게시판 > 질답게시판 > 소석회를 이용한 pH조절법에 의한 중금속 제거 질문 있습니다.

스테파노 Stefano

17-11-24 13:51

(0) 다양한 금속이온이 혼합되어 있는 수용액으로부터 pH를 조절하면서 성분금속을 분리하는 것은 이론적으로는 가능하나 실제로 이들을 순수한 물질로 제거하기는 무척어려운 것으로 판단되고 대신 정밀하게 조절되는 전극전위 차이로 분리하는 것이 나을 것으로 판단됩니다.

(1) 용해도가 정해져 있는 물질의 용액상에 존재하는 이온농도는 용해도 적으로부터 계산할 수 있습니다. Fe(OH)3의 경우

Ksp = [Fe^3+]*[OH^-]^3, (g-mol/L)^4 ==> [OH-], g-mol/L = {Ksp/[Fe^3+]}^(1/3) ..........(1) <--잔류 OH-농도

C2 =[Fe^3+], g-mol/L = 10 mg Fe/L = (10/55.845)*10^-3 g-mol Fe/L ...(2) C2 = 침전 후 용액잔류 Fe^+3농도, g-mole/L

(2) 위의 (2)식으로부터 용액중 잔류 Fe의 양을 알 수 있으므로 Fe의 초기농도 C1으로부터 C2가 될 때까지 침전되어 제거되는 Fe의 양(농도)은

ΔC = 침전되는 양(농도), g-mole Fe/L = C1-C2 .......(3) <---침전 전후 Fe^3+ 농도차
∴ Fe를 침전시키기위해 필요한 [OH^-] 양(농도), g-mole OH^- = 3* ΔC ............(4) (∵ Fe+++ + 3 OH^- ---> Fe(OH)3 ↓ )

(3) 따라서 (4)식으로 구한 OH-양(농도)과 침전 후 용액에 잔류하도록 하기 위한 필요한 Ca(OH)2의 양을 (1)식으로부터 구하여 이를 Ca(OH)2 양으로 환산하여 합하면 됩니다.

침전용 OH- = 3* ΔC <----(4)식
용액잔류 OH- = (10/55.845)*10^-3 g-mol Fe/L <-----(1)식

필요한 전체 Ca(OH)2 양(농도), g-mole Ca(OH)2/L = (1/2)* (필요한 전체 OH-).......(5) (∵ Ca(OH)2---> Ca^++ + 2OH^- )

(4) 위의 계산은 모두 용액 1L를 기준으로 하였기 때문에 "농도"단위가 됩니다. 여기에 부피를 곱하면 필요로 하는 약품의 양을 구할 수 있습니다. 부피 L를 곱하면 g단위 질량이 나오고 부피 m^3단위의 숫자를 곱하면 1m^3=10^3 L 이므로 질량은 kg 단위가 얻어집니다.

단순히 pH 2.5에서 4.5로 변경하기 위한 OH- 계산은 침전시키기 위한 Ca(OH)2의 양이 누락될 수 있습니다.
이는 C2일 때의 OH-량과 pH2.5에서의 OH-량간의 차이를 계산해서 감안해 주어 계산하면 될 것 같습니다.

(0) 다양한 금속이온이 혼합되어 있는 수용액으로부터 pH를 조절하면서 성분금속을 분리하는 것은 이론적으로는 가능하나 실제로 이들을 순수한 물질로 제거하기는 무척어려운 것으로 판단되고 대신 정밀하게 조절되는 전극전위 차이로 분리하는 것이 나을 것으로 판단됩니다.

(1) 용해도가 정해져 있는 물질의 용액상에 존재하는 이온농도는 용해도 적으로부터 계산할 수 있습니다.  Fe(OH)3의 경우

Ksp = [Fe^3+]*[OH^-]^3, (g-mol/L)^4  ==> [OH-], g-mol/L = {Ksp/[Fe^3+]}^(1/3) ..........(1)   <--잔류 OH-농도

C2 =[Fe^3+], g-mol/L = 10 mg Fe/L = (10/55.845)*10^-3 g-mol Fe/L ...(2)  C2 = 침전 후 용액잔류 Fe^+3농도, g-mole/L

(2) 위의 (2)식으로부터  용액중 잔류 Fe의 양을 알 수 있으므로 Fe의 초기농도 C1으로부터 C2가 될 때까지 침전되어 제거되는 Fe의 양(농도)은

ΔC = 침전되는 양(농도), g-mole Fe/L = C1-C2     .......(3)      <---침전 전후 Fe^3+ 농도차
∴ Fe를 침전시키기위해 필요한 [OH^-] 양(농도), g-mole OH^-  = 3* ΔC ............(4)  (∵ Fe+++ +   3 OH^-  ---> Fe(OH)3 ↓ )

(3) 따라서 (4)식으로 구한 OH-양(농도)과  침전 후 용액에 잔류하도록 하기 위한 필요한 Ca(OH)2의 양을 (1)식으로부터 구하여 이를  Ca(OH)2 양으로 환산하여 합하면 됩니다.

침전용 OH-    =   3* ΔC                                     <----(4)식
용액잔류 OH- =   (10/55.845)*10^-3 g-mol Fe/L  <-----(1)식
  
필요한 전체 Ca(OH)2 양(농도), g-mole Ca(OH)2/L = (1/2)* (필요한 전체 OH-).......(5)  (∵ Ca(OH)2---> Ca^++  +  2OH^- )

(4) 위의 계산은 모두 용액 1L를 기준으로 하였기 때문에 "농도"단위가 됩니다.  여기에 부피를 곱하면 필요로 하는 약품의 양을 구할 수 있습니다.    부피 L를 곱하면 g단위 질량이 나오고  부피 m^3단위의 숫자를 곱하면  1m^3=10^3 L 이므로 질량은 kg 단위가 얻어집니다.

단순히 pH 2.5에서 4.5로 변경하기 위한 OH- 계산은 침전시키기 위한 Ca(OH)2의 양이 누락될 수 있습니다.   
이는 C2일 때의 OH-량과  pH2.5에서의 OH-량간의 차이를 계산해서 감안해 주어 계산하면 될 것 같습니다.