수처리시설에서 화학적산소요구량 측정

Republished with permission from Water Online: "A Safe, No-Hassle Way To Measure Chemical Oxygen Demand," September 14, 2016

화학적 산소 측정

서론

많은 처리시설에서 정기적으로 화학적산소요구량을 검사합니다. 일부 실험실 검사 방법은 시간 소모적이고 기술자들이 독성 화학물질에 노출될 수 있습니다. 더욱이, 샘플 내 구성 성분의 간섭은 검사 결과에 영향을 미칠 수도 있습니다.

생명과학 분야의 선두주자로서 머크는 많은 분석물질을 측정하기 위한 검사 키트를 생산해 오고 있습니다. Water Online은 화학적산소요구량 측정의 발전에 대해 당사와 담화를 나누었습니다.

질문

왜 화학적산소요구량(COD) 측정이 중요합니까?

대부분의 사용자들에게 COD는 유입되는 폐수를 처리하는 데 필요한 산소량의 지표로서 중요하며, 결국 처리하는 데 있어 폭기 장비 및 궁극적으로는 전기를 사용하게 됩니다. COD 수준을 알면 사용자들은 전력 사용을 미세 조정하고 과도한 에너지 비용을 피할 수 있습니다. 더 높은 수준에서, COD는 배출수가 수용 수역에 얼마나 많은 영향을 미치는지 결정하는 데 사용되는 필수 측정값이기도 합니다. COD는 검사가 매우 간단하고 이상값에 덜 민감하기 때문에 흔히 생물학적산소요구량(BOD)의 추정값으로 사용됩니다. 잘 이해된 응용 분야에서, COD에 대한 BOD의 비율은 확립되어 있으므로 COD 검사로부터 BOD 농도를 추정하는 것은 비교적 간단합니다.

상수도 및 폐수 실험실에서 COD를 측정할 때 어떤 검사 방법이 일반적으로 사용됩니까?

가장 일반적인 검사 방법은 COD를 산으로 산화시키고 hexavalent dichromate같은 지시제 화합물을 사용한 뒤에 비색분석을 수행하는 것입니다. 그러나 경우에 따라서는 비색분석을 간섭할 화합물이 있으므로 COD 수준을 측정할 때는 적정이 필요합니다.

어떤 화합물이 검사 결과에 간섭합니까?

하천수의 구성 성분에 따라 극단적으로 농도가 높은 경우 COD 검사에 간섭할 수 있는 화합물이 많이 있습니다. Chromium, nitrite, sulfite, sodium nitrate, sodium sulfate, sodium phosphate 및 chloride는 농도가 충분히 높은 경우 모두 정확성에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있습니다. 하지만 가장 흔한 간섭은 chloride가 일으키는데, COD 수준을 측정할 때 잘못된 높은 결과 값의 원인이 될 수 있기 때문입니다.

해수, 기수 또는 염화물 농도가 높은 오염수를 테스트해야 하는 담수화 공장이나 기타 실험실에서 사용할 수 있는 테스트 방법이 있습니까?

과거에는, 2,000 mg/L을 초과하는 chloride 수준은 COD 분석에 많은 문제를 일으켰습니다. 해수 및 기수는 이 한계를 10배는 초과할 수 있으며, 일부 산업 공정에서는 chloride 수준이 100,000 mg/L 보다 더 높은 샘플이 생길 수 있습니다. 업계의 이런 문제를 인지한 머크는 고농도 chloride의 간섭을 제거하여 정확한 검사 결과를 보여주도록 보장하는 chloride 추출 단계를 포함한 COD 검사 키트 시리즈를 개발하였습니다.

COD 검사를 할 때 시료에서 chloride를 제거/추출해야 하는 이유가 무엇입니까?

모든 농도의 chloride는 COD의 분광광도법 분석을 간섭합니다. 이 간섭을 보상하기 위해, 대부분의 검사 키트는 mercury sulfate를 첨가하여 chloride를 침전시키는 전처리 단계를 필요로 합니다. 하지만 이 방법은 mercury sulfate의 첨가가 검사의 정확성을 손상시키기 전인 2,000 mg/L chloride까지만 유효한데, 최종 검사는 물과 유황산의 아주 정밀한 비율이 요구되기 때문입니다.

시료에서 chloride를 어떤 방법으로 제거합니까?

머크가 특허출원 중인 chloride 추출 공정에서는 유황산을 이용하여 기체 HCl(hydrogen chloride)를 생성하는 것을 포함하며, 이는 HCl 흡착관 및 소다라임 지시제에 의해 포집됩니다. 해당 공정은 COD의 재래식 광도측정 분석에 비해 시간이 더 소요되지만, 그럼에도 재래식 적정 검사에 비해서는 시간이 덜 소모됩니다.

COD 셀 검사를 사용할 때 고농도 chloride 시료의 COD 측정에는 어떤 품목이 필요합니까?

고염도 애플리케이션을 위한 COD 검사 키트와 더불어, 실험실에서는 COD 저함량이 인증된 sulfuric acid, HCl 흡착관, 소다라임, 플라스크 및 속도 조절이 가능한 자력교반기가 필요합니다. 플라스크 및 교반 장치를 제외하고, 당사는 검사에 필요한 나머지 구성 요소를 실험실에 제공할 수 있습니다.

소다라임이 calcium hydroxide보다 더 나은 선택인 이유는 무엇입니까?

Calcium hydroxide 대신 소다라임 사용을 권장하는 이유는 이 애플리케이션에서 더 나은 흡착 용량을 제공하며 또한 용액으로 응축된 수증기가 도로 떨어지는 것을 방지하기 때문입니다. 겉보기에는 작은 이 특징이 측정 정확성을 개선하는 것으로 관찰되었습니다.

COD 셀 검사를 이용하는 것 vs. 열린 환류 및 적정 방법의 장점은 무엇입니까?

소요 시간 단축 및 기술자의 수동 투입이 적다는 즉각적인 이점 이외에도, 셀 검사 키트를 활용하면 독성 화학물질 사용량은 10배 그리고 총 폐기 부피는 20배 가까이 감소시킬 수 있습니다. 더욱이 셀 검사 키트는 실험실 기술자가 독성 화학물질에 노출되는 양을 줄입니다.

무수은 COD 셀 검사를 이용하면 어떤 장점이 있습니까?

머크는 위에서 논의된 고염도 COD 검사 키트와 더불어 무수은 COD 검사 키트도 개발하였습니다. 세계 많은 곳에서 규제 당국뿐만 아니라 실험실 기술자들에게도 수은 오염이 큰 문제가 되고 있습니다. 머크는 무수은 검사 키트를 개발함으로써 수은 오염이나 규제 요건과 충돌할 걱정 없이 COD 수준을 신속 분석하는 데 사용할 수 있는 비색법 검사 방법을 개발했습니다.