39. 물의 산성도와 알칼리도는 무엇인가요?
물의 산성도는 물에 함유된 물질 중 강염기를 중화시킬 수 있는 물질의 양을 나타냅니다. 산성을 유발하는 물질은 크게 세 가지 유형으로 나뉩니다. H+ 이온을 완전히 해리시키는 강산(예: HCl, H2SO4), H+ 이온을 부분적으로 해리시키는 약산(H2CO3, 유기산), 그리고 강산과 약염기로 이루어진 염(예: NH4Cl, FeSO4)입니다. 산성도는 강염기 용액을 이용한 적정으로 측정합니다. 적정 시 메틸오렌지를 지시약으로 사용하여 측정한 산성도를 메틸오렌지산도라고 하며, 이는 첫 번째 유형의 강산과 세 번째 유형의 강산염에 의해 생성된 산성도를 모두 포함합니다. 페놀프탈레인을 지시약으로 사용하여 측정한 산성도는 페놀프탈레인산도라고 하며, 이는 위의 세 가지 유형의 산성도를 모두 합한 것이므로 총산도라고도 합니다. 자연수는 일반적으로 강산성을 띠지 않지만, 탄산염과 중탄산염을 함유하고 있어 알칼리성을 띕니다. 물에서 산성이 검출되는 것은 대개 산성 물질에 의해 오염되었음을 의미합니다.
산성도와 반대로, 물의 알칼리도는 강산을 중화할 수 있는 물 속 물질의 양을 나타냅니다. 알칼리성을 나타내는 물질에는 OH- 이온을 완전히 해리시키는 강염기(예: NaOH, KOH), OH- 이온을 부분적으로 해리시키는 약염기(예: NH3, C6H5NH2), 강염기와 약산으로 이루어진 염(예: Na2CO3, K3PO4, Na2S) 및 기타 세 가지 종류가 있습니다. 알칼리도는 강산 용액을 이용한 적정으로 측정합니다. 적정 시 메틸오렌지를 지시약으로 사용하여 측정한 알칼리도는 위의 세 가지 유형의 알칼리도를 모두 더한 값으로, 이를 총 알칼리도 또는 메틸오렌지 알칼리도라고 합니다. 페놀프탈레인을 지시약으로 사용하여 측정한 알칼리도는 페놀프탈레인 염기도라고 하며, 여기에는 첫 번째 유형의 강염기와 세 번째 유형의 강염기염이 생성하는 알칼리도의 일부가 포함됩니다.
산성도와 알칼리도를 측정하는 방법에는 산염기 지시약 적정법과 전위차 적정법이 있으며, 일반적으로 탄산칼슘(CaCO3)으로 환산하여 mg/L 단위로 측정합니다.
40. 물의 pH 값은 얼마입니까?
pH 값은 측정된 수용액 내 수소 이온 활성도의 음의 로그값으로, pH=-lgαH+로 정의됩니다. 이는 하수 처리 과정에서 가장 흔히 사용되는 지표 중 하나입니다. 25℃ 조건에서 pH 값이 7일 때, 물 속 수소 이온과 수산화 이온의 활성도가 같아지며, 이에 해당하는 농도는 10⁻⁷mol/L입니다. 이때 물은 중성이며, pH 값이 7보다 크면 알칼리성입니다.<7 means the water is acidic.
pH 값은 물의 산성도와 알칼리도를 반영하지만, 물의 산성도나 알칼리도를 직접적으로 나타내는 것은 아닙니다. 예를 들어, 0.1mol/L 염산 용액과 0.1mol/L 아세트산 용액의 산성도는 모두 100mmol/L이지만, pH 값은 상당히 다릅니다. 0.1mol/L 염산 용액의 pH 값은 1인 반면, 0.1mol/L 아세트산 용액의 pH 값은 2.9입니다.
41. 일반적으로 사용되는 pH 값 측정 방법에는 무엇이 있습니까?
실제 생산 현장에서 하수처리장으로 유입되는 폐수의 pH 변화를 빠르고 쉽게 파악하기 위해 가장 간단한 방법은 pH 시험지를 이용해 대략적으로 측정하는 것입니다. 부유물질이 없는 무색 폐수의 경우 비색법을 사용할 수도 있습니다. 현재 우리나라의 표준 수질 pH 측정법은 전위차법(GB 6920-86 유리전극법)입니다. 이 방법은 일반적으로 색, 탁도, 콜로이드 물질, 산화제, 환원제의 영향을 받지 않으며, 깨끗한 물의 pH 측정은 물론 오염 정도가 다양한 산업 폐수의 pH 측정에도 사용할 수 있습니다. 따라서 대부분의 하수처리장에서 널리 사용되는 pH 측정 방법입니다.
pH 값을 전위차법으로 측정하는 원리는 유리 전극과 알려진 전위를 가진 기준 전극 사이의 전위차를 측정하여 지시 전극의 전위, 즉 pH 값을 얻는 것입니다. 기준 전극으로는 일반적으로 칼로멜 전극 또는 Ag-AgCl 전극이 사용되며, 칼로멜 전극이 가장 흔하게 사용됩니다. pH 전위차계의 핵심은 전극에서 발생한 전위를 증폭하여 미터 헤드에 숫자 또는 바늘 형태로 표시하는 직류 증폭기입니다. 전위차계에는 일반적으로 전극에 미치는 온도의 영향을 보정하기 위한 온도 보상 장치가 장착되어 있습니다.
폐수처리장에서 사용되는 온라인 pH 측정기의 작동 원리는 전위차 측정법이며, 사용 시 주의사항은 기본적으로 실험실용 pH 측정기와 동일합니다. 그러나 사용되는 전극은 폐수, 폭기조 등 기름이나 미생물이 다량 함유된 환경에 장시간 지속적으로 노출되므로, pH 측정기에 전극 자동 세척 장치가 장착되어 있어야 할 뿐만 아니라 수질 조건 및 운영 경험에 따라 수동 세척도 필요합니다. 일반적으로 유입수 또는 폭기조에 사용되는 pH 측정기는 일주일에 한 번, 유출수에 사용되는 pH 측정기는 한 달에 한 번 수동 세척을 실시합니다. 온도, 산화환원전위(ORP) 등을 동시에 측정할 수 있는 pH 측정기의 경우, 해당 측정 기능에 필요한 사용 주의사항에 따라 유지 관리해야 합니다.
42. pH 값을 측정할 때 주의해야 할 사항은 무엇입니까?
⑴포텐시오미터는 건조하고 먼지가 없는 곳에 보관해야 하며, 정기적으로 전원을 켜서 유지 보수를 해야 합니다. 전극의 입력 리드 연결부는 물방울, 먼지, 기름 등이 들어가지 않도록 깨끗하게 유지해야 합니다. 교류 전원을 사용할 때는 접지가 잘 되었는지 확인하십시오. 건전지를 사용하는 휴대용 포텐시오미터는 건전지를 정기적으로 교체해야 합니다. 또한, 포텐시오미터는 정기적으로 교정 및 영점 조정을 해야 합니다. 디버깅이 제대로 완료된 후에는 포텐시오미터의 영점과 교정 및 위치 조정 레귤레이터를 테스트 중에 임의로 회전시킬 수 없습니다.
표준 완충 용액 제조 및 전극 세척에 사용되는 물은 이산화탄소를 함유하지 않아야 하며, pH는 6.7~7.3, 전도도는 2 μs/cm 미만이어야 합니다. 음이온 및 양이온 교환 수지로 처리한 물은 끓여서 식히면 이러한 조건을 충족할 수 있습니다. 제조된 표준 완충 용액은 밀봉하여 유리병이나 폴리에틸렌 병에 담아 4℃의 냉장고에 보관하면 수명을 연장할 수 있습니다. 실온이나 공기 중에 보관할 경우, 일반적으로 사용 수명은 1개월을 넘지 않으며, 사용한 완충 용액은 재사용을 위해 보관 용기에 다시 넣을 수 없습니다.
⑶ 본격적인 측정 전에 기기, 전극, 표준 완충 용액이 정상인지 먼저 확인하십시오. pH계는 정기적으로 교정해야 합니다. 일반적으로 교정 주기는 3개월 또는 6개월이며, 2점 교정법을 사용합니다. 즉, 측정 대상 시료의 pH 범위에 가까운 두 개의 표준 완충 용액을 선택합니다. 일반적으로 두 완충 용액의 pH 차이는 최소 2 이상이어야 합니다. 첫 번째 용액으로 위치를 조정한 후, 두 번째 용액으로 다시 측정합니다. pH계의 표시 결과와 두 번째 표준 완충 용액의 표준 pH 값의 차이가 0.1 pH 단위를 넘지 않아야 합니다. 오차가 0.1 pH 단위보다 크면 세 번째 표준 완충 용액을 사용하여 다시 측정합니다. 이때 오차가 0.1 pH 단위 미만이면 두 번째 완충 용액에 문제가 있을 가능성이 높습니다. 오차가 여전히 0.1 pH 단위보다 크면 전극에 문제가 있는 것이므로 전극을 수리하거나 교체해야 합니다.
표준 완충 용액이나 시료를 교체할 때는 전극을 증류수로 완전히 헹구고, 전극에 묻은 물은 여과지로 흡수시킨 후 측정할 용액으로 다시 헹궈 상호 영향을 제거해야 합니다. 이는 특히 약한 완충 용액을 사용할 때 중요합니다. pH 값을 측정할 때는 수용액을 적절히 저어 용액이 균일해지고 전기화학적 평형 상태에 도달하도록 해야 합니다. 측정값을 읽을 때는 저어주는 것을 멈추고 잠시 정치시켜 측정값이 안정되도록 해야 합니다.
측정 시에는 먼저 두 전극을 물로 깨끗이 헹군 다음, 물 시료로 다시 헹굽니다. 그런 다음 물 시료가 담긴 작은 비커에 전극을 넣고 손으로 비커를 살살 흔들어 물 시료가 고르게 섞이도록 한 후, 판독값이 안정되면 pH 값을 기록합니다.
게시 시간: 2023년 10월 26일
