[화학공학실험]응집실험

소개

본 실험에서는 휴믹산(Humic acid)에 응집제(Alum)을 첨가하여 산에 부유되어 있는 고체입자를 응집하여 침전시키고 탁도와 ㏗가 응집에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 1 ℓ의 휴믹산에 4, 7, 10, 13, 16, 19 ㎖의 1.5 wt% Alum을 첨가하여 교반한 후 floc의 침전 정도를 관찰하고 탁도와 ㏗, 온도를 측정 하였다. 같은 방법으로 5, 8, 11, 14, 17, 20 ㎖의 Alum을 첨가하여 floc의 침전을 관찰하였다. 실험을 통해서 Alum을 7~8 ㎖ 첨가 하였을 때 가장 응집이 잘 일어났고 탁도와 ㏗는 6.0 ~ 8.68 NTU, ㏗4.80 ~ 5.1로 나타났다. 실험을 통해서 강물이나 폐수에 부유되어 있는 고체 입자의 응집 원리를 이해 할 수 있었다.

목차

요약
1.실험목적
2.이론
3.실험장치 및 방법
4.결과 및 고찰
5.결론
기호
참고문헌

본문내용

1. 실험목적
휴믹산(Humic acid)에 응집제(Alum)을 첨가하여 산에 부유되어 있는 고체입자를 응집하여 침전시키고 탁도와 ㏗가 응집에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.

. 이론
2.1 응집과 응결(Coagulation and Flocculation)
응집과 응결이란 용수나 폐수에 화학약품을 첨가하여 침전되지 않는 콜로이드상 고형물과 침전속도가 느린 부유 고형물을 침전이 잘되는 floc을 형성하도록 엉키고 결합하게 하는 조작이다. 이러한 fioc은 대부분 침전에 의해 연속적으로 제거된다.


2.2 응집 이론
지표수와 폐수에서 분산되어 있는 고형물의 대부분은 0.1 m(10 mm)에서 100 (10 mm)의 입자 크기를 가지는 침전하기 어려운 부유물질들로 구성되어 있다. 1 m(10 mm)에서 1 (10 mm)의 입자 크기를 가지는 부유 입자를 콜로이드라고 하는데 침전 불가능한 대부분의 물질은 바로 콜로이드상 미립자이다. 콜로이드 입자의 범위를 벗어나는 1 (10 mm)에서 100 (10 mm)의 크기를 갖는 입자들 역시 콜로이드 입자처럼 대부분은 침전속도를 무시해도 좋을 만큼 느린 침전 특성을 가진다[1].


2.3 콜로이드의 특성
일반적으로 볼 때 단백질 입자와 미생물은 대부분 자연적으로 발생하는 친수성 콜로이드로 ㏗가 중성 범위나 그 이상일 때 음전하를 띠게 된다. 작은 기름방울이나 기타 화학적으로 불활성 기질과 같은 콜로이드 상태의 물질들은 주위의 용액으로부터 음이온, 특히 수산이온을 선택적으로 흡착하여 음으로 대전된다. 점토와 같은 콜로이드성 미립자는 그 구조 내에 금속원자보다 비금속원자를 더 많이 갖고 있기 때문에 순 음전하(net negative charge)를 띠게 된다. 점토와 같이 일반적으로 대부분 자연적으로 발생하는 소수성 콜로이드는 무기물질이며 음전하를 띠고 있다. 콜로이드 전하의 부호와 크기는 콜로이드성 물질의 형태와 주위 용액의 특성에 따라 다르다. 대부분 콜로이드 시스템에서 콜로이드는 그 자체의 정전기력(Electron static force) 때문에 부유 상태, 다시 말해 안정된 상태에 있다. 대부분 자연 발생적인 콜로이드는 음으로 하전 되며 유사한 전하끼리는 반발하기 때문에 콜로이드는 반발력의 작용에 의해 부유사로 존재한다. 음전하를 띠고 있는 콜로이드 입자는 figure. 1에 나타나있다.

3.2 실험방법
휴믹산(Humic acid, sodium salt, tech H76752-100G) 0.2 g을 물 10 ℓ에 넣고 잘 섞어주어 200 ㏙짜리 용액을 만들어 주었다. 휴믹산을 1 ℓ비커 6개에 나누어 넣고 1.5 wt% Alum 용액을 4, 7, 10, 13, 16, 19 ㎖씩 채취하여 각각 첨가시켰다. 6개의 비커를 jar tester 에 설치한 뒤 45 rpm으로 5분간 완손교반 시키고 교반을 정지한 다음 20분간 floc의 침전정도를 관찰하였다. Alum용액의 첨가량을 5, 8, 11, 14, 17, 20 ㎖로 달리하여 같은 방법으로 한번 더 실험하였다. 하나의 비커에서 floc의 생성이 거의 완전히 관찰 되었을 때 6개의 비커의 ㏗와 탁도를 측정하여 기록하였다.

참고자료

· [1] Tom D. Reynolds, Paul A. Richards, 서명교, 신항식, 안갑환, 전항배, 최윤찬, 폐수 처리 단위조작, 사이텍미디어, 1998, P172~186.
· [2] 서정목, 박균영, 이철호, 강태원, 김동선, 김진현, 최재환, 화학공학실험, 공주대학교 출 판부, 2005, P52~53.