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알칼리니티(alkalinity)

1.Titlealkalinity의 측정2. objectionAcid를 중화할수 있는 능력의 척도를 아는 데 있다.3.Theory1. alkalinity 정의물에 있어서의 buffer capacity (버퍼능력)pH의 완충역활The capacity of water to neutralize a strong acid(강한 산의 물을 중화 시키는 능력)2. 물속의 성분major : HCO3-,CO32-,OH-minor : HSIO3-, H2BO3-, HPO42-, H2PO4-, HS-, NH3...H+ + OH- ? H20H+ + HC03- ? H2CO3 pH의 변화가 거의 없다.bicarbonate(중탄산염)H+ + C032- ? HC03-carbonate(탄산염)※carbonate systemCO2(g)↓ ↑CO2(aq) H2CO3,HCO3-,CO32-중성이므로 bicarbonate로 존재H2CO3* ? H+ + HCO3- Ka1 = 10-6.3HCO3- ? H+ + CO32- Ka2 = 10-10.3물 속에 있는 탄산염은 대기중의 CO2에 의해 존재.즉 산성을 중화시키는 것을 alkalinity라 한다.Total alkalinity가 높아지면 methyl orange alkalinity 가 높아진다.(red ← pH ≒ 4.5 → orange)Carbonate alkalinity가 높아지면 Phenolphthalein alkalinity가 높아진다.(무색 ← pH ≒ 8.3 → red)mg /ℓas CaCO3 = mg CaCO3 /ℓ = mg /ℓCaCO3 1 mmole = 100mg1 meq = 50mg※ Alkalinity relation shipsTitrationresultsOH-CO32-HC03-mgCaCO3/ℓmgCaCO3/ℓmgCaCO3/ℓ1) P = 000T2) P < T/202PT-2P3) P = T/202P04) P > T/22P-T2(T-P)05) P = TT00P : Phenolphthalein alkalinitycarbonateT : Met = 45 mg CaCO3/ℓH+ + OH- ? H2OH+ + CO32- ? HCO3- P pH = 8.3H+ + HCO3- ? H2C03* T pH = 4.5H+ + HCO3- ? H2C03*알칼리도의 의의물의 알칼리도는 공중 보건상 그 영향은 크지 않으나 고농도일 경우에는 물에서 불쾌한 맛을 나타낼 수 있다.깨끗한 자연수에서는 토양을 통과하면서 CO2와 염기성 물질이 반응하여 상당량의 탄산수소염이 형성되고 이것이 물의 알칼리도를 일으키는 주된 물질이 된다. 그러나 오염된 물이나 혐기성상태일 경우에는 아세트산,프로피온산,황하수소와 같은 약산의 염들이 생성되고 경우에 따라서는 암모니아나 수산화물들이 물의 알칼리도를 증가시키게 된다.4.Procedure1.실험일자 : 1999년 5월 18일 화요일 기상 : 비2.실험기구pH meter,피펫, 뷰렛, 비이커, 깔때기, 삼각 메스플라스크교반기, 스포이드, 실린더3.시료준비1)Phenophthalein 지시약2)Methyl orange 지시약3)0.02N-H2SO44)Ca(OH)25)0.01N-NaOH6)무심천수,호소수,수도수,하수4.실험방법0.02N-H2SO4① H2SO4 27.8㎖를 취한다.② 1000㎖-삼각 메스플라스크에 넣는다.③ 증류수로 눈금선까지 채운다.④ 여기서 20ml를 빼서 1ℓ메스플라스크에 넣고 눈금선까지 증류수 로 채운다.Ca(OH)2① Ca(OH)2 0.5g을 취한다.② 이것을 250ml삼각 메스플라스크에 넣는다.③ 눈금선 까지 채운다.0.01N-NaOH① NaOH 4g을 취하여 100ml 삼각 메스플라스크에 넣는다.② 증류수로 눈금까지 채운다.③ 여기서 10ml를 뽑아 다시 100ml 삼각 메스플라스크에 넣는다.④ 증류수로 눈금까지 채운다.⑤ 여기서 10ml를 뽑아 다시 100ml 삼각 메스플라스크에 넣는다.⑥ 증류수로 눈금까지 채운다.NaHCO3+Na2CO3① NaHCO3 1.046g + Na2CO3 1.320g을 채취한다.② 500㎖삼각 플라스크에 넣는다.③ 증류수로 눈금까지 채운다.인공시료392차3637.5무심천수(M)무심천1차182차18.618.3호소(M)학교연못1차19.92차20.120수도수(M)실험실1차9.82차9.09.4지하수(M)하숙집1차13.42차11.712.55(채집시간 : 2시30분 pm 기상 상태 : 비)NaOHC?A = (18.5㎖ × 0.02 eq/ℓ × 50,000 ㎎ as CaCO3 / eq) / 20㎖= 925 ㎎ as CaCO3 or ㎎/ℓ as CaCO3T?A = ( 27.75× 0.02 eq/ℓ × 50,000 ㎎ as CaCO3 / eq) / 20㎖=1387.5 ㎎ as CaCO3 or ㎎/ℓ as CaCO3P > T/2OH- = 2P-T = 462.5㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3CO32- = 2(T-P) = 925㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3HCO3- = 0㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3Ca(OH)2C?A = (117 ㎖ × 0.02 eq/ℓ × 50,000 ㎎ as CaCO3 / eq ) / 20㎖= 5850 ㎎ as CaCO3 or ㎎/ℓ as CaCO3T?A = (175.5× 0.02 eq/ℓ × 50,000 ㎎ as CaCO3 / eq) / 20㎖= 8775 ㎎ as CaCO3 or ㎎/ℓ as CaCO3P > T/2OH- = 2P-T = 2925㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3CO32- = 2(T-P) = 5850㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3HCO3- = 0㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3NaHCO3+Na2CO3C?A = (53.9㎖ × 0.02 eq/ℓ × 50,000 ㎎ as CaCO3 / eq ) / 20㎖= 2695 ㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3T?A = (80.85× 0.02 eq/ℓ × 50,000 ㎎ as CaCO3 / eq) / 20㎖= 4042.5 ㎎ as CaCO3 or ㎎/ℓ as CaCO3P > T/2OH- = 2P-T = 1347.5㎎ as CaCO3 O3호소수T?A = (20 ㎖ × 0.02 eq/ℓ × 50,000 ㎎ as CaCO3 / eq ) / 100㎖= 200 ㎎ as CaCO3 /ℓ as CaCO3P = 0OH- = 0㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3CO32- = 0㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3HCO3- = 200㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3수도수T?A = (9.8 ㎖ × 0.02 eq/ℓ × 50,000 ㎎ as CaCO3 / eq ) / 100㎖= 98 ㎎ as CaCO3 /ℓ as CaCO3P = 0OH- = 0㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3CO32- = 0㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3HCO3- = 98㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3지하수T?A = (12.55 ㎖ × 0.02 eq/ℓ × 50,000 ㎎ as CaCO3 / eq ) / 100㎖= 125.5 ㎎ as CaCO3 /ℓ as CaCO3P = 0OH- = 0㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3CO32- = 0㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3HCO3- = 125.5 ㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO36.Discussion이번 실험은 알칼리티를 측정해서 각 샘플의 산성의 수치를 알아는데 그 의의를 두고 있다. 하지만 실험과정에서 인공시료의 TA를 구하는 과정을 실수로 인해 생략되어 후에 그 사실을 알게 되었다. 그래서 CA의 값에 1.5를 곱해서 TA를 구했는데 이것은 추정치와 정확도의 차이가 너무나 컸고 터무니 없는 값이 나오게 되는 한 원인이 되었다.따라서 결과란에 적어야 할 부분을 토의란에 적는 것이다. 이는 인공시료를 만들 때 실험기구 안에 상당한 불순물이 들어갔고 시료를 채취할 때 저울의 정확한 사용이 이루어지지 않았기에 이런 결과가 나타난 것이라고 생각한다.그리고 A반과 B반을 비교했을 때 측정된 H2SO4의 양 또한 상당한 차이를 보였다. 이것 역시 인공시료를 만들 때 4.09가 된다.OH- = 10 -4.09 eq/ℓ × 50000㎎ as CaCO3 eq/ℓ= 4.06 mg as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3CO32- = 2690.9×2 = 5381.8㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3HCO3- = -1343.36 ㎎ as CaCO3 or ㎎ /ℓ as CaCO3이 결과에서 알 수 있듯이 HCO3-값이 (-)값이 나왔다는 것은 TA의 값을 잘못추정 했었다는 것을 알려주는 것이고 또 CO32-값이 CA의 값 보다 크다는 것 역시 인공시료를 잘못 만들었다는 것을 알 수 있다.이런 결과가 생기지 않도록 더욱더 신중하게 실험에 임해야겠다는 생각을새삼 느끼게 해준 실험이었다.그럼 이어서 천연시료에 대하여 실험결과에 대한 나름대로의 생각을 정리해 보겠다.?천연시료수도수수도수는 HCO3-가 98 ㎎ CaCO3/ℓ or ㎎/ℓ as CaCO3 나왔다.음용수 수질 기준을 보면 수도수에는 20㎎/ℓ 이상 있는 것이 바람직한다고 되어있다. 이로 보아 우리 청주 지역의 수도수는 음용수 수질기준을 만족한다고 생각한다. 계속되는 수도물 불신감이 나오는 지금 우리 환경인들이 앞으로 해 나가야 할 일이 많다는 것을 보여준 좋은 실험이었다고 생각한다.무심천수무심천수는 HCO3- 가 183 ㎎ CaCO3/ℓ or ㎎/ℓ as CaCO3 가 나왔다.이는 음용수 수질 기준을 만족하지만 부유물질량과 대장균수, 탁도, 등이 음용수 수질기준을 만족하지 못해 음용수 수질기준으로는 적합하지 않다고 생각한다.계속적으로 비가 내려 어느 정도의 알칼리도가 증가 했다고 생각한다.하수하수는 HCO3- 가 375 ㎎ CaCO3/ℓ or ㎎/ℓ as CaCO3 가 나왔다. 이는 오히려무심천수 보다 HCO3- 의 값이 크게 나왔다. 이는 합성세제 및 비누의 사용이나 기타 물질 등으로 인해 알칼리도의 측정치가 상당히 늘었다고 생각한다. 우리가 환경인으로 세제의 사용을 조금씩 줄여 깨끗한 하천을 만들어야겠다고 생각한다.지하수지하수는 HCO3- 가 125.5㎎.

공학/기술| 2008.09.01| 12페이지| 2,500원| 조회(1,089)

환경, 실험, Alkalinity, 알칼리니티

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BOD(생물학적 산소 요구량)

1.TITLEBOD 측정2.OBJECTION하 폐수의 오염정도, 특히 분해 가능한 유기물의 함유량의 정도를 아는데 있다.3.THEORY정의: BOD란 생물화학적 산소요구량(Biochemical Oxygen Demand : BOD)를 의미한다. 이것은 분해 가능한 유기물질(생분해성 유기물질- Biodegratible organics)을 20℃에서 5일간 안정화하는데 있어 미생물이 소비하는 산소량으로 정의하고 있다. 하 폐수가 많이 오염되어 있으면 하 폐수 중에는 다량의 유기물질이 함유되어 있으며 미생물은 이것을 분해 안정화하기 위해 다량의 산소를 필요로 한다. 반대로 하 폐수중에 유기물질이 적을 때에는 미생물은 이들을 안정화하는데 소량의 산소 밖에 소비하지 않는다.O2organics > CO2+ H20 + ???microorganics(미생물의 먹이가 됨)aerobic(호기성 유기물)에 의해 분해(산소가 소모)CaHaObNc + (n + a/4 - b/2 -3c/4)O2 → NCO2+(a/2-3c/2)H20+ cNH3미생물에 의한 분해가 크면 BOD값이 크게 나온다.이유) 산소 소모량이 크기 때문dL/dt = -kL (1차 반응)L = L0e-ktBODt = L0 - L0e-kt = L0(1 - e-kt ) = BODu(1 - e-kt ) [ BODu:유기물의 총량]즉 k값이 크면 분해가 잘된다는 것이다.Kt= k20θ(t-20)하천수day12345BOD136810COD (호소수) : 광합성에 의한 DO의 변화 그렇기 때문에 BOD로 하지 않고 COD로 한다.BODt = BODu(1 - e-kt ) "nitrogen이 함유 + TCNP(질산화 억제) EX)하수CBODt + NBODt = Total측정(Measurement) DO : 온도에 반비례, 압력에 비례1.DIRECT2.Dilution3.Seeding인공시료 산업폐수등 유기물은 있는데 미생물이 없을 때1)폭기수(용존산소포화)에 식종 → 희석2)Sample에 바로 식종BODt = (DOi - DOt)-(Bi810/910/11평균9.78.758.257.757.657.67.67.88.08.18.158.3BOD 값 계산BLANK ( 단위 : mg / L as O2)P =1BODt = [ DOi - DOt] / P평균(10.25 - 9.80 ) / 1 = 0.45(10.25 - 9.75 ) / 1 = 0.5(10.25 - 9.55) / 1 = 0.7(10.25 - 9.55) / 1 = 0.7(10.25 - 9.50) / 1 = 0.75(10.25 - 9.30 ) / 1 = 0.95(10.25 - 9.20 ) / 1 = 1.05(10.25 - 9.20 ) / 1 = 1.05(10.25 - 9.20 ) / 1 = 1.05(10.25 - 9.20 ) / 1 = 1.05(10.25 - 9.20 ) / 1 = 1.05BLANK BOD 곡선하천수 ( 단위 : mg / L as O2)P = 1BODt = [ DOi - DOt ] / P(10.8 - 10.6) / 1 = 0.2(10.8 - 10.25) / 1 = 0.55(10.8 - 9.8) / 1 = 1(10.8 - 9.7) / 1 = 1.1(10.8 - 9.3 ) / 1 = 1.5(10.8 - 9.05) / 1 = 1.75(10.8 - 8.85) / 1 = 1.95(10.8 - 8.6 ) / 1 = 2.2(10.8 - 8.7 ) / 1 = 2.1(10.8 - 8.6 ) / 1 = 2.2(10.8 - 8.5 ) / 1 = 2.3하천수의 BOD 곡선하수 ( 단위 : mg / L as O2)DOi - DOt9.8 - 8.7 = 1.19.8 - 8.15 = 1.659.8 - 7.75 = 2.059.8 - 7.65 = 2.159.8 - 7.75 = 2.259.8 - 8.7 = 1.79.8 - 8.25 = 1.559.8 - 8.4 = 1.49.8 - 8.7 = 1.1P = 1/30, f = (2 / 300) / (10 / 300) = 1/5BODt = [ DOi - DOt - {(Bi-Bt)× f} ] / P{1.1 - (0.95×1/5)857141.7878070750.756.666666661.8820714370.957.3684210531.95491923881.057.6190476191.96773629491.058.5714285712.046528216101.059.5238095242.119679666111.0510.476190482.188103171131.0512.380952382.31340332최소 자승법에 의해a = 1.022240123 b = 0.116452319 r= 0.79934101k = 6b / a = 0.683512511BODU = 1.369603202하천수날짜t =dayy = BODtt/y(t/y)⅓000010.251.70997594720.553.636363631.537761833131.4422495741.13.63636361.53777619551.53.333331.49379660371.7541.58740105281.954.1.25641031.60085424592.24.0909090911.599336846102.14.7619047621.682390866112.251.709975947132.35.6521739131.781305896최소 자승법에 의해a = 1.0907697.76 b = 0.062926482 r= 0.558304808k = 6b / a = 0.346139877BODU = 1/ (k × a3) = 2.648592943 ≒ 2.65t= dayy = BODtt/y(t/y)⅓0000127.30.0366300360.033210783240.80.0490196070.365979372349.80.0602409630.39201014452.20.0766283520.424746519554.90.0910746810.449917155751.90.1348747590.512834098847.10.169851380.553804346940.80.2205882350.*************.60.6488928240.865746991132.70.6954751930.8859867241329.10.76통상 그냥 BOD라고도 한다.BOD 반응의 특성용해성 유기물질이 호기성 미생물에 의해 분해되는 반응은 비교적 순조로운 1차반응식 곡선을 나타낸다. 즉 반응미생물의 양이 어떤 시간에 존재하는분해가능 유기물질량에 비례하여 존재함을 말하는 것으로 반응속도를 의미하게 된다.- dC/dt ∝ C 또는 -dC/dt = kCC: t 시간후의 유기물질 농도 K : 반응속도상수위의 식에서 보면 유기물 농도(C)가 감소함에 딸 반응속도가 점차적으로 감소한다는 것을 알 수 있으며 시간에 따라 남아있는 유기물질의 양도 방사선 원소의 붕괴곡선과 비슷한 포물선이 얻어진다. BOD에 있어서 C대신 L을 사용하여 나타내면 다음과 같다.L : t일 후에 남아 있는 BODL0 : 최초의 전체 BOD최종BOD(ultimate BOD : BODU)최종산소요구량(UOD : ULTIMATE OXYGEN DEMAND)K1 : 탈산소계수 (deoxygenation coefficient 1/day) = 0.4343Kt : 분해시간 (days)소비BOD(E)는 총 BOD( L0)에서 잔존 BOD(L)를 뺀값으로 나타낼 수 있다.E = L0 - Lt= L0 - L010 -Kt= L0 (1- 0 -Kt )위의 식에서 k1 의 값은 20℃일 때이며 수온이 달라지면 호기성미생물의 활성도가 달라지므로 보정을 다음과 같이 해야하며 k1의 값은 보통 다음과 같다.k1 = k20×θt-20 θ = 온도보정계수k1 의 값은 보통 다음과 같다.구 분 단 위 값미처리 폐수 1/day 0.35처리된 폐수 1/day 0.20낙동강 1/day 0.11-0.43N-BOD는 질산화 작용을 하는 미생물에 의해 산회되는 과정으로 Nitrosomas에 의해 N02-N로 되고 다시 Nitrobacter에 의해 NO3-N로 변화된다. 질산화과정(Nitrific-action)에서 볼 때 NH3-N에서 N02-N으로 변화되기 위해서는 3개의 산소원자가 요구되나 N02-N에서 N03-N으로 되는 경우는 1개의 산소원자만 필요하기 때문이다.따라서 물폐수는 5-25% 오염된 하천수는 25-100%의 시료가 함유되도록 희석해 조재한다.BOD용 희석수는 또는 BOD용 식종희석수를 사용하여 검액을 희석할 때는 2L메스실린더에 공기가 갇히지 않게 조심하면서 1/2용량만큼 채우고 시료 적당략을 넣은 다음 BOD용 희석수 또는 식종 희석수로 희석 배율에 맞는 눈금 의 높이까지 채운다. 공기가 갇히지 않게 젖은 막대로 조심하면서 섞고 3개의 300ml BOD 병에 완전히 채운 다음 두병은 마개를 꼭 닫아 물로 마개주위를 밀봉하여 BOD용 배양기에 넣고 20℃ 어두운 곳에서 5일간 배양한다.나머지 한병은 15분간 방치후에 희석된 시료자체의 처음 용존산소를 측정하는데 사용한다. 같은 방법으로 미리 정하여진 희석 배율에 따라 몇 조의 희석검액을 조제하여 3개의 300ML BOD병에 완전히 채운 다음 위와 같이 실험한다. 처음의 희석시료 자체의 용존산소량을 20℃에서 5일간 배양할 때 소비된 용존산소의 양을 용존산소 측정법에 따라 측정하여 두 개의 평균치를 구한다.5일간 배양한 다음 남아있는 용존산소량이 40-70%범위안의 희석검액을 선 택하여 처음의 용존산소량과 5일간 배양한 다음 남아있는 용존산소량의 평 균치의 차로부터 BOD를 계산한다. 다만 시료를 식종하여 BOD를 측정할 때 는 실험에 사용한 식종액을 희석수롤 단계적으로 희석하여 이하 위의 실험 방법에 따라 실험하고 배양후의 산소소비량이 40-70% 범위안에 있는 식종 희석수를 선택하여 배양전후의 용존 산소량과 식종액 함유율을 구하고 시 료의 BOD값을 보정한다.BOD용 희석수 및 BOD용 식종희석수의 검토시료를 BOD용 희석수를 사용하여 희석할때에 이들 중에 독성물질이 함유되어 있거나 구리,납 및 아연등의 금속이온이 함유된 시료는 호기성 미생물의 증식에 영향을 주어 정상적인 BOD값을 나타내지 않게 된다. 이러한 경우에 다음의 실험을 행하여 적정 여부를 검토한다.참고1)특별한 이유를 밝히지 않은 한 BOD 시험은 여과조작을 실시하지 않고 현 탁물을 함유한 대로의 시야겠다.

공학/기술| 2008.09.01| 25페이지| 3,000원| 조회(469)

환경, 실험, BOD, 생물학적 산소 요구량

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Turbidity (탁도)

1.TITLETurbidity (탁도) 측정2.OBJECTION탁도로서 물의 오염 정도를 아는데 있다.3.THEORY1)정의 : 물의 혼탁한 정도를 의미 한다.2)투시도 (Visual Depth)Particle(SS, Colloidal materies...)에 따라 투시도가 달라진다.투시도가 높으면 물이 맑고 탁도는 낮아진다.반대로 탁도가 높으면 물이 불투명 하고 투시도가 낮아진다.3)Pollutants (오염물질)rainfall(강우에 의한 토사층)algae (호수의 부영양하에 인해 녹조 발생)오염물질이 많으면 탁도는 당연히 높아진다.4)Enviormental effectsAestheticFiltration (여과): 사여과 (rapid sand filtration)Disinfection5)Chemical precipitation : coagularts먹는 물 수질 기준으로 탁도가 쓰인다.(아주 맑은 물의 콜로이드 효과 까지 검토 가능)6)탁도의 단위JTU (Jackson Turbidity Units) : 1mg SiO2 (kaline/L) → 1JTU (。)FTU (Formazin Turbidity Unit) : absorbanceNTU (Nephelometric Turbidity Units) : scatter (산란광)7)측정 방법1.촛불을 이용해서 측정맑으면 빛이 높게 올라간다.2.눈으로 비교3.탁도4.PROCEDURE1.실험일자 : 2007년 9월 14일 화요일 기상 상태 : 맑음2.실험기구비이커 5개, 탁도계3.시약준비하천수, 호소수, 하수, 지하수, 수돗물4.실험과정① 각 샘풀의 물을 비이커에 각각 담는다.② 셀에 눈금선 까지 물을 채우고 탁도계로 측정한다.③ 위 과정을 샘풀당 3번 반복한다.5.OBSERVATION AND RESULT샘풀채취 장소측정치평균값수도수실험실0.340.330.320.33하수무심천 주변27282827.66지하수하숙집0.720.720.740.72호소수학교 연못7.67.27.77.50하천수무심천2.72.52.62.606.DISCUSSION이번 실험은 너무나도 간단한 실험이어서 그런지 너무나도 쉽게 했고 또 시간도 얼마 걸리지 않았다.그리고 같이 실험을 했던 4조의 결과치와 비교 해 봐도 별 차이가 없는 걸로 봐서 제법 정확한 수치를 얻었다고 생각한다.참고적으로 4조의 결과치를 보면 아래와 같다.샘플측정치평균값수도수0.360.300.310.32하수29282828.33무심천수2.52.72.62.60지하수0.740.750.740.74호소수6.36.46.16.26이것과 비교해서 나름대로의 생각을 정리해보면수도수0.32°로 우리나라 먹는 물의 수질기준에 적합하다. (우리나라 2°이하)하수28.33°로 먹는 물의 수질기준에 적합하지 않고 그냥 눈으로 보더라도 상당한 부유물질들이 있고 냄새도 고약하다. 이것은 가정 하수가 제대로 정화 시설을 거치지 않고 곧장 하천으로 유입되었기 때문이라고 생각한다.지하수0.74°로 먹는 물의 수질기준에 적합하다. 그러나 수돗물보다 그 측정치가 높게 나타났는데 이것은 땅속을 흐르면서 비등의 영향으로 불순물이 들어갔기 때문이라고 본다.호소수6.26°로 먹는 물의 수질기준에 적합하지 못하다. 이것은 비로 인해서 들어간 토우등을 제대로 청소하질 않았고 또 부영양화에 의한 녹조 현상을 주원인으로 본다.하천수2.60°로 호소수 보다는 약하지만 그래도 먹는 물의 수질기준에 적합하지 않다. 그러나 그 기준을 초과하는 범위가 크지 않기 때문에 오히려 놀랍다.먹는 물의 수질기준나라기준치한국< 2°일본< 2°미국< 1NTU 장기기준< 5NTU 단기 기준WHO< 5NTU참고)순수한 물은 무색투명하지만 여러 가지 용존물질과 점토와 같은 물에 녹지 않는 현탁물이 있으면 색과 흐림이 생기고 투시성도 저하한다. 이와 같은 흐름이나 착색의 정도를 수치로 표현한 것이 탁도나 색도이다. 탁도는 일정한 미립자의 카오린 1㎎이 물 11중에 포함되어 있을 경우를 탁도 1도로 정의한다. 색도는 일정한 조성의 착색용액을 만들어서 그 표준용액의 색을 기준으로 하여 색도를 나타낸다. 투시도는 시료의 맑음의 정도를 나타내는 것으로 수층의 아래에 놓인 표식판의 이중십자가 확실하게 실별될 때의 수충의 깊이를 ㎝로 나타낸다. 탁도 및 색도의 측정은 표준열법과 분광광도를 이용해서 흡과도를 측정하는 방법이 있다. 또한 투시도의 측정은 투시도계를 이용한다.물의 탁도나 착색의 원인으로는 지표의 점토 물질, 유기성 물질, 플랭크톤,미생물 기타 각종의 폐수성분으로서 물의 오염의 정도를 아는데 목적이 있다.하천의 경우에는 유량이 적을 때는 왜 흐려져 있을까 유량이 많을 때에도 왜 탁도는 변화할까 이것은 유역의 자연적 인위적인 여러 가지 상황에 대응하는 것으로 하천의 성질의 일면을 잘 나타내기도 한다. 또한 미생물,어류등에 관한 영향, 각종 용수에 미치는 영향과 관련하여 탁도는 중요한 의미를 갖고 있다. 또한 하천 합류후의 혼합 상황,호소나 바다로 유입후의 혼합, 확산 상황등을 아는데에도 많은 역할을 한다.

공학/기술| 2008.09.01| 5페이지| 1,500원| 조회(481)

환경, 실험, 탁도, Turbidity

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Toc(총유기탄소)

1.TITLETOC의 측정2.OBJECTTOC ; Total Organic Carbon (총유기탄소량)을 알 수 있다3.THEORYTotal Organic Carbon (총유기탄소량)Organics 측정 :BOD, COD, TOCBOD : 미생물이 분해되는데 소모되는 산소의 량(Biodegradable)실제 자정 작용에 의해 분해되는 유기물미생물에 의해 분해 가능하고 이때 소모되는 산소의 량을 측정시간이 오래 걸리고 유기물의 총량이 아니라 부분만을 측정하는 단 점이 있다COD : 산화시키는데 소모된 산소의 량 (chemically degradable)시간이 짧고 어느정도 정확하게 측정할수 있다.생분해성에 의한 산소의 소모량을 측정하기가 어렵다TOC : Instrumental analysis유기물의 총량을 가장 빨리 측정할수 있고 시간을 단축할 수 있다.생분해성에 의한 미생물의 변화를 측정할 수 없다고가의 기기가 필요하다.Carbon In WaterTC (Total Carbon) 무기물IC (Totla Organi Carbon) 유기물filtration에 따른 분류POC ( Particulate Organic Carbon)DOC ( Dissolved Organic Carbon)Purging(질소,공기등을 가했을 때)POC(Parageable Organic Carbon)NPOC (Nonparageable Organic Carbon)volatileVOC (Volatile Organic Carbon)NVOC (Nonvolatile Organic Carbon)측정방법(methods)combustion(연소 시켜서 CO2를 만든다.Pursulfate (산화제 화학 약품으로 + uv)Catalystie Combustion Method1.TCCaHbNcOd + nO2 aCO2 + ½ H2O + CNOCO32- CO2+O22-HCO3- CO2 + ½O2+½ H2OCO2 CO22.ICCO2 adification H3PO4 CO2 - CARRIER GASH2CO3 CARRIER GAS,AIRHCO3-CO32-3.TOC = TC-ICCO2 측정NDIR (Non-dispersive infrared) methodIR>4300nmgas 중에서도 원자가 하나인 분자는 적외선을 흡수하지 않음(ex N2,O2,H2 .....)CO2,CH4 적외선 흡수연소산화 -적외흡수법유기탄소는 시료수중에 함유된 물질중 산화하여 얻을 수 있는 유기물의 전량을 산화하여 이산화 탄소로 한 다음 적외선 흡수법으로 정량하낟. 여러 종류의 장치가 시판되고 있으나 산화 방식에 따라 연소산화 방식과 습식산화 방식으로 구별할 수 있으나 각각의 특징이 있기 때문에 목적에 따라 선택하는 것이 좋다.원리소량의 시료수를 일정량의 공기 또는 산소외 함께 산화촉매를 충진하여서 800-950℃에서 가열한 연소관에 넣어 수중의 탄소를 이산화 탄소로 산화 시킨다음 비산적외선 분석계로 측정하여 전탄소량을 구한다. 또는 시료를 유기물이 분해되지 않는 온도(약150℃)에서 가열한 무기탄소 측정용의 산화촉매를 충진한 연소관에 넣어서 생성된 이산화탄소를 측정하여 무기탄소를 측정한다. 전탄소량으로부터 무기탄소량을 뺀 유기탄소량을 구한다. 미리 시료에 연산을 넣어서 pH 2 이하로 한다음 질소를 통과시켜서 무기탄소를 제거한후 전탄소량을 측정한다. 이것을 유기탄소량으로 하여도 좋다.시약1)TOC표준용액 A :110℃에서 건조한 프탈산수소 칼륨 0.850 g 또는 150-20 0℃에서 건조한 수산 나트륨 2.23g을 물에 용해 시켜 11메스플라스크에 옮겨 물을 표선에 맞춘다. 이용액은 탄소 400mg/L이다.2)TOC표준용액 B :TOC표준용액 A 25ml를 피펫으로 100ml의 메스플라스크에 옮기고 물을 표선까지 채운다. 이용액은 탄소 100mg/l에 해당한다.3)무기탄소 표준용액 A :110℃에서 건조한 탄산수소나트륨 1.40g과 500-60 0℃에서 30분간 건조한 무수탄산나트륨 1.77g을 물에 녹여 메스플라스크 에 옮기고 물을 표선에 맞춘다. 이 용액은 탄소 400mg/l이다.4)무기탄소표준용액 B :무기탄소 표준용액 A 25ml를 피펫으로 100ml의 메스 플라스크에 넣고 물을 채워 표선까지 맞춘다. 이 용액은 탄소 100mg/l이 다5)산소,공기등 사용하는 장치에 따라서 운반가스(carrier gas)를 선택한다.조작사용하는 장치에 따라 구체적인 조작방법에 다르기 때문에 여기서는 일반적인 사항을 간단히 설명한다.1)측정준비TOC분석장치를 사용법에 따라 작동시켜 측정가능한 상태로 한다. TOC표준용액 B의 일정량을 마이크로 실린지로 TOC분석장치의 전탄소 측정관에 주입하여 지시치인 피크 높이를 구한다. 이 조작을 반복하여 지시치가 일정할 때까지 계속 한다. 지시치가 안정되면 측정 준비는 완료된 것이다.2)검량선의 작성(1)시료의 TOC농동의 예상치가 중아에 올수 있도록 TOC표준용액 B를 적당히 희석하여서 검량선용 표준용액을 조제한다.(2)이 표준용액의 최고 농도의 것 일정량을 주입하여 지시치가 최대눈금값 의 약 90%가 될수 있도록 TOC분석장치의 감도를 조정한다.(3)검량선 작성용 표준용액과 공시험치를 구하여 전탄소의 검량선을 작성한 다.(4)무기탄소 표준용액을 이용하여 1)-3)와 같은 조작을 하여서 무기 탄소의 검량선을 작성한다.3)시료의 정량(1)시료에 현탁물질이 함유되어 있는 경우에는 잘 교반하여 가능한 한 균일 하게 분산시킨다.(2)시료의 일정량을 마이크로 실린지로 전탄소 측정관에 주입하여 지시치를 구한다.(3)시료의 일정량을 마이크로 실린지로 무기탄소 측정관에 주입하여 지시치 를 구한다.(4)(2) 및 (3)와 같은 조작을 같은량의 물에 관해서 실행한다.그리하여 공 시험치를 구한다.(5)미리 작성한 전탄소 및 무기탄소의 검량선으로부터 주입시료중의 농도를각각 구한다.결과다음식에 의하여 시료의 TOC (C mg/l)를 산출한다.TOC = (Ct-C1) × dTOC :유기탄소 (C, mg/l)Ct : 주입시료중의 전탄소 농도(C, mg/l)C1 : 주입시료중의 무기탄소 농도 (C, mg/l)d :주입시료의 희석 배율미리 시료의 무기탄소를 제거하기 위한 전처리를 한다음 전탄소를 측정할 경우에는 윗 식에서 C1=0으로 하여 유기탄소를 산출한다.참고1)전탄소를 측정할 경우 사용되는 촉매로서는 산화 코발트,백금,팔라듐, 크 롬산염등이 사용되고 무기탄소를 측정할 때에는 인산이 이용된다.2)공기를 사용할 경우에는 공기중의 이산화 탄소의 변동에 따른 영향이 무 시될 경우가 많지만 주의를 하여야 한다. 시판되는 순수한 공기를 충진한 붐베를 사용하는 것이 좋다.3)표준용액,물 ,시료의 주입량은 같은량을 주입하여야 한다. 탄소의 절대량 은 같아도 주입량이 변화하면 피크의 높이, 팬턴이 변하기 때문에 주의를 요한다.4)현탁물질이 많이 함유되어 있는 경우에는 비교적 다량의 시료를 전처리하 는 방식인 습식산화-적외선 흡수법을 이용하는 편이 재현성도 좋다.5)유기탄송데 비하여 무기탄소가 많은 시료는 미리 시료에 염사능ㄹ 가하여 pH2이하로 한 다음 질소를 통과하여 무기탄소를 제거하여 정량하는 것이 좋다. 단 휘발성 유기물을 함유한 시료에는 마이너스 오차가 크게 될 가 능성이 있다.해설1)염소산화 방식은 소량의 시료를 신속히 정량할 수 있는 장점이 있지만 현 탁물이 낳은 경우에는 교반하여 시료를 균일하게 하여도 문제가 많다. 또 한 재현성도 나쁘다. 공존염류가 연소관에 들어가게 되기 때문에 촉매의 열화,적외선 흡에의 영향등 문제가 많다.2)연소 산화 방식에서는 10mg/L이하의 범위는 실용상 정량은 곤난하지만 최 근 장치가 개량되어서 1mg/l정도 까지는 정량 가능한 장치도 시판되고 있 다.유기탄소(T O C ) (2)습식산화 적외흡수법원리시료를 유리제의 앰플에 넣어 인산산성으로 한다음 산소 또는 공기를 통과시켜 무기탄소를 제거한다. 과황산칼륨의 분말을 산화제로서 첨가하여 앰플을 봉한다. 그런다음 오토클레이브에서 175℃로 유기물을 분해한다. 이와 같은 전처리를 한 앰플을 정량용의 장치에 장착하고 질소를 운반가스로 하여 생성된 이산화탄소를 비분산 적외분석계로 정량한다.조작시료의 전처리 : 시료 일정량 ( 5-10 ml)을 유리제 앰플에 넣고 광황산 칼륨 0.2g,8%,H3PO4 0.2ml를 첨가한 후 산소 가슬르 통과시켜 무기탄소를 제거한다. 그런다음 앰플을 봉하고 오토클레이브를 이용하여 175℃에서 1-4시간 가열한다.정량: 전처리를 한 앰플을 정량용 장치에 셋트시켜 생성된 이산화탄소의 정량을 한다 같은 조작을 표준용액과 공시험액에서 대해서도 시행하여 검량선을 작성한다.

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환경, 실험, TOC, 총유기탄소

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T-N(총질소)

1. Title ( 제목 )암모니아성 질소의 측정2. Object ( 목적 )1) 수중에 존재하는 암모니아성 질소의 량을 알아본다.2) 암모니아성 질소의 양을 측정하는 방법을 대해 알아 본다.3. Theory ( 이론)영양염류는 식물과 동물의 성장 및 번식을 위해 필수적인 원소들이며 수중 생물들은 이러한 영양염류에 좌우된다. 광범위한 광물질 및 미량원소가 영양염류에 포함 될 수 있으나 수중 생물들에 많이 필요로 하는 것들로서는 탄소, 질소, 인을 들 수 있다. 탄소는 여러 발생원으로 부터 생길 수 있는데 대기중으로 부터의 탄산가스, 알칼리도, 유기물의 뷔페 산물 등이 수중에 탄소를 공급한다. 대부분의 경우 질소와 인은 수중 식물 성장의 제한 인자가 된다. 질소가스(N2)는 대기권의 주요 구성 성분이며 아주 안정되어 있다. 이것은 높은 에너지조건에서 산소와 반응하여 질소산화물을 형성한다. 비록 소수의 생물 종들이 질소가스를 산화할 수 있지만, 물에서의 질소는 주로 대기 질소가 아닌 다른 발생원으로부터 나온다.질소는 단백질,클로로필, 및 많은 다른 생물학적 화합물의 구성성분이 되고 있다. 식물과 동물이 죽게되면, 박테리아의 분해로 복잡한 유기물은 간단한 물질로 변화된다. 예를 들면 단백질은 아미노산으로 변하고 이는 다시 암모니아(NH3)로 변하게 된다. 산소가 존재하게 되면 암모니아는 산화되어 아질산염(NO2-)로 변하게 된다. 질산염은 광합성 식물에 의하여 생명있는 유기물로 재합성 될 수 있다.다른 수중 질소원으로서는 동물의 배설물, 화학약품(화학비료)과 폐수배출 등을 들 수 있다. 이러한 발생원으로부터 나오는 질소는 직접 하천에 배출되기도 하고 지표수로 들어 가든지 지하수로 흘러들어 가기도 한다, 질소 화합물은 토양 먹이 박테리아에 의해 산화되어 질산염으로 되어 침투수에 의해 지하수로 이동하기도 한다. 대수층에서 질산염은 지하수 흐름에 자유스럽게 이동된다.동물의 먹이나 부폐조의 배출물 등으로부터 나온 질소에 의하여 지하수 흐름에 자유롭게 이동된다.질소는 앞에서염된 물은 충분한 기간동안 놓아두면 자정작용에 의하여 정수가 된다는 것은 오래 전부터 알려진 사실이다. 물을 마셨을 때 건강에 장애를 일으키거나 질병에 걸릴 가능성은 시간의 경과와 온도가 상승함에 따라 감소한다.화학자들은 폐수와 오염된 담수를 다루면서, 질소의 대부분이 본래 유기질소의 형태(단백질)와 암모니아로 존재하고, 시간이 경과됨에 따라 이 유기질소가 점차적으로 암모니아-질소로 전환되고, 다시 호기성 조건에서는 암모니아가 아질산 이온과 질산 이온으로 산화되는 것을 알게 되었다.이러한 지식을 근거로 위생 수질의 보다 정밀한 해석이 이루어질 수 있었다. 예를 들어 유기질소와 암모니아 질소를 주로 포함하는 물은 최근에 오염된 것으로 간주되며, 큰 위험성이 있는 것으로 된다. 질소의 대부분이 질산 이온의 형태로 존재하고 있는 물은 오래 전에 오염이 일어난 것으로 간주되며, 공중보건에 우려할 일이 거의 없음을 나타낸다. 1940년 질산 이온 함량이 높은 음용수가 때로는 유아에게 메타헤모글로빈 혈증을 일으키는 것이 보고 되었다.Environmental Protection Agency 의 음용수질 규제안에 의하면 공설급수 중의 질산 이온 농도를 질소로 환산하여 10㎎/ℓ를 넘지 않도록 되어 있다.생물학적 처리 공정의 제어질소의 측정결과는 생물학적 처리에서 정수의 정도를 조절하는 데 자주 이용된다. BOD분석 시험을 통하여, 유기물질의 효과적인 안정화는 질산화 단계로의 산화를 거치지 않고도 이루어질 수 있음을 알았다. 이것은 시간과 공기 소요량을 크게 절약하게 한다.질소의 제어는 폐수처리장의 설계와 운전에 대단히 중요하다. 미국의 일부 주에서는 어류에 대한 독성효과의 의심이 있어서 규제를 하고 있다. 분자성 암모니아가 독성이 있다는 사실은 잘 알려진 사실이다. 그러나 암모늄 이온은 독성이 없다. 이 두 화합물 사이의 평형관계는 pH 의존성이다.자유 암모니아 농도가 약 0.2 이상일 때는 여러 가지 어종들에 대하여 치명적일 수 있다.미국의 National Academy (단백질),urine속의 urea (유기질소)가 N2의 주된 오염원N Cyde mass conservationOrganic NitrogenAmmonification생활하수,폐수에 의해 증가NH3 nitrogen compoundsInorganicNitrogenNO2- nitrification↓NO3-↓N2 demitrification하수 raw wastewaterorganic N,NH3나중에 미생물의 분해에 의하여 N02-,N03- 생성처음에 나오는 물질은 Org N,NH3 이므로 이것이 발견되면 시료를 떠온지 얼마되지 않았음을 나타낸다.Nitrogen fixation : inorganic N → organic NNO3- + CO2 + green plants + sunlight → protein(단백질):대부분N2(air) + some bacteria , alage → protein(단백질)NH3 + CO2 + green plants +sunlight → protein(단백질)※. Ammonificationorganic N → NH3 (inorganic N)protein area※. Nitrification (호기상태, O2가 有 ) autotrophs, alkalinity가 감소한 다.NH4+ → NO2- → NO3- (반응하는데 7～10일이 소요된다.)※.Denitrification (협기성 상태, O2가 필요 없다.) heterotrophs, organic CNO3- → NO2- → N2※. Nitrogen form in polluted water ( aerobic 호기성 상태)※. effect of pH → ammonia "NH4+, NH3"pH에 따라 좌우NH4+ ? NH3 + H+pKa = 9.3< Ammonia Nitrogen>NH4+ ? NH3 + H+ , pKa = 9.3하수산업폐수축산폐수?organic N , NH3(NH4+)중성근처먹는물의 수질기준 : < 0.5 ㎎/ℓ※. < phenate on Indophenol method >1. reac녹여 100㎖을 만든다.(하지만 이번 실험에서는 MnSO4?H2O가 없어 MnSO4?5H2O을 사용하였 다.)MnSO4?5H2O = 241.08gMnSO4?H2O = 241.08g - 4H2O= 241.08g - 72 = 169.08g169.08g : 50 ㎎ = 241.08 g : xx = 71.29 ㎎ = 0.0713 g∴ 0.0713g의 MnSO4?5H2O을 증류수에 녹여 100㎖을 만들었다.③. 2.5g의 NaOH에 10g의 phenol을 증류수에 녹여 100㎖을 만든다.(이때 phenol은 냄새가 심하므로 반드시 후드 안에서 시약를 채취하여 인체에 흡입하는 일이 없도록 주의한다. 이 용액을 은박지로 완전히 싸 서 빛이 들어가지 않도록하여 냉장고에 보관한다.)④.NH4Cl을 100℃에서 약 30분～1시간 건조시킨후 0.381g의 NH4Cl을 증류 수에 녹여 1ℓ을 만든다. ( 이 용액에는 100㎎/ℓ 의 NH3가 녹아 있다.)⑤. ④번의 시료를 가지고 각각 0.5 ㎎/ℓ, 1㎎/ℓ, 2㎎/ℓ, 4㎎/ℓ, 6㎎/ ℓ의 standard 용액을 만든다.⑥. 먼저 10배를 희석 시킨다. (그러면 10㎎/ℓ 의 NH3가 녹아 있는 용액이 만들어 진다.)? 0.5㎎/ℓ⑥번 시료를 다시 20배 희석 시킨다. (10배 희석시킨 시료에서 5㎖채취하여 100㎖을 만든다. 그러면 0.5㎎/ℓ 의 NH3가 녹아 있는 용액이 만들어 진다.)? 1㎎/ℓ⑥번 시료를 다시 10배 희석시킨다. (그러면 1㎎/ℓ NH3 가 만들어 진다.)10배 희석 시킨 시료를 10㎖채취하여 100㎖을 만든다.? 2㎎/ℓ⑥번.시료에서 20㎖을 채취하여 100㎖을 만든다.(그러면 2㎎/ℓ NH3 가 만들어 진다.)? 4㎎/ℓ⑥번.시료에서 40㎖을 채취하여 100㎖을 만든다.(그러면 4㎎/ℓ NH3 가 만들어진다.)? 6㎎/ℓ⑥번 시료에서 60㎖을 채취하여 100㎖을 만든다.(그러면 6㎎/ℓ NH3 가 만들어 진다.)4) sample 준비위 치시 각기 상외 관인 공 시 료학교 실험실11월 9일맑 음투 명0.0255 = - 0.145232816 ㎎/ℓ수도수 에서는 암모니아성 질소가 - 0.145 mg/l가 나왔다.6. Discussion(토의)1) 표준용액인공시료인공시료를 만들 때 제대로 희석을 해주지 않아서 다시 만들어서 실험을 했는데 4번째 시료에서 측정값이 예상밖으로 나와서 6번의 값을 4번에 대입하고 원래 4번의 값을 6번에 대입하였다. 그리고 최소 자승법을 이용할 때에는 4번의 값을 제외하고 계산했다. 이것은 인공시료를 만들 때 정확한 희석을 해주지 못해서 그런 것 같다.그래서 원래대로의 수치를 넣고 최소 자승법에 대입하면00` A0.50.016 A10.034 A20.062 A40.067 A60.091 A회귀분석에 의한 최소 자승법의 의해 다음과 같은 값이 나온다.y=α+βxα= 0.013813953β= 0.013860465r = 0.9373702092) 무심천수무심천수의 암모니아성 질소의 량은 0.054 ㎎/ℓ 이 나왔다.이는 음용수 수질기준인 0.5㎎/ℓ이하이지만 대장균수, 염소이온의 량, 경도, 냄새 등이 음용수 수질기준을 넘어서서 음용수로는 적합하지 않다고 생각한다.하천수의 경우 특별한 T-N 규제 조건은 갖고 있지 않지만 호소수의 수질기준 조건으로 비교해 볼 때 현재 무심천은 4급수 정도로 예상되고 있다. 환경부의 수질보전 장기종합계획 수립 종합보고서 (1992년)에 따르면 무심천은 Ⅳ급수 정도로 진단하고 있으며 앞으로 지속적인 하수 종말처리장의 건설과 현재 낙후되어 있는 하수도망의 현대화 작업이 완전히 끝난다면 현재보다는 좀더 좋은 수질의 하천으로 변할것이라는 보고서가 있다.3)호소수호소수의 경우 암모니아성 질소의 량이 - 0.256 ㎎/ℓ가 나왔다. (-)의 값이 나와서 조금은 황당했지만 이것은 선형회계에서 그래프의 수치가 아주 정확하지 않거나 그래프를 작성시 직선과 조금 떨어진 곳에 위치하는 데이터의 수치가 아닌가 하는 생각이 든다.호소수 수질기준구 분호 소ⅠⅡⅢⅣⅤBOD㎎/ℓ136810COD㎎/ℓ1이하3이하6이하8이하10이하SS㎎/ℓ1할 것.

공학/기술| 2008.09.01| 18페이지| 2,500원| 조회(443)

환경, 실험, 총질소, T-N

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