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단증류 실험에 관한 결과레포트

1. 실험 제목단증류2. 실험 원리① 단증류는 일정량의 비휘발성 물질과 휘발성 물질로 구성된 혼합액체를 증류장치에 넣고 열을 가하여 발생하는 증기를 응축기로 냉각시켜 시간에 따른 비점차로 분리하는 가장 단순한 증류방법이다. 혼합액체가 증류기에서 비등점에 이르면 그 중 일부는 기화되어 응축기를 통하여 유출된다. 증류기를 통과하는 증기는 증류기에 남아있는 액체와 평형을 이루지만 액체와 증기의 조성이 일정치는 않다. 혼합용액 중 휘발성 물질이 증발함에 따라 증류기에 남아있는 액체의 양과 조성이 계속해서 미분적으로 변화한다.※ Simple distillation(단순증류) - 한 종류의 액체만 끓는점 이상으로 끓인 후 냉각시켜 불순물을 제거하여 분리하는 방법이다. 즉, 증류를 한번만 시키는 것을 단순증류라고 한다. 주로 불순물이 고체인 경우에 사용한다. 액체 불순물이 섞여 있을 때는 끓는점 차이가 비교적 클 때 분류한다. 분리 효율이 좋지는 않지만 빠르고 비용이 적게 드는 간단한 증류방법으로 널리 사용된다. 단순증류의 분리효율이 좋지 않은 문제점을 보완한 것이 분별증류이다.② 증류기에 남아있는 액체의 양을 W[㎏], 증류기에서 증발된 증기의 극미량을 dW[㎏], 액체와 증기의 조성을 x [wt%]와 y [wt%], 그리고 액체와 증기의 조성변화를 dx[wt%], dy[wt%]라 하고 유출된 증기의 양을 V[kg]라 하면, 저비점 성분(휘발성 성분)에 대하여 다음과 같이 평형한 물질수지의 식이 성립한다.W x = (W-dW)( x-dx)+dW(y-dy) (1)여기서 dWdx, dWdy는 극미량으로 이를 무시하고 식 (1)을 변수 분리하여 정리하면 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.dW/W=dx/(y-x) (2)(3)여기서, W1과 W2는 초기와 종료조건에서 액체의 양, x1과 는 초기와 종료조건에서 액체의 조성을 나타낸다. 식(3)을 2성분계 단증류식 또는 Rayleigh식이라 한다.우변 의 값은 y-x선도를 이용한 적분을 통해 면적을 구할 수 있다.③ 혼합용액을 단 : 성분A와 B의 전체 증기압   : 각각 성분A, 성분B의 액상 몰분율   : 각각 성분A, 성분B의 기상 몰분율상대휘발도(αAB)란, 액상과 평형에 있는 증기상에 대해 성분B에 대한 성분A의 휘발도의 비를 의미한다. 식(4)와 식(6)의 조작을 통해, 또한 식(5)와 식(7)의 조작을 통해 비휘발도에 대한 식(9)을 구할 수 있다.(9)※ 라울의 법칙비휘발성 물질 용액에서, 용액 속 용매의 증기압은 용매의 몰분율에 비례하며, 또 용매의 증기압 내림률은 용질의 몰분율과 같다는 법칙을 말한다. 예를 들면, 휘발성인 에탄올을 물에 녹인 용액의 증기압은 물의 증기압보다 높다. 에탄올은 물보다 끓는점이 낮아 쉽게 증발하기 때문에 물이 증발하는 것을 방해하지 않고 그보다 더 빨리 기화하기 때문이다. 그러나 비휘발성인 설탕을 물에 녹인 용액은 설탕 분자가 물이 증발하는 것을 부분적으로 방해하기 때문에 설탕물의 증기압은 물보다 더 낮아진다. 이런 현상을 '라울의 법칙'이라고 한다.그림1. 증기압력 내림 곡선전체 농도 범위에 걸쳐 라울의 법칙이 성립하는 용액을 이상용액이라고 한다. 이에 대해 라울의 법칙에서 예상했던 증기압보다 더 작게 또는 더 크게 나타나는 경우를 비이상용액이라고 한다.④ 끓는점 오름끓는점은 액체의 증기압이 외부압력과 같아지는 점으로 순수한 액체를 끓이면 액체가 모두 기화할 때까지 온도가 일정하게 유지된다. 그러나 혼합물의 경우에는 용액을 가열하면 끓는점에서도 용액의 온도가 서서히 증가한다. 이렇게 비휘발성 용질이 포함되어 있는 용액의 끓는점이 순수한 용매보다 높아지는 현상을 끓는점 오름이라 한다.끓는점 오름이 나타나는 원인은비휘발성 용질분자들이 액체 표면에서 액체가 기화되는 것을 방해한다.용액 형성 시 용매-용질 간 인력>용매-용매, 용질-용질 간 인력 이므로 용액에서 인력을 끊고 기화되기 위해서는 조금 더 많은 에너지가 필요하다.등이 있으며, 용액의 끓는점 오름은 용질의 종류와는 관계가 없고, 용질의 molality에 비례한다.⑤ 무게, 수용액 및 잔류액을 담을 둥근 플라스크, 유출액을 담을 플라스크의 질량을 잰다.② 매스 실린더를 이용하여 플라스크에 30wt%의 에탄올 수용액을 300mL 제조한다. 도는 상온을 기준으로 하고, 주어진 에탄올 수용액의 상대밀도 조성표(1atm)의 표를 참고하면 제조하고자 하는 에탄올 수용액의 밀도를 알 수 있다.※ (30wt%의 에탄올 수용액의 총 질량) = (넣어줄 에탄올 원액의 총 질량) + (증류수의 질량) 이므로 (증류수의 질량)을 구할 수 있으며, 물의 밀도 값을 이용하여 넣어줄 증류수의 부피를 구할 수 있다.③ 제조된 수용액 중 일부 용액은 비중병(10ml)에 넣어 무게를 재고, 나머지 용액은 둥근 플라스크에 넣어 무게를 재고 기록한다. 위와 같은 방법으로 밀도를 구한 후 주어진 에탄올 수용액의 상대밀도 조성표(1atm)의 표를 참고하여 조성을 구한다. 이를 통해 수용액의 무게(), 밀도와 조성()을 알 수 있다.④ 냉각수를 열어 냉각기에 순환시킨 후 Heating mentle을 이용해 가열시킨다.※ 에탄올의 끓는점보다 높고 물의 끓는점 보다 낮은 온도로 서서히 가열해야 한다.⑤ 유출액을 받는 플라스크에 충분한 유출액이 모아지면 heating mentle의 전원을 끄고 둥근 플라스크를 빼내어 열전달을 최소화 시킨다. 삼각플라스크에 더 이상 유출액이 모아지지 않으면 냉각수를 차단하고 냉각관으로부터 둥근 플라스크를 제거한다.※ 에탄올의 휘발을 막기 위해 둥근 플라스크는 분리하자마자 파라필름으로 입구를 막는다.⑥ 마지막으로 냉각관을 기울여 남은 유출액을 모두 플라스크에 모아준다.잔류액과 유출액 모두 20℃ 25℃까지 냉각시킨다.⑦ 둥근 플라스크에 남은 잔류액()의 질량을 잰다. 잔류액의 일부를 비중병에 넣고 질량을 재고, 같은 방법으로 밀도를 통해 조성()을 구한다.⑧ 삼각 플라스크에 받은 유출액(V)의 질량을 잰다. 유출액의 일부를 비중병에 넣고 질량을 재고, 같은 방법으로 밀도를 통해 조성(y)을 구한다.⑨ 가열 전 수용액과 잔류액9710.955-양 (g) *②281.27248.0212.4820.77조성 (wt%) *③20.2717.2627.46-에탄올양 (g)=양*조성/10057.01342.8083.42710.778비중병 : 10mL수용액/잔류액/유출액 온도 : 25℃1) 수용액 밀도 계산수용액잔류액유출액비중병의 무게(g)14.6415.114.84비중병+용액의 무게(g)24.324.8124.39용액의 무게(g)9.669.719.55비중병의 부피(mL)101010수용액의 밀도(g/mL)0.9660.9710.9552) 용액의 양 계산수용액잔류액유출액빈 플라스크의 무게(g)151.08151.08141.25플라스크+용액의 무게(g)432.35399.1153.73용액의 양(g)281.27248.0212.483) 용액의 조성 계산 (25℃ 기준)(1) 수용액의 조성수용액의 밀도=0.966g/mL20% 일 때 밀도=0.96639g/mL21% 일 때 밀도=0.96495g/mL(2) 잔류액의 조성잔류액의 밀도=0.971g/mL17% 일 때 밀도=0.97162g/mL18% 일 때 밀도=0.96923g/mL(3) 유출액의 조성유출액의 밀도=0.955g/mL27% 일 때 밀도=0.95576g/mL28% 일 때 밀도=0.95410g/mL4) 잔류액 조성의 이론값Rayleigh식을 이용수용액의 조성 = 20.27% = x1잔류액의 조성 = x2W1 = 수용액의 양 = 281.27gW2 = 잔류액(이론값)의 양 = 281.27-12.48 = 268.79gRayleigh식 그래프에 대입하면 20.27%의 조성에 대한 I1=0.01이다.I2의 값을 위 그래프에 다시 대입하여 잔류액 조성의 이론값을 구한다.잔류액 조성의 이론값은 약 18wt%로 구해진다.5) 유출액 조성의 이론값과 오차율이론상 유출액의 조성은 이므로 위에서 구한 값들을 대입하면유출액 조성의 이론값은 69.16wt%이고 실험값 27.46wt%와 오차율을 구한다.5. 고찰이번 실험은 에탄올수용액을 단증류하여 조작방법을 익히고, 물질수지의 이론과 개념을 .26wt%로 유출액의 조성인 27.46wt%보다 낮게 구해진다.잔류액의 양과 조성, 유출액의 조성을 이론값으로 다시 구했을 때 실제로 구한 실험값과 차이를 보였다. 이론적으로 잔류액은 268.79g 과 18wt%이고 이 값들을 이용하여 유출액 조성을 구했을 때 이론값은 69.16wt%이다. 실험값과의 오자율을 구했더니 60.295%로 큰 오차가 발생했다.이러한 오차가 발생하는 이유로 몇 가지를 들 수 있다.첫째로 실험에 사용한 용액을 이상용액으로 가정하고 이론값을 구하지만 실제로는 비이상용액이다. 라울의 법칙이 성립하는 용액을 이상용액이라고 하는데 라울의 법칙이 성립하면 에탄올 수용액의 끓는 점이 높아 물이 거의 증발되지 않고 에탄올이 많이 증발했어야 한다. 실제로는 라울의 법칙이 성립하지 않아 물이 더 많이 증발하여 조성이 27wt% 정도로 나타난다. 이를 통해 비이상용액임을 알 수 있다.다음으로 온도 측정에 오차가 있으면 값의 오차율이 크게 나타난다. 조성을 구할 때 온도와 밀도값을 사용하는데 밀도표에 따르면 같은 조성이어도 온도차이에 따라 밀도가 크게 다르다. 때문에 온도 측정에 오차가 있었다면 계산된 밀도가 달라져 측정값에 오차가 생길 수 있다.마지막으로 용액의 손실을 오차 원인으로 들 수 있다. (수용액-잔류액-유출액)을 계산해보면 손실량이 약 20.77g이 있음을 알 수 있고 이중 에탄올의 손실은 10.778g이다. 때문에 조성에 변화가 생길 수 밖에 없고 이는 오차로 이어졌을 것이다.이를 통해서 최대한 수용액의 손실을 막고 수용액과 잔류액, 유출액의 온도를 정확하게 잰다면 오차율을 줄일 수 있을 것이라고 생각한다.6. 참고문헌- 강택진 외 3명 공저, “화공생물공학실험”, 동국대학교 화공생물 공학과, 2020, P63-69- 고완석, 심현호, 유일중, 이종집, 허광선 공편 저, 단위조작(Unit Operations of Chemical Engineering), 보문당, p.168-169- Robert J. Silbey외 2인 공저, 여철현 외 760

공학/기술| 2022.03.17| 7페이지| 1,500원| 조회(222)

단증류, 화학공학, 화공기사, 단위조작, 결과레포트

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단백질 정량 방법을 비교하여 분석하는 실험의 결과레포트

1. 실험 제목단백질 정량법 비교 (BCA, Bradford)2. 실험 일자2018년 3월 28일 수요일3. 실험 원리BCA Assay원리단백질이 구리 이온()을 1가 양이온()으로 환원(reduction) 시킬 수 있는 성질을 이용한다. 환원 된 구리 이온은 Bicinchoninic Acid(BCA) 분자 2개와 반응하여 보랏빛의 착물을 형성하게 된다. 이 화합물은 파장이 562nm인 빛 흡수율이 반응 전 BCA나 구리 이온이 담긴 용액에 비해서 높기 때문에 spectrophotometer를 사용해서 흡광도 차이를 측정할 수 있다. 보랏빛 착물이 더 많이 생성이 되면서 흡광도 값이 커지기 때문에 흡광도 값과 단백질 양은 비례한다.장점- 일반적인 버퍼물질에 간섭을 덜 받는다.- 높은 온도에서 한다면 아주 민감하고 빠른 반응을 할 수 있다.- 계면활성제와 같이 사용할 수 있다.- 반응시약이 안정적이다.- 서로다른 단백질간의 반응 차이가 거의 없다.단점- 실온에서 반응이 완전히 수행되지 않는다. (다량의 단백질을 정량할 때 문제)- 농축된 단백질 샘플은 희석이 종종 필요하다.- 단백질의 성질이 바뀐다.Bradford Assay특징 : Biuret method 와 Lowry method 의 단점을 보완한 단백질의 정량법원리 : 염색약인 Coomassie brilliant blue dye 가 단백질과 결합하면 최대 흡광 파장이465nm 에서 595nm로 바뀌게 되는 성질을 이용하여 595nm 에서의 흡광량이 단백질의 농도를 나타내게 되는 방법이다. Coomassie blue G250, phosphoric acid, methanol 의 혼합물로 시판되는 Bradford solution 이 assay 법에서 요구되는 유일한 reagent 이며 단백질과 Bradford solution 의 반응은 2분 안에 완결되고 발색정도는 1시간까지 안정하게 유지된다.장점- 방법이 간단하다.- 반응이 신속하게 진행된다.- 감도가 높아서 1 까지도 정량이 가능하다.- 환원제와 EDTA의 영향을 거의 받지 않는다.단점- 계면활성제의 영향을 받기 쉽다.- 반응액이 산성이기 때문에 지질을 대량으로 함유하는 sample에서는 침전을 생성하는 경우가 있다.- 희석시키면 농도가 떨어져서 다시 실험 할 때 어려움이 있다.- 사용한 단백질은 비가역적으로 변성된다.4. 실험 결과BSA(μg/mL)05101520Bradford(μL)1*************911188흡광도0.001-0.027-0.033-0.029-0.03Sample 흡광도 : -0.023Sample 농도 :BSA(μg/mL)05101520Bradford(μL)1*************911188흡광도0.0010.002-0.001-0.01-0.018Sample 흡광도 : 0.056Sample 농도 :BSA(μg/mL)05101520BCA(μL)1*************911188흡광도00.4320.5930.2871.167Sample 흡광도 : 0.743Sample 농도 :BSA(μg/mL)05101520BCA(μL)1*************911188흡광도-0.0010.2770.3041.0150.858Sample 흡광도 : 0.123Sample 농도 :5. 고찰단백질 정량이란 시료 내에 포함된 단백질의 양, 또는 농도를 구하는 과정으로써 대부분의 생화학실험의 기본이 되는 과정이라고 할 수 있다. 생물학 분야의 경우 다른 분야보다 결과를 볼 때까지 뭔가 잘못되었다는 것을 알기 어려워, 준비 단계에서의 단백질 정량이 잘 못 이루어지면 헛수고를 하거나 잘못된 결과를 얻을 수 있다. 이러한 이유 때문에, 단백질 정량을 정확하게 하는 것은 매우 중요하다. 또한, 정확성 뿐만 아니라 대부분의 실험에서 반복적으로 사용하게 되므로 간편성 역시 중요하게 여겨지기 때문에 실험에 따라서 다양한 단백질 정량법이 사용되고 있다.이 실험에서는 Sample의 당백질을 정량하기 위한 방법으로 BCA Assay와 Bradford Assay를 비교하여 어떤 방법이 더 적절한지 알아보았다.BCA Assay는 단백질이 구리 이온()을 1가 양이온()으로 환원(reduction) 시킬 수 있는 성질을 이용한다. 환원 된 구리 이온은 Bicinchoninic Acid(BCA) 분자 2개와 반응하여 보랏빛의 착물을 형성하게 된다. 이 화합물은 파장이 562nm인 빛 흡수율이 반응 전 BCA나 구리 이온이 담긴 용액에 비해서 높기 때문에 spectrophotometer를 사용해서 흡광도 차이를 측정할 수 있다. 보랏빛 착물이 더 많이 생성이 되면서 흡광도 값이 커지기 때문에 흡광도 값과 단백질 양은 비례한다.Bradford Assay는 Biuret method와 Lowry method의 단점을 보완한 단백질 정량법으로 염색약인 Coomassie brilliant blue dye 가 단백질과 결합하면 최대 흡광 파장이 465nm 에서 595nm로 바뀌게 되는 성질을 이용하여 595nm 에서의 흡광량이 단백질의 농도를 나타내게 되는 방법이다. Coomassie blue G250, phosphoric acid, methanol 의 혼합물로 시판되는 Bradford solution 이 assay 법에서 요구되는 유일한 reagent 이며 단백질과 Bradford solution 의 반응은 2분 안에 완결되고 발색정도는 1시간까지 안정하게 유지된다.Bradford Assay의 1차, 2차 실험 모두 흡광도가 음수로 나오고 추세선의 기울기 또한 음수로 나오는 것으로 보아 실험의 오차가 크다고 볼 수 있다. 1차실험의 농도는 약 로 구했고 2차실험의 농도는 약 로 큰 오차 뿐만 아니라 농도가 음수인 비현실적인 결과값이 나왔다.BCA Assay의 1차, 2차 실험은 흡광도가 모두 양수이고 추세선의 기울기도 양수이다. 1차 실험의 농도는 약 이고 2차실험의 농도는 약 이다. 두 번의 실험 결과값이 차이가 많이 나는 것으로 보아 오차가 큰 실험을 했다고 볼 수 있다.Bradford Assay와 BCA Assay 모두 단위로 진행되는 실험에서 마이크로 피펫 사용이 미숙하여 오차가 큰 실험을 하였다. 그래도 적절한 정량법을 결정하자면 농도가 증가하는데 흡광도가 감소하는 비현실적인 값을 구한 Bradford Assay보다는 BCA Assay가 더 적절한 단백질 정량법이라고 판단한다. 또한 추세선의 기울기가 양수이며 값이 1에 가장 가까운 BCA Assay 2차 실험이 가장 잘 된 실험이다.6. 참고문헌화공생물공학과 교수진, “화공생물공학 단위조작실험1”, 화공생물공학과, 2018, 5~7p

공학/기술| 2022.03.17| 6페이지| 1,500원| 조회(220)

단백질, 실험, 화학공학, 단백질정량, 단위조작, 결과레포트

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다단식 연속증류 실험에 관한 결과레포트

1. 실험 제목다단식 연속증류2. 실험 원리① 연속 증류(Continuous Distillation)증류라고 하는 것은 분리하고자 하는 성분들 간의 끓는점 차이, 즉 상대휘발도차를 이용하여 혼합물 중에서 원하는 성분의 순도를 높이는 분리조작이다. 일반적인 증류에는 환류가 없는 평형 증류(Flash Distillation)와 환류가 있는 연속 증류(Continuous Distillation), 회분 증류(Batch Distillation) 등이 있다. 평형 증류는 대부분 넓은 온도 범위에서 끓는 성분들을 분리하는데 이용된다.그림 1-1. 정류부와 탈거부를 가진 연속 증류탑2성분으로 이루어진 혼합원료를 증류탑의 상부와 하부에서 거의 순수한 생성물로 생산하기 위해서는 원료는 상부(탑)의 중간 부위에 있는 단에 넣는다. 원료가 액체이면 되끓이개(Reboiler)까지 탑을 흘러 내려가서 되끓이개에서 올라오는 증기에 의해 한 개의 성분이 탈거된다. 이런 방법으로 바닥 생성물 또는 탑 밑 제품(Bottom Product)은 거의 순수한 또 하나의 성분이 생산될 수 있다. 정류부(Rectifying)와 탈거부(Stripping)가 있고 필요한 보조 장치를 갖춘 전형적인 연속증류탑은 그림 1-1과 같다.탑의 A의 중앙부 근처에서 일정한 농도의 원료가 일정한 유속으로 공급된다. 원료가 들어가는 단을 원료공급단(Feed Plate)이라고 한다. 공급단 위에 있는 모든 단들은 정류부에 속하며, 공급단 그 자체를 포함한 공급단 이하의 모든 단들은 탈거부에 속한다.공급 원료는 탈거부 아래로 흘러 탑 바닥까지 내려간 뒤 여기서 액체는 일정한 액위로 유지된다. 액체는 중력에 의해 되끓이개 B로 흘러간다. 되끓이개는 증기를 만들어서 이것을 탑 바닥으로 되돌려 보내는 일종의 수증길 가열되는 기화장치이다. 증기는 탑 전체를 통과한다. 되끓이개의 한쪽 끝에는 물넘이둑(Overflow weir)이 있다. 탑 바닥 제품은 물넘이 둑 너머에 있는 액체 풀(Pool)에서 회수되어 냉각기 G를 통해 흘러 기-액 평형 선도실제 기-액 평형선도에서는 물-에탄올 계에서 공비점이 형성되지만 Raoult의 법칙을 활용한 기-액 평형 선도는 공비점이 형성되지 않는다. 실제 기-액 평형 선도와의 오차를 줄이기 위한 여러 가지 열역학 식들을 활용한 방법이 있지만 이번 실험에서는 포함하지 않도록 한다.증류, 흡수등은 화학공업에서 가장 보편화된 조작으로 물과 에탄올을 증발시키면 발생증기나 잔액에는 다같이 물과 에탄올을 함유하고 있으나 양자의 휘발성의 차로 증기와 용액의 농도는 모두 처음의 것과 다르다. 즉 증기 쪽에는 에탄올의 농도가 크고 용액 쪽은 에탄올의 농도가 작다.RAOULT의 법칙액체 혼합물에서 한 성분이 나타내는 증기압은 그 온도에 있어서 그 성분 단독으로 존재 할때의 증기압에 그 성분의 MOLE 분율를 곱한 것과 같은 결과를 얻는다. 성분 a, b로 액체 혼합물이 어떤 온도에서 기체-액체 평형 상태에 있을 때 액상에서 저비점 성분의 MOLE분율을 X라 하면 고비점 성분의 MOLE 분율은 (1-X)를 표시할 수 있다. 각각 분압을 pa, pb라 하고 RAOULT의 법칙에 적용시키면, : 같은 온도에서의 a, b 성분의 증기압기상에서는 DALTON의 법칙이 성립된다고 보고 전압을 P, 저비점 성분의 MOLE 분율을 Y라 하면 고비점 성분의 MOLE 분율은 (1-Y)가 되므로따라서 두 법칙을 합치면위 식은 이상용액에 있어서 액상에 있는 저비점 성분의 MOLE분율 X와 기상에 있는 MOLE 분율 Y와의 중요한 관계식이 된다.③ 연료공급선다섯가지 유형의 크기의 원료를 q라고 하는 단일 인자를 사용해서 표시할 수 있다. q는 공급원료 1mol을 원료 공급단에 넣었을 때 그 중에 탈거부로 내려가는 액체의 몰 수로 정의된다. q는 여러 가지 공급원료 조건들에 대하여 다음 그림 1-3과 같이 수치 한계를 갖는다. (고비점은 아래로 저비점은 위로이동)그림 1-3. 원료 공급선 상의 원료 조건의 영향증류탑으로 주입되는 원료단에서의 수지식을 세우면 다음의 식(1-7)과 같아지고 이는 : 환류비, : 탑상 제품의 조성조작선의 기울기는 이다. 이 선의 y 절편은 이다. 농도 xD는 설계조건으로 정해지며, 환류비 RD는 환류와 탑위 제품을 분리할 때 그 유량을 조정하거나 탑 위의 제품의 유량을 일정하게 놓고 되끓이개에서 생성된 증기량을 변화시킴으로써 마음대로 조절할 수 있다. 조작선 상단의 끝의 한 점은 식(1-12)의 을 로 놓아 식(1-13)과 같이 얻을 수 있다.정류부의 조작선은 y=x 대각선 점 에서 교차한다. 따라서 그림 1-6과 같이 나타낼 수 있다.그림 1-6. 정류부의 조작선⑤ 탈거부에 대한 조작선의 방정식탈거부(Stripping section)를 그림으로 나타내 보면 다음 그림 1-7과 같다.그림 1-7. 증류탑의 탈거부에 대한 모식도그림 1-7에서 점선으로 표시한 부분에 대한 성분 물질수지식을 취해보면 식 (1-14) 같아진다.여기서 MaCabe-Thiele 법의 가장 기본적인 가정은 정류부와 마찬가지로 “각성분의 몰당 증발 잠열이 서로 같다.”라는 것이다. 이 가정에 의하면 각 단을 흐르는 증기와 식 (1-15)와 같이 쓸 수 있다.또한, 그림 1-7에서 총괄 물질수지를 취해보면 식(1-16)과 같아진다.식 (1-16)을 식 (1-15)에 대입하면 최종적으로 회수부에 대한 조작선의 방정식인 식 (1-17)을 얻는다.위의 식(1-17)에서 을 로 놓으면 이 가 되어, 탈거부에 대한 조작선은 대각선과 점 에서 교차한다. 조작선은 점 과 기울기 를 이용해서 그릴 수 있다. 바닥단과 되끓이개에 대한 물질수지 선도는 그림 1-8과 같다. 탑 자체에 대한 조작선 상의 가장 낮은 점은 바닥단의 점 으로서, 와 은 각각 바닥 단을 나가는 액체와 되끓이개에서 나오는 증기의 농도이다. 하지만 조작 선은 연장되어 점 에서 대각선을 교차할 수 있다.그림 1-8. 정류부와 탈거부의 조작선과 계단작도를 이용한 이론단수의 결정그림 1-9. 전환류 조건하에서 구한 최소 이론단수의 결정⑥ 계단 작도를 활용한 이론 단수계단 작도를 하는 과정은 그림 1-8에점은 원료공급선을 따라 평형곡선 쪽으로 움직여 계단을 그릴 수 있는 면적이 줄어들게 되어 단수가 증가한다. 조작 선들 중의 하나 또는 둘 다 모두 평형곡선과 만나면, 접촉점을 지나가는데 필요한 단수는 무한대가 된다. 이런 상태에 해당하는 환류비는 정의에 따라 최소 환류비이다.평형곡선 전체가 아래쪽으로 오목한 정상형 평형곡선인 경우, 최소 환류 시, 조작선과 평형곡선의 접촉점은 ad 및 db선에서 보는 바와 같이 원료공급선과 평형곡선의 교차점 상에 있다. 환류를 좀 더 줄이면 agc 및 cb선들과 같이 평형곡선 밖에서 조작선들이 교차하게 된다. 그러면 아무리 무한대의 단이 있어도 점g를 지날 수 없고 이 조건에서 환류비는 최소 환류비보다 작다. 조작선 ad 기울기는 점 와 를 지나는 직선으로, x’와 y’는 각각 원료공급선과 평형곡선의 교차점 좌표이다. 최소 환류비를 이라고 하며, 식 (1-20)으로 나타낼 수 있다.3. 실험 방법① 장치의 모든 밸브가 잠겨있고 모든 스위치가 OFF로 되어 있는지 확인한다.② 장치의 Main S/W를 On으로 하고 각 지시계가 정상적으로 작동되는지 확인한다.③ 공급액 탱크에 50 mol% 에탄올을 충분히 만들어 넣는다. (공급탱크의 펌프 공급 높이 이상)④ 되끓이개에 10 mol% 미리 준비해둔 에탄올을 정도 만들어 넣는다. (전체 높이의 2/3 정도)⑤ 냉각수의 연결부위를 확인하고 이상 없을 시 응축기로 냉각수를 보낸다. (이때 냉각수 연결부위가 새는지 확인한다.)⑥ 공급용액 펌프를 작동하고 공급용액의 유량(30mL/min) 및 조성을 측정한다.⑦ 되끓이개의 가열을 시작한 후 장치가 끓기 시작하여 응축액 받이에 응축액이 모이는 것을 확인하고 이 때부터 유량과 조성을 측정하기 시작한다. (측정한 값이 시간에 따라 일정해질 때까지 계속 진행한 후 다음단계로 넘어간다.)⑧ 환류 펌프를 작동하고 이 때의 환류비는 0.5로 정한다. 환류펌프의 유량조절은 펌프에 부착되어 있는 조절손잡이를 이용한다. 세밀한 조정을 위해 오랫동안 공급을 중서의 에탄올 몰분율 (0.121,0.121)점을 연결하면 탈거부 조작선을 위와 같이 그릴 수 있으며 방정식은 다음과 같이 정의된다.정류부의 방정식 :원료공급선 x=0.7 과 의 교점은 (0.7,0.811)이며, 이를 (0.121,0.121)과 이어 탈거부선을 그리면,탈거부의 방정식 :으로 구할 수 있다.6) 이론단수 및 단효율가장 마지막 단은 정수로 떨어지지 않으므로 비율을 통해 측정한다.0.185-0.121=0.0640.064/0.85=0.075단본 실험에서는 재비기를 사용하였으므로 1을 빼주면,이론단수 = 6.075단단효율7) 최소환류비전환류 시에는 탑 제품으로 나오지 않으며 단수가 최소가 되고 그에 따라 처리해야하는 양이 늘어 지름은 증가하는 반면에, 환류가 작아질수록 단수는 커지며 최소환류비라고 하는 어떤 일정한 최소치에서는 단수가 무한대로 된다. 최소 환류비는 다음과 같이 구할 수 있다.점 와 를 지나는 직선으로, x’와 y’는 각각 원료공급선과 평형곡선의 교차점 좌표이다. 최소 환류비를 이라고 하며, 으로 나타낼 수 있다.5. 고찰이번 실험은 다단식 연속증류라는 실험으로 연속 증류 기구를 작동 시키고 이를 통해 결과 값을 얻어 그 결과 값으로 이론단수 계산 방법을 습득하고 환류비와 단효율을 확인해 보는 실험이었다. 실험을 통해서 실제의 단수와 유사한 이론 단수를 구할 수 있었다. 하지만 McCabe-thiele method를 통해 구한 이론단수는 실제 이론단수와 조금은 차이가 나며 이유는 다음과 같다.첫번째로 실험에서 사용한 에탄올은 100% 순수한 액체가 아니라 98%정도의 에탄올이라는 것이 오차를 가져왔을 것이라고 생각을 한다. 계산 과정에서 100% 순수한 에탄올이라고 가정을 하고 질량분율을 구했지만 실제 에탄올의 질량은 계산된 값보다 조금 작았을 것이다.추가 실험을 할 때에는 사용하는 액체의 정확한 물성을 알아서 계산에 반영한다면 오차가 많이 줄어들 것이라고 생각된다.둘째로 q=1이라고 가정하고(Saturated Liquid) 이론단수를 구하7

공학/기술| 2022.03.17| 16페이지| 1,500원| 조회(388)

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고분자 인장실험에 관한 결과레포트

1. 실험 제목고분자 인장시험2. 실험 일자2018년 5월 2일 수요일3. 실험 원리1) 만능 재료 시험기(Universal Testing Machine, UTM)UTM이란 고분자 고체 재료의 기계적인 성질을 시험할 수 있는 대표적인 시험기기이다. 그림1은 UTM의 구조를 간단하게 나타낸 것이다. 시험할 시편을 UTM에 고정하고 힘을 측정할 수 있는 로드셀(load)이 장착된 크로스헤드가 위아래로 움직이며 그때의 힘을 측정한다. 예를 들어 시편을 크로스헤드와 밑단(그림에서 stationary base)에 고정시킨 후 크로스헤드가 위로 이동한다면 인장시험이 된다. UTM에 시편을 고정하는 방식 및 시편의 형태에 따라 전단, 굴곡, 비틀림 시험 등을 할 수 있다. (그림2 참고)그림1. UTM의 구조그림2. 재료에 힘을 가하는 다양한 시험 형태2) 정적시험정적 시험(Static test)은 시료가 일정한 속도로 인장, 압축 혹은 전단력을 받을 시 힘의 응답을 측정하는 데 사용된다. 정적 시험은 고분자들의 탄성률, 강도, 파괴 신장율 등의 기계적 성질들을 평가하기 위한 방법을 제공한다. 여러 시험 방법들 중 인장 시험이 가장 보편적인 방법이다. 인장 시험의 전형적인 측정 방식은 개 뼈 형태의 고분자 시료의 한쪽 끝을 고정 시키고 다른 고정된 끝을 일정한 신장 속도로 잡아당긴다. 인장 시편에서 응력이 집중된 고정시킨 물림 부분에서 조기에 파괴를 일으키게 하지 않고 응력이 가장 높은 막대의 중간 부분을 시편의 중앙에서 끊어지도록 한다.그림 3.에서 볼 수 있는 바와 같이 인장 시편의 폭이 좁은 영역에 들어가 있는 중간 부분의 초기길이를 초기 게이지 길이(L0)라고 부른다. 변형 중에, 힘F는 변환기에 의하여 고정된 끝에서 신장률의 함수로 측정한다. 대개 인장 응답은 엔지니어링(명목상의) 응력(stress), 에 대한 엔지니어링(명목상의) 변형(strain), 의 비로 플롯된다.식1.에서 A0는 게이지 영역의 초기(변형되지 않은) 단면적이고 식2.의 은 변형에 의한 시편한다. 역으로 변형과 응력은 다음과 같이 순응률(compliance), D로 정의된다.인장 변형의 경우, 순응률은 탄성률의 역수이다.실제 탄성 고체에 대한 진응력(true stress)은이다. 시편의 부피가 변형도중 일정하게 유지된다고 가정하면,이때, 진변형률(true strain)은하지만 탄성체 외에 대부분의 유리상 고분자의 경우 변형 중에 부피가 증가한다. 부피의 증가를 고려하여 가로방향의 진변형률을 구한다.V0 : 초기미변형부피, : 진변형률:Poisson ratio (가로방향진변형률)3) 여러 가지 시료에 따른 여러 종류의 Stress-strain curve 특징그림5. 여러 종류 시편의 응력-변형 곡선1 : 취성파단을 보여주는 시료곡선2 : Neck 형성을 수반하는 연성파단의 시료곡선3 : 냉연신(cold drawing)에 따른 배향성을 갖는 연성파단의 시료곡선4 : 인장유도결정화를 나타내는 고무거동고분자는 그 자체 물성에 따라 여러 종류의 Stress-strain curve 특징을 보인다. 취약성 고분자 (ex. 폴리 스타이렌)는 상용온도에서 시료의 파괴점까지 변형률에 따라 응력이 빠르게 증가함(즉, 고탄성률)을 보여준다.(그림5.의 곡선1) 파괴점에서의 응력을 극한 응력(ultimate stress, )또는 파단 응력(stress at break, )이라고 부른다. 탄성률과는 달리 큰 변형이나 비가역적 변형에 의해 얻어지는 극한 응력은 물질 자체의 특성이라기보다는 시료의 특성이며, 시료의 결함이나 가공 내력에 크게 영향을 받는다. 따라서 충분히 많은 양의 시료를 측정해야 하며, 통계적으로 의미 있는 값을 취하기 위해서는 그 값들의 평균값을 취하여야 한다.엔지니어링 열가소성 플라스틱이나 폴리아마이드를 포함하는 연성(ductile)의 고분자와 강인화 플라스틱(고무로 개질된)은 그림5.의 곡선2 및 3과 같은 응력-변형 거동을 나타낸다. 그림에서 보는 바와 같이 응력은 최댓값에 도달하며, 그 값을 특정 변형률()에서의 항복 응력(yield stress,수도 있다.(곡선3) 배향 경화하는 동안 고분자 사슬은 인장 방향을 따라 국부적으로 늘어난다. 늘어난 사슬은 부가적으로 변형에 대하여 저항을 하게 되며, 따라서 응력은 증가하게 된다. 배향 중에 발생하는 분자 거동은 인장 시편의 모양에 거시적인 변화를 수반한다. 항복점 이상에서 개 뼈 모양의 인장 시편이 게이지 영역 내에서 국부적으로 폭 방향의 감소가 시작되거나, 넥(neck)이 발생되기 시작한다. 만일 시료가 파단되기 전에 배향 경화가 발생한다면, 넥은 안정화되었다고 할 수 있다. 이는 단면적의 감소가 더 이상 없으며 시편이 최종적으로 끊어질 때까지 게이지 영역의 길이를 따라 넥이 성장해 감을 의미한다. 이러한 넥(neck) 성장의 과정을 냉연신(cold drawing)이라고 한다.연성 고분자(그림5의 곡선2, 3)의 응력-변형 곡선의 초기 기울기는 취약한 양식으로 파괴되는 고분자(곡선1)에서 발생하는 것보다 더 작다. 다시 말하면, 연성 고분자의 탄성율이 더 낮은 반면에 파괴점까지의 변형에 필요한 에너지는 취성 고분자(곡선1)와 연성 고분자(곡선3)의 응력-변형률 곡선의 면적을 비교함으로써 알 수 있는 것과 같이 연성 고분자 쪽이 더 높다. 이는 연성 고분자가 충격에 대해 더 많은 에너지를 흡수할 수 있다는 사실을 의미한다.고무상 고분자는 곡선4와 유사한 응력-변형률 곡선을 나타낸다. 탄성률은 낮지만 극한 신장률은 수백 퍼센트 이상으로 매우 높게 나타날 수 있다. 고무는 연신 방향으로의 분자 배향으로 인하여 발생하는 변형-유도 결정화의 결과로 인해 파괴될 때까지 응력 증가가 계속된다.4. 실험 방법준비된 시편을 가지고 만능물성시험기 Cross head를 수동으로 이동시켜 설치한다.만능물성시험기 뒤편에 위치한 신율 측정 장치 클램프를 표점 거리에 맞게 시편에 설치한다.시험기 옆에 붙어있는 만능물성시험기 조작 절차 안내서를 반드시 숙지하고 주어진 시편에 대해 인장 시험을 실시한다.같은 시편에 대해 3번 반복 측정하고 결과 그래프들을 확인한다.측정한 시편의 그래.5. 실험 결과Poly styrene (PS) PSType-1Type-2Type-3평균L0(mm)505050항복점∆L(mm)1.040.130.2(kgf/mm2)2.6152.5772.589(kgf/mm2)1.7931.6551.523(%)2.080.260.4(%)0.732-1.35-0.92파단점∆L(mm)34.2932.1229.41(kgf/mm2)2.4212.4012.371(kgf/mm2)1.661.541.39(%)68.5864.2458.82(%)4.2284.1634.074인장 강도(kgf/mm2)2.6152.5772.5892.594인장 탄성률(E)1.2579.9126.4735.880순응률(D)0.7950.1010.1540.3502) Poly vinyl chloride (PVC) PVCType-1Type-2Type-3평균L0(mm)505050항복점∆L(mm)0.10.10.1(kgf/mm2)0.002070.002110.00201(kgf/mm2)4.13510-64.22410-64.01510-6(%)0.20.20.2(%)-1.610-1.610-1.610파단점∆L(mm)88.5189.1697.44(kgf/mm2)1.8301.8831.956(kgf/mm2)3.2403.3583.812(%)177.02178.32194.88(%)5.1765.1845.272인장 강도(kgf/mm2)1.8301.8831.9561.890인장 탄성률(E)0.0100.0110.0100.010순응률(D)96.73294.70099.63297.0216. 고찰UTM을 이용한 인장 시험의 전형적인 측정 방식은 개 뼈 형태의 고분자 시료의 한쪽 끝을 고정 시키고 다른 고정된 끝을 일정한 신장 속도로 잡아당긴다. 인장 시편에서 응력이 집중된 고정시킨 물림 부분에서 조기에 파괴를 일으키게 하지 않고 응력이 가장 높은 막대의 중간 부분을 시편의 중앙에서 끊어지도록 한다.실험을 통해 얻은 항복점, 파단점에서의 응력과 변형률을 이용해 어떤 종류의 시료인지 구분한다. Stress-strain curve를 이용하면 시료의 서 처음에는 응력이 감소한다. 이러한 과정을 변형 연화(strain softening)라고 하며, 변형 연화하는 동안 최저 응력에 도달하며 이를 연신 응력(draw stress)이라고 한다. 배향 경화하는 동안 고분자 사슬은 인장 방향을 따라 국부적으로 늘어난다. 늘어난 사슬은 부가적으로 변형에 대하여 저항을 하게 되며, 따라서 응력은 증가하게 된다. 배향 중에 발생하는 분자 거동은 인장 시편의 모양에 거시적인 변화를 수반한다. 항복점 이상에서 개 뼈 모양의 인장 시편이 게이지 영역 내에서 국부적으로 폭 방향의 감소가 시작되거나, 넥(neck)이 발생되기 시작한다. 만일 시료가 파단되기 전에 배향 경화가 발생한다면, 넥은 안정화되었다고 할 수 있다. 이는 단면적의 감소가 더 이상 없으며 시편이 최종적으로 끊어질 때까지 게이지 영역의 길이를 따라 넥이 성장해 감을 의미한다. 이러한 넥(neck) 성장의 과정을 냉연신(cold drawing)이라고 한다. 이 실험에서는 냉연신을 관찰하면서 끝에 파단되기까지 계속 진행하였다.항복점까지의 기울기가 급하고 항복점 이후에 완만하게 증가하다가 항복 강도를 넘지 못하고 파단된 것으로 보아 시료의 물성은 Hard and tough로 판단된다. 항복점에서의 항복강도가 최고 응력을 받기 때문에 PS의 인장 강도 값은 항복점에서 도출해낼 수 있다. 실험에서 구한 PS시편의 인장 강도 평균값은 2.594 kgf/mm2이다.연성 고분자일수록 탄성율이 낮다. 반면에 파괴점까지의 변형에 필요한 에너지는 취성 고분자보다 연성 고분자 쪽이 더 높다. 이는 연성 고분자가 충격에 대해 더 많은 에너지를 흡수할 수 있다는 사실을 의미한다. 그렇기 때문에 연성 고분자는 충격흡수를 위한 재료로 쓰이기도 한다.PVC는 곡선4와 유사한 응력-변형률 곡선을 나타내기 때문에 고무상 고분자이다. 탄성률은 낮지만 극한 신장률은 수백 퍼센트 이상으로 매우 높게 나타날 수 있다. 고무는 연신 방향으로의 분자 배향으로 인하여 발생하는 변형-유도 결정화의 결과로 인해 8

공학/기술| 2022.03.17| 9페이지| 1,500원| 조회(273)

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용존 산소량을 측정하여 분석한 결과레포트

1. 실험 제목희석 배수에 따른 DO, BOD 측정2. 실험 일자2018년 4월 18일3. 실험 원리① DO (Dissolved Oxygen : 용존 산소)용존산소 (Dissolved Oxygen)는 물에 녹아 있는 유리산소 (O2)의 양을 말한다. 대기 중에 산소는 물에 녹아 들어가 수중의 생물들이 살아가는데 적절한 환경을 제공하기 때문에 물속에 녹아있는 용존산소의 양을 파악하는 것은 해당 수질의 좋고 나쁨을 판단하는 지표가 된다. 이 값은 대기 중에 있는 산소의 자연적 용해 및 조류나 수중 식물의 광합성 작용에 의해 증가하고, 수온의 상승, 물 속에 있는 오염된 무기 화합물에 의한 산화작용, 동식물의 호흡에 의한 소비, 미생물이 유기물을 분해할 때 그 양이 감소한다.물속에 산소가 녹아 있을 때에는 호기성 미생물에 의해 그 양이 소모되어 수중 생물에게 무해한 최종 생성물이 형성되는 데 비하여, 용존산소가 없는 혐기성 상태일 때에는 SO42-, NO3- 등과 같은 특정한 무기염 중의 결합산소를 미생물이 취하고 H2S, CH4, N2 등을 발생시키기 때문에 호기성 생물체가 죽게 되는 원인이 된다.따라서, 물속의 용존산소의 양을 측정하는 것은 물 속에서의 화학적 및 생물학적 반응을 이해하고 물의 오염을 추정하는데 대단히 중요하다.② BOD (Biochemical Oxyzen Demand : 생화학적 산소 요구량)생화학적 산소요구량 (Biochemical Oxyzen Demand, BOD)은 일반적으로 박테리아가 호기성 조건에서 생분해성 유기물을 안정화시키는 데 필요한 산소의 양이다. “생분해성” 유기물이란 용어는 박테리아가 먹이로 이용할 수 있는 유기물의 의미하며, 박테리아는 이 유기물을 산화하여 에너지를 얻는다. 즉, BOD 분석은 생물(주로 박테리아)이 수중의 유기물을 이용하면서 소모하는 산소의 양을 측정하는 생물학적 정량법이다. 이를 이용하여 가정하수와 산업폐수를 호기성 상태에 있는 자연수로 배출할 때 이들 하수와 폐수의 오염의 세기를 요구되는 산소로 환산하여 측정하는 방법이다.실험실에서는 습관적으로 20℃에서 5일간 시료를 배양했을 때 소모된 산소량으로 측정하는데 그 값을 5일 BOD 또는 BOD5라고 하고 통상 BOD라고 한다.③ BOD 측정시 유의사항측정이 정량적으로 이루어지도록 하기 위해서는 시료 중의 용존 산소 농도가 감소됨에 따라 재포기 (reaeration)되지 않도록 공기로부터 시료를 보호하여야 한다. 또한 물에 대한 산소의 용해도는 20℃에서 약 9mg/L로 한계가 있으므로, 오염도가 높은 폐수는 이 시험이 수행되는 전 기간에 걸쳐 산소가 존재할 수 있도록 희석하여야 한다. 이 분석법은 생물학적 정량법이므로 생물들이 아무런 장애없이 작용할 수 있는 환경 조건을 만들어 주어야 하는 것이 특히 중요하다. (독성물질이 없어야함. 박테리아의 성장에 필요한 보조 영양소, 즉 질소, 인 및 특정한 미량 원소들이 모두 반드시 존재해야 함) 자연 조건에서의 유기물이 생물학적 분해는 여러 가지 생물군에 의하여 일어나므로 “식종(seed)”이라고 부르는 혼합 생물군이 존재하여야 한다. BOD 분석은 온도의 영향을 받으므로 온도를 자연상태 물의 중앙값이 20℃에서 분석을 수행함으로써 온도의 영향이 일정해지도록 한다.4. 실험 방법(1) 희석수 제조 (1L)① 인 완충용액21.75g K2HPO4, 8.5g KH2PO4, 44.6g Na2HPO4·12H2O, 1.7g NH4Cl을 증류수 500mL에 녹이고 총1L로 희석한다.② MgSO4 용액2.25g MgSO4 7H2O를 증류수에 녹여 100mL로 만든다.③ CaCl2 용액2.75g CaCl2를 증류수에 녹여 100mL로 만든다.④ FeCl3 용액0.25g FeCl3 6H2O를 증류수에 녹여 1L로 만든다.⑤ 위의 4가지 영양소(박테리아의 성장에 필요한 보조영양소)를 1L 비이커에 각각 1mL씩 넣고1L로 희석한다.⑥ 위의 방법을 한번 더 반복하여 총 2L 희석수를 제조하여 25℃로 설정된 BOD incubator에넣는다.(2) DO 및 BOD 측정① 미리 채취한 시료를 300ml BOD병에 각각 30ml, 20ml, 15ml, 10ml 및 5ml을 주입한 후, 미리 제조한 BOD 희석수로 나머지 공간을 채움으로써, 희석배수를 각각 10X, 15X, 20X, 30X, 60X로 한다.② 희석(조제)한 검색(시료)를 15분간 방치한 후 DO meter를 사용하여 초기 DO를 측정한 후,다시 밀봉하여 25℃로 설정된 BOD incubator에서 보관한다.③ 보관 중인 시료를 5일 동안 매일 같은 시각에 DO를 측정한다.④ BOD를 계산한 후 희석 배수에 따른 BOD의 변화를 관찰한다.5. 실험 결과측정된 DO 및 계산된 BOD5 값4/18(수)4/19(목)4/20(금)4/21(토)4/22(일)BOD5(mg/L)온도(℃)161616.51514.510X5.711.802.001.711.010.4715X5.744.684.564.575.030.04720X6.454.894.854.714.560.094530X1.931.861.651.051.080.02860X1.761.371.321.071.030.012BOD 계산법BODn(mg/L) = (D1-D2)xPD1 : 희석(조제)한 검액(시료)의 15분간 방치한 후의 DO (mg/L)D2 : 배양한 다음의 희석(조제)한 검액(시료)의 DO (mg/L)P : 희석시료 중 시료의 희석배수 (희석시료량/시료량) 희석배수별 DO 측정값 희석배수별 BOD5 계산값6. 고찰생화학적 산소요구량 (Biochemical Oxyzen Demand, BOD)은 일반적으로 박테리아가 호기성 조건에서 생분해성 유기물을 안정화시키는 데 필요한 산소의 양이다. 이 BOD를 계산할 때는 용존산소를 이용하는데, 용존산소 (Dissolved Oxygen)는 물에 녹아 있는 유리산소(O2)의 양을 말한다. 실험에서는 20℃에서 5일간 시료를 배양했을 때 소모된 산소량으로 측정하는데 그 값을 5일 BOD 또는 BOD5라고 하고 통상 BOD라고 한다. 이 분석법은 생물학적 정량법이므로 생물들이 아무런 장애없이 작용할 수 있는 환경 조건을 만들어 주어야 하는 것이 특히 중요하다.물에 대한 산소의 용해도는 20℃에서 약 9mg/L로 한계가 있으므로, 오염도가 높은 폐수는 이 시험이 수행되는 전 기간에 걸쳐 산소가 존재할 수 있도록 희석하여야 한다. 실험에서 10X, 15X, 20X, 30X, 60X로 희석한 이유는 이것이다.실험값을 계산해보면 10X, 15X, 20X, 30X, 60X 순서대로 0.47, 0.047, 0.0945, 0.028, 0.012로 얻어졌다. 이상적인 값으로는 희석될수록 미생물의 수가 줄어들어 BOD가 작아져야 한다. 또한 DO를 측정했을 때, 날짜가 지날수록 감소되는 값을 보여야한다. 하지만 구한 실험값은 DO가 증가하는 값이 나타나기도 했고 계산된 BOD5 또한 희석배수가 클수록 감소해야 하는데 30X에서 증가했다가 다시 감소하는 양상을 보인다. 오차가 생긴 원인은 몇가지가 있다.측정이 정량적으로 이루어지도록 하려면 용존 산소 농도가 감소됨에 따라 재포기(reaeration)되지 않도록 공기로부터 시료를 보호해야 한다. 매일 DO를 측정하면서 시료가 노출되어 공기 중의 산소가 재포기되었을 확률이 있다.BOD를 정확하게 구하려면 생물들의 환경조건이 항상 같아야 한다. 즉, 온도가 항상 일정해야 한다. 위의 표에서 알 수 있듯이 매일 측정할 때마다 온도가 조금씩 달랐다. 환경이 다르기 때문에 용해될 수 있는 산소량 또한 달라서 DO를 다르게 측정했을 수 있다.마지막으로 측정시간의 문제이다. 온도의 조건과 같이 측정시간 또한 항상 같아야 한다. 매일 같은 시간에 측정하려 노력했음에도 불구하고 짧게는 10분에서 길게는 1시간까지 측정시간이 달랐기 때문에 결과값에 오차가 생겼을 수 있다.7. 참고문헌화공생물공학과 교수진, “화공생물공학 단위조작실험1”, 화공생물공학과, 2018, 19~24p

공학/기술| 2022.03.17| 5페이지| 1,500원| 조회(185)

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