공정 시험법 COD측정

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1. 개요
2. 산성 고온 과망간산 칼륨에 의한 정량법
2.1. 측정 방법
2.1.1. 시약
2.1.2. 실험 방법
3. 알칼리성 고온 과망간산 칼륨에 의한 정량법
3.1. 측정 방법
3.1.1. 시약
3.1.2. 실험 방법
4. 중크롬산 칼륨에 의한 정량법
4.1. 측정 방법
4.1.1. 시약 제조
4.1.2. 실험 방법


1. 개요[편집]

화학적 산소 요구량(Chemical Oxygen Demand 통칭 COD)은 수중의 유기물 산화제에 의해 분해되며 소비되는 산소량을 mg/로 나타내는 것을 말하며, 산화제의 종류, 농도, 반응 온도, 시간 등에 따라 크게 영향 받으므로 측정치에 시험법을 표기하여야 한다. 우리나라 공정 시험법 COD측정에는 3종류의 방법이 있다.[참고서적]
  • 산성고온 과망간산 칼륨에 의한 정량법
  • 알칼리성 고온 과망간산 칼륨에 의한 정량법
  • 중크롬산 칼륨에 의한 정량법

2. 산성 고온 과망간산 칼륨에 의한 정량법[편집]

산성 고온 과망간산 칼륨에 의한 정량법은 황산의 사용으로 염소이온의 방해를 방지하는 방법이다. 이 방법은 탄소화합물 등은 산화하기 쉬우나 질소질의 유기물은 산화하기 어렵다. 또한 아질산염, 제 1철염, 황화물 등은 산화되기 때문에 시료 채취 후 바로 실험을 실시 하여야 한다.

2.1. 측정 방법[편집]


2.1.1. 시약 [편집]

  • 황산(1+2)

부피로 물 2 에 황산 1을 잘 섞는다.[주의]

  • 황산은

분말상태의 황산은 시약을 그대로 사용한다.

  • 0.025N 수산나트륨 용액(표정액)[1]

수산나트륨(표준시약)(Na2C2O4)을 미리 150~200℃에서 40~60 분간 가열하여 황산데시케이터 안에서 방냉 한 후 수산나트륨 100%에 대해 1.675g을 정확히 무게를 달고, 물에 녹여서 1L 로 한다. 이 용액 1.0ml 는 0.2mg O(산소)에 상당한다.

  • 0.025N 과망간산칼륨 용액

KMnO4 0.8g을 플라스크에 취하고 물 약 1,100ml에 녹인다. 1~2시간 서서히 끓여서, 암실에 하룻밤 방치한 다음 위의 맑은 상징액을 5종 c여과지로 거른다[2]

. 이 거른액을 미리 30분간 증류수로서 잘 씻은 갈색병에 넣고 암실에 보관한다.


2.1.2. 실험 방법[편집]

  • 표정

물 100ml 를 300ml 삼각 플라스크에 취하고, 황산(1+2) 10ml 를 넣고 여기에 0.025N-Na2C2O4 용액(표정용) 10ml 를 정확히 넣어주고 60~80℃로 유지하면서 조제한 0.025N-KMnO4 용액으로 적정한다. 따로 이 물 100ml 에 황산(1+2) 10ml을 가한 용액에 대해서 바탕시험[3]

을 하여 보정한다. 보정한 소비량으로 부터 다음식에 의해 0.025N-KMnO4 용액의 농도계수(f)를 계산한다.

f=(10/a-b)

b : 본시험의 적정에 소비된 0.025N-KMnO4 용액(ml)

a : 바탕시험의 적정에 소비된 0.025N-KMnO4 용액(ml)

  • 시험조작
    • 검수의 적당량[4]을 300ml 삼각플라스크에 취하고 물을 가하여 100ml 로 되게 한다.
    • 여기에 황산(1+2) 10ml 를 가하고 분말 황산은 1g[5]을 가하여 심하게 흔들어 섞어주고 수분간 방치시킨다.
    • 다음에 0.025N-KMnO4 용액 10ml 를 정확히 가하고 끓는 수욕상에서 플라스크를 넣어 30분간 가열한다.[6]
    • 다음에 0.025N-Na2C2O4 용액 10ml 를 정확하게 가하고 60~80℃를 유지하면서 0.025N-KMnO4 용액으로 역적정한다.[* 용액의 색이 엷은 분홍색이 나타나는 점을 종말점으로 한다.
    • 따로 같은 조건으로 바탕시험을 한다.
    • 다음식에 따라서 과망간산칼륨에 의한 산소소비량의 ppm을 계산한다.

COD(O ppm) = (b-a) * f * (1000/V) * 0.2

O : KMnO4에 의한 산소소비량(O ppm)

b : 본시험의 적정에 소비된 0.025N-KMnO4 용액(ml)

a : 바탕시험의 적정에 소비된 0.025N-KMnO4 용액(ml)

f : 0.025N-KMnO4 용액의 농도계수

V : 검수량(ml)


3. 알칼리성 고온 과망간산 칼륨에 의한 정량법[편집]

알칼리성 고온 과망간산 칼륨에 의한 정량법은 염소이온의 영향을 받지 않는다. 알칼리성 산화는 산성산화에 비하여 무기환원성 물질에 영향을 받는 일이 비교적 적고 수용성 및 알칼리 가용성의 유기물 즉, 알콜류, 당류, 단백질 등의 산화에 적합하기에 알칼리성 산화는 산성화에 비하여 특히, 하수성 유기물에 대하여 산화력이 강하므로 처리에 적합하다.

3.1. 측정 방법[편집]


3.1.1. 시약 [편집]

  • 황산(2+1)

부피로 물 1에 황산 2을 넣고 잘 섞는다.[주의]

  • NaOH(10W/V%)용액

NaOH 10g 을 물에 녹여서 100ml 로 한다.

  • 아지드화 나트륨(NaN3) (4W/V%)용액

NaN3 4g 을 물에 녹여서 100ml로 한다.

  • 요오드화 칼륨(KI) (10W/V%)용액

KI 10g 을 물에 녹여서 100ml로 한다.

  • 전분 용액

수용성 전분 1g을 물 약 10ml에 녹여서 열수 100ml 중에 잘 교반하면서 약 1분 간 끓인 후 방냉한다. 사용시에 조제한다.

  • 0.1N - 티오황산나트륨(Na2S2O3) 용액

티오황산나트륨(Na2S2O3·5H2O) 26g 및 무수탄산나트륨 0.2g 에 끓여 식힌 물을 넣어 녹여 1L 로 하고 이소아밀알코올(C5H12O) 약 10ml 를 넣고 2일간 방치한다.

  • 0.025N - 티오황산나트륨(Na2S2O3) 용액

0.1N 티오황산나트륨 용액 250ml를 정확히 취하여 끓여 식힌 물을 넣어 정확히 1000ml 로 한다.

간이조제 - Na2S2O3·5H2O 6.5g 및 Na2CO3(무수) 0.2g을 물에 녹여 1000ml로 하고 여기에 C5H12O 약 10ml 를 넣고 잘 교반 후 2일간 방치한다.


3.1.2. 실험 방법[편집]

  • 300ml 둥근바닥플라스크에 시료적당량을 취하여[7] 물에 넣어 50ml로 하고 10% 수산화 나트륨 용액 1ml를 넣어 알칼리성으로 한다.
  • 여기에 0.025N-KMnO4 용액 10ml 를 정확히 넣는다.
  • 둥근바닥플라스크에 냉각관을 붙이고 수욕의 수면이 시료의 수면보다 높게 하여 끓는 수욕중에서 60분간 가열한다.
  • 냉각관의 끝을 통해 물 소량을 사용하여 씻어준 다음 냉각관을 떼어내고 10%(W/V) 요오드화칼륨용액 1ml 를 넣어 방냉한다.
  • 4%(W/V) 아지드화나트륨 한방울을 가하고 황산용액(2+1) 5ml 를 넣어 유리된 요오드를 지시약으로 전분용액 2ml 를 넣는다.
  • 0.025N-티오황산나트륨 용액으로 무색이 될 때까지 적정한다.
  • 따로 같은 양의 물을 사용하여 바탕시험을 실시한다.

COD(mg O/L) = (a-b) * f * 1000/v * 0.2

a : 바탕시험 적정에 소비된 0.025N-티오황산나트륨 용액(ml)

b : 시료의 적정에 소비된 0.025N-티오황산나트륨 용액(ml)

f : 0.025N-티오황산나트륨 용액(ml) 역가(factor)

V: 시료의 량(ml)


4. 중크롬산 칼륨에 의한 정량법[편집]

중크롬산 칼륨에 의한 정량법은 유기물이 거의 완전에 가깝게 산화된다. 또 황산수은을 첨가해 유기물 종류에 따라 산화를 촉진함과 동시에 염소이온의 영향을 피할 수 있다. 이 방법으로 얻은 측정치는 BOD20 값에 가까운 경우가 많다. 다른 실험과 다르게 진한황산을 다량 쓰는 실험이기에 주의가 필요하다.

4.1. 측정 방법[편집]

다른 실험과는 다르게 농도가 0.25N 과 0.025N 두 가지 인데, 각각 적정 범위가 다르다. 주로 TCOD를 구할때 0.25N 을 사용하며 SCOD를 구할때 0.025N을 사용한다. 실험 방법은 같다.

4.1.1. 시약 제조[편집]

  • o-페난트로린제일철 시액

o-페난트로린(C12H8N2:H2O) 1.48g 과 FeSO4·7H2O 0.70g 을 증류수에 용해하여 100ml 로 만든다.

  • 0.25N-K2Cr2O 용액

K2Cr2O7을 미리 유발로 분쇄한 다음 110℃ 에서 약 2시간 건조하여 데시케이터(H2SO4)에서 방냉한 후 12.2580g을 취하여 증류수에 용해하고 1,000ml 로 만든다.

  • 0.25N-황산제일철암모늄 용액(FAS)

FeSO4(NH4)2SO4·6H2O 98g 을 끓여서 냉각한 증류수 약 500ml 에 용해하고 H2SO4 20ml를 가하여 용해시킨 뒤 끓여서 냉각한 증류수를 가해 1,000ml 로 만든다.

  • 0.025N-K2Cr2O 용액

0.25N-K2Cr2O 용액 100ml 를 증류수를 가해 1,000ml 로 만든다.

  • 0.025N-황산제일철암모늄 용액(FAS)

FeSO4(NH4)2SO4·6H2O 9.8g 을 끓여서 냉각한 증류수 약 500ml 에 용해하고 H2SO4 20ml를 가하여 용해시킨 뒤 끓여서 냉각한 증류수를 가해 1,000ml 로 만든다.

  • 황산은 용액

AgSO4 11g 을 H2SO4 1L에 용해한다. 용해하는데 약 1~2일이 소모된다.

  • 황산제2수은

가루를 그대로 사용한다.


4.1.2. 실험 방법[편집]

  • 표정

0.025N 중크롬산칼륨용액 20ml를 정확히 취하여 250ml 삼각플라스크에 넣고 물을 넣어 약 100ml 로 한 다음 황산 30ml 를 넣는다. 냉각한 후 o-페난트로린제일철용액 2~3방울을 넣고 0.025N-황산제일철암모늄액(FAS 표준액)을 사용하여 액의 색이 청록색에서 적갈색으로 변할 때까지 적정한다.

f = 20/x (x : 적정에 소비된 0.025N 황산제일철암모늄(ml))[8]

  • 시험 조작[9]
    • 시료 10ml 를 250ml 삼각 플라스크에 정확히 옮긴 후 중크롬산 칼륨 5ml 와 황산제이수은 0.5g 을 넣는다.
    • 황산은 15ml 를 넣고 신속히 알류미늄 호일로 입구를 덮는다. 이 때 나오는 증기는 마시면 안되며 후드안에서 작업을 해야한다.
    • 150도에서 2시간동안 가열한다.
    • 가열한 후 꺼내어 30분 동안 방냉한다.
    • 그 후 증류수를 40ml 를 넣어 준 뒤 o-페난트로린제일철용액 2~3방울을 넣어준다.
    • 각 농도에 맞는 FAS 표준액으로 적정하여 액의 색이 청록색에서 적갈색으로 변할 때까지 적정한다.
    • 따로 같은 양의 증류수로 바탕시험을 진행한다.
    • 다음과 같은 식으로 COD를 구한다.

COD(O ppm) = (8000* (a-b) * N of FAS * f / 시료양) * 희석배수

a = 바탕시험 적정에 소모된 FAS 표준액의 양(ml)

b = 시료 적정에 소모된 FAS 표준액의 양(ml)

f = FAS 표준액의 역가

N of FAS = FAS 표준액의 농도



[참고서적] 수질오염 공정시험방법주해-동아기술 2004년 8월 10일 판[주의] A B 진한황산에 물을 넣게되면 극심한 발열반응이 일어나기 때문에 물에 황산을 천천히 넣어주어야 한다.[1] 蓚酸이다. 수산화 나트륨이 아니다. 옥살산 나트륨으로 알려져있다.[2] 거르기 전,후에 물로 씻지 않는다[3] Blank Test[4] 검수량은 끓는 물 중탕에서 30분 간 반응 후의 0.025N-KMnO4 용액이 첨가량의 1/2량 이상 남도록 채취한다.[5] 200mg 의 염소이온에 대한 황산은의 당량은 0.9g 이다. 일반적인 폐수에서는 1g의 황산은을 넣어주면 충분하지만, 염소이온이 많이 공존한다면 첨가량을 증가시켜 준다.[6] 끓는 수욕상의 수면은, 항상 검수면보다 더 위에 놓이도록 한다.[7] 시료의 양은 가열반응하고 남은 0.025N-KMnO4 용액이 처음 첨가한 양의 50~70% 가 되도록 채취한다. 보다 정확한 COD값이 요구될 경우에는 0.025N-KMnO4 용액의 소모량이 처음 가한양의 50%에 접근하도록 시료양을 취한다.[8] 0.25N 의 표정 역시 위의 값을 전부 0.25N 해주면 된다.[9] 공정시험법은 책마다 다르다. 현재 기술된 방법은 실험실에서 사용되는 방법이다.

관련 문서