[『필기』][강좌]경도와 알칼리도는 친구

[환경주의보]

안녕하세요

   오늘은 경도와 알칼리도에 대해서 알아보겠습니다. 경도란 쉽게 말해 물의 세기정도를 말합니다. 여기서 세기란 비누의 사용이 잘되냐 안되냐 정도를 말하지요 경도 유발물질은 2가양이온(칼슘,마그네슘,철,망간,스트론튬)입니다. 특히 칼슘과 마그네슘이 경도에서는 중요합니다. 이러한 표시는 CaCO₃로 나타냅니다. 즉 탄산칼슘의 양으로 환산하여 표시한다는 말이죠.. 그래서 끝에 보시면 mg/L as CaCO₃라고 나오지요 그리고 이 탄산칼슘으로 환산한다는 말은 단위환산으로 하시면됩니다. 굳이 공식으로 만든다면 HD = 경도유발물질 * (50/경도유발물질의 각 당량수(eq)) 이 정도되겠네요..^^; 특히 시험에 출제되는 부분은 다음과 같습니다.

                  · 연      수  :   0 ∼ 75  (mg/L)

                  · 약한경수 :  75 ∼ 150 (mg/L)

                  · 강한경수 : 150 ∼ 300 (mg/L)

문제에서는 경도를 구해서 그게 약한경수인가?  강한 경수인가를 묻곤합니다.

그 다음으로 아셔하 할 것은 탄산경도와 비탄산경도, 총경도입니다. 이들의 상호 관계에 대해서도 자주 출제가 되고 있습니다. 총경도란 일시경도라고도 합니다. 즉 일시적이란 말이지요 물을 끓이면 사라지는 것을 말합니다. 비탄산경도는 그 반대입니다. 끓여도 사라지지 않지요 그래서 영구경도라고도 합니다. 그리고 총경도란 이 둘을 합한 것을 의미합니다.

· 총경도 =  일시경도 + 영구경도

           =  탄산경도 + 비탄산경도

음.. 그렇다면 이것들이 어떤 영향이 있기에 중요하냐는 문제가 남는군요.. 이제 그것에 대해서 설명하겠습니다. 오늘 강의의 핵심이 될 듯합니다. 경도가 강한물은 아까 비누가 잘 사용이 안된다고 말씀드렸습니다. 그렇다면 거품을 더 많이 내기 위해서 더 많은 양의 비누, 세제 등의 사용량이 증가하게 됩니다. 이 증가는 배출량으로 이여지게 되지요. 이렇게 배출된 것들은 영양염 수계에 유입이 되는데 특히 세제나 비누에는 인이 많습니다. 한마디로 인덩어리라고 보셔도 되지요. 인(P)이란 무엇입니까? 부영양화를 야기시키지요..그리고 경도가 높으면 관로에 관석이 형성됩니다. 즉 스케일이 생기지요 이렇게 되면 관의 통수저항이 증가되고 보일러 관이었다면 열전도율이 떨어지게 될껍니다. 이런 이유 외에도 생각을 해보면 많이 있을 것입니다.

제가 앞의 강의에서 수질은 그 흐름이 중요하다라고 말씀드렸는데 그 흐름이란 바로 이런 것입니다. 우리가 경도를 알았다고 해서 그걸로 끝나는게 아니라 그게 어떻게 다른 것과 연계가 되는지를 알면 공부하시 한결 수월해지겠지요..^^

이제 다음으로는 알칼리도에 대해서 알아보겠습니다. 알칼리도란 간단히 말해 산의 완충능력입니다. 완충능력은 또 뭐냐 하면 산이 있을 때 염기를 넣어서 산성이 되는걸 방지하지요.. 이때 사용된 염기의 량은 산을 완충시키는 작용을 한 것이지요^^  그리고 시험에 자주 나오는 것이 유발물질입니다. OH^-, HCO₃^-, CO₃^2-이렇게 세가지입니다. 그 다음으로 알칼리도에서 중요한 것은 다음과 같습니다.

                                총경도  >  알칼리도 (= 탄산경도)

               (탄산경도 =) 총경도  < 알칼리도

위에서 도식화 한 것을 설명하면 총경도가 알칼리도 보다 클 때는 알칼리도가 탄산경도와 같음을 의미하고 총경도가 알칼리도 보다 작다면 총경도는 탄산경도라는 의미입니다. 이것은 나중에 문제를 풀어보시면 알게되는데요 관련문제를 한번 풀어보겠습니다.

문제)하천수의 수질분석 결과가 아래와 같다. 알칼리도,총경도, 비탄산경도를 각각 구하라.(단, 각 원소의 원자량은 H=1, C=12, O=16, S=32, Ca=35.5, Mg=24.3, Na=23)

[분석결과] Ca²⁺ = 72mg/L  Mg²⁺=48.56mg/L, Na⁺=9.2mg/L, HCO₃^-=305mg/L, SO₄^2-=134.4mg/L,                  Cl^-=7.1mg/L

풀이) 우선 알칼리도를 구하면 알칼 리도 유발물질은 HCO₃^-입니다.

->알칼리도 = 305 * 50/61 = 250 mg/L as CaCO₃가 됩니다. 그 다음으로 총경도 유발물질로는 Ca²⁺ ,Mg²⁺ 가있군요 그럼 이 두 개를 합하면 되겠지요 물론 탄산칼슘으로 환산하시구요^^ 그럼 다음과 같이 됩니다.

총경도 = 72 * 50/(40/2)  +  48.56 * 50/(24.3/2)  =  379.84 mg/L as CaCO₃ 가 됩니다. 자 이제 부터가 위에서 배운걸 적용하는 때입니다. 비탄산경도를 구해야 하거든요... 총경도= 일시경도+영구경도입니다. 그리고 총경도  >  알칼리도 ( = 탄산경도) 라고 말씀드렸습니다.  그럼 다음과 같이 됩니다.

비탄산경도 = 총경도 - 탄산경도

                 = 379.84 - 250

                 = 129.84 mg/L as CaCO₃

보기에는 간단해 보이는데요.. 직접 시험장에서 이걸 모르면 그냥 한 문제 틀려 버립니다. 이건 좀 중요하니 자세히 알아두세요 저 같은 경우는 총~ 알~ 탄~ 이렇게 해서 암기했었죠.. (영화제목 중 총알탄 사나이)

이상에서 오늘의 내용은 마치겠습니다. 간혹 2차에서는 다음과 같은 사항을 물어보곤합니다.

알칼리도와 경도가 수처리 공정에 미치는 영향에 대해서 논하라.

                 1. 물의 연수화

               2. 화학적 응집

               3. 완충용량

               4. 부식제어