*원* 스토어

*원*

개인

팔로워0 팔로우

소개

등록된 소개글이 없습니다.

전문분야 등록된 전문분야가 없습니다.

판매자 정보

학교정보

입력된 정보가 없습니다.

직장정보

입력된 정보가 없습니다.

자격증

입력된 정보가 없습니다.

판매지수

판매중 자료수

3개
전체 판매량

22개
최근 3개월 판매량

0개
자료후기 점수

평균A
자료문의 응답률

-

전체자료 3개

망간소비량(COD-Mn) 평가A+최고예요

실험 8. 화학적 산소 요구량 측정(Mn법)1. 서 론1.1 실험목적1) 망간을 이용한 COD측정법2) 망간을 이용한 COD 측정의 환경공학적 의의 고찰1.2 실험원리1)- 과망간산 소비량은 정확하게 말하면 과망간산칼륨 소비량을 말하는 것이며, 시험수 1L에 의하여 환원된 과망간산칼륨의 당량수로 나타난다.과망간산칼륨은 강산화제이므로, 수중에 유기물 등이 녹아있는 더러운 물일 경우에는 이것을 산화하는 작용을 가지고 있다.그러나 과망간산 칼륨의 환원은 유기물의 종류에 따라서도 다른 것은 물론, 유기물만에 의한 것이 아니고, 아질산이나 황화물, 제1철 이온 등에 의해서도 행해지므로, 과망간산 칼륨의 소비 량을 가지고 곧 수중의 유기물의 양으로 할 수는 없다. 뿐만 아니라, 과망간산칼륨의 환원반응 은 매우 복잡하여, 조건을 같게 해도 반드시 반복하여 같은 값이 얻어진다고 할 수 없다. 또 산 성으로 반응을 시킬 때와 알칼리성으로 반응을 일으키게 할 때, 그리고 온도가 20℃와 100℃에 서는 상당히 다른 값을 가진다.따라서 과망간산 소비량은 무엇을 정량하고 있는지 화학적 의미가 분명하지 않다고도 할 수 있다. 그러나, 오래 전부터 이 분석법은 카멜레온 소비량 등으로 불리며, 물의 오염 정도를 아는 하나의 수단으로 되어 있다. 그러나 과망간산 소비량이 큰물은 유기물(세균 등도 포함)이 많이 포함되어 있기 때문에, 전혀 무의미한 것은 아니다. 수질을 논하는데 있어서 이 분석치는 주목 되지만, 그 의미하는 내용의 한계를 염두에 둘 필요가 있다.과망간산 소비량 측정의 원리는 다음과 같다. 시험수에 과망간산칼륨 액의 일정량을 가하고 가 열하여, 과망간산칼륨을 환원시킨 후, 가한 과망간산칼륨과 당량의 옥살산을 가하고 남은 과망 간산칼륨을 완전히 환원 분해한다. 가한 옥살산은 일부는 잔류할 것이므로 그 잔존 량을 과망간 산칼륨 액으로 역적정하여 시험수에 소비된 과망간산칼륨의 양을 구한다.이것을 방정식으로 나타내면 다음과 같이 된다.{{Mn{O}_{4}}^{-}+ 시험수 → {{M {{Mn{O}_{4}}^{-}는 황산 산성으로서 옥살산에 의해 분해한다.{2{Mn{O}_{4}}^{-}+ {{{5{C}_{2}O}_{4}}^{2-}+ {16{H}^{+}= {2{Mn}^{2+}+ {10{CO}_{2}+ {8{H}_{2}O(2)잔류한 옥살산은 (2)식에 의해 {{Mn{O}_{4}}^{-}로 적정하는 것이다.2. 실험재료 및 방법2.1 실험기구 및 시료, 시약1) 300ml 둥근 플라스크(또는 둥근 플라스크) 3Ea2) 피펫, 뷰렛,3) 메스실린더4) 비등석5) 환류 냉각기6) 가열판2.2 시약 제조 방법2)1) 묽은 황산(1+2)진한 황산(d=1.84)을 3배의 물로 희석한다. 여기에 연한 홍색으로 드러날 때까지 과망간산 칼 륨 용액을 가한다.2) 0.1N 옥살산, 혹은 옥살산 나트륨 용액옥살산은 한번 재결정시켜 순수하게 한 것을 사용한다. 옥살산의 재결정은 옥살산을 열수에 포 화시켜 한번 여과하고, 이것을 저으면서 급랭시켜 옥살산의 작은 결정을 만든다. 결정은 흡인 여과해서 소량의 물로 씻은 다음, 침전을 몇 장의 대형 여과지에 끼워서 위에 무거운 것을 얹어 상온에서 말린다.여과지 사이에서 완전히 건조된 것은 H2C2O4 2H2O의 조성을 갖는 다. 6.303g의 옥살산을 1l 용액으로 한 것이 0.1N에 상당한다.옥살산나트륨은 순수한 것을 골라 150∼300℃에 2시간 정도 건조시키고, 염화칼슘을 넣은 건조 기 속에서 냉각시킨 후, 6.6997g을 200ml 정도의 약 80℃의 물에 녹인 다음, 냉수를 가하여 1l로 하면 0.1n의 용액이 된다. 옥살산나트륨 쪽이 내구성이 더 좋다고 한다.어느 용액이나 실제로는 0.1n으로서 사용한다. 희박한 옥살산, 혹은 옥살산나트륨의 수용액은 변화하기 쉬우므로, 사용할 때에 정확하게 10배로 묽게 해서 사용하는 것이 좋다.3) 0.1n 과망간산칼륨 용액(2) 식에서 복 수 있듯이 과망간산칼륨의 1몰은 5N에 상당하므로, 3.161g/l의 과망간산칼륨 용액 이 0.1N이 된다. 실제로는 극히 순수한 과망간므로, 다음과 같이 하여 용액을 만든다.과망간산칼륨의 결정, 약 3.2~3.3g을 증류수 1L에 녹여 10~15분간 끓인 후 마개를 닫아 하루쯤 방치한다. 이 때 다소의 침전을 일으키므로, 우리 거르개를 사용하여 여과하고, 미리 크롬 황산 혼합액으로 내부를 깨끗이 씻은 흑색, 또는 갈색 병에 마개로 밀폐하여 저장한다.이 액체는 대체로 0.1N 용액으로 되어 있을 것이므로, 이것을 앞서 만든 옥산살의 0.1N 용액으 로 표정한다. 그 표정은 다음과 같이 해서 한다.10ml의 옥살산 용액(0.1N)을 취하여, 여기에 묽은 황산 10ml를 가하여 약 80℃로 가열하여, 액 체를 잘 저으면서 과망간산칼륨 용액을 뷰렛에서 적하한다. 뷰렛은 콕이 붙은 것을 사용하고, 고무관 등을 붙이지 않도록 한다. 또 뷰렛의 콕에는 와셀린을 되도록 사용하지 않는 편이 좋다.과망간산칼륨의 적하는 가만히 하고, 핑크 색이 없어지면 다음 액체를 적하한다.옥살산이 든 액체의 온도는 60℃보다 내려가지 않도록 해야 한다. 적어도 과망간산 이온의 엷 은 홍색이 육안으로 충분히 확인되기 위해서는 과망간산 이온의 과잉을 요하는 것이므로, 증류 수 20ml에 묽은 황산 10ml를 가하여, 이것을 80℃정도로 가열하여 과망간산칼륨 용액을 적하하 고, 실제로 적정한 액체의 최후의 착색과 같게 하여 거기에 소요된 과망간산칼륨 용액의 용적을 적정치에서 뺀다. 실제로는 0.01N의 수용액을 사용한다.4) 수산화나트륨 수용액순수한 수산화나트륨(Na2C2O4)를 150∼200℃에서 약 1시간 건조하고 황산데시케이터에서 식힌 다음 1.625g를 증류수에 녹여 총 1000ml로 만든다. 1ml 용액은 0.2mg 산소에 해당한다.2.3 실험 방법3)1) 화학 반응에 따른 조작 절차 고찰3)ⅰ.산성상태의 검수에서 KMnO4 일정량을 가하면 일정시간 가열반응에서 유기물들이 산화한 다.2KMnO4 + 3H2SO4 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O + 5O(즉 MnO4- + 8H + 5e- Mn2+ + 4H2O){검수중 반응하지 않은 MnO4를 분해시키기 위해 일정량의 Na2C2O4를 가한다.2MnO4- + 5Na2C2O4 + 16H+ 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O + 5Na2(즉 C2O4-2 + O + 2H+ 2CO2 + H2O){잔류KMnO4ⅲ. 반응하지 않은 Na2C2O4를 KMnO4로 다시 적정(역적정)한다.{검수중의 유기물량2) 실험 절차ⅰ.검수의 염소이온 또는 염소를 측정하여 산성 방법에 의한 대상농도인지 확인한다.(일반적으 로 염소이온의 농도가 300mg/l이하의 담수에는 산성 방법에 의존하며 그이상의 경우-해수-에 서는 알칼리성 방법을 따른다.)ⅱ. KMnO4(0.025N)용액의 정확한 농도산출을 위한 표정실험을 한다.- 300ml 삼각 플라스크에 증류수 100ml를 취한다.- 황산(1+2)용액을 10ml를 넣고 가열한다.- 수산화나트륨 용액 10ml를 넣고 탈색을 확인한다.- 60∼80℃를 유지하며 KMnO4용액으로 엷은 분홍색을 나타낼 때까지 적정한다.(x)- 적정이 끝난 용액에 다시 3회 반복 후 다음에 의하여 KMnO4(0.025N)용액의 역가(f)를 계 산한다.f=10/x(이번 실험은 1로 잡았다.)ⅲ. 분석하고자 하는 검수 100ml를 둥근 바닥 플라스크에 옮긴다. 오염이 심한 검수는 양을 줄 이고 증류수를 넣어 총액이 100ml가 되게 한다. (이번 실험에서는 증류수 50:시험수 50과 증류 수 30:시험수 70으로 하였다.)ⅳ. 비등석을 3∼5정도 넣는다.ⅴ. 황산(1+2)용액 10ml를 가하고 황산은 분말 1g을 넣어 흔들어준다.(Cl-의 영향이 없다고 생 각하고 황산은 투입을 생략하였다.ⅵ. 수분간 방치 후 피펫으로 과망간산칼륨용액을 10ml 정확히 넣는다.ⅶ. 환류 냉각기를 부착하여 끓는 물에 30분간 중탕한다.ⅷ. 냉각기 상부를 소량의 증류수로 세척한다.ⅸ. 수산 나트륨용액 10ml를 넣고 탈색시킨다.ⅹ. 60∼80℃를 유지하면서 과망간산칼륨 용액으로 엷은 분홍색이 나타날 때까지 적정하고 적 정량(b)을 기록한다.3. 실험 결과 및계산법CODMn=(b-a)×f×0.2×1000/vb: 시료 적정액체량(ml) a: Blank 적정액량(ml) f: factor=1 v:시료량(ml)b. CODMn결과{적정량시료KMnO4(0.025N)(ml)증류수 50ml시 료 50ml2.9증류수 30ml시 료 70ml3.8증류수 100ml(Blank)0.4COD(mgO/l)증류수 50ml시 료 50ml10증류수 30ml시 료 70ml9.73.2 고 찰- 망간에 의한 적정 법은 색 변화가 심하고 적정하기에 까다로운 점이 있다. 시료의 양을 달리 하였을 때 COD의 양이 조금 차이가 났는데 아마도 뷰렛적정에서 오차가 나온 듯하다. 그리고 황산은을 넣는 과정을 실험에서 생략했는데, 거기서 염화물의 영향으로 원래 유기물량(COD)보 다 더 많은 수치가 나올 수도 있다. 처음에 시료의 염소의 농도를 알아보고 측정법을 정해야한 다. 하지만 일반적으로 담수는 특별한 경우가 아닌 이상 그냥 저온 산성법으로 COD를 측정할 수 있다.4. 결 론4.1 알칼리측정법의 원리해수와 같이 염소이온의 농도가 300mg/l 이상의 경우 사용되는 방법으로서 산성 100℃에서의 과망간산칼륨에 의한 산소소비량측정과 원리는 같다. 다만 시료를 알칼리성으로 하여 유기물을 과망간산칼륨과 반응시키는 것이 다르다. 염소이온의 방해를 방지하기 위해 시료를 알칼리성으로 하여 과망간산칼륨의 일정과량을 넣어 20분간 수욕상에서 가열반응 시키고 요오드화칼륨 및 황 산을 넣어 남아 있는 과망간산칼륨에 의하여 유리된 요오드의 양으로부터 산소량을 측정한다.4.2 과망간산칼륨의 환경공학적 의의CODMn은 어떤특정 물질이 아니기 때문에 건강에 대한 영향은 알 수 없으며 수질기준에 관한 총 괄적인 지표로서 여러 가지 수질 시험결과 대체적으로 이 정도로서 유지하였으면 좋겠다는 선을 정한 것이다.생물학적 처리로서 호기성균에 의한 활성오니법, 혐기성 세균에 의한 메탄법, 화학적 처리법으로 는 응집침전법, 오존, 염소 등에 의한 처리법, 물리적 방법으로는 침전법, 부상법, 활성

공학/기술| 2001.05.16| 5페이지| 1,000원| 조회(1,670)

환경공학, 산소요구량, CODMn, 망간, 화학적, 소비량

미리보기

닫기
용존 산소 측정 실험 3 평가B괜찮아요

실험 5.용존 산소 측정1. 서 론1.1 실험목적1) 용존 산소의 정의2) 윙클러 아자이드 용존 산소 측정법 이용한 측정3) 용존 산소의 환경공학적의의1.2 실험원리1) 용존 산소의 정의-20 ℃, 1 atm의 대기하에서 순수(純水)의 DO는 9 ppm에서 포화상태에 이르는데, 이 값은 온 도가 오르면 감소하고, 대기압이 오르면 증가한다. 또 다른 용해 성분의 영향도 받는다. 물 속 에서 생활하는 어패류(魚貝類) ·호기성(好氣性) 미생물은 용존산소를 호흡하며, 물 속에 있는 유기물은 이것에 의해서 산화분해되기 때문에, 용존산소의 부족은 단지 어패류의 사멸을 초래 할 뿐만 아니라 유기물 등이 잔류하여 물의 오탁을 가져오게 된다.1)2) 용존 산소의 의의와 화학적 이론-용존산소는 물 속에서 유기물질이 분해될 때 소모되는데 많은 수중생물들은 오염물질의 독성자체에 의해서 죽기보다는 오염물질의 분해도중에 발생되는 산소부족으로 죽게된다. 대부분의산소는 대기 중에서 공급되며 조류에 의해서 발생되는 산소의 경우 야간의 이화작용으로 소모되는 걸 감안하면 아주 미약하며 결국 조류의 사체가 다시 유기물 농도를 높이는 결과를유발하게되어 용존 산소를 다시 소모하게 되는 원인이 된다.물 속의 산소 용해도는 다음과 같은 식을 이용해서 예측할 수 있다.[O2(aq)]=KH×PO2=1.28×10-3×L-1×atm-1×0.2029atm=2.06×10-4산소의 분자량이 32이므로 용해도는 8.32mg/l가 된다.온도에 의한 영향은 Clausius-Clapeyron식에 의해서logC2/C1={1/T1-1/T2}× H/2.303RC2와 C1는 각각 T2와 T1에서의 기체농도를 나타내고 H는 용해열량으로 단위는 cal/mole이 며 R은 기체상수(1.987cal/mole.deg)이다.이와 같이 공기와 평형상태일 때 물은 다른 물질에 비해서 높은 농도의 산소를 나타낼수 없다그래서 산소를 소모시키는 반응이 물 속에서 활발히 일어나고 있을 때 교란 작용이나 효율적인 재폭기 기전이 없다면 용존 산소는 거의 0에 가깝게 된다. 따라서 결국 용해되는 율은 교란작용, 기포의 크기, 온도, 염분 농도 등에 의해서 결정된다.만약 생물체를 구성하고 있는 유기 물질이 {CH2O}로 표시된다면, 유기물 분해로 인한 산소 소모 반응은 다음과 같다.{CH2O} + O2 → CO2 + H2O위 식에서 산소8.3mg/l의 소모에 필요한 유기물의 양을 추론 해보면 7.8mg이 나오게 된다. 즉,유기물 분해로 인해 호기성 생물이 생존 할 수 없는 상태로 쉽게 용존 산소가 감소한다. 더욱이 조류가 필요로 하는 CO2를 중탄산염으로부터 얻을 수 있는 화학적 생성(chemical sink)이산소에 대해 서는 없다.HCO3- CO2 + OH-따라서 광합성에 의한 산소공급을 제외하곤 모두 대기에서 공급 되는 산소를 이용해야 하며그밖에 용존 산소를 보충할 수 있는 화학반응은 없다. 그리고 수온이 상승하게 되면 산소의용해도는 0℃에서 14.74mg/l 이지만 35℃에서는 7.03mg/l로 감소하는데 수중생물은 용존산소를충분히 섭취하기 위해서 호흡하는 속도를 증가시켜야만 된다.2)(Fig.1참조)4)윙클러 아자이드 변법의 원리황산망간과 알칼리성 요오드칼륨용액을 넣을 때 생기는 수산화 제일망간이 시료중의 용존산소 에 의하여 산화되어 수산화 제이망간으로 되고, 황산 산성에서 용존산소량에 대응하는 요오드 를 유리한다. 유리된 요오드를 티오황산나트륨으로 적정하여 용존산소의 양을 정량하는 방법이 다.3)2. 실험재료 및 방법2.1 실험기구 및 시료,시약1)BOD bottle 6Ea(300㎖)2)피펫(5,10ml),스포이드3)비이커4)뷰렛5)삼각 플라스크(500ml)6)메스실린더7)Magnetic stirrer8)시료 a.연못물 300mlb.연못물 200ml + 희석수 100mlc.연못물 100ml + 희석수 200ml2.2 시약 제조 방법4),5)1)황산 망간용액 (MnSo₄)MnSo₄ 4H2o 480g , MnSo₄ 2H2o 400g ,MnSo₄ 2H2o 364g 중 1가지를 증류수에 희석시킨 1ℓ 용액.MnSo₄용액은 potasium iodide (KI) 용액을 첨가하였을 때 전분 (starch)에 의해서 색깔이 드러나서는 안된다. 그리고 용존산소가 Mn2+를 산화시키기 때문에 MnSO4는 용존산소를 고정시킨다. 그래서 이 시약을 사용한다.2)Alkari - iodide - azide Reagent (알칼리성 요오드 아지드화 시약-AIA)가. 포화 또는 불포화샘플500g의 NaOH 또는 700g의 KOH와 135g의 NaI 또는 150g의 KI에 용해시키고 1ℓ로 희석을 시킨다. 그리고 10g의 NaN3를 40㎖ 증류수에 용해된 용액을 첨가한다. 칼륨과 나트륨이 대신으로 사용되어진다. 이 용액은 희석하여 산성화시켰을 때 전분 용액에 의해 색깔이 드러나선 안된다. 다 만든 후 갈색병에 넣어서 어두운 곳에 보관한다.나. 과포화 샘플10g의 NaN3를 500㎖ 증류수에 용해시킨다. 480g의 NaOH와 750g의 NaI를 증류수에 첨가시킨다. 그리고 용해가 될 때까지 휘젓는다. Na2CO3의 하얀색 침전물이 생기는데 사람에게 전혀 해롭지 않다.3)H2SO41㎖ 의 H2SO4는 3㎖의 Alkari - iodide - azide Reagent와 같다.4)starch (녹말)액체 용액이나 녹을 수 있는 분말을 사용한다. 액체용액을 미리 준비한다. 녹을 수 있는 실험용 녹말 2g과 0.2g의 살리실 산을 100㎖ 뜨거운 증류수 안에 넣는다. 부패방지를 위하여 100ml당 안식향산 0.1g을 넣어 준다.5)표준 싸이오 황산나트륨 적정제Na2S2O3·5H2O 6.205g을 증류수에 용해 시킨다. 6N NaOH 1.5㎖를 가하거나 solid 0.4g을 가해 1ℓ를 만든다.6)N/40 싸이오 황산나트륨 용액의 선정6)산소의 당량은 8이다. 물 및 폐수의 분석에 사용되는 적정시약 대부분의 노르말 농도는 1㎖가 측정하려는 물질 1mg과 등가가 되도록 조정되어 있으므로 이에 따른다면 싸이오 황산나트륨의 농도는 N/8을 사용하여야 한다.그러나 이 농도는 너무 진하여 아주 많은 양의 시료를 적정하지 않으면 용존산소를 정확히 측 정 할 수가 없다. 적정에는 200㎖의 시료를 사용하는 것이 표준 관례로 되어있다. 이것은 1/5ℓ 이다. 적정시약을 관례적으로 사용하는 농도의 1/5인 것을 사용하면 200㎖의 시료에 대하여 얻 어지는 결과는 사용된 적정액의 ㎖로 보면 1ℓ의 시료를 N/8 시약으로 처리한 것과 같아진다. 그러므로 200㎖의 시료를 적정 하는데 N/40 [(N/8) (N/5)]싸이오 황산나트륨 용액을 사용하면 용존 산소 농도 ㎖/ℓ는 적정액의 부피와 같아진다. 즉 계산할 필요가 없게된다.2.3 실험 방법1) 필요시에 전처리를 한다.7)a.시료가 착색, 현탁된 경우( 칼륨명반응집침전법)b.활성오니로 미생물의 floc이 형성된 경우(황산구리-술퍼민산법)c.산화성 물질을 함유한 경우(DO보정 값을 구할 수 있다)2) 시료를 BOD병에 공기와의 최소화해서 담는다.3) 뚜껑을 닫고 고인물을 버린다.4) MnSO4 1ml, AIA 1ml를 첨가한 뒤 뚜껑을 닫고 격렬히 흔든다.⇒MnO2형성(갈색침전)5) 덩어리가 절반정도 가라앉은 다음 2ml 황산을 첨가 후 뚜껑을 닫고 격렬히 흔든다.⇒MnO2가 산성 하에서 I-를 산화시켜 I2를 형성한다.(갈색침전이 녹아서 맑고 붉은 용액형성6) 메스실린더로 200ml를 달아 삼각 플라스크에 담는다.7) starch 3∼4drop 첨가한다 → I2와 반응하여 보라색을 띈다.8) 싸이오 황산나트륨으로 적정하여 적정량을 기록한다.⇒무색투명해질 때까지 (Na2SO4가 I2를 완전히 소모시킴)3. 실험 결과 및 고찰3.1 결과a.계산 방법rm DO(mg/L)= a times f times V1 over V2 times 1000 over {V1-R} times 0.2단위ml단위 ml연못300연못200 +희석100연못100 + 희석200a8.74.68.55.98.26.3V1298.14305.63300298301.34304V2200200200DO(mgO2/l)8.764.638.565.948.256.343.2 고 찰실험 결과를 토대로 보면 희석 배율이 커질수록 용존 산소는 점점 떨어졌다.시료의 채취 시에 발생할 수 있는 산소 유입이나 시료희석시의 오차, 적정시의 오차등을 조심해 야 할 부분인 것 같다.4. 결 론4.1 용존 산소 측정의 이용8)-액체 폐기물에서 용존산소는 그 생물학적 변화가 호기성 미생물에 의해 일어나는지 또는 혐 기성 미생물에 의해 일어나는지를 판단하는 인자가 된다. 전자는 자유 산소를 사용하여, 유기물 질과 무기물질을 최종 생성물로 산화하는 반면, 후자는 황산염과 같은 특정한 무기염의 환원을 통해 이러한 산화를 일으키는 것으로 최종 생성물이 때로 매우 해로운 것일 수도 있다. 그러므로 용존산소의 측정은 환경공학에서 가장 중요한 단일 시험 항목 중의 하나이다. 하천 오염의 제어에서 요구하는 대부분은 어족과 기타의 수중생물의 성장과 생식에 유리한 조건을 유지시켜 주어야 하는 것이다.

자연과학| 2001.05.04| 5페이지| 1,000원| 조회(1,331)

용존산소, DO측정, 윙클러아자이드

미리보기

닫기
경도(센물)측정 평가B괜찮아요

실험 4.경도측정1. 서 론1.1 실험목적1) 경도의 정의와 종류에 대해 알아보고2) 경도 측정법을 습득한다.3) 경도의 의의를 고찰한다1.2 실험원리1) 경도의 정의-경도의 기본 정의는 비누(RCOO-Na+)의 사용이 용이한 정도를 나타내는 기준다. 화학에서경도란 수중에 존재하는 Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, Sr2+등의 농도를 이에 대응하는 CaCO3의 농도(mg/l, ppm)로 환산하여 표시한 값으로 물의 세기를 나타낸다. 하지만 대부분의 경우에 Ca2+과 Mg2+의 합계를 가리킨다. 이때 Ca2+는 비누와 반응하여 침전하므로 비누의 세탁기능 은 저하시키고 Ca2+과 Mg2+는 뜨거운 물에서 스케일을 형성하여 보일러 배관의 통수능력을 저하시킨다. 그리고 피부를 거칠게 하고 도자기, 직물 등을 변색시킨다.경도의 단위는 독일의 경우 CaO로 환산하여 1mg/l00ml를 1도라 하고 미, 영국의 경우에는 CaCO3로 환산하여 mg/l로 표시한다1)2) 경도 측정원리-본 실험은 EDTA(ethlene diamine tetraacetic acid)와 EDTA의 나트륨을 이용하여 물의 경도 를 측정하는데 있다.이 실험을 마친 후 필요한 시약과 실험 기구들이 주어지면 적절한 절차에 따라 물의 경도를 5%이내의 오차 범위내에서 구할 수 있어야 한다. 다음 식과 같은 구조를 가진 EDTA는 간단하게 , H4Y, edta H4 로 표시되며 이 H4Y는 용액의 pH가 커짐에 따라 H3Y-, H2Y2-, HY3-, Y4-등으로 변화한다.3)HOOC-CH2 CH2COOHN-CH2-CH2-NHOOC-CH2 CH2COOHEDTA의 구조이 실험은 pH=10±0.2 범위에서 실시되어야 하며 EDTA는 이 조건에서 주로 HY3-상태로 존재한다. 이 EDTA는 경수의 주 성분인 Ca2+이나 Mg2+과 다음과 같이 반응하여 물에 녹는 착물을 생성한다.Ca2+ + HY3- = CaY2- + H+Mg2+ + Y4- = MgY2-이 반응의 종말점은 eriochrome black T(e black T용액(EBT)3) pH 10완충 용액4) 뷰렛50ml5) 피펫(10ml, 5ml)6) 비커, 삼각 플라스크(300ml)7) Magnetic stirrer8) 시료: 제조시료50ml, 연못물50ml2.2 시약 제조 방법1) 암모니아 완충 용액(pH 10.5)4)-NH4Cl 70g을 취하여 진한 암모니아수(보통 25∼28% NH4OH) 570ml에 녹인 후 증류수를첨가하여 750ml를 만들고, 다음 Mg-EDTA 8.6g을 취하여 200ml 증류수에 녹인다. 그리고이들 두 용액을 혼합한 후 증류수를 가하여 1L용액으로 만든다.※완충용액은 약산과 짝염기, 또는 약염기와 그 짝산의 염으로 만든 용액으로서 약간의 산 용액, 또는 염기용액을 넣어도 거의 pH가 변화가 없는 용액을 말한다. 간단히 약산과 짝염기 의 관계에 대해서 설명하면 다음과 같다. 어떤 화합물(NH4Cl), 즉약염기와 강산의 염으로 구 성된 화합물은 물에 용해되면 H+ 이온을 내므로(강산의 영향에 의해) 약산을 나타내는데, 곧이어 약염기에서 유래된 부분(NH4+)에 의해서 만들어진 화합물(NH4OH)에 의해 OH- 이 온을 내게 되어 이 용액의 pH는 거의 변동이 없게 된다. 여기서 OH- 이온을 내도록 만들어진 화합물(NH4OH)을 약산에 대응하는 짝염기라 한다.NH4Cl + H2O ↔ NH4OH + H+ + Cl-NH4OH ↔ NH4+ + OH-※Mg2+와 EDTA의 결합은 pH에 예민하므로 완충용액을 사용한다.2) EBT 지시약-eriochorome black T 0.5g과 KCl 50g을 유발에 취합해서 혼합 분쇄한다.5)-eriochorome black T 0.5g과 Hydrosyalmine HCl 4.5g을 ethanol에 녹여서 100ml로 만든다.3) EDTA 용액-화학식 C10H16N2O8. 에틸렌디아민테트라아세트산이라고도 한다. 무색의 결정성(結晶性) 분말로, 녹는점240 ℃(분해)이다. 물에 대한 용해도는 22℃에서 100 mℓ의 물에 0.2 g 녹는 다 . 에탄올·의 침전방지제 등 그 용도가 매우 넓다.6)-0.01M의 EDTA용액 제조 방법은 2Na.2H2O를 80℃에서 5시간 건조하고 데시케이터에서 식힌 다음 3.722g을 증류수에 녹여 1L로 만든 뒤 갈색병에 넣어 보관한다.7)※0.01M EDTA용액 1ML= 0.4008mg Ca =1mg CaCO3-EDTA 표정법: EDTA 용액 10ml를 삼각 플라스크에 넣고 물을 채워 100ml를 만들고 여기에 암모니아 완충용액 2ml 및 EBT시액 7∼8방울 떨어뜨린 다음 용액의 색상이 미홍색이 나타날 때까지 0.01M MgCl2용액으로 적정한다. 여기서 소요된 0.01M의 MgCl2용액의 ml수(a)를 구하고 다음식으로 EDTA용액의 역가 F를 산정한다.8)f=a/102.3 실험 방법1)시료 50ml를 취하고2)전처리 HNO3 1∼2방울 떨어뜨린다3)1ml Buffer soln을 가합4)1∼2방울 indicator(EBT)5) 0.01M EDTA로 적정3. 실험 결과 및 고찰3.1 결과*총경도계산법 as mg CaCO3/L{A × B × 1000ml sample (A:적정용액량 B: factor-이번 실험에서 1로 잡았다){적 정 량(ml)총 경 도(mg/l)제 조 시 료6.4320연 못 물3.91953.2 고 찰두시료다 센물로 판정되었다. 실험시에 EBT지시액의 색깔 변화를 결정한다는 게 조금은 까다로 운 주의력을 요구하는 것 같다. 그리고 적정시 여러 가지 오차원인을 제거하는데 필요한 과정을넘어 갔는데 그걸로 인해 경도가 조금 높게 나왔는지도 모르겠다.(지시약을 넣기 전에 10%KCN용액 5ml와 20% (C2H4OH)3N 용액 5ml를 가해야한다-Al, Fe, Mn등의 미량중금속의 방해 제거하기 위해, 하지만 KCN은 맹독성이어서 생략했다)4. 결 론4.1 칼슘 경도 및 다른 경도1)칼슘 경도 (킬레이트 적정법,EDTA적정법)-칼슘의 량만을 측정한 경도이다 적정액은 EDTA-2Na(disodium ethlene diamine tetraacetic acid), 지시약약을 사용하거나 pH ·전위차 ·도전율(導電率) ·광도(光度) ·고주파 등과 조합시켜 행한다.3)일시적 경도와 영구적 경도-일시적경도는 탄산경도라고도 해서 탄산염 중탄산염에 의해 유발되며가열법에 의해 경도가 낮아 진다. 이와 반대로 영구적경도는 비탄산 경도라고도 하며 황산이온 염화이온 질산이온 등에 의해서 유발되는 경도이며 가열법으로는 경도를 낮출수가 없다.4.2 연수화 방법1) 가열법가열법은 물을 끊여서 Ca 또는 Mg의 중탄산염을 불용성의 탄산염으로 하여 침전 제거시키는 방법이다.Ca(HCO3)3 ――> CaCO3↓ + CO2 + H2OMg(HCO3)2 ――> MgCO3 + CO2 + H2OMgCO3 ―――> Mg(OH)2↓ + CO2여기서 CaCO3와 Mg(OH)2가 침전 제거되며 물을 끓이므로 다량의 연료가 소요되며 영구경도 (황산염, 질산염, 염화물)는 제거되지 않고 일시경도(Ca, Mg의 중탄산염)만 제거된다.2) 화학침전서로 다른 경도 물질들은 서로 다른 용해도 한계를 가지고 있다 용해성이 가장 적은 형태로는 탄산칼슘과 수산화 마그네슘이다. 화학 침전은 칼슘경도를 탄산칼슘으로 마그네슘 경도를 수산 화 마그네슘으로 변화시키는 것이다. 이것은 석회-소다회 공정이나 가성소다 공정에 의하여 일 어난다.3) 이온 교환경도를 포함해서 많은 용존 고형물들은 이온 교환에 의하여 제거될 수 있다. 물의 연화에 있어 서 이온 교환은 수중의 칼슘과 마그네슘이 다름 비경도 양이온과 치환되는데 보통 나트륨과 치 환하다. 이러한 교환은 고체 표면에서 일어난다. 고형물질은 직접적으로 반응에 참여하지는 않 지만 이온 교환 과정에 있어 필요하고도 중요한 것이다. 과거에는 이온 교환을 할 때 제올라이 트를사용하였는데 이는 알루미노 규산나트륨으로 천연산은 녹사(greensand)로 불리어 졌다. 요 즈음에는 원하는 교환물질로 피복된 합성수지를 더 많이 사용하고 있다. 합성수지는 더 많은 교 환점과 재생하기 쉬운 장점을 가지고 있다. 같은 양인 경우 칼슘과 마그네슘이 나트륨에 비하여2O3·Na2O·6H2O(Na2O·Z)이며 경도 제거는 다음 반응과 같다.Ca(HCO3)2 + Na2O·Z ――> CaO·Z + 2NaHCO3CaSO4 + Na2O·Z ――> CaO·Z + Na2SO4Zeolife가 이온교환능력이 소실되면 식염수나 황산으로 세정시켜 재생하여 사용한다.CaO·Z + 2NaCl ――> Na2O·Z + CaCl2이 방법은 전경도를 제거할 수 있고 장소를 차지하지 않고 침전물이 생기지 않으며 특히 영구 경도에 대해서 효과가 좋다. 그러나 일반적으로 고가이고 탁도가 높은 물은 사용할 수 없는 단 점이 있다.이온 교환 연화제의 용량과 효율은 매체의 형태, 피복에 사용된 교환물질의 형태, 재생질의 양 및 재생 접촉 시간 등 많은 인자들에 의해 변한다. 연화되는 물의 전체적인 수질도 중요한 인자 이다. 일반적으로 이온 교환 물질의 용량은 2∼10mequiv/g이거나 약 15∼100㎏/㎥ 범위이다. 재 생은 수지㎥당 80∼160㎏의 염화나트륨을 사용하여 5∼20% 용액에 약 40L/min·㎡의 유량으로 실시한다. 재생 순환으로부터 나오는 배출수는 과잉의 염화나트륨과 함께 연화 순환하는 동안 축적된 경도를 함유하게 된다. 재생 후 매체는 과잉의 염화나트륨를 없애기 위하여 연화된 물로 씻어 주어야 한다. 금속이 많이 함유된 이러한 물은 폐기물로서 적절히 처분하여야 한다. 이온 교환 조직은 보통 매체를 함유한 둘러싸인 구조물에서 이루어진다. 기압하에서 물을 0.4㎥/mi -n·㎡까지 매체속으로 밀어넣게 된다. 단일 또는 다단 장치가 이용될 수 있으며 매체는 고정 층 또는 이동층으로 충전하기도 한다. 연속 조작이 필요한 경우 다단장치나 이동층이 이용된다. 1단 고정층은 처리수가 재생을 방해할 경우에 이용될 수 있다. 대부분의 처리장 조작은 연속 식 이며 반면 가정용 연화제는 가헐적으로 사용된다. 용수처리장에서의 이온 교환 연화는 효율이 좋은 수지가 개발되고 공학설계자들에 의해 충분히 이해됨에 따라 더욱 일반화되어 가고 있다. 이온 교환은 화학 침전물 된다

공학/기술| 2001.04.18| 5페이지| 1,000원| 조회(1,869)

센물, 경도실험, 환경실험

미리보기

닫기