흡착제를 사용하여 흙탕물 정화(투과율) 실험 보고서

소개글

고등학교 재학 당시, 과학 캠프에 참가하면서 작성한 보고서입니다.
원제 : 흙탕물에서 시야를 확보해라
(고등학교는 이과였고 대학교는 수시로 공대 탑3에 진학했습니다.)
고등학교 과제였으나, 약간의 일반 화학 정도의 개념은 들어갔습니다.

과학 캠프에 신청서(실험 제안서)를 제출해서 합격해서 지원금(200만원)을 받고 직접 실험한 결과로 작성한 보고서입니다.
전국 단위로 진행했으며, 제 기억으로는 16개팀인가를 예선에서 뽑은걸로 기억합니다.

흡착제(벤토나이트 등)을 사용하여, 시간에 따른 흙탕물의 빛 투과율 변화를 실험했습니다.

ps) 일부 사진(2~3장)에는 제가 나와서 삭제했습니다.(당시에는 직접한것을 티내려고 그렇게 찍었습니다)

목차

1. 준비물.hwp
2. 흙탕물에서 시야를 확보해라_보고서.hwp
3. 흙탕물에서 시야를 확보해라_제안서.hwp

본문내용

Ⅰ. 탐구 동기

지난 2010년 4월 2일. 백령도 앞바다에서 초계함인 천안 함이 침몰하는 사건이 벌어졌었다. 이에 생존자 및 천안함의 함미를 찾기 위한 수색 작업이 벌어졌지만 수색 중 흙탕물 때문에 시야 확보가 30cm 밖에 안 된다는 이유로 작업을 수시로 중단해야 했었다. 결국 최대 생존가능시간이라고 판단되는 69시간을 넘기고, 사흘만에야 함미를 찾을 수 있었다. 탐색결과 함미는 사고 지점에서 불과 180m 떨어진 곳에 있었다고 한다. 그럼에도 불구하고 그 거대한 물체를 찾는데 무려 사흘이나 걸렸다는 것이다. 애초에 시야확보가 잘 되었다면 수색활동의 중단도 없었을 것이고 수색작업 역시 더욱 빨랐을 것 이다. 그래서 우리는 뿌옇게 흐려진 흙탕물에서 시야를 확보 하는 것이 중요하다고 판단하고, 그 방법을 탐구해 보기로 하였다.

먼저 흙탕물 속에서는 왜 시야확보가 잘 되지 않을까에 대해서 생각해 보았다. 흙탕물은 다량의 미세 콜로이드가 혼합되어 있는 용액이다. 따라서 콜로이드 용액에서는 콜로이드 입자가 빛의 진행을 방해하여 빛이 산란되는 틴들 현상(Tyndall phenomenon)이 발생하게 된다.이 때문에 흙탕물 속에서는 시야확보가 잘 되지 않았던 것이다. 이로부터 흙탕물 속에서 시야를 확보하기 위해서는 흙탕물 속의 콜로이드를 제거해주어야 한다는 가설을 세울 수 있었다.

우리는 처음 콜로이드를 제거할 방법을 생각하다가 숯이나 활성탄을 생각해 냈었다. 그것은 활성탄이 다공성 물질이기 때문에 흡착성을 가지고 있다고 했기 때문이었다. 그런데 흡착성이라고 하니, 얼마 전에 미용 잡지에서 본 벤토나이트가 생각났다. 벤토나이트는 고농축 천연 미네랄이 풍부하게 함유한 점토로서 피부를 좋아지게 하는데 효과가 있다고 하는데, 흡착성이 있는 물질이라고 한다. 흡착성이 있으니 콜로이드도 흡수 할 수 있을 것 같았고, 점토이므로 바닷물에 직접 분사 하더라도 인공적으로 만들어진 활성탄 보다는 환경오염 위험이 적을 것 같았다.

참고 자료

Steven S. Zumdahl ․ Susan A Zumdahl 일반화학 제 7판
David W. Oxtoby, H. P. Gillis, Alan Campion 저 일반화학 제 6판
두산 encyber http://www.encyber.com
국회 도서관 http://www.nanet.go.kr
곽종운 저. 물리화학적 수처리원리와 응용 (도서출판 지샘)
최동훈 탄소재의 표면특성과 흡착특성에 관한 연구
윤은영 천연 제올라이트 특성분석과 산성 가스 흡착에 관한 연구

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준비물.hwp
흙탕물에서 시야를 확보해라_보고서.hwp
흙탕물에서 시야를 확보해라_제안서.hwp