[수질] 화학적산소요구량(COD)-적정법-산성과망간산칼륨법

 이 시험기준은 물속에 존재하는 화학적 산소요구량을 측정하기 위하여 시료를 황산 산성으로 하여 과망간산칼륨 일정 과량을 넣고 30분간 수욕조상에서 가열 반응시킨 다음 소비된 과망간산칼륨량으로부터 이에 상당하는 산소의 양을 측정하는 방법이다. 

※ COD 측정은 역적정(Back titration)이다. 즉, 물속에 유기물이 있으면 산화제가 소모되고 남아있는 산화제의 양을 측정함으로써 물속의 유기물을 측정하는 방식이다. 따라서 물 중탕 후, 동일한 양의 옥살산나트륨 용액을 넣어 주면 소진되고 남아 있는 산화제가 옥살산나트륨과 반응하며, 이때 남은 옥살산나트륨의 양을 다시 과망간산칼륨 용액으로 적정함으로써 최초에 소모된 산화제의 양을 추정하게 된다. 

 

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1. 개요

1.1 목적

이 시험기준은 물속에 존재하는 화학적 산소요구량을 측정하기 위하여 시료를 황산 산성으로 하여 과망간산칼륨 일정과량을 넣고 30분간 수욕조상에서 가열 반응시킨 다음 소비된 과망간산칼륨량으로부터 이에 상당하는 산소의 양을 측정하는 방법이다.

1.2 적용범위

이 시험기준은 지표수, 하수, 폐수 등에 적용하며 염소이온이 2,000mg/L 미만인 시료에 적용

*염소이온이 2,000mg/L 이상인 경우에는 알칼리 과망간산칼륨법으로 실험

1.3 간섭물질

1.3.1 염소이온은 과망간산에 의해 정량적으로 산화되어 양의 오차를 유발하므로 황산은을 첨가하여 염소이온의 간섭을 제거한다.

1.3.2 아질산염은 아질산성 질소 1mg 당 1.1mg의 산소를 소모하여 COD값의 오차를 유발한다. 아질산염의 방해가 우려되면 아질산성 질소 1mg 당 10 mg의 설파민산을 넣어 간섭을 제거한다.

*주로 하천수 및 폐수의 경우 아질산성 질소 농도가 매우 낮기 때문에 보통 과정을 생략

 

2. 시약 및 표준용액

2.1 시약

*시약의 경우 공정시험기준 내용에 따라 구매하여 따라 하셔도 되지만, 주로 만들어진 용액들이 있기 때문에 완제품을 구매하셔셔 실험하시는 것을 추천드립니다.

-과망간산칼륨용액(0.005M): 0.02 mol/L Potassium Permanganater Solution을 구매하여 4배 희석하여 사용

정제된 Solution을 사용하기 때문에 따로 표정 할 필요 없음.

-옥살산나트륨(0.0125M): 0.05 mol/L Sodium Oxalate Solution을 구매하여 4배 희석하여 사용

-황산(1+2): 황산을 500ml+증류수1000ml 희석하여 사용

3. 정도보증/정도관리 (QA/QC)

*모든 실험방법에서 동일한 부분이 겹치기 때문에 나중에 따로 다루기로 하겠습니다.

 

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4. 분석절차

4.1 300 mL 둥근 바닥 플라스크에 시료 적당량을 취하여 정제수를 넣어 전량을 100 mL로 한다.

 

4.2 시료에 황산(1 + 2) 10 mL를 넣고 황산은 분말 약 1 g을 넣어 세게 흔들어 준 다음 수 분간 방치한다.

 

4.3 과망간산칼륨용액(0.005 M) 10 mL를 정확히 넣고 둥근 바닥 플라스크에 냉각관을 붙이고 물 중탕의 수면이 시료의 수면보다 높게 하여 끓는 물 중탕기에서 30분간 가열한다.

 

4.4 옥살산나트륨용액(0.0125 M) 10 mL를 정확하게 넣고 60 ℃ ∼ 80 ℃를 유지하면서 과망간산칼륨용액(0.005 M)을 사용하여 액의 색이 엷은 홍색을 나타낼 때까지 적정한다.

 

4.5 정제수 100 mL를 사용하여 같은 조건으로 바탕 시험을 행한다.

 

4.6 시료의 양은 30분간 가열 반응한 후에 과망간산칼륨용액(0.005 M)이 처음 첨가한 양의 50 % ∼ 70 %가 남도록 채취한다. 다만 시료의 COD값이 10 mg/L 이하일 경우에는 시료 100 mL를 취하여 그대로 시험하며, 보다 정확한 COD값이 요구될 경우에는 과망간산칼륨액(0.005 M)의 소모량이 처음 가한 양의 50 %에 접근하도록 시료 량을 취한다.

 

 *과망간산칼륨용액(0.005 M)이 처음 첨가한 양의 50 % ∼ 70 %가 남도록 채취 & 시료의 COD값이 10 mg/L 이하일 경우에는 시료 100 mL를 취하여 그대로 시험이 뜻하는 것은?

: 실험 경험상 보통 COD 적정값 3~5ml를 뜻한다. 5ml가 넘어가면 범위 안에 들도록 희석이 필요하다.

5. 결과보고

5.1 농도 계산

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

a : 바탕 시험 적정에 소비된 과망간산칼륨용액(0.005 M)의 양 (mL)

b : 시료의 적정에 소비된 과망간산칼륨용액(0.005 M)의 양 (mL)

f : 과망간산칼륨용액(0.005 M) 농도 계수 (factor)

V : 시료의 양 (mL)

 

5.2 결과 표시 

분석 결과는 0.1 mg/L까지 표기한다.

 

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▶참고사항

※농도 계산식에서 factor 구하는 법 (표정)

300ml 둥근 바닥 플라스크에 물 100ml를 취하여 황산(1+2) 10ml를 가하고 여기에 N/40옥살산나트륨용액 10ml를 정확히 가한다. 이 용액을 60~80℃로 유지하면서 0.025N KMnO4 용액으로 미홍색이 나타날 때까지 적정한다. 별도로 물 100ml에 황산(1+2) 10ml를 가한 것에 대하여 공시험을 하여 보정한다. 다음 식에 의하여 0.025N KMnO4 용액의 factor(f)를 계산한다.

factor(f) = 10/x 

x = a-b 

a: 본시험값

b: 바탕시험값

 

*N/40옥살산나트륨용액 = 0.0125M옥살산나트륨용액

*0.025N KMnO4용액 = 0.005M 과망간산칼륨용액  

*옥살산나트륨 = 수산나트륨 (수산화나트륨X)

 

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