실패한 COD-Mn의 추가보정실험 공부하다가

1.  실험항목

CODMn의 실험결과 바탕시료에 과망간산칼륨(KMnO4)의 색이 남아있는 경우, 재실험 없이 실험값 보정.

    1.1 참고항목 : 수질오염공정시험기준주해 - 화학적 산소요구량

2. 실험날짜 : 12.06.27



3. 실험경위

  12년 6월 27일경 실행한 COD-Mn실험에서, 바탕시료가 적정 전 부터 엷은 보라색을 띔.

이런 상황

  이러한 상황에서는 모든 시료에 일정량의 수산나트륨(Na2C2O4)을 투입한 뒤, 재적정을 하는 것으로 시험을 마칠 수도 있었으나, 문제는 이미 바탕시료를 제외한 모든 시료를 폐기하였다.

4. 원인분석

  0.025N 과망간산칼륨의 제조 미숙으로 인하여 필요이상으로 진한 과망간산칼륨을 제조하였다.

필요이상으로 진한 과망간산칼륨10mL는 0.025N수산나트륨 10mL보다 더 높은 당량을 갖고 있었으며, 따라서 바탕시료에서 수산나트륨이 남는 상황이 아닌, 과망산산칼륨이 남는 상태가 되었고 시료의 색상이 적정 전부터 보라색을 띄게 된 것이다.  이 상황을 그림으로 나타내면 다음과 같다.

문제실험상황(바탕시료)의 상황을 보면 알겠지만, 저 상황에서 시료네에 과망간산칼륨이 남아있는 탓에 정상적인 실험상황에서 하는것과 같이 잔존하는 수산나트륨을 과망간산칼륨으로 적정하는것이 불가능하다.



5. 해결책

  남아있는 바탕시료를 제조해두었던 수산나트륨을 이용하여 적정한 뒤, 그에 해당하는 과망간산칼륨의 량을 계산하여 COD-Mn공식에 대입한다.

COD-Mn의 공식은

로 정의된다.  여기서 b는 시료적정에 사용한 과망간산칼륨용액의 량(mL)이며, a는 바탕시료 적정에 소모한 과망간산칼륨 용액의 량이다.  이는 유기물의 화학적 산소요구량을 수산나트륨을 이용하여 나타내기 위하여 과망간산칼륨을 이용하는 방법인데, 이 때 (b-a)의 값은 시료내 유기물질의 화학적 산소요구량과 같다.

  다만, 현재의 실험상황에서는 이 방법을 사용하는것이 불가하므로, 부족한 수산나트륨의 양을 보충해야만 한다.

이를 위하여 수산나트륨을 이용하여 바탕시료의 과망간산칼륨을 소비한 후, 잉여 과망간산칼륨 소비에 들어간 수산나트륨의 량을 계산하여 시료 내 유기물질의 량을 계산할 수 있다.

이 때, 남은 과망간산칼륨을 적정하기 위해 투입한 수산나트륨의 부피를 과망간산칼륨의 기준으로 바꿔 줄 필요가 있다. 

만일 증류수에 COD측정을 방해하는 물질을 충분히 무시할 수 있다고 가정한다면, 10mL의 과망간산칼륨과 (10+a)mL의 수산나트륨의 당량은 같음으로, a부피의 수산나트륨의 해당하는 과망간산칼륨의 부피는 쉽게 구할 수 있으며, 이를 이용하여 COD를 계산할 수 있다.

4. 1  실험시 주의사항 :

과망간산칼륨을 수산나트륨으로 적정시 색변은 매우 늦게 관찰된다.

시료의 온도유지(60~80℃)에 주의하며 매우 느린 속도로 수산나트륨을 투입한다.


5. 실험결과

  결과값은 도출할 수 있었으나, 실험은 실패하였고, 수치는 신뢰할 수 없다.


6. 분석

결국 실험은 실패하였고 재실험을 했다(그토록 막고싶었는데!)

나는 이번 실험의 실패원인을 다음과 같이 본다.


1.  과망간산칼륨의 미적정
   
- 실험당시 과망간산칼륨을 적정하지 않고 역가를 1로 가정하였다.


2.  제대로 되지 않은 실험 시료의 조기 폐기처분
   
- 버리지만 않았어도 이런 헛짓 안해도 되었을텐데


3.  바탕시료의 변질가능성
   
- 과망간산칼륨은 빛에 변질되는 특성이 존재한다


4.  실험시료의 적정또한 실패
    
- 애초에 처음부터 제대로 되지 않은 실험이 간단한 보정으로 정상화 될것이라 생각한게 바보다


5.  증류수에 있을 수 있었던 방해물질(염소이온 혹은 유기물)
   
- 에이 설마 그래도 증류수에는 그런거 없겠지(...).


  모든 시료의 적정은 매우 중요하다.  이 이유는 추후 실험이 잘못될만한 상황을 분석할 수 있기 때문이다.

이번 실험의 실패원인은 실험과정의 간소화를 위하여 과망간산칼륨의 적정없이 실험에 임하였기 때문이 크다고 생각한다.  애초에 COD-Mn은 과망간산칼륨의 적정없이 그 값을 구할 수 없는 실험이다.  또한, 이런 초보적인 실수가 있던 실험이니만큼 다른 과정 또한 신뢰할 수는 없을 것이다. 

헛짓했다.

참고로 내가 한 실험은 아니고, 추가실험 설계만 내가 한것임.