全自动高锰酸盐指数仪应用分析

2021-10-16范慧

绿色科技 2021年18期

范慧

(安徽省地质实验研究所分析测试研究室，安徽合肥 230001)

1 引言

化学需氧量(COD)是评价水体污染程度的重要指标之一[1]。COD高的水体通常会由于微生物有机质含量较高，对周边生态和人类生活造成严重影响。因此，对水质COD监测有重要作用[2，3]。高锰酸盐指数作为常用检测参数，反映水体污染中有机及无机可氧化物的含量[4，5]。通常条件下(GB11892-89)，检测过程通过高锰酸钾氧化水中某些还原性物质，通过记录消耗的高锰酸钾量计算相当的水中需氧量。本实验室通常使用GB/T8538-2016和GB/T5750.7-2006等方法测定水中高锰酸盐指数，结果稳定，环境友好。但是由于过程中需要精确水浴加热时间和快速滴定，对于大批量样品检测容易引入系统误差[6.7]。

为了保证工作质量和提高工作效率，实验室引入一种全自动高锰酸盐指数仪器[8]。本文将使用仪器与国标方法对样品检测结果对比，并对试剂配制部分的条件选择进行讨论[9,10]。

2 实验部分

2.1 仪器及试剂

2.1.1 仪器

高锰酸盐指数分析仪CGM200型(上海北裕分析仪器股份有限公司，Shanghai Beiyu Analutical Instruments Company)。

2.1.2 试剂

高锰酸钾标准溶液(c(KMnO4)=0.010 mol/L)，草酸钠标准溶液(c(1/2Na2C2O4)=0.01 mol/L)，硫酸溶液(1+1，1+2，1+3，1+4)。

2.2 实验方法

2.2.1 GB/T5750.7酸性高锰酸钾滴定法

准确量取100 mL均匀水样，加入5 mL硫酸溶液(1+3)，10 mL KMnO4标准溶液(0.01 mol/L)，摇匀后迅速放入水浴锅中，沸水浴加热30 min，取出后趁热加入10 mL Na2C2O4标准溶液(0.01 mol/L)，摇匀，立即用KMnO4标准溶液(0.01 mol/L)滴定至显微红色。记录此时使用的KMnO4标准溶液体积V1。

将上述已滴定完毕的溶液加热至约80 ℃，准确加入10 mL Na2C2O4标准溶液(0.01 mol/L)，再用KMnO4标准溶液(0.01 mol/L)滴定至显微红色。记录此时使用的KMnO4标准溶液体积V2。

高锰酸盐指数计算公式如下。V3水样体积(mL)。

IMn(稀释)=

2.2.2 仪器分析法

该仪器采取自动控制，利用恒定温度的水浴池通过自动加热或加水，配合温感装置的使用，实现恒定温度的控制。滴定过程通过摄像头抓取拍照可以精确判定滴定终点的到达，提高了实验的准确性。该分析仪器一批可以测定24个样品，方便快捷，减少了人力成本。具体运行过程如表1。

表1 全自动高锰酸盐滴定仪运行过程

由于酸性高锰酸盐指数法对水质的测定，测定范围为0.5～4.5 mg/L，对于污染较重的水，需要经过稀释后测定[11,12]。分析仪器对稀释后样品的测定结果是否可靠，实验会重点关注。

3 结果与讨论

3.1 仪器分析方法与国标滴定法对比

3.1.1 标准样品比对

其中，标准样品GBW(E)080201-200502：3.03±0.22 mg/L，GSB07-3162-2014-203193：2.41±0.20 mg/L。

对于标准样品，相对于国标法仪器测定结果准确度更高，精密度较好，表现优秀(表2)。

表2 准确度测定结果

3.1.2 实际样品分析对比

实际水样比质控样成分更加复杂，尤其对于高浓度的样品，仪器直接分析会超过滴定上线，导致结果误差，必须稀释后分析。这一过程需要重点关注。选取实际样品中高中低不同浓度的环境水样进行比对，测定结果见表3。

表3 实际样品分析结果

两种方法测定结果显示，随着实际样品浓度的变化，相对偏差也有一定的波动，但均在偏差值允许范围内。其中，对高浓度样品(样品五、样品六)的测试结果，仪器分析得到更低的偏差值，说明仪器分析法的稳定性更佳。

3.2 影响仪器测定法测定结果的因素分析

3.2.1 高锰酸盐浓度影响

在空白滴定时，高锰酸钾标准溶液浓度对结果影响较大。由高锰酸盐指数计算公式可知，当高锰酸钾溶液浓度过高，定量加入的草酸钠难以充分还原体系中的高锰酸根离子，无法使紫色完全退去[13]，影响回滴过程中终点的判断，这在空白和低浓度样品测试时产生误差更为明显。所消耗的高锰酸钾体积V2偏低，最终计算得出的样品测定值不高，增加操作流程难度。高锰酸钾溶液浓度过于低时，由于滴定用量的增大，影响最突出的是样品的滴定温度。温度的大比例下降会使反应速度减慢，从而使样品测定结果偏高。实验条件确定高锰酸钾浓度为0.010 mol/L，每次使用前标定。

3.2.2 体系酸度因素

实验室配置了不同浓度的硫酸溶液进行实验，考察反应体系的酸度对高锰酸盐指数测定结果的影响。如表4所示。