경도, 알칼리도, 산도 계산 (수질환경기사 기출문제)

 

경도 (Hardness)

- 경도 유발 물질 : Ca\(^{2+}\), Mg\(^{2+}\) 등 2가 양이온 중금속

- 경도 산정 공식

   총경도 (mg/L as CaCO\(_{3}\)) = \(\Sigma (\mathbf{경도유발물질}(mg/L) \times \frac{50}{\mathbf{경도유발물질의}\: eq})\)

- \(eq\) : 당량 = \(\frac{\mathbf{분자량}}{\mathbf{가수}}\)

 

알칼리도, 산도

- 알칼리도 유발물질 : OH\(^{-}\), HCO\(_{3}^{-}\), CO\(_{3}^{-}\)

- 산도 유발 물질(비탄산경도 유발물질) : SO\(_{4}^{-2}\), NO\(_{3}^{-}\), Cl\(^{-}\)

 

적정에 의한 경도 / 알칼리도 / 산도

- 경도 / 알칼리도 / 산도 as CaCO\(_{3}\) = \(\frac{a\times N\times 50}{V}\)

- a : 소모된 산/알칼리의 부피 (mL)

  N : 주입한 산/알칼리의 규정농도 (노르말농도, eq/L)

  V : 시료 부피 (mL)

 

 

기출문제

- 경도에 관한 관계식으로 틀린 것은?

  ① 총경도 - 비탄산경도 = 탄산경도

  ② 총경도 - 탄산경도 = 마그네슘경도

  ③ 알칼리도 < 총경도 일 때, 탄산경도 = 비탄산경도

  ④ 알칼리도 ≥ 총경도 일 때, 탄산경도 = 총경도

 

 

 답 : 2, 3 (문제오류로 2,3 둘 다 정답처리)

 

 

- 수질분석결과 Na\{^{+}\)=10mg/L, Ca\{^{2+}\)=20mg/L, Mg\{^{2+}\)=24mg/L, Sr\{^{2+}\)=2.2mg/L일 때, 총경도(mg/L as CaCO\(_{3}\))는? (단, 원자량 Na=23, Ca=40, Mg=24, Sr=87.6)

  ① 112.5

  ② 132.5

  ③ 152.5

  ④ 172.5

 

 

   총경도 (mg/L as CaCO\(_{3}\)) = \(\Sigma (\mathbf{경도유발물질}(mg/L) \times \frac{50}{\mathbf{경도유발물질의}\: eq})\)

   수질 분석 결과 중 경도 유발 물질 : Ca\(^{2+}\), Mg\(^{2+}\), Sr\(^{2+}\)

   총경도 = (20mg/L\(\times \frac{50}{40/2}\))+(24mg/L\(\times \frac{50}{24/2}\))+(2.2mg/L\(\times \frac{50}{87.6/2}\))

              = 152.51mg/L

  답 : 3

 

 

- 시료의 수질분석을 실시하여 다음 표와 같은 결과값을 얻었을 때 시료의 비탄산경도(mg/L as CaCO\(_{3}\)는? (단, K=39, Na=23, Ca=40, Mg=24, C=12, O=16, H=1, Cl=35.5, S=32)

성분	농도(mg/L)	성분	농도 (mg/L)
K\(^{+}\)	13	OH\(^{-}\)	32
Na\(^{+}\)	23	Cl\(^{-}\)	71
Ca\(^{2+}\)	20	SO\(_{4}^{2-}\)	96
Mg\(^{2+}\)	12	HCO\(_{3}^{-}\)	61

  ① 50

  ② 100

  ③ 150

  ④ 200

 

 

  비탄산경도 유발물질 = 산도 유발물질 : Cl\(^{-}\), SO\(_{4}^{2-}\)

  비탄산경도 (mg/L as CaCO\(_{3}\)) = \(\Sigma (\mathbf{비탄산경도 유발물질}(mg/L) \times \frac{50}{\mathbf{비탄산경도유발물질의}\: eq})\)

           = (71mg/L\(\times \frac{50}{35.5/1}\))+(96mg/L\(\times \frac{50}{96/2}\))

           = 200mg/L

  답 : 4

 

 

- 알칼리도에 관한 반응 중 가장 부적절한 것은?

  ① CO\(_{2}\) + H\(_{2}\)O → H\(_{2}\)CO\(_{3}\) → HCO\(_{3}^{-}\) + H\(^{+}\)

  ② HCO\(_{3}^{-}\) → CO\(_{3}^{2-}\) + H\(^{+}\)

  ③ CO\(_{3}^{2-}\) + H\(_{2}\)O → HCO\(_{3}^{-}\) + OH\(^{-}\)

  ④ HCO\(_{3}^{-}\) + H\(_{2}\)O → H\(_{2}\)CO\(_{3}\) + OH\(^{-}\)

 

 

  답 : 4

 

 

- 하천수의 분석결과가 다음과 같을 대 총경도(mg/L as CaCO\(_{3}\))는? (단, 원자량 : Ca=40, Mg=24, Na=23, Sr=88)

분석 결과 : Na\(^{+}\)(25mg/L), Mg\(^{2+}\)(11mg/L), Ca\(^{2+}\)(8mg/L), Sr\(^{2+}\)(2mg/L)

  ① 약 68

  ② 약 78

  ③ 약 88

  ④ 약 98

 

 

   총경도 = (11mg/L\(\times \frac{50}{24/2}\))+(8mg/L\(\times \frac{50}{40/2}\))+(2mg/L\(\times \frac{50}{88/2}\))

              = 68.1mg/L

 답 : 1

 

 

- 알칼리도(alkalinity)에 대한 설명으로 거리가 먼 것은 어느 것인가?

  ① P-알칼리도와 M-알칼리도를 합친 것을 총 알칼리도라 한다.

  ② 알칼리도 계산은 다음 식으로 나타낸다.

       alk(CaCO\(_{3}\)mg/L)=\(\frac{a\times N\times 50}{V}\times 1000

       a : 소비된 산의 부피(mL), N : 산의 농도(eq/L), V : 시료의 양(mL)

  ③ 실용목적에서는 자연수에 있어서 수산화물, 탄산염, 중탄산염 이외에 기타 물질에 기인되는 알칼리도는 중요하지 않다.

  ④ 부식제어에 관련되는 중요한 변수인 랑게리아(Langelier) 포화지수 계산에 적용된다.

 

 

  답 : 1 

  설명 : 총 알칼리도는 M-알칼리도