[화학및 실험2] 8주차 결과보고서, 일감호 수질 검사 : 화학적 산소 요구량 (COD) 측정

1. 실험 목적 

과망간산칼륨을 이용한 COD를 측정하여 일감호의 오염도를 알아본다.

2. 실험 이론 

• COD(Chemical Oxygen Demand)

COD(chemical oxygen demand)의 분석은 가정하수와 산업폐수의 오염도를 측정할 때 이용된다. 화학적으로 산화 가능한 오염물질을 산화시키기 위해 필요한 산소의 양을 mg/L나 ppm으로 나타낸다.
산성 조건에서 과망간산칼륨(KMnO4)의 산화환원 반응 :
(1 M KMnO4 → 5 N KMnO4)
과망간산칼륨(KMnO4)과 옥살산나트륨(Na2C2O4)의 산화환원 반응 :

• COD 계산식

a : 바탕시험에 소비된 0.025N KMnO4 용액의 소비량(mL)
b : 적정에 소비된 0.025N KMNO4 소비량(mL)
V : 시료(일감호물)의 부피(mL)
0.025N KMnO4 1 mL는 같은 당량의 산소 양으로 환산하면 0.2 mg에 상당한다.
 
• 이론으로 조사해야 할 것들
- 1) BOD(생물학적 산소 요구량)
- 2) 역적정(back titration)
- 3) N(노르말 농도), ppm, ppb
- 4) 수질오염의 원인이 되는 유기물 조사
- 5) 시약

(2-8주차 예비보고서에서 작성)

https://devlawyer.tistory.com/71

[화학및 실험2] 8주차 예비보고서,  일감호 수질 검사 : 화학적 산소 요구량 (COD) 측정

3. 실험 방법

①    일감호 물(시료) 50.0 mL 와 증류수 50.0 mL를 250 mL 삼각플라스크에 넣는다.
②    100 mL 부피플라스크에 KMnO4  0.079 g을 녹여 0.025N  KMnO4 용액을 만든다.
③    AgNO3 0.6 g를 ①번의 삼각플라스크에 넣고 충분히 흔들어 준다.
④    후드 안의 12 N 황산 10 mL와 0.025N KMnO4 10mL를 ③번의 삼각플라스크에 넣는다.
⑤    1000 ml 비커에 약 200 ml의 물을 채우고 비등석(끓임쪽)을 넣는다. (시약스푼 1스푼)
⑥    ④번 비커에 ③번의 250 mL 삼각플라스크를 물중탕으로 20~30분간 가열한다.
(용액의 색이 붉게 변함, 삼발이에 석면을 놓고 물중탕을 실시한다.)
⑦    가열을 하는 동안 50mL 부피플라스크에 Na2C2O4 0.084g을 녹여 0.025N Na2C2O4를 만든다.
⑧    가열을 멈추고, 0.025N Na2C2O4 10.0mL를 삼각플라스크에 넣는다.
(이때, 붉은색의 용액이 투명해져야 한다. 단, 흰색 침전물에 의해 불투명할 수 있다.)
⑨    0.025N KMnO4 용액으로 뷰렛을 씻어준 후, ⑧번의 투명해진 용액이 옅은 분홍색을 나타낼 때까지 0.025N KMnO4 용액을 천천히 넣어 적정한다. (적정 시 플라스크를 흔들어주어 색이 완전히 변하였는지 확인하여야 한다.)
⑩    위와 같은 방법으로 증류수만 100 ml를 사용하여 바탕실험을 진행한다.
⑪    화학적 산소 요구량(COD)을 계산한다.

4. 기구와 시약

• 기구 : 메스실린더, 삼각플라스크, 비커, 삼발이, 석면, 스탠드, 부피플라스크, 뷰렛
• 시약 : KMnO4, Na2C2O4, AgNO3, 황산

5. 실험 과정

6. 실험 결과

6-1. 아래의 표를 작성하고 화학적 산소요구량(COD)를 계산하시오.

6-2.  위 표의 결과를 바탕으로 화학적 산소요구량(COD)를 계산하시오.

A. 4.4

7.  관찰과 결과분석

7-1. 질산은(AgNO3)는 무슨 목적으로 사용되는지 서술하시오.

AgNO3는 염소이온과 반응하여 AgCl의 침전을 형성시켜 시료 중의 염소 이온을 제거한다.

염소이온(Cl-)이 산화제와 반응하여 COD값을 증가시키는 것을 억제할 수 있다.

AgNO3 + CI- -> AgCl+ NO3-

7-2.  바탕 용액을 측정하는 이유를 서술하시오.

위 실험에서 COD를 분석하기 위해 넣는 용액들에 의한 성분변화를 측정하기 위함이다.

COD 계산식에서 얼마나 오염이 됬는지 확일 할수 있는 기준(a 값)을 구하기 위함이다.

바탕용액 측정값을 통해 COD를 구할 수 있다.

7-3. 시료에 포함된 물질을 산화시키고 남은 KMnO4를 직접 Na2C2O4 용액으로 적정하지 않고 역적정법을 이용하는 이유를 설명하시오.

시료에 포함된 물질의 농도가 낮거나 시료의 양이 적을 경우, 시료에 포함된 물질을 모두 산화시키지 못하고 KMnO4가 남아 있을수도 있다.

KMnO4을 직접 Na2C2O4 용액으로 적정하면 KMnO4의 농도를 정확하게 측정할 수 없다.

이때 역적정법을 사용하면 된다. 시료에 포함된 물질을 산화시킨 후, KMnO4이 잔존하지 않도록 일정량의 Na2C2O4 용액을 첨가하여 환원시킨다. 이때 과량으로 첨가한 Na2C2O4 용액을 KMnO4 용액으로 적정하여 소비된 KMnO4의 양을 측정합니다. 이렇게 측정된 과망간산칼륨의 양은 시료에 포함된 물질의 양과 직접적인 관계가 있기 때문에, 시료의 농도를 정확하게 측정할 수 있다.

역적정법의 장점

1.시료에 포함된 물질의 농도가 낮거나 시료의 양이 적을 경우에도 정확하게 측정할 수 있다.
2.적정 반응이 끝났는지 시각적으로 판단하기가 쉽게 실험을 할 수 있다.
3.적정 반응이 완료되면 Na2C2O4 용액의 소비량을 측정하기만 하면 되기 때문에, 적정 과정이 간단합니다.

7-4. COD 계산값과 아래 주어진 정보를 이용하여 일감호의 오염도를 평가하시오.

COD 기준값

 

A.

COD(mg/L 또는 ppm) = (b-a) x (1000/V) x 0.2

(1.6-0.5) x (1000 / 50mL) x 0.2 =

4.4

COD (mg/L) = 4.4이므로 표에 의하면 약간 좋음(II) 이다.

 

8.  후기

기말고사 범위다.. 젠장

기말고사 시험범위