개념 한 쪽
배합과 공정 적정성 평가는 생산된 물질의 성질과 공정 성능을 확인하는 과정이다. 유지나 폐수의 화학적 지표를 통해 성분이나 오염물질 거동을 판단하고, 적절한 처리제를 선택하여 공정 운전 조건을 결정한다. 물의 전기적 특성이나 경도 환산 등 단위와 정의를 정확히 알고 계산 문제를 해결해야 한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「배합, 공정 적정성 평가」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 중금속 제거법 판별 | 1 | 중금속 이온의 처리 가능 방법을 물리화학적 특성에 따라 가림 |
| 산성 폐수 처리 물질 선택 | 1 | 중화제와 응집제를 적절히 짝지어 폐수 처리 공정을 판단 |
| 물의 전기적 성질 단위 확인 | 1 | 물의 순도 표시 단위인 비저항의 올바른 단위를 고름 |
비누화값은 지방 1g을 완전히 비누화시키는 데 필요한 수산화칼륨(KOH)의 질량(mg)으로 정의한다. 같은 질량에서 분자의 평균 분자량이 작을수록 분자수가 많아져 필요 KOH량이 증가하므로 비누화값과 평균 분자량은 반비례 관계라고 판단한다. 따라서 비누화값이 크면 지방산의 평균 분자량이 작다고 판단한다.
산가(acid value)는 유지 1g을 중화하는 데 필요한 KOH의 질량(mg)으로 정의한다. 주어진 시료의 총 사용 KOH량을 시료 질량(g)으로 나누어 산가를 계산한다. 산가 문제는 단위를 주의하여 사용된 KOH의 질량을 시료 무게로 나누는 계산만으로 해결할 수 있다.
폐수 중 중금속 이온의 제거는 물리적·화학적 방법을 이용한다. 중금속 이온은 원소이므로 열분해로 제거되지 않는다. 중금속 이온은 pH 조절에 의해 수산화물로 침전시키거나 이온교환 수지로 흡착하거나 전해적 방법으로 회수하는 방식이 일반적으로 사용된다. 만약 침전 생성 입자가 매우 작아 콜로이드 상태로 존재하면 응집제를 투입하여 응집·침전에 도움을 주어 제거 효율을 높여야 한다.
산성 폐수의 중화에는 염기성 중화제가 필요하다. 대표적인 중화제로는 생석회(CaO)와 같은 물질이 사용되는 경우가 많으며, 산성 폐수 처리 후 콜로이드 성질을 보이는 입자에는 알루미늄염 계열 응집제(예, 황산알루미늄계)가 흔히 사용된다. 중화제와 응집제의 역할을 구분하여 선택해야 공정 효율을 확보할 수 있다.
물의 순도는 전기적 비저항(resistivity)으로 표시하며 단위는 옴센티미터(Ω·cm)를 사용한다. 비저항 값이 클수록 전도성이 낮아 물의 순도가 높다고 판단한다. 또한 물의 경도 계산에서는 칼슘과 마그네슘 이온 농도를 탄산칼슘(CaCO3) 기준으로 환산하는 계수를 적용하여 합산한다.
비누화값과 분자량 관계를 묻는 문제는 '비누화값이 크다 = 평균 분자량이 작다'라는 반비례 관계를 먼저 떠올려 정답을 선택한다. 산가 계산 문제는 사용된 KOH 질량을 시료 질량으로 나누는 공식을 적용하여 계산하면 해답을 얻는다. 폐수 내 중금속 제거 방법 선택 문제에서는 '중금속은 원소이므로 열분해로 제거되지 않는다'는 원리를 이용하여 열분해가 포함된 선지를 배제한다. 산성 폐수 처리에서 중화제와 응집제의 조합을 묻는 문제는 중화에는 생석계, 응집에는 알루미늄염을 연결하여 판단한다. 물 순도의 단위 문제는 비저항 단위 Ω·cm를 정확히 고르도록 한다.
폐수 내에 녹아있는 중금속 이온을 제거하는 방법이 아닌 것은?
정답 ① · 폐수 중의 중금속 이온 제거에 적합한 처리 방법을 고르는 문제이다. 중금속은 원소 형태의 이온이므로 열분해로는 제거되지 않으며, 열분해는 주로 유기물이나 폐기물 처리에 쓰이는 공정이다.
중금속 이온은 열분해로 제거되지 않으며, 침전, 이온교환, 전해등의 방법으로 제거하거나 회수한다.
pH가 2인 공장 폐수 내에 Cu+2, Zn+2 등의 중금속이온이 다량 함유되어 있다. 이들을 중화처리할 때 중금속이온은 수산화물 형태로 대부분 침전되어 제거되지만, 입자의 크기가 작은 경우에는 콜로이드상태로 존재하게 되므로 응집제를 사용하여야 한다. 이와 같은 폐수처리과정에서 필요한 물질들을 옳게 나열한 것은?
정답 ④ · 문항은 산성 폐수 중 금속이온을 침전·응집하여 제거할 때 필요한 약품 조합을 묻고 있다. 산성 폐수의 중화에는 염기성 물질(예: CaO 생석회)이 경제적이고 안전한 선택이며, 콜로이드상 침전 입자를 응집시키기 위해 알루미늄염(황산알루미늄수화물, 백반)이 사용된다.
산성 폐수의 중화에는 산을 중화할 수 있는 염기성 물질(CaO 등)이 필요하며, 콜로이드 응집에는 알루미늄염이 사용된다.
일반적으로 물의 순도는 비저항 값으로 표시한다. 이 때 사용되는 비저항의 단위로 옳은 것은?
정답 ① · 문항은 물의 순도를 나타내는 비저항의 단위를 묻고 있다. 비저항(resistivity)의 통상 단위는 옴 센티미터(Ω·cm)이며 값이 클수록 물의 이온 농도가 낮아 순도가 높다.
물의 순도는 비저항(단위: Ω·cm)으로 표시하며 값이 클수록 순도가 높다.
화공기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.