水樣中COD的測定實驗準備

2012-12-31 14:13 醫(yī)學教育網(wǎng)

高錳酸鉀標準溶液的配制標定及水樣中COD的測定

一、實驗目的

1.了解并掌握高錳酸鉀標準溶液的配制及標定方法；

2.掌握KMnO4法測定天然水樣COD的原理、滴定條件和操作步驟；

3.進一步掌握KMnO4法滴定操作技能。

二、實驗原理

KMnO4試劑中常含有少量MnO2和其他雜質(zhì)，配成的標準溶液易在雜質(zhì)作用下分解；KMnO4是強氧化劑，易與水中的有機物、空氣中的塵埃等還原性物質(zhì)作用；KMnO4溶液還會自行分解。因此，KMnO4標準溶液不能直接配制。KMnO4的分解速度隨溶液的pH值而改變，在中性溶液中分解很慢，Mn2+、MnO2和光照均能加速其分解。因此，配制與保存時必須使溶液保持中性，避光、防塵。這樣，KMnO4的濃度才會比較穩(wěn)定，但使用一段時間后仍需要定期標定。

一般用于標定KMnO4溶液濃度的基準物是Na₂C₂O₄，因為Na₂C₂O₄不含結(jié)晶水，性質(zhì)穩(wěn)定、容易提純、操作簡便。Na₂C₂O₄標定KMnO₄的反應如下：

2MnO₄^- +5C₂O₄^2- +16H⁺＝2Mn²⁺ +10CO₂↑+8H₂O

標定時，應從溫度、酸度及催化劑等方面嚴格控制反應條件。滴定溫度低于60℃，反應速度較慢；超過90℃，草酸按下式分解。

H₂C₂O₄＝CO₂↑+CO↑+H₂O

因此，滴定溫度控制在75～85℃為宜。溶液酸度過低，會有部分MnO4-還原為MnO2；酸度過高，會促使H2C2O4分解。由于C1-離子有一定還原性，可能被MnO4-氧化，而HNO3又有一定氧化性，可能干擾MnO4-與還原物質(zhì)的反應，故常用硫酸控制酸度。溶液的酸度約為0.5～1.0mol·L-1.反應是自動催化反應，反應開始速度較慢，隨著反應的進行，不斷產(chǎn)生Mn2+，而Mn2+的催化作用使反應速率加快。因此，滴定速度應先慢后快，尤其是開始滴定時，滴定速度一定要慢，在第一滴KMnO4紫紅色沒有褪去時，不要加入第二滴KMnO4溶液，否則過多的KMnO4溶液來不及和H2C2O4反應，而在熱的酸性溶液中分解翳學教育網(wǎng)搜集整理：

4MnO^4- +12H⁺＝4Mn²⁺ +5O₂↑+6H₂O.

KMnO₄本身具有紫紅色，是“自身”指示劑，因此，在滴定無色或淺色溶液時，不需要另外加指示劑，可利用KMnO4自身的顏色指示滴定終點。

化學耗氧量（COD）是指水樣中可被高錳酸鉀或重鉻酸鉀氧化的有機物的含量?；瘜W耗氧量測定的常用方法為高錳酸鉀法和重鉻酸鉀法，兩者適用的范圍有一些差異：兩方法測定含量不同，而且測定對象也不同，CODCr主要針對廢水，CODMn主要針對河流水和地表水。錳法主要在日本應用，中國一般在水廠和河流監(jiān)測站應用，稱為高錳酸鹽指數(shù)。重鉻酸鉀法更準確些，但存在如下缺點：很費事，時間浪費，冷卻水用自來水是浪費；催化劑硫酸銀造成了很大的浪費；硫酸汞還有重鉻酸鉀造成的二次污染。

本實驗為高錳酸鉀法，其原理如下：在酸性（或堿性）條件下，高錳酸鉀具有很高的氧化性，水溶液中多數(shù)的有機物都可以氧化，但反應過程相當復雜。為確保能夠氧化的物質(zhì)充分氧化，采用返滴定法，即加入過量的KMnO₄處理樣品，再用過量的Na₂C₂O₄還原過量的KMnO₄，再用KMnO₄溶液滴至微紅色為終點。當水樣中含有Cl^-量較高（大于100mg）時，酸性氧化處理時氯離子也被高錳酸鉀還原，導致結(jié)果偏高。為了避免這一干擾，可改在堿性溶液中氧化，然后再將溶液調(diào)成酸性，加入Na₂C₂O₄，把MnO₂和過量的KMnO₄還原，再用KMnO₄滴至微紅色終點。在堿性溶液中進行氧化，雖然生成MnO₂，但最后仍被還原成Mn²⁺，所以酸性溶液中和堿性溶液中所得的結(jié)果是相同的。盡管如此，由于堿性條件下高錳酸鉀的氧化能力弱得多，由于實際樣品的復雜性其結(jié)果的可靠性仍然存在一些問題，故標準方法采用酸性條件。同時，氧化溫度與時間也會影響結(jié)果，一般分為：27℃4小時法；10分鐘煮沸法，100℃30分鐘法，本實驗用10分鐘煮沸法。若水樣中含有Fe2+，H₂S（或S^2－）等還原性離子，也會干擾測定，可在冷的水樣中直接用KMnO₄滴定至微紅色后，再進行COD測定。