水中耗氧量的测定——酸性高锰酸钾滴定法

重庆化工职业学院 毕业论文（设计）任务书

论文（设计）题目：水中耗氧量的测定

——酸性高锰酸钾滴定法

专 业 名 称 工业分析与检验 毕 业 生 王彩容 学 号 指 导 教 师 曾祥燕/赵其燕 职 称 副教授/讲师 完 成 期 限 2013 年 3月 15日 至 2013年6月20日 系主任 年 月 日审查 教务处长 年 月 日审批

学生签名： 指导教师：

水质耗氧量的测定

——酸性高锰酸钾滴定法

王彩容 重庆化工职业学院

（重庆嘉陵四村100号 400020）

[摘要] 本方法选自《生活饮用水卫生规范》(2001),规范的用酸性高锰酸钾法测定生活饮用水及水源水中的耗氧量(也称高锰酸钾指数)。高锰酸钾在酸性溶液中将还原物质氧化,过量的高锰酸钾用草酸还原。本文针对加热时间,加高锰酸钾方式。水样稀释.滴定k值等作出细致的理解,使操作更为简便。本法适用于氯化物浓度低于300mg/L（以Cl-计）的生活饮用水及其水源水中耗氧量的测定。当水样为100mL时,最低检测质量浓度为0.05mg/L,最高可测定毫氧量为5.0mg/L[1]。

关键词: 耗氧量；高锰酸钾指数；滴定

目录

引 言 ............................................................................................................................. 1 1实验部分 .................................................................................................................... 2

1.2实验试剂 .......................................................................................................... 2 1.3实验仪器 .......................................................................................................... 2 1.4实验步骤 .......................................................................................................... 2 2实验条件讨论 ............................................................................................................ 3

2.1空白值对高锰酸钾指数的影响 ...................................................................... 3 2.2酸度对测定结果的影响 .................................................................................. 4 2.3加热时间对测定结果的影响 .......................................................................... 4 3水样的测定 ................................................................................................................ 4 4实验结论和注意事项 ................................................................................................ 6

4.1实验结论 .......................................................................................................... 6 4.2注意事项 .......................................................................................................... 6 致 谢 ........................................................................................................................... 8 参考文献 ....................................................................................................................... 9

引 言

环境化学（environmental chemistry）是研究化学物质，特别是化学污染物在环境中的各种存在形态及特性、迁移转化规律、污染物对生态环境和人类影响的科学，主要研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法。它是环境科学研究和环境科学的基础内容之一[2]。然而在环境化学中水中耗氧量也是其中的一个重要检测指标。

耗氧量是指将水样加入一定量高锰酸钾溶液，在酸性条件下加热一定时间后进行测定，以 计的高锰酸钾氧化所消耗的量（O2mg/L）。它反映了水中悬浮的和可溶的能被高锰酸钾氧化的那一部分有机物和无机物的量。耗氧量是反映水质受到污染（特别是有机物污染）的替代水质指标之一。它不是反映水质受到污染的那些具体污染物的特征，而是反映各个污染物可被高锰酸钾氧化的共性。

耗氧量高的水反映其受到有机物较多的污染。水的耗氧量与水质之间的关系（Connection between water quality and oxygen con-sumption）如下：①耗氧量与水的感官性质的关系：水的耗氧量高，水的有机污染较重；有机物中有些致嗅、致味、有些致色，如腐殖质含量高，水的色度也高。可见，耗氧量与水的感官性质正相关。②耗氧量与水致传染病的关系：耗氧量不仅反映水受到有机污染的程度，而且反映水的净化程度。受污染的水或净化不良的水都会导致疾病。例如，耗氧量高的水质，消毒后余氯容易消失，微生物易于生长繁殖，会引起肠道疾病。消化道疾病（包括肝癌）与耗氧量正相关。我国1985～1988年2074个县调查显示，以耗氧量3 mg/L为卫生标准时，耗氧量超标率为13.3%，1985～1994年35个大城市统计表明，供水耗氧量不合格率为23%。耗氧量高不仅增加饮用水的微生物风险，而且增加饮用水的化学风险，如消毒副产物增多。③耗氧量与水的致突变性的关系：能抑制DNA修复功能的化合物均为致突变物。美国在自来中曾发现45种致突变物，如三卤甲烷、DDT、百草枯、亚硝胺、苯、砷、烷基汞等。此外，水中腐殖质和其他一些有机物，是消毒副产物（DBPs）的前体物，而且也会产生致突变物、致癌物。所有有机污染物都可以测定为TOC、、 、 及BOD，因此耗氧量与被有机污染的水的致突变性有一定的相关性。耗氧量与水的致癌性也有相关性。

总之，耗氧量是反映水质受到污染（特别是有机物污染）的替代水质指标之一，因此耗氧量与水质的关系，实质上则是水质污染（特别是有机物污染）一水的感官性质、水致肠道疾病、水的致突变性、致癌性等水质的关系。

1实验部分

1.1实验原理

水样在酸性条件下，在水浴上加热煮沸半小时后，水中有机物被高锰酸钾所氧化，过量的高锰酸钾用草酸来还原：

3H2SO4+2KMnO4+5H2C2O4 → K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2O

水中有氯离子不得大于300mg/L，因为氯化物与硫酸生成盐酸，在热溶液中盐酸易被高锰酸钾氧化生成氯气，因此消耗高锰酸钾较多，造成结果偏低。水样中如存在较多的无机还原物如亚硝酸盐、亚铁、硫化物等都能消耗高锰酸钾.使结果偏低。

1.2实验试剂

1.2.1 硫酸溶液(1＋3)：将1体积硫酸（ρ20=1.84g/mL）在水浴冷却下缓缓加到3体积纯水中，煮沸，滴加高锰酸钾溶液至溶液保持微红色。

1.2.2 草酸钠标准贮备溶液［c(1/2Na2C2O4)＝0.100 0mol/L］：称取6.701g草酸钠(Na2C2O4)溶于少量纯水中，并于1000mL容量瓶中用纯水定容。置暗处保存。 1.2.3 高锰酸钾溶液［c(1/5KMnO4)＝0.100 0mol/L］：称取3.3g高锰酸钾(KMnO4)，溶于少量纯水中，并稀释至1000mL。煮沸15min，静置2h。然后用玻璃砂芯漏斗过滤至棕色瓶中，置暗处保存并按以下方法标定浓度：

1.3实验仪器

1.3.1 电热恒温水浴锅(可调至100mL). 1.3.2 滴定管(25mL)

1.3.3 移液管(10mL、25mL、100mL等)

1.4实验步骤

1.3.1 锥形瓶的预处理:向250mL锥形瓶内加入1mL硫酸溶液及少量高锰酸钾标准溶液。煮沸数分钟,取下锥形瓶用草酸钠标准使用溶液滴定至微红色,将溶液弃去。

1.3.2 吸取100mL充分摇匀的水样(若水样中有机物含量较高,可取适量水样以纯水稀释至100mL),置于上述处理过的锥形瓶中,加入5mL硫酸溶液,用滴定管加入10.00mL高锰酸钾标准溶液。

1.3.3 将锥形瓶放入沸腾的水浴中.准确放置30min。如加热过程中红色明显减退.须将水样稀释重做。

1.3.4 取下锥形瓶,趁热加入10.00mL草酸钠标准使用溶液,充分振摇,使红色褪尽。

1.3.5 于白色背景上,自滴定管滴入高锰酸钾标准溶液,至溶液呈微红色即为终点（30-60s）不褪色。记录用量V1(mL)。

注:测定时如水样消耗的高锰酸钾标准溶液超过了加入量的一半.由于高锰酸钾标准溶液的浓度过低,影响了氧化能力,使测定结果偏低。遇此情况,应取少量样品稀释后重做。

1.3.6 向滴定至终点的水样中,趁热(70 OC～80OC)加入10.00mL草酸钠溶液.立即用高锰酸钾标准溶液滴定至微红色为终点（30-60s）不褪色，溶液温度不低于55C,记录用量V2(mL).如高锰酸钾标准溶液物质的量浓度为准确的0.0100 mol/L滴定时用量应为10.00mL。否则可求校正系数(K)。

1.3.7 如水样用纯水稀释,则另取100 mL纯水,同上述步骤滴定,记录高锰酸钾标准溶液消耗量V0(mL)。 1.3.8结果计算 求校正系数K=10/V2

K—校正系数；

V2—校正实验时高锰酸钾标准溶液消耗量，mL；

高锰酸钾盐指数（IMn）以每升样品消耗毫克氧数（O2,mg/L）来表示，按式计算。

10 V1 K 10 c 8 1000 IMn

100

式中：V1—样品滴定时，消耗高锰酸钾溶液的体积，mL； K—校正系数，mL；

c —草酸钠标准溶液，0.01000mol/L。 如样品经稀释后滴定，按下式计算。

10 1 K 10 10 0 K 10 R c 8 1000

IMn

O

3

式中：V0—空白试验时，消耗高锰酸钾溶液的体积，mL；

V3—测定时，所取样品的体积，mL；

R—稀释样品时，蒸馏水在100mL测定用体积内所占的比例（例如：

100 10

0.90） 10mL样品用水稀释至100mL，则R

100

2实验条件讨论

2.1空白值对高锰酸钾指数的影响

按1.2实验步骤，采用不同水质作空白值，测得值如表1结果。

表1 不同实验室用水的空白值

结果表明：采用不同的实验室用水，空白值不同（见表1），所以应以扣除所有纯水高锰酸钾指数值的结果更可靠。

在检测耗氧量高的水样是扣除了纯水的影响，纯水不需二次蒸馏或超纯水。

2.2酸度对测定结果的影响

由以上对比实验可以看出，酸度大时会使结果偏小，这是因为C2H2O4在酸性

大的条件下分解。

2.3加热时间对测定结果的影响

由以上对比试验可以得出，当加热时间不同时，会使测定结果有偏差，这是

因为氧化还原反应的程度不同的缘故。

3水样的测定

按1.4实验步骤，采样点一、二水样耗样量测定结果如下。

重庆化工职业学院毕业论文

开始 终点 温度 滴定 名称 序号 取样 量 (mL) 采样点 空白 一 平行测 Y1 定源水 Y2 Y3 平行测 C1 定出厂 水 混合源 水的稀 释 C2 C3 Y 100 100 100 100 100 100 50 100 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.25 9.90 2.34 2.35 2.35 1.39 1.39 1.37 3.85 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 读数 读数 校正 管校 (mL) (mL) (mL) 正 (mL) 0.00 +0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

用量 (mL)

计算结 果 (mg/L)

平均 值

0.25 9.91 2.34 2.35 2.35 1.39 1.39 1.37 3.85 1.96 1.97 1.97 1.19 1.19 1.18 6.09 1.19 1.97

开始 终点 温度 滴定 名称 序号 取样 量 (mL) 采样点 空白 三 平行测 Y1 定源水 Y2 Y3 平行测 C1 定出厂 水 混合源 水的稀 释 C2 C3 Y 100 100 100 100 100 100 50 100 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.44 9.98 2.45 2.44 2.45 1.52 1.53 1.51 4.20 0 0.00 0 0 0 0 0 0 0 读数 读数 校正 管校 (mL) (mL) (mL) 正 (mL) 0 +0.01 0 0 0 0 0 0 0

用量 (mL)

计算结 果 (mg/L)

平均 值

0.44 9.99 2.45 2.44 2.45 1.52 1.53 1.51 4.20 1.97 1.96 1.97 1.23 1.23 1.22 6.40 1.23 1.97

5

4实验结论和注意事项

4.1实验结论

实验室用水水质、酸度、加热时间对高锰酸钾指数的实验结果都会产生影响，所以应严格控制实验条件。

4.2注意事项

4.2.1配制试剂时需注意以下两点

1）蒸馏水常含有少量的有机物质,配制高锰酸钾溶液时必须加热煮沸,冷却后置于棕色瓶中,于暗处放置2周,使各种还原物质完全氧化,再用砂芯漏斗过,以滤去二氧化锰沉淀[8]。

2）草酸钠必须用基准试剂。配制时.应先置于干燥箱内130 OC恒温140分钟,以除去草酸钠中的水分,于干燥器内冷却后再称取。 4.2.2锥形瓶的预处理

测定前必须先预处理三角瓶,这一点是很重要的,如果预处理没处理好,就回影响测定结果的准确性[9]。 4.2.3在测定时必须遵守操作程序[10]

1）时间:必须将三角瓶置于沸腾的水浴中(以重新煮沸为准),准确放置30min。 2）温度:滴定时,温度以75 OC～85 OC最为合适,温度不宜过高.否则在酸性溶液中会使部分H2C2O4发生分解。

3）滴定速度:因这个反应是自动催化反应,最初几滴高锰酸钾溶液褪色很慢,必须等第一滴红色褪色,才能加第二滴,等几第高锰酸钾溶液起作用后,可加快速度,但也不能呈直线形式,否则部分加入的KMnO4来不及与C2O4 2-反应,在热的酸性溶液中会发生分解:4MnO4- +12H+→ 4Mn2++5O2+6H2O；

4）滴定完成后静止2分钟,读取滴定管上的消耗量。读数时,对于无色和浅色溶液如草酸钠,应读取弯月面下实线的最低点,视线应与弯月面下缘实线的最低点相切；对于有色溶液，如高锰酸钾就应读取液面的最上缘，视线应与液面两侧的最高点相切。

4.2.4下面两种情况下，还需将水样稀释再做

1）加热过程中如红色明显减退，说明有机物含量太多；

2）测定时如水样消耗的高锰酸钾超过了加入量的一半，由于高锰酸钾的浓度过

低，因而影响了氧化能力使测定结果偏低了。

致 谢

本论文是在我的指导老师曾祥燕老师的亲切关怀与细心指导下完成的。从课题的选择到论文的最终完成，曾老师始终都给予了细心的指导和不懈的支持，曾老师宅心仁厚，闲静少言，不慕荣利，对学生认真负责，在他的身上，我可以感受到一个学者的严谨和务实，这些都让我获益菲浅，并且将终生受用无穷。毕竟“经师易得，人师难求”，希望借此机会向曾老师表示最衷心的感谢！ 此外，本文最终得以顺利完成，也是与同学和老师们的帮助分不开的，虽然他们没有直接参与我的论文指导，但在开题时也给我提供了不少的意见，提出了一系列可行性的建议，在此向他们表示深深的感谢！

最后要感谢的是我的父母，使我在漫长的人生旅途中心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！我一定会好好孝敬和报答他们！

参考文献

[1] 卫生部《生活引用水卫生规范》2001年6月328-330页

[2]王红云 赵连俊主编.坏境化学.北京：化工工业出版社—第二版，2009 [3] 陈亚妍、陈昌杰《生活引用水检验规范注解》北京科学技术文献出版社2001.154

[4] 廉江中法水厂设计手册

[5] GB 5749-85，生活引用水卫生标准

[6] 中国环境保护标准汇编—水质分析法，2001年6月第一版 中国标准出版社 [7] 中师范大学等《分析化学》1988年5月第二版 [8] 拥军、黄志强、戴华、张莹《分析化学》2004年出版 [9] 生活引用水标准检验法，GB5750-85 中国标准出版社出版 [10] 陈亚妍《生活引用水检验规范注解》2001年6月153-155页

指导教师评语：

毕业考核委员会评语：

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