地下水测试高锰酸盐指数消解技术发展

地下水测试高锰酸盐指数消解技术发展

周玉洁1，何 玉2，张济龙1，魏 莉1，张卫威1，安金玲1

（1. 四川省地质工程勘察院，四川成都,610072 ；2. 乐山市环境监测中心站，四川乐山）

摘要：地下水是水资源的重要组成部分，与人类社会有着密切的关系。高锰酸盐指数作为其中一项检测指标有着长足的发展， 本文对其消解方法的发展进行了较全面的综述。

高锰酸盐指数最常用的分析方法为滴定法，其中加热消解一步对实验结果影响尤为关键，因此在消解方法的探究和改进上进行了广泛的探索。如王俊荣报道的采用COD 节能恒温加热器和配套的加热管、空气冷凝管进行水样处理，于170℃恒温下加热回流10min 进行消解的节能加热法；韩靖等人通过大量的实验摸索与对比研究的采用电炉、电热板的方式进行直接加热的直火消解法；以及孙国良等报道的微波消解法。

The development of permanganate index resolves method for

ground water testing

Zhou Yujie1,He Yu2, Zhang Jilong1,Wei Li1,Zhang Weiwei1,An Jinling1

(1.Institute of Geological Engineering of Sichuan province,Chengdu,610072,Sichuan;

2.Environmental Monitoring Center Station of Leshan,Leshan,Sichuan)

Abstract ：Groundwater is the important composition of water resources, which has a close relationship with

human society.Permanganate index as one of the detection item has considerable development.The determination

methods of permanganate index were comprehensively summarized in this paper。

It frequently determination method is titration. Heating resolving as the key point step for permanganate

index is analyzed comprehensively.Recently,Wang et al.developed the thermostat heater,which resolves

sample at 170℃ for 10 min.Han et al.reviewed the difference between water bath and direct heating by electric

stove and electric panel.Sun reported the microwave digestion.

However,groundwater pollution is an global issues.The whole society should concern and involve pollution

control.

Based on the expert system overview and can take advantage of a brief analysis of computer technology, discussed in detail the expert system module system.

Keywords ：Permanganate index;resolve method;improve

0 前言

地下水顾名思义是泛指存在于地下多孔介质中的水，作为

地球上重要的水体，与人类社会有着密切的关系。地下水的贮存

有如在地下形成一个巨大的水库，据不完全统计，中国地下水的

开采利用量约占全国总用水量的10—15%，其中北方各省区由

于地表水资源不足，地下水开采利用量大。但是，长期过度开采

以及经济的发展使得地下水出现了很多问题。

根据国家HJ/T164-2004《地下水环境监测技术规范》，GB/

T14848-93《地下水质量标准》和GB 5750-2006《生活饮用水标

准检验法》的要求，地下水常规检测项目高锰酸盐指数作为必测

项目中反映水体有机及无机可氧化物质污染程度的常用综合性

指标，其测定方法与发展受到了广泛关注与研究。

1 高锰酸盐指数

1.1 定义

高锰酸盐指数定义为：在一定条件下，用高锰酸钾氧化水

样中的某些有机物及无机还原性物质，由消耗的高锰酸钾量计

算相当的氧量。

1.2 分析方法

最常用的分析方法为滴定法，其中加热消解一步对实验结

果影响尤为关键，因此在消解方法的探究和改进上进行了广泛

的探索。

实验中使用的高锰酸钾，草酸钠是优级纯，所使用的水是

蒸馏水，除此之外的其他试剂都是分析纯，首先我们需要在全

玻璃的蒸馏器中放入1L 水，在蒸馏之前还需加入10mL 的硫酸

以及少许的高锰酸钾，然后再进行蒸馏，将100mL 初馏液弃掉，

之后的馏出液放到细口瓶内，瓶口用玻璃塞塞好。在用硫酸溶

液溶解高锰酸钾之前需要先把硫酸进行稀释，在100mL 密度为

1.84g/mL 的硫酸中加入300mL 的水，紧接着在此溶液中加入几

滴高锰酸钾溶液，当溶液出现粉红色时停止加入。在配制草酸钠

标准贮备液之前首先要称取0.6705g 的草酸钠将其在120℃高

温的环境下烘干2h, 放冷之后将其溶解在水中，然后将溶液移

到100mL 的容量瓶中，加水进行稀释，直到液面接触到标线，将

溶液混匀，放在4℃的环境下保存。在制作高锰酸钾标准贮备液

之前需要先称取3.2g 的高锰酸钾将其溶解在水中，然后加水进

行稀释，稀释到1000mL，然后进行水浴加热，加热所需水的温度

大概为90℃ ~95℃，加热时间约为2h，然后冷却。将溶液存放2

天，把清液倒入1000mL 棕色的容量瓶里，然后加水稀释至刻度

混匀，该溶液放在黑暗处可保存几个月，在使用时再标定浓度。

实验中分别称取不同质量的葡萄糖配制成不同高锰酸钾指数的

水样，实验的过程中还要设置相应的空白试验作为对照。

1.3 消解法的改进

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。

1.3.1 快速消解法

常规分析法的主要操作是取100mL 的待测水样放在250mL

的锥形瓶中，然后用移液管向锥形瓶中加入5mL 的硫酸，摇匀，

接下来需要用滴定管向水样中加入10mL,0.1mol/L 的高锰酸

钾溶液，摇匀，在沸水浴中加热30min, 之后将锥形瓶取出往里

加入10mL,0.1mol/L 的草酸钠溶液并摇匀，等到水温降低，当

水温降到70℃ ~80℃时用高锰酸钾溶液进行回滴，直至其变为

微红色，然后把用量记录下来。此种方法依据的原理主要是用硫

酸把待测的水样进行酸化，在酸性条件下加入高锰酸钾作为氧

化剂，然后把混合溶液放到恒温消解器中做消解处理，消解完成

后将剩余的高锰酸钾还原，还原所用的试剂为已知浓度的草酸

钠溶液，之后再用高锰酸钾溶液进行回滴，从而得出消解所消耗

的高锰酸钾数值。而快速消解法需要取50mL 的水样放在250mL

的消解瓶中，然后用移液管往里面加入2.5mL 的硫酸，摇匀，接

下来同样用滴定管加入5mL,0.1mol/L 的高锰酸钾溶液，摇匀，

然后放入3~5 粒玻璃珠，之后把消解瓶放到消解器里面固定好，

然后对其加热直至沸腾，保持沸腾状态10min，然后取出放入

5mL,0.1mol/L 的草酸钠溶液并摇匀等到水温降低，当水温降到

70℃ ~80℃时用高锰酸钾溶液进行回滴，直至其变为微红色，然

后把用量记录下来。快速消解加热法减少了样品的取样量，而且

节省了测定的时间，从而提高了测试的效率。

1.3.2 节能加热法

针对水浴加热所面临的问题，《水和废水监测分析方法》

( 第3 版) 增补版中加入了节能加热法，很多研究者也进行了

积极探索。王俊荣采用COD 节能恒温加热器和配套的加热管、空

气冷凝管进行水样处理，于170℃恒温下加热回流10min( 从开

始沸腾时准确计时)。通过实例检测以及与标准方法进行对照

实验，证明了节能加热器的使用缩短了加热时间，减少了水样的

挥发损失，并且有较高的精密度和准确度。陈锦文采用钢精锅进

行水浴加热，并盖上锅盖保证加热过程处于水蒸气气氛中。实验

中保证了水浴加热的均匀性，减少了水样的蒸发，保证了体系的

酸度，较好的控制了实验条件，因此，节能加热法使得高锰酸盐

指数测定的条件容易控制，因而也就保证了实验结果的准确度

和精密度。

1.3.3 直火加热法

许多研究采用电炉、电热板的方式进行直接加热，代替水

浴加热测定高锰酸盐指数。张薛冬报道指出直火加热法与水浴

加热法测定高锰酸盐指数法结果基本一致，直火加热法测得高

锰酸盐指数的标准偏差为0.14mg/L，变异系数为4.67%，水浴

加热法测得高锰酸盐指数的标准偏差为0.10mg/L, 变异系数

为3.34%，因此可用直火法代替水浴加热法，并且直火法具有省

时、省力、省电、提高分析速度的优点，在大批量样品的分析中体

现出较强优势。

1.3.4 微波消解法

测定化学需氧量(CODCr) 时，采用微波消解法具有耗时少、

用量低、效率高、方法简便、减轻环境污染等优点，已被广泛使用

[ ]。因此，在测定高锰酸盐指数时，微波消解法也应该具有很多

优点，引起了人们的关注。

孙国良等采用微波消解法改进了高锰酸盐指数的测定，通

过对微波火力选择、微波消解时间、反应酸度调节等条件测试，

建立了微波消解法测定高锰酸盐指数的方法。并将此法与常规

的水浴加热法进行对比，测得相对偏差分别为2.24% 和3.81%。

结果表明，微波消解法具有高效、快速、消解效率高等特点。同

样，窦宪民等利用微波加热技术处理样品，使分析速度大大提

高，5min 内可一次性完成近20 个样品的消解工作。与标准方

法相比较，微波消解法节省了时间、人力和物力，分析结果没有

显著性差异。

2 结论

高锰酸盐指数作为一个地下水监测条件性的相对指标，它

的发展一直受到研究人员的广泛关注，节能加热法，直火加热法

以及微波消解法作为传统水浴消解法的补充，对高锰酸盐指数

的发展起到了较好的推动作用。