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[환경화학실험]총인실험보고서

? 인산염인, 총인?요약 : 인은 질소와 함께 조류의 필수 영양성분이며, 생명체의 구성물질이다. 인은 하수나 배설물 등에 의해 자연 상태에서도 발생하고 있으며 세제에 다량 포함하고 있어 최근 합성세제의 보급에 따라 생활하수 중에 인의 농도가 증가하여 부영양화 현상이 문제가 되고 있다. 그리하여 인의 정량이 중요시되고 있는 실정이다. 수중의 인은 용존성 인으로서 정인산염 외에 축합 인산염, 유기 인산염, 농약 등의 형태로 존재하며, 현탁성인 것은 토양이나 점토입자네 부탁 또는 함유되기도 하고 혹은 박테리아나 플랑크톤의 구성 성분으로 존재한다.1. 서론총인이란?1)수중의 인산의 기원과 형태 : 자연수중의 인산은 주로 암석중에 0.1% 존재하는 5산화인(P2O5:Phosphorus pentoxide)과 인지질, 핵산, 뼈 등의 생체 구성 성분에 기원한다. 수중 인산의 형태는 Orthophoshorus(정인산:H3PO4), Pyrophosphate, Tripolyphosphate, Hexametaph-osphate등이 주이며, 유기인산도 존재한다. 합성세제 등에 포함된 Pyrophosphate 등은 하수에 혼합되면 미생물의 작용으로 가수분해 되어 24시간 이내에 Orthophosphorus(정인산:H3PO4)의 형태로 전환한다.*정리Orthophosphate : 하수 처리시 증가 함Polyphosphates : 하수 처리장 유입 시 침전으로는 제거 안 됨Metaphosphates : 침전제거 안 됨- 인산염은 용액에서 입자상, 부스러기, 수생 유기체로서 존재함- 다량의 인산염이 세제 등에서 유입, Orthophosphate는 농경지의 비료 등에서 강우시나 눈이 녹을 때 지표수로 유출된다.-유기인산염은 생물대사 공정에 의해 형성, 4가 인산염에서 발생하기도 함.2)검수중의 인의 형태 구분① Reactive phosphorus : 아무런 전처리 없이 몰리브텐산 암모늄과 반응하여 정량이 되는 인 ⇒Orthophosphorus(정인산:H3PO4)②Acid-hydrolyzable phosphorus : 주로 다중 인산염(polyphorus)이다. 산으로 가수분해 한 뒤 몰리브덴산 암모늄과 반응하여 정량한다.③ Organic phosphorus : 유기물에 포함된 인은 강력한 회화를 거친 후 몰리브리덴 암모늄과 반응하여 정량된다.④총인 : Reactive phosphorus +Acid-hydrolyzable phosphorus + Orfanic phosphorus하천, 호소 등의 부영양화를 나타내는 지표의 하나로 물속에 포함된 인의 총량을 말한다. 전인이라고도 한다. 인구 집중도가 높은 지역의 하천, 호소에 많다. 인은 질소와 함께 수질계를 부영양화하는 영양염류로 적조의 원인이기도 하다. 합성 세제에는 조성제로 쓰인 인화합물이 많이 들어 있다.*ph에 따른 변화pH인산의 형태8.5 이상PO43-8.5 이하Ca3(PO4)2중성CaH4(PO4)26 이하AlPO4,FePO42)수질에서 인이 중요한 이유인은 질소와 함께 조류의 필수 영양성분이며, 생명체의 구성물질이다. 인은 하수나 배설물 등에 의해 자연 상태에서도 발생하고 있으며 세제에 다량 포함하고 있어 최근 합성 세제의 보급에 따라 생활하수 중에 인의 농도가 증가하여 부영양화 현상이 문제가 되고 있다. 그리하여 인의 정량이 중요시되고 있는 실정이다. 수중의 인은 용존성 인으로서 정인산염 외에 축합 인산염, 유기 인산염, 농약 등의 형태로 존재하며, 현탁성인 것은 토양이나 점토입자 내 부착 또는 함유되기도 하고 혹은 박테리아나 플랑크톤의 구성 성분으로 존재한다. 총인의 분석은 시료의 성질에 따라 여러 가지 방법이 있는데, 주로 사용하는 것은 과황산 분해법으로 다수의 시료를 동시에 간편하게 분석할 수 있는 장점이 있다. 이 방법은 다른 방법보다도 산화력은 약하지만 일반하천, 호소, 또는 해양을 대상으로 하는 경우에는 인을 정량할 수 있고 조작이 용이하고 간편하기 때문에 이 방법이 주로 사용된다.2. 실험 재료 및 방법1)실험 재료용량 플라스크, 피펫, 광전분광광도계, 몰리브덴산암모늄-아스코르빈산 혼액 시료, 증류수, 인 표준용액(0.005mg-P/mL)2)실험방법가)인산염인① 여과한 시료 5ml를 50ml 용량 플라스크에 넣고 물을 넣어 40ml로 한다.② 몰리브덴산 암모늄-아스코르빈산 혼액 4ml를 넣고 물을 넣어 표선까지 채운 다음 흔들어 섞고 20~40℃에서 5분 방치 → 15분 내에 측정③ 이 액 일부를 층장 10mm 흡수셀에 옮겨 검액으로 한다.④ 물 40ml를 취하여 시료의 시험 방법에 따라 시험하여 바탕 시험액으로 한다.⑤ 880nm에서 흡광도 측정⑥ 검량선 작성용 표준용액 1, 5, 10ml로 위와 동일하게 실험나)총인① 시료 25ml를 취하여 용량 플라스크에 넣고 몰-아 혼액 2ml를 넣어 흔들어 섞은 다음 20~40℃에서 5분 방치 → 15분 이내 측정② 10mm 흡수셀에 옮겨 검액으로 한다.③ 물 50ml를 취하여 시료의 시험 방법에 따라 시험하여 바탕 시험액으로 한다.④ 880nm에서 흡광도 측정⑤ 검량선 작성용 표준용액 1, 5, 10, 20ml로 위와 동일하게 실험3. 결과 및 고찰1)결과? 인산염인검량선용 표준용액 (1ml, 5ml, 10ml)인산염인의 농도 (mg PO4-p/L)0(바탕액 실험)0.10.51.0시료흡광도00.0030.0130.0220.001? 총 인검량선용 표준용액(1ml, 5ml, 10ml, 20ml)인산염인의 농도(PO4-Pmg/L)0(바탕시험액)0.050.250.51.0시료흡광도00.0020.0150.0490.0920.035*인산염인회귀직선식 : y=0.021x+0.0015실험에 의한 인산염인의 농도가 측정이 되지 않았다. 즉, 인산염인은 매우 소량이거나 없는 경우이다.*총인회귀직선식 : y=0.0975x-0.0044총인(x) = 0.404 mg-P/L2)고찰인산염인의 농도가 측정이 안 되었다. 이것은 인산염인의 농도가 측정되지 않을 정도로 매우 낮거나 인산염인이 없었다는 결과이기도 하다. 총인의 경우 시료의 전처리를 해야하는 것으로 알고 있다. 희석시료 50ml와 물 50ml에 K2S2O8 10ml를 넣고 120℃에서 30분간 산화반응을 시켜서 P2O5와 뼈, 인지질, 핵산 등이 PO43-이온으로 되어 남도록 전처리를 했어야 했다. 이렇게 하지 않음으로써 총인의 양이 전처리를 했을 때 총인의 양보다 적게 나왔을 것으로 생각된다.*수질환경기준생활환경등급ⅠⅡⅢⅣⅤ이용목적별 적용대상상수원수1급자연환경보전상수원수2급수산용수1급수영용수상수원수3급수산용수2급공업용수1급공업용수2급농업용수공업용수3급생활환경보전총인(mg/L)0.010이하0.030이하0.050이하0.100이하0.150이하측정된 총인의 농도는 수질환경기준에 비하여 매우 높게 나왔다. 우리가 실험한 인의 농도는 0.404mg/L로 수질환경기준에 크게 미치지 못한다. 이것은 인이 매우 많이 유입되어 있다는 것을 알 수 있다..4. 결론인산이온(PO43-)은 지질적 원인에 의하여 수중에 용존하기도 하나, 분뇨, 하수, 공장폐수, 비료 등의 유입에 의한 경우가 많으므로 수질오염의 지표가 된다. 그러나 지하수의 경우는 별 오염이 없이도 100ppm에 이르는 경우가 있다. PO43-의 환경부하량은 3~4g/인?일이며, 그 70%가 합성세제, 13%가 분뇨에서 기원한다.인 자료는 생명의 유지에 필수적인 인자로서의 중요성이 인식됨에 따라 환경공학 분야에서도 더욱 중요해지고 있다. 과거에는 이 자료가 급수 및 배수관의 부식 방지와 보일러의 물때(scale)방지를 위한 인산염의 투여량을 조절하기 위한 용도로 주로 사용되었다. 인의 측정 결과는 지표수의 생물학적 생산성을 평가하는 데 대단히 중요하며, 많은 지역에서 유입수역, 특히 호수와 저수지로 배출되는 인의 양을 제한하고 있다. 인의 측정은 많은 지역에서 폐수처리장의 운전과 하천오염에 대한 연구를 위해 정기적으로 시행하고 있다. 생물학적 폐수처리법에서는 인이 영양소로 중요하므로 여러 가지 산업폐기물에 대하여 그리고 폐수처리장의 운전 중에 반드시 인을 측정한다. 하지만 연안의 인의 농도가 증가 할 경우, 바닷물 속의 동물성 플랑크톤의 폭발적인 증식을 유도하여 적조를 일으키는 원인이 된다.현재, 산업화와 인구의 증가로 배출되는 하·폐수의 특성이 다양해져서 효율적인 처리에 많은 어려움이 있으며, 미처리된 오염물질이 하천이나 호소를 비롯한 기타 수원에 유입됨에 따라 효율적 수질관리에 많은 문제점을 야기하고 있다. 특히, 질소, 인과 같은 영양염류는 부영양화를 유발시키는 주 원인물질로서 관리의 중요성이 증가하고 있다.수중에서 질소는 요소와 아미노산과 같은 유기질(organic nitrogen), 암모니아성 질소(ammonia/ammonium), 아질산성 질소(nitrite) 및 질산성 질소(nitrate)의 상태로 존재하며, 인은 단백질, ATP 등과 같은 유기인(organic phosphate), 인산염(phosphate)의 형태로 존재한다. 질소·인은 주로 농업용 비료, 사람이나 가축의 분뇨, 합성 세제로부터 발생되며, 더욱이 미처리된 하수 또는 공장폐수에 의해 강이나 댐을 포함한 호소로 다량 유입될 경우 부영양화, 연안의 적조현상, 암모니아의 어류독소, 수중의 용존산소결핍 등을 야기 시키며, 상수중의 암모니아는 염소요구량을 증가시키고, 질산성 질소는 음용수 중에 높은 농도로 존재하는 경우 건강에 위해를 미치기도 한다.

공학/기술| 2005.12.30| 6페이지| 1,000원| 조회(2,056)

총인, 인, P

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[환경화학]COD크롬법 평가A좋아요

※ 요 약COD는 수중의 유기물을 화학적으로 산화할 때 소비되는 산소량을 측정하여 수중의 유기물량을 아는 것이 목적이다.미지농도의 유기물을 AgSO4을 촉매로 하여 과량의 중크롬산칼륨으로 산화하고, 남은 중크롬산칼륨을 환원제 황산암모늄제일철로 적정하여 유기물 산화에 소모된 중크롬산칼륨의 당량수를 계산하고, 그의 당량인 산소량 즉 COD로 환산한다.이 방법은 다른 산소요구량에 비하여 산화율이 매우 높아 방향족 탄화수소, 환식질소화합물 이외의 유기물질을 80%이상 분해한다. 그러나 이 방법은 2차 공해를 유발하고 시험비용이 높으며 측정시간이 긴 단점(산화 시간 2시간)이 있다.1. 서 론1) COD의 정의COD는 물속에 존재하는 유기물 또는 환원성 무기물질, 화학적 산화제인 중크롬산 칼륨 또는 과망간산칼륨의 산소에 의하여 산화되어 화학적으로 안정한 탄산가스와 물로 변환되는데 필요한 산화제의 양으로 나타낼 수 있고 따라서 이를 Chemical Oxygen Demand(화학적산소요구량, COD)라 한다.2) COD의 특성유기물질을 CO2와 H2O로 완전 산화시키기는 데는 BOD와는 달리 생물학적으로 산화될 수 있는 유기물과 생물학적 분해 불가능한 물질 모두 강력한 산화제의 의해 강제적으로 산화 가능하므로 COD값이 BOD값보다 일반적으로 높게 나타난다. COD실험은 BOD실험이 5일 내지 20정도 걸리는데 비해 약 2시간 이내 측정이 가능하다는 장점이 있으며, 따라서 빠른 수질결과를 확인하기 위하여는 BOD대신 COD값을 측정한다. 물속 유기물질양을 나타내기 위하여 하천의 경우는 BOD를 측정하며 호수에서는 생체량(Biomass)인 조류(Algae)를 유기물질량으로 포함시키기 위하여 BOD대신 COD를 보통 측정한다. 따라서 대상으로 하고있는 물의 유기물질량을 판단하기 위하여 BOD대신 COD를 많이 측정하게 되며 많은 자료의 축적으로 이 양자만의 일정한 비율관계를 확인할 수 있고 이에 준하여 COD값으로부터 BOD값을 추정할 수 있다. 또한 BOD와 COD를 동시에환원된 상태(산화수는 -3)이므로 다음과 같은 일반식으로 나타낼 수 있다.CnHaObNc + dCr2O72- + (8d+c)H+ → nCO2 +H2O + cNH4+ + 2dCr3+여기서 d = 2n/3 + a/6 - b/30 - c/2중크롬산염은 COD 측정에 이상적인 시약이다.※ 노르말 농도의 선택COD 분석결과는 mg의 산소로 환산하여 보고한다. 산소의 당량은 8이므로, 산화제는 N/8, 즉 0.125N 용액을 사용하여 측정하는 것이 논리적일 것이다. 그러나 경험에 의하면 보다 진한 중크롬산염 용액이 좋은 감도를 나타내므로 N/4, 즉 0.25N 용액을 사용하는 것이 좋다. 중크롬산염의 0.25N 용액 1mL는 2mg의 산소와 등가이므로 이 분석 실험에서 측정될 수 있는 COD의 범위가 두 배로 되어 더 많은 양의 시료를 사용할 수 있게 된다.※ 여분의 산화제 양의 측정COD의 측정에서는 시료 속의 유기물이 산화제에 의하여 모두 확실히 완전하게 산화 되도록 과잉량의 산화제를 사용하게 된다. 모든 시료에 적당한 양을 과잉으로 첨가해 주어야한다. 물론 어떤 방법으로든지 이 과잉량을 측정하여 실제 감소된 산화제의 양을 결정할 수 있어야 된다. 이 측정에는 보통 환원제 용액이 사용된다.환원제 용액은 거의 모두 공기와 접촉하지 않도록 특별히 주의해야 하며, 그렇지 않으면 녹아 들어간 산소에 의하여 점차 산화된다. 제일철 이온(ferrous ion)은 중크롬산염에 대한 아주 좋은 산화제다. 용액은 순수하고 안정한 형태로 얻을 수 있는 황산암모늄 제일철(ferrous ammonium sulfate)로 만드는 것이 가장 좋다. 그러나 이 시약은 용액 상태에서도 공기 중의 산소에 의하여 산화되므로, 사용할 때마다 표준화를 하여야 한다.표중화에는 0.25N 중크롬산 용액을 사용한다. 황산 암모늄 제일철과 중크롬산염과의 반응은 다음과 같이 나타낼 수 있다.6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O※ 바탕시험COD와 BOD 분석은 모두 시anthroline sulfate)은 중크롬산염이 제일철 이온에 의하여 모두 환원되었음을 나타내주는 훌륭한 지시약이다. 이 지시약은 대단히 예민한 색 변화를 나타내며, 중크롬산염이 환원되면서 생성하는 초록색의 Cr3+이 존재해도 쉽게 검출해 낼 수 있다.※ 계산 방법COD의 측정에 비록 산화제를 사용하지만, 이것이 COD의 계산에 직접 이용되지는 않는다. 실제로 사용된 산화제의 양은 환원제 용액을 이용하여 결정해야 하기 때문이며, 또 산화제의 세기는 시간에 따라 달라지며, 그 노르말 농도가 정확히 0.25N일 수 없으므로 이 경우에는 환원제의 양과 관련지우는 것이 더 간단해 진다.COD는 다음 식을 사용하여 계산한다.COD(mg/L) =※ 낮은 COD값을 가진 시료에 대한 변법COD 분석은 50mg/L 이상의 COD를 가진 시료에 대하여 정밀하고 정확하다. 이 보다 묽은 시료에 대하여는 묽은 중크롬산염 용액을 사용함으로써 가해지는 중크롬산염의 양과 환류시킨 후에 남는 양 사이에 적절한 차이가 생겨나도록 하는 것이 좋다. 시료가 묽은 경우에는 오염되지 않도록 주의해야 하며, 정확한 결과를 얻기 위해서는 숙달된 분석 기술이 요구된다. 또한 어느 방법에서든 진한 황산의 부피, 시료와 중크롬산염 용액을 합친 부피의 비를 1 : 1 로 유지하는 것도 중요하다. 이 비가 작을 때는 용액의 산화력이 현저하게 감소될 것이며, 반대로 이 비가 크면 바탕 시료의 중크롬산염 소비량이 너무 많아지게 된다.※ 유해 폐기물 발생 억제 방안COD 측정시에는 다량의 유해 폐기물을 포함한 액체가 발생한다. 과거에는 이 액상 폐기물을 수돗물과 희석하여 방류하였으며, 이에 따라 상당량의 산, 크롬, 은 그리고 수은이 처리장이나 지표수까지 이동되었다. 이 같은 이유에서 COD폐수를 하수도에 버리는 것은 억제 또는 금지되었으며, 따라서 COD 폐수는 지정된 용기에 보관, 저장하여 지정된 유해 폐기물 처리장에서 처리되어야 한다. 이 같은 문제점은 적법한 절차를 밟아 COD 폐수에서 은 및 수은을 회ⅲ)으로 변하는 점을 이용한 것으로 이 두 파장에서 시료가 산화됨에 다라 변화된 색을 측정하여 유기물의 농도를 정량할 수도 있다. COD 측정시 밀폐-환류법을 이용할 경우에는 사용되는 시약값이 비싸지는 경향은 있으나 재래식 개방-환류법에 비해 실험하기가 편리하고 유해 화학폐기물의 발생을 감소시킬 수 있으므로 이 방법이 더 선호되고 있다.위에서 설명한 내용은 밀폐-환류법의 사용 가능성을 정당화시키고 있지만 개방-환류법에서도 유사한 변법을 사용할 수 있다. 즉, 50mL 시료 대신 10mL의 시료를 사용할 수 있다. 이 경우 5.00mL의 중크롬산 및 15mL의 은이 첨가된 황산을 사용한다. 황산 암모늄 제일철의 농도를 0.25N에서 0.025N로 감소시켰기 때문에 적절한 측정감도를 유지 할 수 있다. 환류 장치는 부피가 큰 시료 측정시에 사용한 것과 동일한 것을 이용한다. 이 같은 변법을 통하면 측정 감도를 감소시키지 않고도 시료의 양을 1/5로 감소시킬 수 있다. 앞서 낮은 COD 시료에 대하여 기술한 바와 같이 시료의 양을 감소시키는 경우에는 진한 황산과 전체 시료의 부피비가 항상 1:1을 유지하여야 한다.4) 무기물질의 방해작용일부 환원상태에 있는 무기물질의 이온들은 COD 분석 조건에서 산화를 일으키게 되고 따라서 분석 결과가 실제보다 높은 값으로 된다. 염화물들은 대부분은 폐수 중에 대체로 높은 농도로 들어 있어서 가장 큰 문제를 일으킨다.6Cl- + Cr2O72- + 14H+ → 3Cl2 + 2Cr3+ + 7H2O다행히 이 방해물질은 다른 시약들을 가하기 앞서 황산 제이수은(mercuric sulfate)을 첨가하여 제거할 수가 있다. 수은 이온은 염화 이온과 결합하여 아주 조금 이온화하는 염화 수은착물을 생성한다.Hg2+ + 2Cl- ? HgCl2수은 이온이 과잉으로 존재하게 되면 염화 이온 농도는 아주 낮아지게 되고 중크롬산염에 의해 거의 산화되지 않는다. 그러나 시료 속에 포함된 수은이 하수도에 유입되지 않도록 조치하지 않으면 수은염의 사용은 또해성 유기물의 존재를 확인하는 데 도움이 된다. 이 분석은 바르게 그 결과를 얻을 수 있어서, 처리시설의 운전상태의 평가에 널리 이용되고 있다.2. 실험재료 및 방법2.1 실험재료 : 삼각플라스크, HgSO4, 황산은 용액, 0.025N K2Cr2O7, 비등석 3개, 리비히 냉각기, Ferrion 지시약, 0.025N 황산제일철암모늄용액, 피펫, 증류수※ 각 시약이 하는 일? K2Cr2O7- COD는 수중의 유기물을 화학적으로 산화할 때 소비되는 산소량을 측정하여 수중의 유기물량을 아는 것이 목적이다. 중크롬산 이온은 센 산성용액에서 산화력이 큰 산화제 이다. 중크롬산염은 COD 측정에 이상적인 시약이다.? HgSO4- 염화물들은 대부분은 폐수 중에 대체로 높은 농도로 들어 있어서 가장 큰 문제를 일으킨다.6Cl- + Cr2O72- + 14H+ → 3Cl2 + 2Cr3+ + 7H2O수은 이온은 염화 이온과 결합하여 아주 조금 이온화하는 염화 수은착물을 생성한다.Hg2+ + 2Cl- ? HgCl2수은 이온이 과잉으로 존재하게 되면 염화 이온 농도는 아주 낮아지게 되고 중크롬산염에 의해 거의 산화되지 않는다. 그러나 시료 속에 포함된 수은이 하수도에 유입되지 않도록 조치하지 않으면 수은염의 사용은 또 다른 문제를 일으킬 수도 있다.검수 50ml에 대하여 HgSO4 1g을 첨가한다.염소이온의 양이 40mg 이상 공존할 경우에는 HgSO4 : Cl- = 10 : 1의 비율로 황산제이수은의 첨가량을 늘린다.? 황산은 용액 Ag2SO4- Ag2SO4을 촉매로 하여 유기물을 중크롬산 산성에서 산화시킨다.중크롬산황산은 Cl-과 정량적으로 반응한다. 1mg/l 는 0.023mg/l에 상당한다. 그러나 Ag2SO4를 사용하면 그 1g은 Cl- 0.06g까지의 영향을 완전히 제거할 수 있다. 또한 0.1g까지는 큰 오차는 생기지 않는다.Ag2SO4를 사용하면 질소화합물이 다량 존재할 경우에는Cl- → Cl2 → NH2Cl → Cl-의 순환반응을 일으켜서 중크롬산의 환원이 영속적으

공학/기술| 2005.05.17| 7페이지| 1,000원| 조회(2,307)

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[환경화학실험]총질소(TN) 실험보고서

※ 요 약물에서 총 질소는 암모니아성 질소, 아질산성 질소, 진산성 질소, 유기질소를 모두 합한 것으로 질소 가스와 같은 기체 상태의 질소는 포함되지 않는다. 물 속에서 질소가스의 농도는 대기에서 질소가스의 평형에 따라 보통 15~20mg/L로 매우 높다. 하지만 질소 가스는 반응성이 없으므로 수질에 미치는 영향은 거의 없다. 물 속에 존재하는 총질소의 농도를 파악하는 것보다 4가지 형태 각각의 질소 농도를 파악하는 것이 더욱 중요하므로 각각의 질소 형태에 대한 분석 방법 또한 중요하다. 총질소는 각각의 질소화합물의 합으로 구할 수 있으나 “Standard Methods"에서는 총질소 함량을 측정하기 위한 분석방법이 수재되어 있다. 이 방법은 물 속에 존재하는 총질소의 양을 신속하게 측정하는 데 유용할 것이며, 세 가지 형태의 질소화합물의 농도를 알 때 나머지 한 가지 화합물의 농도를 측정하는 데도 이용될 수 있다.1. 서 론? 총질소(total nitrogen, T-N)의 측정원리(1) 질소화합물① 물 속의 질소는 생활하수, 분뇨, 축산폐수 및 비료 등에서 유출되어 인과 함께 호소나 해양 등의 폐쇄성 수역에 부영양화 촉진 물질로 작용하여 해양에서는 적조현상을 유발하고 호소에서는 조류를 과다 번식케 하여 용존산소를 고갈시키며 이로 인하여 수중의 어류와 패류 등을 질식시킨다.② 질소가 대기의 78%를 차지하고 있지만 대부분의 생물은 대기 중의 질소를 직접 이용하지 못하며 대신 암모니아(NH4+), 아질산염(NO2-), 질산염(NO3-)의 무기질소화합물이나 요소, 단백질, 핵산의 유기질소화합물을 이용한다.③ 총 질소 = 무기성 질소 + 유기성 질소(2) 측정 원리…자외선 흡광광도법물속에 존재하는 질소화합물들을 알칼리성 과황산칼륨(K2S2O8)의 존재 하에 120℃에서 유기물과 함께 분해하여 질산이온(NO3-)으로 산화시킨 다음, 염산을 가하여 pH 2～3의 산성에서 자외부 흡광도를 측정하여 총질소(T-N)를 구한다.이 방법은 비교적 분해되기 쉬운 유기물을 함유하고 있거나 자외부에서 흡광도를 나타내는 브롬이온이나 크롬을 함유하지 않는 시료에 적용되며, 정량범위는 25mL 발색시 0.005～0.05mg-N (0.2～2ppm)이다.무기질소화합물(암모니아, 아질산염, 질산염)?? 알칼리성 과황산칼륨 HCl???????????????????→질산이온(NO3-)?????→자외부 흡광도유기질소화합물 ? (산화분해) (산성 pH2～3)(요소, 단백질, 핵산) ??? Lambert - Beer의 법칙흡광도(A)는 용액을 지나는 길이(b)와 용액의 농도(c)에 비례한다.A=흡광도1.5cm 3.0cmI0 =100?????→←?????→I1=50?????→I0=100???????→←???????????????→I1=12.5?????→0.1(g/L)0.2(g/L)? 고압 증기멸균(autoclaving)물은 1기압의 조건에서 가열했을 때 100℃를 넘지 못하지만, 압력을 높이면 100℃ 이상으로 온도를 올릴 수 있다.한편, 미생물의 영양 세포는 100℃ 정도에서 10～20분 가열하면 죽지만, 내열성이 강한 미생물의 포자는 죽지 않고 나중에 싹이 터서 영양 세포로 계속 자라게 된다.이와 같은 성질에 따라서 100℃ 이상의 고온, 고압 수증기로 미생물의 영양 세포는 물론 포자마저 완전히 죽이는 것이 고압 증기멸균이다.이 방법은 고압 증기멸균기(autoclave)를 이용하여 보통 121℃에서 15분, 또는 110℃에서 30분 동안 멸균한다.고압 증기멸균기 내부의 온도와 압력과의 관계온도게이지 압력온도게이지 압력(℃)kg/cm2lb/in2(℃)kg/cm2lb/in*************1200.000.200.430.690.990.02.86.19.814.*************1341.051.331.501.722.1115.019.021.224.530.0? 질소자료의 용도질소 자료는 폐수처리에서 대단히 중요하다. 질산화를 억제하면 호기성 처리의 비용을 최소화할 수 있다. 질소의 산화가 요구될 때 질산화나 탈질산화를 통해 변화되는 질소형태 변화를 이해하는 것이 공정을 제어하는 데 필수적이다. 암모니아와 유기 질소의 측정은 호기성 생물학적 처리에 충분한 양의 이용 가능한 질소가 존재하는지를 결정하는 데 중요하다. 만을 충분하지 않은 경우에는 이들 자료를 이용하여 외부 질소원으로부터 공급해야 할 양을 계산할 수 있으며, 많은 경우 이것은 중요한 경제적인 고려 사항의 하나가 된다.폐수 슬러지를 비료로 판매할 때는 슬러지의 질소 함량이 비료로서의 가치를 판단하는 데 주요 함수가 된다. 자연수의 생산력은 조류 정장으로 나타내며, 이것은 자연수에 유입되는 비료 물질과 관계가 깊다. 여러 가지 형태의 질소가 주요 관심사로 된다. 또한 환원 형태의 질소는 자연수 속에서 산화되며, 용존 산소 자원에 영향을 미친다. 이와 같은 이유에서 질소 자료는 하천 오염관리 계획에서 자주 필요로 하는 자료이다.2. 실험재료 및 방법2.1 실험재료- 광전분광광도계, 고압증기 멸균기(약 120℃에서 가열이 가능한 것), 메스플라스크, 비커, 피펫, 여과장치, 알칼리성 과황산 칼륨 용액, 염산(1+16), 염산(1+500), 질산성 질소 표 준원액(0.1mg/ml), 질산성 질소 표준액(0.02mg/ml)※ 시약의 조재1) 염산용액(1+16)- 진한 염산 1부피와 물 16부피를 섞어 조재한다.2) 염산(1+150)- 염산(HCl)과 물이 부피 비율로 1:150이 되도록 혼합한다.3) 알칼리성 과황산칼륨용액- 수산화나트륨 5g을 물 100ml에 녹인 용액에 과황산칼륨(K2S2O8)을 3g을 넣어 함께 녹인다.4) 질산성 질소 표준용액(0.02mg/ml)- 미리 105 ~ 110℃에서 약 4시간 동안 건조시켜 실리카겔 데시케이터에서 냉각시 킨 질산칼륨(표준시약) 0.7218g을 정밀하게 달아 물에 녹여 정확히 1L로 하여 질산 성 질소 표준원액을 조제한다. 다음 질산성 질소 표준원액 20ml를 피펫으로 정확히 취하여 메스플라스크(250ml)에 넣고 표선까지 물을 채운다.2.2 실험방법? 시료의 전처리1) 시료 40ml + 알칼리성 과황산 칼륨 8ml2) 고압증기멸균기에 넣고 가열 - 120℃, 30분? 실험방법1) 여과(진공펌프)2) 여액 25ml + 염산(1+16) 5ml3) 바탕시험액을 대조액으로 하여 220nm에서 검액 흡광도 측정4) 미리 작성한 검량선으로부터 질소의 양을 구한다.5) 식에서 시료중에 총질소 농도(mg/L)를 산출? 검량선 작성1) 증류수를 바탕실험으로 하여 질산성 질소 표준액(1,5,10ml)를 단계적으로 취하여 100ml 플라스크에 넣는다.2) 증류수를 표선까지 채운다.3) 희석한 질산성 질소 표준용액 25ml씩 취한다.4) 염산(1+500) 5ml을 넣고 흡광도를 찍는다.3. 결과 및 고찰3.1 실험결과? 질소 표준용액과 분석용 시료용액의 흡광도질산성 질소의 양(mg)바탕시험액0.0050.0250.05분석용 시료용액(7조)분석용 시료용액(9조)흡광도00.0180.1700.3040.9330.791.2360.8223.2 고 찰? 질산성 질소 양과 흡광도와의 관계질산성 질소 표준용액 (0.02mg NO3-N/mL)을 1, 5, 10ml를 각각취하여 100ml 메스 플라스크에 넣고 증류수를 표선까지 채웠으므로 각 메스플라스크에는 25mL 용액 중에 질산성 질소가 0.005, 0.025, 0.05mg씩 들어 있게 된다.산출 근거 : 1(mL)의 경우여기에 염산(1+150) 5mL씩을 넣는다. 그러면 우리 눈으로는 분간할 수 없지만 자외선을 쪼여주면 표준용액을 넣은 양에 따라 자외선의 흡수정도가 다르므로 검량선용 용액열이 된다.? 회귀직선식∴ 회귀직선식? 총질소 농도 계산총 질소(mg-N/L) ==a: 분석용 시료용액 25mL 중의 질소 양(mg)V : 전처리에 사용한 시료량(mL)48 : 미지 시료량 V(=40mL)에 전처리로 산화분해하기 위해 넣어준 과황산칼륨의 양(= 8mL)을 더해준 값1,000 : 1L = 1,000mL이므로 시료 1L 중의 질소의 양(mg)으로 나타내기 위해서 곱해준 값회귀직선식분석용 시료용액의 질소 양(mg)총질소(mg-N/L)7조x1=0.1487.104x2= 0.1969.4089조x3= 0.1266.048x4 = 0.1316.288? 검량선용 표준용액열을 조제할 때와 분석용 시료용액이나 바탕시험액을 조제할 때 넣어주는 염산이 다른 이유는?검량선용 표준용액열→(1+150) HCl 5mL, 분석용 시료용액, 바탕시험액→(1+16) HCl 5mL총질소는 염산을 가하여 pH 2～3의 산성에서 자외선 흡광도를 측정하여 구하는데, 분석용 시료용액과 바탕시험액은 각각 시료와 물에 알칼리성 과황산칼륨용액을 가하여 고압증기멸균기에서 산화 분해시키는 전처리를 함으로써 전처리 후의 용액의 액성이 알칼리성이 되므로 더 강한 염산을 가해주어야 pH 2～3을 유지할 수 있다.? 토 의우리조는 8조로 검량선 작성하는 실험을 하였다. 옆의 조인 7조와 9조의 데이터를 받아서 총 질소를 구하였다. 우선 실험 결과를 보았을때 0.005mg 일때 흡광도가 0.018이 나왔는데 이 값이 너무 작게 나왔다. 작게 나온 원인을 추정해 보면 질소의 양이 0.005mg이 안되기 때문일 것인데 처음 질산성 질소 표준액 1ml를 취할 때 피펫을 물로 세척하고 취하였다. 그때 피펫안에 있던 미량의 물과 합쳐진 1ml로 실험을 하였기 때문에 질소의 양이 더 부족하게 된 것 같다. 또한 증류수로 희석 시킬때에 증류수를 더 많이 넣었거나 하는 실험상의 실수도 있었을 것이다.

공학/기술| 2005.12.30| 6페이지| 1,000원| 조회(2,752)

질소, 총질소, TN, 아질산성질소, 질소화합물

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[환경화학실험]철(Fe) 실험보고서

※ 요 약철은 지각 중에 널리 존재하는 원소로 특히 지하수에는 비교적 많아 심층수에는 20mg/L 정도까지 함유하는 경우도 있다. 자연수 중의 철은 암석 또는 토양에 자철광(magnetite, Fe3O4), 황철광(pyrite, FeS2), 적철광(hematite, Fe2O3), 갈철광(limonite, FeO3?3H2O), 능철광(siderite, FeCO3) 등으로 존재하는 철화합물로부터 용출된 것이다.우수가 지하로 침투하는 경우, 토양 중의 유기물 분해로 산소가 소비되고 이산화탄소(CO2)를 발생하게 되어 산소부족 상태가 된다. 이 때 토양 중의 철산화물은 환원반응을 일으켜 물 속에 용존한다.Fe2O3 → FeCO3 → Fe(HCO3)2따라서 철은 물 속에서 탄산수소염으로 존재하는 경우가 많고 pH, 알칼리도가 낮은 물, CO2가 많은 물 등에서 쉽게 용출된다.1. 서 론? 측정의의지표수를 여과하면 철(Fe2+)의 농도는 거의 1mg/L를 넘지 않는다. djEJs 지하수나 산 표면 배수(Acid suface drainage)는 상당량의 철을 함유하고 있다. 물 속의 철이온은 세탁이나 자기(porcelain)에 얼룩을 생기게 한다. 그리고 Fe2+의 농도가 1~2mg/L 정도의 물은 씁쓸하고 떫은 맛을 낸다. 철은 환원된 상태에서 제1철의 상태로 존재하며, 제2철은 착화합물을 형성하는 화학종이 없을 때 또는 pH가 아주 낮지 않은 상태에서 불용성이 된다. 공기와 접촉하거나 혹은 산화제를 첨가하면 제1철은 제2철로 즉시 산화되면서 가수분해하여 불용성의 수산화제2철을 형성한다. 시료가 산화되지 않도록 채수하거나 음이온 상태로 유지시키지 않으면 대부분의 시료는 수산화제2철 상태로 산화된다. 또한 시료를 저장하거나 운반 도중에 박테리아가 성장하여 철의 형태를 변화시킬 수도 있다. 그리고 pH 3.5 미만의 산 폐수용액에서 제2철이온은 용해성이다. 철은 유기물질, 무기 혹은 유기적 착화합물, 비교적 입자가 큰 부유물질에 의해 교질화된 콜로이드상태 즉 콜로이드용액으로동안은 환원된 형태를 그대로 유지할 수 있다. 이러한 현상은 pH6 이하에서 나타난다. 또한 철은 물 속의 휴믹 물질과 결합하여 각기 혼자 존재할 때보다 산화에 대한 저항성이 커지는 착물(complex)을 형성하기도 한다. 산화 속도는 특정한 무기 촉매가 존재하거나 미생물의 작용이 있게 되면 증가한다. 산화속도는 특정한 무기 촉매가 존재하거나 미생물의 작용이 있게 되면 증가한다. 철은 세탁을 방해하며, 배관시설물에 보기 흉한 얼룩을 내며, 또 철 박테리아(iron bacteria)의 성장으로 배수관망에 장애를 일으킨다. 철은 또 아주 낮은 농도에서도 감지될 수 있는 맛을 낸다.? 환경공학 분야에서 철 자료의 용도새로운 급수원을 개발할 때, 특히 지하수원을 이용할 때 철의 측정 결과는 중요한 고려사항이 된다. 이 기준 만으로도 수원으로의 적합성 여부를 판단할 수 있다. 철의 함량이 0.3mg/L 이상인 수원인 경우에 엔지니어는 반드시 처리의 여부를 판단해야 하며, 처리해야 할 경우에는 최선의 처리 방법을 선정해야 한다. 철의 함량비는 유기물질의 함량과 함께 처리 유형을 결정하는 데 인자로 쓰인다. 처리장치의 효율도 철과 망간의 정기적인 시험분석을 통하여 결정된다. 또한 측정자료는 배수관망에서 곤란한 문제를 일으키는 철-고정 박테리아 문제를 해결하는 데도 도움이 된다.주철관과 강관의 부식은 배수관망에 “붉은 물” 문제를 자주 일으킨다. 철의 측정 결과는 부식의 정도를 판단하고, 또 이러한 문제를 해결하는 데 유용하다. 부식과 그 방지의 방법에 대한 연구에서는 금소의 손실된 정도를 평가하는 데 여러 가지 유형의 시험 분석을 필요로 한다. 철의 측정도 그 중의 하나이다.? 흡광광도법이 시험방법은 빛이 시료용액을 통과할 때 흡수나 산란 등에 의하여 강도가 변화하는 것을 이용하는 것으로서 시료물질의 용액 또는 여기에 적당한 시약을 넣어 발색(發色)시킨 용액의 흡광도를 측정하여 시료중의 목적성분을 정량하는 방법으로 파장 200~900㎚에서의 액체의 흡광도를 측정함으로써 수기를 적용할 수 있다.용액상태의 시료 중에 존재하는 목적 성분의 농도는 특정파장에서의 흡광도를 측정하여 계산될 수 있다. 만일, 흡광 계수를 알고 있다면, 농도는 직접 계산식을 적용하여 구할 수가 있으나, 흡광 계수를 모르는 경우에는 표준물질을 사용하여 검량선을 작성해야만 한다.대부분의 시료(예, 설탕)는 UV/VIS 파장의 흡수를 하지 않거나, 공존 물질이 존재함으로 직접적인 흡광 분석은 불가능하다. 이런 경우에는 분석물질의 전처리가 요구된다. 일반적으로, 목적 성분에만 반응하는 발색시약과 반응시켜서 가시선 영역에 흡수되는 화합물로 변화 시켜야 한다. 또한 정량 분석을 방해하는 공존 물질이 있을 경우에는 분리법으로서 침전, 용매 추출,이온 교환 등의 방법이 사용되며, 가리움제를 첨가하여 방해물질을 발색 시약과 반응하지 못하도록 한다.빛 흡수의 법칙은 Beer-Lambert의 법칙에 따라 아래 식으로 표시되는데, 이는 단색광이 일정한 농도의 용액을 통과하면 빛이 흡수됨을 의미하고, Io는 입사광의 세기, I는 투과광의 세기, l은 용액 층의 두께이다.A = -logI/Io = alc이와 같이 Beer-Lambert의 법칙은 a와 l이 일정할 때 모든 농도 범위에서 성립된다. 그러나 Beer-Lambert의 법칙은 제한된 흡광도나 농도 범위 내에서만 유효하다. Ionic strength, pH value, electrostatic interation, association, dissociation 또는 polymerization과 같은 화학적 영향으로 인하여 linearity가 나빠지고 특히, 고 농도에서는 더욱 심하다. 정량적인 감도는 긴 pathlength cell을 사용하면 증가시킬 수 있는데, 농도가 낮은 용액일수록 긴 pathlength cell을 사용한다.? 철(Fe2+)과 Orthophenanthroline 시약과의 반응 원리철 이온을 암모니아 알칼리성으로 하여 수산화제이철[Fe(OH)3]로 침전분리하고 침전을 염산에 녹여서 염산히드록실아민(NH2O+ 2NO(↑)(물에 녹음)Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3 (↓)② 수산화제이철[Fe(OH)3] 침전을 염산으로 녹여 3가 철(Fe3+)로 회수한다.Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O③ 수중의 철은 보통 Fe3+로 존재하는데, Orthophenanthroline시약과 반응하기 위해서는 염산하이드록실아민(NH2OH·HCl)을 첨가하여 Fe2+로 환원시켜야 한다.2Fe(OH)3 + 2NH2OH · HCl → 2Fe(OH)2 + N2 + 4H2O + 2HClFe(Ⅲ), 제이철 Fe(Ⅱ), 제일철④ Orthophenanthroline은 약한 염기이고, 산성에서 PhenH+(phenanthrolinium ion)을 생성하여 철 이온(Fe2+)과 반응하면 주홍색 착물을 형성한다.Fe2+ + 3PhenH+ ? Fe(Phen)32+ + 3H+(환원된 시료) (발색 시약) 주홍색 착물⑤ 흡광광도법에 의하여 철 이온을 정량할 때 인산염과 같은 침전이 생기면 시료가 빛을 흡수할 때 방해가 된다. 이는 산성에서 제거할 수 있기 때문에 pH 3～5정도로 유지할 수 있는 완충용액(CH3COO?NH4)을 넣는다.(발색의 최적 pH는 4.8이다.)2. 실험재료 및 방법2.1 실험재료- 광전분광광도계, 메스플라스크, 메스실린더, 비터, 피펫, 질산, 염산, 암모니아수, 0-페난트로린, 염산히드록실아민, 초산암모늄용액, 철표준용액, 시료※ 시약의 제조1) (1+1) 질산 100mL 조제질산(HNO3) 50mL + 물 50mL2) (1+1) 암모니아수 100mL 조제수산화암모늄(NH4OH) 50mL + 물 50mL3) 염산(1+2)용액 100mL 조제HCl 33.3mL + 물 66.7mL4) 10%-NH2OH·HCl 100mL 조제염산히드록실아민(NH2OH·HCl)을 10g을 칭량하여 증류수에 녹여 100 mL로 한다.5) 0.1% O-페난트로린 100mL 조제O-페난트로린(C12H8N2·H2O) 0.1g을 칭량하여 더운 물(또는 소량의 95% 에틸알콜)에 녹인 후 증55.85 = x[g Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O/L] : 1 (g Fe/L)Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O : Fe∴ x = 7.02철(99.5%) 1.00g을 염산(1+1) 20mL에 가온하여 녹이고 방냉 후 물을 넣어 정확히 1L로 한다.나. 0.01 (mg Fe/mL) 철 표준용액 조제철 표준원액 10mL를 정확히 취해 증류수를 넣어 1L로 한다.(100배 희석)2.2 실험방법1) 전처리한 시료 적당량을 비커에 넣고 질산(1+1) 2mL를 넣고 끓인다. 물에 넣어 50~100mL로 하고 암모니아수(1+1)를 넣어 약 알칼리성으로 한 다음 수분간 끓여 침 전시킨다.2) 염산(1+2) 6mL를 가한다.3) 100mL 플라스크에 옮기고 물을 넣어 액량을 약 70mL로 하고 염산 히드록실아민 1mL를 가한다.4) 0-페난트로린 5mL가하고 초산암모늄 용액 10mL가하고 흔들어 섞는다.5) 물 넣어 표선을 채우고 20분간 방치한다.(등적색)6) 510nm에서 점액의 흡광도 측정※ 검량선 방법1) 철 표준용액 2, 20, 40mL를 단계적으로 플라스크에 100mL취한다.2) 염산(1+2) 6mL를 가한다.3) 물을 넣어 액량을 약 70mL로 하고 염산 히드록실아민 1mL를 가한다.4) 0-페난트로린 5mL가하고 초산암모늄 용액 10mL가하고 흔들어 섞는다.5) 물 넣어 표선을 채우고 20분간 방치한다.※ 시료의 전처리1) 시료 적당량(100~500mL)을 취하여 비커 또는 킬달 플라스크에 넣는다.2) 질산 5mL와 유리구 4~5개를 넣은 다음 서서히 가열하여 액량이 약 15mL가 될 때 까지 증발농축하고 방냉한다.3) 질산 5mL와 황산 5~10mL를 넣고 가열하여 백색의 황산가스가 발생하기 시작하면 가열을 중지한다.※ 이 때 유기물의 분해가 완전히 끝나지 않아 액이 맑지 않을 때는 다시 질산 5mL 를 넣고 가열을 반복한다.4) 분해가 끝나면 방냉하고 물 50mL를 넣어 끓기 직전까지 서서히 가열하여 침전된 용 해성 염들을 녹인다.5) 방냉하여 필요하e/L)

공학/기술| 2005.12.30| 7페이지| 1,000원| 조회(1,358)

철, Fe, 수질속에 철

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[환경화학실험]잔류 염소와 염소 요구량

? 잔류 염소와 염소 요구량?요약 : 수돗물은 음료수를 비롯하여 광범위하게 생활용수 또는 산업용수로 사용되고 있다. 수도에 공급되는 물은 수도법에 기초를 두고 (염화물 이온 200㎎/g 이하) 수질기준이 정해져 있다. 자연수에는 염화물 이온이 상당히 적게 함유되어 있지만 이것은 대부분 지질에 관계있다. 암염층에 의한것, 해안근방에서 해수의 침류에 의한 것이다. 인간 생활에 식염은 없어서는 안 되므로 이 때문에 가정배수, 오수, 하수 및 산업폐수 중에서도 염화물 이온은 상당히 함유되어 있다. Cl-가 이와 같은 이유로 증가한다면 물은 오염되었다는 것을 보여준다. Cl-은 이 외로 부터 오염의 한 개의 지표가 된다. 따라서 200㎎/g(=ppm)이하에서도 Cl-량이 변화하는 경우에는 오염의 의문이 있으므로 주의를 요한다. 물의 소독에 사용되는 염소제는 환원되면 Cl-로 된다. Cl-가 많으면 물의 맛을 짜게 하며, 철관 등의 부식을 촉진한다. 본 실험은 크롬산 칼륨을 지시약으로 하는 방법(Mohr법)으로 실험한다.1. 서론Cl-는 모든 자연수에서 광범위하게 다른 농도로 나타난다. 염화물량은 보통 광물질과 같은 무기질의 양이 증가함에 따라 증가한다. 고지 및 산간급수에서는 보통 그 농도가 아주 낮은가 하면, 이와 반대로 강과 지하수는 상당량을 함유하고 있다. 대양의 해수는 자연수의 부분적 증발에 의해 남은 잔류물이 유입되므로 염화물의 농도는 매우 높다. 염화물은 여러 가지 경로를 통해 자연수에 유입된다. 물은 표토와 심층에서 염화물을 용해시킨다. 대양으로부터는 물방울이나 미소한 소금결정체가 바람에 의해 내륙으로 옮겨지며, 이것은 물의 증발 때문에 일어난다. 이 염화물은 이러한 방법에 의해 내륙지역에 끊임없이 염화물을 보충하게 된다. Cl-는 단일 원소로서 음이온이 되는 중요한 원소로 많은 원소와 결합하여 염화물을 만든다. 염화물(chlorides)은 대체로 무기물질 함량이 증가함에 따라 증가한다.해수에서 NaCl등의 염화물이 다량 존재하며 생물체에서 필수 원소로서 생체내의 존재량도 많으며 동물에서는 바다동물뿐만 아니라 육상동물 체내에도 다량 함유되어 있지만 육상 식물에는 거의 없다. 또한 생물체내에서는 대부분 무기 염화물로 존재한다.Cl-는 지층을 형성하는 토양이나 암석의 흔적정도로 함유되어 있지만 녹기 쉬운 성질을 가지고 있으므로 지표수나 지하수에 약간의 Cl-을 함유하고 있다.자연수에는 항상 약간의 Cl-이 함유되어 있으나 이는 대개 지질에서 유래된 것이며 특히 해안지방의 해수침투, 바람에 날려 온 소금기가 많다. 그러나 Cl-는 사람의 배설물 특히, 오줌에는 사람이 식품, 물과 함께 섭취한 염화물에 해당하는 양의 염화물이 포함되어 있고 많은 산업 폐기물이 상당한 양의 염화물을 포함하고 있다. 이런 의미에서 Cl-는 오염의 지표가 된다. Cl-는 양이 많고 적음보다는 상대적 변화 즉 갑자기 증가되었을 때가 오염을 나타내는 가능성이 높다는 것이다.적당한 농도의 염화물은 사람에게 해가 없으나 250mg/L 이상의 농도가 되면 불쾌감을 주는 짠맛을 낸다. 세균학적 시험과정이 개발되기 이전에는 염화물과 여러 형태의 질소에 대한 화학적 실험을 이용하여 하수에 의한 지하수의 오염여부를 판단하는 기초자료로 이용하였다.염소(Cl2)소독음용수의 정수처리나 방류수에 가장 많이 사용되고 있으며, 염소는 연한 녹색의 기체로서 염소의 용해도는 1기압, 20℃ 에서 7160 mg/ℓ 정도이다. 염소가 물에서 일어나는 반응은 다음과 같다.Cl2 + H2O → HOCl + H+ + Cl-HOCl → H+ + OCl- , pH = 7.537 at 25℃pH 4~6 에서는 HOCl 로 존재하고 20℃에서 pH가 약 7.5 이상, 0℃에서 pH가 약 7.8 이상이면 HOCl과 OCl- 로 존재하고 pH가 약 9이상이면 OCl-로 존재한다.잔류염소(residual chlorine)는 HOCl, OCl-의 합을 의미하며, HOCl은 OCl-에 비하여 약 80배의 살균력을 갖는데 그 이유로는 OCl-가 갖는 이온의 전하보다 HOCl 이온의 전하가 낮기 때문에 세포막을 쉽게 통과하여 살균효과를 나타내기 때문이다. 즉, 효과적인 염소소독을 위해서는 낮은 pH, 높은 온도, 긴 접촉시간을 요구한다.물 속에 암모니아성분이 있으면 결합잔류염소(combined available chlorine)로 존재하는 데 유리잔류염소보다 소독력이 약하다. 결합잔류염소는 결합력이 강한 염소가 물속의 암모니아나 유기성 질소화합물과 반응하여 존재하는 것으로 반응은 물의 pH , 암모니아량, 온도에 따라 결정된다.염소소독의 단점은 물속에 페놀 및 그 유도체가 있을 때에 염소와 반응하면 염소화된 페놀을 생성해 톡 쏘는듯한 지독한 냄새를 유발한다. 페놀이 먹는 물원수에 존재하면 염소소독 대신에 활성탄 및 오존을 이용해 제거해야 한다. 잔류염소를 처리하려면 SO2주입, Na2S2O3 주입, 활성탄흡착 및 폭기시켜야 하나 SO2가스주입이 제일 효과적이다. 염소소독은 THM(trihao mathane : CHCl3)을 생성해 발암을 일으킨다. 이러한 이유로 염소소독보다는 이산화염소(ClO2)소독을 사용하는 것이 좋다. 소독력이 HOCl보다 두배 강하나 가격은 두배 이상 비싼 단점이 있다. ClO2는 잔륙성이 없어 소독 처리가 종료되면 염소(Cl2)로 재처리해줘야 잔류소독효과가 있다.2. 실험 재료 및 방법1)실험 재료0.01N AgNO3, 0.1N K2CrO4, 비커, 피펫, 뷰렛,2)실험방법-시약 만들기0.01N AgNO3 : 갈색병 보관0.1N K2CrO4 Indicator1. 시료 50ml와 증류수 50ml를 각각 담기2. 수산화나트륨을 사용하여 적정? 황산 (pH 7 ~ 8)3. 크롬산 칼륨 (K2CrO4) : 1ml4. 질산은 (AgNO3)으로 적정(엷은 적홍색 침전)3. 결과 및 고찰1)결과적정에 필요한 AgNO3용액 : 수돗물 - 0.9 ml시료 - 3.3 ml염소이온의 농도계산 Cl(mg/L) =× 1000 = 170.16a : 시료의 적정에 소비된 AgNO3 표준용액의 부피(ml)b : 바탕시험에 소비된 AgNO3 표준용액의 부피(ml)f : 0.01N - AgNO3 표준용액의 농도계수(factor)V : 정량에 사용된 시료용액의 부피(ml)∴ 170.16 Cl(mg/L)2)고찰시료에 녹아있는 염소의 양과 요구량을 조사하는 실험이었다. 실험을 할 때에 질산은으로 적정을 하기 시작해서 엷은 적홍색의 침전이 나타나면 증류수와 시료의 적정색이 같도록 적정을 해야 했다. 하지만 육안으로 보는 색의 차이가 나므로 정확한 실험이 됐다고는 할 수 없다. 정확한 색의 샘플이나 색을 감정할 수 있는 어떤 장치가 있었더라면 더 좋았을 뻔 했다. 또한 피펫의 크기가 큰 25ml 피펫으로 적정을 했기 때문에 질산은 용액의 아주 미세한 양의 차이는 찾아내지 못했다. 오히려 1ml 피펫으로 적정을 했더라면 더 정확한 실험 결과가 나오지 않았을까 하는 생각이다.4. 결론pH를 7~8로 맞추는 이유는 HOCl과 OCl-가 공존하는 공존하는 pH범위이기 때문에 pH를 조정했다.

공학/기술| 2005.12.25| 4페이지| 1,000원| 조회(708)

염소, 잔류염소, 잔류염소요구량

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