水中耗氧量的测定酸性高锰酸钾滴定法.docx

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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）

题目：

水中耗氧量的测定

——酸性高锰酸钾滴定法

指导教师：

***

专业：

工业分析与检验

姓名：

***

2013年03月16日

毕业设计（论文）任务书

题目：

水中耗氧量的测定

——酸性高锰酸钾滴定法

*******

专业：

工业分析与检验

******

2013年03月16日

实习单位简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

关键词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

实验部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1酸性高锰酸钾滴定法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.1实验试剂和仪器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.2实验原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.3实验步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.4实验数据记录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2小结与讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.1小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.2结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

谢辞．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

重庆化医恩力吉投资有限责任公司

重庆化医恩力吉投资有限责任公司于2011年7月18日注册成立，是重庆化医控股（集团）公司的全资子公司，所属企业有重庆能通建设开发有限责任公司。

其中能通开发有限责任公司的前身是重庆白涛化工园区开发有限公司，于2007年3月23日注册成立，于2011年7月26日更名为能通开发公司。

公司的经营范围：

1、从事投资业务（不得从事金融业务）；2、销售化工产品及原材料、建材、机械设备、电器设备、仪表；3、仓储服务等。

在建项目有MDI公用工程项目、白涛热岛项目、白涛管网项目、白涛物流项目、白涛廉租房项目。

注册资金5000万元。

公司是化医集团打造“千亿化医”的重要的公用工程服务平台公司。

自成立以来，以“创一流品牌、建百年企业”为目标，按照“135”战略，重点围绕化医集团“两片六基地”产业项目布局，努力打造一流的公用工程平台公司。

公司现有七部一室（办公室、人力资源部、党群部、规划发展部、工程建设部、安全环保部、经济运行部、财务部），有五个项目部（MDI公用工程项目部、白涛热岛项目部、管网项目部、物流项目部、廉租房项目部）。

公司现有七部一室（办公室、人力资源部、党群部、规划发展部、工程建设部、安全环保部、经济运行部、财务部），有五个项目部（MDI项目部、白涛热岛项目部、管网项目部、物流项目部、廉租房项目部），共54名员工。

公司党总支下设两个党支部，共30名党员。

公司秉承的是“严实快新”的企业精神，按照“质量第一，用户至上，和谐诚信，互赢共生”的经营理念竭诚为广大客户提供优质服务。

水中耗氧量的测定——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。

根据高锰酸钾消耗量以氧（O2）表示。

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

引言：

环境化学（environmentalchemistry）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。

耗氧量指的就是化学需氧量即COD。

COD（ChemicalOxygenDemand）是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。

它是表示水中还原性物质多少的一个指标。

水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。

但主要的是有机物。

因此，化学需氧量（COD）又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。

化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。

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（Connectionbetweenwaterqualityandoxygencon-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3mg/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。

实验部分

1酸性高锰酸钾滴定法

1.1实验试剂和仪器

1.1.1实验试剂

1.1.1.1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。

1.1.1.2草酸钠标准贮备溶液［c（1/2Na2C2O4）＝0.1000mol/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。

1.1.1.3高锰酸钾溶液［c（1/5KMnO4）＝0.1000mol/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：

1.1.1.3.1吸取25.00mL草酸钠溶液（1.4.2）于250mL锥形瓶中，加入75mL新煮沸放冷的纯水及2.5mL硫酸（ρ20=1.84g/mL）。

1.1.1.3.2迅速自滴定管中加入约24mL高锰酸钾溶液，待褪色后加热至65℃，再继续滴定呈微红色并保持30s不褪色。

当滴定终了时，溶液的温度不低于55℃。

记录高锰酸钾溶液用量。

高锰酸钾溶液的浓度计算见式

（1）：

　　　　　　　0.1000×25.00

　　　　　c（1/5KMnO4）=────────-……………………

（1）

式中：

c（1/5KMnO4）——高锰酸钾溶液的浓度，单位为摩尔每升（mol/L）；

　　　V——高锰酸钾溶液的用量，单位为毫升（mL）。

1.1.1.3.3校正高锰酸钾溶液的浓度［c（1/5KMnO4）］为0.1000mol/L。

1.1.1.4高锰酸钾标准溶液［c（1/5KMnO4）＝0.01000mol/L］：

将高锰酸钾溶液（1.1.1.3）准确稀释10倍。

1.1.1.5草酸钠标准使用溶液［c（1/2Na2C2O4）＝0.01000mol/L］：

将草酸钠标准贮备溶液（1.1.1.2）准确稀释10倍。

1.1.2实验仪器

1.1.2.1电热恒温水浴锅（可调至100mL）.

1.1.2.2三角瓶（150mL）用铬酸洗液处理,洗涤干净,晾干备用。

1.1.2.3滴定管（25mL）

1.1.2.4移液管（10mL、25mL、100mL等）

1.2实验原理[3]

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，其反应为：

4KMnO4+6H2SO4+5C→5K2SO4+4MnSO4+6H2+5CO2

过量的高锰酸钾用草酸来还原：

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

1.2.1干扰物质：

1.2.1.1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。

1.2.1.2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。

1.3实验步骤[4]

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（70OC～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55OC,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0.0100mol/L滴定时用量应为10.00mL。

否则可求校正系数（K）:

K=10/V2………………………………

（2）

1.3.7如水样用纯水稀释,则另取100mL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：

1.3.8．1水样未稀释：

［（10＋V1）K－10］×c×8×1000ρ（O2）=──────────────────────

　　　　　　　100

=［（10＋V1）K－10］×0.8………………………（3）

1.3.8．2水样稀释：

｛［（10＋V1）K－10］－［（10＋V0）K－10］R｝×c×8×1000

ρ（O2）=──────────────────────────────────────　V3

………………………（4）

R为稀释水样时，纯水在100mL体积内所占的比例值。

如：

50mL水样用纯水稀释至100mL，则

R=100-50/100=0.5

ρ—耗氧量的浓度；O2，mg/L；

C—高锰酸钾标准溶液的浓度[C（1/5KMnO4）=0.0100moL/L]

8—与1.00mL高锰酸钾标准溶液[C（1/5KMnO4）=1.000moL/L]相当的以mg表示氧的质量；

V3—水样体积mL。

1.4实验数据记

1.4.1采样点一的数据记录（表1）

名称

序号

取样量

（mL）

开始读数

（mL）

终点读数

（mL）

温度

校正

（mL）

滴定管校正

（mL）

用量

（mL）

计算结果

（mg/L）

平均值

采样点一

空白

100

0.00

0.25

0.00

9.90

0.00

+0.01

9.91

平行测定源水

100

0.00

2.34

1.96

1.97

100

0.00

2.35

1.97

100

0.00

2.35

1.97

平行测定出厂水

100

0.00

1.39

1.19

100

0.00

1.39

1.19

100

0.00

1.37

1.18

混合源水的稀释

0.00

3.85

6.09

1.4.2采样点二的数据记录（表2）

名称

序号

取样量

（mL）

开始读数

（mL）

终点读数

（mL）

温度

校正

（mL）

滴定管校正

（mL）

用量

（mL）

计算结果

（mg/L）

平均值

采样点二

空白

100

0.00

0.38

0.00

10.08

0.00

+0.01

10.09

平行测定源水

100

0.00

3.04

2.34

2.33

100

0.00

3.03

2.33

100

0.00

3.03

2.33

平行测定出厂水

100

0.00

1.66

1.24

100

0.00

1.64

1.23

100

0.00

1.65

1.24

1.4.3采样点三的数据记录（表3）

名称

序号

取样量

（mL）

开始读数

（mL）

终点读数

（mL）

温度

校正

（mL）

滴定管校正

（mL）

用量

（mL）

计算结果

（mg/L）

平均值

采样点三

空白

100

0.00

0.44

0.00

9.98

0.00

+0.01

9.99

平行测定源水

100

0.00

2.45

1.97

100

0.00

2.44

1.96

100

0.00

2.45

1.97

平行测定出厂水

100

0.00

1.52

1.23

100

0.00

1.53

1.23

100

0.00

1.51

1.22

混合源水的稀释

0.00

4.20

6.40

2小结与讨论：

2.1小结

2.1.1滴定V2（即K值）的影响表4[5]

日期

次数

2013年3月

6日

7日

8日

9日上午

9日下午

10日

12日

10.80

9.74

9.98

9.88

9.95

10.24

10.25

10.84

9.73

9.96

9.86

9.98

10.28

10.22

10.87

9.78

9.96

9.83

10.25

平均值

10.84

9.75

9.97

9.86

9.97

10.26

10.24

结果表明：

单次K值结果所带来的不确定度（或误差）较大。

最好采用三次结果的平均值。

2.1.2纯水高锰酸钾指数检测情况表5

次数

类别

平均值mg/L

一次纯水

0.234

0.226

0.234

0.231

二次纯水

0.094

0.086

0.094

0.091

结果表明：

不同纯水的高锰酸钾指数不同（见表3）。

用不同的纯水稀释和不同的稀释度，不同高锰酸钾指数的纯水对高锰酸钾指数值影响不同，所以应以扣除所有纯水高锰酸钾指数值的结果更可靠。

可理解为用高锰酸钾指数值0mg/L的纯水稀释10.00mL至250mL标准值为多少的水样[6]。

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。

2.1.3用移液管或滴定管加高锰酸钾的理解：

卫生规范规定用滴定管加10.00mL高锰酸钾，针对的是一个水样时，减少一次读数误差（10+V1可读为一个数）。

但对于多个水样，用移液管加10.00mL高锰酸钾比用滴定管加更为准确，草酸纳最好也用移液管加[7]。

2.1.4高锰酸钾溶液的配制是否需要准确标定k=1.000的讨论

比对实验1：

k=0.989，CODMn=2.55mg/L。

结果满意。

比对实验2：

k=0.989，CODMn=2.55mg/L。

结果满意。

比对实验3：

k=0.983，CODMn=0.50mg/L。

结果满意。

标准样品1：

k=1.002，CODMn标准值5.91±0.42mg/L。

检测值5.88mg/L。

标准样品2：

k=0.980，CODMn标准值4.07±0.28mg/L。

检测值4.16mg/L。

标准样品3：

k=0.960，CODMn标准值2.87±0.28mg/L。

检测值2.75mg/L。

按规范要求配制高锰酸钾，不必必须标定为0.01000mg/L。

稀释10倍，k在0.98—1.02（V2在9.8—10.2mL）内，检测结果均可靠

2.2结论

2.2.1配制试剂时需注意以下两点:

2.2.1.1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]。

2.1.1.2草酸钠必须用基准试剂。

配制时.应先置于干燥箱内130OC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。

2.2.2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]。

2.2.3在测定时必须遵守操作程序[10]:

2.2.3.1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。

2.2.3.2温度:

滴定时,温度以75OC～85OC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。

2.2.3.3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C2O42-反应,在热的酸性溶液中会发生分解:

4MnO4-+12H+→4Mn2++5O2+6H2O；

2.2.3.4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。

2.2.3.5下面两种情况下，还需将水样稀释再做：

2.2.3.6加热过程中如红色明显减退，说明有机物含量太多；

2.2.3.7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。

谢辞

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]GB5749-85，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

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