采用消解加热法测定高锰酸盐指数方法的研究

王 晋 男

(山西众智检测科技有限公司，山西 太原 030006)

采用消解加热法测定高锰酸盐指数方法的研究

王 晋 男

(山西众智检测科技有限公司，山西 太原 030006)

采用标准COD消解器加热方法，选取反应时间和反应体系酸度两个因素，通过设计L9(32)正交试验，筛选出了最佳的测定条件。试验结果表明，采用新的加热方法最佳测定条件：1+3硫酸、加热10 min,相对误差为1.23%。

高锰酸盐指数，正交实验，消解加热法，F检验，T检验

随着我国经济的迅速发展，江河湖库等水域普遍存在程度不同的有机物污染。为了进一步提高饮用水水质，保障人民健康安全,我国卫生部与国家标准化管理委员会于2006年12月29日联合发布并实施了GB 5749—2006生活饮用水卫生标准，替代了早期颁发的旧标准GB 5749—1985生活饮用水卫生标准。新标准把水质指标由原先的35项增加到106项，同时修订了旧指标中的8项内容,增加了耗氧量、氨氮、硫化物、钠、铝等化学指标，这其中，反映水体中好氧物质含量的指标——高锰酸盐指数(耗氧量)受到了广泛关注[1]。

CODMn,即高锰酸盐指数，是指在酸性条件下，用高锰酸钾来作为氧化剂，按实验条件处理水样时消耗的量，以氧的mg/L来表示，经常作为评价水体受有机物及无机可氧化物质污染程度大小的指标之一[1]。CODMn数值越大，表示水体受污染程度越严重。在日常环境检测中水质的高锰酸盐指数的监测频率很高，所以采用标准COD消解器(华晨仪器HCA-100系列)对样品进行加热消解替代国标方法中水浴加热，旨在保证数据准确性，提高实验效率，节能环保。采用新的加热方法，确定反应时间和反应体系酸度两个因素作为参考因素，每个因素选取3水平，以测定CODMn的相对误差为考察指标，选用L9(32)正交表安排试验，筛选出最佳的实验条件，建立一种新的分析方法。新的高锰酸盐指数分析方法与国标方法(GB 11892—1989)测定结果进行比较，考察两种方法是否存在显著性差异。改进后的测定方法预期在快速、准确、节能环保的基础上，极大地提高测试效率达到准确的结果。

1 实验方法

1.1 实验原理

高锰酸盐指数的测定也称为化学需氧量的高锰酸钾法[2]。其原理如下：将一定量的待测水样用硫酸进行酸化，然后加入定量的高锰酸钾溶液来氧化水样中的部分有机物，放于恒温消解器上快速消解，过量的高锰酸钾用已知浓度的草酸钠溶液进行还原，最后用高锰酸钾再滴定过量的草酸钠，记录并计算出高锰酸钾数值，得到高锰酸盐指数[3]。高锰酸盐指数的大小反映了水中有机物和无机物污染程度的大小，是监测生活污水、地表水及生活饮用水水质的重要指标[4]。

1.2 仪器及试剂

仪器：八孔恒温水浴锅；恒温COD消解器(华晨仪器HCA-100系列)；50 mL酸式滴定管。

试剂：0.01 mol/L高锰酸钾；硫酸；0.010 00 mol/L草酸钠；葡萄糖；水质高锰酸盐指数(环保部标样)，其中高锰酸钾和草酸钠为优级纯，其余试剂均为分析纯。

1.3 正交实验设计

采用新的加热方法[5]，确定反应时间和反应体系酸度两个因素作为参考因素，每个因素选取3水平，以测定CODMn的相对误差为评价指标，采用L9(32)正交表进行实验，表1为因素水平表，表2为正交实验方案及结果。

表1 因素水平表

表2 正交实验结果表

1.4 实验步骤[6]

用大肚移液管取100.00 mL水样，置于250 mL磨口锥形瓶中，分别加入5.00 mL不同浓度的硫酸、10.00 mL 0.01 mol/L高锰酸钾溶液及2颗玻璃珠，摇匀。立即将此锥形瓶置于标准COD消解器上进行一定时间的加热。加热完毕后，立即取下锥形瓶，用温度计测量水样温度为98 ℃～99 ℃，冷却2 min～3 min后加入10.00 mL 0.010 00 mol/L草酸钠溶液使溶液变为无色，趁热用高锰酸钾滴定至刚出现淡粉色为止，记录高锰酸钾的用量。

校正系数K的测定：滴定后的空白样品成微红色，再次加入10.00 mL 0.010 00 mol/L草酸钠使溶液变为无色，最后用高锰酸钾进行滴定，待溶液变为粉色后一段时间不褪色，记录高锰酸钾的用量。

2 精密度与准确度

2.1 精密度

精密度能够反映测量过程中随机误差的情况，精密度越高，表明误差越小[7]。本实验分别采用了GB 11892—1989水与废水监测分析方法和正交实验中最佳方法实验7，对相同的水样分别进行测定，共测定6次，结果见表3。

表3 新旧方法的测定结果 mg/L

从表3可以看出，国标方法和新方法相对标准偏差分别为1.76%和2.72%，均小于文献[2]中高锰酸盐指数所规定的相对标准偏差4.2%的测定要求。为了更充分的比较以上两种方法测定的结果的差异性，使用定量分析中的F检验、T检验法进行再次验证。

F检验法——方差检验，两组数据间偶然误差的检验，精密度显著性检验。通过计算：F计算=S大2/S小2=2.36；置信区间95%，自由度f=n-1=5；f大=5；f小=5。查F值表得，F表=5.05，F计算

T检验：通过计算，t计算=0.753；f=n1+n2-2=10,置信区间95%，t表=2.228；t计算

2.2 准确度

采用表2中实验7的方法测定高锰酸盐指数为(4.67 mg/L±0.46)的标准样品，高锰酸盐指数为3.93 mg/L，相对标准偏差为1.27%，符合文献[2]中实验室内相对标准偏差为4.2%。

3 结果与讨论

通过上述的实验和数据，采用标准COD消解加热10 min、酸度为1+3的方法测定高锰酸盐指数，该方法在准确度与精密度均达到环境监测的要求，该方法与GB 11892—1989水和废水监测分析方法无明显差异，达到了比较好的效果。新方法节约了实验时间，并提高了工作效率。

[1] 江 滔,雷晓玲,牛耘芜.加热条件对高锰酸盐指数测定的影响[J].安徽农业科技,2010,38(19):10192-10193,10343.

[2] 魏复盛,华 彤.水和废水监测分析方法[M].北京:中国环境科学出版社,2002.

[3] 田东红.高锰酸盐指数(酸性法)的条件性[J].北方环境,2010,1(2):94-95.

[4] 包晓芸，石 惠.酸性法测定废水中高锰酸盐指数的体会[J].污染防治技术,2010,2(1):88-90.

[5] 王 野,陈睿阳,刘 淼,等.快速消解加热法测定水中高锰酸盐指数[J].东北师大学报,2012,44(2):118-122.

[6] 余晓鹏,张付宝.高锰酸盐指数测定的影响因素研究[J].内蒙古环境科学,2008,20(3):56-58.

[7] 胡清凤.对水中高锰酸盐指数测定标准方法的一点看法[J].广西水利水电环境,2000(4):51-53.

Research of using digestion heating method determination of permanganate index

Wang Jinnan

(ShanxiUnisdomTestingTechnologyCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Using the standard COD decompressor heating method, select the reaction time and the acidity of the system should be two factors, design of L9(32) orthogonal test, selecting the best experimental conditions. The results showed that the optimum conditions were determined by the new heating method: 1+3 sulfuric acid, heating 10 min, the relative error was 1.23%.

permanganate index, orthogonal test, digestion heating method, F test, T test

1009-6825(2017)21-0101-02

2017-05-14

王晋男(1989- ),女

TU991.21

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