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하천 T-P 분석 실험보고서

1. 실험제목: T-P 분석5. 실험원리5.1 T-P총인(T-P)은 물속에 포함된 인의 총량을 의미한다. 인은 질소와 함께 영양염류로 적조의 원인으로, 하천이나 호소 등의 부영양화를 나타내는 지표 중 하나이다. 총인은 입자성 인, 유기성 인, 폴리인산염, 인산염이온 등 수중에 존재하는 모든 인(P) 의 총량을 측정한 값을 말하며 단위는 mg/L로 표기한다. 인의 공급원으로는 생물의 유해, 공장폐수 및 가정하수가 있으며 특히 합성세제에 많이 포함되어 있고 축산폐수에도 매우 높은 농도의 인이 함유되어있어 인구 집중도가 높은 지역의 하천, 호소에서 높게 측정된다. 총인(TP)은 자외선/가시선 분광법 과 연속흐름법으로 측정이 가능하다.5.2 자외선/가시선 분광법이 측정 방법은 물속에 존재하는 총인(T-P)을 측정하기 위하여 유기물화합물 형태의 인을 산화 분해하여 모든 인 화합물을 인산염(PO43-)의 형태로 변화시킨 다음 몰리브덴산 암모늄과 반응하여 생성된 몰리브덴산암모늄을 아스코빈산으로 환원하여 생성된 몰리브텐산의 흡광도를 880nm에서 측정하여 총인의 양을 정량하는 방법이다. 이 방법은 지표수, 지하수, 폐수 등에 적용할 수 있으며 정량한계는 0.005mg/L 이다.표준용액의 흡광도를 측정하여 검량선을 작성한 후 검량선으로부터 시료의 인의 양을 구한 다음총인(mg/L)=a TIMES { 60} over { 25} TIMES { 1000} over {50 }(a:검정곡선으로부터 구한 인의 양(mg))의 식을 통하여 시료 중 총 인의 농도를 산출할 수 있다.5.3 분광광도계의 원리일반적으로 빛이 물체에 닿으면 빛은 물체의 표면에서 반사되거나 흡수되거나 물체를 통과하는 빛으로 나누어진다. 물체의 의해 흡수되는 빛의 양은 농도에 따라 다르게 때문에 빛의 흡수 현상을 이용하여 시료 용액 중 빛을 흡수하는 화학물질의 양을 정량할 수 있다.빛이 시료를 통과할 때 시료를 통과한 빛의 양, 투과도는 흡광 물질이 존재하지 않을 때 빛의 강도(P0)에 대한 흡광 물질이 존재할 때 빛의 강도(P)로 나타낼 수 있다.이를 통해 흡광도를 A=log LEFT ( {P _{0}} over {P} RIGHT ) =-log`T 로 표현할 수 있다. 또한 흡광도는 시료 내 빛을 흡수하는 성분의 농도(c)에 비례하고 Beer-Lambert’s law에 의해 A=varepsilon bc(varepsilon :몰흡광계수, b=cuvette 직경, c:흡광물질 농도)로 나타낼 수 있다.이와 같은 원리로 시료 용액의 흡광도는 대조구(Blank)의 흡광도에 대한 비율이기 때문에 단위가 없으며 시료 중의 흡광 물질의 농도와 비례하는 관계이다. 따라서 표준용액에 대한 흡광도가 얻어지면 미지 농도의 시료의 농도를 계산할 수 있다.분광광도계는 광원, 단색화 장치와 검출기로 구성되어 있다. 자외선 영역의 광원에는 중수소 아크램프를 사용하고 가시광선 영역의 광원에는 텅스텐-할로겐램프를 주로 사용한다. 단색화 장치는 빛을 각성분 파장으로 분산시키고 좁은 띠의 파장을 선택하여 시료 또는 검출기로 보낸다. 검출기는 광자가 검출기에 도달할 때 전기 신호가 발생하는 원리를 이용하여 전류의 세기와 복사세기가 비례한다는 사실을 이용하여 흡광도를 측정한다.6. 실험목적: T-P 을 이해하고 측정한다.7. 실험방법1) 시료를 전처리한다.① 시료 50mL, 증류수 50mL(blank 용)를 각각 분해병에 넣고 과황산칼륨 용액(4w/v%) 10mL를 넣어 호일로 덮고 구멍을 낸 후 마개를 닫는다.② 흔들어 섞은 다음 고압증기멸균기에 넣고 가열한다. (120℃, 30분)2) 인산염인 표준용액(5ppm)을 만든다.①인산염인 표준용액(5ppm) 을 100mL 플라스크에 취하여 0.25, 0.5, 0.75, 1ppm 용액을 만든다.3) 황산(2+1) 용액과 7.2% L-아스코르빈산 용액을 만든다.4) 몰리브덴산암모늄.아스코르빈산혼액을 만든다.①몰리브덴산암모늄 1.2g 과 타타르산 안티몬칼륨 0.048g을 증류수 60mL에 녹인다.② 황산(2+1) 24mL와 설파민산암모늄 1g을 넣어 녹인 다음 증류수를 넣어 100mL 플라스크 표선을 채운다.③ 500mL 또는 1000mL 비커에 위의 용액과 7.2% L-아스코르빈산 용액 20mL을 섞어준다.5) 전처리 한 시료 및 표준용액 25mL을 코니컬 튜브에 넣는다.6) 코니컬 튜브에 몰리브덴산암모늄.아스코르빈산혼액 2mL를 넣어 흔들어 섞고 15분간 방치한다.7) 이 용액의 일부를 흡수셀에 옮겨 검액으로 한다.8) spectrophotometer로 880nm에서 흡광도를 측정한다.8. 실험결과8.1 흡광도 값ppm1차2차3차평균0.250.1490.1500.1500.1500.50.3270.3280.3270.3270.750.5010.5010.5010.50110.6740.6760.6750.675미지시료0.2970.2980.2980.2988.2 T-P 검정곡선8.3 총 인시료 인 농도=0.46 ppm인의 양(mg)=0.46 mg/L × 0.025L = 0.0115 mg총인`(mg/L)=a TIMES {60} over {25} TIMES {1000} over {50} (a: 검정곡선으로부터 구한 질소의 양 (mg))총인(mg/L)=0.0115times{60}over{25}times{1000}over{50}=0.552 mg/L9. 결과토의9.1 총 인 산출 실험과정총 인 산출하는 실험과정에서 시료에 과황산칼륨을 넣어주는 이유는 과황산칼륨이 시료 속의 유기화합물 형태의 인을 산화분해하여 시료 속의 모든 인 화합물을 인산염(PO4) 형태로 변화시켜주기 때문에 시료에 먼저 넣어준다. 과황산칼륨이 산화분해하여 생성된 인산염은 발색시약인 몰리브덴산암모늄.아스코리빈산 혼액의 몰리브덴산암모늄과 반응하여 몰리브덴산인암모늄을 생성한다. 몰리브덴산인암모늄의 반응식은 (PO43- ＋ 4[(NH4)6Mo7O24?4H2O] ＋ 24H+ → (NH4)3PO4?12MoO3 ＋ 21NH4++16MoO3?H2O + 12H2O )이다.이때 생성된 몰리브덴산인암모늄을 아스코르빈산(C6H8O6)으로 환원시키는 반응식은 ( (NH4)3PO4?12MoO3＋ C6H8O6 → (NH4)2HPO4?12MoO2?2H2O (Mo Ⅳ)＋ C6H6O6 )이 고 이로 인해 생성된 몰리브덴산은 청색을 발색하기 때문에 이의 흡광도를 880nm에서 측정하여 총 인을 구할 수 있는 것이다.

공학/기술| 2021.07.11| 5페이지| 1,000원| 조회(401)

실험보고서, 총인, 환경공학실험, T-P

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하천 T-N 분석 실험보고서

1. 실험제목: T-N 분석5. 실험원리5.1 T-NT-N은 total nitrogen으로 수중에 포함된 질소화합물의 총량으로 유기성 질소, 암모니아성 질소, 아질산성 및 질산성 질소 등 모든 질소성분이 포함된다. 총 질소는 자연계의 질소순환과정에서 자연수에 포함되어 있으나 생활하수, 공장폐수, 축산폐수 등과 같은 인위적인 유입에 따라 증가한다. 또한 호소 및 하천의 조류 이상증식으로 인한 부영양화의 원인물질로 부영양화에 대한 지표로도 사용되며 주로 인구의 집중도가 큰 지역의 하천과 호소 등에서 높게 측정된다. 총 질소(TN)을 측정하는 방법으로는 자외선/가시선 분광법(산화법), 카드뮴-구리 환원법, 환원증류-킬달법, 연속흐름법 등이 있다.5.2 자외선/가시선 분광법-산화법이 측정 방법은 물속에 존재하는 총 질소를 측정하기 위하여 시료 중 모든 질소화합물을 알칼리성 과황산칼륨을 사용하여 120℃ 부근에서 유기물과 함께 분해하여 질산 이온으로 산화시킨 후 산성 상태로 하여 흡광도를 220nm에서 측정하여 총 질소를 정량하는 방법이다. 이 방법은 지표수, 지하수, 폐수 등에 적용할 수 있으며 정량한계는 0.1 mg/L 이며 비교적 분해되기 쉬운 유기물을 함유하고 있거나 자외부에서 흡광도를 나타내는 브롬이온이나 크롬을 함유하지 않는 시료에 적용할 수 있다.표준용액의 흡광도를 측정하여 검량선을 작성한 후 검량선으로부터 시료의 질소 양을 구한 다음총 질소 (mg/L) = a TIMES { 60} over { 25} TIMES { 1000} over {V }(a:검정곡선으로부터 구한 질소의 양(mg), V: 전처리에 사용한 시료량(mL))의 식을 통하여 시료 중 총 질소 농도를 산출할 수 있다.5.3 분광광도계의 원리일반적으로 빛이 물체에 닿으면 빛은 물체의 표면에서 반사되거나 흡수되거나 물체를 통과하는 빛으로 나누어진다. 물체의 의해 흡수되는 빛의 양은 농도에 따라 다르게 때문에 빛의 흡수 현상을 이용하여 시료 용액 중 빛을 흡수하는 화학물질의 양을 정량할 수 있다.빛이 시료를 통과할 때 시료를 통과한 빛의 양, 투과도는 흡광 물질이 존재하지 않을 때 빛의 강도(P0)에 대한 흡광 물질이 존재할 때 빛의 강도(P)로 나타낼 수 있다.이를 통해 흡광도를 A=log LEFT ( {P _{0}} over {P} RIGHT ) =-log`T 로 표현할 수 있다. 또한 흡광도는 시료 내 빛을 흡수하는 성분의 농도(c)에 비례하고 Beer-Lambert’s law에 의해 A=varepsilon bc(varepsilon :몰흡광계수, b=cuvette 직경, c:흡광물질 농도)로 나타낼 수 있다.이와 같은 원리로 시료 용액의 흡광도는 대조구(Blank)의 흡광도에 대한 비율이기 때문에 단위가 없으며 시료 중의 흡광 물질의 농도와 비례하는 관계이다. 따라서 표준용액에 대한 흡광도가 얻어지면 미지 농도의 시료의 농도를 계산할 수 있다.분광광도계는 광원, 단색화 장치와 검출기로 구성되어 있다. 자외선 영역의 광원에는 중수소 아크램프를 사용하고 가시광선 영역의 광원에는 텅스텐-할로겐램프를 주로 사용한다. 단색화 장치는 빛을 각성분 파장으로 분산시키고 좁은 띠의 파장을 선택하여 시료 또는 검출기로 보낸다. 검출기는 광자가 검출기에 도달할 때 전기 신호가 발생하는 원리를 이용하여 전류의 세기와 복사세기가 비례한다는 사실을 이용하여 흡광도를 측정한다.6. 실험목적: T-N을 이해하고 측정한다.7. 실험방법1) 시료를 전처리한다.① 알칼리성 과황산칼륨용액을 만든다.② 알칼리성 과황산칼륨용액 10mL를 유리피펫을 이용하여 분해병에 분취한다.③ 시료 50mL를 메스실린더를 이용해 ②의 분해병에 분취한다.④ 흔들어 섞은 다음 고압증기멸균기에 넣고 가열한다. (120℃, 30분)2) 100ppm 표준원액을 희석하여 500mL 부피플라스크에 20ppm 표준용액을 만든다.3) 표준용액(20ppm)을 100mL 플라스크에 취하여 0, 1, 2, 5, 10ppm 용액을 만든다.4) 발색시약을 만든다.①100mL 부피플라스크에 염산 원액을 희석하여 염산(1+16) 용액을 만든다.② 같은 방법으로 염산(1+500)용액을 만든다.5) 전처리 한 시료의 상등액을 취하여 유리섬유여지로 여과한다.6) 처음 여액 5~10mL는 버린 다음 여액 25mL를 50mL flask에 옮긴다.7) 여기에 피펫으로 염산(1+16) 5mL를 넣고 이 용액의 일부를 10mm 흡수셀에 옮겨 검액으로 한다. (증류수 50mL를 취해 시료의 전처리 시험방법에 따라 시험하고 blank로 한다.)8) 피펫으로 염산(1+500) 5mL를 방법 3)의 표준용액에 넣어 검액으로 한다.9) spectrophotometer로 220nm에서 흡광도를 측정한다.① blank(증류수+염산(1+500))을 넣고 auto zero 를 맞춘다.② 1, 2, 5, 10ppm을 차례대로 흡광도 측정하여 검량선을 작성한다.③ 시료의 흡광도를 측정한다.④ 검량선으로부터 시료의 총질소 농도를 산출한다.8. 실험결과8.1 흡광도 값ppm1차2차3차평균10.5570.5520.5580.55620.5510.5480.5480.54950.9510.9570.9550.954101.7551.7551.7621.757미지시료(-blank)0.2910.2950.2940.2938.2 T-N 검정곡선T-N 검정곡선흡광도 (220nm)ppm8.3 총 질소시료 질소 농도=1.159 ppm질소의 양(mg)=1.159mg/L × 0.025L = 0.029mg총 질소 (mg/L) =a TIMES {60} over {25} TIMES {1,000} over {V} (a: 검정곡선으로부터 구한 질소의 양 (mg),V: 전처리에 사용한 시료량 (mL))총질소=0.029times{60}over{25}times{1000}over{50}=1.392 mg/L9. 결과토의9.1 염산 사용, 총 질소 산출식실험 중 시료와 표준용액에 염산을 섞을 때 전처리 된 시료 25mL 에는 염산(1+16)을 5mL 넣어주고 1.2.5.10 표준용액 25mL에는 염산(1+500) 5mL를 넣어준다. 염산을 시료와 표준용액에 넣어주는 이유는 염산을 첨가함으로써 유기성 질소를 NO3-N 형태로 산화시켜주기 위함인데 시료와 표준용액에 각각 염산(1+16), 염산(1+500)으로 다른 희석 용액을 넣어주는 이유는 미지시료 안의 질소의 농도가 작기 때문에 더 강한 염산을 넣어주는 것이다.마지막으로 총 질소의 농도를 산출할 때 사용하는 총질소 농도 산출 식은 총질소(mg/L) =a TIMES {60} over {25} TIMES {1,000} over {V} 이다. 이때 시료의 포함된 질소의 양에 60을 곱해주는 것은 실험과정에서 미지시료를 전처리 하는 과정에서 시료 50mL와 과황산칼륨 10mL를 섞어주었기 때문에 60mL를 질소의 양에 곱해주는 것이다. 또한 이 전치리된 시료를 25mL 분취하여 실험하기 때문에 25mL를 다시 나누어 주어야 한다.9.2 검량곡선우리 조 실험의 흡광도 결과 값이 표준용액의 질소농도가 1ppm 인 경우와 2ppm인 경우 비슷하지만 1ppm의 흡광도 값이 2ppm의 흡광도값보자 조금 더 크게 검출되었다. 이는 명백한 실험 오류이기 때문에 실험과정 중 표준용액을 제조하는 과정에서 오류가 있었을 것이라고 생각되어 검량선을 작성할 때 1ppm의 값을 제외하여 주었다. 그리고 질소의 농도가 0ppm일 때 흡광도 값이 0이기 때문에 질소농도가 0, 2, 5, 10 ppm 일때의 4개의 흡광도 값으로 총 질소 검량선을 작성하였고 결정계수(

공학/기술| 2021.07.11| 5페이지| 1,000원| 조회(541)

실험보고서, 분광법, 하천, T-N

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하천 SS 측정 실험 보고서

1.실험제목: SS 측정 실험5.실험원리5.1 SSSS(Suspended Solid)는 부유물질이다. 이는 물속에서 미세한 입자의 형태로 존재하는 고체상 물질로써 자연수에서는 주로 점토광물에 의해 발생되는 입경 2mm 이하의 작은 입자로 물에 용해되지 않고 부유하는 물질이다. 오염된 물의 수질을 표시하는 지표가 되기도 한다. 이 부유물질 중 크기가 5㎛ 이상인 것은 잘 가라앉으므로 침전에 의해 제거가 가능하며 이를 침전 가능 부유물이라하고, 0.1~5㎛ 범위인 것은 분산상태를 유지하므로 응집에 의해 침전시킬 수 있다. 또한 시료를 공극이 0.1㎛인 여과지에 걸러 105~110℃에서 건조한 후 남아있는 잔류물을 말하며 이를 총부유성고형물(TSS,Total Suspended Soilds)라고 한다.부유물질의 발생원으로는 자연수 중의 현탁물질은 빗물에 지표가 씻길 때 유입되는 것들이 있다. 이는 주로 토양의 점토성 물질이나 초목, 낙엽이나 퇴비의 분해물 또는 호수나 저수지 내에 번식하는 플랑크톤이다.이 외에도 도시하수나 공장폐수 속에 부유물질이 함유되어있다. 도시폐수, 공장폐수 중에는 고형물이 현탁 상태로 포함되어 있다. 수중에 부유하는 부유물질은 자연수역에 방류되면 물의 탁도를 높이고 외관을 더럽히며, 그중 생물 분해 가능한 유기물질이 용존산소를 감소시키는 등 수질을 오염시킨다. 또한 유기성 부유물질의 경우는 이것이 분해되면서 어류의 아가미에 부착되어져 어류를 폐사시키기도 하고, 빛이 수중으로 투과되는 것을 방해하여 식물의 광합성에 장애를 주어 물의 오염을 증가시킨다. 수중의 총고형물이 500mg/L 이하일 경우 식수로 이용이 가능하다.5.2 SS 측정원리시료의 SS를 측정하기 위하여 유리섬유 여지법을 이용한다. 이 방법은 미리 무게를 단 유리섬유여과지(GF/C)를 여과 장치에 부착하여 일정량의 시료를 여과시킨 다음 항량으로 건조하여 무게를 달아 여과 전, 후의 유리섬유 여과지의 무게 차를 산출하여 부유물질의 양을 구하는 방법이다. 유리섬유 여지법은 지표수, 지하수, 폐수 등에 적용할 수 있고 정량범위는 5mg 이상이다. 부유물질(mg/L)을 구하는 식은부유물질(mg/L)=(b-a) TIMES {1000} over {V}(a:시료 여과 전의 유리섬유여지 무게(mg), b:시료 여과 후의 유리섬유여지 무게(mg), v:시료의 양(mL)) 이다.6.실험목적: SS를 이해하고 시료의 SS를 측정 할 수 있다.7. 실험방법1) 유리섬유 여지와 은박지의 무게를 함께 잰다.2) 시료 200ml를 준비한다.3) 하부 여과관 위에 필터를 놓고상부여과관으로 누른 후 금속집게로 집는다.4) 진공펌프를 작동시킨 후 준비한 시료를 넣고 필터로 거른다. 탈기병 및 필터의 기변에 붙어있는 부유물을 소량의 증류수로 씻어 내려준다.5) 유리 섬유여지를 핀셋으로 집어 은박지에 올려놓는다.6) 110℃ 오븐에서 2시간 건조시킨다.7) 2시간 후 데시케이터에 옮겨 방냉시킨다. 이때 실리카겔을 함께 넣어둔다.8) 유리섬유여지와 은박지의 무게를 함께 잰다.9) 여과 전 후의 무게차를 구하여 부유물질의 양을 계산한다.8. 실험결과여과 전 유리섬유여지 무게(g)여과 후 유리섬유 여지 무게(g)시료의 양(mL)1차1.67821.67972002차1.67851.67953차1.67851.6791평균1.67841.6794부유물질(mg/L)=(b-a) TIMES {1,000} over {V}여기서`a:시료`여과`전의`유리섬유여지`무게(mg)#``````````````````````````b:`시료`여과`후의`유리섬유여지`무게`(mg)#``````````````````````````v:`시료의`양(mL)부유물질(mg/L)=(b-a) TIMES { 1000} over {200 }=5(mg/L)9. 결과토의9.1 하천의 생활환경기준청계천에서 채취한 시료의 부유 물질량을 환경기준인 하천의 생활환경기준과 비교하였다. 하천의 생활환경기준은 하천의 수질 상태를 매우 좋음, 좋음, 약간 좋음, 보통, 약간 나쁨, 나쁨, 매우 나쁨 의 7개의 등급으로 구분하고 있고 각 등급별로 수소이온농도(pH), 생물화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소 요구량 (COD), 총 유기 탄소량(TOC), 부유물질량, 용존 산소량(DO), 총 인(T-P), 대장균군질에 따라 기준치를 정하여 등급을 구별하고 있는 기준이다.밑의 표는 하천의 생활환경기준의 일부분이다. 생활환경기준에 우리가 채취한 청계천 시료의 부유물질량을 비교해보면 우리의 시료는 부유물질량이 5mg/L 로 부유물질량만 보았을 때 하천의 생활환경기준에서 매우 좋음 등급에 속하고 이전 실험에서 측정한 pH, DO, BOD 와 SS 까지 모두 비교하였을 때 청계천의 수질 등급은 매우 좋음 등급이다. 매우 좋음 등급은 오염물질이 없는 청정 상태의 생태계로 여과-살균 등 간단한 정수 처리 후 생활용수로 사용할 수 있는 수질등급이다.9.2 실험결과와 청계천 수질 측정데이터 비교1월2월3월4월5월6월7월8월9월10월SS(mg/L)1.21.40.822.41.812.211위의 표는 물환경정보시스템에서 측정한 청계천1 (중구 무교동)의 부유물질의 데이터이며 2019년 한 달에 1번씩 측정한 데이터이다. 1월부터 10월까지 청계천의 부유물질의 평균값은 1.48 mg/L이다. 우리는 11월 14일 수질 측정망 청계천 1 (중구 무교동)에서 부유물질을 측정한 결과 5 mg/L 로 청계천의 평균 부유물질 양보다 약 3배 정도 높게 측정되었고 청계천의 1월부터 10월 중 부유물질 양이 가장 많은 5월과 비교했을 때 5월보다 우리가 측정한 부유물질의 값이 훨씬 높은 수치로 측정되었다. 이는 부유물질 측정 실험 중에 불순물이 들어갔을 경우도 존재하고 비 온 후 시료를 채취해서 이거나 물환경 정보시스템이 측정한 지역과 위치가 달라서 물환경정보시스템에서 측정한 부유물질량과 실험결과 부유물질량에 차이가 생겼을 수 있다.

공학/기술| 2021.07.11| 4페이지| 1,000원| 조회(238)

환경공학, 실험보고서, 하천, 부유물질, ss

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하천 BOD 측정 실험 평가A좋아요

1.실험제목: BOD측정 실험5.실험원리5.1 BODBOD는 biochemical oxygen demand의 약자로 수중의 유기물질이 호기성 미생물의 작용에 의해 분해 안정화 되는데 소비되는 산소량이다. 수중의 유기물질 함량을 간접적으로 나타내는데 가장 많이 사용하는 수질지표이다. 수중에 존재하는 유기물질의 종류는 대단히 많으며 유기물의 농도를 하나하나 측정하기란 대단히 어려우므로 호기성미생물을 이용하여 간접적으로 유기물량을 측정하는 방법이다.BOD는 하천에서 하수, 폐수 등의 유입에 의한 오염농도를 나타내는 기준이 되기도 한다. 수중미생물은 유기물을 분해 섭취하면서 새로운 미생물이 증식되어 물을 탁하게 하고 미생물의 산소 소비에 의해 수역의 용존산소가 감소되고 용존산소가 부족해지면 황산염, 질산염 등으로부터 황화수소, 메탄가스 등의 가스를 발생시키게 되어 수질이 오염된다. 따라서 BOD의 농도가 높다는 것은 수중에 유기물을 다량함유하고 있어 미생물이 이것을 분해 및 안정화하는데 많은 용존산소를 소모하여 물의 자정능력이 저하되고 오염됨을 보여주는 지표이기도 하다. 보통 음용수는 BOD가 2ppm 이하, 농업용수는 5ppm을 유지하고 5ppm 이상이 되면 하천은 자기정화 기능이 상실되고 10ppm이 넘으면 환경부에서 정한 수질기 준에서 매우 나쁨의 상태에 해당된다. 일반적으로 20℃에서 5일간 소비되는 산소량이 사용되고 BOD5 으로 표시하기도 한다.5.2 BOD 측정원리생물화학적 산소요구량 (BOD)의 측정 방법은 채취한 시료를 20℃에서 5일간 저장하여 두었을 때 시료에 포함되어 있는 호기성 미생물이 증식과 호흡작용을 통해 소비되는 용존산소의 양을 측정하면 된다. 이때 채취한 시료의 BOD 측정은 실험실에서 진행되는 것이므로 시료를 채취해온 곳의 실제 환경조건인 온도, 생물군, 물의 흐름, 햇빛, 용존산소를 고려해야지 실제 지표수의 BOD를 알 수 있다. 또한 시료에 들어있는 용존산소가 생물화학적 산소요구량보다 작을 수 있는데 이때는 채취한 시료를 희석수로 희석하여 측정에 사용하여야 한다. BOD 농도의 계산은 BOD5(mg/L) = (D1-D2)*P 로 할 수 있다. (D1:15분간 방치된 후의 희석한 시료의 DO, D2:5일간 배양된 후의 희석한 시료의 DO, P:희석시료 중 시료의 희석배수(희석시료량/시료량))BOD를 측정을 진행할 때 채취한 시료가 산성 또는 염기성을 나타내거나 잔류염소와 같은 산화성 물질을 함유하였거나 용존산소가 과포화 되어 있을 경우에는 BOD 측정에 오류가 발생하기 때문에 전처리 과정이 필수적이다.6.실험목적: BOD를 이해하며 측정할 수 있다.7. 실험방법1) BOD병, 비커에 각각 라벨링한다.2) 500mL 비이커에 메스실린더를 사용하여 시료 200mL와 희석수 200mL를 담는다.3) BOD병에 시료를 완전히 채우고 마개를 닫은 후, 물로 마개 주위를 밀봉한다.4) 방법 2에서 남은 용액은 100mL 비커에 옮겨 담고 파라필름으로 막는다.5) BOD병은 BOD용 배양기에 넣어 20℃ 어두운 곳에서 5일간 배양한다.6) 비커는 15분간 방치한 후에 시료 자체의 처음 용존산소를 3번 반복하여 측정한다.7) 5일 후 BOD 배양기에 넣어둔 병을 꺼내 용존산소를 측정한다.8) BOD를 계산한다.8. 실험결과1차2차3차평균15분간 방치된 후 DO (mg/L)8.078.028.038.045일간 배양된 후 DO (mg/L)7.537.877.657.68BOD5 (mg/L) = (D1 - D2) * PD1: 15분간 방치된 후의 희석한 시료의 DO (mg/L)D2: 5일간 배양된 후의 희석한 시료의 DO (mg/L)P: 희석시료 중 시료의 희석배수 (희석시료량/시료량)BOD5 (mg/L) = (8.04 - 7.68) * 2 = 0.729. 결과토의9.1 하천의 생활환경기준청계천에서 채취한 시료의 생물화확적 산소요구량(BOD)를 환경기준인 하천의 생활환경기준과 비교하였다. 하천의 생활환경기준은 하천의 수질 상태를 매우 좋음, 좋음, 약간 좋음, 보통, 약간 나쁨, 나쁨, 매우 나쁨 의 7개의 등급으로 구분하고 있고 각 등급별로 수소이온농도(pH), 생물화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소 요구량 (COD), 총 유기 탄소량(TOC), 부유물질량, 용존 산소량(DO), 총 인(T-P), 대장균군질에 따라 기준치를 정하여 등급을 구별하고 있는 기준이다.위의 표는 하천의 생활환경기준의 일부분이다. 생활환경기준에 우리가 채취한 청계천 시료의 BOD를 비교해보면 우리의 시료의 BOD는 0.72 mg/L로 하천의 생활환경기준에서 매우 좋음 등급에 속한다. BOD의 농도가 낮을수록 수중에 유기물이 적다는 것이고 미생물이 이것을 분해 및 안정화하는데 적은 용존산소를 소모하기 때문에 수질이 깨끗하다.9.2 실험결과와 청계천 수질 측정데이터 비교1월2월3월4월5월6월7월8월9월10월BOD(mg/L)0.90.11.60.90.40.30.10.10.30.3위의 표는 물환경정보시스템에서 측정한 청계천 1 (중구 무교동)의 생물화학적 산소 요구량의 데이터이다. 2019년 한 달에 1번씩 측정한 데이터이다. 1월부터 10월까지 청계천의 BOD의 평균은 0.5이다. 우리는 11월 14일 수질 측정망 청계천 1 (중구 무교동)의 시료로 BOD를 측정한 결과 0.72 (mg/L)로 평균보다 높게 측정되었다.생물화학적 산소 요구량인 BOD는 물속의 유기물질이 호기성 미생물의 작용에 의해서 자연히 분해되는 과정에서 소비되는 산소량을 말하기 때문에 BOD 값은 초기 DO 값과 5일 후 DO의 값의 차를 이용하여 구할 수 있는데 이는 물속에 포함된 유기물을 호기성 미생물이 5일동안 분해하면서 소모한 산소량을 DO의 차이로 알 수 있기 때문이다. 따라서 하천의 BOD는 물속의 유기물질이 많을 때 높게 측정된다. 청계천 1(중구 무교동)의 BOD는 우리가 측정한 11월 포함 수질환경기준의 매우 좋음 등급인 BOD 1 이하를 대부분 만족했으며 3월에만 BOD 1.6으로 1mg/L 이상의 BOD가 측정되었다.9.3 하천의 BOD 측정이 중요한 이유와 한계

공학/기술| 2021.07.11| 4페이지| 1,000원| 조회(433)

실험보고서, BOD실험, BOD 측정, 수질오염공정기준

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pH DO 측정 실험 보고서

1.실험제목:pH, DO 측정 실험5.실험원리5.1 pHpH는 용액의 산 또는 염기 상태의 세기를 나타내는데 널리 사용되는 용어로서 수소이온농도를 나타내는 한 방식이다. pH는 수소이온(H+)의 해리농도를 로그의 역수를 취해 나타낸 값으로 pH의 값은-log[H ^{{}_{+}} ]로 구할 수 있다. 수용액상에서의 수소이온 활동도는 물의 해리상수와 다른 이온과의 상호작용으로 나타내며 중성의 수용액은수소이온의 활동도와 수산화이온의 활동도가 같으므로 표준 온도 압력에서 pH=7의 값을 가진다. pH의 값이 7보다 낮으면 산성이고 pH가 7보다 높으면 염기성이다.일반적으로 자연수의 pH는 물에 포함되어 있는 각종 염류, 유리탄산, 광산 및 유기산 등으로 좌우되지만 하수나 공장폐수 등으로 인해서 영향을 받기도 한다. 자연수의 pH는 대부분 6.5~8.5 범위이다.5.2 pH 측정원리물속의 수소이온농도(pH)를 측정하는 방법으로는 기준전극과 비교전극으로 구성되어진 pH측정기를 사용하여 양전극간에 생성되는 기전력의 차를 이용하여 측정하는 방법이 있다. 이 방법은 수온이 0~40℃인 지표수, 지하수, 폐수에 적용되며 정량범위는 pH0~14이다.pH 측정기는 보통 유리전극 및 비교전극으로 된 검출부와 검출된 pH를 표시하는 지시부로 이루어져 있다. 검출부는 시료에 접하는 부분으로 유리전극 또는 안티몬 전극과 비교전극으로 구성되어 있다. 비교전극으로는 은-염화은과 칼로멜 전극이 주로 사용된다.5.3 DODO는 용존산소로써 수중에 용해되어 있는 산소를 말하며 대부분 공기 중의 산소체에 의해 공급되고 수중의 식물성 플랑크톤과 수서식물의 광합성 작용에 의해서도 일부 공급되기도 한다. 대기 중의 산소는 수면의 교란 상태 등에 의해 물속으로 분산, 흡수되어 물의 온도, 압력 및 오염물질의 농도에 따라 평형을 이루게 되며, 수온이 낮을수록, 압력이 높을수록, 염분농도가 낮을수록, 물의 흐름이 난류일수록 산소용해율이 높아진다. 이처럼 많은 것에 영향을 받지만 일반적으로 용해량은 온도와 기압에 좌우되며 1기압 20℃에서 순수 DO는 8.84mg/L이고 온도가 낮아짐에 따라 DO 상승하여4℃에서 12.70mg/L가 된다.대기 생물의 호흡이나 수중의 유기물의 산화 등에 의하여 소모되기 때문에 오염된 물일수록 DO는 감소한다. 반면에 조류 등이 번식하면 광합성 작용이 일어나기 때문에 DO가 증가하여 과포화를 나타내는 경우 또한 존재한다. 이처럼 용존산소는 수중의 호기성 미생물에 의한 유기물질의 분해, 수생식물과 어패류의 생육 및 자정 작용 등에 필요하기 때문에 용존산소가 수질오염에 있어 중요한 지표이다.DO를 측정하기 위한 방법으로는 윙클러아자이드 나트륨 변법, 격막 전극법, 윙어클러법, 밀라 변법이 있다.5.4 DO 측정원리5.4.1 윙클러아자이드 나트륨 변법황산망간과 알칼리성 요오드칼륨 용액을 넣을 때 생기는 수산화제일망간이 시료 중의 용존산소에 의하여 산화되어 수산화제이망간으로 되고 황산 산성에서 용존산소량에 대응하는 요오드를 유리하여 티오황산나트륨으로 적정하여 용존산소의 양을 정량하는 방법이다. 이 방법은 아질산염 5mg/L 이하, 제일천염 1.0mg/L 이하에서 방해받지 않으며 하천수, 하수 및 공장폐수에서 적용된다.이때 용존산소량을 구하는 식은DO=a TIMESf TIMES{v _{1} } over { v _{ 2} } TIMES { 1000} over { v _{ 1}-R } TIMES0.2 이다. (DO(mgO/L),a:적정에 소비된 티오황산나트륨액, f:티오황산나트륨액의 역가, v1:전체의 시료량, v2:적정에 사용한 시료량, R:전체의 시료량에 넣은 용액량)5.4.2 격막 전극법산소투과성의 플라스틱으로 피복된 음극과 양극의 사이를 전해질로 채우고 그 양극을 시료액에 널으면 시료 속의 산소 분자가 피막과 전해질로 확산되고 음극 표면에 도달하여 환원한다. 이때 흐르는 전류는 산소 분자의 확산에 비례하므로 용존산소량을 구할 수 있다.6.실험목적: pH 와 DO를 이해하며 측정할 수 있다.7. 실험방법1) 완충용액(pH4,pH7 완충용액)으로 보정시켜준다.2) 100mL 비커에 시료를 약 50mL 담는다. 이때 시료에 기포가 들어가지 않도록 조심하여 측정 용기에 채운다.3) pH 전극과 DO rode를 증류수로 헹군 후 킴와이프스로 가볍게 닦아낸다.4) pH와 DO를 측정할 용액에 담근다.5) pH 와 DO, 수온을 측정한다. 수치가 안정화되면 값을 읽는다.6) 측정을 4번 반복한 후 평균값을 구한다.8. 실험결과1차2차3차4차평균pH7.607.647.657.637.63DO(mg/L)8.648.678.588.458.585수온(℃)20.420.720.820.920.7시료의 pH = 7.63DO = 8.59 (mg/L)수온 = 20.7℃9. 결과토의9.1 하천의 생활환경기준청계천에서 채취한 시료의 pH 농도와 용존 산소량(DO)를 환경기준인 하천의 생활환경기준과 비교하였다. 하천의 생활환경기준은 하천의 수질 상태를 매우 좋음, 좋음, 약간 좋음, 보통, 약간 나쁨, 나쁨, 매우 나쁨 의 7개의 등급으로 구분하고 있고 각 등급별로 수소이온농도(pH), 생물화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소 요구량 (COD), 총 유기 탄소량(TOC), 부유물질량, 용존산소량(DO), 총 인(T-P), 대장균군질에 따라 기준치를 정하여 등급을 구별하고 있는 기준이다.밑의 표는 하천의 생활환경기준의 일부분이다. 생활환경기준에 우리가 채취한 청계천 시료의 pH와 DO를 비교해보면 우리의 시료는 pH 7.6, DO 8.59 mg/L 로 수소이온농도와 용존 산소량만 보았을 때 하천의 생활환경기준에서 매우 좋음 등급에 속한다.매우 좋음 등급은 용존산소(DO)가 풍부하고 오염물질이 없는 청정 상태의 생태계로 여과-살균 등 간단한 정수 처리 후 생활용수로 사용할 수 있는 수질등급이다.9.2 실험결과와 청계천 수질 측정데이터 비교1월2월3월4월5월6월7월8월9월10월pH7.87.78.27.87.77.67.57.47.57.4DOmg/L15.813.613.412.710.19.28.78.48.49.2수온 (℃)1.72.86.39.115.92224.12525.520위의 표는 물환경정보시스템에서 측정한 청계천1 (중구 무교동)의 pH와 DO의 데이터이다. 2019년 한 달에 1번씩 측정한 데이터이다. 1월부터 10월까지 청계천의 pH의 평균은 7.66이다. 우리는 11월 14일 수질 측정망 청계천1 (중구 무교동)에서 측정한 결과 7.63으로 청계천의 평균 pH와 유사한 결과가 측정되었다. 청계천의 용존 산소량(DO)은 1월부터 9월까지 감소하였다가 10월부터 증가함을 알 수 있다. 이는 수온이 증가할 때는 기체의 용해도가 감소하고 수온이 낮아질수록 기체의 용해도가 높아지기 때문에 수온이 가장 낮은 1월의 용존산소량이 제일 높게 측정되고 하천의 수온이 올라갈수록 용존 산소량(DO)가 줄어들었다가 수온이 낮아진 10월부터 다시 증가함을 볼 수 있다. 우리의 실험 결과 11월 같은 측정망에서 채취한 시료로 DO를 측정한 결과 시료의 수온은 20.7℃이고 용존산소량은 8.59mg/L가 측정되었다.

공학/기술| 2021.07.11| 5페이지| 1,000원| 조회(340)

pH, DO, 실험보고서

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