⚗️ Oxidierbarkeit (Permanganat-Index)
Bestimmung des Wasser-Permanganat-Index (Oxidierbarkeit) durch Oxidation mit KMnO₄ in saurem Medium mit Rücktitration mit Natriumoxalat. Ergebnis in mg O₂/L.
Übersicht
Oxidierbarkeit (Permanganat-Index, CSB-Mn) ist ein Summenparameter, der konventionell den Gehalt an organischen Substanzen und leicht oxidierbaren anorganischen Substanzen im Wasser bestimmt. Sie wird in mg O₂/L ausgedrückt – die Menge an Sauerstoff, die der für die Oxidation reduzierender Substanzen in der Probe unter festgelegten Bedingungen verbrauchten KMnO₄-Menge entspricht.
Die Norm PN-EN ISO 8467 beschreibt eine Methode zur Bestimmung des Permanganat-Index für Trink-, Mineral-, Brunnen- und Schwimmbadwasser. Die Methode besteht darin, die Probe 10 Minuten lang mit überschüssigem KMnO₄ in Schwefelsäuremedium zu kochen und dann das verbleibende KMnO₄ durch Titration zu bestimmen (rückwärts – überschüssiges Oxalat wird mit KMnO₄ zurücktitriert).
Zulässiger Permanganat-Index-Wert im Trinkwasser: 5 mg O₂/L (Gesetzblatt 2017 Pos. 2294). Unverschmutzte Gewässer haben Werte von 1–3 mg O₂/L. Es ist ein einfacher, kostengünstiger und weit verbreiteter Test in der Trinkwasseranalyse – wird praktisch in jedem Wasserlabor in Polen durchgeführt.
Prinzip der Methode
Die Wasserprobe wird 10 Minuten lang in einem Wasserbad (100°C) mit einer abgemessenen Menge Kaliumpermanganat (KMnO₄)-Lösung in Schwefelsäure (H₂SO₄)-Medium gekocht. Ein Teil des KMnO₄ wird durch oxidierbare Substanzen in der Probe reduziert (MnO₄⁻ → Mn²⁺). Nach 10 Minuten wird überschüssige Natriumoxalat (Na₂C₂O₄)-Lösung zugegeben, die verbleibendes KMnO₄ reduziert (Lösung entfärbt sich). Dann wird das überschüssige Oxalat mit heißer KMnO₄-Lösung bis zur dauerhaften leicht rosa Färbung zurücktitriert. Aus der KMnO₄-Bilanz wird der Permanganat-Index in mg O₂/L berechnet.
Anwendungen
- Trinkwasserqualitätskontrolle (Gesetzblatt 2017 Pos. 2294 – Grenzwert 5 mg O₂/L)
- Mineral-, Quell- und Tafelwasseruntersuchung
- Grundwasser- und Oberflächenwasser-Fassungsmonitoring
- Kontrolle der Effizienz von Wasseraufbereitungsprozessen (Filtration, Aktivkohlesorption)
- Schwimmbadwasseruntersuchung
- Schnelle Beurteilung organischer Wasserverschmutzung
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Messbereich | 0,5–10 mg O₂/L (höher nach Verdünnung) |
| Trinkwasser-Grenzwert | 5 mg O₂/L |
| Reaktionstemperatur | 100°C (kochendes Wasserbad) |
| Reaktionszeit | 10 Minuten (genau) |
| Genauigkeit | ±0,5 mg O₂/L |
| Max. Chloridkonzentration | <300 mg/L Cl⁻ (keine Interferenz) |
Norm
- Normnummer
- PN-EN ISO 8467:2001
- Titel (PL)
- Jakość wody — Oznaczanie indeksu nadmanganianowego
- Title (EN)
- Water quality — Determination of permanganate index
Schritt-für-Schritt-Verfahren
1. Wasserbad-Vorbereitung
Wasserbad füllen und auf 100°C zum Kochen bringen. Während der gesamten Analyse intensives Kochen aufrechterhalten.
2. Probenabmessung
100 mL Wasserprobe mit Zylinder in 250-mL-Erlenmeyerkolben abmessen. Für Wasser mit Oxidierbarkeit >10 mg O₂/L – verdünnen.
3. Schwefelsäure-Zugabe
5 mL H₂SO₄ (~4 mol/L) zur Probe zugeben. Mischen.
4. Kaliumpermanganat-Zugabe
Genau 5,0 mL KMnO₄ 0,01 mol/L-Lösung mit Pipette zugeben. Mischen. Lösung färbt sich rosa/violett.
5. Kochen im Wasserbad
Kolben in Wasserbad (100°C) stellen. Stoppuhr starten. GENAU 10 Minuten kochen. Kolben muss bis zum Flüssigkeitsniveau innen eingetaucht sein.
6. Natriumoxalat-Zugabe
Nach 10 Minuten Kolben herausnehmen. Sofort 5,0 mL Na₂C₂O₄ 0,01 mol/L-Lösung zugeben. Lösung entfärbt sich (Oxalat reduziert KMnO₄).
7. Oxalat-Überschuss-Titration
Heiße Lösung (~60–80°C) aus Bürette mit KMnO₄ 0,01 mol/L-Lösung bis zum Erscheinen einer dauerhaften (min. 30 s) leicht rosa Färbung titrieren. V (mL KMnO₄) notieren.
8. Blindwert
Gesamtes Verfahren mit 100 mL deionisiertem Wasser (Blindwert) wiederholen. KMnO₄-Verbrauch im Blindwert: V₀.
9. Berechnungen
Permanganat-Index [mg O₂/L] = ((V - V₀) × c_KMnO₄ × 8000) / V_Probe, wobei V = bei Titration verbrauchtes KMnO₄-Volumen, V₀ = Blindwert, 8 = Molmasse O₂/2.
10. Qualitätskontrolle
Duplikate – Differenz max ±0,5 mg O₂/L. Prüfen, dass Probe nach Kochen rosa Färbung behielt (wenn entfärbt – mit kleinerem Probenvolumen wiederholen).
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Kochendes Wasserbad (100°C) | Memmert WNE 10, Julabo TW 20, GFL 1003 | 3.000–10.000 PLN |
| Bürette 25 mL (Klasse A) | Brand, Hirschmann, mit PTFE-Hahn | 200–600 PLN |
| Erlenmeyerkolben 250–300 mL | DURAN / Simax Borosilikat, mit Schliff (für Bad) | 15–40 PLN/Stück |
| Messpipetten (5, 10, 25 mL) | Klasse A, Brand, Hirschmann | 20–60 PLN/Stück |
| Messzylinder 100 mL | Klasse A, Borosilikat | 30–60 PLN |
| Stoppuhr / Timer | Beliebige Laborstoppuhr – 10 min Zeit muss streng kontrolliert werden | 30–100 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Kaliumpermanganat (KMnO₄) 0,01 mol/L (1/5 KMnO₄) | 7722-64-7 | Titrantlösung: 0,316 g KMnO₄ in 1 L Wasser. Gegen Na₂C₂O₄ titrieren. In dunkler Flasche aufbewahren. Gültigkeit: 1 Monat. |
| Natriumoxalat (Na₂C₂O₄) 0,01 mol/L (1/2 Na₂C₂O₄) | 62-76-0 | Standardlösung: 0,6700 g Na₂C₂O₄ (getrocknet 105°C, 2h) in 1 L Wasser. Ursubstanz zur KMnO₄-Standardisierung. |
| Verdünnte Schwefelsäure (H₂SO₄) (~4 mol/L) | 7664-93-9 | 1:4 (v/v) konzentrierte H₂SO₄ mit Wasser verdünnen (VORSICHTIG – Säure zu Wasser zugeben!). Zum Ansäuern des Reaktionsmediums. |
| Deionisiertes Wasser (frei von organischen Substanzen) | — | Frisch gekocht oder aus Aufbereitungssystem. Blindwert <0,5 mg O₂/L. |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Kaliumpermanganat (KMnO₄) – Oxidationsmittel, umweltgefährdend (H272, H302, H410). Braune Flecken auf Haut und Kleidung. Handschuhe verwenden.
- Konzentrierte Schwefelsäure (H₂SO₄) – stark ätzend (H314). Exotherme Reaktion mit Wasser! Säure zu Wasser zugeben, nicht umgekehrt.
- Natriumoxalat (Na₂C₂O₄) – gesundheitsschädlich bei Verschlucken (H302). Handschuhe verwenden.
- Wasserbad (100°C) – Verbrühungsgefahr durch heißes Wasser und Dampf. Wärmeisolierende Handschuhe verwenden.
- Heiße Kolben und Lösungen – mit Zangen oder Kolbenhaltern handhaben.
- Schutzbrille, Handschuhe und Laborkittel erforderlich.