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하루에 1200 Ton 이 유입되는 폐수가 있습니다.
PH 는 13 입니다.
이것을 염산으로 중화하고싶은데
어떻게 해야하는지 궁금합니다.
폐수의 성상은무시하고 염산의 농도도 정하지 않았습니다.
이렇게만 주어져도 염산의 농도를 정하여 시간당 투입량을 알수 있을까요?
수식으로 공식화할수있나요?
답변 부탁드립니다.
- 중화
- 염기성물질
- 염산
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변
이기세님의 답변
2011-10-04- 0
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하루에 1200 Ton 이 유입되는 폐수가 있습니다.
PH 는 13 입니다.
이것을 염산으로 중화하고싶은데
어떻게 해야하는지 궁금합니다.
폐수의 성상은무시하고 염산의 농도도 정하지 않았습니다.
이렇게만 주어져도 염산의 농도를 정하여 시간당 투입량을 알수 있을까요?
수식으로 공식화할수있나요?
답변 부탁드립니다.
이론적으로만 계산해 보겠습니다.
유입량 Q = 1200 ton/d = 1200000 m3/d = 1.2x109 L/d 이고 pH =13
물의 해리평형상수 Kw=[H+][OH-] = 10-14 이고
현재 [H+]=10-13 mol/L 이므로
현재 폐수 중에는 [H+]=10-13 mol/L, [OH-]=10-1 mol/L
이것을 pH =7로 중화하려고 한다. pH 7이란 [H+] =[OH-] = 10-7 mol/L 의 농도를 말한다.
즉, ?[OH-]=10-1 - 10-7 mol/L ? 10-1 mol/L =0.1 mol/L 만큼을 중화시킬 수 있는 산을 투입해 주어야 한다. (HCl은 1당량 분자이므로 1 mol/L = 1 M = 1 N)
만일 상기 폐수 1 L 안에는 [OH-]가 0.1 mol 들어있다는 뜻이고, mol 수로는 NxV=(0.1 mol/L)x(1 L) = 0.1 mol 이다. 이 [OH-] 양을 중화시키려면 산의 [H+]도 0.1 mol 필요하게 된다.
사용하는 HCl 용액의 농도가
1 N 농도(1 mol/L)이라면, 상기 폐수 1 liter 당 100 mL을 투입한다 (NxV=1 mol/Lx0.1L=0.1 mol).
10 N 농도(10 mol/L)하면, 1 liter 당 10 mL을 투입하면 된다. (NxV=10mol/Lx0.01L=0.1 mol)
공업용 염산 원액은 보통 36%(w/w)이고 비중이 1.185 이므로 대략 11.5 N에 해당함. (사용할 염산을 가지고 직접 계산해야 함)
따라서 염산 원액을 직접 사용한다면 (NxV = 0.1)
V=0.1/11.5 = 0.0087 L = 8.7 mL 을 1 L에 투입하면 된다.
(정확하게는 투입한 염산 8.7 mL과 폐수를 합하여 1 L라 되어야 함)
전체 처리해야 할 물량은 하루에 Q = 1.2x109 L/d 이므로
투입해야할 총 HCl 양은 (염산 원액을 사용할 때)
(1.2x109 L/d)(8.7 mL HCl/폐수 1 L) = 1.044x107 L/d
즉, 하루에 1.044x107 L/d 투입하여야 하므로 시간당으로는 435000 L/h = 7250 L/min 가 됩니다.
이 계산은 폐수중에 H+외 반응하는 성분이 OH-만 존재한다는 가정하에 산출된 것입니다.
그리고 HCl 대신 H2SO4를 사용한다면 황산은 2당량분자이므로 중화에 필요한 투입 mol수는 반으로 줄어들게 됩니다.