환경공학 및 실험Turbidity and SS 실험1. 주제시료의 부유물질의 양 구하기2. 실험 목적여과지와 여과기를 통하여 여과 전?후의 여과지의 무게차를 산출하여 시료의 부유물질(SS)의 양을 실험을 통하여 구한다.3. 이론1) Turbidity(탁도)탁도란 부유물질과 같은 불순물에 의해 물이 탁해지는 정도를 나타낸 것을 의미한다.2) SS(부유물질)물의 탁도를 유발하는 불용성 물질로서 0.1㎛의 여과지에 여과되지 않고 걸리는 물질을 나타낸다. 물 속의 불순물 입자는 크기에 따라 부유 상태, 콜로이드 상태, 혹은 용존 상태로 존재한다. 부유물질은 직경이 0.1㎛ 이상의 입자를 말하며, 콜로이드 입자는 0.1～0.001㎛, 용존물질은 0.001㎛ 이하의 입자를 말한다. 물을 여과시킨 후 여과지 위에 남는 물질을 105～110℃에서 약 2시간동안 건조시킨 후 질량을 측정하여 mg/L로 표시한다. 또한, 여과지를 통과한 용존상태나 콜로이드 상태의 고형물질을 용존고형물질(DS)이라 한다. 부유물질에 해당하는 물질은 0.1㎛ 크기 이상의 입자로 해당시료를 공극이 0.45㎛인 여과지에 걸러 105℃에서 건조한 후 남아있는 잔류물을 말하며 이는 총부유성고형물(TSS, Total Suspended Solids)이라고 한다. 여과지를 통과하지 않고 잔류하는 총부유고형물(TSS) 중 기체로 휘발되어 날아간 성분은 휘발성 부유고형물(VSS, Volatile Suspended Solids)이라고 한다.4. 실험 장비 및 시약시료, 유리섬유여지, 황산데시케이터, 핀셋, 여과 장치, 비커, 알루미늄 호일5. 실험 방법1. 유리섬유여지를 여과장치에 부착하여 미리 정제수 20mL씩으로 3회 흡인 여과하여 씻는다.2. 알루미늄 호일 접시 위에 유리섬유여지를 올려 놓은 다음, 105~110℃의 건조기 안에서 2시간 건조시켜 황산데시케이터에 넣어 방냉하고 항량으로 하여 무게를 정밀히 달고 여과기에 부착시킨다.3. 채취해온 시료를 적당량 여과기에 주입하면서 흡인 여과한다.4. 유리섬유여지를 핀셋으로 주의하면서 여과기에서 끄집어내어 시계접시위에 놓고 105~110℃의 건조기 안에서 2시간 건조시켜 황산데시케이터 넣어 방냉한 다음 항량으로 하여 무게를 정밀히 단다.6. 여과 전후의 유리섬유여지의 무게 차를 구하여 부유물질 양을 구한다.과정 사진)6. 실험 결과 및 토의여과 전 유리섬유여지 무게(mg)여과 후 유리섬유여지 무게(mg)105.4111.4실험 결과 여과 전의 유리섬유여지의 무게는 111.4mg이며 여과 후의 유리섬유여지의 무게는 105.4mg으로 측정되었다. 여과에 쓰인 시료의 부피는 500mL였기 때문에 이를 바탕으로 부유물질을 식을 이용하여 계산해보면 다음과 같다.
1. 주제pH와 적정을 통한 알칼리도 측정하기2. 실험 목적pH 측정 시 고려해야 할 사항에 대해 이해하며 주어진 시료에 대해 0.05N NaOH, HCl을 통해 알칼리도를 산정한다.3. 이론1) pHpH는 물의 산성이나 알칼리성의 정도를 나타내는 수치로 수소 이온 농도의 지수를 말한다. 물에 공존하는 수소 이온과 수산화 이온의 상대적 농도를 바탕으로 두 이온의 농도가 동일하면 중성이며 수소 이온이 많으면 산성, 수산화 이온이 많으면 알칼리성이다. 또한 물은 자동 이온화 과정을 통하여 1.0×10-7M(몰농도)의 수소이온과 1.0×10-7M의 수산화이온을 만든다. 따라서 중성인 물의 pH는 7이며 pH가 7보다 작으면 산성, 크면 알칼리성이다.2) 알칼리도액체 속에 함유된 알칼리성 성분의 농도를 나타내는 단위로 수중에 포함된 알칼리 성분이 중화할 때 필요한 산액의 소비량을 구해 그 양을 탄산칼슘으로 환산하여 ppm으로 나타낸 것이다. 알칼리도의 측정 및 표시방법으로는 알칼리성 상태에 있는 물(시료)에 강산(H2SO4, HCl)의 용액으로 중화시켜 pH 8.3까지 낮추는데 소모된 산의 양을 이에 대응하는 CaCO3의 당량으로 환산한 값을 페놀프탈레인 알칼리도라고 하고, pH 4.5까지 낮추는 데 주입된 산의 양을 CaCO3mg의 당량으로 환산한 값을 메틸오렌지 알칼리도 또는 총알칼리도라 한다.4. 실험 장비 및 시약1) pH 측정 장비 및 기준 용액pH meter, LAB QUEST, 피펫, 기준 용액(pH 4.01, pH 7, pH 10.01),2) 시약수돗물, 콜라, 0.05N NaOH, HCl5. 실험 방법1) 기계 사용 방법1. LAB QUEST 기계와 pH meter를 연결한다.2. LAB QUEST를 작동시킨다.3. pH가 측정되는 화면을 눌러 나타나는 창에 Calibrate를 선택한다.4. Calibrate Now를 누른다.5. pH meter의 유리 전극을 증류수로 닦아 준 뒤, pH 4.01 기준용액에 넣은 후 전류 값이 안정되면 keep을 누른다.6. pH 10.01 기준용액에 대하여 위 과정을 반복한다.7. pH 7 기준용액에 유리전극을 넣어 pH를 확인한다.8. 모든 pH 측정이 끝나면 Home→System→Shut down을 눌러 기계를 종료한다.2) pH 측정1. 기계를 통하여 시료(물, 콜라)의 pH를 측정한다.2. 샘플이 바뀔 때마다 증류수와 휴지를 이용하여 유리 전극을 잘 닦아준다.3) 알칼리도 측정1. 시료(수돗물, 콜라)의 pH를 측정한다.2. pH가 4.5가 될 때까지 각각의 시료에 0.05N의 NaOH와 HCl을 한 방울씩 넣으며 주입된 시약의 양(mL)을 기록한다.3. 들어간 NaOH와 HCl의 시약의 양(mL)을 통하여 알칼리도를 계산한다.6. 실험 결과1) 시료별 pH 측정 결과시료콜라수돗물수돗물pH 2.18pH 6.222) 시료별 적정시료수돗물초기 pHpH 6.22주입한 시약의종류 및 양(mL)총 HCl 1mL,NaOH 0.3mLHCl1mL→pH 3.21NaOH0.1mL→pH 3.750.2mL→ pH 4.45시료콜라초기 pHpH 2.18주입한 시약의종류 및 양(mL)총 NaOH 4.8mLNaOH1mL → pH 2.512mL → pH 2.73mL → pH 2.844mL → pH 3.964.8mL → pH 4.57. 토의이번 실험에서는 기구를 이용하여 pH를 측정하고 우리 주위에서 많이 볼 수 있는 시료를 바탕으로 pH를 측정하고, 각각의 시료의 초기 pH에서 pH 4.5를 맞추기까지 얼마의 양만큼 0.05N의 HCl과 NaOH가 필요한지 측정해보는 실험을 하였다.먼저 수돗물의 경우를 보면, 수돗물의 초기 pH는 6.22로 중성에 가까웠다. pH 4.5로 내려가기 위해서는 산성의 용액으로 적정을 해야만 해서 0.05N의 HCl 용액을 이용하여 적정을 하였다. 1mL를 기준으로 피펫을 이용하여 한 방울 떨어트렸으나 피펫을 누를 때 다소 힘을 강하게 준 탓인지 예상과는 다르게 pH 4.5를 지나 pH 3.21까지 빠르게 pH가 감소했다. 그래서 다시 알칼리성인 0.05N의 NaOH를 다시 넣어주었다. 수돗물에는 1mL의 크기가 매우 큰 영향을 끼치는 것 같아 주입하는 용액을 0.1mL 단위로 줄였고 그에 따라 0.1mL 주입했을 때의 pH는 3.75, 0.1mL를 한 번 더 주입하여 총 0.2mL의 NaOH 용액을 주입한 결과 pH가 4.45에서 진동하였다. 37.5mL의 수돗물 샘플의 알칼리도를 계산하면 대략 46.6의 값이 나온다.
