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  pH 10 폐수 중화에 필요한 황산량 계산
  글쓴이 : 유윤호   고유ID : yoonho5007     날짜 : 17-01-19 10:33     조회 : 2328    
안녕하십니까 현재 pH 10 폐수를 pH 7로 중화하는데 필요한 황산량을 계산하려고 합니다.
우선 제 생각대로 계산을 해보았는데, 과정에 오류가 있는지 확인해주시면 감사하겠습니다.

1. 폐수 조건 : pH 10, 발생량 78 m^3/day

2. 중화에 사용되는 황산 조건 : 70 %(w/w)

3-1. 폐수에 들어있는 [OH-] 농도 계산
 pH 10 -> pOH 4이고, pOH = -log[OH-], 따라서 폐수의 [OH-] 농도 = 1 x 10^-4 N.

3-2. 폐수 중화에 필요한 황산량 계산
 1) 3-1. 계산에 의해 필요한 [H+] = 1 x 10^-4 N = 1 x 10^-4 eq/L.
 2) 1 x 10^-4 eq / L X 98 g H2SO4 / 2 eq = 4.9 x 10^3 g H2SO4/L.
 3) 4.9 x 10^3 g H2SO4/L X 78,000 L/day X 100/70 = 546 g H2SO4/day.
 4) 546 g H2SO4/day X 1 mL/1.8 g = 303.3 mL H2SO4/day.

상기의 공식으로 계산하는게 맞는지 확인부탁드리겠습니다...
특히 3-1. 에서 계산된 [OH-]의 농도가 중화에 필요한 [H+]의 농도로 볼 수 있는 것인지 헷갈립니다.

스테파노 Stefano   17-01-20 10:50
(1) 물을 중화하는데 필요한 중화제의 사용량은 중화전 OH- (혹은 H+)의 농도와 중화후 농도와의 차로부터 계산해야 합니다  왜냐하면 중성의 물에도 얼마만큼의 OH-(및 H+)가 들어있기 때문이지요. 

질문에서 계산한 방법은 중화전 OH-농도를 곧바로 중화제 사용량으로 계산했기 때문에 잘못 계산된 것입니다. 
(그래서 "헷갈렸다"고 본인이 생각했던 것이지요.)

(2) 다음순서로 계산해서 다시 답글로 올려놓으세요,  계제에 황산의 70% 황산의 밀도를 알아보고 부피로도 구해 보세요.
(중화후 OH-농도를 계산하지 않아도 큰 차이를 보이지 않을 수는 있겠지만 아래의 방법으로 해야 정확한, 엄밀한 방법이지요. 일단 정확히 계산하는 방법은 알아둬야 합니다.  요령부터 피워서는 안되지요.)  여기까지 풀면 90점...

중화후 OH-농도를 고려한  절대값의 차이에 대해서도 달글로 올려주세요.  여기까지 풀면 100점...

(3) 중화문제 풀이방법, 계산시 단위까지 사용해서 계산해보도록 하세요.

1) 중화전 OH-농도: A = ________________  eq OH- /L-WW
2) 중화후 OH-농도: B=  ________________  eq OH-/L-WW
3) 중화전후 OH- 농도차: C= A-B = __________  eq OH-/L-WW

4) 중화를 위해 투입해야하는 H+ 량, 폐수단위부피당:  D= C = ______________eq H+/L-WW
5)  H+ 공급을 위한 H2SO4 필요량, 폐수단위부피당:  E = 1/2 D = ____________mol H2SO4/L-WW
6) 황산의 분자량:  F = 98.xx g H2SO4/mol H2SO4
7) 필요한 순황산의 질량, 폐수단위부피당: G =  E*F = ___________________g H2SO4/L-WW

8) 중화대상 폐수 전체량, 하루단위 :  H = 78 m^3 WW/d = 78,000 L-WW/d
9) 하루당 황산 소요량:  I = G * H =  __________________ g H2SO4/d
10)황산용액중 H2SO4 함량: J=70 g-H2SO4/100 g-H2SO4 Solution= 0.7 g-H2SO4/g-H2SO4 Solution (∵70 w%)

11) 하루당 황산용액 필요량, 질량단위:  K = I /J = ___________ g-H2SO4 Solution/d = ___________kg-H2SO4/d
12) 황산용액의 밀도: L = _____ g-H2SO4 Solution/mL-H2SO4 Solution= _____kg-H2SO4 Solution/mL-H2SO4 Solution
13) 하루당 황산용액 필요량, 부피단위: M = K/L = _________ml-H2SO4 Solution/d =__________L-H2SO4 Solution/d

14) 중화 후 OH-농도 무시하고 계산시 오차,% =[(A-C)/C]*(100%)=(B/C)*(100%)=[B/(A-B)]*(100%) = (+) ___% Error
유윤호 yoonho5007   17-01-24 09:00
제가 헷갈려했던 부분을 정확히 짚어서 설명해주셔서 감사합니다!

아래는 계제의 풀이입니다.


(3) 중화문제 풀이

1) 중화 전 OH- 농도 : A = 1 x 10^-4 eq OH- /L-WW
2) 중화 후 OH- 농도 : B = 1 x 10^-7 eq OH- /L-WW
3) 중화 전, 후 OH- 농도차 : C = A-B = 9.99 x 10^-5 eq OH- /L-WW

4) 중화를 위해 투입해야하는 H+ 량, 폐수 단위부피당 : D = C = 9.99 x 10^-5 eq H+/L-WW
5) H+ 공급을 위한 H2SO4 필요량, 폐수 단위부피당 : E = 1/2 D = 4.995 x 10^-5 mol H2SO4/L-WW
6) 황산의 분자량 : F = 98.07 g H2SO4/mol H2SO4
7) 필요한 순황산의 질량, 폐수 단위부피당 : G = E * F = 4.899 x 10^-3 g H2SO4/L-WW

8) 중화대상 폐수 전체량, 하루단위 : H = 78,000 L=WW/d
9) 하루당 황산 소요량 : I = G * H = 382.09 g H2SO4/d
10) 황산용액 중 H2SO4 함량 : J = 0.7

11) 하루당 황산용액 필요량, 질량단위 : K = I / J = 545.84 g 70% H2SO4/d
12) 70% 황산용액 밀도 : L = 1.622 g/mL
13) 하루당 황산용액 필요량, 부피단위 : M = K / L = 336.53 mL 70% H2SO4/d

14) 중화 후 OH- 농도 무시하고 계산시 오차, % = [B/(A-B)]*(100%) = 0.1 % Error
스테파노 Stefano   17-01-24 13:06
Good Job !!
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