환경기능사 실기시험 대비-실습 후기와 팁
용존산소 측정법
DO 적정하는 법과 계산식 작성
환경기능사를 준비하면서 실기대비 실습을 신청하였습니다. 실습은 서울 금천구에 있는 학원입니다. 실습비용은 10만 원 아래입니다. 실습시간은 3시간 정도입니다. 추가로 실습 시 필요한 실험복과 연습용 피펫과 피펫 필러를 판매하는 데 이 비품은 별도로 비용을 지불해야 합니다.
용존산소 측정 시험에 대한 설명과 실제 실험을 진행해 볼 수 있습니다. 인원은 8명 정도로 충분히 실험을 해 볼 수 있습니다. 두 번에서 빠르면 3번 정도 실험이 가능합니다. 또한 실기시험에 도움이 되는 팁도 세세하게 가르쳐 줍니다.
1. 환경기능사 실기시험 내용
환경기능사 실기시험은 아래 3가지입니다.
1. 용존산소 분석 시험(50점)
2. DO 적정 계산 산출식쓰기 (45점)
3. 구술시험(5점)
(대기시료 채취 순서와 분석 가스 흡수액과 바이패스 용액을 답안지에 적는 것입니다.)
중요한 것은 진지하게 실험에 임하는 자세입니다. 사용한 피펫은 반드시 증류수로 씻어내고 사용해야 합니다. 실험기구의 세척도 잊지 마시기 바랍니다.
2. 용존산소 적정법 이해
(DO-Dissolved Oxygen)
용존산소 분석은 적정법을 사용합니다. 물속(하천수, 폐수 등)에 존재하는 O2(산소)를 같은 당량의 I2(요오드)로 바꾸어 I2(요오드)를 Na2S2O3(티오황산나트륨)과의 적정을 통해 알아내어 용존 산소를 측정하는 방법이다.
①시료에(폐수나 하천수)
②황산망간 + 알칼리성 요오드화칼륨+아자이드화 나트륨 용액 투입.
③수산화제1망간이 생성됩니다.
④수산화제1망간과 시료 중의 산소에 의해 산화
⑤수산화제2망간이 생성
⑥황산 용액 투입으로
⑦용존산소량에 대응하는 요오드를 유리
⑧유리된 요오드를 티오황산나트륨으로 적정하여
⑨용존산소량을 정량한다.
과정을 그림으로 보면,
3. 용존산소 분석 실습
시작 전 "DO 적정법 답안지"를 받습니다.
적정실험 후 소요량을 적고 이를 바탕으로 DO를 계산하게 됩니다. 구술시험에 대한 답을 적는 칸도 있습니다.구술시험 준비는 따로 적어 보겠습니다.
① 책상 위의 실험기구를 수돗물로 세척하고, 증류수로 다시 한번 세척합니다.
② 시료채취(폐수나 하천수)
300mL BOD 병에 시료라고 적힌 물통에서 가득 채워서 가져옵니다.
기포발생 유의 - 병을 기울여서 받을 것
* V1(전체 시료 량) = 300이 됩니다.
뚜껑을 닫고 흐르는 것은 폐수통에 버립니다.
뚜껑이 빠지지 않도록 주의합니다.
시험장에 따라 304mL짜리 BOD병도 있다고 합니다. 304mL 짜리는 BOD병을 사용하면, V1- 전체 시료의 량은 304로 적어야 합니다.
③ 황산망간 용액 1mL를 피펫을 사용하여 주입.
④ 알칼리성 요오드화칼륨 +아자이드화나트륨 용액 1mL 주입.
* R 값으로 1 + 1 mL = 2 가 됩니다. ⑤ 뚜껑을 닫고 넘치는 것은 폐수통에 버리고 교반(잘 섞이게 흔들어)합니다.
BOD병이 꽉 차 있기에 많이 흔들어 줘야 합니다.
뚜껑은 꼭 잡고 100번 정도 흔들어 준다고 합니다.
⑥ 그 후 침전물이 1/3 정도까지 가라앉을 때까지 정치( 책상 위에 가만히)합니다.
대략 2~5분 정도 소요됩니다.
⑦ 1/3 정도까지 가라앉으면 BOD병에 황산용액(H2SO4) 2mL를 투입합니다.
황산 용액은 책상 위에 없고 별도로 후드가 있는 곳으로 BOD병을 가져가서 그곳에서 넣어가지고 와야 합니다. 시료는 갈색으로 변하고 침전물이 완전히 용해될 때까지 몇 번 흔들어서 교반 합니다.
⑧ 분취
적정에 사용할 시료 200mL를 삼각플라스크에 분취하는 과정입니다.
BOD병은 300mL이며, 매스 실린더에 200mL를 정확하게 따르고 다시 삼각플라스크로 분취합니다.
* V2 (적정에 사용된 시료량) = 200이 됩니다.
BOD병에 남은 것은 책상 위에 그대로 두었다가 실험이 끝나면 같이 버리면 됩니다.
⑨ 1차 적정
티오황산나트륨(0.025M)용액이 담긴 뷰렛으로 가서 1차 적정을 합니다. 뷰렛이 각자의 책상에 있을 수도 있고 감독관 책상에만 있을 수 있습니다. 티오황산나트륨용액의 factor는 대부분 1.0000입니다. * f 값(factor) = 1 1차 적정 시 감독관에게 " 적정합니다."라고 사인을 주고 승인을 받아야 합니다.
삼각플라스크를 뷰렛 아래에 놓고 뷰렛 코크를 적당히 돌려가며 시료가 맑은 갈색이 될 때까지 티오황산나트륨 용액을 투입합니다.
요령은 빠르게 똑똑똑 떨어질 정도로 열면 됩니다. 투입량은 1~2mL 정도가 적당합니다.
뷰렛의 코크를 닫고 시료가 맑은 갈색이 됐는지 확인합니다.(크게 차이는 없습니다)
* 시험장마다 다릅니다. 뷰렛에 티오황산나트륨 용액 이 미리 담겨 있는 가하면 본인이 직접 뷰렛에 티오황산나트륨 용액을 넣어야 할 경우도 있습니다. 이때는 깔때기를 사용하여 뷰렛의 "0"눈금에 맞추어 투입하면 됩니다.
⑩ 2차 적정
1차 적정이 끝나면 삼각플라스크에 전분 용액 1mL를 투입합니다. 교반하면 시료가 짙은 파란색으로 변하게 됩니다.
다시 "적정합니다"라고 감독관의 승인을 또 받아야 합니다. 1차 적정에 사용한 티오황산나트륨 용액을 다시 채우지 않고 그대로 사용해야 합니다.
1차 적정처럼 뷰렛을 사용하여 티오황산나트륨 용액을 천천히 투입합니다. 반드시 왼손은 뷰렛 코크를 잡고 있어야 하고 오른손으로 삼각 플라스크의 머리 부분을 잡고 흔들어 주어야 합니다.
이때 시선은 삼각플라스크에 고정, 뷰렛을 쳐다보면 감점!!
짙은 파란색이 점점 맑은 색으로 변하게 되는데, 투명해지는 순간이 오면 뷰렛 코크를 잠급니다.
이때 뷰렛의 눈금이
* a = 적정에 소비된 티오황산나트륨 용액의 양이 됩니다. 이 수치를 답안의 아래쪽 적정 소요량에 기록하면 실험은 끝입니다. 단위는 소수 첫째 자리까지 적으면 됩니다. 적정 소요량의 단위는 mL입니다.
예) 8.1mL
3. DO - 적정법 답안 작성
실험으로 티오황산나트륨용액 소요량을 구하고 적정 소요량을 적었습니다.(산출식의 a 값입니다)
① DO(용존산소 mg/L) 산출식을 쓰시오.
아래와 같이 공식을 먼저 적고 (외워야 합니다), 단위도 반드시 적어야 합니다.
② 산출식의 각 요소의 설명도 적어야 합니다. 단위도 반드시 적기 바랍니다.(아래 *는 설명이니 답안에 적지 않습니다)
a = 적정에 사용된 티오황산나트륨용액(0.025M) 소요량(mL)
* 실험을 통해서 확인한 소요량을 적으면 됩니다.
* Na2S2O3
f = 티오황산나트륨용액(0.025M)의 인자(factor)
* 칠판에 제시되었거나, 약품통에 쓰여 있습니다.
* 대부분 factor값은 1입니다.
V1 = 전체 시료의 량(mL)
* BOD병에 담아온 시료의 량입니다.
* 보통 300mL이지만, 용량이 304mL짜리 병이면 304를 적어야 합니다.
V2 = 적정에 사용된 시료의 량(mL)
* 적정에는 200mL만 사용합니다.
R = 황산망간 용액과 알칼리성 요오드화칼륨-아자이드화나트륨 용액 첨가량(mL)
* 각각 1mL씩 사용했으니 2mL입니다.
* MnSO4 , Kl + NaN3
0.2 = 0.025M-티오황산나트륨 용액 1mL에 상당하는 용존산소의 량(mg)
* 이건 상수입니다.
* 단위와 필요한 몰농도는 반드시 적어야 합니다.
* Na2S2O3
* 분자의 1,000은 현재 측정하는 액체의 단위가 mL입니다. DO의 단위는 L 당 mg 입니다. 그래서 mL를 L로 환산해 주기 위해서 분자에 1,000을 곱해주는 것입니다.
③ 계산과정을 적으시오
위의 적정에 소요된 량이 8.0mL일 경우를 가정하여
아래와 같이 계산과정을 적고 계산하면,
계산할 때 "300 - 2" 대신에 "298"을 넣어 계산하는 게 실수가 없습니다.
DO(mg/L)
= 8.0 x 1 x (300 / 200) x 1,000/(300-2) x 0.2
= 8.0536
= 8.054mg/L
계산은 소수 4자리에서 반올림하여 적고
④ 답을 적으시오
= 8.05mg/L (8.05ppm)
답은 소수 3자리에서 반올림하여 소수 2자리까지만 적습니다.
적정소요량은 8.0mL 이고 DO는 8.05mg/L 로 비슷한 값을 보여줍니다.
참고사항
* 용존산소 DO의 단위는 mg/L, 또는 ppm
* 답으로 나온 용존산소의 량과 실험에서 나온 적정 소요량은 거의 같아야 합니다. 수치가 많이 틀리면 계산 과정이 틀린 것일 확률이 높습니다. 시간 많으니 다시 계산하면 됩니다.
* 티오황산 나트륨(Na2S2O3), 싸이오황산 나트륨(Sodium thiosulfate) 또는 , 차아황산 나트륨이라고도 합니다.
* 용존산소의 영향 요인
(1) 수온이 낮으면 용존산소량이 증가한다.
(2) 기압이 높을수록 용존산소량이 증가한다.
(3) 난류가 클수록 용존산소량이 증가한다.
(4) 유속이 빠를수록 용존산소량이 증가한다.
(5) 하천의 경사가 급할수록 용존산소량이 증가
(6) 염분이 낮을수록 용존산소량이 증가한다.
아래는 환경기능사 실기 대기시료 채취장치에 대한 글입니다.
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