[건국댿� 분석화학실험 A+]예비_실험9_과망간산 포타슘을 이용한 화학적 산소 요구량 측정

1. 서론

과망간산 포타슘(KMnO4)에 의한 산화-환원 반응과 역적정을 이용한 화학적 산소 요구량(chemical oxygen demand, COD) 측정 원리를 이해하고, 하수나 폐수의 COD 값을 구한다.

2. 실험 이론

1. 화학적 산소 요구량(COD)

수중 생물들은 물에 녹아 있는 산소로 호흡하며 살아간다. 하수나 폐수에 포함된 유기물이 미생물에 의해 분해될 때 물 속의 산소를 소비하게 되는데, 유기물의 양이 많을수록 물 속의 용존 산소량이 줄어든다. COD는 물의 오염도를 간접적으로 나타내는 지표로서, 물 속에 있는 유기물과 아질산염이나 황화물 같은 환원성 무기물을 강력한 산화제를 사용하여 화학적으로 산화시킬 때 소모되는 산소의 양을 ppm(mg/L)으로 나타낸 값이다. 물의 오염도가 높을수록 유기물의 양이 증가하기 때문에 산화에 필요한 산화제의 양이 늘어나게 되고 높은 COD 값을 보인다.

COD는 화학적으로 물 속의 화학물질을 강산화제를 통해 강제로 분해시키고, 이 과정에서 소비되는 산소를 측정하여 구하는 지표로 호기성 박테리아가 분해하지 못하는 난분해성 유기물질도 분해가 가능하다. 허나 측정치에는 아질산염, 제일 철염, 유화물 등의 무기물과 환원성 물질이 포함되나 안정한 유기물은 측정치에 포함되지 않는다.

또 하나의 수질 오염 지표로서 생화학적 산소 요구량(biochemical oxygen demand, BOD)이 있는데, BOD는 호기성 박테리아가 물 속에 있는 유기물을 분해하는데 필요한 산소 소모량을 의미한다. BOD 측정에는 5~20일이 소요되는 반면, COD는 2~3시간 안에 측정이 가능하고 실험이 간편해서 신속한 수질 오염 분석에 유리하다.

BOD가 높을수록 유기물이 많이 포함된 오염물이며, 호기성 박테리아가 20℃에서 5일간 수중의 유기물을 산화 분해시켜 정화하는데 소비되는 산소량을 ppm(mg/L)로 나타낸다. BOD 값을 구하기 위해서 용존산소량(DO)을 측정해야한다. 그 후 유기물을 분해할 미생물을 주입하고 20℃에서 5일간, 광합성을 막기 위해 빛이 들지 않는 어두운 곳에서 보관한 후 다시 용존산소량을 측정하여 계산한다. 처음 DO값에서 최종 DO값을 뺀 값이 BOD이다. 20일간 보간한 뒤 용존산소량을 측정하여 계산하는 BOD 값은 BODL이라 한다. 허나 BOD는 재현성이 떨어져 같은 실험을 반복해도 10~20%의 오차가 발생한다.