128회 경도(Hardness)

수질관리기술사 128회 문제 경도입니다. 경도는 물의 세기를 뜻하는 것으로, 물에 칼슘이온, 마그네슘 이온과 같은 양으로 수치화됩니다. 경도 세기에 따라 연수, 경수로 구분하는데, 경도가 낮은 연수는 담백하고  부드러워 음용하기에 적합하나, 미네랄 함유량이 낮기때문에 체질개선의 효과는 미미합니다. 경도가 높은 경수는 진하고 쓴맛이 강하며, 미네랄(마그네슘, 칼슘이온)이 풍부하여 체질개선과 건강 증진을 기대할 수 있습니다. 

 

 

 

1. 개요

-경도는 물의 세기를 의미하며, ca2+, Mg2+, Mn2+, Sr2+ 와 같은 양이온을 CaCo3로 환산한 값

-측정방법 : EDTA 적정법 경도의 계산 : (aF-1)×1,000/시료량

여기서, a : EDTA 용액 부피, F : EDTA 용액 농도

-대부분의 경도는 토양과 암석으로부터 유발됩니다. 비가 내리면 그 빗물은 땅속으로 스며들게 되는데 그 과정에서 빗물에는 토양 미생물의 활동에 의해 생성된 이산화탄소가 녹아들게 됩니다. 그렇게 되면 물은 산성을 띄게 되고 그물은 토양이나 암석과 접촉하며 양이온 금속들이 녹아 들어가게 됩니다. 

 

2. 경도의 종류

-이온의 선택성 : 왼쪽으로 갈수록 높음(선택적 반응)

-탄산경도(일시경도) : 2가 양이온과 알칼리도 유발물질 결합, 끓이면 연화

-비탄산경도(영구경도) : 2가 양이온과 So4-등이 결합, 끓여도 제거 안됨

-총경도 = 일시경도 + 영구경도

-가경도 : Na+이 고농도로 존재 시 경도와 유사한 현상 발생

 

경도의 종류 출처 : 상하수도기술사 강의노트 서울기술사학원

 

3. 경도 세기에 따른 분류

구분	연수	적당한 경수	경수	고경수
세기	75이하	75~150	150~300	300이상

-먹는물 수질기준 : 경도 300 mg/L 이하

 

4. 경도의 영향

-고경수 음용시 설사 유발(경도 300 mg/L 이상시 )

-보일러, 수도관 스케일 유발

-세제 사용량, 응집제 사용량 증가

 

5. 결과

-연수화를 위해 주로 응석침전법, 이온교환법이 주로 사용

-멤브레인 보급확대로 인해 NF, RO 이용한 경도저감 방안 도입 검토 필요

-해수담수화(RO)의 경우 경도성분 감소로 물이 연수화되어 관의 부식성 증가되어 재탄화 필요

 

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6. 물의 연수화

 

1.자비법 : 물을 끓여 일시경도 제거, 에너지 소모 큼(비경제적)

 

2.정석연화법 : 가성소다(NaOH)로 pH를 10정도로 조절 후 →탄산칼슘피복 유동매체와 접촉→수중의 칼슘을 탄산칼슘으로 유동매체에 정석시켜 제거

 

3.응집침전법(석회소다법) : 소석회,소다회, 가성소다 첨가 → CaCo3, Mg(OH)2 침전 제거

-탁질 중금속이온 동시 제거, 초기투자비용 적음

-슬러지 발생, 약품비 과다

 

4.이온교환법 : 수중의 경도성분 이온을 이온교환수지로 Na+ 이온화하여 교환 제거, 이온교환수지는 식염수를 이용하여 재생

-모든 경도물질 제거 가능, 설치부지가 적고, 슬러지 발생 없음, pH 변동 없음

-초기투자비 큼, 고농도 탁질 제거 어려움, Na+이온 많은 물 곤란

저감방법	원리	특징
자비법	물을 끓여 일시경도제거	에너지소모량 과다
정석연화법	수중의 칼슘을 탄산칼슘으로 유동매체에 정석시켜 제거(pH 10)	슬러지 처리 불필요 알칼리도 소모, pH 조정 설비 필요
석회소다법	소석회, 소다회, 가성소다 첨가→Mg(OH)2, CaCo3 침전 제거	탁질 중금속 동시 제거 약품비 과다
이온교환법	수중의 경도성분 이온을 이온교환수지로 Na+이온과 교환제거	모든경도물질제어가능 고탁도 물에 적용 곤란 초기투자비 큼

 

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