[논문]Gran적정법을 이용한 지하수 알칼리도분석방법

김강주; 이진원; 최승현; 김석휘; 김현구; 함세영; 김락현

doi:10.7857/jsge.2019.24.1.010

Gran적정법을 이용한 지하수 알칼리도분석방법
Alkalinity Measurement of Groundwater using Gran Titration Method 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.24 no.1, 2019년, pp.10 - 16

김강주 (군산대학교 환경공학과) , 이진원 (군산대학교 환경공학과) , 최승현 (군산대학교 환경공학과) , 김석휘 (고등기술연구원) , 김현구 (국립환경과학원 토양지하수연구과) , 함세영 (부산대학교 지구환경시스템학부) , 김락현 (한국환경공단 토양지하수처)

Abstract ▼ AI-Helper

Alkalinity is an essential parameter for understanding geochemical processes and calculating partial pressure of $CO_2$, dissolved inorganic carbon, and mineral saturation indices. The Gran Titration Method (GTM) is one of the most accurate methods for measuring the alkalinity in water samples. However, this method has not been widely employed in measuring groundwater alkalinity in Korea, probably due to inadequate and insufficient understanding of the method. In this regard, this article was prepared to introduce GTM and related know-hows learned from the authors' experiences in measuring alkalinity. This paper also introduces a MS Excel-based alkalinity calculator as a handy tool for GTM.

주제어

표/그림 (4)

그림 Fig. 1. An illustration of Gran Titration Method.
그림 Fig. 2. Alkalinity calculator based on Gran Titration Method.
그림 Fig. 3. Finding corrected acid concentration using ‘Goal Seek’ manu of Microsoft Excel by setting goal alkalinity value to 1,000 μeq/L.
그림 Fig. 4. Photos of alkalinity titration. The left is the one for the small sample amount (10~20 ml) based on micro-burette and magnetic stirrer and the right is for the large sample amount (ca., 50 ml) based on hand-shaking (right).

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문은 Gran적정법을 소개하고, 저자들이 그동안 습득한 알칼리도분석의 know-how를 공유함으로써, 국내 수질연구자들이나 지하수분석기관의 알칼리도 분석에 도움을 주고자 하는 목적으로 마련하였다.

가설 설정

3. 분석하려는 시료의 양을 정확하게 정량한다. 실험실에서는 가급적 저울을 이용하여 시료량을 정량한다.
4. 적정용액의 산농도는 반드시 표준용액을 이용하여 보정하여야 한다. 물론 보정은 반드시 Gran적정법으로 하여야 한다.
6. pH 장비도 알칼리도 측정결과에 큰 영향을 준다. pH를 소수점 3째 자리까지(또는 mV를 소수점 첫째 자리 까지) 읽을 수 있는 pH 측정장비를 사용하기를 권한다.

제안 방법

2. 시료에 농도가 보정된 산 일정량(0.01~0.05 ml; 이를 ‘적정부피’라 한다)을 반복해서 넣고, pH를 관찰한다.
반면, 알칼리도의 표준용액은 매우 정확한 농도로 준비할 수 있다. 따라서, 계산된 알칼리도가 실제 농도와 같아지도록 적정용 산용액의 농도를 보정하였다(Fig. 3). 이런 방식으로 보정된 적정용액의 산농도는 0.

이론/모형

2. Alkalinity calculator based on Gran Titration Method.
알칼리도 적정’ 방법에 따라 측정한다.

성능/효과

1. 알칼리도는 현장에서 곧바로 분석하는 것이 가장 좋다. 지하수는 pCO₂가 높고 산소가 없는 지하환경에 있었기 때문에, 시료를 채취 후에는 각종 화학반응을 거치게 되고, 이는 알칼리도에 영향을 준다.
3. 시료의 pH가 4.0 이하가 되면, 그때까지의 적정횟수를 기록하고, pH미터의 모드를 바꾸어 전위차(mV) 값을 기록한다.
5. 분석하는 시료의 pH가 산 적정회수 5회 이내에 4.0 이하로 낮아지면, 알칼리도가 너무 작거나, 분석하려는 시료의 양이 너무 소량이거나, 적정용액의 산농도가 시료의 알칼리도에 비하여 높은 경우, 적정용액의 부피가 큰 경우라고 할 수 있다. 이러한 경우는 분석오차가 커질 수 있다.
8인의 학생들에게 Gran적정법을 가르치고 농도를 알고 있는 표준용액(2023 μeq/L)을 분석하게 한 결과, RMS오차(root mean squared error)를 실제 농도값으로 나누어 계산한 정확도는 평균 2.1%, 변동계수(= 표준편차/평균)는 3.3%로 정밀도도 매우 양호한 것으로 나타났다.
저자의 경험에 의하면, 알칼리도 1.0 meq/L를 기준으로 할 때, 실험실 분석의 경우에는 약 15 ml의 시료, 약 0.02 N의 산을 이용하여 분석하는 것이 적합하며, 야외에서는 약 50 ml의 시료, 0.05 N 정도의 산이 적합하다. 그러나, 시료의 알칼리도가 크면 시료의 양을 줄이거나, 산농도와 적정부피를 늘이는 방법으로 분석시간을 줄일 수도 있다.

후속연구

그러나, 아직도 국내 상당수의 지하수 조사자들이나 지하수분석기관에서는 Gran적정법을 사용하지 않고 있는 실정이다. 본 논문을 계기로 Gran적정방법이 국내 지하수분석에 널리 되기를 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지하수의 알칼리도 분석은 무엇이 목적인가?	지하수의 알칼리도 분석은 보통 지하수수질에 영향을 주는 지구화학적 반응을 추적하기 위한 목적으로 이루어지므로, 분석의 질에 크게 주의를 기울여야 한다. 국내의 많은 분석기관과 연구실에서는 Bromocresol green, methyl red와 같은 pH 지시약의 색이 변할 때까지 산을 첨가하는 방법(APHA et al.
	알칼리도는 무엇인가?	알칼리도는 물의 산성을 중화할 수 있는 능력을 평가하는 척도이다(Stumm and Morgan, 1996). 알칼리도는 화학반응에 따라 변화되지만 보전성이 크기 때문에 물에 영향을 준 화학반응을 정량화하는데 흔히 사용된다(Kim et al.

참고문헌 (14)

APHA (American Public Health Association), AWWA (American Water Works Association), WEF (Water Environment Federation), 2012, Method 2320 Alkalinity. In: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 22nd(ed.), American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environment Federation. DOI: 10.2105/SMWW.2882.023.
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상세보기
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Stumm, W. and Morgan, J.J., 1996, Aquatic Chemistry. 3rd(ed.), New York: John Wiley, 1022p.
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Wikipeda, 2019a, HYPERLINK, https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_carbonate [accessed 19.02.13]
Wikipeda, 2019b, HYPERLINK, https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_bicarbonate [accessed 19.02.17]

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