本發(fā)明涉及一種測(cè)定水中高錳酸鹽濃度的方法，該方法適用于水處理領(lǐng)域中高錳酸鹽濃度的測(cè)定。
背景技術(shù)：
作為一種環(huán)境友好的氧化劑，高錳酸鹽被廣泛地應(yīng)用于水處理過(guò)程的氧化、混凝和殺菌。研究結(jié)果表明，高錳酸鹽不僅可以通過(guò)氧化氯代烯烴(如pce,tce,dces)脫氯修復(fù)地下水體，而且可以有效地抑制的地表水中藻類(lèi)繁殖。實(shí)驗(yàn)證明，高錳酸鹽還能夠有效地去除藍(lán)藻產(chǎn)生的藻毒素，對(duì)藻類(lèi)代謝產(chǎn)物的嗅味也有良好的去除作用。同時(shí)高錳酸鹽用作氧化劑和助凝劑并能夠控制三鹵甲烷和其他消毒副產(chǎn)物的生成。
盡管高錳酸鹽在水處理中的應(yīng)用前景很大，但只有少數(shù)方法能夠測(cè)定水中的高錳酸鹽濃度。草酸鈉滴定法測(cè)定高錳酸鹽濃度，如專(zhuān)利號(hào)zl201520925187.6，但操作過(guò)程繁瑣且耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)；直接分光光度法測(cè)定高錳酸鹽濃度，它雖然簡(jiǎn)便，但其摩爾吸光系數(shù)只有2300l·mol-1·cm-1，最低檢測(cè)限高，容易受到干擾且相對(duì)偏差較大；國(guó)內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學(xué)的馬軍教授用abts顯色分光光度法測(cè)定高錳酸鹽濃度，雖然該方法操作簡(jiǎn)便，靈敏度高但由于abts價(jià)格過(guò)于昂貴，所以abts法測(cè)定高錳酸鹽濃度的成本過(guò)高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有高錳酸鹽測(cè)定方法存在的操作復(fù)雜繁瑣、測(cè)定結(jié)果誤差大、測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)試劑有毒以及測(cè)定成本高昂等問(wèn)題，提出了一種測(cè)定水中高錳酸鹽濃度的方法。
本發(fā)明的一種測(cè)定水中高錳酸鹽濃度的方法，它包括以下步驟：
(1)配制測(cè)定所需試劑：取n,n-二乙基-1,4-苯二胺鹽溶于蒸餾水或超純水形成濃度為0.001-0.500mol/l的試劑a；取高錳酸鹽溶于蒸餾水或超純水中加熱煮沸5min至10min，冷卻，暗處?kù)o置24小時(shí)，用處理過(guò)的g3玻璃砂芯漏斗過(guò)濾后濾液移入棕色容量瓶中儲(chǔ)存，并用草酸鈉滴定，制得濃度為10-50mmol/l的試劑b，可保存6個(gè)月；配制ph值為3.0-8.0的ph緩沖溶液，得到試劑c；
(2)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：將試劑b稀釋配制成不同濃度梯度的高錳酸鹽標(biāo)樣，往若干個(gè)比色皿中分別加入相同體積的蒸餾水或超純水，然后加入相同體積的試劑a和試劑c，再分別加入相同體積不同濃度的高錳酸鹽標(biāo)樣，攪拌反應(yīng)0.5-2min，采用可見(jiàn)光分光光度計(jì)測(cè)定其在波長(zhǎng)為510nm或551nm處的吸光度值，以高錳酸鹽在比色皿中的最終濃度為縱坐標(biāo)，以吸光度值為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并得出其線性回歸方程；
(3)水樣的吸光度值測(cè)定：先在比色皿中加入步驟(2)所述加入體積的蒸餾水或超純水，然后加入步驟(2)所述加入體積的試劑a和試劑c，再加入與所述高錳酸鹽標(biāo)樣相同體積的高錳酸鹽水樣，攪拌反應(yīng)0.5-2min，采用可見(jiàn)光分光光度計(jì)測(cè)定其在波長(zhǎng)為510nm或551nm處的吸光度值；
(4)將步驟(3)檢測(cè)到的吸光度值代入步驟(2)中的線性回歸方程，并根據(jù)稀釋倍數(shù)計(jì)算出待測(cè)水樣中高錳酸鹽濃度，其中所述稀釋倍數(shù)是所述比色皿中溶液總體積與所述加入的高錳酸鹽水樣體積的比值。
可選的，所述高錳酸鹽為高錳酸鋰、高錳酸鈉、高錳酸鉀、高錳酸銨、高錳酸鈣、高錳酸鋇、高錳酸鋅、高錳酸鎂、高錳酸汞、高錳酸鎘、高錳酸銣中的一種或多種按任意比例混合。
可選的，所述n,n-二乙基-1,4-苯二胺鹽為n,n-二乙基-1,4-苯二胺硫酸鹽、n,n-二乙基-1,4-苯二胺鹽酸鹽和n,n-二乙基-1,4-苯二胺草酸鹽中的一種或多種按任意比例混合。
可選的，所述緩沖溶液為磷酸緩沖液、乙酸緩沖液和硼酸緩沖液中的一種或兩種按任意比例混合。
可選的，所述比色皿材質(zhì)為玻璃或石英，比色皿長(zhǎng)度為1cm、2cm、3cm、5cm或10cm。
可選的，步驟2)中，先將試劑b稀釋配制成1-5mmol/l的高錳酸鹽使用液，再用所述1-5mmol/l的高錳酸鹽使用液配制成不同濃度梯度的高錳酸鹽標(biāo)樣。
可選的，所述稀釋倍數(shù)是10-500倍。
可選的，步驟(2)中，所述高錳酸鹽在比色皿中的最終濃度范圍為0-100μmol/l。
本發(fā)明包括以下有益效果：
本方法的原理是基于水中高錳酸鹽快速氧化n,n-二乙基-1,4-苯二胺生成紅色的n,n-二乙基-1,4-苯二胺自由基，然后通過(guò)可見(jiàn)光分光光度計(jì)測(cè)得n,n-二乙基-1,4-苯二胺自由基在其特征波長(zhǎng)(510nm或551nm)處的吸光度值用以計(jì)算出高錳酸鹽水中高錳酸鹽的濃度。本發(fā)明與草酸鈉滴定法相比，具有操作步驟簡(jiǎn)單、測(cè)定時(shí)間短、僅需0.5min至2min就可以完成測(cè)定、不需要額外加熱等優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明與直接分光光度法相比，具有測(cè)定結(jié)果偏差小、最低檢測(cè)限低且不容易受到干擾等優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明與abts顯色分光光度法相比，具有所用試劑成本低廉、測(cè)定成本低等優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明不局限于實(shí)施例。
附圖說(shuō)明
圖1為實(shí)施例的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一種測(cè)定水中高錳酸鹽濃度的方法，它包括以下步驟：
(1)、配制測(cè)定所需試劑：取一定量的n,n-二乙基-1,4-苯二胺鹽溶于蒸餾水或超純水形成濃度為0.001-0.500mol/l的試劑a；取一定量的高錳酸鹽溶于蒸餾水或超純水中加熱煮沸5min至10min，冷卻，暗處?kù)o置24小時(shí)，用處理過(guò)的g3玻璃砂芯漏斗過(guò)濾后濾液移入棕色容量瓶中儲(chǔ)存，并用草酸鈉滴定，制得濃度為10-50mmol/l的試劑b，可保存6個(gè)月；配制ph值為3.0-8.0的ph緩沖溶液，得到試劑c。
(2)、繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，先取一定體積的試劑b加入到容量瓶中，稀釋配制成1-5mmol/l的高錳酸鹽使用液，再用1-5mmol/l高錳酸鹽使用液配制成不同濃度梯度的高錳酸鹽標(biāo)樣。在比色皿中加入一定體積的蒸餾水或超純水，然后加入一定體積的試劑a和試劑c，再分別加入一定體積不同濃度的高錳酸鹽標(biāo)樣，用磁力攪拌器攪拌反應(yīng)0.5-2min，采用可見(jiàn)光分光光度計(jì)測(cè)定其在波長(zhǎng)為510nm或551nm處的吸光度值，以高錳酸鹽在比色皿中的最終濃度為縱坐標(biāo)，以吸光度值為橫坐標(biāo)，最后繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并得出其線性回歸方程。
(3)、水樣的吸光度值測(cè)定，在比色皿中加入一定體積的試劑a和試劑c，再加入一定體積高錳酸鹽水樣，用磁力攪拌器攪拌反應(yīng)0.5-2min，采用可見(jiàn)光分光光度計(jì)測(cè)定其在波長(zhǎng)為510nm或551nm處的吸光度值。
(4)、將步驟(3)檢測(cè)到的吸光度值代入步驟(2)中的線性回歸方程，并根據(jù)稀釋倍數(shù)計(jì)算出待測(cè)水樣中高錳酸鹽濃度。其中所述稀釋倍數(shù)是所述比色皿中溶液總體積與所述加入的高錳酸鹽水樣體積的比值，優(yōu)選為10-500倍。
所述高錳酸鹽為高錳酸鋰、高錳酸鈉、高錳酸鉀、高錳酸銨、高錳酸鈣、高錳酸鋇、高錳酸鋅、高錳酸鎂、高錳酸汞、高錳酸鎘、高錳酸銣中的一種或多種按任意比例混合。所述n,n-二乙基-1,4-苯二胺鹽為n,n-二乙基-1,4-苯二胺硫酸鹽、n,n-二乙基-1,4-苯二胺鹽酸鹽和n,n-二乙基-1,4-苯二胺草酸鹽中的一種或多種按任意比例混合。所述緩沖溶液為磷酸緩沖液、乙酸緩沖液和硼酸緩沖液中的一種或兩種按任意比例混合。所述比色皿材質(zhì)為玻璃或石英，比色皿長(zhǎng)度為1cm、2cm、3cm、5cm或10cm。步驟(2)，所述高錳酸鹽在比色皿中的最終濃度范圍為0-100μmol/l。通過(guò)比色皿長(zhǎng)度的選擇實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)范圍的選擇。
以下以一具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
(1)、配制檢測(cè)所需試劑，試劑a(0.025mol/ln,n-二乙基-1,4-苯二胺硫酸鹽溶液)：取0.131g的n,n-二乙基-1,4-苯二胺硫酸鹽溶于20ml超純水；試劑b(0.02mol/lkmno4貯備液)：取0.32g高錳酸鉀溶于約150ml蒸餾水或超純水中加熱煮沸5min冷卻，暗處?kù)o置24小時(shí)，用處理過(guò)的g3玻璃砂芯漏斗過(guò)濾，濾液移入100ml棕色容量瓶中儲(chǔ)存。試劑c(緩沖溶液)：配制ph值為3.5的0.4mol/l的磷酸緩沖母液。
(2)、繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，取25ml試劑b稀釋至250ml配制成2mmol/lkmno4使用液。再分別取70ml、50ml、30ml、10ml、5ml和0ml的2mmol/lkmno4使用液至100ml容量瓶中，加水稀釋至100ml，稀釋之后高錳酸鹽濃度分別為1.4mmol/l、1.0mmol/l、0.6mmol/l、0.2mmol/l、0.1mmol/l和0mmol/l。在長(zhǎng)度為3cm的石英比色皿中先加入8.5ml超純水和1ml磷酸緩沖液，然后加入0.4ml的0.025mol/ln,n-二乙基-1,4-苯二胺硫酸鹽溶液，再分別加入0.1ml不同梯度濃度的高錳酸鉀溶液，用磁力攪拌器攪拌反應(yīng)0.5min，(采用可見(jiàn)光分光光度計(jì)在波長(zhǎng)為551nm處測(cè)得其吸光度值，最后繪制成標(biāo)準(zhǔn)曲線并求出其線性回歸方程。比色皿反應(yīng)液中高錳酸鉀濃度分別為14μmol/l、10μmol/l、6μmol/l、2μmol/l、1μmol/l和0μmol/l，其在551nm處對(duì)應(yīng)的吸光度值分別為2.039、1.528、0.962、0.338、0.179和0.001。本實(shí)施例的標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示，其線性回歸公式如下：
[kmno4]反應(yīng)＝6.84a551—0.25(r2＝0.998)
(3)、水樣的吸光度值測(cè)定，在3cm石英比色皿中先加入8.5ml超純水和1ml磷酸緩沖液，然后加入0.4ml的0.025mol/ln,n-二乙基-1,4-苯二胺硫酸鹽溶液，再加入0.1ml水樣，用磁力攪拌器攪拌反應(yīng)0.5min，，在波長(zhǎng)為551nm處測(cè)得起吸光度值為1.514。
(4)、將步驟(3)檢測(cè)到的吸光度值代入步驟(2)所得標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程中計(jì)算出比色皿中高錳酸鉀濃度為10.29μmol/l，再根據(jù)稀釋倍數(shù)k為100計(jì)算出水樣中高錳酸鉀濃度為1.029mmol/l，具體計(jì)算過(guò)程如下：
[kmno4]反應(yīng)＝6.84a551—0.25＝6.84×1.541—0.25＝10.29μmol/l
[kmno4]水樣＝[kmno4]反應(yīng)×k＝10.29×100＝1029μmol/l＝1.029mmol/l
上述實(shí)施例僅用來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的一種測(cè)定水中高錳酸鹽濃度的方法，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。