自动滴定技术在水质分析中的应用与研究

【摘要】  使用自动电位滴定仪标定EDTA溶液，评估其在水质分析中的应用效果，并与GB/T 601-2016标准方法比较。结果显示，自动电位滴定仪的重复性和再现性符合标准误差要求。自动滴定法在标定高低浓度溶液时的精密度优于人工滴定法。

【关键词】  自动滴定  标准溶液  水质分析  应用

0 前言

标准物质对实验室至关重要，因为它们的浓度准确性直接影响其他物质的滴定。尽管传统化学滴定法可以标定标准物质，但需要多次测定以确保精度和减少误差，操作复杂且耗时，结果准确性受限。自动电位滴定通过仪器自动化连续加入滴定液并监测电极电位变化来确定终点，简化了过程，提高了准确性和便捷性，实现了快速分析和成本节约。本文主要讨论通过对梅特勒T70型仪器建立自动分析滴定标准曲线，标定EDTA标准溶液浓度，同时进行人工滴定，将人工滴定和仪器滴定的测定结果进行比较，并做统计分析研究，以研究自动滴定技术在环境水质分析业务中的应用。

1 测定原理

自动电位滴定仪通过识别滴定终点的电位变化来标定EDTA溶液的浓度。用高纯锌作基准试剂，在 pH≈10的缓冲溶液，铬黑T与Zn2+的络合反应中,滴加EDTA时,可将指示剂结合的Zn2+抽提出,而与EDTA络合,当指示剂中的 Zn2+ 提取完全时,颜色由紫罗兰色变成铬黑T指示剂的纯蓝色。此时发生电位的突跃，可确定滴定终点。

2 实验环节

2.1 试剂和溶液

缓冲溶液 （pH=10）、EDTA 二钠溶液（0.01mol/L），高纯锌基准试剂，铬黑T指示液（0.5%）。实验用水应满足三级水以上标准。

2.2 滴定过程

2.2.1  EDTA 标准溶液浓度的自动滴定标定

自动电位滴定仪将所准备的8个标准溶液样品进行一批次的连续自动滴定，最终连续得出8个滴定自动滴定体积，并计算出连续8个EDTA 标准滴定溶液的浓度，作为一组EDTA自动滴定标准浓度数据。

2.2.2  EDTA 标准溶液浓度的手动滴定标定

操作员A和B分别手动滴定氧化锌基准试剂，使用待标定溶液直至颜色变化至纯蓝色，记录体积数据。每人需完成四次标定，确保测定结果的极差相对值不超过重复性临界极差。取两人八次测定的平均值作为最终结果，计算时保留五位有效数字，报告浓度值时取四位有效数字。

2.2.3  按照相同步骤进行0.05mol/L、0.10mol/L的EDTA标准溶液浓度的自动电位滴定仪自动标定和人员手动滴定标定操作，同时进行空白试验

3 结果及讨论

使用梅特勒T70自动电位滴定仪和手工滴定分析后，得出主要测试数据。已标定0.01mol/L的EDTA标准溶液的过程进行数据讨论。

3.1  同浓度EDTA标准溶液自动滴定标定与手动滴定标定结果分析

为了确定自动电位滴定仪的滴定性能是否满足要求，选取0.01mol/L的EDTA标准溶液两种方式标定的浓度结果表进行分析，通过对仪器检测的结果重复性分析，确定仪器性能与技术标准符合性。

3.1.1 使用自动电位滴定仪测定连续8次对 0.01mol/L的EDTA标准溶液进行自动滴定标定，得出的结果数据见表1：

自动电位滴定仪对标准溶液的八个平行测定结果的极差相对值小于0.15%，满足标准滴定溶液的标定要求。

3.1.2 操作员A和操作员B对同浓度的EDTA标准溶液进行了单人四次，双人八次的手动滴定标定操作，得出的结果数据见表2：

两位操作员各自完成四次平行标定，其结果的相对极差均低于0.15%，两人测定结果的极差相对值均小于0.18%，符合标准滴定溶液的标定标准。

3.1.3 对同浓度EDTA标准溶液两种不同标定方式结果结果对比，见下表3：

结论显示，自动电位滴定法与人工滴定法在标定EDTA溶液时，标准偏差相近，自动法的相对极差稍低。这表明自动电位滴定仪器满足技术标准。

3.2 自动电位滴定方法可靠性分析

为评估仪器检测能力，选取低、中、高三种浓度的标准样品进行测定。使用自动电位滴定仪对0.01mol/L、0.05mol/L、0.10mol/L的EDTA标准溶液重复进行8次标定，结果显示不同浓度标定的相对标准偏差（RSD）在1.51%至2.01%之间。

自动滴定技术适用于多种浓度EDTA标准溶液的标定，其检测范围受电极型号限制，且结果符合标准，可靠。

3.3 自动电位滴定法与手工滴定方法比较

实验比较了自动滴定与手工滴定对一组标准溶液的测定结果，该标准溶液的浓度由6人进行24次标定后取平均值得出，为0.05003 mol/L。两种方法各进行了5次连续测定，见表4。

结果与样品浓度无显著差异，准确度高，优于手工滴定，满足GB/T601-2016标准。该方法解决了容量分析终点难以观察的问题，并且分析速度较手工滴定法快。

4 结果与讨论

经过一系列的比对试验发现，自动电位滴定仪具有操作简便、测定速度快的优势， 减少了人为操作的影响， 根据自动电位滴定与手工滴定过程进行了对比分析，确定通过仪器自动判断滴定终点实现准确测定的可行性。

参考文献
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