습식 화학 분석

pH 측정

pH는 물 속에 존재하는 유리 수소 이온과 하이드록실 이온의 양을 정량화하므로, pH 값(0~14, 7은 중성)은 용액의 산도와 알칼리도를 나타냅니다. 많은 물리적, 화학적, 생물학적 과정이 pH에 좌우되기 때문에 pH 측정은 실험실에서 수행되는 가장 중요한 시험입니다. pH 측정기를 사용한 pH 측정은 가장 정확한 결과를 제공합니다. pH 측정기는 용액에 담갔을 때 두 전극 사이의 전압 차를 측정합니다. 신뢰할 수 있고 재현성 있는 결과를 얻기 위해 pH 측정기의 교정에는 표준 완충 용액이 사용됩니다.

BOD 측정

생화학적 산소 요구량(BOD)은 물 속의 유기물을 호기성 분해하는 과정에서 미생물이 소비하는 용존 산소의 양을 측정합니다. BOD 측정은 폐수, 방류수 및 오염된 물에 존재하는 생분해성 유기물의 양을 추정합니다. BOD 측정에 널리 사용되는 두 가지 방법은 희석법과 압력차법입니다.

• 희석법: 이 표준 방법은 정제수에 무기 영양소, 완충염 및 충분한 양의 박테리아를 첨가하여 시료(희석수)를 준비하는 방식입니다. 그런 다음 시료의 여러 희석 농도를 준비합니다. BOD 용기를 가득 채운 후 뚜껑을 닫고 밀봉한 뒤, 20°C의 어두운 곳에서 5일간 배양합니다. 5일간의 배양 기간 전후에 용존 산소 농도를 측정합니다. 이 두 값의 차이를 희석도와 블랭크 값을 보정하여 산출한 것이 BOD5 값입니다.
• 압력계법: 이 방법에서는 희석되지 않은 시료가 들어 있는 병에 압력계를 장착합니다. 압력계는 병 내부의 대기압 강하를 지속적으로 모니터링하며, 이는 시료의 산소 섭취량을 반영합니다. 이 방법은 희석이 필요 없고 연속적인 측정이 가능하기 때문에 희석법보다 더 간편합니다.

COD 측정

화학적 산소 요구량(COD)은 물 속의 유기 물질을 화학적으로 산화시키는 데 필요한 산소의 양을 측정한 값입니다. 따라서 COD는 수질 및 폐수질을 평가하는 지표가 됩니다.

COD 시험은 산성 조건 하에서 강력한 산화제를 사용하여 수행됩니다. 시료에 알려진 과량의 산화제를 첨가하고, 산화가 완료되면 지시약 용액을 이용한 적정법을 통해 용액에 남아 있는 산화제의 양을 추정합니다. COD 시험은 BOD(5일)에 비해 완료까지 최대 2~3시간이 소요되며, 생분해되지 않는 유기물을 포함한 모든 유기 오염 물질을 측정합니다.

COD는 크롬(VI)을 함유한 시약이 미리 채워진 큐벳을 사용하여 분석할 수 있으며, 열 전처리 과정에서 시료의 유기 오염 물질에 의해 크롬(VI)이 크롬(III)으로 환원됩니다. 소비된 크롬(VI)의 양은 COD의 양에 비례하며, 광도 측정을 통해 직접 검출할 수 있습니다.

NP 분석기

질소(N) 및 인(P)과 같은 토양 영양소는 식물 성장에 필수적입니다. 질소 축적의 증가는 토양 산도를 높이고, 영양소 불균형을 초래하며, 토양 미생물의 구성을 변화시키고, 온실가스 배출 증가에 기여하므로 토양 생태계에 해를 끼칩니다. 따라서 식품 및 환경 실험실에서는 질소를 정기적으로 검사해야 합니다.

질소(N)를 정량하는 방법은 다양합니다. 이러한 방법들은 질소를 함유한 유기 화합물을 무기 질소 화합물로 전환하는 초기 산화 단계를 필요로 합니다. 산화 단계는 (1) 켈달(Kjeldahl) 분해법, (2) 자외선(UV) 산화법, (3) 과황산염 산화법, (4) 고온 산화법(연소법) 중 하나의 방법으로 수행할 수 있습니다.

인(P) 측정은 환경 분석에서 매우 중요한 단계가 되었습니다. 수역 내 높은 수준의 인과 질소는 독성 조류의 급속한 증식을 유발하여 수질을 악화시킬 수 있습니다. 인 분석은 일반적으로 아스코르빈산-몰리브덴산염법을 통해 수행되며, 예를 들어 광도계를 이용하여 정량 분석하는 즉시 사용 가능한 테스트 키트를 사용할 수 있습니다. 질소 및 인 분석기는 독립형 기기로 사용되거나 두 분석기가 결합된 형태로 제공될 수 있습니다.

TOC 분석

총 유기탄소(TOC)는 유기 화합물에 포함된 탄소의 양을 측정합니다. TOC는 시료에 존재하는 모든 유기물을 측정하는 매우 민감하고 비특이적인 분석법입니다. 따라서 제조 공장에서 환경으로 배출되는 유기 화학 물질을 규제하는 데 사용됩니다. 또한 소독 부산물 발생으로 인해 TOC 검출은 식수 정화 분야에서도 중요한 요소입니다. TOC를 측정하는 데는 다음과 같은 다양한 방법이 있습니다:

• 용기에 채취하여 분석기로 이송한 물 시료를 대상으로 수행하는 오프라인 측정.  
• 온라인 측정: 분석기를 정수 흐름에 직접 연결하는 방식.
• 유기 분자의 산화.
• CO₂를 선택적으로 검출하도록 설계된 TOC 측정 기기.

이 방법은 종종 COD를 보완하는 방법으로 간주되며, 특정 셀 테스트 키트를 사용하여 수행할 수도 있습니다.

용해/분해

시료 전처리는 분석 과정에서 중요한 단계입니다. 시료는 대개 직접 분석하기에 적합하지 않으므로 시료 전처리 단계가 필요합니다. 이 단계의 목적은 분석물을 균일하게 용해된 형태로 변환하는 것입니다. 시료 전처리에 사용되는 시약의 양이 시료 자체에 비해 많기 때문에, 시료의 오염이나 위양성 결과를 방지하기 위해 시약은 적절한 순도를 가져야 합니다. 시료 전처리에는 용해, 분해, 용융, 추출 등의 기술이 포함됩니다. 무기 분석에서는 용해도가 낮은 시료를 액체 상태, 즉 분석하기 쉬운 형태로 변환하기 위해 분해 과정이 자주 사용됩니다. 산, 강알칼리, 염기 및 염류는 분해제로 사용되며, 시료의 오염을 방지하기 위해 양질의 제품을 사용해야 합니다.

중량 분석법

중량 분석법은 분석 화학에서 분석물의 질량을 기반으로 그 양을 정량적으로 측정하는 데 사용됩니다. 이 분석법의 다양한 유형으로는 침전법, 휘발법 및 전기분석법 등이 있습니다. 중량 분석에서 분석물과 원하는 반응을 일으키기 위해서는 여러 가지 무기 시약이 필요합니다.