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    高锰酸盐指数测定仪与方法简介

    高锰酸盐指数测定仪与方法简介

    来源:内容来源于网络    发布时间:2017-05-13 11:00:51    点击量:2731

    高锰酸盐指数测定仪是采用滴定法、消解法或分光法测定样品中高锰酸盐指数的仪器。高锰酸盐指数是指在酸性或碱性介质中,以高锰酸钾为氧化剂,处理水样时所消耗的量,以氧的mg/L来表示。水中的亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等还原性无机物和在此条件下可被氧化的有机物,均可消耗高锰酸钾。因此,高锰酸盐指数常被作为地表水体受有机污染物和还原性无机物质污染程度的综合指标。

    高锰酸盐指数测定仪

    高锰酸盐指数测定仪

     

    高锰酸盐指数在以往的水质监测分析书上,亦有被称为化学需氧量的高锰酸钾法。由于在规定条件下,水中有机物只能部分被氧化,并不是理论上的需氧量,也不是反映水体中总有机物含量的尺度。因此,用高锰酸盐指数这一术语作为水质的一项指标,以有别于重铬酸钾法的化学需氧量(应用于工业废水),更符合于客观实际。但是,高锰酸盐指数不能作为理论需氧量或总有机物含量的指标,因为在规定的条件下,许多有机物只能部分地被氧化,易挥发的有机物也不包含在测定值之内。

    高锰酸盐指数作为主要污染指标之一,可综合反映水体中还原性物质污染程度,在日本、德国等国家的水质监测项目中,高锰酸盐指数均是必须监测的水质指标。我国2006年颁布的《生活饮用水卫生标准》中,也将高锰酸盐指数提升为常规监测项目。

     

    传统滴定法

    1.方法原理

    水样加入硫酸使呈酸性后,加入一定量的高锰酸钾溶液,并在沸水浴中加热反应一定的时间。剩余的高锰酸钾,用草酸钠溶液还原并加入过量,再用高锰酸钾溶液回滴过量的草酸钠,通过计算求出高锰酸钾指数数值。显然高锰酸盐指数是一个相对的条件性指标,其测定结果与溶液的酸度、高锰酸盐浓度、加热温度和时间有关。因此,测定时必须严格遵守操作规定,使结果具可比性。

    2.试剂

    (1)高锰酸钾溶液(1/5KMnO4=0.1mol/L):称取3.2g高锰酸钾溶于1.2L水中,加热煮沸,使体积减少到约1L,放置过夜,用G-3玻璃砂芯漏斗过滤后,滤液贮于棕色瓶中保存。

    (2)高锰酸钾溶液(1/5KMnO4=0.01mol/L):吸取100ml上述高锰酸钾溶液,用水稀释至1000ml,贮于棕色瓶中。使用当天应进行标定,并调节至0.01mol/L准确浓度。

    (3)1+3硫酸。

    (4)草酸钠标准溶液(1/2Na2C2O4=0.100mol/L):称取0.6705g在105-110℃烘干1小时并冷却的草酸钠溶于水,移入100ml容量瓶中,用水稀释至标线。

    (5)草酸钠标准溶液(1/2Na2C2O4=0.0100mol/L):吸取10.00ml上述草酸钠溶液,移入100ml容量瓶中,用水稀释至标线。

    3.步骤

    (1)分取100ml混匀水样(如高锰酸钾指数高于5mg/L,则酌情少取,并用水稀释至100ml)于250ml锥形瓶中。加入5ml(1+3)硫酸,摇匀。

    (2)加入10.00ml0.01mol/L高锰酸钾溶液,摇匀,立刻放入沸水浴中加热30分钟(从水浴重新沸腾起计时)。沸水浴液面要高于反应溶液的液面。

    (3)取下锥形瓶,趁热加入10.00ml0.0100mol/L草酸钠标准溶液,摇匀。立即用0.01mol/L高锰酸钾溶液滴定至显微红色,记录高锰酸钾溶液消耗量。

    (5)高锰酸钾溶液浓度的标定:将上述已滴定完毕的溶液加热至约70℃,准确加入10.00ml草酸钠标准溶液(0.0100mol/L),再用0.01mol/L高锰酸钾溶液滴定至显微红色。记录高锰酸钾溶液消耗量,按下式求得高锰酸钾溶液的校正系数(K):K=公式

    式中,V-高锰酸钾溶液消耗量(ml)。

    若水样经稀释时,应同时另取100ml水,同水样操作步骤进行空白试验。

     

    高锰酸钾指数测定流程

    样品测定流程

     

    4.结果的表示

    高锰酸盐指数以每升样品消耗毫克氧数来表示,按式(1)计算。

    CODMn=公式       (1)

    式中

    V1-滴定水样时,草酸钠溶液的消耗量(ml);

    K-校正系数;

    M-高锰酸钾溶液浓度(mol/L);

    如样品经稀释后测定,按式(2)计算

    公式(2)

    式中

    V0-空白试验中高锰酸钾溶液消耗量(ml);

    V2-分取水样(ml);

    C-稀释水样中含水的比值,例如:10.0ml水样用90ml水稀释至100ml,则c=0.90。

     

    目前常采用国标(GB/T11892-1989)中滴定法测定高锰酸盐指数,滴定法的优点是高锰酸钾氧化能力强,可以氧化多种无机物和有机物;并且高锰酸钾本身有颜色,滴定时不需另加指示剂。但该滴定法存在耗时长、操作不方便、分析人员的劳动强度大等缺点。此外,滴定法难以实现在线、远程分析及应对各种水污染突发事件的发生。因此,积极探索高效、合理、利于实现在线、远程监测的新方法将具有重要意义。

     

    双波长分光光度法

    分光光度法是根据物质对光选择性吸收而进行分析的方法,具有操作简便、快速、适用范围广、灵敏度和准确度较高等特点,在分析测试方法中占有重要地位。如能把分光光度法应用于测定高锰酸盐指数,将会使测定工作大大简化。许多研究采用了双波长分光光度法进行测定高锰酸盐指数,取得了满意效果。高锰酸盐指数的测定是在酸性条件下,过量的高锰酸钾氧化水样中还原物质,剩余的高锰酸钾和碘化钾反应,选择双波长测定反应液的吸光度,并计算实验结果。文献中通过大量实验摸索与研究,确定了双波长分光光度法的最佳实验条件,并且通过与标准法相比较,进一步说明该方法精密度和准确度高,是可以采用的。双波长分光光度法适用范围广泛,适用于地表水、自来水、生活污水等各种水质的高锰酸盐指数的测定。

     

    紫外分光光度法

    紫外分光光度法具有快速简便、灵敏度高、试剂用量少,容易实现在线分析等特点,被广泛应用于化学、生命科学、材料科学以及环境科学等领域。因此,紫外分光光度法有可能成为测定高锰酸盐指数的新方法,引起广大科研工作者的探索与实践。该方法基于高锰酸钾特有的紫红色,在波长525nm处有最大吸收峰。测定时在酸性条件下,用定量且过量的高锰酸钾氧化水体中的还原性物质,过量的高锰酸钾采用紫外-可见分光光度仪测定吸光度,从而建立高锰酸盐指数和吸光度的标准曲线,通过曲线计算出待测水样的高锰酸盐指数。实验研究表明,紫外分光光度法测定高锰酸盐指数具有良好的线性关系、良好的精密度和准确度。同时,相比标准分析方法,该法具有灵敏度高、精密度好、成本低、用量少、快速省时、易实现在线监测等特点,是一种对环境友好的监测分析方法。

     

    消解方法

    采用国标(GB/T11892-1989)中滴定法测定高锰酸盐指数时,往往水浴加热时间过长,样品在沸水中需加热30min;观察水浴是否沸腾不直观,具有主观性;水浴沸腾温度受到环境因素影响,加热温度达不到要求,直接导致测定结果偏低。这样既消耗时间,加热效率低,又影响实验数据的重复性,特别是有大批量样品需要分析时情况更为突出。因而,样品处理的加热方式、加热温度、加热效率有待于改进与提高。滴定法测定高锰酸盐指数具有仪器简便、成本低、方法应用范围广等优点。但是,在实际分析测定时往往出现各种各样的问题,如反应条件难控制、操作较繁琐、实验效率低等。随着社会对环境保护的重视与要求,水质监测工作将会越来越繁重。因此,在保证分析结果准确可靠的前提下,能尽量缩短实验时间、减少能源消耗与污染、提高分析效率、实现在线远程监测等,将是人们不断探索与研究的重要课题。

    高锰酸盐指数和化学需氧量在应用和测定方法上有何区别?二者在数量上有何关系?

    高锰酸盐指数仅限于地表水、饮用水和生活污水,化学需氧量主要用于工业废水;测定方法上两者使用的氧化剂不同,前者为高锰酸钾,后者为重铬酸钾,氧化性较高锰酸钾强;高锰酸盐指数的测定中过量的高锰酸钾用草酸钠还原并过量,然后再用高锰酸钾回滴过量的草酸钠,而化学需氧量的测定中使用硫酸亚铁铵进行标定过的重铬酸钾;一般情况下,重铬酸钾法的氧化率可达90%,而高锰酸钾氧化率为50%左右,故化学需氧量数量上大于高锰酸盐指数。

     


    北裕CGM800全自动CODMn分析仪是上海北裕分析仪器股份有限公司为解决广大客户全自动高效测量水样中高锰酸盐指数而推出的一款全新产品。该仪器在测定高锰酸盐指数时实现了“消解-分析”的全自动一体化,避免了传统手动操作的测试速度慢,人工观察颜色变化造成人为误差等不足,使高锰酸盐指数的测定实现了自动化,仪器化,在提高效率的同时,保证测试结果的准确性。

    北裕CGM800全自动CODMn分析仪

    北裕CGM800全自动CODMn分析仪

     

    北裕CGM800全自动CODMn分析仪测试原理:

    1.水样消解方式,完全按照国标“水质高锰酸盐指数的测定(GB11892—1989)”中规定的方法;

    2.在已消解完成的水样中加入定量的亚硝酸钠,消耗剩余的高锰酸钾。

    3.依据“水质亚硝酸盐氮的测定气相分子吸收光谱法(HJ/T197─2005)的规定,测定水样中剩余亚硝酸钠的含量,从而计算出高锰酸盐指数值。

    北裕CGM800全自动CODMn分析仪的特点:

    1.抗干扰能力强,水样几乎无需前处理,色度和浊度对分析过程无影响;

    2.测试前准备工作简单,所需准备试剂种类少,易配置;

    3.自动化程度高,“消解-分析”全程自动化,无需人工添加试剂,无需手工滴定计算高锰酸盐指数值;

    4.测定速度极快,每个样品平均仅需4min左右,一次性可处理30个样品,避免主观人为误差;

    5.测定结果准确可靠,分析操作过程简单便捷,安全环保;

    6.采用程序控制注射泵进样,流量精度可达0.1%;

    7.多重电子液位报警系统:当水位过低或过高时,仪器自动报警;

    8.特别设计的清洗槽,可避免待测水样在消解和分析过程中的相互干扰与污染;

    9.进样针巧妙设计,可避免试剂相互污染;

    10.精确的温度控制系统,能将温控精度提升到0.1度;

    11.多通道注射泵加样系统,每一种反应试剂都有独立的管路,避免试剂交叉污染。

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