CN107271380A - 一种测定水中高锰酸盐浓度的方法 - Google Patents

一种测定水中高锰酸盐浓度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种测定水中高锰酸盐浓度的方法，本方法的原理是基于水中高锰酸盐快速氧化N,N‑二乙基‑1,4‑苯二胺生成红色的N,N‑二乙基‑1,4‑苯二胺自由基，然后通过可见光分光光度计测得N,N‑二乙基‑1,4‑苯二胺自由基在其特征波长(510nm或551nm)处的吸光度值用以计算出高锰酸盐水中高锰酸盐的浓度。本方法的测定步骤为：(1)配制测定所需试剂；(2)绘制标准曲线；(3)水样吸光度值测定；(4)根据步骤(3)中测得的吸光度值大小代入标准曲线并计算出高锰酸盐浓度的高低。本方法具有操作简单、测定结果准确、测定时间短、所用试剂绿色环保、检测成本低以及最低检测限低等优点，可广泛用于水处理领域中高锰酸盐浓度的测定。

Description

一种测定水中高锰酸盐浓度的方法
技术领域
本发明涉及一种测定水中高锰酸盐浓度的方法，该方法适用于水处理领域中高锰酸盐浓度的测定。
背景技术
作为一种环境友好的氧化剂，高锰酸盐被广泛地应用于水处理过程的氧化、混凝和杀菌。研究结果表明，高锰酸盐不仅可以通过氧化氯代烯烃(如PCE,TCE,DCEs)脱氯修复地下水体，而且可以有效地抑制的地表水中藻类繁殖。实验证明，高锰酸盐还能够有效地去除蓝藻产生的藻毒素，对藻类代谢产物的嗅味也有良好的去除作用。同时高锰酸盐用作氧化剂和助凝剂并能够控制三卤甲烷和其他消毒副产物的生成。
尽管高锰酸盐在水处理中的应用前景很大，但只有少数方法能够测定水中的高锰酸盐浓度。草酸钠滴定法测定高锰酸盐浓度，如专利号ZL201520925187.6，但操作过程繁琐且耗时过长；直接分光光度法测定高锰酸盐浓度，它虽然简便，但其摩尔吸光系数只有2300L·mol-1·cm-1，最低检测限高，容易受到干扰且相对偏差较大；国内哈尔滨工业大学的马军教授用ABTS显色分光光度法测定高锰酸盐浓度，虽然该方法操作简便，灵敏度高但由于ABTS价格过于昂贵，所以ABTS法测定高锰酸盐浓度的成本过高。
发明内容
本发明为了解决现有高锰酸盐测定方法存在的操作复杂繁琐、测定结果误差大、测定时间长、反应试剂有毒以及测定成本高昂等问题，提出了一种测定水中高锰酸盐浓度的方法。
本发明的一种测定水中高锰酸盐浓度的方法，它包括以下步骤：
(1)配制测定所需试剂：取N,N-二乙基-1,4-苯二胺盐溶于蒸馏水或超纯水形成浓度为0.001-0.500mol/L的试剂A；取高锰酸盐溶于蒸馏水或超纯水中加热煮沸5min至10min，冷却，暗处静置24小时，用处理过的G3玻璃砂芯漏斗过滤后滤液移入棕色容量瓶中储存，并用草酸钠滴定，制得浓度为10-50mmol/L的试剂B，可保存6个月；配制pH值为3.0-8.0的pH缓冲溶液，得到试剂C；
(2)绘制标准曲线：将试剂B稀释配制成不同浓度梯度的高锰酸盐标样，往若干个比色皿中分别加入相同体积的蒸馏水或超纯水，然后加入相同体积的试剂A和试剂C，再分别加入相同体积不同浓度的高锰酸盐标样，搅拌反应0.5-2min，采用可见光分光光度计测定其在波长为510nm或551nm处的吸光度值，以高锰酸盐在比色皿中的最终浓度为纵坐标，以吸光度值为横坐标，绘制标准曲线，并得出其线性回归方程；
(3)水样的吸光度值测定：先在比色皿中加入步骤(2)所述加入体积的蒸馏水或超纯水，然后加入步骤(2)所述加入体积的试剂A和试剂C，再加入与所述高锰酸盐标样相同体积的高锰酸盐水样，搅拌反应0.5-2min，采用可见光分光光度计测定其在波长为510nm或551nm处的吸光度值；
(4)将步骤(3)检测到的吸光度值代入步骤(2)中的线性回归方程，并根据稀释倍数计算出待测水样中高锰酸盐浓度，其中所述稀释倍数是所述比色皿中溶液总体积与所述加入的高锰酸盐水样体积的比值。
可选的，所述高锰酸盐为高锰酸锂、高锰酸钠、高锰酸钾、高锰酸铵、高锰酸钙、高锰酸钡、高锰酸锌、高锰酸镁、高锰酸汞、高锰酸镉、高锰酸铷中的一种或多种按任意比例混合。
可选的，所述N,N-二乙基-1,4-苯二胺盐为N,N-二乙基-1,4-苯二胺硫酸盐、N,N-二乙基-1,4-苯二胺盐酸盐和N,N-二乙基-1,4-苯二胺草酸盐中的一种或多种按任意比例混合。
可选的，所述缓冲溶液为磷酸缓冲液、乙酸缓冲液和硼酸缓冲液中的一种或两种按任意比例混合。
可选的，所述比色皿材质为玻璃或石英，比色皿长度为1cm、2cm、3cm、5cm或10cm。
可选的，步骤2)中，先将试剂B稀释配制成1-5mmol/L的高锰酸盐使用液，再用所述1-5mmol/L的高锰酸盐使用液配制成不同浓度梯度的高锰酸盐标样。
可选的，所述稀释倍数是10-500倍。
可选的，步骤(2)中，所述高锰酸盐在比色皿中的最终浓度范围为0-100μmol/L。
本发明包括以下有益效果：
本方法的原理是基于水中高锰酸盐快速氧化N,N-二乙基-1,4-苯二胺生成红色的N,N-二乙基-1,4-苯二胺自由基，然后通过可见光分光光度计测得N,N-二乙基-1,4-苯二胺自由基在其特征波长(510nm或551nm)处的吸光度值用以计算出高锰酸盐水中高锰酸盐的浓度。本发明与草酸钠滴定法相比，具有操作步骤简单、测定时间短、仅需0.5min至2min就可以完成测定、不需要额外加热等优点；本发明与直接分光光度法相比，具有测定结果偏差小、最低检测限低且不容易受到干扰等优点；本发明与ABTS显色分光光度法相比，具有所用试剂成本低廉、测定成本低等优点。
以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但本发明不局限于实施例。
附图说明
图1为实施例的标准曲线图。
具体实施方式
本发明的一种测定水中高锰酸盐浓度的方法，它包括以下步骤：
(1)、配制测定所需试剂：取一定量的N,N-二乙基-1,4-苯二胺盐溶于蒸馏水或超纯水形成浓度为0.001-0.500mol/L的试剂A；取一定量的高锰酸盐溶于蒸馏水或超纯水中加热煮沸5min至10min，冷却，暗处静置24小时，用处理过的G3玻璃砂芯漏斗过滤后滤液移入棕色容量瓶中储存，并用草酸钠滴定，制得浓度为10-50mmol/L的试剂B，可保存6个月；配制pH值为3.0-8.0的pH缓冲溶液，得到试剂C。
(2)、绘制标准曲线，先取一定体积的试剂B加入到容量瓶中，稀释配制成1-5mmol/L的高锰酸盐使用液，再用1-5mmol/L高锰酸盐使用液配制成不同浓度梯度的高锰酸盐标样。在比色皿中加入一定体积的蒸馏水或超纯水，然后加入一定体积的试剂A和试剂C，再分别加入一定体积不同浓度的高锰酸盐标样，用磁力搅拌器搅拌反应0.5-2min，采用可见光分光光度计测定其在波长为510nm或551nm处的吸光度值，以高锰酸盐在比色皿中的最终浓度为纵坐标，以吸光度值为横坐标，最后绘制标准曲线，并得出其线性回归方程。
(3)、水样的吸光度值测定，在比色皿中加入一定体积的试剂A和试剂C，再加入一定体积高锰酸盐水样，用磁力搅拌器搅拌反应0.5-2min，采用可见光分光光度计测定其在波长为510nm或551nm处的吸光度值。
(4)、将步骤(3)检测到的吸光度值代入步骤(2)中的线性回归方程，并根据稀释倍数计算出待测水样中高锰酸盐浓度。其中所述稀释倍数是所述比色皿中溶液总体积与所述加入的高锰酸盐水样体积的比值，优选为10-500倍。
所述高锰酸盐为高锰酸锂、高锰酸钠、高锰酸钾、高锰酸铵、高锰酸钙、高锰酸钡、高锰酸锌、高锰酸镁、高锰酸汞、高锰酸镉、高锰酸铷中的一种或多种按任意比例混合。所述N,N-二乙基-1,4-苯二胺盐为N,N-二乙基-1,4-苯二胺硫酸盐、N,N-二乙基-1,4-苯二胺盐酸盐和N,N-二乙基-1,4-苯二胺草酸盐中的一种或多种按任意比例混合。所述缓冲溶液为磷酸缓冲液、乙酸缓冲液和硼酸缓冲液中的一种或两种按任意比例混合。所述比色皿材质为玻璃或石英，比色皿长度为1cm、2cm、3cm、5cm或10cm。步骤(2)，所述高锰酸盐在比色皿中的最终浓度范围为0-100μmol/L。通过比色皿长度的选择实现对检测范围的选择。
以下以一具体实施例进行说明。
(1)、配制检测所需试剂，试剂A(0.025mol/L N,N-二乙基-1,4-苯二胺硫酸盐溶液)：取0.131g的N,N-二乙基-1,4-苯二胺硫酸盐溶于20mL超纯水；试剂B(0.02mol/L KMnO4贮备液)：取0.32g高锰酸钾溶于约150mL蒸馏水或超纯水中加热煮沸5min冷却，暗处静置24小时，用处理过的G3玻璃砂芯漏斗过滤，滤液移入100mL棕色容量瓶中储存。试剂C(缓冲溶液)：配制pH值为3.5的0.4mol/L的磷酸缓冲母液。
(2)、绘制标准曲线，取25mL试剂B稀释至250mL配制成2mmol/LKMnO4使用液。再分别取70mL、50mL、30mL、10mL、5mL和0mL的2mmol/LKMnO4使用液至100mL容量瓶中，加水稀释至100mL，稀释之后高锰酸盐浓度分别为1.4mmol/L、1.0mmol/L、0.6mmol/L、0.2mmol/L、0.1mmol/L和0mmol/L。在长度为3cm的石英比色皿中先加入8.5mL超纯水和1mL磷酸缓冲液，然后加入0.4mL的0.025mol/L N,N-二乙基-1,4-苯二胺硫酸盐溶液，再分别加入0.1mL不同梯度浓度的高锰酸钾溶液，用磁力搅拌器搅拌反应0.5min，(采用可见光分光光度计在波长为551nm处测得其吸光度值，最后绘制成标准曲线并求出其线性回归方程。比色皿反应液中高锰酸钾浓度分别为14μmol/L、10μmol/L、6μmol/L、2μmol/L、1μmol/L和0μmol/L，其在551nm处对应的吸光度值分别为2.039、1.528、0.962、0.338、0.179和0.001。本实施例的标准曲线如图1所示，其线性回归公式如下：
[KMnO4]反应＝6.84A551—0.25(R2＝0.998)
(3)、水样的吸光度值测定，在3cm石英比色皿中先加入8.5mL超纯水和1mL磷酸缓冲液，然后加入0.4mL的0.025mol/L N,N-二乙基-1,4-苯二胺硫酸盐溶液，再加入0.1mL水样，用磁力搅拌器搅拌反应0.5min，，在波长为551nm处测得起吸光度值为1.514。
(4)、将步骤(3)检测到的吸光度值代入步骤(2)所得标准曲线的线性回归方程中计算出比色皿中高锰酸钾浓度为10.29μmol/L，再根据稀释倍数K为100计算出水样中高锰酸钾浓度为1.029mmol/L，具体计算过程如下：
[KMnO4]反应＝6.84A551—0.25＝6.84×1.541—0.25＝10.29μmol/L
[KMnO4]水样＝[KMnO4]反应×K＝10.29×100＝1029μmol/L＝1.029mmol/L
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种测定水中高锰酸盐浓度的方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种测定水中高锰酸盐浓度的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)配制测定所需试剂：取N,N-二乙基-1,4-苯二胺盐溶于蒸馏水或超纯水形成浓度为0.001-0.500mol/L的试剂A；取高锰酸盐溶于蒸馏水或超纯水中加热煮沸5min至10min，冷却，暗处静置24小时，用处理过的G3玻璃砂芯漏斗过滤后滤液移入棕色容量瓶中储存，并用草酸钠滴定，制得浓度为10-50mmol/L的试剂B；配制pH值为3.0-8.0的pH缓冲溶液，得到试剂C；
(2)绘制标准曲线：将试剂B稀释配制成不同浓度梯度的高锰酸盐标样，往若干个比色皿中分别加入相同体积的蒸馏水或超纯水，然后加入相同体积的试剂A和试剂C，再分别加入相同体积不同浓度的高锰酸盐标样，搅拌反应0.5-2min，采用可见光分光光度计测定其在波长为510nm或551nm处的吸光度值，以高锰酸盐在比色皿中的最终浓度为纵坐标，以吸光度值为横坐标，绘制标准曲线，并得出其线性回归方程；
(3)水样的吸光度值测定：先在比色皿中加入步骤(2)所述加入体积的蒸馏水或超纯水，然后加入步骤(2)所述加入体积的试剂A和试剂C，再加入与所述高锰酸盐标样相同体积的高锰酸盐水样，搅拌反应0.5-2min，采用可见光分光光度计测定其在波长为510nm或551nm处的吸光度值；
(4)将步骤(3)检测到的吸光度值代入步骤(2)中的线性回归方程，并根据稀释倍数计算出待测水样中高锰酸盐浓度，其中所述稀释倍数是所述比色皿中溶液总体积与所述加入的高锰酸盐水样体积的比值。
2.根据权利要求1所述的一种测定水中高锰酸盐浓度的方法，其特征在于：所述高锰酸盐为高锰酸锂、高锰酸钠、高锰酸钾、高锰酸铵、高锰酸钙、高锰酸钡、高锰酸锌、高锰酸镁、高锰酸汞、高锰酸镉、高锰酸铷中的一种或多种按任意比例混合。
3.根据权利要求1所述的一种测定水中高锰酸盐浓度的方法，其特征在于：所述N,N-二乙基-1,4-苯二胺盐为N,N-二乙基-1,4-苯二胺硫酸盐、N,N-二乙基-1,4-苯二胺盐酸盐和N,N-二乙基-1,4-苯二胺草酸盐中的一种或多种按任意比例混合。
4.根据权利要求1所述的一种测定水中高锰酸盐浓度的方法，其特征在于：所述缓冲溶液为磷酸缓冲液、乙酸缓冲液和硼酸缓冲液中的一种或两种按任意比例混合。
5.根据权利要求1所述的一种测定水中高锰酸盐浓度的方法，其特征在于：所述比色皿材质为玻璃或石英，比色皿长度为1cm、2cm、3cm、5cm或10cm。
6.根据权利要求1所述的一种测定水中高锰酸盐浓度的方法，其特征在于：步骤2)中，先将试剂B稀释配制成1-5mmol/L的高锰酸盐使用液，再用所述1-5mmol/L的高锰酸盐使用液配制成不同浓度梯度的高锰酸盐标样。
7.根据权利要求1所述的一种测定水中高锰酸盐浓度的方法，其特征在于：所述稀释倍数是10-500倍。
8.根据权利要求1所述的一种测定水中高锰酸盐浓度的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述高锰酸盐在比色皿中的最终浓度范围为0-100μmol/L。
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