수질 용존산소, 용존산소 포화율 측정법 - 적정법

수질오염공정시험기준(ES 04308.1c)

수질 용존산소, 용존산소 포화율 - 적정법

1.0 개요

1.1 목적

이 시험기준은 물속에 존재하는 용존산소를 측정하기 위하여 시료에 황산망간과 알칼리성 요오드칼륨용액을 넣어 생기는 수산화제일망간이 시료 중의 용존산소에 의하여 산화되어 수산화제이망간으로 되고, 황산 산성에서 용존산소량에 대응하는 요오드를 유리한다. 유리된 요오드를 티오황산나트륨으로 적정하여 용존산소의 양을 정량하는 방법이다.

 

1.2 적용범위

이 시험기준은 지표수, 지하수, 폐수 등에 적용할 수 있으며, 정량한계는 0.1 mg/L 이다.

[주 1] 산소 포화농도의 2배까지 용해(20.0 mg/L)되어 있는 간섭 물질이 존재하지 않는 모든 종류의 물에 적용 할 수 있다.

 

1.3 간섭물질

1.3.1 시료가 착색되거나 현탁된 경우 정확한 측정을 할 수 없다.

1.3.2 시료 중에 산․환원성 물질이 존재하면 측정을 방해받을 수 있다.

1.3.3 시료에 미생물 플록(floc)이 형성된 경우 측정을 방해받을 수 있다.

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4.0 시약 및 표준용액

4.1 설파민산 (sulfamic acid, NH2SO2OH, 분자량 : 97.09)

4.2 수산화나트륨용액 (6 M)

수산화나트륨 (sodium hydroxide, NaOH, 분자량 : 40.00) 120 g을 정제수에 녹여 50 mL로 한다.

4.3 아세트산 (acetic acid, CH3COOH, 분자량 : 60.05)

 

4.4 아자이드화나트륨용액

정제수 80 mL에 아자이드화나트륨 (sodium azide, NaN3, 분자량 : 65.01) 2 g을 녹인 다음 정제수를 넣어 100 mL로 한다.

 

4.5 암모니아용액

28 % 이상 암모니아용액 (ammonium hydroxide, NH4OH, 분자량 : 35.05)으로 한다.

 

4.6 알칼리성 요오드화칼륨 아자이드화나트륨 용액

수산화나트륨 500 g (또는 수산화칼륨(potassium hydroxide, KOH, 분자량 : 56.11) 700 g)과 요오드화나트륨 (sodium iodide, NaI, 분자량 : 149.90) 135 g (또는 요오드화칼륨(potassium iodide, KI, 분자량 : 160.01) 150 g), 아자이드화나트륨 10 g 을 정제수 약 800 mL에 녹이고 1 L로 하여 갈색병에 넣어 어두운 곳에서 보관한다. 이 용액은 산성에서 요오드를 유리한다.

[주 2] 이 시약을 산성화하면 위해한 산성 연무가 발생할 수 있다.

 

4.7 전분용액

용해성 전분 (starch) 2 g, 살리실산 (salicylic acid, C7H6O3, 분자량 : 138.12) 0.2 g을 정제수 10 mL에 녹여 혼화하고, 이를 90 ℃이상의 정제수 100 mL 중에 넣고 1분간 끓인 다음 냉각하면서 정치한다. 상층액을 사용한다.

 

4.8 칼륨명반용액

황산알루미늄칼륨․12수화물 (aluminum potassium sulfate, AlK(SO4)2․12H2O, 분자량 : 474.38) 10 g을 정제수 100 mL에 녹인다.

 

4.9 플루오린화칼륨용액

플루오린화칼륨 (potassium fluoride, KF, 분자량 : 58.10) 30 g을 정제수 100 mL에 녹인다.

 

4.10 황산나트륨용액(0.025 M)

정제수 약 800 mL에 티오황산나트륨․5수화물 (sodium thiosulfate pentahydrate, Na2S2O3․5H2O, 분자량 : 248.19) 6.205 g을 녹인다. 수산화나트륨용액(6 M) 1.5 mL 또는 수산화나트륨 0.4 g을 넣어 녹인 다음 이를 1 L로 한다. 표준 요오드산수소칼륨 용액으로 표정하여 사용한다.

 

4.10.1 표정

정제수 100 - 150 mL에 요오드화칼륨 (potassium iodide, KI, 분자량 : 166.01) 약 2 g을 녹인다. 황산용액(3 M) 1 mL(또는 황산 원액 몇 방울), 표준 요오드산수소칼륨용액(0.0021 M) 20 mL를 정제수에 넣는 후 정제수로 200 mL까지 채운다. 유리화된 요오드를 티오황산나트륨으로 적정한다. 적정의 종말점은 액의 종말점 부근에서 엶은 황색으로 되었을 때, 전분용액 3 mL를 넣어 생긴 청색이 탈색 될 때로 한다.

[주 3] 티오황산나트륨(0.025 M) 20 mL = 요오드산수소칼륨(0.0021 M) 20 mL

 

4.11 황산구리 설파민산 용액

설파민산 32 g을 정제수에 녹이고 475 mL로 한다. 따로 황산구리 (copper(II) sulfate pentahydrate, CuSO4․5H2O, 분자량 : 249.68) 50 g을 정제수에 녹이고 500 mL에 맞춘다. 두 용액을 혼합하고 아세트산 25 mL, 티오황산나트륨․5수화물 6.205 g을 정제수에 녹인다. 수산화나트륨용액(6 M) 1.5 mL 또는 수산화나트륨 0.4 g을 넣어 녹인 다음 정제수를 넣어 1 L로 한다. 아이오딘용액으로 표정한다.

 

4.12 황산망간용액

황산망간․4수화물 (manganese(II) sulfate tetrahydrate, MnSO4․4H2O, 분자량 : 223.06) 480 g (또는 황산망간․2수화물 (manganese(II) sulfate dihydrate, MnSO4․2H2O, 분자량 : 187.04) 400 g), 황산망간․1수화물 (manganese(II) sulfate monohydrate, MnSO4․H2O, 분자량 : 169.02) 364 g을 정제수에 녹이고 1 L로 한다. 황산망간 용액은 산성화된 요오드화칼륨용액을 주입하면 녹말과 반응하여 발색하지 않는다.

 

4.13 황산용액 (3 M)

황산 (sulfuric acid, H2SO4, 분자량 : 98.08) 180 mL를 정제수 1 L중에 섞으면서 천천히 넣어 식힌다.

 

4.14 표준 요오드산수소칼륨 용액 (0.0021 M)

요오드산수소칼륨 (potassium bi-iodate, KH(IO3)2,분자량=389.91) 약 812.4 mg을 정제수 1000 mL 에 녹인다.

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7.0 분석절차

7.1 전처리

시료가 현저히 착색되어 있거나 현탁되어 있을 때에는 용존산소의 정량이 곤란하다. 또한 시료에 미생물 플록 (floc)이 형성되었을 경우에도 정확한 정량이 이루어질 수 없다. 시료 중에 잔류염소와 같은 산화성 물질이 공존할 경우에도 용존산소의 정량이 방해받는다. 이러한 경우에는 다음과 같이 시료를 전처리 한다.

7.1.1 시료의 착색․현탁된 경우

시료를 마개가 있는 1 L 유리병(마개는 접촉부분이 45°로 절단되어 있는 것)에 기울여서 기포가 생기지 않도록 조심하면서 가득 채우고, 칼륨명반용액 10 mL와 암모니아수 1 mL ～ 2 mL를 유리병의 위로부터 넣고, 공기(피펫의 공기)가 들어가지 않도록 주의하면서 마개를 닫고 조용히 상․하를 바꾸어 가면서 1분간 흔들어 섞고 10 분간 정치하여 현탁물을 침강시킨다.

상층액을 고무관 또는 폴리에틸렌관을 이용하여 사이펀작용으로 300 mL BOD병에 채운다. 이때 아래로부터 침강된 응집물이 들어가지 않도록 주의하면서 가득 채운다.

 

7.1.2 황산구리-설파민산법 (미생물 플럭 (floc)이 형성된 경우)

시료를 마개가 있는 1 L 유리병(마개는 접촉부분이 45°로 절단되어 있는 것)에 기울여서 기포가 생기지 않도록 조심하면서 가득 채우고 황산구리-설파민산용액 10 mL를 유리병의 위로부터 넣고 공기가 들어가지 않도록 주의하면서 마개를 닫고 조용히 상·하를 바꾸어 가면서 1분간 흔들어 섞고 10분간 정치하여 현탁물을 침강시킨다. 깨끗한 상층액을 고무관 또는 폴리에틸렌 관을 이용하여 사이펀작용으로 300 mL BOD병에 채운다. 이때 아래로부터 침강된 응집물이 들어가지 않도록 주의하면서 가득 채운다.

 

7.1.3 산화성 물질을 함유한 경우 (잔류염소)

시료 중에는 잔류염소 등이 함유되어 있을 때에는 별도의 바탕시험을 시행한다.

용존산소측정병에 시료를 가득 채운 다음, 알칼리성 요드화칼륨-아자이드화나트륨 용액 1 mL와 황산 1 mL를 넣은 후 마개를 닫는다. 시료를 넣은 병을 상․하를 바꾸어 가면서 약 1분간 흔들어 섞는다. 여기에 황산망간용액 1 mL를 넣고 다시 상․하를 바꾸어 가면서 흔들어 섞은 다음 이 용액 200 mL를 취하여 삼각플라스크에 옮기고 전분용액을 지시약으로 하여 티오황산나트륨용액(0.025 M)으로 적정하고 그 측정값을 용존산소량의 측정값에 보정한다.

 

7.1.4 산화성 물질을 함유한 경우 (Fe(Ⅲ))

Fe(Ⅲ) 100 mg/L ～ 200 mg/L가 함유되어 있는 시료의 경우, 황산을 첨가하기 전에 플루오린화칼륨 용액 1 mL를 가한다.

 

7.2 분석방법

7.2.1 시료를 가득 채운 300 mL BOD병에 황산망간용액 1 mL, 알칼리성 요오드화칼륨-아자이드화나트륨용액 1 mL 넣고 기포가 남지 않게 조심하여 마개를 닫고 병을 수회 회전하면서 섞는다.

 

7.2.2 2분 이상 정치시킨 후에, 상층액에 미세한 침전이 남아 있으면 다시 회전시켜 혼화한 다음 정치하여 완전히 침전시킨다.

 

7.2.3 100 mL 이상의 맑은 층이 생기면 마개를 열고 황산 2 mL를 병목으로 부터 넣는다. 갈색의 침전물이 생긴다.

 

7.2.4 마개를 다시 닫고 갈색의 침전물이 완전히 용해할 때까지 병을 회전시킨다.

 

7.2.5 BOD병의 용액 200 mL를 정확히 취하여 황색이 될 때까지 티오황산나트륨 용액(0.025 M)으로 적정한 다음, 전분용액 1 mL를 넣어 용액을 청색으로 만든다. 이후 다시 티오황산나트륨용액(0.025 M)으로 용액이 청색에서 무색이 될 때까지 적정한다.

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8.0 결과보고

 

8.1 용존산소 농도 산정방법

 

a : 적정에 소비된 티오황산나트륨용액(0.025 M)의 양 (mL)

f : 티오황산나트륨(0.025 M)의 인자 (factor)

V1 : 전체 시료의 양 (mL)

V2 : 적정에 사용한 시료의 양 (mL)

R : 황산망간 용액과 알칼리성 요오드화칼륨-아자이드화나트륨 용액 첨가량 (mL)

 

8.2 용존산소 포화율 산정방법

 

용존산소량을 포화율로 나타낼 경우에는 시료의 온도와 염소이온농도에 일치하는 값을 찾아내서 다음 식에 의하여 계산한다.

DO : 시료의 용존산소량 (mg/L)

DOt : 수중의 용존산소 포화량 (mg/L)

B : 시료채취시의 대기압 (mmHg)

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