主题:【第三届原创大赛参赛作品】酸性高锰酸钾法测定水中耗氧量方法探讨

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abcdefghijkl123
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这是一篇原创参赛作品,我把我参加省内系统内组织的职业技能竞赛的操作考试“水中酸性高锰酸钾耗氧量的测定”,如何使测定结果准确可靠的经验写出来给大家分享,谢谢。奖品许愿:九阳豆浆机一台,哈哈。

酸性高锰酸钾法测定水中耗氧量方法探讨



摘要:本文主要通过用配制标准溶液(耗氧量)的方法来对GB/T5750.7-2006中第一法:采用酸性高锰酸钾法测定饮用水中耗氧量,进行方法探讨。阐明了实验操作中严格控制各相关条件:高锰酸钾浓度、反应时间、滴定速度是确保数据准确可靠的关键因素,并通过正交试验方案设计来说明各因素主次关系。

关键词:标准溶液(耗氧量)  控制条件    准确可靠      正交试验方案





一、前言:饮用水中高锰酸钾法耗氧量GB/T5750.7-2006中是采用第一法:酸性高锰酸钾氧化法。其是一个条件性的相对指标,相信大家在用此法检测饮用水中耗氧量的指标时还是会感到困惑的:如反应条件、滴定速度、温度、高锰酸钾浓度(氧化校正系数K值)等对准确定量该指标是否有影响呢?如何才能提高检测数据的准确性呢?笔者就通过测定自己配制的标准溶液(耗氧量)的方法来阐述对方法中各条件的严格控制来提高检测数据的准确性。



二、实验部分

1、主要仪器及试剂

可控制式的恒温水浴(天津泰斯特仪器有限公司)

高锰酸钾标准溶液(分析纯)、硫酸(分析纯)、草酸钠(分析纯)、葡萄糖(质控品)

2、配制标准溶液(耗氧量)

(1).  GB/T11914-89中有提到用邻苯二甲酸氢钾配制耗氧量标准溶液,但笔者通过实验和文献查阅用其作标液氧化高锰酸钾的效率不高。

2.  用葡萄糖来配制标液,欲配制浓度为3.53mg/L的耗氧量标液。

将分析纯的葡萄糖在102~105下烘干1小时,冷却后准确称取0.6364克,用二次蒸馏水定容至1000mL,作为贮备液,冰箱保存。

  取上述溶液10mL,用二次蒸馏水定容至1000mL即为3.53mg/L的耗氧量标准使用液。

  方程式:

C6H12O6 +6O2                    H2O+CO2

180              6×32

X    353 mg



X=180×353×0.001/(6×32×0.52)=0.6364(g)

(0.52为实际操作中考虑到氧化效率系数,该数据为查阅文献而得)

3、实验步骤

取100.0mL3.53mg/L的耗氧量标准使用液,置于已预先用高锰酸钾处理过的锥形瓶中,加入5mL(1+3)硫酸液及10.00mL高锰酸钾标准溶液(浓度约为0.01moL/L)。将锥形瓶放入沸腾的水浴中(水浴液面一定要高于锥形瓶内溶液的液面),准确放置一定时间,取出锥形瓶,趁热用胖肚移液管加入10.00mL0.01000moL/L草酸钠标准使用溶液,充分振摇,使红色褪尽。用滴定管滴入高锰酸钾标准溶液(浓度约为0.01moL/L),至溶液呈微红色即为终点,记录用量V(mL)。同时用100.0mL二次蒸馏水进行空白试验。扣除空白所得值作为测定值,与标准值3.53mg/L的耗氧量比较测定结果的可靠性。

4正交试验方案设计

选取高锰酸钾标准浓度、水浴加热时间及滴定速度作为正交试验方案的三个因素作为考察因素,每个因素选取三个水平,以测定葡萄糖标液溶液的耗氧量之值作为考察指标,选用L9(33)正交表安排试验方案,其因素水平表见表1,实验结果具体见表2。



因素水平表



    因素

水平

水浴加热时间minA

滴定时间minB

高锰酸钾标液浓度moL/LC

1

25

4

0.009600

2

35

2

0.009600~0.01000

3

27~32

3

0.01000





2 正交试验方案设计及实验结果



    因素水平



实验序号

水浴加热时间minA

滴定时间minB

高锰酸钾标液浓度moL/LC



葡萄糖标液耗氧量测定值(mg/L

1

1

1

1

3.39

2

2

1

2

3.24

3

3

1

3

3.74

4

1

2

2

3.18

5

2

2

3

3.70

6

3

2

1

3.68

7

1

3

3

3.64

8

2

3

1

3.81

9

3

3

2

3.57

K1

10.21

10.37

10.88

/

K2

10.75

10.56

9.99

/

K3

10.99

11.02

11.08

/

R

0.78

0.65

1.09

/



注:K1—各因素“1”水平所对应的实验指标之和;K2—各因素“2”水平所对应的实验指标之和;K3—各因素“3”水平所对应的实验指标之和;R—各因素水平之极差。



三、结果与讨论

1.  结果分析

从表2可以看出,RC>RA>RB,即各因素对高锰酸钾耗氧量的测定影响主次为:高锰酸钾标液浓度、水浴加热时间、滴定时间。从表2还可看出最佳试验方案是实验9,通过验证实验进一步证实了此结果。即水浴加热时间为27~32分钟、滴定时间为3分钟、高锰酸钾标准使用液的浓度为0.009600~0.01000moL/L)。

2.  高锰酸钾浓度的影响

正交试验极差结果表明:高锰酸钾浓度的影响最大。

高锰酸钾浓度在酸性条件下的化学反应方程式为:

Mn7+ + 5e      Mn2+    E0=1.51V,

由能斯特方程可知,此时氧化电极电位为:



稀溶液的活度系数近似等于1,其浓度与活度很接近。若不考虑其他因素,两种不同浓度的高锰酸钾会使上式产生差异,从而使其氧化能力产生差异,所以选择合适浓度的高锰酸钾是确保分析结果准确可靠的关键。当高锰酸钾的浓度过低时,将会影响其氧化能力,从而使测定结果偏低;当高锰酸钾的浓度过高时则会影响滴定终点的判断。另外,在实际分析中,还要准确测定高锰酸钾的校正系数,K值最好在0.95~1.0之间,经大量的分析测试校正系数表明K值每相差0.01,将使分析结果浮动0.02mg/L左右的。批量分析时,没有必要每个样品均测定K值,一般在4~5小时内测定2~3个K值,然后用其平均值计算这段时间内平均值即可。因为大量的试验验证了K值在4~5小时内不会随时间和试样液的变化而变化。

3.  水浴加热时间

正交试验结果表明:水浴加热时间为27~32分钟为最佳。如果加热时间延长了产生正偏差,加热时间缩短则产生负偏差,这可能是由于化学反应的速度一经确定,反应时间将直接影响反应的进行程度。因此,在进行批量分析时,必须将锥形瓶每隔5分钟后一个个的分别放入到已沸腾的水浴锅中,方可严格控制加热时间为30分钟左右。

4.  滴定时间的影响

滴定时,温度不宜太高,太高会使草酸钠发生分解,不利于反应的进行;也不宜太低,太低会使测定结果偏低。在酸性条件下,高锰酸钾与草酸钠的最佳反应温度是(60~80)℃。故将锥形瓶从水浴中取出来时,温度降至90后,再用胖肚移液管加入10.0mL的草酸钠标准使用液,这样既快又准。此时温度约为80℃,再用高锰酸钾标准使用液滴定,保证滴定的速度成滴不成线进行,在1分钟内滴定完成。如果滴定速度过快,高锰酸钾溶液会分解成为氧化锰而影响测定结果的可靠性;滴定速度太慢,则由于样液温度随着滴定时间的增加而逐渐下降,使得测定结果偏高。



四、总结

高锰酸钾耗氧量其是一个相对性的条件指标,其测定值受测定条件的影响很大,在实际工作中要严格控制高锰酸钾溶液浓度、水浴加热时间、滴定速度,方可使测定值准确可靠。





参考文献



[1]  GB 11914-1989 水质化学需氧量的测定 重铬酸盐法 



[2]  GBT 5750.7-2006 生活饮用水标准检验方法 有机物综合指标 



[3]  张媛华.高锰酸钾指数测定过程中的几个重要环节[J].云南环境科学,2004,23:206-207.



Acidic potassium permanganate method for determination of oxygen consumption in water

Abstract: This paper prepared by using standard solution (oxygen consumption) method to the first law of GB/T5750.7-2006: Determination by acidic potassium permanganate oxygen consumption in drinking water, the Method.
Illustrates the experimental operation in the strict control of relevant conditions: potassium permanganate concentration, reaction time, the titration speed is critical to ensure the accuracy and reliability of data elements, and through the orthogonal design to illustrate the relationship between primary and secondary factors.

Keywords: standard solution (oxygen consumption) control conditions orthogonal solution is accurate and reliable
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2010/11/28 19:22:12 Last edit by 土老冒豆豆 举报
coffee8
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。即水浴加热时间为27~32分钟、滴定时间为3分钟、高锰酸钾标准使用液的浓度为0.009600~0.01000
而在文章的最后“在1分钟内滴定完成”,怎么理解?
hunter_sz
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哈哈,很好的资料,同时也对楼主的无私奉献再次感谢。
abcdefghijkl123
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滴定时间为3分钟:是指从水浴中取出到滴定到微红色的终点.在1分钟内滴定完成:则指的是开始用高锰酸钾标准使用液滴定到终点的到达
abcdefghijkl123
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从水浴中取出锥形,稍冷,用胖肚移液管加入草酸钠标准使用液约要2分钟的啊
风肃
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