소개글
"수돗물 잔류 염소측정"에 대한 내용입니다.
목차
1. 염소 소독과 잔류염소
1.1. 염소의 특성과 물과의 반응
1.2. 염소 소독과 장단점
1.3. 잔류염소의 중요성
1.4. 잔류염소 측정 방법
1.4.1. 요오드 정량법
1.4.2. 염소 요구량 측정
2. 실험: 잔류염소의 측정
2.1. 실험 목적
2.2. 실험 방법
2.2.1. 사용 기구와 시약
2.2.2. 실험 절차
2.3. 실험 결과
2.3.1. 미지시료 A의 결과
2.3.2. 미지시료 B의 결과
2.4. 실험 고찰
2.4.1. 실험 과정의 오차 분석
2.4.2. 요오드 정량법의 이해
3. 실험: 물의 정제와 수질 검사
3.1. 실험 목적
3.2. 실험 방법
3.2.1. 사용 기구와 시약
3.2.2. 실험 절차
3.3. 실험 결과
3.3.1. 육안 관찰
3.3.2. 이온 검출 실험 결과
3.3.3. 수돗물 경도 측정
3.3.4. 미지시료 경도 측정
3.4. 고찰
3.4.1. 실험 오차 발생 요인
3.4.2. 실험 원리 이해
4. 참고 문헌
본문내용
1. 염소 소독과 잔류염소
1.1. 염소의 특성과 물과의 반응
염소는 자연수에 널리 분포하고 있는 원소로, 물과 반응하여 다양한 화학 형태로 존재한다. 염소는 무색, 유독한 가스로 공기보다 무겁기 때문에 흡입할 경우 호흡기에 큰 피해를 줄 수 있다.
물과 염소의 반응은 다음과 같은 과정을 거친다. 먼저 염소 분자(Cl2)가 물과 반응하여 차아염소산(HOCl)과 염소 이온(Cl-)을 생성한다.
Cl2 + H2O → HOCl + H+ + Cl-
이어서 차아염소산은 자체적으로 解離되어 차아염소산 이온(OCl-)을 만들어낸다.
HOCl ↔ H+ + OCl-
이와 같이 물과 반응한 염소는 유리 염소, 차아염소산, 차아염소산 이온의 형태로 존재하게 된다. 이들 물질은 모두 강력한 산화제이기 때문에 소독 등의 용도로 널리 활용된다.
또한 암모니아(NH3)가 존재하는 경우 염소와 반응하여 클로라민(NH2Cl, NHCl2, NCl3)이 생성된다. 이들 클로라민 화합물도 강력한 살균력을 가지고 있어 소독 효과를 높이는 데 활용된다.
이처럼 염소는 물과 반응하여 다양한 화학종을 형성하며, 이들의 산화력 및 살균력을 이용해 물의 소독, 정화 등에 널리 사용되고 있다.
1.2. 염소 소독과 장단점
염소 소독의 장점은 여러 가지가 있다. 가스, 액체, 분말의 형태로서 쉽게 이용이 가능하고 다른 소독제에 비해 가격이 저렴하며 비교적 용해도가 높아 쉽게 적용이 가능하다. 또한 잔류성이 있으며 저 농도에서 인체에 무해하고 산화력이 강해 대부분의 미생물에 강한 독성을 나타내 미생물의 대사활동을 정지시킬 수 있다.
반면, 잔류염소농도가 감소하면 종속 영양 세균이 유기탄소 등의 영양물질을 이용하여 배·급수관망 내에서 재성장을 할 수 있다. 미생물 재성장은 수인성 질병의 원인이 될 뿐만 아니라 탁도, 맛과 냄새, 관 부식, 관 단면 축소 등의 문제를 야기하기도 한다. 미생물의 재성장을 방지하기 위해 과잉의 염소를 주입하면 수중의 용존 유기 물질과 염소가 반응하여 발암물질인 THMS 및 기타 소독부산물을 생성한다. 독성가스이므로 취급 및 저장에 주의해야 한다. 특히 페놀이 존재하면 클로로 페놀이 생성되어 매우 불쾌한 냄새를 발생시킨다.
1.3. 잔류염소의 중요성
잔류염소의 중요성은 다음과 같다.
첫째, 잔류염소는 수돗물을 소독시키는 기능이 있다. 염소는 가장 널리 사용되고 있는 소독제로, 보건학적으로 매우 중요한 역할을 한다. 잔류염소량을 통해 인체에 무해한 범위 내에서 물의 소독이 이루어지고 있는지 확인할 수 있다.
둘째, 잔류염소 농도가 감소하면 종속영양세균이 유기탄소 등의 영양물질을 이용하여 배·급수관망 내에서 재성장할 수 있다. 이는 수인성 질병의 원인이 될 뿐만 아니라 탁도, 맛과 냄새, 관 부식, 관 단면 축소 등의 문제를 야기할 수 있다. 따라서 잔류염소량을 관리하여 수질을 안정적으로 유지하는 것이 중요하다.
셋째, 잔류염소는 가정하수와 산업폐수의 염소 소독을 관리하는 유일한 기준이다. 잔류염소량을 측정함으로써 실제 소독작업이 효과적으로 이루어지고 있는지 즉각적으로 판단할 수 있다.
넷째, 잔류염소량은 소독제 주입기의 용량, 소요되는 소독제의 양, 적재 용기의 형태 및 취급과 저장에 필요한 모든 장치를 결정하는 데 사용된다. 따라서 잔류염소량을 정확히 측정하는 것은 소독 과정 전반의 효율적인 관리에 필수적이다.
결론적으로, 잔류염소 관리는 수돗물의 안전성 확보, 수질 안정화, 효율적인 소독 관리를 위해 매우 중요한 요소이다. 균형 있는 잔류염소 농도를 유지하는 것은 안전한 음용수를 공급하고 수질 관리의 핵심이라고 할 수 있다.
1.4. 잔류염소 측정 방법
1.4.1. 요오드 정량법
요오드 정량법은 잔류 염소를 측정하는 방법 중 하나로, 유리 잔류 염소와 결합 잔류 염소의 요오드 이온(I-)을 유리 요오드(I2)로 전화시키는 산화력을 이용하여 측정하는 방법이다. 이 방법의 반응식은 다음과 같다.
Cl2 + 2I- → I2 + 2Cl- : pH 8 이하에서 반응
I2 + 녹말 → 짙은 푸른색
I2 + 2Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2NaI : pH 3~4
I2 + 2S2O32- → S4O62- + 2I-
녹말을 첨가하면 잔류 염소가 존재할 경우 요오드가 생성되어 푸른색을 띠게 된다. 이러한 요오드법은 방출되는 요오드를 표준 환원제로 적정하는 경우 총잔류 염소량을 정량적으로 측정할 수 있다. 흔히 사용되는 시약은 티오황산나트륨(Na2S2O3)으로, 푸른색이 사라질 때가 적정의 종말점이 된다.
요오드법은 총 염소농도가 1mg/L 이상인 경우에 적합하다. 이 방법의 장점은 숙련된 기술을 필요로 하지 않는다는 것이다. 하지만 중성에서 침전하는 금속 및 중성에서 은염이 난용성인 음이온(PO43-, AsO43-, P2O74-, SO32-, CO32-)은 방해가 될 수 있다. 또한 온도와 pH값에 따라 염소이온의 물에 대한 용해도가 달라지므로 이를 고려해야 한다.
1.4.2. 염소 요구량 측정
염소 요구량은 투여한 염소의 양과 접촉이 끝난 후의 유리 잔류 염소량+결합 잔류 염소량, 다시 말해 총 잔류 염소량과의 차이를 말한다.
염소요구량은 투여되는 염소량, 요구되는 염소량, 접촉시간, pH, 온도에 따라 달라진다. 일련의 시료 수에 알고 있는 여러 가지 다른 양의 염소나 하이포아염소산염을 넣어서 처리하여 그 값은 쉽게 구할 수 있다. 시료는 일반적인 수온의 온도 범위의 것이어야 하며, 요구되는 접촉시간이 경과한 후에 염소요구량을 완전히 충족시키고 남은 시료 중의 잔류 염소량을 측정하여 투여량으로부터 염소 ...
참고 자료
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