maestroyoon1982

 ORP란? 무엇인지에 대해 설명해 드리겠습니다.

ORP 는“Oxidation Reduction Potential” 의약어로산화환원전위차입니다.  또한REDOX 로도알려져있으며, 화학반응공정에서제어와모니터에사용되는유용한측정항목으로화학반응공정에서나타나는이온들의산화와환원과정을측정합니다.

산화(Oxidation): 산소증가/ 전자(electrons) 감소
환원(Reduction): 산소감소/ 전자(electrons) 증가

ORP 사용예시:
 오존(Ozone) 살균소독기자동제어

 염소(Chlorine) 살균소독기자동제어

ORP 측정단위= mV

ORP 사용처

§  상수도소독과정– 염소투입량자동제어및잔류염소량측정

§  도금과정- CN 제거과정및크롬메이트감쇠과정

§  오존(Ozone) - 소독수족관, 물소독공정

§  생화학실험연구실

§  표백과정

§  식용조류피부살균세척과정

§  과일및야채자동세척과정

§  펄프표백과정

§  수영장및스파소독과정- 염소투입량자동제어및잔류염소량측정

ORP 전극의 작동원리에 대해 설명해 드리겠습니다.

ORP 전극의측정원리는측정전극으로백금(Nobel metal)을사용한다는사실을제외하면, PH 전극의측정원리와동일합니다. 백금은화학적인반응이더적기때문에이것을주전극으로사용합니다. 그외에도금(Gold)과은(Silver) 등도사용되지만, 대부분백금을사용합니다.

상대전극(참조전극)도PH전극과동일합니다. Reference electrode 는Ag/AgCl (silver/silver chloride) 로제작되어있으며, 이전극은AgCl (silver chloride)이용존된적절한농도의KCl 용액[1]을전해액으로사용합니다.

산업용전극의경우, 참조전극은두개의Junction 으로보호됩니다. 이런보호방식을"Double Junction" 이라고합니다. Combination ORP 전극[2]도Combination pH 전극과동일하게작동합니다.

참조전극이일정한MV(millivolt) 값을출력하고있는동안, 이에대응하는주전극은MV(millivolt) 단위로산화반응(Oxidizing)과환원반응(Reducing)을측정합니다. ORP의통상측정범위는2,000MV ~ -2,000MV 입니다. PH 측정기도MV(millivolt) 값을수신하여, 그측정값을환산표시하는형식을취하고있어대부분의ORP 측정기는PH 측정기와동일한구조를가지며, 최근에는대부분PH/ORP 겸용으로생산되고있습니다.

ORP 측정은  온도보상을 사용하지 않습니다. 측정대상 유체의 구성물질에 따라 값이 전혀 다르게 나타나 특정한 보상계수를 설정하는 것이 불가능합니다

pH란 무엇인지 설명해 드리겠습니다.

측정은 산성과 염기성을 측정하는 기술입니다. 수소이온(H+)의 총량에 의해 산성(고농도의 수소이온)과
염기성(저농도의 수소이온)으로 분류됩니다. pH 측정범위는 0~14 이며, 0 이하의 강산이나 14 이상의
강염도 측정은 가능하지만(이론측정), 기존의 전극제조기술로는 측정이 불가능합니다. pH 측정범위는 물의
해리반응1에 의해 파생됩니다.

pH = - log10[H+]
H2O -> H+ + OH- = 1 x 10-14 (mol/L)2 = Kw (Kw is the dissociation constant of water).2

해리 [解離, dissociation] : 분자가 그 분자를 구성하고 있는 각각의 원자나 이온, 또는 보다 작은
분자들로 나누어지는 현상이다. 예를 들어, 염산 HCl 은 물에 녹아 H+와 Cl-의 두 이온으로 나누어 지는
것을 들 수 있고, 생물체 내에서 일어나는 헤모글로빈의 산소운반도 해리 반응의 하나이다. 해리 반응은
가역적인 반응으로, 평형상태가 존재한다.
HCl 이 물에 녹으면 거의 100% 이온화 되어 H+와 Cl-가 만들어지지만, 만들어진 H+와 Cl-가 언제나 그
상태로 존재하는 것은 아니다. H+와 Cl-가 다시 결합하여 HCl 이 되기도 한다. 다만 이렇게 해리와 결합이
끊임없이 일어나는 과정 속에서 해리 반응쪽으로 평형이 치우쳐 H+와 Cl-의 비율이 HCl 에 비해 현저하게
높을 뿐이다. 산, 염기는 해리 반응이 얼마나 우세한가에 따라 그 세기가 달라진다. 해리 반응이 잘
일어나는 산, 염기는 H+나 OH-를 많이 만들기 때문에 강한 산, 염기로 작용한다.

측정예시> PH 5.5 인 물의 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)의 양은?

PH 측정 중 온도차이에 측정값 차이의 주요한 원인이 됩니다.

온도에 따른 물의 해리반응식 변화



 pH 와 산도/염기도의 관계에 대해 설명해 드리겠습니다. 

pH 측정은 산성과 염기성을 측정하는 기술입니다. 여기서 산도3와 염기도4는 반드시 pH 값과 일치하지 않습니다.
비슷한 조건의 비슷한 용액의 경우에는 산도가 낮으면, pH 는 높게 나오고 산도가 높으면, pH 는 낮게 나오는 것이 원칙입니다.
페놀프탈렌을 지시약이나 BTB 지시약을 사용하여 산도를 구하는 경우, 여러 가지 염류도 산으로 작용을 하게 됩니다. 예를 들면 구연산, 젖산, 등이 석회 나 아민 등이 결합해서 염을 형성하고 있다는 가정의 경우, 이들의 PH 는 거의 중성으로 되어 있는데 이것을 가지고, 산도를 측정하면 염기가 어느 정도의 농도로 될때 까지 지시약이 반응을 하지 않고, 수산화 나트륨은 염을 분해하는데 소비되어 산도가 높은 것으로 나타나지만 실제의 [H+] 농도는 낮기 때문에 PH 는 낮게 나오고, 산도는 높게 나올 수가 있습니다.
즉 PH 4.3 과 PH 8.3 사이에 염을 분해시키고, 용액속의 유리된 염기가 지시약의 색을 변경 시키지 못하는 경우도 있습니다.
일반적으로 순수한 물에 가까울수록 적은 양의 산으로 PH 의 변화폭이 커지고 용해된 물질이 많을 수록 적은 양의 산이나 염기로 PH 의 변화폭이 커지는데 이것은 일종의 Buffer 작용에 의한 것으로 설명될 수 있습니다.

산도 [酸度, acidity] : 히드록시기는 산 또는 음이온으로 치환할 수 있는 것이며, 산과 중화반응을 할 때의 산의 필요량을 아는 척도가 됩니다. 예를 들면, 수산화나트륨[NaOH],·수산화칼륨[KOH] 등은 산도 1,수산화칼슘 [Ca(OH)2],·수산화바륨 Ba(OH)2 등은 산도 2, 수산화란탄 La(OH)3 은 산도 3 이며, 각각 1 가염기·2 가염기· 3 가염기라 하며 산도가 2 이상인 것을 모두 다 가염기라고 합니다. 산도에 대하여 산 1mol 속에 함유되어 있는 수소원자 중에서 금속원자 또는 양이온과 치환할 수 있는 수소원자의 수를 염기도(鹽基度)라고 합니다. 한편, 산의 세기를 말하는 산성도(酸性度)도 산도라고 할 때가 있으므로 흔히 혼동되고 있습니다.

알칼리도[alkalinity] : 염기성 용액의 중화적정 시에 필요한 산성용액의 양 ; 시료수(試料水)에 지시약으로서 페놀프탈레인이나 메틸오렌지를 가하고, 이것을 이미 농도를 알고 있는 염산이나 황산으로 중화적정하여 측정합니다. 페놀프탈레인을 사용한 알칼리도는 페놀프탈레인알칼리도(P-Alkalinity)라고 하며, 천연수에 함유되어 있는 수산이온의 총량과 탄산이온의 반량(半量)에 상당합니다. 메틸오렌지를 사용한 알칼리도를 메틸오렌지알칼리도(M-Alkalinity)라고 하며, 탄산수소이온까지 포함한 총알칼리도를 나타냅니다.
엄밀하게는 약한 알칼리성을 보이는 물질의 총량을 나타냅니다. 알칼리도는 흔히 얼마만큼의 탄산칼슘에 상당하는가로 표현됩니다. 예를 들면, 해수 100 ㎤를 0.01N 의 염산으로 적정하면 25 ㎤를 필요로 합니다. 그때, 이 해수의 알칼리도는 120ppm 입니다.

산도[Acidity]와 알칼리도[Alkalinity]의 측정: 산도[Acidity]와 알칼리도[Alkalinity]의 측정은 적정효과(Titration effect)를 이용한 적정계(Titrator)가 주로 사용되고 있습니다. 산도 [Acidity]는 Methyl Orange and Phenolphthalein (Total) Methods 방법(순차반응)을 사용하여 측정하고, 알칼리도 [Alkalinity] 는 Phenolphthalein and Total Method 방법(순차반응)을 사용하여 측정합니다.

관련자료 : http://blog.naver.com/bkyoon1982

1.개요

경도란 물의 세기의 정도를 나타내는 뜻으로 경도 유발물질에는 칼슘, 마그네슘, 철, 스트론튬, 망간 등이 있습니다.경도를 산출할때 물속에 용존하는 칼슘, 마그네슘, 망간, 스트론튬, 철등 2가 양이온 금속의 함량을이에 대응하는 탄산칼슘( ppm) 으로 환산하여 표시 합니다.

경도가 높은 물은 가정용수나 공업용수로도 좋지 않습니다. 특히 보일러용수로는 스케일의 원인 이 되므로 적당하지 않습니다. 그러나 양조용으로는 경도가 약간 높은 것이 좋습니다. 경도가 너무 높은 물을 마시면 설사를 일으킬 수 있으며 우리나라 음용수 기준으로는 300ppm 이하로되 어있으나 실제로는 100ppm 이하가 좋습니다.

칼슘경도와 마그네슘 경도를 합한것을 물의 전경도라고 하고, 물을 끓임으로써 경도가 제거되는 경우를 일시경도라고 하며, 끓여도 경도가 제거되지 않는 경우를 영구경도라고 합니다. 통상적으로는 전경도를 기준으로 0∼75㎎/ℓ이면 단물(연수), 75∼150㎎/ℓ이면 비교적 약한 센물, 150∼300㎎/ℓ 은 센물(경수), 300㎎/ℓ 이상이면 아주 강한센물로 구분 됩니다.

염류(황산칼슘 ·탄산칼슘 ·수산화마그네슘 )가 함유되어 있는 물은 고온에서는 용해도가 감소 하며 온도가 높은 기관 안벽에 석출되며 . 또 고온에서 분해하기 쉬운 칼슘염 · 마그네슘염이 함유되어 있으면 탄산염이나 수산화물 (水酸化物)이 되어 석출되는데 이를 스케일(Scale,관석) 이라고 합니다.

이와 같은 스케일이 형성되면 보일러, 배관, 산업기기 등에 석출되어 열전달 효율을 저하 시키고 기기의 고장이 원인이 되어 보통 산업설비에서는 경도의 높고 낮음을 불문하고 연수기(경수연화장치)를 설비하는 것이 일반적 입니다.

경수를 연수로 바꾸는 기구가 바로 경수 연화장치, 즉 연수기 입니다. 연수기의 동작원리는 칼슘 (Ca ² ),마그네슘(Mg ² ),이 많이 함유된 경수를 아주 작은 물고기 알 모양의 이온 교환수지(IonExchanging Resin)를 통과 시켜 물속의 Ca ² , Mg ² 를 수지중의 Na+ 이온과 교환하여 수중에 칼슘, 마그네슘성분을 제거하여 연수를 제조하는 방법입니다

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1. 개요

철(鐵) 또는 쇠는 화학원소로 기호는 Fe(←라틴어: Ferrum)이고 원자 번호는26 입니다. 철은 핵합성으로 생성되는 최종 원소로, 초신성등의 격변적인 사건을 필요로하지않는 가장 무거운 원소입니다. 따라서 우주에 가장 많이 퍼져 있는 중금속이라고 볼수 있으며 우주에서도 열 번째로 흔한 원소라고 여겨져 왔습니다. 지구를 이루는 가장 주요한 원소로 지구 중량의 34.8%를 차지하고 지구 중심핵에 가장 많이 분포하며, 지각에는 5% 쯤을 차지합니다. 지구의 중심핵은 철의 단일 결정일 수도 있으나, 철과 니켈의 혼합물일 가능성이 더 많습니다.지구의 풍부한 철은 지구 자기장을 형성하는 역할을 하고 있습니다. 철은 철광석의 형태로 산출되며, 순수한 금속 상태로는 거의 발견되지 않습니다. 순철을 얻기 위해서는 환원 반응을 통해 불순물을 제거해야 하고 다른 금속(과 비금속,특히탄소)과의 합금인강철을 만드는데 사용됩니다. 철 원자핵 내에서 핵 간의 결합 에너지는 니켈 동위 원소 인 62Ni 다음으로 가장 높 습니다. 일반적으로 가장 안정적인 핵종은 56Fe로 항성의 핵융합 과정을 통해 만들어 집니다. 62Ni의 합성 과정에서 약간의 에너지를 더 얻을 수 있으나, 항성 내부의 상태는 이 과정이 진행되기에 좋은 조건이 아니기 때문입니다. 순수한 철은 백색의 광택을 나타냅니다. 전성(展性) 연성(延性)이 풍부하고, 굳기는 4.5, α, r,δ의 동소체 가 존재하며 α 철은 상온에서 안정하며, 강자성(强磁性) 이지만 769℃ 이상에서는 상자성이 되는데 예부터 이것을 β철이라 부르고 있습니다. 또한 906℃ 에서 전이점이 있고 이 온도부터 1,401℃ 까지를 r철,1,401℃의 전이점 이상을 δ철이라 합니다.

2.성질

상온에서는 공기 중에서 변화하지 않지만 습기가 있으면 녹이슬며 산소 중에서 가열하면 타고, 뜨거울때에 수증기와 반응해서 모두 산화철 Fe3O4 이 됩니다. 염소· 황· 인 등과 격렬히 작용하지만 질소와는 직접 반응하지 않고 탄소 및 규소와는 화합하며, 탄소는 강철의 성질을 좌우하기 때문에 매우 중요 합니다. 묽은 무기산에는 수소를 발생하면서 녹지만, 진한 질산에는 부동태(不動態)를 만들며 용해되지 않습니다

3.실험원리

철이온을 암모니아 알칼리성으로하여 수산화제이철(Fe(OH)3)로 침전분리하고 침전을 염산에 녹여서 염산 히드록실아민으로 제일철로 환원한 다음 O-페난트로린을 가한 후 초산암모늄을가해서  pH 를 4~5 로 조절하고,이때 나타나는 등적색의 철착염의 흡광도를 510 nm에서 측정하는 방법입니다. 정량범위 : 0.02~0.5mg,표준편차 : 10~2% 철은 지각중에 널리 존재하는 원소로써 자연수중에는 지표수에 0~15㎎/L, 평균 0.2㎎/L,지하수에는 비교적 많아 심층수에는 20㎎/L 가 함유되어있습니다.


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1. 원자의특성

화학식은 Cu(원자량 : 63.546)이고 비중: 8.92(20℃),융점 : 1,083oC,비점 : 2,595oC,색상:적색,용해성 : 질산과 가열한 진한 황산은 가용성이 있습니다.

건조한 공기 중에서는 상온에서 안정하고 이산화탄소,이산화황 또는 염분을 함유한 습한 공기 중에서는 각종 염기성염을
만들고,녹색의 녹(녹청)으로 표면을 덮게됩니다.진한 황산,질산등의 산화력이있는 산에는 잘 녹고, 염산, 묽은 황산 기타 비산화성의 산에서는 공기중의 산소작용에 의해 서서히 녹습니다. 암모니아수,시안화 알칼리 용액에도 착염을 만들고 잘 녹습니다. 또한 구리는 금이나 은과 같이 뛰어난 전기 열전도돋와 높은 전성(展性)도를 갖는 원자 구조를 갖고 있습니다.

공기 중에서 강하게 가열하면 1,000℃ 이하에서는 흑색의 CuO를, 그 이상에서는 Cu2O를 생성합니다.할로겐, 황, 셀렌과는 직접 화합하고 질소,수소,탄소와는 직접 화합하지 않지만 간접적으로 화합물을 만듭니다.

2. 주요 발생원

○ 제련공정

○가공공정(伸銅, 製線,합금등)

○화합물제조공정(황산구리,염화제일구리등) 

3.오염상태-우리 나라의 각 부문 중 평균 구리 함유량

4. 독성영향

구리는 대개의 생물에 필수적인 미량금속중의 하나 입니다. 사람에게 있어서 구리의 생물학적 기능은 특정한 필수구리 단백질의 효소활동 이기도 합니다. 18개 이상의 구리 단백질이 여러가지 신진대사 싸이클에 관여하며 포유동물의 도파민 하이드록실라제와 갈락토즈 옥시다제와같은 산소 운반에 관계되는 구리를 포함하여 효소들이 있습니다.구리의 결핍은 대뇌퇴화,색소탈색,동맥경화의 원인이 되는 것으로 알려져 있습니다.그러나 사람이 일상적으로 섭취하는 음식에는 구리성분이 있기 때문에 구리 결핍증상은 사실상 나타나지 않습니다.구리용기나 구리관으로부터 용출된 구리로 오염된 음식물이나 음료로부터 많은 양의 구리 염을 섭취하게되면 위장장해가 일어날 우려가 있습니다. 의학적으로 피임,암치료에도 적용됩니다.