn)備完成后，就可以對水體樣本進(jìn)行酸性高錳酸鉀滴定法檢測耗氧量。首先，用100毫升移液管吸取100毫升水樣于250毫升錐形瓶內(nèi)，加入5毫升的硫酸溶液與10毫升的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，并手持錐形瓶搖晃使其混合均勻，之后放入水浴鍋中加熱并保持沸騰狀態(tài)30分鐘，在30分鐘的水浴結(jié)束取出，同時(shí)加入10毫升的草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，并且將錐形瓶充分搖晃使瓶內(nèi)的紅色褪盡。之后，將錐形瓶至于白色背景前方，使用棕色酸式滴定管逐漸滴入高錳酸鉀溶液，當(dāng)錐形瓶內(nèi)液體呈現(xiàn)微紅色時(shí)，記錄高錳酸鉀用量見表1。

表1 錐形瓶水浴加熱時(shí)間對測定結(jié)果的影響

4 實(shí)驗(yàn)過程中影響測定結(jié)果的主要因素

4.1 實(shí)驗(yàn)裝置方面

4.1.1 滴定管的選擇

一般實(shí)驗(yàn)用的滴定管分為酸式與堿式兩種，對pH值不同的試劑需要使用不同類型的滴定管。如果在做酸性高錳酸鉀耗氧量檢測的過程中使用堿性滴定管，高錳酸鉀會對滴定管的乳膠部分造成腐蝕，同時(shí)高錳酸鉀遇光會分解，進(jìn)而使滴定過程中的溶液用量出現(xiàn)偏差。因此，在選擇實(shí)驗(yàn)器具的過程中，要選擇棕色酸式滴定管。

4.1.2 錐形瓶的預(yù)先處理

為了避免錐形瓶本身所帶來的實(shí)驗(yàn)誤差，在實(shí)驗(yàn)之前需要對錐形瓶進(jìn)行預(yù)處理。進(jìn)行錐形瓶的預(yù)處理時(shí)，需要加入50毫升純水，1毫升硫酸與少量高錳酸鉀溶液，將瓶內(nèi)液體搖勻煮沸并保持沸騰幾分鐘后，使用滴定管滴加草酸鈉溶液至瓶內(nèi)液體呈現(xiàn)微紅色后倒掉即可。

4.1.3 水浴鍋的水量設(shè)置

在實(shí)驗(yàn)過程中，水浴鍋的水量也會對實(shí)驗(yàn)造成一定影響。水浴鍋內(nèi)的水量過多，會導(dǎo)致錐形瓶的漂浮，而水量過少則會使錐形瓶內(nèi)液體受熱不均勻，從而影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在實(shí)驗(yàn)中對錐形瓶進(jìn)行水浴加熱時(shí)，需要保證水浴鍋內(nèi)的水平面略高于錐形瓶內(nèi)部的液面，才能使錐形瓶內(nèi)部的液體受到充分加熱，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，水浴鍋液面與錐形瓶液面的關(guān)系對測定結(jié)果的影響見表2。

表2 水浴鍋液面與錐形瓶液面的關(guān)系對測定結(jié)果的影響

4.2 實(shí)驗(yàn)材料方面

4.2.1 實(shí)驗(yàn)用試劑的濃度

在酸性高錳酸鉀檢測水中耗氧量的實(shí)驗(yàn)中，使用試劑分別為1﹕3硫酸溶液，0.01摩爾每升的高錳酸鉀溶液與0.01摩爾每升的草酸鈉溶液，并且在實(shí)驗(yàn)過程中對各種溶液的使用量都有著明確的要求。如果在實(shí)驗(yàn)過程中使用的試劑濃度不準(zhǔn)確，就必定會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。例如，高錳酸鉀就容易與空氣中的氨、二氧化碳或其他有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，從而分解成為二氧化錳，而二氧化錳則會導(dǎo)致高錳酸鉀的進(jìn)一步分解，從而導(dǎo)致高錳酸鉀溶液中的高錳酸鉀含量降低，最終導(dǎo)致水體耗氧量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)大于正確數(shù)據(jù)。因此實(shí)驗(yàn)用試劑的濃度一定要準(zhǔn)確。

4.2.2 實(shí)驗(yàn)用水樣的酸性控制

在酸性高錳酸鉀耗氧量的實(shí)驗(yàn)過程中，酸性環(huán)境的平衡會嚴(yán)重影響反應(yīng)結(jié)果。若混入了硫酸的受檢水樣酸度高過實(shí)驗(yàn)要求，則會導(dǎo)致草酸鈉的分解，使測試結(jié)果偏低；而酸性過低，則會導(dǎo)致高錳酸鉀分解成為二氧化錳，從而導(dǎo)致測試結(jié)果偏高。因此，在進(jìn)行酸性高錳酸鉀耗氧量的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要對水樣的酸性進(jìn)行嚴(yán)格控制。

4.3 實(shí)驗(yàn)操作方面

4.3.1 滴定時(shí)的溫度

在進(jìn)行酸性高錳酸鉀耗氧量的實(shí)驗(yàn)過程中，主要依靠高錳酸鉀與草酸鈉發(fā)生反應(yīng)來確定高錳酸鉀的消耗量，而高錳酸鉀與草酸鈉發(fā)生反應(yīng)所需的最佳溫度為70到80攝氏度左右，若溫度超過90攝氏度，則會導(dǎo)致草酸鈉受熱分解，從而使測試結(jié)果偏低；若溫度低于65攝氏度，則會導(dǎo)致高錳酸鉀與草酸鈉未能充分反應(yīng)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏高。

4.3.2 滴定時(shí)的速度

在酸性高錳酸鉀耗氧量的實(shí)驗(yàn)中，使用棕色酸式滴定管進(jìn)行滴定的速度也會對實(shí)驗(yàn)造成影響。在高錳酸鉀與草酸鈉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，生成的二氧化錳會溶解在水中并產(chǎn)生錳離子，對整個(gè)反應(yīng)過程進(jìn)行進(jìn)一步催化。因此，在滴定高錳酸鉀時(shí)，需要嚴(yán)格控制滴定速度，確保第一滴高錳酸鉀溶液滴入錐形瓶后顏色褪盡再進(jìn)行滴加。整個(gè)滴加過程需在1分鐘內(nèi)完成，操作過快或過慢都有可能導(dǎo)致測定的結(jié)果偏高。

4.3.3 錐形瓶水浴要加蓋

在水浴加熱錐形瓶時(shí)，需要對錐形瓶進(jìn)行加蓋封口。錐形瓶加蓋不僅可以減緩溫度的散失與瓶內(nèi)液體的蒸發(fā)，還可以增加瓶內(nèi)的空氣壓力，形成回流的效果。若不對錐形瓶進(jìn)行加蓋封口就開始水浴加熱，會容易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的檢測結(jié)果偏低。

4.3.4 水浴鍋要加蓋

在水浴加熱時(shí)，需要對水浴鍋加蓋。這是為了使其在水浴過程中能夠保持穩(wěn)定的沸騰狀態(tài)，也能夠減少樣品放入后水浴鍋沸騰的時(shí)間。如果水浴鍋不加蓋水浴過程中就容易出現(xiàn)溫度不穩(wěn)定的情況，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的檢測結(jié)果偏低。

4.3.5 加熱計(jì)時(shí)的確定

在對錐形瓶進(jìn)行水浴加熱的過程中，實(shí)驗(yàn)要求保持水浴鍋內(nèi)的水在沸騰狀態(tài)加熱30分鐘，但是錐形瓶入水后，因?yàn)殄F形瓶內(nèi)外液體的溫差，會導(dǎo)致水浴鍋中的水溫小幅降低，若此時(shí)開始計(jì)算30分鐘則會導(dǎo)致水浴加熱的不完全，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。正確的處理方式是在錐形瓶入鍋后，水浴鍋中的水重新沸騰時(shí)開始計(jì)時(shí)。

5 結(jié)語

綜上所述，飲用水水質(zhì)的健康直接影響到人們的身體健康。因此，確保飲用水的純凈無污染有著極其重要的作用。使用酸性高錳酸鉀測試法能夠有效測定飲用水的污染程度，對于確保用水安全有著非常重要的意義。因此，在進(jìn)行酸性高錳酸鉀測試法來測定飲用水耗氧量時(shí)，一定要嚴(yán)格掌控細(xì)節(jié)，避免實(shí)驗(yàn)誤差的出現(xiàn)，才能對水質(zhì)進(jìn)行正確的檢測。