隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展和城市化進(jìn)程的加大，水環(huán)境的污染日益嚴(yán)峻，有機(jī)污染物的普遍性和嚴(yán)重性對人類健康有直接和潛在的危害。高錳酸鹽指數(shù)是評價(jià)水體有機(jī)物和還原性物質(zhì)污染程度的綜合指標(biāo)，是生活飲用水的常規(guī)檢測項(xiàng)目，在德國、日本等國家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中，高錳酸鹽指數(shù)也是水體評價(jià)非常重要的指標(biāo)。現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)測定方法中采用草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定法測定高錳酸鹽指數(shù)。方法存在耗費(fèi)時(shí)間長、試劑用量大、操作步驟多、分析人員勞動(dòng)強(qiáng)度高等缺點(diǎn)，且極易引入人為誤差，測試數(shù)據(jù)的重復(fù)性差。分光光度法具有快速簡便、靈敏度高、試劑試樣量少等特點(diǎn)，易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、在線分析，被廣泛用于生命科學(xué)、材料科學(xué)以及環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域。

本文采用分光光度法測定水中的高錳酸鹽指數(shù)，并與草酸鈉滴定方法比較，研究結(jié)果表明，該方法可以準(zhǔn)確測定高錳酸鹽指數(shù)，且具有快速簡便、靈敏度高、精密度好、試劑試樣量少、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是一種對環(huán)境友好的分析方法。

1 試劑及儀器

1.1 主要儀器

752N 紫外-可見分光光度計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；HH-S6A 六孔水浴鍋，北京科偉永興儀器有限公司；AL104 分析天平，梅特勒-托利多國際貿(mào)易（上海）有限公司；202 電熱鼓風(fēng)干燥箱，北京科偉永興儀器有限公司。

1.2 試劑配制

硫酸（H2SO4）ρ=1.84g/ml，

優(yōu)級純高錳酸鉀（KMnO4），

優(yōu)級純硫酸溶液：1+2（V/V）

高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)貯備液：濃度 Cz （1/5KMnO4） 約為0.1mol/L：稱取 3.2g 高錳酸鉀溶解于水并稀釋至 1000mL。 于 90~95℃水浴中加熱此溶液兩小時(shí)，冷卻。存放兩天后，傾出清液，貯于棕色瓶中。

高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：濃度 Cs（1/5KMnO4）約為 0.01mol/L：吸取 100mL 高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)貯備液于 1000mL 容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，混勻。此溶液在暗處可保存幾個(gè)月，使用當(dāng)天標(biāo)定其濃度。

2 理論依據(jù)

2.1 波長選擇

移取 KMnO4 標(biāo)準(zhǔn)溶液 5mL 到 50mL 比色管中，加水稀釋至 50.00mL 標(biāo)線，混勻后置于暗處 5min。以二次蒸餾水為參比，用 10mm 比色皿，在紫外-可見分光光度計(jì)上，由480nm 開始掃描至 600nm，掃描的結(jié)果顯示測定 KMnO4 在525nm 處有峰值，本實(shí)驗(yàn)選定 525nm 為測定波長。

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

采用酸性高錳酸鉀法[6]，高溫下酸介質(zhì)中用 KMnO4 的氧化性進(jìn)行測定。具體過程：取 25mL 樣品加入 5mL 硫酸溶液，加熱至 96℃~98℃，等待 10min，然后加入 5mL KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液，再次等待10min，冷卻后使用純水定容 50mL；使用分光光度計(jì)測量吸光度，進(jìn)行計(jì)算得到樣品的高錳酸鹽指數(shù)。

3 結(jié)果與討論

3.1 高錳酸鉀用量對結(jié)果的影響

移取 25mL 濃度為 10mg/L 的高錳酸鹽指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)溶液各加入 5mL 硫酸溶液，加熱至 96℃~98℃，等待 10min，分別 加 入 3mL、4mL、5mL、6mL KMnO4 標(biāo) 準(zhǔn) 溶 液 ， 等 待10min，冷卻后使用純水定容 50mL，使用分光光度計(jì)測量吸光度 A1。使用純水代替標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)進(jìn)行測試，使用分光光度計(jì)測量吸光度 。如表 1。

理論 3ml 高錳酸鹽指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)溶液也足以使標(biāo)準(zhǔn)溶液反應(yīng)完全，但是根據(jù)表 2 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著高錳酸鉀使用量的增加，吸光度的間距也越大，說明反應(yīng)越完全。當(dāng)高錳酸鉀用量到達(dá) 5mL 后再增加高錳酸鉀用量吸光度間距基本不再變化。

3.2 反應(yīng)時(shí)間對結(jié)果的影響

移取 25mL 濃度為 10mg/L 的高錳酸鹽指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)溶液各加入 5mL 硫酸溶液，加熱至 96℃~98℃，等待 10min，加入 5mL KMnO4 標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別等待 5min、10min、15min、20min，冷卻后使用純水定容 50mL，使用分光光度計(jì)測量吸光度，如表 2。

隨著時(shí)間的延長，吸光度越來越大，但是當(dāng)時(shí)間超過10min 達(dá)到 15min 時(shí)，溶液出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，20min 后渾濁更明顯。說明 10min 是為最佳反應(yīng)時(shí)間，隨著反應(yīng)時(shí)間延長導(dǎo)致高錳酸鉀分解致使吸光度升高。

3.3 pH 值對結(jié)果的影響

移取 25mL 濃度為 10mg/L 的高錳酸鹽指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)溶液分 別 加 入 2mL、3mL、4mL、5mL、6mL 硫 酸 溶 液 ，加 熱 至96℃~98℃，等待 10min，加入 5mL KMnO4 標(biāo)準(zhǔn)溶液，等待10min，冷卻后使用純水定容 50mL，使用分光光度計(jì)測量吸光度，如表 3。

pH 值對高錳酸鉀的氧化能力有直接影響，反應(yīng)過程中會生成中間產(chǎn)物 MnO2，為絮狀物，會使吸光度升高，隨著 pH 值的升高，MnO2 繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)。pH 值的增加減少M(fèi)nO2 的生成使誤差更小。根據(jù)表 3 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)硫酸溶液加到 5mL 時(shí)，溶液澄清，繼續(xù)增加用量確實(shí)會增加高錳酸鉀的氧化能力，變化已不明顯。

3.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

選用污水處理廠出口水樣品、水庫水樣品、地表水樣品分別使用本文檢測方法同標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室方法進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 4。測試結(jié)果數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性良好。

4 結(jié)論

本文通過分光光度的方法完成對高錳酸鹽指數(shù)的檢測，確定了方法的步驟和流程，并進(jìn)行驗(yàn)證。本方法可以有效避免實(shí)驗(yàn)室滴定方法中人為誤差大、靈敏度低和重現(xiàn)性差的情況。分光光度法具有靈敏度高、準(zhǔn)確度高、選擇性好、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，并且本方法將實(shí)驗(yàn)量程擴(kuò)展到 10mg/L。為后續(xù)高錳酸鹽指數(shù)的檢測方法以及儀器產(chǎn)品的研發(fā)提供了新的思路。

聲明：參考《環(huán)境檢測》，如涉版權(quán)請聯(lián)系刪除

相關(guān)鏈接：有機(jī)，高錳酸鹽，高錳酸鉀