적정법을 이용한 수질 내 산도와 알칼리도 분석 실험

목차

물의 산도와 알칼리도는 수질의 화학적 특성을 평가하는 핵심 지표입니다. 특히 하천수, 지하수, 폐수 등 다양한 환경 시료의 산성도(pH) 및 알칼리도(Alkalinity)는 수질 오염 여부 판단과 수처리 공정 운영에 필수적인 항목입니다.

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산도(Acidity)와 알칼리도(Alkalinity)란?

✅ 산도란?

산도는 수중에 존재하는 강산, 약산, 산성염 등 산성 물질의 총량을 나타내며, 수질의 산성도를 정량적으로 평가하는 지표입니다. pH 값과는 다른 개념으로, pH는 수소이온의 농도이며 산도는 적정으로 측정한 산성 물질의 총량입니다.

 

✅ 알칼리도란?

알칼리도는 수중에 존재하는 탄산염, 중탄산염, 수산화물 등 염기성 물질의 총량을 의미합니다. 이는 수중의 산에 대한 중화능력을 나타내며, 수질의 완충 능력과 밀접한 관련이 있습니다.

 

적정법이란?

✅ 적정법(Titration)은 시료에 표준 용액을 일정량씩 첨가하면서 정해진 종말점(색 변화)에 도달할 때까지의 용량을 측정하여 농도를 계산하는 분석 화학 기법입니다.

산도 분석 시에는 염기성 표준 용액(NaOH)을, 알칼리도 분석 시에는 산성 표준 용액(H₂SO₄ 또는 HCl)을 사용합니다.

 

실험 목적 및 필요성

✅ 수질의 완충능력(알칼리도)과 산성 오염 지표(산도)를 정량 분석
✅ 하천, 호소, 폐수, 지하수 등의 환경 시료에 적용 가능
✅ 수처리 공정의 pH 안정성과 중화 처리 설계를 위한 기초자료 확보

 

실험에 필요한 장비 및 시약

• 뷰렛, 피펫, 삼각 플라스크, 유리막대, 자석교반기
• 시료(수돗물, 지하수, 하천수, 폐수 등)
• 염기성 표준용액 (0.02N NaOH) – 산도 측정용
• 산성 표준용액 (0.02N H₂SO₄ 또는 HCl) – 알칼리도 측정용
• 지시약
  - 브로모크레솔 그린: 산도 분석용
  - 페놀프탈레인, 메틸오렌지: 알칼리도 분석용

 

산도 분석 실험 절차 (NaOH 적정)

1. 시료 100mL를 삼각 플라스크에 넣고 브로모크레솔 그린 지시약 2~3방울 첨가
2. 색이 노란색이면 적정 시작, 뷰렛에 NaOH 표준 용액을 채움
3. 점적하며 교반, 색이 청록색으로 변화하면 종말점 도달
4. 소비된 NaOH 부피를 기록하여 산도 계산

> 산도(mg/L as CaCO₃) = (소비된 NaOH mL × N × 50,000) / 시료량 (mL)

 

알칼리도 분석 실험 절차 (H₂SO₄ 적정)

1. 시료 100mL에 페놀프탈레인 2~3방울 첨가
2. 색이 붉으면 1차 적정 시작 → 무색이 되면 P알칼리도 측정
3. 이어서 메틸오렌지 2~3방울 첨가 후 황적색으로 변할 때까지 적정 → M알칼리도 측정

> 알칼리도(mg/L as CaCO₃) = (소비된 H₂SO₄ mL × N × 50,000) / 시료량 (mL)

 

결과 해석 및 판정 기준

▶ 산도 기준 해석

산도 (mg/L as CaCO₃)	수질 해석
0~10	정상 범위, 중성에 가까움
10~50	약산성 수질, 주의 필요
50 이상	산성 오염 가능성, 처리 필요

 

▶ 알칼리도 기준 해석

알칼리도 (mg/L as CaCO₃)	수질 해석
0~40	완충능력 부족, 산성화 우려
40~200	일반적인 수질 범위
200 이상	고알칼리성, 물비누화 위험 가능

 

실제 활용 사례

▶ 사례 1: 하천 수질 모니터링

산도와 알칼리도 주기적 측정으로 비산성 오염 및 강우 영향 분석

 

▶ 사례 2: 하수처리장 공정 제어

pH 안정화를 위해 알칼리도 유지 및 산중화량 계산

 

▶ 사례 3: 산업용 냉각수 관리

고알칼리성은 스케일 유발 → 알칼리도 조절 필요

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수질 화학의 핵심, 산도·알칼리도 적정 분석

적정법은 간단하면서도 정밀하게 수질의 산도와 알칼리도를 측정할 수 있는 핵심 분석법입니다. 이를 통해 오염원 진단, 수처리 설계, 환경 감시까지 다양한 분야에서 정확하고 실용적인 정보를 제공합니다.

📌 핵심 요약
✅ 산도는 수중의 산성 물질 총량, 알칼리도는 산 중화 능력
✅ NaOH와 H₂SO₄ 표준 용액을 이용한 정량 적정법
✅ 간단한 실험으로도 수질의 화학적 특성 파악 가능
✅ 환경, 산업, 교육 현장에서 폭넓게 활용 중

수질 오염 감시와 환경 보호를 위한 첫걸음으로, 산도와 알칼리도 측정 실험을 정기적으로 수행해 보세요. 💧⚗️