목차
보고서 제출일자
실험목적
실험원리
실험방법
실험 시 주의사항 및 준비사항
결과
고찰
실험목적
실험원리
실험방법
실험 시 주의사항 및 준비사항
결과
고찰
본문내용
원반응이기 때문에 ORP값이 하강한다.
예를들어 ph가 감소하면 ORP는 증가하고 ph가 증가하면 ORP가 감소한다.
ORP는 전위차 이기 때문에 mV로 측정한다. 일반적으로 계속해서 산화한다면 계속해서 상승한다. 일반적으로 ORP meter는 -700mV ~ 700mV 정도 수준을 많이 사용하는데, 물질의 전위를 알면 ORP를 사용하지 않고도 산화할지 환원할지 알 수 있다.
산: ph 감소 : 산화반응 : ORP 증가 : 산화제
염기 : ph 증가 : 환원반응 : ORP 감소 : 환원제
NaHSO3 : 환원제 : ORP 감소 : 환원반응
NaOCL : 산화제 : ORP 증가 : 산화반응
실 험
방 법
1. 장치의 전원을 켜고, pump, ph & ORP meter alc 교반기가 제대로 작동하는지 확인한다.
2. 반응조에 일정 수량의 물을 받는다.
3. 반응조에 K2Cr2O7을 사용하여 Cr+6농도 40ppm의 인공폐수 30L를 제조한다.
4. 교반기를 가동하여 K2Cr2O7을 완전히 용해한다.
5. K2Cr2O7 이 완전히 녹은 것을 확인한 후 실험에 임한다.
6. 초기의 ph와 OPR를 check 한다.
7. 교반기를 작동한다.(130RPM)
8. 환원반응을 시키기 위하여 pH2~3, OPR 200~250mV로 조절한다.
9. 5~10분간 반응시킨다.
10. 응집반응을 위하여 ph를 7.5~9.5로 조절한다.(NaOH 주입)
11. ph조절이 끝나면 Alum을 주입한다. (floc.가 형성될 때까지 주입)
12. floc.가 형성되면 Alum 주입을 멈추고, polymer을 주입한다.
13. polymer을 주입하게 되면 교반기 속도를 20~30rpm으로 조절한다.
14. floc의 크기가 커지면, polymer주입을 멈추고, 교반기를 끄고, 침전반응을 시킨 다.
15. 침전과정을 관찰한다.
16. 실험결과를 기록한다.
17. 원수와 처리수(상등액)의 Cr+6를 UV나 AA를 사용하여 분석해 처리효율을 계 산한다.
실험 시
주의사항 및 준비사항
-주의 사항: 황산수용액의 제조시 많은열을 발생하고 비등하여 액이 튀어 화상의 위험성이 있으므로 다음과 같이 제조한다. 먼저 비이커 안에 물을 채우고 냉각 수조 안에 넣은 후 유리봉을 따라 천천히 농황산을 부어 제조한다.
-준비사항
1. 전원 준비: AC220V 단상 2A 이상의 전선으로 준비한다.
2. 장치에 전원을 연결하고 Main S/W를 켠후 교반기, 펌프의 정작동을 확인하고 실험 에 임한다.
3. 사용될 약품은 미리 제조하여 실험시 모자르는 일이 없도록 한다.
- 증류수에 농황산을 희석하여 pH2로 제조
NaOH - NaOH를 증류수에 녹여 사용(포화) pH10~12정도
NaOCl - 10%공업용 시약 사용
- 3~5%(W/W)로 제조 사용
Alum - 5~10%(W/W)로 제조 사용
Polymer- 0.5%(W/W)이하로 제조 사용
1% 이상이 되면 펌프로 주입하기 어려우므로 주의할 것.
<각 약품의 농도에 따라 주입랴의 차이를 주면 되므로, 위 농도와 다르게 제조하여 사 용하여도 무방하다.>
결
과
1. 파장 vs 흡광도 그래프
2. 농도 vs 흡광도 그래프 - 검량선
<농도가 10, 20, 40ppm일 때의 흡광도(Abs)>
농도(g/L)
평균 흡광도
10
0.106
20
0.2.35
40
0.489
수돗물을 base로 하여 각 농도의 용액(10, 20, 40ppm)을 UV로 측정하고 검량선을 작성하여
A = εbc의 흡광도 A와 농도 C와의 관계식을 얻는다.
A = εbc
A : Absorbance(흡광도)
b : Cell 상수(1cm)
ε : Absorptivity(흡광계수)
C : Concentration(농도(ppm))
⇒ A=0.015*C (C=A/0.015)
파장 275일 때 상층액의 흡광도=0.066
C=0.066/0.015=4.4ppm
처리 효율(%) =
= = 89%
고
찰
이번 실험은 독성을 가진 6가 크롬화합물을 포함하는 폐수를 제조 후 각종 처리로 독성이 없는 3가 크롬으로 환원시키고 이를 응집해 폐수처리를 하는 실험이다. 이때 환원이 잘되게 하기 위한 영역인 ph2~3, ORP 200~250mV으로 조절해주기 위해 환원제 황산()-ph↓,NaOH-ph↑, NaOCl-ORP↑, -ORP↓를 넣어 주고 이 조건이 맞춰 지면 폐수처리를 진행한다. 하지만 ph 조절을 위해 프린트에 적힌 농도데로 황산과 NaOH용액을 만들어 넣어주었더니 변화가 잘 일어나지 않아 이 두 용액은 원액을 넣어주었다. 이렇게 환원반응이 일어나면서 색이 노란색에서 푸른색으로 변화하였고 이후 처리를 위해 응집제로 알룸을 넣으니 솜사탕을 만들때와 비슷한 실같은 응집물질이 생겼고 이를 더 뭉치게 하기위해 폴리머를 넣으니 완전히 눈에 잘 보이도록 응집되어 가라앉았다. 이때 주의할 점은 polymer를 너무 많이 넣으면 덩어리가 너무 많이 뭉쳐서 교반기 사이에 끼이거나하여 침전물을 버릴 때 힘들어지므로 적당한 양의 polymer를 수돗물에 희석시킨 후 넣어주어야 한다.
침전반응이 끝나면 원수와 처리수(상등액)의 를 UV를 사용하여 분석해 처리효율을 계산하면 실험은 끝이 난다. 이때 UV는 농도가 너무 진하면 흡광도 관찰이 어려워지기 때문에 측정하기 전에 원수는 반드시 5배로 희석해야 한다. 이번 실험에서는 용액을 수돗물로 만들었기 때문에 수돗물을 base로 하고 각 농도10, 20, 40ppm의 용액, 상등부 액을 UV로 측정하여 파장에 따른 흡광도를 볼 수 있었다. (이때 Cr은 최대 파장이 275이므로 파장범위를 200~300를 선택하여 측정한다.)
UV를 측정할 때는 항상 Base를 따로 찍는데 이는 용매인 base물질도 빛을 흡수하기 때문에 이값을 빼주어 용질만의 흡광도를 측정하기 위해서 이다.
마지막으로 결과값을 살펴보면 처리효율이 89%로 꽤 처리가 잘된 것을 알 수 있다. 나머지 11%는 처음 조건을 맞춰줄 때 좀 더 범위 안에 들어가게 하고 반응시간을 더 여유있게 주었다면 처리효율이 더 높아지지 않았을까 하는 생각을 했다.
참고
문헌
- 실험 프린트물
- 예비보고서(PPT)
예를들어 ph가 감소하면 ORP는 증가하고 ph가 증가하면 ORP가 감소한다.
ORP는 전위차 이기 때문에 mV로 측정한다. 일반적으로 계속해서 산화한다면 계속해서 상승한다. 일반적으로 ORP meter는 -700mV ~ 700mV 정도 수준을 많이 사용하는데, 물질의 전위를 알면 ORP를 사용하지 않고도 산화할지 환원할지 알 수 있다.
산: ph 감소 : 산화반응 : ORP 증가 : 산화제
염기 : ph 증가 : 환원반응 : ORP 감소 : 환원제
NaHSO3 : 환원제 : ORP 감소 : 환원반응
NaOCL : 산화제 : ORP 증가 : 산화반응
실 험
방 법
1. 장치의 전원을 켜고, pump, ph & ORP meter alc 교반기가 제대로 작동하는지 확인한다.
2. 반응조에 일정 수량의 물을 받는다.
3. 반응조에 K2Cr2O7을 사용하여 Cr+6농도 40ppm의 인공폐수 30L를 제조한다.
4. 교반기를 가동하여 K2Cr2O7을 완전히 용해한다.
5. K2Cr2O7 이 완전히 녹은 것을 확인한 후 실험에 임한다.
6. 초기의 ph와 OPR를 check 한다.
7. 교반기를 작동한다.(130RPM)
8. 환원반응을 시키기 위하여 pH2~3, OPR 200~250mV로 조절한다.
9. 5~10분간 반응시킨다.
10. 응집반응을 위하여 ph를 7.5~9.5로 조절한다.(NaOH 주입)
11. ph조절이 끝나면 Alum을 주입한다. (floc.가 형성될 때까지 주입)
12. floc.가 형성되면 Alum 주입을 멈추고, polymer을 주입한다.
13. polymer을 주입하게 되면 교반기 속도를 20~30rpm으로 조절한다.
14. floc의 크기가 커지면, polymer주입을 멈추고, 교반기를 끄고, 침전반응을 시킨 다.
15. 침전과정을 관찰한다.
16. 실험결과를 기록한다.
17. 원수와 처리수(상등액)의 Cr+6를 UV나 AA를 사용하여 분석해 처리효율을 계 산한다.
실험 시
주의사항 및 준비사항
-주의 사항: 황산수용액의 제조시 많은열을 발생하고 비등하여 액이 튀어 화상의 위험성이 있으므로 다음과 같이 제조한다. 먼저 비이커 안에 물을 채우고 냉각 수조 안에 넣은 후 유리봉을 따라 천천히 농황산을 부어 제조한다.
-준비사항
1. 전원 준비: AC220V 단상 2A 이상의 전선으로 준비한다.
2. 장치에 전원을 연결하고 Main S/W를 켠후 교반기, 펌프의 정작동을 확인하고 실험 에 임한다.
3. 사용될 약품은 미리 제조하여 실험시 모자르는 일이 없도록 한다.
- 증류수에 농황산을 희석하여 pH2로 제조
NaOH - NaOH를 증류수에 녹여 사용(포화) pH10~12정도
NaOCl - 10%공업용 시약 사용
- 3~5%(W/W)로 제조 사용
Alum - 5~10%(W/W)로 제조 사용
Polymer- 0.5%(W/W)이하로 제조 사용
1% 이상이 되면 펌프로 주입하기 어려우므로 주의할 것.
<각 약품의 농도에 따라 주입랴의 차이를 주면 되므로, 위 농도와 다르게 제조하여 사 용하여도 무방하다.>
결
과
1. 파장 vs 흡광도 그래프
2. 농도 vs 흡광도 그래프 - 검량선
<농도가 10, 20, 40ppm일 때의 흡광도(Abs)>
농도(g/L)
평균 흡광도
10
0.106
20
0.2.35
40
0.489
수돗물을 base로 하여 각 농도의 용액(10, 20, 40ppm)을 UV로 측정하고 검량선을 작성하여
A = εbc의 흡광도 A와 농도 C와의 관계식을 얻는다.
A = εbc
A : Absorbance(흡광도)
b : Cell 상수(1cm)
ε : Absorptivity(흡광계수)
C : Concentration(농도(ppm))
⇒ A=0.015*C (C=A/0.015)
파장 275일 때 상층액의 흡광도=0.066
C=0.066/0.015=4.4ppm
처리 효율(%) =
= = 89%
고
찰
이번 실험은 독성을 가진 6가 크롬화합물을 포함하는 폐수를 제조 후 각종 처리로 독성이 없는 3가 크롬으로 환원시키고 이를 응집해 폐수처리를 하는 실험이다. 이때 환원이 잘되게 하기 위한 영역인 ph2~3, ORP 200~250mV으로 조절해주기 위해 환원제 황산()-ph↓,NaOH-ph↑, NaOCl-ORP↑, -ORP↓를 넣어 주고 이 조건이 맞춰 지면 폐수처리를 진행한다. 하지만 ph 조절을 위해 프린트에 적힌 농도데로 황산과 NaOH용액을 만들어 넣어주었더니 변화가 잘 일어나지 않아 이 두 용액은 원액을 넣어주었다. 이렇게 환원반응이 일어나면서 색이 노란색에서 푸른색으로 변화하였고 이후 처리를 위해 응집제로 알룸을 넣으니 솜사탕을 만들때와 비슷한 실같은 응집물질이 생겼고 이를 더 뭉치게 하기위해 폴리머를 넣으니 완전히 눈에 잘 보이도록 응집되어 가라앉았다. 이때 주의할 점은 polymer를 너무 많이 넣으면 덩어리가 너무 많이 뭉쳐서 교반기 사이에 끼이거나하여 침전물을 버릴 때 힘들어지므로 적당한 양의 polymer를 수돗물에 희석시킨 후 넣어주어야 한다.
침전반응이 끝나면 원수와 처리수(상등액)의 를 UV를 사용하여 분석해 처리효율을 계산하면 실험은 끝이 난다. 이때 UV는 농도가 너무 진하면 흡광도 관찰이 어려워지기 때문에 측정하기 전에 원수는 반드시 5배로 희석해야 한다. 이번 실험에서는 용액을 수돗물로 만들었기 때문에 수돗물을 base로 하고 각 농도10, 20, 40ppm의 용액, 상등부 액을 UV로 측정하여 파장에 따른 흡광도를 볼 수 있었다. (이때 Cr은 최대 파장이 275이므로 파장범위를 200~300를 선택하여 측정한다.)
UV를 측정할 때는 항상 Base를 따로 찍는데 이는 용매인 base물질도 빛을 흡수하기 때문에 이값을 빼주어 용질만의 흡광도를 측정하기 위해서 이다.
마지막으로 결과값을 살펴보면 처리효율이 89%로 꽤 처리가 잘된 것을 알 수 있다. 나머지 11%는 처음 조건을 맞춰줄 때 좀 더 범위 안에 들어가게 하고 반응시간을 더 여유있게 주었다면 처리효율이 더 높아지지 않았을까 하는 생각을 했다.
참고
문헌
- 실험 프린트물
- 예비보고서(PPT)
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