CN107727586A - 一种用dpd测定水中高锰酸钾指数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用DPD测定水中高锰酸钾指数的方法，待测水样用硫酸酸化后加入过量的高锰酸钾标准溶液，加热反应一定时间后利用其中剩余高锰酸钾氧化N，N‑二乙基‑1，4‑苯二胺生成红色的DPD自由基，然后通过可见光分光光度计测得DPD自由基在其特征波长510nm或551nm处的吸光度值用以计算出上述剩余高锰酸钾的浓度，再根据上述剩余高锰酸盐的浓度算出高锰酸钾的消耗量，进而求得待测水样中高锰酸盐指数。本发明操作简单、测定时间短、所用试剂环境友好且测定结果精度高。

Description

一种用DPD测定水中高锰酸钾指数的方法

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种用DPD测定水中高锰酸钾指数的方法。

背景技术

高锰酸盐指数，是指在一定条件下，以高锰酸钾作为氧化剂，处理水样时所消耗的量，以氧的mg/L表示。水中的亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等还原性有机物和在此条件下可被氧化的有机物，均可消耗高锰酸钾。因此高锰酸盐指数是水体中还原性有机(含无机)物质污染程度的综合指标之一，是衡量环境质量的重要指标，适用于监测地表水、地下水、饮用水等水体的受污染程度。

目前，在河水等淡水高锰酸盐指数测定方法中，普遍采用的是水样被高锰酸钾氧化后，用草酸钠还原，再用高锰酸盐滴定剩余的草酸钠，并根据高锰酸钾自身颜色变化来判断滴定终点。这种滴定法耗时且操作繁琐，工作强度大，对操作人员操作技能要求很高，滴定条件要求也高，否则会有滴定结果偏差，分析效率低。近年来，随着检测技术的发展，分光光度法已经开始运用到高锰酸盐指数的测定中。纪国梁等人将滴定法改为分光光度法如ZL201510204737.X，以消解后的高锰酸钾氧化硫酸亚铁铵，利用磺基水杨酸与被氧化后的三价铁离子作用生成红色络合物，进行吸光度测定，但由于该方法抗干扰能力差，容易受到水中基质的影响，所以这种方法测定高锰酸盐指数时准确性差。此外，赵建平将滴定法改为分子光谱吸收法如ZL201010510809.0，该方法虽然测定快速、准确且安全环保，但是需要由于分子吸收光谱仪比较昂贵，且测定成本比较高，不利于用于常规测定水中的高锰酸盐指数；因此，开发一种操作简单、测定时间短、且测定结果精度高的方法是解决现有问题的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种用DPD测定水中高锰酸钾指数的方法。

本发明的技术方案如下：

一种用DPD测定水中高锰酸钾指数的方法，其特征在于：待测水样用硫酸酸化后加入过量的高锰酸钾标准溶液，加热反应一定时间后利用其中剩余高锰酸钾氧化N，N-二乙基-1，4-苯二胺生成红色的DPD自由基，然后通过可见光分光光度计测得DPD自由基在其特征波长510nm或551nm处的吸光度值用以计算出上述剩余高锰酸钾的浓度，再根据上述剩余高锰酸盐的浓度算出高锰酸钾的消耗量，进而求得待测水样中高锰酸盐指数。

在本发明的一个优选实施方案中，包括如下步骤：

(1)配制测定所需试剂：取DPD盐溶于水配制成浓度为0.001-1.000mol/L的第一试剂；第二试剂为0.1mol/L 1/5KMnO₄溶液；第三试剂为pH 6.0的缓冲溶液；第四试剂为硫酸溶液，其中硫酸与水的体积比为1∶3；

(2)绘制标准曲线：先取适量的第二试剂稀释配制成0.01mol/L 1/5KMnO₄使用液，再用该0.01mol/L 1/5KMnO₄使用液配制成不同浓度梯度的1/5KMnO₄标准液；分别取10mL不同梯度浓度的1/5KMnO₄标准液置于若干相同规格的第一反应容器中，分别加入5mL第四试剂和85mL水，密封并沸水浴加热反应30min，得不同梯度浓度的1/5KMnO₄反应液；在若干第二反应容器中加入适量的第一试剂和第三试剂，再分别加入适量的体积记为V₁的不同梯度浓度的1/5KMnO₄反应液，搅拌反应0.5～2min，接着分别移入若干比色皿，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A，进而得出上述若干比色皿中1/5KMnO₄的浓度，第二反应容器中的反应液的总体积记为V₂；以比色皿中1/5KMnO₄的浓度为纵坐标，以所测得的吸光度值A为横坐标，最后绘制标准曲线，并得出其线性回归方程：

[1/5KMnO₄]_比色皿＝kA+b

(3)水样的吸光度值测定：取适量的待测水样置于一第一反应容器中，然后依次加入10mL 0.01mol/L 1/5KMnO₄标准液、5mL第四试剂和水使第一反应容器中的总体积至100mL后，密封，沸水浴中加热30min，得加热后水样；在第二反应容器中加入步骤(2)中相同体积的第一试剂和第三试剂，再分别加入步骤(2)中的V₁同体积的加热后的水样，用搅拌反应0.5min，接着移入比色皿中，在波长为510nm或551nm处测得起吸光度值A₁；该步骤中第二反应容器中的反应液的总体积仍然记为V₂；

(4)将步骤(3)所得的吸光度值A1代入步骤(2)所得的线性回归方程中，计算出步骤(3)的比色皿中的1/5KMnO₄的浓度，进而根据稀释倍数n求得步骤(3)的第一反应容器中剩余的1/5KMnO₄的浓度，从而求得步骤(3)的待测水样中的高锰酸钾指数，上述n＝V₂/V₁，且n小于等于200，具体计算过程如下：

[1/5KMnO₄]_{第一反应容器}＝[1/5KMnO₄]_比色皿×n×0.001

高锰酸盐指数(mg O₂/L)＝[1-[KMnO₄]_{第一反应容器}]×0.001×V_{第一反应容器}×8×1000/V_待测水样。

进一步优选的，所述DPD盐为DPD硫酸盐、DPD盐酸盐和DPD草酸盐中的至少一种。

进一步优选的，所述水为蒸馏水或超纯水。

进一步优选的，所述第三试剂为磷酸缓冲液、乙酸缓冲液或硼酸缓冲液。

进一步优选的，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。

进一步优选的，所述步骤(3)中的待测水样的加入量为1～85mL。

本发明的有益效果：

1、本发明与草酸钠滴定法相比，具有操作简单、测定结果准确、测定时间短等优点。

2、本发明与分子光谱法相比，具有测定成本低等优点。

3、本发明与磺基水杨酸光度法相比，具有测定方法准确性高等优点。

附图说明

图1为本发明实施例1所得的标准曲线。

具体实施方式

以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

实施例1

测定某河水中高锰酸盐指数，所用比色皿的材质为玻璃或石英，比色皿长度为1cm、2cm、3cm、5cm或10cm。

(1)配制测定所需试剂：取DPD盐溶于水配制成浓度为0.001-1.000mol/L的第一试剂；第二试剂为0.1mol/L 1/5KMnO₄溶液；第三试剂为pH 6.0的缓冲溶液；第四试剂为硫酸溶液，其中硫酸与水的体积比为1∶3；上述各试剂的具体配制方法如下：

第一试剂：取0.131g N，N-二乙基-1，4-苯二胺硫酸盐(DPD硫酸盐、DPD盐酸盐和DPD草酸盐中的至少一种)溶于20mL蒸馏水或超纯水配制成浓度为20mmol/L的第一试剂；

第二试剂：取0.32g高锰酸钾溶于约150mL蒸馏水或超纯水中加热煮沸，使体积减少到约100mL，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，并用草酸钠标定；

第三试剂：配制pH值为6.0的缓冲溶液，为磷酸缓冲液、乙酸缓冲液或硼酸缓冲液；

第四试剂：取50mL浓硫酸溶于150mL的超纯水或蒸馏水中；

(2)绘制标准曲线：先取25mL第二试剂稀释配制成0.01mol/L 1/5KMnO₄使用液，再分别取100mL、75mL、50mL、25mL、和0mL的该0.01mol/L 1/5KMnO₄使用液至100mL容量瓶中，加水稀释至100mL，配制成高锰酸盐浓度分别为10mmol/L、7.5mmol/L、5.0mmol/L、2.5mmol/L、0mmol/L的1/5KMnO₄标准液；分别取10mL不同梯度浓度的1/5KMnO₄标准液置于5个相同规格的第一反应容器中，分别加入5mL第四试剂和85mL水，密封并沸水浴加热反应30min，得不同梯度浓度的1/5KMnO₄反应液；在5个第二反应容器中加入0.2mL的第一试剂和4.6mL的第三试剂，再分别加入0.2mL的体积记为V₁的不同梯度浓度的1/5KMnO₄反应液，搅拌反应0.5min，接着分别移入5个比色皿，采用可见光分光光度计测定其在波长为551nm处的吸光度值A_551m分别为0.406、0.293、0.193、0.099和0.000，进而得出上述5个比色皿中1/5KMnO₄的浓度分别为40μmol/L、30μmol/L、20μmol/L、10μmol/L、0μmol/L，第二反应容器中的反应液的总体积记为V₂(5mL)；以比色皿中1/5KMnO₄的浓度为纵坐标，以所测得的吸光度值A_551nm为横坐标，最后绘制如图1所示的标准曲线，并得出其线性回归方程：

[1/5KMnO₄]_比色皿＝100.358A_551nm(R²＝0.999)

(3)水样的吸光度值测定：取50mL的待测水样置于一第一反应容器中，然后依次加入10mL0.01mol/L 1/5KMnO₄标准液、5mL第四试剂和35mL水使第一反应容器中的总体积至100mL后，密封，沸水浴中加热30min，得加热后水样；在第二反应容器中加入步骤(2)中相同体积的第一试剂和第三试剂，再分别加入步骤(2)中的V₁同体积的加热后的水样，用搅拌反应0.5min，接着移入比色皿中，在波长为551nm处测得起吸光度值A₁为0.159；该步骤中第二反应容器中的反应液的总体积仍然记为V₂(5mL)；

(4)将步骤(3)所得的吸光度值A₁代入步骤(2)所得的线性回归方程中，计算出步骤(3)的比色皿中的1/5KMnO₄的浓度为15.957μmol/L，进而根据稀释倍数n求得步骤(3)的第一反应容器中剩余的1/5KMnO₄的浓度为398.92μmol/L，从而求得步骤(3)的待测水样中的高锰酸钾指数为9.61，具体计算过程如下：

[1/5KMnO₄]_比色皿＝34.456A₅₅₁＝100.358×0.159＝15.957μmol/L

[1/5KMnO₄]_{第-反应容器}＝[1/5KMnO₄]_比色皿×n×0.001＝15.957×5/0.2×0.001

＝0.39892mmol/L

高锰酸盐指数(mg O₂/L)＝[1-[KMnO₄]_{第一反应容器}]×0.001×V_{第一反应容器}×8×1000/V_水样

＝[1-0.3895]×0.001×100×8×1000/50＝9.61mg/L。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种用DPD测定水中高锰酸钾指数的方法，其特征在于：待测水样用硫酸酸化后加入过量的高锰酸钾标准溶液，加热反应一定时间后利用其中剩余高锰酸钾氧化N，N-二乙基-1，4-苯二胺生成红色的DPD自由基，然后通过可见光分光光度计测得DPD自由基在其特征波长510nm或551nm处的吸光度值用以计算出上述剩余高锰酸钾的浓度，再根据上述剩余高锰酸盐的浓度算出高锰酸钾的消耗量，进而求得待测水样中高锰酸盐指数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)配制测定所需试剂：取DPD盐溶于水配制成浓度为0.001-1.000mol/L的第一试剂；第二试剂为0.1mol/L 1/5KMnO₄溶液；第三试剂为pH 6.0的缓冲溶液；第四试剂为硫酸溶液，其中硫酸与水的体积比为1∶3；

(2)绘制标准曲线：先取适量的第二试剂稀释配制成0.01mol/L 1/5KMnO₄使用液，再用该0.01mol/L 1/5KMnO₄使用液配制成不同浓度梯度的1/5KMnO₄标准液；分别取10mL不同梯度浓度的1/5KMnO₄标准液置于若干相同规格的第一反应容器中，分别加入5mL第四试剂和85mL水，密封并沸水浴加热反应30min，得不同梯度浓度的1/5KMnO₄反应液；在若干第二反应容器中加入适量的第一试剂和第三试剂，再分别加入适量的体积记为V₁的不同梯度浓度的1/5KMnO₄反应液，搅拌反应0.5～2min，接着分别移入若干比色皿，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A，进而得出上述若干比色皿中1/5KMnO₄的浓度，第二反应容器中的反应液的总体积记为V₂；以比色皿中1/5KMnO₄的浓度为纵坐标，以所测得的吸光度值A为横坐标，最后绘制标准曲线，并得出其线性回归方程：

[1/5KMnO₄]_比色皿＝kA+b

(3)水样的吸光度值测定：取适量的待测水样置于一第一反应容器中，然后依次加入10mL 0.01mol/L 1/5KMnO₄标准液、5mL第四试剂和水使第一反应容器中的总体积至100mL后，密封，沸水浴中加热30min，得加热后水样；在第二反应容器中加入步骤(2)中相同体积的第一试剂和第三试剂，再分别加入步骤(2)中的V₁同体积的加热后的水样，用搅拌反应0.5min，接着移入比色皿中，在波长为510nm或551nm处测得起吸光度值A₁；该步骤中第二反应容器中的反应液的总体积仍然记为V₂；

(4)将步骤(3)所得的吸光度值A₁代入步骤(2)所得的线性回归方程中，计算出步骤(3)的比色皿中的1/5KMnO₄的浓度，进而根据稀释倍数n求得步骤(3)的第一反应容器中剩余的1/5KMnO₄的浓度，从而求得步骤(3)的待测水样中的高锰酸钾指数，上述n＝V₂/V₁，且n小于等于200，具体计算过程如下：

[1/5KMnO₄]_{第一反应容器}＝[1/5KMnO₄]_比色皿×n×0.001

高锰酸盐指数(mg O₂/L)＝[1-[KMnO₄]_{第一反应容器}]×0.001×V_{第一反应容器}×8×1000/V_待测水样。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述DPD盐为DPD硫酸盐、DPD盐酸盐和DPD草酸盐中的至少一种。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述水为蒸馏水或超纯水。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述第三试剂为磷酸缓冲液、乙酸缓冲液或硼酸缓冲液。

6.如权利要求2所述的方法，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。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的待测水样的加入量为1～85mL。