在水環境監測與評價領域,化學需氧量(COD)是一個至關重要的指標,它反映了水體受還原性物質污染的程度。其中,以高錳酸鉀為氧化劑測得的耗氧量稱為高錳酸鹽指數(CODMn),或稱高錳酸鉀指數。 它尤其適用于評價飲用水、水源地和較清潔地表水的有機及無機可氧化污染物總量。在眾多檢測方法中,酸性高錳酸鉀滴定法因其歷史悠久、操作簡便、重現性好、成本低廉而成為全球范圍內應用最廣泛、最經典的標準方法。 酸性高錳酸鉀滴定法的原理與步驟 該方法已被列入中國國家標準(GB 11892-89 《水質 高錳酸鹽指數的測定》),其核心原理是氧化還原滴定。 方法原理:在酸性條件下,向水樣中加入已知量的、過量的高錳酸鉀標準溶液,并加熱沸騰反應一定時間。高錳酸鉀的紫色代表其強氧化性,它會將水樣中的還原性物質氧化。反應結束后,剩余的高錳酸鉀會與加入的過量草酸鈉(Na?C?O?)標準溶液發生反應,將其還原殆盡。最后,再用高錳酸鉀標準溶液回滴過量的草酸鈉。通過整個過程中消耗的高錳酸鉀總量,即可計算出水樣中還原性物質所消耗的氧量,即高錳酸鹽指數(以O?計,mg/L)。 關鍵操作步驟: 取樣與稀釋: 根據水體預期污染程度,取適量水樣于錐形瓶中。若樣品污染較重,需預先稀釋,以保證滴定過程中有足夠的高錳酸鉀剩余量。 酸化與加熱氧化: 向水樣中加入硫酸(1+3)使其呈強酸性,再加入一定體積(V?)的0.01mol/L高錳酸鉀標準溶液。迅速加熱至沸騰,并準確煮沸10分鐘(此為國標規定的反應時間)。 還原剩余氧化劑: 煮沸結束后,趁熱立即加入一定體積(V?)的0.01mol/L草酸鈉標準溶液。此時,溶液應由紫色變為無色(表明剩余的高錳酸鉀已被草酸鈉完全還原)。 回滴定: 用高錳酸鉀標準溶液滴定上述熱的無色溶液,直至溶液出現微紅色并在30秒內不褪色,即為滴定終點。記錄消耗的高錳酸鉀體積(V?)。 空白試驗: 用蒸餾水代替水樣,重復上述全部步驟,進行空白試驗,以校正試劑和水中可能存在的雜質帶來的誤差。 結果計算: 通過一個特定的公式進行計算:CODMn (O?, mg/L) = {[(V? + V?) * C? - V? * C?] * 8 * 1000 } / V其中,C?、C?分別為高錳酸鉀和草酸鈉的濃度(mol/L),V為水樣體積(mL),8為氧(1/2O)的摩爾質量。 滴定法的優勢:它是國家、行業和國際上廣泛認可的權威標準方法,數據具有法律效力和可比性。所需儀器簡單,主要是錐形瓶、滴定管、電爐等實驗室常規玻璃器皿和設備,無需昂貴的大型分析儀器。流程清晰,顏色變化明顯,易于學習和掌握,適合各級環境監測站、水廠化驗室常規批量檢測。在嚴格遵循操作規程(如酸度、加熱時間、溫度)的前提下,測定結果穩定可靠。 除了經典的滴定法,現代分析技術也發展出一些其他方法,如高錳酸鹽在線自動監測儀,在自動化、快速化和減少人為誤差方面具有優勢,特別適合需要連續監測的場合。
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