[환경공학,수질] 알칼리도 (Akality) 결과보고서

[환경공학,수질] 알칼리도 (Akality)  결과보고서

1. Introduction

 

이번 알칼리도 실험은 수중에 산이 유입되었을 때 이를 중화시킬 수 있는 능력을 측정하기 위한 실험이다.

알칼리도란 산을 중화시키는 물질의 존재 정도를 CaCO 로 나타낸 값이다. 유입된 산의 당량은 소비된 알칼리도, 즉 시료 속에 존재하던 알칼리도와 같다. 즉 시료 속에 존재하던 알칼리도의 당량을 CaCO의 ppm으로 환산하면 된다. 

 

 

 

3. Results

[결과]

 

페놀프 탈레인 지시약을 넣었더니 분홍색으로 변하였다.

황산표준용액으로 적정하였더니 색이 분홍색에서 무색으로 변하였다.

 

첫 번째 실험 : 페놀프탈레인을 넣고 적정한 황산표준용액은 뷰렛 눈금이 0mL에서 9.5mL로 총 9.5mL이다. 색깔은 페놀프탈레인 넣었을 때 분홍색으로 변하였다. 황산표준용액으로 종말점을 찾았을 땐 무색으로 변하였다.

 

두 번째 실험 : Methyl red-Bromcreseol green 혼합지시약을 넣고 적정한 황산표준용액은 뷰렛 눈금이 9.5mL에서 22.0mL로 총 12.5mL이다.

 

세 번째 실험 :

1) 적정에 사용된 HSO 양에 대한 pH 변화를 xy 그래프로 나타낸다.

 

2) x축 : 적정에 사용된 HSO양, y축 : pH

 

알칼리도(mg/L as CaCO) =

 

A : 주입하는 산의 부피(mL)

N : 주입하는 산의 노르말농도(eq/L)

V : 시료양(mL)

50 : CaCO의 g당량

 

SMALL

 

알칼리도 pH미터 이용한 측정 시험결과

 

B.C.G-M.R 혼합지시약을 넣었더니 청색으로 변하였다.

황산표준용액으로 적정하였더니 청록색에서 붉은 색으로 변하였다.

 

 

 

적정량(mL)	pH	적정량(mL)	pH
0	10.39	17	5.89
2	10.18	19	5.57
4	9.90	21	4.97
6	9.60	22	4.07
8	9.03	23	3.43
9	8.17	24	3.19
10	7.24	25	3.03
11	6.91	26	2.93
13	6.40	28	2.73
15	6.17	30	2.64

 

 

P 알칼리도 :

 

(첫번째 실험) 9.5mL

 

 0.02q/L

 50 = 95 as CACO

 

 mg/L

 

(세번째 실험) 8.8mL

 

 0.02q/L

 

 50 = 88 as CACO

 

 mg/L

 

 

T 알칼리도 :

(두번째 실험) 12.5mL

 

 0.02eq/L

 

 50 = 125 as CACO

 

 mg/L

(세번째 실험) 21.4mL

 

 0.02eq/L

 50 = 214 as CACO

 mg/L

 

 

 

 

4. Discussion

 

 

이번 실험은 알칼리도 실험으로 수중에 산이 유입되었을 때 이를 중화시킬 수 있는 능력을 측정하기 위한 실험이다.

첫 번째 실험과 두 번째 실험에서 투입된 황산용액과 세 번째 실험에서 투입된 용액을 비교해 볼 것이다. 각각 첫 번째 실험은 9.5mL들어가고 두 번째 실험은 12.5mL 들어간다.

세 번째 실험의 그래프를 보면 대략 pH8.9과 pH4.5 지점에서 2개의 변곡점을 나타내는 것을 알 수 있다. pH8.9에서 투입된 황산용액은 약 8.8mL이고, pH4.5에 투입된 황산용액은 약 21.4mL인 것을 알 수 있다. 이렇게 오차가 발생하는 것을 알 수 있다.

그래프의 맨 위에서 첫 번째로 나타나는 변곡점까지 즉, pH8.9까지가 P 알칼리도 이고 그래프 맨 위에서 두 번째로 나타나는 변곡점 즉 pH4.5 까지가 총알칼리도(T 알칼리도)이다.

그래프 개형을 다음에서 살펴볼 것이다. 먼저 시료 100mL의 pH 측정하였을 때 pH=10.39로 염기성 용액임을 다시 한 번 확인 할 수 있다. 페놀프탈레인은 염기성에서 분홍색이므로 페놀프탈레인을 2~3방울 떨어뜨려 분홍색이 된 용액을 보아 염기성임을 알 수 있다. 황산표준용액으로 적정하며 무색으로 변했는데 페놀프탈레인 용액은 중성 용액에서 무색이로 종말점에 다다른 것을 알 수 있는 것이다. 저번 실험에서는 무색에서 분홍색으로 적정을 해서 종말점 관찰이 더 쉬웠는데 확실히 색깔이 있는 용액에서 무색으로 적정을 하여 종말점 확인하는게 더 어려움을 느꼈다. 이때 페놀프탈레인 2~3방울 정도만 넣은 이유는 페놀프탈레인 자체가 약산성이어서 많이 넣게 되면 실험에 영향을 줄 수 있기 때문이다.

그리고 Methyl red-Bromcreseol green 혼합지시약을 넣고 적정하였을 때는 청록색에서 붉은 색으로 변하기보다는 무색인데 누리끼리한 색에 가까웠다. 그래서 이것이 종말점에 도달한 건지 싶었는데 조교님께서 이것이 당량점에 도달한 것이라고 말씀해 주셨다. 넣은 시약이 너무 색깔이 진해서 당량점 관찰이 힘든 거라고 말씀하셨다.

 

HSO

 

 

 

P 알칼리도 :

9.5mL

 

 0.02q/L

 

 50 = 95 as CACO

 

 mg/L(실제)

8.8mL

 

 0.02q/L

 

 50 = 88 as CACO

 mg/L(이론)

 퍼센트 오차= (실제값-실험값)/실제값 * 100 = 95-88/88*100 = 8.0 %

 

 

 

T 알칼리도 :

12.5mL

 0.02eq/L

 

 50 = 125 as CACO

 

 mg/L(실제)

21.4mL

 0.02eq/L

 

 50 = 214 as CACO

 mg/L(이론)

 퍼센트 오차= (실제값-실험값)/실제값 * 100 = (214-125)/214*100 = 41.6 %

 

 

T 알칼리도의 오차가 이렇게 크게 나타난 이유는 앞에서 언급한대로 색변화를 워낙 관찰이 힘들어서 두 번째 실험과 세 번째 실험이 차이가 많이 난 것 같다. 또한 뷰렛으로 적정할 때 응집력으로 인하여 아래로 오목하게 되는데 눈금을 읽을 때 정확하게 오목한 가장 아랫 끝부분을 읽어야 하는데 눈으로 읽다 보니 잘못 보았을 수 있다.

 

 

알칼리도는 [OH] + [CO] +  [HCO] 이다. 다음 그래프를 통해 확인가능하다.

 

P 알칼리도와  총(T)알칼리도	Hydroxide alkalinity [OH ]	Carbonate alkalinity [CO ]	Bicarbonate alkalinity [HCO ]
P = 0	0	0	T
P < 1/2 T	0	2P	T-2P
P = 1/2 T	0	2P	0
P > 1/2 T	2P - T	2(T-P)	0
P = T	T	0	0

 

 

P = OH + 1/2 CO

T-P = 1/2 CO + HCO

T=OH + CO +  HCO

 

 

 

5.  References

 

1) 김형석 저 / 수질분석 및 실험 / 신광문화사/ p129-135 (4-5.  과망간산칼륨에 의한 화학적산소요구량)