[🌊수질환경기사] 1과목_수질오염개론_5장 경도, 알칼리도

🌊 경도(Hardness)

1️⃣ 정의

• 물 속의 2가 양이온 금속(Ca²⁺, Mg²⁺, Sr²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺ 등)의 농도를 CaCO₃ 농도로 환산한 값 (mg/L as CaCO₃)
• 단위: ppm = mg/L
• 일반적으로 Ca²⁺, Mg²⁺ 가 경도의 주원인이 된다

👉 암기법 : 경철망은 칼슘마있스!
(경도 = Ca, Fe, Mn, Mg, Sr)

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2️⃣ 구분

• 탄산경도 (일시경도) : 물을 끓이면 제거 가능 (Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O)
• 비탄산경도 (영구경도) : 제거되지 않음 (CaSO₄, MgCl₂ 등) → 그 양을 아는 것이 중요하다!

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3️⃣ 총경도와 알칼리도의 관계

• 📌탄산경도 = 총경도, 알칼리도 중 작은 값이다!
• 총경도 > 알칼리도 → 탄산경도 = 알칼리도, 비탄산경도 = 총경도 - 알칼리도
• 총경도 < 알칼리도 → 탄산경도 = 총경도, 비탄산경도 = 0

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4️⃣ 가짜경도(유사경도)

• Na⁺ 같은 1가 양이온이 농도가 높으면 경도처럼 작용

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5️⃣ 경도에 따른 물의 구분

• 연수: 0 ~ 75 mg/L
• 약한 경수: 75 ~ 150 mg/L
• 강한 경수: 150 ~ 300 mg/L
• 아주 강한 경수: 300 mg/L 이상

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6️⃣ 경도 계산식

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• 각 분모는 노르말 중량(eq wt)

 

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🧪 알칼리도(Alkalinity)

1️⃣ 정의

• 수중의 산을 중화할 수 있는 능력(완충능력)
• 수중에 존재하는 H+를 중화하기 위하여 반응할 수 있는 이온의 총량
• 주요 성분: OH⁻, CO₃²⁻, HCO₃⁻
• 자연수(pH 8.2 정도)의 경우, HCO₃⁻(중탄산염)에 의한 알칼리도가 지배적이다.

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2️⃣ 구분 (적정법) - 황산 이용!

• P-알칼리도: pH 8.3 (페놀프탈레인)까지 → OH⁻ + ½CO₃²⁻
• M-알칼리도(=총알칼리도): pH 4.5 (메틸오렌지)까지 → OH⁻ + CO₃²⁻ + HCO₃⁻
• 없어지는 순서 : OH⁻(pH 11-14) ->  CO₃²⁻(pH 9-11) -> HCO₃⁻(pH 9 이하)

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3️⃣ 적정 계산식

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• A: 주입된 산의 부피 (mL)
• N: 주입된 산의 노르말농도
• 50000mg = 50g

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4️⃣ 성분별 계산식

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• OH⁻: 등가중량 17
• CO₃²⁻: 60/2 = 30
• HCO₃⁻: 61

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5️⃣ pH와 OH⁻ 농도

•  알칼리도 계산할 때 OH⁻ 농도는 pH에서 계산해서 구해야함!
• 예: pH = 10 → pOH = 4 → [OH⁻] = 10⁻⁴ mol/L
  → 10⁻⁴ × 17 g/mol × 10³ mg/g = 1.7 mg/L

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🧮 랑겔리어 포화지수(LI, Langelier Index)

• LI = 0 → 물 안정
• LI > 0 → CaCO₃ 과포화 → 스케일 형성
• LI < 0 → CaCO₃ 불포화 → 부식성