Context.1. Purpose of experiment······p.32. Glassware & Apparatus······p.3~53. Sample Description······p.54. Chemicals & Reagents······p.55. Procedure······p.6~86. Results & Discussion······p.8~107. Reference······p.101. Purpose of experiment- 이 시험기준은 물속에 존재하는 생물화학적 산소요구량을 측정하기 위하여 시료의 20°C 에서 5일간 저장하여 두었을 때 시료중의 호기성 미생물의 증식과 호흡작용에 의하여 소비되는 용존산소의 양으로부터 측정하는 방법이다.2. Glassware & Apparatus- 플라스틱 마개- 파라필름- 스탠드, 클램프 및 뷰렛- 1,000mL 메스실린더 (OMG)- BOD병 2개 (WHEATON)- 250mL 삼각플라스크 (동성과학, A0205)- 깔때기-BOD 인큐베이터 (VS-1203P1, 2004 .12. 10 취득)3. Sample Description- 희석수- 생활하수4. Chemicals & Reagents- 알칼리성 요오드화칼륨 아자이드화나트륨 용액 : 수산화나트륨 500g (또는 수산화칼륨 (potassium hydroxide, KOH, 분자량 : 56.11) 700g)과 요오드화나트륨(sodium iodide, Nal, 분자량 : 149.90) 135g (또는 요오드화칼륨(potassium iodide, KI, 분자량 160.01) 150g), 아자이드화 나트륨 10g 을 정제수 약 800 mL에 녹이고 1L로 하여 갈색병에 넣 어 어두운 곳에서 보관한다. 이 용액은 산성에서 요오드를 유리한다.- 황산망간용액 : 황산망간 · 4수화물(manganese(Ⅱ) sulfate tetrahydrate, MnSO4 · 4H2O, 분자량 : 223.06) 480 g(또는 황산망간 · 2수화물(manganese(Ⅱ) sulfate dihydrate, MnSO4 · 2H2O, 분자량 : 187.04) 400g), 황산망간 · 1수화물(manganese(Ⅱ) sulfate monohydrate, MnSO4 · H2O, 분자량 : 169.02) 364g을 정제수에 녹이고 1L로 한다. 황산망간 용액은 산성화된 요오드화 칼륨용액을 주입하면 녹말과 반응하여 발색하지 않는다.- 싸이오황산나트륨용액(0.025 M) : 정제수 약 800mL에 싸이오황산나트륨 ·5수화물(sodium thiosulfate pentahydrate, Na2S2O3 · 5H2O, 분자량 : 248.19) 6.205g을 녹인다. 수산화나트륨용액(6 M) 1.5 mL 또는 수산화나트륨 0.4g을 넣어 녹인 다음 이를 1L로 한다. 표준 요오드산수소칼륨 용액으로 표정하여 사용한다.- 전분용액 : 용해성 전분(starch) 2g, 살리실산(salicylic acid, C7H6O3, 분자량 : 138.12) 0.2g을 정제수 10mL에 녹여 혼화하고, 이를 90°C 이상의 정제수 100mL 중에 넣고 1분간 끓인 다음 냉각하면서 정치한다. 상층액을 사용한다.- 황산용액(3M) : 황산(sulfuric acid, H2SO4, 분자량 98.08) 180mL를 정제수 1L 중에 섞으면서 천천히 넣어 식힌다.5. Procedure5.1 시료(또는 전처리한 시료)의 예상 BOD값으로부터 단계적으로 희석배율을 정하여 3~5 종의 희석시료를 2개를 한 조로 하여 조제한다.→ 희석 배율을 20배로 하여 총 50mL의 시료(가정하수)를 넣었다.→ 시료를 넣을 땐 50mL 홀 피펫을 사용하였다.5.2 BOD용 희석수 또는 BOD용 식종희석수를 사용하여 시료를 희석할 때에는 1L 메스 실 린더에 공기가 갇히지 않게 조심하면서 1/2만큼 채우고, 시료(또는 전처리한 시료) 적 당량을 넣은 다음 BOD용 희석수 또는 식종희석수로 희석배율에 맞는 눈금의 높이까지 채운다.→ 희석수를 메스실린더에 채울 때 피펫을 사용하지 않아 처음에 정확하게 500mL취하지 못하였으나 나중에 최종적으로 1L를 채울때는 20mL 메스실린더를 이용해 정확하게 채 웠다.5.3 파라필름으로 막은 메스실린더를 흔들어 잘 섞어주고 2개의 300mL BOD병에 완전히 채운 다음, 한 병은 마개를 꼭 닫아 물로 마개주위를 밀봉하여 BOD용 배양기에 넣고 어두운 상태에서 5일간 배양한다. (이때 온도는 20°C로 항온 한다.)→ 메스실린더의 크기가 커 네 칸짜리의 파라필름을 사용하였다.→ 희석수로 20배 희석하였는데도 불구하고 조금의 악취는 풍겼다.→ BOD 인큐베이터에 넣는 BOD의 경우에는 물로 마개주위를 밀봉한 것에 더해 물이 증발 하지 않도록 플라스틱 마개로 한 번 더 막아 주었다.→ 5일간 20°C의 인큐베이터에서 배양 후에도 플라스틱 마개로 막아놓았던 물은 증발하지 않았다.5.4 나머지 한 병은 15분간 방치 후에 희석된 시료 자체의 초기 용존산소를 측정하는데 사 용한다.5.5 처음 희석 시료 자체의 용존산소량과 20°C에서 5일간 배양할 때 소비된 용존산소의 양 을 용존산소 측정법에 따라 측정하여 구한다.→ 가정하수 자체가 수돗물 보다 더러워서 그런지 애초에 맑은 색이 아니였기 때문에적정이 완료된 후에도 뿌연 색을 유지하였다.→ 처음 알카리성 요오드화 용액을 1mL 넣었을 당시 흰색 침전이 생기는 것 까지는 D1적정과 동일했으나 황산망간 1mL까지 넣고 난 후에는 전에는 미소된장국 색이였던 것과는 달리 갈색 보다는 흰색 침전에 가까웠다.→ 황산 2mL를 넣은 후에는 마치 전분 용액을 넣기 바로 전인 즉, 일정량의 티오황산나트륨으로 이미 적정한 것처럼 처음부터 옅은 노랑색 이였다.→ 그 후 티오황산나트륨으로 적정을 시작하자 바로 투명한 색으로 변하였다. 이 후 시료의 염색을 위해 전분용액을 1mL 투하하였으나 색이 변하지 않아 적정을 종료하였다.6. Results & Discussion희석배수D1D2D1-D2BOD5208.7mg/L0.604mg/L8.096mg/L161.92mg/L6.1 결과-용존산소 농도 산정방법용존산소(mg/L)`=`a` TIMES `f` TIMES ` {V _{1}} over {V _{2`}} ` TIMES ` {1,000} over {V _{1} `-`R} ` TIMES `0.2a: 적정에 소비된 싸이오황산나트륨용액(0.025M)의 양(mL)f: 싸이오황산나트륨(0.025M)의 인자(factor)V1: 전체 시료의 양(mL)V2: 적정에 사용한 시료의 양(mL)R: 황산망간 용액과 알칼리성 요오드화칼륨-아자이드화나트륨 용액 첨가량(mL)- 생물화학적산소요구량(mg/L) →식종하지 않은 경우생물화학적산소요구량(mg/L)`=`(D _{1} `-`D _{2} )` TIMES PD1 : 15분간 방치된 후의 희석(조제)한 시료의 DO(mg/L)D2 : 5일간 배양한 다음의 희석(조제)한 시료의 DO(mg/L)P : 희석시료 중 시료의 희석배수(희석시료량/시료량)-D1 -시료시료의 양(V2)첫 눈금나중 눈금총 들어간 양가정하수200mL1mL9.6mL8.6mLD _{1} `=`8.6` TIMES `1` TIMES ` {300} over {200} ` TIMES ` {1,000`} over {300-2} ` TIMES `0.2`=`8.7mg/L-D2-시료시료의 양(V2)첫 눈금나중 눈금총 들어간 양가정하수200mL4.1mL4.7mL0.6mLD _{2} `=`0.6` TIMES ` {300} over {200} ` TIMES ` {1,000} over {300-2} ` TIMES `0.2`=`0.604`mg/L-BOD5-BOD _{5} `=`(8.7`-`0.604`)` TIMES `20`=`161.`92``mg`/L6.2 비고 및 고찰결론부터 말하자면 약 161mg/L로 나온 BOD5 값은 예상한 것보다 조금 높은 수준으로 나온 것 같다. 내가 예상한 농도 값은 40mg/L~ 140mg/L 이였다. 그 이유는 다음과 같다.실험에 앞서 실시한 이론시간에서 예상 BOD값을 이용한 희석을 배웠는데 300mL BOD병 기준 Sample 투입량이 1인 경우는 BOD값이 600~ 2,100 , 5인 경우는 120~ 420이였다. 이를 통해 투입량이 5배가 되면 BOD 값이 1/5로 줄어든다는 사실을 확인해 15를 투입한 우리 조의 경우는 40mg/L ~ 140mg/L 값이 나와야 한다고 추론하였다.우리 조가 300mL 기준 Sample 투입량이 15라고 결론내린 이유는 다음과 같다. 우리 조의 희석배수의 경우 20배로 이를 희석배율로 환산하면 5%에 해당한다. 따라서 300mL BOD병의 5%에 해당하는 수치인 15mL를 투입한 Sample양으로 결론지었다.다음으로는 DO농도를 토대로 실험 값에 오류가 없는지 확인을 해보았다. 이론에 따르면 첫째, 5일간 DO가 5mg/L 이상 소모가 되어야 한다. 이번 실험의 경우는 총 8.096mg/L가 소모되었다. 둘째, D2가 0.5mg/L 이상 잔류토록 하여야한다. 이에 해당하는 값은 0.604mg/L가 남았다. 따라서 위 조건 모두를 충족시킴으로 이 점으론 실험 결과 값이 잘못되었다고 판단할 수 없었다.
