KR100489533B1 - 화학적산소요구량의 간이 분석법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중에 존재하는 화학적산소요구량을 다른 실험기구나 도구를 사용하지 않고, 간이로 간편하게 분석할 수 있는 분석방법에 관한 것이다. 우리나라 수질오염공정시험방법의 분석법을 기초로 연구하여 약품을 적정하게 조합하고 분석절차를 간단히 한 것이다. 약품은 1개의 혼합분말로 제조하며 밀폐용기에 담아 놓고 분석하고자 하는 물을 일정량 주입한 후 흔들어 반응시키며 소정시간 후에 색의 변화로 각 농도를 판정하는 방법이다.

Description

화학적산소요구량의 간이 분석법{The Simplied method of analysis for Chemical Oxygen Demand}

우리나라 수질오염공정시험방법에는 화학적산소요구량 측정법이 잘 설명되어 있다. 이 방법은 첨가되는 약품은 상황에 따라 여러 가지를 사용하고 있지만 원리는 모두 첨가되는 과망간산염의 색변화를 관찰하는 것이다.

특히 알카리 조건에서 과망간산칼륨에 의한 화학적산소요구량 분석방법은 시료를 알칼리성으로 하여 과망간산칼륨 일정량을 넣고 60분간 수욕상에서 가열반응 시키고 요오드화칼륨 및 황산을 넣어 남아 있는 과망간산칼륨에 의하여 유리된 요오드의 양으로부터 산소의 양을 측정하는 방법이다. 측정순서는 300㎖ 둥근바닥플라스크에 시료 적당량을 취하여 물을 넣어 50㎖로 하고 10% 수산화나트륨용액 1㎖를 넣어 알칼리성으로 한다. 여기에 0.025N-과망간산칼륨용액 10㎖를 정확히 넣은 다음 둥근바닥플라스크에 냉각관을 붙이고 수욕의 수면이 시료의 수면보다 높게하여 끓는 수욕중에서 60분간 가열한다. 냉각관의 끝을 통하여 물 소량을 사용하여 씻어준 다음 냉각관을 떼어 내고 10%(W/V)요오드화칼륨용액 1㎖를 넣어 방냉한다. 4%(W/V) 아지드화나트륨 한 방울을 가하고, 황산용액(2+1) 5㎖를 넣어 유리된 요오드를 지시약으로 전분용액 2㎖를 넣고 0.025N-티오황산나트륨용액 으로 무색이 될 때까지 적정한다. 따로 시료량과 같은 양의 물을 사용하여 같은 조건으로 바탕시험을 행하여 비교하는 방법이다.

그러나 이렇게 우리나라 수질오염공정시험방법에 의해 화학적산소요구량, 질산성질소 및 아질산성질소를 측정하려면 여러 가지 실험기구를 갖추어야 하기 때문에 현장에서 간단히 측정할 수는 없다.

현장에서 간단히 측정하고자 하는 노력으로 대한민국 실용신안 등록번호 실 1996-0002033에서 화학적산소요구량을 분석하기 위한 씨오디측정용 검지제를 개발한 바 있다. 이 발명에서는 산화제로 MMnO₄을 사용하고 산화촉진제로 MOH를 첨가하며 금속산화물 생성억제제로 (M)₂SO₄를 첨가한다(여기서 M은 알카리금속). 산화촉진제는 산화제에 대해 중량혼합비가 10∼1000배이고 금속산화물생성억제제는 산화제에 대해 중량혼합비가 5∼500배이다. 이 방법도 수질오염공정시험방법에 토대를 한 것으로 산화제로 과망간산염을 이용하고 산화촉진제로 알카리조건을 사용하며 금속산화물생성 억제제로 (M)₂SO₄를 사용한다는 것은 기지의 사실이다. 여기서 중요한 부분은 산화제와 산화촉진제 및 금속산화물생성억제제의 비율이라고 설명되어 있다.

본 발명은 우리나라 수질오염공정시험방법을 토대로 화학적산소요구량을 현장에서 간이로 분석할 수 있는 방법을 개발하고자 하였다. 현장에서 다른 기구나 도구를 사용하지 않고 한번의 조작만으로 분석할 수 있게 하기 위하여 혼합분말 형태의 시약을 개발하여 밀폐용기에 담은 후 분석하고자 하는 시료를 주입하여 흔드는 것만으로 화학적산소요구량을 분석할 수 있도록 개발하고자 하였다.

본 발명자들은 우리나라 수질오염공정시험방법에 설명되어 있는 분석방법의 원리를 이용하였다. 분석의 용이성을 높이기 위하여 모든 시약을 분말형태로 혼합하고자 하였으며 따라서 가장 중요한 것은 각 분말 시약들간에 반응성이 없어야 하는 것이다.

앞에서도 설명되었듯이 알카리성 조건에서 과망간칼륨에 의한 화학적산소요구량 분석법은 알카리조건에서 산화제로 과망간산염과 산화촉진역할로 알카리조건을 주며, 금속생성억제제로 황산알카리를 사용한다는 것은 기지의 사실이다. 본 발명자들이 연구한 결과 대한민국 실용신안 등록번호 실1996-0002033에 설명되어 있는 산화촉진제와 산화제의 중량혼합비가 10∼1000배, 금속산화물생성억제제와 산화제의 중량혼합비가 5∼500배라는 조건은 비율이 효과적이지 못하다는 것을 알게 되었다.

본 발명자들의 연구에 의하면 산화촉진제로 첨가되는 (M)OH의 경우 산화제에 대해 중량혼합비로 1이 첨가되거나 10000이 첨가되거나 과망간산의 색변화에는 크게 영향을 미치지 않는다는 것을 알게 되었다. 산화촉진제의 첨가량은 중요하지 않으며 산화촉진제를 첨가하여 분석하고자 하는 시료의 페하를 11보다 높게 맞추면 분석에 아무 문제가 없었다. 또한 금속산화물생성억제제의 중량혼합비율은 산화제에 대해 700내지 2500배가 더 효과적이라는 것을 알게 되었다.산화제와 금속산화물생성억제제의 중량혼합비율이 700배보다 낮으면 색이 탁하며 2500보다 높으면 용해되지 않는 금속산화물생성억제제가 발생하여 다시 색이 탁해지는 현상이 발생한다.

본 발명에서는 색변화는 과망간산염에 의해 일어나는데 과망간산의 환원정도에 따라 적자색에서 보라색, 녹색, 노란색의 순서로 변화하게 된다. 측정하고자 하는 화학적산소요구량 농도 범위에서 이러한 색변화가 순차적으로 모두 일어나야 분석이 가능하다. 본 발명자들은 본 분석시약을 제조하는데 있어 상기의 색변화가 모두 일어날 수 있도록 하는데 가장 중요한 것은 존재하는 최대 화학적산소요구량과 첨가되는 산화제의 중량비라는 것을 알게 되었다. 물에 존재하는 최대 화학적산소요구량과 산화제의 중량비가 1내지 15배가 가장 적정하였다. 1이하가 되면 낮은 농도에서도 노란색으로 변해버리며 15이상이 되면 높은 농도에서도 적자색이나 보라색의 중간형태를 나타내어 분석이 불가능해진다. 즉 최대 유기물의 양이 2밀리그램이면 산화제가 2내지 30밀리그램이 첨가되어야 한다. 분석시 최대 유기물의 양을 분석하면 노란색을 나타내게 되는 것이다. 금속산화물생성억제제의 혼합비율은 물에 존재하는 유기물과 산화제의 중량비가 결정된 후 산화제에 대해 결정되어져야 한다.

본 발명에서는 분석시약을 한 개의 혼합분말로 제조하고자 한다. 따라서 여러 가지 분말을 균일하게 혼합하지 않으면 분석이 일정하게 되지 않는 어려움이 있다. 따라서 본 발명에서는 균일한 혼합을 하기 위하여 과망간산염을 200메쉬이하로 분쇄한후 미분말을 금속생성억제제로 첨가되는 분말에 코팅시켰다. 금속생성억제제는 비교적 큰 입도를 가지고 있기 때문에 미분의 과망간산염은 금속생성억제제 표면에 코팅이 잘되었다. 그후 산화촉진제로 (MOH)를 첨가하고 혼합하여 분말시약을 제조하면 분석시 일정한 분석이 가능하다. 산화촉진제의 양은 분석에 크게 영향을 미치지 아니하므로 혼합에 크게 주의할 필요는 없다.

본 발명의 혼합분말로 된 분석시약을 유리제 또는 PE재질의 용기에 주입하여 밀폐하면 현장에서 다른 도구나 기구없이 분석할 수 있는 간이검사키트가 된다. 분석방법은 밀폐용기의 뚜껑을 열고 측정시료를 소정량 주입한 후 흔들어 소정시간후 색의 변화로 오염도를 결정하면 된다.

본 발명의 상세한 설명은 실시예를 통하여 소개되지만 실시예만 국한되는 것은 아니다.

[실시예 1]

화학적산소요구량 농도가 0, 5, 10, 20 50, 100ppm인 표준시료를 제조하였다 측정시료를 2밀리리터 취하기로 하고 그 때의 최대 화학적산소요구량인 0.2밀리그램에 대해 과망간산칼륨이 중량비로 1내지 15배가 되도록 조절하고, 금속산화물생성억제제로 황산나트륨을 산화제에 대해 중량비로 700내지 2500배가 되도록 조절하였다. 과망간산칼륨을 200메쉬 이하로 미분쇄하여 황산나트륨에 코팅시키고 다시 산화촉진제로 수산화나트륨을 산화제와 같은 양으로 첨가하고 혼합하여 화학적산소요구량 측정용 간이검사키트를 제조하였다. 이렇게 제조된 분말시약을 PE재질의 투명한 용기에 담고 표준시료를 주입하여 뚜껑을 닫고 10회정도 흔들어 혼합하며 5분후에 색의 변화를 관찰하였다. 그결과를 표1에 나타내었다.

[비교예 1]

최대 화학적산소요구량인 0.2밀리그램에 대해 과망간산칼륨이 중량비로 0.8, 15.5배가 되도록 조절하고, 금속산화물생성억제제로 황산나트륨을 산화제에 대해 중량비로 670, 2550배가 되도록 조절하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법. 그 결과를 표 2에 나타내었다.

[비교예 2]

과망간산칼륨을 분쇄하지 않고 수산화나트륨, 황산나트륨과 혼합하여 화학적산소요구량 측정용 간이검사키트를 제조한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법. 그 결과를 표 3에 나타내었다.

본 발명은 현장에서 매우 간단하고 간편하게 화학적산소요구량을 간이로 분석할 수 있어 현장에서 즉각적인 분석이 가능하다. 또한 본 발명은 화학적산소요구량뿐만 아니라 분석 원리가 동일한 과망간산칼륨소비량 분석에도 적용할 수 있다.

Claims (3)

1. 알카리조건에서 과망간산칼륨 산화에 의한 화학적산소요구량을 간이분석하는데 있어서

   측정하고자 하는 최대 화학적산소요구량에 대해 산화제로 과망간산염을 중량비로 1내지 15배가 되도록 하고, 금속산화물생성억제제로 황산알카리를 산화제에 대해 중량비로 700내지 2500배가 되도록 하며, 알카리족의 수산화물을 첨가하여 혼합하므로써 분말상의 화학적산소요구량 분석시약을 제조하는 방법
2. 제1항에 있어서 과망간산염을 200메쉬 이하로 분쇄하여 금속산화물생성억제제인 황산알카리에 코팅시킨후 알카리족 수산화물을 첨가하여 혼합하므로써 화학적산소요구량 분석시약을 제조하는 방법
3. 제1항에 있어서 제조된 화학적산소요구량 분석시약을 투명한 밀폐용기에 담아 간이분석키트를 제작하고 이 간이분석키트에 측정하고자 하는 시료를 주입하여 색변화로 화학적산소요구량을 간이 측정하는 방법