加熱條件對(duì)酸性高錳酸鉀法測(cè)定飲用水中耗氧量的研究

劉 梅

（江蘇省太倉(cāng)市檢驗(yàn)檢測(cè)中心，江蘇太倉(cāng) 215400）

水中耗氧量是指1 L水中還原性物質(zhì)在一定條件下氧化時(shí)消耗的氧毫克數(shù)[1]。耗氧量含量的高低表明了生活飲用水受污染程度的高低[2]。水中耗氧量可以準(zhǔn)確反映水體污染的情況，通過(guò)耗氧量能了解水體的凈化程度。因此，水體耗氧量檢測(cè)是生活飲用水檢測(cè)中十分重要的檢測(cè)項(xiàng)目。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

調(diào)節(jié)式萬(wàn)用電爐（100～1 000 W，南通市長(zhǎng)江光學(xué)儀器有限公司）、鍋內(nèi)膽、電熱恒溫水浴鍋（最高溫度可達(dá)100 ℃）；250 mL錐形瓶；10 mL酸堿通用滴定管；硫酸溶液（1+3）；實(shí)驗(yàn)室二級(jí)水。

高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（產(chǎn)品批號(hào)B2009176，0.100 5 mol/L，U（k=2）=0.000 2 mol/L）；草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（產(chǎn)品批號(hào)B1911028，0.100 4 mol/L，U（k=2）=0.000 2 mol/L）；標(biāo)樣/水質(zhì)高錳酸鉀指數(shù)/COD-Mn（產(chǎn)品批號(hào)B1911074，2.67 mg/L，U（k=2）=0.16 mg/L）；標(biāo)準(zhǔn)溶液均為北京壇墨質(zhì)檢科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5750.7—2006，對(duì)錐形瓶進(jìn)行預(yù)處理。吸取100 mL混勻水樣置于已處理過(guò)的錐形瓶?jī)?nèi)。再加入5 mL硫酸溶液和10 mL高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.010 05 mol/L）。加熱處理后，取下錐形瓶并趁熱加入10 mL草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用液（0.010 04 mol/L），充分振搖，使紅色褪盡。然后用0.010 05 mol/L高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液至微紅色即為終點(diǎn)，記錄使用量V1（mL）。向滴定至終點(diǎn)的溶液中，再加入10 mL草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用液（0.010 04 mol/L），用0.010 05 mol/L高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定微紅色后，記錄使用量V2（mL）[3-5]。根據(jù)式（1）（2）計(jì)算耗氧量。

式中：ρ（O2）—耗氧量的濃度，mg/L；

c—高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度[c（0.01000mol/L]；

2 結(jié)果與分析

2.1 不同加熱方式對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響

本實(shí)驗(yàn)采用的加熱方式有電爐直接加熱[6]、鍋內(nèi)膽水浴加熱和恒溫水浴鍋加熱。其中電爐直接加熱是將盛有水樣的錐形瓶直接放在600 W電爐上進(jìn)行加熱，水樣沸騰開(kāi)始計(jì)時(shí)，加熱30 min后測(cè)定；鍋內(nèi)膽水浴加熱是將盛有足夠水的鍋內(nèi)膽在電爐上進(jìn)行加熱，再將盛有水樣錐形瓶放入沸騰水中3 min后計(jì)時(shí)30 min后測(cè)定；恒溫水浴鍋加熱是將水浴鍋溫度調(diào)至100 ℃，達(dá)到溫度后，將盛有水樣的錐形瓶放入水浴鍋中3 min中后計(jì)時(shí)30 min后測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同加熱方式下耗氧量標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定結(jié)果

由表1可知，采用電爐直接加熱方式、鍋膽水浴加熱方式和恒溫水浴加熱方式測(cè)定水樣中耗氧量結(jié)果無(wú)明顯差異性。但電爐在600 W條件下直接加熱過(guò)程中易發(fā)生錐形瓶受熱不平衡及噴出瓶的情況，樣本平行較差。因此實(shí)驗(yàn)室選用恒溫水浴加熱或鍋膽水浴加熱更合理。

比較鍋膽水浴加熱和恒溫水浴加熱結(jié)果，可看出鍋內(nèi)膽沸騰水浴后測(cè)得數(shù)值比恒溫水浴鍋內(nèi)膽加熱測(cè)得耗氧量數(shù)值略高。可能是由于鍋內(nèi)膽沸騰水浴可持續(xù)沸騰的狀態(tài)，而恒溫水浴鍋的水浴溫度不能一直維持在100 ℃，說(shuō)明鍋內(nèi)膽加熱更優(yōu)，因此水樣中有機(jī)物與高錳酸鉀反應(yīng)是否完全使得測(cè)得數(shù)值略有差異[7]。故在測(cè)定樣品水樣耗氧量時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制水浴溫度。

2.2 加熱時(shí)間對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響

水樣在加熱時(shí)，加熱時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)耗氧量的測(cè)定數(shù)據(jù)影響較大。恒溫水浴鍋的水浴溫度雖然不能一直維持在100 ℃，但是可以維持在90 ℃。為了排除水浴溫度變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，本實(shí)驗(yàn)采取了90 ℃和100 ℃來(lái)研究加熱時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。本實(shí)驗(yàn)采取將恒溫水浴鍋設(shè)置為90 ℃加熱，加熱時(shí)間設(shè)定為30 min、35 min、40 min、45 min和50 min對(duì)耗氧量進(jìn)行測(cè)定；同時(shí)采取將恒溫水浴設(shè)置100 ℃加熱，加熱時(shí)間分別設(shè)定為25 min、30 min、35 min、40 min和45 min對(duì)耗氧量進(jìn)行測(cè)定。計(jì)時(shí)方式為錐形瓶放入水浴鍋3 min后開(kāi)始計(jì)時(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同恒溫水浴下耗氧量隨加熱時(shí)間的變化

由圖1可知，隨加熱時(shí)間不斷增長(zhǎng)，不同加熱溫度下水樣中耗氧量的數(shù)值逐漸增大。在相同加熱時(shí)間為30 min、35 min、40 min和45 min條件下，100 ℃恒溫水浴下耗氧量濃度比90 ℃恒溫水浴下耗氧量大。在90 ℃恒溫水浴下，加熱時(shí)間超過(guò)40 min，其耗氧量數(shù)值距離標(biāo)準(zhǔn)值偏離明顯，同理在100 ℃恒溫水浴下，加熱時(shí)間超過(guò)35 min，其耗氧量數(shù)值距離標(biāo)準(zhǔn)值偏離明顯。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在90 ℃恒溫水浴35 min的水樣耗氧量和在100 ℃恒溫水浴30 min的水樣耗氧量與標(biāo)準(zhǔn)值2.67 mg/L最接近。故90 ℃恒溫水浴準(zhǔn)確計(jì)時(shí)35 min或100 ℃恒溫水浴準(zhǔn)確計(jì)時(shí)30 min對(duì)水樣耗氧量濃度測(cè)定較為準(zhǔn)確。因此在高海拔地區(qū)，水浴溫度不容易達(dá)到100 ℃時(shí)，可通過(guò)延長(zhǎng)加熱時(shí)間的方法取得準(zhǔn)確的測(cè)檢測(cè)結(jié)果。

3 結(jié)論

綜上所述，在測(cè)試耗氧量階段，水樣加熱方式可采取恒溫水浴鍋或鍋內(nèi)膽加熱方式，加熱時(shí)長(zhǎng)應(yīng)嚴(yán)格控制。對(duì)高海拔地區(qū)，在水浴溫度達(dá)不到理想情況下，可適當(dāng)延長(zhǎng)加熱時(shí)間，使樣品中的有機(jī)物與高錳酸鉀充分反應(yīng)以達(dá)到同樣效果。為提升結(jié)果的可靠性，采用最佳的加熱條件，達(dá)到水樣的高效反應(yīng)，同時(shí)測(cè)試已有耗氧量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[2]，以判定需要延長(zhǎng)的確切時(shí)長(zhǎng)，提升測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。