在水环境监测与评价领域,化学需氧量(COD)是一个至关重要的指标,它反映了水体受还原性物质污染的程度。其中,以高锰酸钾为氧化剂测得的耗氧量称为高锰酸盐指数(CODMn),或称高锰酸钾指数。 它尤其适用于评价饮用水、水源地和较清洁地表水的有机及无机可氧化污染物总量。在众多检测方法中,酸性高锰酸钾滴定法因其历史悠久、操作简便、重现性好、成本低廉而成为全球范围内应用最广泛、最经典的标准方法。 酸性高锰酸钾滴定法的原理与步骤 该方法已被列入中国国家标准(GB 11892-89 《水质 高锰酸盐指数的测定》),其核心原理是氧化还原滴定。 方法原理:在酸性条件下,向水样中加入已知量的、过量的高锰酸钾标准溶液,并加热沸腾反应一定时间。高锰酸钾的紫色代表其强氧化性,它会将水样中的还原性物质氧化。反应结束后,剩余的高锰酸钾会与加入的过量草酸钠(Na?C?O?)标准溶液发生反应,将其还原殆尽。最后,再用高锰酸钾标准溶液回滴过量的草酸钠。通过整个过程中消耗的高锰酸钾总量,即可计算出水样中还原性物质所消耗的氧量,即高锰酸盐指数(以O?计,mg/L)。 关键操作步骤: 取样与稀释: 根据水体预期污染程度,取适量水样于锥形瓶中。若样品污染较重,需预先稀释,以保证滴定过程中有足够的高锰酸钾剩余量。 酸化与加热氧化: 向水样中加入硫酸(1+3)使其呈强酸性,再加入一定体积(V?)的0.01mol/L高锰酸钾标准溶液。迅速加热至沸腾,并准确煮沸10分钟(此为国标规定的反应时间)。 还原剩余氧化剂: 煮沸结束后,趁热立即加入一定体积(V?)的0.01mol/L草酸钠标准溶液。此时,溶液应由紫色变为无色(表明剩余的高锰酸钾已被草酸钠完全还原)。 回滴定: 用高锰酸钾标准溶液滴定上述热的无色溶液,直至溶液出现微红色并在30秒内不褪色,即为滴定终点。记录消耗的高锰酸钾体积(V?)。 空白试验: 用蒸馏水代替水样,重复上述全部步骤,进行空白试验,以校正试剂和水中可能存在的杂质带来的误差。 结果计算: 通过一个特定的公式进行计算:CODMn (O?, mg/L) = {[(V? + V?) * C? - V? * C?] * 8 * 1000 } / V其中,C?、C?分别为高锰酸钾和草酸钠的浓度(mol/L),V为水样体积(mL),8为氧(1/2O)的摩尔质量。 滴定法的优势:它是国家、行业和国际上广泛认可的权威标准方法,数据具有法律效力和可比性。所需仪器简单,主要是锥形瓶、滴定管、电炉等实验室常规玻璃器皿和设备,无需昂贵的大型分析仪器。流程清晰,颜色变化明显,易于学习和掌握,适合各级环境监测站、水厂化验室常规批量检测。在严格遵循操作规程(如酸度、加热时间、温度)的前提下,测定结果稳定可靠。 除了经典的滴定法,现代分析技术也发展出一些其他方法,如高锰酸盐在线自动监测仪,在自动化、快速化和减少人为误差方面具有优势,特别适合需要连续监测的场合。
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