본문내용
1. 화학적 산소 요구량(COD)
1.1. COD의 정의와 중요성
화학적 산소 요구량(Chemical Oxygen Demand, COD)은 수중의 유기물 함유량을 측정하기 위한 수질오염의 지표이다. COD는 수중의 환원성 유기물을 일정한 산화조건으로 반응시켜, 그것에 요구되는 산화제의 양을 당량 산소량으로 환산하여 나타낸 것이다. 이는 생화학적 산소 요구량(Biochemical Oxygen Demand, BOD) 측정과 달리 유기물의 생분해성 여부와 상관없이 화학적으로 산화가 가능한 유기물 전체의 양을 측정하는 것이다.
COD 측정은 가정하수와 산업폐수의 오염 강도를 파악하는데 널리 이용된다. 이를 통해 수중 유기물 오염의 정도를 신속하고 정량적으로 파악할 수 있다. 특히 생분해성이 낮은 난분해성 유기오염물질의 경우 BOD 측정만으로는 정확한 오염 상태 파악이 어려운데, COD 측정을 통해 이를 보완할 수 있다. 또한 COD 측정은 BOD 측정보다 분석 시간이 훨씬 짧아 실용적이라는 장점이 있다.
그러나 COD 측정은 산화제의 종류와 반응조건에 따라 유기물의 분해 정도가 달라질 수 있어 정확성에 한계가 있다. 또한 무기물질의 산화도 COD 값에 포함되므로 유기물 오염 정도를 정확히 반영하지 못한다는 단점이 있다. 따라서 수질 관리 시 COD와 BOD를 함께 고려하는 것이 중요하다.
1.2. COD 측정 방법
1.2.1. 망간법(KMnO4법)
망간법(KMnO4법)은 유기물을 산성 조건에서 강한 산화제인 과망간산칼륨(KMnO4)으로 산화시켜 화학적 산소 요구량(COD)을 측정하는 방법이다. 이 방법은 실험이 간단하고 신속하여 동일한 성질의 폐수에 대한 유기물 농도 변화를 파악하는 데 유용하다.
구체적인 원리는 다음과 같다. 먼저 시료에 황산을 넣어 pH를 낮춘 후 과망간산칼륨을 가한다. 그리고 100℃ 부근에서 30분간 가열하면 유기물이 다음과 같은 반응으로 산화된다.
MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O
이때 과망간산칼륨이 과량 투입되므로 반응하지 않고 남은 과망간산칼륨이 용액 내에 존재한다. 이를 분해하기 위해 옥살산나트륨(Na2C2O4)을 가한다.
2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ → 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O
그러나 옥살산나트륨 또한 과량 투입되므로 다시 과망간산칼륨으로 적정한다. 이를 역적정이라 한다. 이 과정을 증류수에 동일하게 적용하여 각각의 역적정이 완료될 때까지 소모된 과망간산칼륨의 양을 구하고, 이에 상당하는 산소의 양을 계산하여 시료의 COD를 측정할 수 있다.
망간법의 장점은 실험이 간단하고 신속하다는 것이지만, 몇 가지 단점도 있다. 먼저 시약의 농도, 화합물의 형태 등에 따라 산화능력의 차이가 크다는 점이다. 또한 불안정성, 산화의 불완전, 반응조건 등의 영향이 크다. 그리고 일부 유기물은 과망간산칼륨으로 잘 산화되지 않는다는 한계가 있다.
따라서 이 방법은 상수와 오염이 심하지 않은 지표수 등의 분석에 적합하지만, 공장폐수와 같이 유기물과 무기물이 모두 포함된 경우에는 적용하기 어렵다. 이런 경우에는 크롬법 등 다른 COD 측정 방법을 사용할 필요가 있다.
1.2.2. 크롬법(K2Cr2O7법)
크롬법(K2Cr2O7법)이란 화학적 산소 요구량(COD)을 측정하는 한 방식이다. 중크롬산칼륨(K2Cr2O7)을 산화제로 사용하는 이 방식은 유기물의 약 80%를 분해할 수 있어 망간법(KMnO4법)에 비해 높은 산화율을 보인다. 따라서 수중의 유기물 총량에 더 가까운 값을 측정할 수 있다는 장점이 있다.
또한 반응이 끝난 뒤 남아있는 산화제의 양을 측정하여 실제 유기물 산화에 사용된 양을 계산할 수 있다는 점도 중요한 장점이다. 중크롬...
참고 자료
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