환 경 공 학 연 구 논 문바이오매스를 이용한 가스화 특성 연구환경공학부연세대학교2013.06.26바이오매스를 이용한 가스화 특성 연구A Study on Characteristics ofGasification Using Biomass요약문본 연구에서는 Biomass 자원으로써 팜 부산물의 적용 가능성을 입증하기 위해서 공업 분석, 원소 분석, 발열량 분석, 겉보기 밀도, 화학적 분석을 실시하였다. 또한, 유동층 반응기에서 EB(Equivalent Ratio)와 온도에 따른 수율 변화를 확인하며, 팜 부산물을 가스화 기술에 적용하기 위한 최적의 조건을 찾기 위한 연구를 하였다.목 차제1장. 서론 11.1 연구의 필요성 및 목적 1제2장. 이론적 배경 42.1 바이오매스의 구조 42.2 가스화 기술 52.2.1 가스화의 기본 원리 52.2.2 Gasifier 운전 및 성능 처리 인자 52.2.3 바이오매스로부터의 합성가스 제조기술 52.2.4 가스화과정에서의 주요 화학반응 62.3 가스화 반응 메커니즘 72.3.1 Cellulose의 열적반응 모델 72.3.2 Hemi-cellulose의 열적반응 모델 82.3.3 Lignin의 열적반응 모델 8제3장. 연구방법 103.1 팜 부산물 기초 특성 연구 103.1.1 원소 분석 103.1.2 공업 분석 113.1.3 발열량 분석 113.1.4 화학적 분석 113.1.5 겉보기 밀도 113.1.6 TG분석 123.2 실험 방법 123.2.1 Cold-bed experiment 123.2.2 1kg/hr 급 lab-scale 유동층 반응기 제작 143.2.3 실험 조건 16제4장. 연구결과 184.1 분석 결과 184.1.1 원소 분석 184.1.2 공업 분석 및 TGA 184.1.3 발열량 분석 194.1.4 화학적 분석 194.2 Cold-bed experiment 결과 204.3 1kg/hr 급 lab-scale 유동층 실험 결과 21제5장. 결론 28그 림 목 차그림 1 국내 1차 에너지 소비량 현황 1그림 2 B, 이에 많은 국가에서 기존의 화석연료의 한계점을 극복하면서 환경오염 및 온난화 문제를 해결하기 위해 환경친화성이 높은 신재생에너지의 보급을 확산하려는 정책들이 발표되고 있다.대체에너지 중 다양한 바이오연료, 즉 바이오디젤, 바이오에탄올 등에 관해 연구들이 많은 기관들에 의해 수행되어지고 있다. 에너지원으로서 바이오애스의 개발을 위해 국내 활용 가능한 섬유질계 바이오매스의 개발연구가 선행되어야 하지만, 동시에 말레이시아나 인도네시아와 같이 바이오매스 자원이 풍부한 아열대성 기후 지역 국가로부터 저렴한 원료를 확보 개발하는 것이 필수적이다.화석연료의 대체자원인 바이오매스로부터 에너지를 얻는 기술은 크게 생물학적 방법과 열화학적 방법으로 구분할 수 있다. 현재 생물학적 방법은 산소가 없는 상태에서 혐기성세균, 효모 등의 미생물을 이용하여 메탄, 에탄올 등을 생산하는 기술이 많이 시행되고 있다. 바이오매스의 생물학적 에너지 변환 방법의 경우 비교적 상온, 상압에서 수행되기 때문에 장치 설계비용에 부담이 없는 장점이 있으나, 반응을 수일이상 지속해야하고, 2차 오염원이 발생하여 후 처리 비용이 발생한다는 단점을 가지고 있다. 바이오매스의 열화학적 에너지 변환 방법은 액체연료, 기체연료 및 고체연료까지 모두 얻을 수 있으며, 2차 오염원을 발생시키지 않는다는 장점을 지니고 있으나 비교적 고온, 고압의 반응 조건을 필요로 하여 설계비용이 고가라는 단점을 지니고 있다. 본 연구에서는 두 가지의 바이오매스 에너지 전환 방법 중에 바이오매스의 열화학적 방법에 대하여 실험을 수행하였고, 가스화와 열분해, 급속열분해 기술 중 가스화를 선정하여 연구하였다.본 연구에서 시료로 사용하게 되는 팜 부산물(EFB;Empty Fruit Bunch)는 팜 오일 생산 공정의 부산물로, 팜 열매로부터 증기를 이용해 팜 오일을 추출한 후에 발생되는 부산물로 알려져 있으며, 팜 열매의 약 20%가 EFB로 배출된다. 대체 에너지 개발의 필요성이 대두되기 전 활용도가 낮아 대부분이 방치되거나 단순 소제거하는 열분해반응이 먼저 일어난다. 이 반응은 독립적으로 혹은 동시에 일어난다. 이른바 ‘탈휘발화’ 과정을 거친 후에는 산소와 반응하는 연소과정, 대상 시료내의 탄소가 물 등과 반응하여 수소, 메탄, 일산화탄소 등을 형성하는 가스화 반응의 3단계에 의해 가스 생성물이 얻어진다고 알려져 있다. 그렇지만 가스화 반응은 열화학적 반응이기 때문에 일반적인 화학반응이나 잘 알려진 이론식만으로는 그 반응경로를 규명할 수 없다는 한계점이 있으며, 이를 설명하기는 매우 힘들다. 그러나 가장 기본적이고 대표적으로 가스화기 내에서 일어나는 가스화 반응에 대해서 간략히 정리하면 크게 네 가지로 나눌 수 있다. 이는 [표 1]에 나타내었다.가스화기 내에서 주로 진행되는 2가지 반응은 합성가스를 생성하는 반응과 물-가스 전환 반응(water-gas shift reaction)으로서 반응식은 (1), (2)와 같다. 이 두 반응을 결합시켰을 경우의 반응은 흡열이어서 고온으로 갈수록 반응 속도가 증가한다. (1)의 반응은 합성가스를 얻는 흡열반응으로 화학평형 상 고온, 저압일수록 반응성이 좋다. 이 반응에서는 1,000℃ 이상의 고온일 때는 일산화탄소의 생성이 지배적이다. 산소와의 반응은 흡열반응을 진행시키기 위한 열량을 공급하는 반응으로 산소의 양에 따라 완전 연소 반응이 가스화기 내에서 진행되며 이는 식 (3), (4)를 따른다. 또한 수소와의 반응은 고형물인 촤와 반응하여 메탄을 형성하는 반응과 일산화탄소 및 이산화탄소와 반응하여 메탄과 물이 형성하는 기상반응으로 구별되는데, (5), (6), (7)에 의해 진행이 되며 이는 고압일수록 메탄의 전환율이 높아지는 것으로 알려져 있다. 마지막으로 이산화탄소에 의한 반응은 (8)에 의해 진행되며 느린 흡열반응으로서 고온, 고압에서 활발하며 900℃ 이하에서는 반응이 형성되지 않는다.표 1 가스화과정에서의 주요 화학반응(1)C(s) + H2O ↔ CO(g) + H2(g) △H = +132 kJ/molWGS(2)CO(g) + H2O(g) 50 ℃까지 온도를 낮춘 후에 850 ℃까지 승온시켰고, 산소를 투입하여 산화분위기에서 각 구간에서의 무게차이를 측정하여 구성비를 분석하였다. 이를 3회 반복하여 측정하였다.3.3.3. 발열량 분석발열량 분석은 Bomb Vessel의 내부에 시료와 점화플러그가 연결되는 와이어를 연결하고, 고압의 산소를 주입함으로써 완전 연소시키고, 그 때 발생되는 열에 의해 Bomb Vessel의 외부에 있는 물의 온도 변화를 측정하여 계산하는 원리로 분석된다. 시료는 1g씩 취하여 5회 반복 측정하였으며 장비는 AC-600(LECO)를 이용하였다.4.4.4. 화학적 분석팜 부산물은 바이오매스의 특성상 Cellulose, Hemi-Cellulose, Lignin으로 구성된다. 2.3절에서 나타내었듯이 Cellulose와 Hemi-Cellulose, Lignin은 열적 반응을 통해 휘발성 물질과 Char로 전환된다. 이를 통해 팜 부산물의 가스화 시 반응 속도와 발생할 물질에 대해 예측한다.5.5.5. 겉보기 밀도겉보기 밀도는 부피를 알고 있는 용기에 시료를 채워 넣고, 약 30cm의 수직높이에 공극률이 최소화 될 때까지 떨어뜨린 후 빈 공간에 추가로 시료를 채워 넣는 방법으로 측정하였고 시료는 미분하기 전 1차 처리된 시료를 사용하였으며, 이는 빈 공간이 없어질 때까지 반복하였고, 이를 3회 반복하였다.6.6.6. TG분석TG분석 역시 상온에서부터 950℃까지 온도를 상승시키며 이에 따라 일정한 간격으로 무게감량의 변화를 측정하여 온도에 따른 시료의 무게변화를 알아내는 분석법으로, 시료는 1g 씩 취하여 승온률 10, 20℃/min을 분석 조건으로 하여 환원분위기에서 각각 3회씩 측정하였다. TG분석은 분석 목적에 따라 환원분위기 및 산화 분위기를 선택할 수 있으나, 본 연구에서는 열에 의한 무게 감량만을 체크하기 위해 환원분위기에서 실시하였다. 공업분석과 TG분석은 TG-701(LECO)의 장비를 이용해 분석하였다.2.2. 실험 방법1.1.1. Cold-bed experim원소 분석 결과 탄소가 41.81%, 수소 5.73%, 질소 0.84%, 산소 37.36%로 탄소와 산소가 큰 부분을 나타내는 것을 볼 수 있다. 산소의 함량이 많은 것은 일반적인 바이오매스의 특징으로 볼 수 있다.표 3 팜 부산물의 원소분석 결과Elemental analysis of EFB [wt.%]CHNOS41.815.730.8437.36N/D2.2.2. 공업 분석 및 TGATGA-701을 통한 공업분석을 통해 팜 부산물의 조성이 수분 9.63wt%, 휘발분 64.95wt%, 고정탄소 19.48wt%, 회분 5.94wt%로 분석되었다. 팜 부산물의 주요 감량은 200 ~ 350℃에서 일어나게 되는데, [그림 12]에 나타내었으며, volatile의 함량이 64.95%로 200 ~ 350℃에서 volatile의 감량이 일어나는 것으로 볼 수 있다. 그러나 가스화 공정에 적용하기 위한 최적조건은 약 900℃로 볼 수 있는데, 이것은 고정탄소의 감량이 900℃에서 주로 일어나기 때문이다.표 4 팜 부산물의 공업분석 및 발열량, 겉보기 밀도 분석 결과Proximate analysis[wt.%]LHV[kcal/kg]Apparent density[kg/m3]MoistureVolatileFixed-carbonAsh9.6364.9519.485.943,563125.57그림 12 TGA Curve3.3.3. 발열량 분석발열량 3564 kcal/kg을 대표적인 바이오매스인 목재와 비교해 볼 때, 비슷하거나 다소 낮은 것을 알 수 있었다.4.4.4. 화학적 분석팜 부산물의 화학 조성은 Cellulose 및 Hemi-cellulose의 합이 80% 이상으로 대부분을 차지하고 있었으며, 가스화 시 상대적으로 잔류물로 발생할 가능성이 높은 Lignin 성분은 18.2%를 차지하고 있었다.표 5 팜 부산물의 화학적 분석 결과화학적 분석[wt %]Lignin18.2Cellulose59.7Hemi-Cellulose22.12.2. Cold-bed experiment 결과[그림 13]는 유
연습문제1. 정상 체온 98.60 °F를 ℃와 K로 나타내시오. 유효숫자 개수도 맞추어 표현하시오.2. 다음을 환산하시오.2.1) 12.6 atm을 파스칼로2.2) 15 칼로리를 kJ로3. 반도체에 널리 사용되는 원소인 실리콘(Si)에 대해 다음을 계산해 보시오.3.1) 세 가지 동위원소가 있는데, 원자질량이 각각 27.977amu(atomic mass unit), 28.977amu, 29.974amu 이다. 그리고 존재비는 각각 92.18%, 4.71%, 3.12%이다. 실리콘의 원자질량은 얼마인가?3.2) 실리콘 원자 한 개의 그램 질량은 얼마인가?3.3) 57.00 g의 실리콘은 몇 몰인가?4. Ni-60(59.948 amu) 1g에 대해 다음을 계산하시오. Ni의 원자번호는 28이다.4.1) 몰수4.2) 원자수4.3) 양성자와 중성자, 전자의 총 수5. 에틸렌글리콜(C2H6O2)은 자동차의 부동액에 사용되는 이것에 대한 아래의 표를 완성하라.g 수몰수분자수C원자수13.680.49526.0x102517x1020정답1. 37.00 ℃, 310.15 K2.1 1.28x106 Pa2.2 63 kJ3.1 28.09amu3.2 4.665x10-233.3 2.0294.1 0.016681 mol4.2 1.005x1022 atoms4.3 8.840x10235.g 수몰수분자수O 원자수13.680.22041.327x10232.654x102330.740.49522.982x10235.964x10236.2x1031.0x102
문제가 많고, 질문이 길다고 생각하지 말라. 수업 시간에 충실했고, 충분히 시험 준비를 했다면, 매우 쉬운 문제들이다. 절대로, 서두르지 말고 차근차근 문제를 읽고, 문제가 요구하는 것이 무엇인지 파악하라. 자신감이 결여되거나 위축되면 일을 그르칠 수 있다는 것을 명심하라. 특히, 농도, pH 등의 숫자를 요구하는 문제들(8, 10, 11번)의 경우, 계산에 앞서 반드시 논리적으로 먼저 생각하면, 간단한 계산으로도 풀 수 있도록 출제되었다. (05) 1. 강한 산과 강한 염기의 공통점은 무엇인가? (05) 2. 분석 농도는 용액의 일정 부피에 존재하는 용질 전체의 양(예, mol수)을 나타내고, 평형 농도는 용액에 실제로 존재하는 이온이나 분자의 농도를 나타내는 것으로 구분할 수 있따. 예를 들어, 1 mol의 HCl(강산)을 물 1 L에 첨가하는 경우, HCl의 분석 농도는 1 M, 평형농도는 0M이다. 만일 1 mol의 CH3COOH(약산)을 첨가한 1 L의 증류수에 1 mol의 HCl을 첨가한다면,CH3COOH의 분석 농도와 평형 농도는 어떻게 되겠는가? 1 mol의 HCl을 첨가하기 전과 첨가한 후를 비교하여 설명하라. 단, 정확한 계산은 필요 없음. (05) 3. 빛의 흡수를 이용한 흡수 분광 광도법에서 Beer의 법칙(A=bc)은 농도가 흡광도에 비례하기 때문에 검정 곡선의 작성 및 데이터 해석에 매우 유용하다. 만일 Beer의 법칙이 없었다면, 검정 곡선의 작성 및 데이터 해석은 어떻게 해야 하는지 설명하라. 또, Beer의 법칙을 적용했을 때와 비교하여 어떤 단점이 있겠는가를 설명하라 (05) 4. 암모니아(NH3)는 대표적인 약한 염기이며, 수용액에서 다음과 같이 반응한다.그렇다면, NH4Cl을 물에 첨가할 때, 어떤 반응이 일어나며, 이 물질을 포함한 용액의 액성은 무엇인가? (힌트: 반응식을 쓰기 전에, 먼저 용액의 액성을 생각하라. 즉, 왜 액성이 그렇게 되는지 반응식으로 나타내면 된다.) (05) 5. 당단백질의 탄수화물 함량을 반복하여 측정한 결과를
칼슘경도 [calcium hardness]요약물의 칼슘이온 함유량을 표시한 것으로 용수의 성질을 표시하는 방법의 하나인데, 미국식에서는 칼슘이온을 탄산칼슘으로 환산하여 표기한다.본문보통은 칼슘경도와 마그네슘경도(마그네슘이온 함유량)의 합을 물의 전경도(全硬度)라고 하며, 용수의 성질을 표시하는 방법으로 사용된다. 독일식 표현법에서는 1ℓ의 물 속에 산화칼슘이 10mg 함유되어 있는 경우를 1°의 경도로 한다. 미국식은 칼슘이온을 탄산칼슘으로 환산하여 ppm으로 나타낸다. 독일식의 1"는 미국식의 17.85 ppm이다. 마그네슘경도는 산화마그네슘으로 환산하여 나타내는데, 독일식에서는 마그네슘경도를 1.4배하면 칼슘경도가 된다.마그네슘경도 [magnesium hardness]요약물의 마그네슘이온 함유량을 나타내는 경도이다. 경도가 높은 물은 비누의 효과가 나쁘므로 가정용수나 공업용수로도 좋지 않고, 물을 끓임으로써 경도가 제거되는 경우를 일시경도, 끓여도 경도가 제거되지 않는 경우를 영구경도라고 한다.본문경도란 물의 세기의 정도를 나타내는 말로 경도유발물질에는 칼슘, 마그네슘, 철, 스트론튬, 망간 등이 있다.경도를 산출할 때 물속에 용존하는 칼슘(Ca2+), 마그네슘(Mg2+), 망간(Mn2+), 스트론튬(Sr2+), 철(Fe2+) 등 2가 양이온 금속의 함량을 이에 대응하는 탄산칼슘(CaCO3 ppm)으로 환산하여 표시한다. 이때 마그네슘(Mg2+)에 기인하는 경도를 마그네슘경도라고 한다.경도가 높은 물은 비누의 효과가 나쁘므로 가정용수나 공업용수로도 좋지 않다. 특히 보일러 용수로는 스케일의 원인이 되므로 부적당하다. 그러나 양조용으로는 경도가 약간 높은 것이 좋다. 경도가 너무 높은 물을 마시면 설사를 일으킬 수 있다. 우리나라 음용수 기준으로는 300ppm 이하로 되어 있으나 실제로는 100ppm 이하가 좋다.칼슘경도와 마그네슘경도를 합한 것을 물의 전경도라고 하는데, 전경도에서 칼슘경도를 뺀 값이 마그네슘경도이다. 물을 끓임으로써 경도가 제거되는 경우를0㎎/ℓ은 센물, 300㎎/ℓ이상이면 아주 강한 센물로 구분된다.경도가 높은 물은 산뜻하지 않은 진한 맛을 나타내고, 낮은 경우에는 담백하고 김빠진 맛을 나타낸다.또한 경도가 과도하게 높으면 위장이 상하여 설사를 하거나, 비누의 세척력을 떨어뜨리며, 음식맛도 저하시키고, 보일러에 물때를 생성하여 열전도율도 낮아질 뿐만 아니라 급수배관의 부식을 초래하여 구리, 아연, 납, 카드뮴등의 금속이 용출될 수도 있다.우리나라에서는 먹는물에 대해 45가지의 수질기준을 가지고 있는데, 이중 경도는 300mg/ℓ이하이다. 보통 가장 맛있는 물은 경도 50mg/ℓ정도이다.영구경도 [永久硬度, permanent hardness]요약물의 세기를 나타내는 방법.본문물의 경도를 나타내는 방법의 일종으로서 칼슘이나 마그네슘이온이 황산염이나 질산염 같은 비탄산염으로 녹아있는 경수의 경도를 말한다. 즉 물에 용해되어 있는 2가 양이온금속(Ca2+, Mg2+ 등)의 함량을 이에 대응하는 탄산칼슘 (CaCO3)으로 환산한 값이다.경도의 원인 물질은 지질에 유래되는 수가 많으나 폐수나 해수의 혼입에 의하여 일어나기도 한다. 현행 음용수 수질 기준은 300㎎/L 이하이다. 경도가 높은 물에 대한 비누의 사용으로 물을 사용하는 사람들에게 경제적인 손실을 가져온다. 나트륨 비누는 다가의 금속 양이온과 반응하여 침전물을 만들며 계면활성도를 잃게 된다.비누 거품은 모든 경도 이온이 침전될 때까지는 일어나지 않는데, 그 지점에서 물은 비누에 의해 연화된다. 경도와 비누에 의해 만들어진 침전물은 통이나 싱크 및 집기세척기 등에 달라붙어 옷이나 접시 등을 더럽힌다. 경도-비누의 침전 잔류물 등은 피부의 숨구멍 등에 남아 피부를 거칠고 부드럽지 못하게 만들기도 한다.최근에는 경도와 반응하지 않는 비누와 세제를 개발함으로서 이러한 문제들이 크게 개선되었다. 경도가 너무 높은 물은 비누의 효과가 나쁘므로 가정용수로서도 좋지 않고 공업용수로서도 좋지 않다. 특히 보일러 용수로서는 스케일(scale)의 원인이 되므로 의 경도를 말한다. 칼슘, 마그네슘, 철 이온이 중탄산염으로서 용해되어 있는 상태로 이것을 끓이면 중탄산염이 탄산염으로 된다. 탄산염은 물에 녹지 않기 때문에 침전하며, 물은 연수가 된다. 이때 제거되는 경도를 일시경도라 한다. 황산이온과 염산이온이 공존하는 경우에는 끓여도 칼슘, 마그네슘, 철 등이 탄산염으로 침전되지 않는다. 이때의 경도를 영구경도라고 한다.경도는 물의 세기를 나타내는 것으로 물에 용해되어 있는 2가 양이온금속의 함량을 이에 대응하는 탄산칼슘으로 환산한 값이다. EDTA표준용액으로 적정하여 간단히 측정할 수 있다. 전경도, 일시경도 및 영구경도가 있다. 전경도는 총경도라고도 하는데, 칼슘경도와 마그네슘경도의 합을 말하며 단순히 물의 경도라 할 때는 전경도를 가리킨다.경도가 큰 경수는 공업용수로서 부적당하며, 수도물의 경도도 300도 이하여야 한다. 경도를 낮추는 방법에는 침전제거법, 착염법, 양이온교환수지법 등이 있는데, 이중에서 양이온교환수지법이 널리 이용된다.센물 [경수(硬水), hard water]요약칼슘이온이나 마그네슘이온을 많이 포함하고 있는 물로서, 이 성분들이 물을 미끄럽게 만들며 비누가 잘 풀리지 않게 하는데, 끓였을 때 단물로 바뀌는 물을 일시적 센물, 끓여도 단물로 바뀌지 않는 물을 영구적 센물이라 한다.본문산이나 온천 등지에 놀러 가서 지하수로 빨래를 하거나 샤워를 하면 물에 비누가 잘 풀리지 않고, 씻어도 깨끗이 씻기지 않은 듯한 경험을 한 적이 있을 것이다. 산이나 온천 등지에서 주로 사용하는 물에는 칼슘, 마그네슘 등 땅 속 광물들의 성분이 이온상태로 많이 녹아 있는데, 바로 이 성분들이 물을 미끄럽게 만들며 비누가 잘 풀리지 않게 만든다.이렇게 칼슘이온이나 마그네슘이온을 다량 포함하고 있는 물을 센물이라고 한다. 반대로 이러한 이온들이 비교적 적게 포함된 물을 단물이라고 한다. 수치적으로는, 보통 물 100mℓ 속에 산화칼슘이 1mg 포함되어 있는 것을 세기 1도로 정하고 마그네슘은 칼슘으로 환산(산화마그네슘 1.은 높은 온도에서 물에 잘 녹지 않고 밑으로 가라앉기 때문에, 보일러에 센물을 사용하면 고온에서 생긴 침전물들이 관 벽에 쌓이면서 보일러의 효율을 떨어뜨린다.또한 센물을 장기간 마시면 복통이나 설사를 유발하기도 한다.이러한 센물을 그대로 이용하지 않고 단물로 바꿔 사용하면 문제점들을 해결할 수 있다. 일반적으로 물을 끓이는 방법을 사용하는데, 끓였을 때 단물로 바뀌는 물을 일시적 센물이라고 한다. 반면, 끓여도 단물로 바뀌지 않는 물도 있다. 이것을 영구적 센물이라고 한다.칼슘, 마그네슘이온이 탄산염의 형태로 물에 녹아있는 경우, 이 물을 끓이면 열분해가 일어나면서 칼슘, 마그네슘 이온을 포함하는 침전물이 만들어진다. 따라서 물 속에 존재하는 칼슘이온과 마그네슘 이온의 양이 줄어들어 단물이 된다.Ca(HCO3)2 → CaCO3 ↓ + H2O + CO2Mg(HCO3)2 → MgCO3 ↓ + H2O + CO2이처럼 열을 가해 단물로 바꿀 수 있는 센물이 일시적 센물이다.그러나 칼슘이온, 마그네슘이온이 황산염 등의 형태로 녹아있는 경우에는 끓여주어도 침전물이 생기지 않으며, 계속 이온 상태로 물 속에 녹아있는 영구적 센물이다. 영구적 센물은 단순히 끓여주는 것만으로는 단물로 바뀌지 않으며 좀 더 복잡한 약품처리가 필요하다.석회암 지대가 많은 유럽의 물은 대부분 탄산칼슘이 다량 포함된 일시적 센물이다. 때문에 유럽에서는 이를 복통이나 설사 등을 유발하지 않는 단물로 바꾸기 위해 물을 끓여먹는 일이 빈번하다.또한 최근에는 물 사용량이 적고 세탁물이 엉키지 않는 드럼세탁기를 많이 사용하여 비누가 잘 풀리지 않는 센물의 단점을 보완하기도 한다EBT 지시약 [eriochrome black T indicator]요약검붉은색의 금속 광택을 가진 분말로, 킬레이트 적정에서 반응종점을 결정하는 데 사용하는 금속지시약이다. pH6 이하에서는 붉은색, pH7~11에서는 푸른색, pH12 이상에서는 주황색을 띠며 금속이온과 결합하여 1:1의 안정된 착물을 만들면 붉은색을 띤다.본문EBT이하, 12 이상에는 금속착화물과 색깔이 비슷해 지시약으로 사용할 수 없고, 일반적으로 금속착화물이 붉은색을 띠고 지시약은 푸른색을 띠는 pH 7~11에서 사용한다. EBT 지시약을 반응액에 넣으면 반응액 속의 금속과 반응해 지시약은 붉은색을 띠고, 여기에 이디티에이(EDTA) 표준용액을 넣으면 EBT에 결합되었던 금속이온이 EDTA와 결합해 EBT 지시약은 떨어져 나간다. 이로 인해 반응종점에서 용액 색깔은 EBT 본래의 색인 푸른색으로 변한다.금속착화물의 안정도 상수가 EDTA 상수의 10분의 1 정도 작아야 적당하기 때문에 일부 금속의 적정에서만 사용할 수 있다. 보통 칼슘과 마그네슘 등의 금속이온을 함유한 용액의 킬레이트적정에서 많이 사용한다.이디티에이 [EDTA]요약무색의 결정성(結晶性) 분말로 거의 모든 금속이온과 수용성 킬레이트를 만드는 특징을 갖고 있어 분석화학의 응용으로 널리 개발되었다. 금속이온의 분석, 센물 연화, 비타민 C의 산화방지 등 매우 다양한 용도로 사용되고 있다.본문화학식 C10H16N2O8. 에틸렌디아민테트라아세트산이라고도 한다. 무색의 결정성(結晶性) 분말로, 녹는점240 ℃(분해)이다. 물에 대한 용해도는 22℃에서 100 mℓ의 물에 0.2 g 녹는다. 에탄올·에테르 등에는 녹지 않는다. 거의 모든 금속이온과 안정한 수용성 킬레이트를 만든다. 예를 들면, 무색의 주상(柱狀) 결정으로서 K2[Ca edta]·4H2O 등이 얻어지는데, 그 수용액은 알칼리성이며, 보통의 Ca2＋처럼 옥살산암모늄을 가해도 침전하지 않는다.흔히 6자리 리간드, 5자리 리간드로서 배위한다. EDTA는 제2차 세계대전 전부터 Ca2＋·Mg2＋ 등과 안정한 킬레이트화합물을 만든다는 것이 알려져 있었는데, 1930년독일의 이게파르벤에서 트릴론이라는 이름으로 판매되어, 센물의 연화(軟化) 및 가죽의 무두질 등에 사용되었다. 1945년 이후 각종 금속이온과의 킬레이트가 종합적으로 연구되어, 분석화학에의 응용이 널리 개발되었다. 사염기산이며, 순수한 산인 경우세트
환경 분석 및 실험인산염인(PO4-P)이론[측정원리 (아스크르빈산 환원법)]인산이온이 몰리브덴산암모늄과 반응하여 생성된 몰리브덴산인암모늄을 아스코르빈산으로 환원하여 생성된 몰리브덴 청의 흡광도를 880nm 또는 710nm 에서 측정하여 인산염인을 정량하는 방법. (염화물, 황산염 등 다량의 염류를 함유하고 있는 시료에 적용)C6H8O6 (아스코르빈산) -> C6H6O6 + 2e- + 2H+시약제조100ppm PO4-P 표준원액- 1L 플라스크에 KH2PO4 0.143g을 정확히 취하여 증류수로 표선까지 채운다.방법1. 100ppm PO4-P용액을 이용하여 0, 0.1, 0.3, 0.5, 1.0, 1.5ppm 표준용액을 만든다.2. 조제한 표준용액과 미지시료 1, 2를 정확히 10ml씩 test tube에 넣는다.3. 이 test tube에 PhosVer 3 Phosphate Reagent 시약 1개씩을 넣는다.4. 마개를 막고 충분히 흔들어 준다.5. 10분 정도 경과 후 Spectrophotometer(DR-4000)로 λ = 890nm에서 흡광도 측정한다.결과계산엑셀을 이용하여 Standard의 검량선을 작성하고 R2 과 수식을 나타내고 이 수식을 통해 미지시료의 인산염 인의 농도를 계산한다.결과표준물질(시료)5mg/L 인산염인 표준용액(mL)D.W첨가 총량(mL)몰리브덴산암모늄-아스코르빈산혼액(mL)D.W(mL)인산염인농도(mg/L)흡광도바탕시료080810000검정시료128081000.0250.098검정시료268081000.0750.286검정시료3108081000.1250.47검정시료4208081000.250.803미지시료108081000.10795060.373미지시료의 인산염 인의 농도농도(mg/L) = (0.373-0.0265) / 3.2098 = 0.1079506 mg/L of PO4 - PDiscussion이 실험의 목적은 물 속에 있는 인산염 인이 얼마나 들어있는지 알아보기 위한 것이다. 흡광광도법(아스코르빈산법)을 사용하여 인산이온이 몰리브덴산암모늄과 반응하여 생성된 몰리브덴산인암모늄을 아스코르빈산으로 환원하여 생성된 몰리브덴산 청의 흡광도를 880 ㎚에서 측정하여 인산염인을 정량하는 방법이다. 이 방법은 염소화물, 황산염 등 다량의 염류를 함유하고 있는 시료에 적용할 수 있다.먼저 인산염인 표준용액을 만들고 각각 0ppm, 2ppm, 6ppm, 10ppm, 20ppm으로 희석하여 검정시료로 하였다. 황산(2+1) 시약을 만드는데, 황산의 특성으로 인해 발열성이 강해서 먼저 증류수를 30mL정도 채운 다음 황산을 삼각플라스크의 3분의 1만큼 피펫으로 취해서 넣어두고 나머지를 증류수로 채워서 100mL로 맞추었다. 아스코르빈산 용액을 만드는데, 아스코르빈산이 고체형으로 시약이 있었기 때문에 저울로 정량을 해서 소량의 물로 아스코르빈산을 녹였다 다 녹았다고 판단했을 때 나머지 빈 공간을 증류수로 정확히 100mL로 채웠다. 이 때에, 아스코르빈산이 물에 잘 녹지 않았던 것이었기 때문에 오랜 시간 휘저어 주어야 했다. 그래서 다 녹지 않고 남아있는 아스코르빈산이 있을 것이라고 생각한다. 이것이 오차의 원인으로 남아있었을 것이다. 이것을 정확히 다 녹이기 위해서는 전열기구와 냉각기가 필요하고, 끓임쪽도 필요하다. 먼저 온도를 높여주어서 녹이고, 방냉을 시켜서 사용한다면 오차는 많이 줄어 들 것이라고 본다. 몰리브덴산암모늄-아스코르빈산 혼액을 만드는데, 몰리브덴산암모늄을 정확히 3g을 정량하고 주석산안티몬칼륨도 저울을 이용하여 정확히 12g 정량하였다. 두 고체시약 모두 다 녹지 못했던 것이 남아있었을 가능성이 있다. 이것이 실험에 오차가 생기게 했을 수도 있다. 그리고 뒤에 들어갈 황산용액을 안전하게 다루기 위해서 증류수 100mL정도를 미리 넣어주고, 황산(2+1)용액을 60mL 넣어주었다. 나머지 빈 공간은 다른 시약과 마찬가지로 증류수를 넣어서 250mL를 맞춰서 넣어주었다. 아염소산 용액을 만드는데, 12% NaOCl을 사용하여 증류수로 100mL로 채워서 사용하였다.
바이오매스 가스화 특성 연구 논문
