게시판 > 질답게시판 > NaOH 투입에 따른 방류수 pH의 조절

스테파노 Stefano

10-07-08 18:35

(1) pH 조절용 [OH-]의 양을 계산하려면 H+ 농도의 변화량을 계산하면 됩니다.
[H+] in pH 4.5 Water = 10^-4.5 gmole H+/L Water
[H+] in pH 6.5 Water = 10^-6.5 gmole H+/L Water
---------------------------------------------------------------------------
Δ[H+]=10^-4.5 - 10^-6.5 =0.000 031 6-0.000 000 316 =0.000 002 844 g-mole/L

필요한 [OH-] 유량 = 400 L/min * 2.844(10^-6) g-mol/L = 0.001 137 g-mol/min = 0.068 251 g-mol/h
순수 NaOH 유량 = (40 g/g-mole)*(0.068 251 g-mol/h) = 2.73 g-NaOH/h

(2) 10시간 분 순수 NaOH 소요량 = (2.73 g NaOH/h) *(10 h) = 27.3 g-NaOH
50w% NaOH의 양으로 환산시 필요한 유량 = (27.3 g-NaOH)/(50%/100%)= 54.6 g-50% Solution

50%의 유량으로 정확히 맞추기는 어려울 것이고 양이 너무 높아 측정오차도 늘어나게 될 것이므로 농도가 낮은 용액을 사용하여 pH를 맞추는 것이 현명한 일입니다

10 w% 사용시 273 g
20 w% 사용시 136.5 g
...
50 % 사용시 54.6 g

해양화공 kohc7

10-07-09 09:53

스테파노님~ 정말 감사드립니다. ^^

단순히 NaOH Tank size를 줄이기 위해서 50%짜리를 쓸려고 했는데 오차가 커질 수 있겠군요...

Stefano

10-07-09 13:32

맞습니다. 저농도의 용액을 사용해서 공급하는 것이 조절도 쉽습니다.
50% 용액을 사용하는 경우 겨울철에 굳어 버리기 때문에 가열해 주어야 하는 문제도 있습니다.

해양화공 kohc7

10-07-09 13:44

스테파노님 한가지 더 질문이 있습니다.

위에서 54.6 g-50% Solution이라고 하신건 수용액의 무게를 나타낸 것이지요?

이것을 리터와 같은 부피단위로 환산하고 싶은데 50% NaOH 수용액의 비중을 가지고 다시 환산하면 되는건가요? Tank를 제작하려고 해서 정확하진 않더라도 대충만 계산하고 싶어서요.

스테파노 Stefano

10-07-09 19:07

(1) 맞습니다. "54.6 g-50% Solution"의 의미는 50% 용액으로 54.6g을 뜻하는 것이지요. 100% NaOH의 경우에는 27.3 g-NaOH로 표기해 두면 명확합니다. 화공계산에는 이런 방법으로 표기해 두면 언제나 명확하기 때문에 이를 권장합니다.

(2) 50% 용액으로 54.6g을 부피로 나타내려면 밀도를 알아야 하고 또 여름철 가장 더울 때의 부피를 정해야 하며 비중이 1보다 크다는 것은 알지만 모르더라도 비중이 1이라고 잡고 계산하면 55 ml가 됩니다. 그러나 55 ml 용기를 제작하는 것은 넌센스입니다.

(3) 실제로 필요한 용기의 부피는 다음 사항을 고려해서 결정해야 합니다

i) 약품 소요량................w g/h ..................2.73 g/h
ii) 보충 주기.................. p h......................10 h
ii) 약품 농도...................c %....................50 w%
iv) 약품의 밀도...............d g/ml.................1.2 g/ml
v) 보충해야 할 부피.........v ml....................v=w*p/c/d = 2.73*10/(50%/100%)/1.2 = 45.5 ml
vi) 보충단위 포장 부피.....Vo ml....................200 ml
vii) 최소 잔량 부피..........vo ml ...................200 ml * (30% 가정)=60 ml
viii) 최대 용기 충전비율.....f - .....................0.9 -
ix) 필요한 용기 부피.......V ml.....................V = (Vo + v)/f = (200+60)/0.9 = 288.9 ml
x) 구입가능 용기부피......Q ml.....................250ml, 500 ml, 1000 ml, ...중 선정==> Q=500 ml로 결정 !!

따라서 10일 보충량이 50% 용액으로 45.5 ml 라고 하더라도 약이 완전히 소진되기를 기다렸다가 보충할 수는 없고 보충 단위의 30~50% 정도 남았을 때의 부피에다 보충단위 200 ml 로 보충할 수 밖에 없을 것이므로 최대 90%를 채운다고 해도 288.9 ml의 용기가 필요합니다. 이 용기 크기를 정확히 맞는 용기를 제작할 것이 아니라 기성품 중 288.9ml가 넘는 용량을 선정하면 500 ml가 됩니다.

단순한 계산이지만 머릿속에서는 위의 계산이 이루어져야 하겠지요. 이 값이 합리적이지 않을 수도 있습니다.
설계기준 즉 위의 i)~x)까지의 값들이 달라지면 전혀 다른 이야기가 됩니다.

(1) 맞습니다. "54.6 g-50% Solution"의 의미는  50% 용액으로 54.6g을 뜻하는 것이지요.  100% NaOH의 경우에는 27.3 g-NaOH로 표기해 두면 명확합니다.   화공계산에는 이런 방법으로 표기해 두면 언제나 명확하기 때문에 이를 권장합니다.

(2) 50% 용액으로 54.6g을 부피로 나타내려면 밀도를 알아야 하고 또 여름철 가장 더울 때의 부피를 정해야 하며  비중이 1보다 크다는 것은 알지만 모르더라도 비중이 1이라고 잡고 계산하면 55 ml가 됩니다.  그러나  55 ml 용기를 제작하는 것은 넌센스입니다.

(3) 실제로 필요한 용기의 부피는 다음 사항을 고려해서 결정해야 합니다

i) 약품 소요량................w   g/h ..................2.73 g/h         
ii) 보충 주기.................. p   h......................10 h
ii) 약품 농도...................c    %....................50 w%
iv) 약품의 밀도...............d    g/ml.................1.2 g/ml
v) 보충해야 할 부피.........v    ml....................v=w*p/c/d = 2.73*10/(50%/100%)/1.2 = 45.5 ml   
vi) 보충단위 포장 부피.....Vo  ml....................200 ml 
vii) 최소 잔량 부피..........vo   ml ...................200 ml * (30% 가정)=60 ml
viii) 최대 용기 충전비율.....f     - .....................0.9 -
ix) 필요한 용기 부피.......V   ml.....................V = (Vo + v)/f = (200+60)/0.9 = 288.9 ml 
x) 구입가능 용기부피......Q   ml.....................250ml, 500 ml, 1000 ml, ...중 선정==> Q=500 ml로 결정 !!

따라서 10일 보충량이 50% 용액으로  45.5 ml 라고 하더라도 약이 완전히 소진되기를 기다렸다가 보충할 수는 없고 보충 단위의 30~50% 정도 남았을 때의 부피에다  보충단위 200 ml 로 보충할 수 밖에 없을 것이므로 최대 90%를 채운다고 해도 288.9 ml의 용기가 필요합니다.  이 용기 크기를 정확히 맞는 용기를 제작할 것이 아니라 기성품 중 288.9ml가 넘는 용량을 선정하면 500 ml가 됩니다.

단순한 계산이지만 머릿속에서는 위의 계산이 이루어져야 하겠지요.  이 값이 합리적이지 않을 수도 있습니다.   
설계기준 즉 위의 i)~x)까지의 값들이 달라지면 전혀 다른 이야기가 됩니다.

해양화공 kohc7

10-07-13 10:21

단순히 부피 계산에 의한 tank 제작이 아닌 위와 같은 사항들을 모두 생각해서 해야 겠군요..
항상 많이 배우고 갑니다. 감사합니다.