탄소 - 원소 특성 및 화학적 특성. 지구 탄소 순환 물 속의 총 유기탄소

Scott Steggenborg, 캔자스 주립대학교, 미국

탄소는 모든 생명체의 기본 구조 요소입니다. 탄소는 대기, 식물 및 동물 조직, 무생물 유기물, 화석 연료, 암석에 존재하며 바닷물에 용해되어 있습니다. 식물의 성장과 실제로 우리 삶 전반에서 식물의 존재는 중요한 위치를 차지합니다. 모든 것은 뿌리부터 시작되며 탄소가 부족한 토양에서 자라면 상황을 특별한 통제하에 두어야 합니다. 그렇지 않으면... 경작을 포함하여 모든 것이 토양의 탄소 양에 영향을 미칩니다.

토양 유기탄소

탄소 분자가 한 형태에서 다른 형태로 전이하는 것을 탄소 순환이라고 합니다(그림 1). 식물은 광합성 과정에 참여하는 대기로부터 탄소를 얻습니다. 식물은 태양 에너지와 대기 중의 이산화탄소(CO2)를 사용하여 CO2를 유기 탄소로 전환하여 줄기, 잎, 뿌리의 성장을 촉진합니다. 식물의 생명주기와 죽음의 결과는 토양 표면과 그 아래(식물 뿌리) 모두에서 식물 조직이 축적되고 분해되며 상당한 양의 토양 유기 탄소가 생성되는 것입니다.

토양은 함유된 토양 유기탄소의 양이 다르며, 모래 토양의 1% 미만부터 습지 토양의 20% 이상까지 다양합니다. 캔자스 토양의 토양 유기 탄소의 자연 수준은 1~4%입니다. 오늘날 캔자스의 대부분 농지의 유기 탄소 수준은 0.5%에서 2% 사이입니다.

그림 1. 현대 탄소 순환. 모든 수치는 기가톤 및 연간 기가톤으로 표시됩니다.

캔자스에서는 대초원 풀이 두껍고 비옥한 토양층을 형성하는 데 기여했습니다. 이들 곡물과 다른 유형의 곡물의 뿌리는 섬유질입니다. 그들은 깊은 곳까지 침투하여 지하 바이오매스의 상당 부분을 생산할 수 있습니다. 결과적으로, 자연 초원 아래 토양의 높은 수준의 유기 탄소는 최대 수 센티미터 깊이에서 발생합니다. 토양 비옥도와 관련된 검은색은 유기탄소 함량을 나타내는 지표입니다. 유기 탄소 함량이 감소함에 따라 토양의 색상은 더 밝아지고 미네랄 구성을 반영합니다. 따라서 캔자스 남동부와 오클라호마 북동부 토양의 붉은색은 철분 농도가 높고 토양 탄소 함량이 낮다는 것을 나타냅니다. 숲 아래에서 형성되는 토양에서는 일반적으로 토양 유기탄소의 높은 수준이 표층에서 발견되고, 더 깊은 층에서는 낮은 수준이 발견됩니다. 이 차이는 우선 토양 표면에 낙엽과 관목 가지, 나무가 쌓이기 때문입니다.

대기 탄소

과학자들은 빙하 코어의 데이터와 대기 CO2 수준의 장기 모니터링을 사용하여 200,000년에 걸쳐 대기 CO2 수준의 상당한 변동을 발견했습니다. 지난 1000년 동안 대기 중 CO2 함량이 크게 증가했습니다(그림 2). 오늘날(2000년) CO2 수준은 약 369mg/l로 지난 천년의 어느 때보다 높습니다. 가장 중요한 것은 이러한 전례 없는 성장률이 너무 커서 생태계가 이에 적응하지 못할 수도 있다는 것입니다. CO2의 이러한 증가는 전 세계적으로 발생하는 화석 연료 사용 증가, 토지 개간 및 토지 이용 변화로 인해 발생합니다. 대기 중 CO2 증가를 유발하는 가장 중요한 요인은 화석 연료의 사용입니다. 현재 이 프로세스의 속도는 1조에 달합니다. kg, 화석 연료 매장량은 향후 300-400년 내에 고갈될 것입니다. 화석 연료 사용이 증가함에 따라 수백만 년 동안 순환을 벗어난 탄소가 대기로 직접 방출됩니다. 시간이 지남에 따라 대기 탄소는 다시 유기 탄소로 전환되거나 바다로 방출되어 새로운 균형에 도달하게 되지만 이 과정은 수천 년이 걸릴 수 있습니다. 가까운 미래에 “새로운” 탄소는 CO2의 형태로 대기 중에 남게 될 것입니다. 현재의 대기 모델에 따르면, 화석 연료 매장량을 최대한 활용하면 대기 중 CO2 농도가 최대 약 1,200mg/l까지 증가할 것이라는 결론을 내릴 수 있습니다. 일부 과학자들은 이러한 농도가 훨씬 더 높아질 것이라고 믿습니다. CO2 수준의 이러한 상승으로 인해 많은 과학자들은 평균 지구 온도가 상승하기 시작할 것이라고 추측하게 되었습니다. 대중 언론에서는 이 과정을 지구 온난화라고 부릅니다. 대기에 포함된 소위 온실 가스인 CO2, 메탄(CH4) 및 질소 산화물(N2O)은 일반적으로 지구 표면에서 반사되는 열을 유지하는 데 도움이 됩니다. 이러한 가스의 농도가 높으면 열이 방출되지 않아 지구 온도가 더 높아질 수 있습니다. 현재 지구 온도의 변화는 중요하지 않으며 이에 대한 명확한 추세는 없지만, CO2 수준의 변화는 대부분의 과학자들에 의해 완전히 문서화되고 받아들여지고 있습니다.

CO2 수준의 증가를 늦추기 위해 무엇을 할 수 있습니까? CO2가 어디서 와서 어디로 가는지 생각해 보면 가장 확실한 해결책은 화석 연료 사용을 줄여 CO2를 줄이는 것입니다. 이렇게 하면 대기로 유입되는 CO2가 줄어듭니다. 시간이 지남에 따라 보다 효율적이고 깨끗한 에너지원이 필요하게 되지만 현재의 화석 연료 사용 경제성으로 인해 대체 에너지원의 채택과 개발이 제한되고 있습니다. 미래에는 대체 에너지 기술을 개발함에 따라 탄소 흡수원을 대량으로 사용하면 대기 중 CO2 수준을 안정화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 세계의 탄소 매장량에 대한 설명(그림 1)은 심해의 탄소 축적이 주요 매장량임을 보여 주지만 변화에는 수백만 년이 걸릴 수 있습니다. 또한 이 예비금을 관리하는 능력도 제한되어 있습니다. 그 다음으로 큰 매장량은 토양 유기탄소입니다. 토양 유기탄소의 양은 식물 바이오매스(식물, 나무, 작물, 풀 등)에 함유된 탄소 양의 두 배입니다. 대기 탄소를 안정화하는 한 가지 방법은 토양 탄소를 증가시키는 데 도움이 되는 기술을 전 세계적으로 구현하는 것입니다. 캔자스 토양은 얼마나 많은 탄소를 보유할 수 있습니까? 질문은 간단하지만 간단한 대답은 없습니다. 이러한 유형의 토양에 대한 축적 가능성은 현재 토양 탄소 수준, 대기 중 CO2 농도 및 사용되는 농업 방식에 따라 달라집니다. 많은 캔자스 토양에서는 침식과 광범위한 경작으로 인한 표토의 상당한 손실로 인해 탄소 수준이 원래 수준의 절반 이상으로 감소했습니다. 적절한 관리를 통해 많은 토양의 유기탄소 함량을 높일 수 있습니다. 20세기 전반에 발생한 토양 탄소 손실은 하반기에 보전 기술의 향상과 농업 시스템의 강화로 부분적으로 보상되었다(그림 3). 개량된 잡종과 품종의 적절한 시비와 재배도 토양 유기탄소 축적에 중요한 역할을 했습니다. 수확량과 작물 강도가 높을수록 토양에 침투하는 바이오매스의 양이 증가하여 토양 탄소로 전환될 수 있는 물질이 더 많이 제공됩니다. 그림에서. 그림 3은 1990년 무경운 기술 사용 수준에 따른 토양 탄소 예상 수준을 보여줍니다. 무경운으로 관리되고 집약적인 경작 시스템을 사용하는 토양에서는 토양 탄소 함량이 연간 1%씩 증가할 수 있습니다. 현재 캔자스 농경지의 10%(총 면적 820만 헥타르)가 무경작지이며, 이 지역은 연간 19,000톤의 탄소를 추가로 격리해야 합니다. 무경운 기술의 사용 증가와 강화된 경작 시스템의 사용으로 인해 탄소는 대량으로 격리될 것입니다. 토양을 탄소 흡수원으로 사용하는 잠재적인 옵션은 전 세계적으로 없으며 단기적인 해결책으로 남아 있습니다. 일정 기간(아마도 30~50년)이 지나면 새로운 수준의 토양 CO2 균형에 도달하게 되며, 이 수준에서는 더 이상의 탄소 축적을 달성하기 어려울 것입니다. 대기 중 CO2 수준을 안정화하기 위한 장기적인 해결책은 에너지에 대한 화석 연료 의존도를 줄이는 것일 수 있습니다.

탄소 격리: 가장 많이 묻는 9가지 질문

1. 탄소 격리란 무엇을 의미합니까?

탄소 격리는 일반적으로 공기 중의 탄소(이산화탄소 또는 CO2)를 토양 탄소로 변환하는 과정입니다. 이산화탄소는 광합성 과정에서 식물에 흡수되며 살아있는 식물에도 흡수됩니다. 식물이 죽으면 잎, 줄기, 뿌리에 있던 탄소가 토양으로 들어가 토양 유기물이 됩니다.

2. 탄소 격리는 어떻게 지구 온난화를 제거하는 데 도움이 됩니까?

대기의 이산화탄소와 기타 온실 가스는 지구 표면에서 빠져나가는 열을 가두어 둡니다. 이러한 열 축적은 지구 온난화를 초래할 수 있습니다. 탄소 격리를 통해 대기 중 이산화탄소 수준은 감소하고 토양 유기물 수준은 증가합니다. 토양 유기탄소를 그대로 두면 수년 동안 안정된 유기물로 토양에 남아 있을 수 있습니다. 이 탄소는 나중에 격리되거나 저장소로 이동되어 대기 중으로 재활용될 수 있습니다. 이 과정을 통해 CO2 수준은 물론 지구 온난화 가능성도 줄어듭니다.

3. 탄소 격리는 온실가스에 어떤 영향을 미칠 수 있나요?

농업용 토양의 탄소 격리를 통해 CO2 배출량을 20% 이상 줄일 수 있는 것으로 밝혀졌습니다.

4. 탄소 격리를 개선하기 위해 농부들은 무엇을 할 수 있습니까?

이를 달성하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.

- 경작을 하지 않거나 최소한의 경작을 한다.

- 윤작의 집중적인 증가와 여름 휴경의 제외;

- 완충지대

— 침식을 줄이는 데 도움이 되는 자연 보존 조치;

- 잔류물이 많이 발생하는 작물(옥수수, 수수, 밀)의 사용

- 피복작물 사용;

— 더 많은 탄소를 저장하는 종과 잡종을 선택합니다.

5. 탄소 격리를 개선하기 위해 농부들은 무엇을 할 수 있습니까?

농부들은 다음을 통해 탄소 격리를 늘릴 수 있습니다.

- 마초의 품질을 향상시킨다.

— 충분한 양의 작물 잔류물을 유지한다.

— 과도한 방목을 줄입니다.

6. 농업 노동자들은 탄소 격리에 대해 보상을 받게 될까요?

아마도 탄소 격리를 늘리는 농부들에게 대출을 제공하기 위한 상업적 시스템이 확립될 것입니다. 정부가 제조업체에 탄소 격리를 장려하기 위한 인센티브를 도입하는 것도 가능합니다. 그러나 지불이 없더라도 농부들은 토양 유기물을 증가시키는 방법을 구현함으로써 긍정적인 효과를 볼 수 있습니다.

- 토양의 구조와 질을 개선한다.

- 유기물을 증가시켜 토양 비옥도를 증가시킵니다.

- 개선된 토양 구조로 인한 침식 감소;

- 침식 감소로 인한 수질 개선.

7. 토양유기물이란 무엇이며, 어디서 와서 어디로 가는가?

토양 유기물은 썩은 식물과 동물의 폐기물로 구성됩니다. 이는 토양 광물 입자가 토양 응집체라고 불리는 덩어리로 응집되도록 합니다. 토양 유기물 수준이 증가하면 바람 침식에 대한 저항력이 더 강하고, 침투 및 통기 능력이 향상되며, 압축 가능성이 감소하고, 비옥도가 증가하는 보다 안정적인 토양 입단이 형성됩니다. 유기물은 토양 영양분을 함께 유지하여 씻겨 나가거나 침출되지 않도록 도와줍니다. 그대로 방치하면 토양 유기물은 매우 안정적인 형태의 유기물인 부식질로 변할 수 있습니다. 그러나 토양을 경작하면 토양 유기물이 산화되고 탄소는 CO2로 대기에 용해됩니다. 토양이 침식되면 토양 유기물은 물에 의해 씻겨 나가게 됩니다.

8. 토양 유기물 수준에 영향을 미치는 것은 무엇입니까?

특정 위치의 토양 유기물의 자연 수준은 대부분의 경우 위도와 연간 강수량 수준에 따라 결정됩니다. 적도의 북쪽에서 남쪽으로 이동함에 따라 토양 유기물의 자연 수준이 증가합니다. 대평원에서는 강수량에 따라 유기물 수준이 서쪽에서 동쪽으로 증가합니다. 관리는 토양의 유기물 수준을 변화시킬 수 있습니다. 일반적으로 경작 강도가 증가하면 토양 유기물 수준도 증가합니다. 기계적 경운의 빈도가 증가함에 따라 토양 유기물 수준은 감소합니다. 캔자스 생산자들에게 무경운 및 무증기 기술은 이러한 목표를 달성할 수 있는 가장 큰 잠재력을 제공했습니다.

9. 캔자스는 탄소 격리를 늘리기 위해 무엇을 하고 있습니까?

캔자스 주립 과학자들은 탄소 격리를 개선할 더 나은 관리 관행을 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 기계적 경작, 다양한 윤작, 토양 보존 관행 및 토양 탄소 관리 관행의 효과를 테스트하기 위한 연구가 진행되고 있습니다.

화학자의 핸드북 21

총유기탄소

소수 총유기탄소(800°C) 200 35  

DuPont 회사(캐나다)는 나일론-아디프산 및 헥사메틸렌-디아민 생산을 위한 중간 제품 생산을 위해 질소 함유 화합물이 풍부한 농축 폐수를 정화하는 새로운 공정을 개발했습니다. 생물학적 질산화에 의한 - 탈질화. 개발된 공정은 호기성 산화와 혐기성 산화의 조합을 제공합니다. 질산화는 이산화탄소가 존재하는 호기성 조건에서 발생합니다. 더욱이, 아민과 암모니아성 질소는 아질산염과 질산염으로 생물산화됩니다. 탈질은 생분해성 제품(보통 메탄올) 환경의 혐기성 조건에서 발생합니다. 이 과정에서 질산염은 아질산염으로 환원되고 궁극적으로는 질소 가스로 환원됩니다. 처리장에 유입되는 폐수는 다음과 같은 특성을 갖습니다: 총 유기탄소 함량 - 3000 mg/l NO2. NO 3, NH4+는 질소 기준으로 각각 800, 90 및 230 mg/l이고, 유기 질소는 질소 기준으로 -240 mg/l, BOD -6000 mg/l입니다. 이 공정은 폐수에서 유기물질의 98%와 전체 질소의 80~90%를 제거합니다. 

식 (4.2)에서 기호의 의미에 주목해 보겠습니다. C는 농도(COD, BOD, 질소, 총 유기 탄소 등의 단위), Gu,z 또는 Gx,z는 반응 속도입니다. 이 양의 측정 단위는 농도 단위와 부피 Va로 결정됩니다. 매개변수 Gx,i를 사용하면 X2는 활성 슬러지의 농도입니다. 

개발된 공정은 호기성 산화와 혐기성 산화의 조합을 제공합니다. 질산화는 이산화탄소가 있는 호기성 조건에서 발생하며, 아민과 암모니아성 질소는 생물산화되어 아질산염과 질산염으로 생성됩니다. 탈질은 생분해성 제품(보통 메탄올)의 혐기성 조건에서 발생합니다. 이는 질산염을 아질산염으로, 궁극적으로는 질소 가스로 감소시킵니다. 처리장에 유입되는 폐수는 다음과 같은 특성을 갖습니다: 총 유기탄소 - 3000 mg/l BOD - 6000 mg/l N0. 질소 기준으로 N03, NH는 각각 800, 90 및 230 mg/l이고, 질소 기준으로 유기 질소는 240 mg/l입니다. 이 공정을 통해 폐수에서 BOD의 98%와 총 질소의 80~90%를 제거할 수 있습니다. 

따라서 일반적인 위생 지표를 결정할 때 필요한 양입니다. 규제 물질 총량의 약 15%가 표준화된 수질에 대한 일반 지표로는 생화학적, 화학적 산소 소비량, 총 유기탄소 함량 등이 있습니다. 

총유기탄소(TOC) 

휘발성 유기 화합물. 벤젠, 톨루엔, 시클로헥산, 클로로포름과 같은 물질은 이산화탄소가 탈착될 때 증발할 수 있습니다. 이 경우 총 유기탄소는 별도로 측정해야 하며, 이것이 불가능할 경우 다른 방법을 사용해야 합니다. 

총 유기 탄소, mg/l 1LZ 2.5 

총 유기탄소(mg/i) 

ISE - 폰 선택성 전극 AAS - 원자 흡착 분광법 TOC - 총 유기 탄소 IC - 이온 크로마토그래피. 

총 유기 탄소, g S/m Соу 250 180 110 70 

예를 들어, Lake Tahoe의 처리 공장은 화학 혼합기, 응집기 및 침전 탱크, 암모니아 송풍기 타워, 재탄화수조 및 침전 탱크, 혼합 부하 필터로 구성됩니다. 흡착 설치. 석탄과 염소화 공장으로 채워져 있습니다. 수질 데이터. 18개월 동안 연구한 내용이 표에 나와 있습니다. 8.4. 유기질소와 총유기탄소 함량의 비율은 pH = 8, 평형 농도 1~6mg/L에서 0.22~0.25입니다. 이 데이터를 TOC에 대한 유기 질소의 비율에 대한 흡착 값의 의존성 그래프와 비교할 때(그림 8.4 참조) 활성탄에 의한 흡착이 유기 물질에서 물을 정화하는 데 매우 효과적이라는 것이 분명해집니다. 표로 비교해보세요. 그림 8.4는 남서 아프리카의 Windhoek 처리장에서 제공되는 물의 분석 매개변수를 나타냅니다. 이는 산업 폐수를 후속 물리적 및 화학적 처리와 함께 재사용하기 위한 것입니다. 폐수. 흡착 장치에 들어갑니다. 두 경우 모두, 활성탄은 폐수에서 유기질소를 거의 완전히 제거했습니다. 기타 데이터는 표에 나와 있습니다. 8.4는 COD 및 TOC에 대한 필수 정보가 부족하기 때문에 유기물 제거 결과와 상관관계가 있을 수 있습니다. 그렇기 때문에 

고순도의 기성 화학 시약은 공급 무역 회사로부터 구입하여 추가 정제 과정 없이 사용했습니다. 흡착질의 초기 용액은 증류수를 사용하여 제조되었으며, 증류수는 이전에 탈이온기 및 활성탄 필터를 통과했습니다. 스톡 솔루션은 Beckman-915 총 유기 탄소 분석기를 사용하여 주기적으로 분석되었습니다. 흡착 실험은 초기 용액을 준비한 후 4시간 후에 시작되었습니다. 대부분의 실험에서는 pH 변동을 줄이기 위해 초기 용액에 0.05M 인산염 완충액을 첨가했습니다. 

처리되지 않은 폐수(총 유기 탄소 기준으로 유기 물질 300~400 mg/l)에서 테스트는 pH - 4~6 및 온도 70~90°C에서 수행되었습니다. 테스트 결과 탄소강 St-Z는 저항력이 없으며 시간당 1.95g/m의 속도로 공식 부식이 발생하는 것으로 나타났습니다. 

SK 생산 폐수에 함유된 디림(diethyler diethyl Glycol)을 오존에 의해 CDK 수준까지 중화할 수 있는 것으로 확인되었습니다. 오존처리 후 물의 COD가 약간 감소한다는 사실에도 불구하고 물은 쉽게 생물학적 처리 대상이 됩니다(표 10). 원수에는 다음과 같은 COD 지표가 있습니다. - 225 mg/l BIKts ds COD - 26 pH - 5 총 유기탄소(TOC) - 67 mg/l. 

총유기탄소(TOC)는 탄소의 양입니다. 물에 용해되거나 부유하는 유기물 부분의 물 위기. 

암석에서 수용액으로의 유기 물질 전이에 대한 고온의 영향도 I. G. Kissin에 의해 연구되었습니다. E. A. Bars et al. 실험은 Central Ciscaucasia의 깊은 우물에서 나온 점토와 이암을 사용하여 20, 100, 150, 200 및 250 ° C의 온도에서 7 시간 동안 수행되었습니다. 암석은 증류수와 염 농도 97g/l의 염화나트륨 용액으로 처리되었습니다. 실험에 따르면 20°C의 온도에서 11mg의 Corg가 점토에서 물로 이동하는 것으로 나타났습니다. 암석 100g당 식염수 용액에 코르그 24mg이 함유되어 있습니다. 암석 100g당. 동시에 역청 분획의 탄소는 2차 증류액과 용액 모두로 전달되었습니다(암석 100g당 1mg 미만). 20에서 150 ° C로 온도가 증가함에 따라 암석 100g 당 유기 탄소 함량은 약간 변경되었으며 200 ° C의 온도에서만 크게 증가했습니다. 물에서는 20.8 mg, 용액에서는 33.8 mg으로 증가했습니다. . 역청 분획의 탄소 함량은 증류수의 경우 암석 100g당 7mg(250°C에서)으로 지속적으로 증가했으며 용액의 경우 암석 100g당 4mg(150°C에서)으로 증가했습니다. 아길라이트를 사용한 실험에서는 온도 증가가 총 유기 탄소 수율에 영향을 미치지 않으며 역청 분획의 탄소 양 증가는 150°C 이후에만 관찰되는 것으로 나타났습니다. 

(a. 유기 탄소; n. Organischer Kohlenstoff; f. carboneorganique; i. carbono Organico) - 유기의 일부인 탄소. 대기, 수권 및 산의 물질. 품종 그것은 생물학적 성질을 가지고 있습니다. 지각의 Macca Corg는 7B·* 1015 t에 이릅니다. 퇴적암에서 - 5B * 1015 톤 코르그의 양은 화학적, 기상학적으로 결정됩니다. 및 전기량 측정 (자동 분석기) 방법. 촉매작용이 진행되는 동안 암석의 Corg 함량은 감소하고(촉진작용이 끝날 때까지 30~40%) 유기물에서의 코르그 비율도 감소합니다. 물질이 증가합니다(원형 촉매 발생 단계의 70%에서 중간 촉매 발생 단계의 80%, 최종 촉매 발생 단계의 90%). 흑연 및 흑연화 유기물 함유. 물질은 99%에 도달합니다. 촉매작용의 한 단계 내에서 유기물의 C 함량입니다. 물질과 H/Cat 매개변수 값은 유기물의 유형을 나타내는 지표 역할을 합니다. 동일한 유형의 유기물에 포함된 물질. 실체 - 성숙도 수준. 코르그의 양은 암석의 석유 및 가스 원천 잠재력을 나타내는 중요한 지표입니다. 농축된 유기농으로 구성되어 있습니다. O. y는 85-87%(석유), 58-90%(석탄)로 함유되어 있습니다. O.y.의 수 석탄에서는 변성 정도를 나타내는 지표 중 하나입니다.

E. S. 라르스카야.


가치 보기 유기탄소다른 사전에서는

탄소-등. 석탄을 참조하세요.
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탄소- (lat. Carboneum) - C, 화학. 멘델레예프 주기율표의 IV족 원소, 원자 번호 6, 원자 질량 12.011. 주요 결정질 변형은 다이아몬드와 흑연입니다........
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사염화탄소— (사염화탄소 - 퍼클로로메탄), CCl4, 무색 액체, 끓는점 76.8.C. 지방, 왁스, 바니시, 폴리머, 냉매 생산 원료용 용제.
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유기 규정 1831-32- 헌법 거의 동일한 행위가 러시아 여행 후 다뉴브 왕자 (1831 년-왈라 키아 왕자, 1832 년-몰다비아 왕자)에 소개되었습니다. 1828~29년의 전쟁. 또는. 정의된 사회정치적...........

- 정치를 결정하는 일련의 법률. 동부 루멜리아의 위치. 유럽의 위대한 국가 대표들이 개발했습니다(1878년 9월 - 1879년 4월). Art를 기반으로 한 권력과 터키. 18 벌린스키....
소련 역사백과사전

- 헌법 1815년 헌법 대신 1830~31년 폴란드 봉기 진압과 관련하여 도입된 폴란드 왕국 법령. Ed. 2월 14(26)일 니콜라이의 1832년 상트페테르부르크........

우리는 두 가지 분석 방법을 사용하여 수질 분석에 관한 두 가지 기사를 소개합니다.

  • 원소 분석(총 유기탄소 측정)

이온 크로마토그래피를 이용한 수분 분석. 미국 Dionex Corporation의 분석법 역량 및 기술 솔루션.

이온 크로마토그래피 - 무기 및 유기 음이온, 알칼리 및 알칼리 토금속 양이온, 전이 금속 양이온, 아민 및 이온 형태의 기타 유기 화합물을 측정할 수 있습니다. 물 분석에는 다양한 방법이 사용되지만 이온 크로마토그래피(IC)는 전 세계적으로 선호되는 방법이며 모든 물에서 다성분 측정을 제공합니다. 각 유형의 물에는 고유한 특성이 있으며 구성 요소는 μg/l 단위부터 g/l 단위까지 농도 수준이 크게 다를 수 있습니다. 특히 중요한 것은 물에 존재하는 것이 바람직하지 않거나 용납할 수 없는 수질 오염 성분을 식별하는 것입니다. IC가 출현하기 전에는 이러한 감도, 선택성, 재현성 및 분석 속도를 갖춘 이온을 측정하는 효과적인 방법이 없었습니다. 이 경우 대부분의 경우 IC 방법을 사용한 분석에는 시료 준비가 필요하지 않습니다. 필요한 경우 시료를 여과하고 희석합니다. IR법을 이용한 불화물, 염화물, 아질산염, 질산염, 황산염, 인산염 등의 무기 음이온 분석은 수년 동안 전 세계적으로 가장 일반적이고 일상적인 분석이었습니다. 고성능 컬럼이 개발되어 아염소산염, 염소산염, 예비염소산염 등의 측정에 성공적으로 사용됩니다. 고성능 Dionex 컬럼을 사용하면 단일 IR에서 알칼리 및 알칼리 토금속 양이온과 지방족 및 방향족 아민을 동시에 측정할 수 있습니다. 컬럼 - 모든 유형의 물에서 가장 자주 결정되는 분석물질에 대해 매우 광범위하게 잘 개발된 매우 효율적이고 빠른 분석 방법입니다. 복잡한 샘플 준비가 없고, 높은 감도의 측정, 분석 속도 및 다양한 측정 성분이 포함되어 있어 이 방법은 고순도 식수부터 폐수 및 배출물에 이르기까지 모든 구성의 물을 일상적으로 분석하는 분석 실험실에 이상적입니다. 기업과 유틸리티에서.

무기 음이온

이온 크로마토그래피를 통한 불화물, 염화물, 아질산염, 질산염, 황산염 및 인산염과 같은 무기 음이온 분석은 수년 동안 전 세계적으로 가장 일반적이고 일상적인 분석이었습니다.

주요 무기 음이온 측정을 위한 이온 크로마토그래피 컬럼 외에도 고효율 컬럼이 개발되어 표준 음이온과 함께 옥시할로겐화물(아염소산염, 염소산염, 전염소산염 등)과 같은 옥시음이온의 측정에 성공적으로 사용됩니다.

유기산

무기 음이온과 함께 유기산의 음이온도 다양한 유형의 물(예: 아세트산염, 포름산염, 프로피온산염, 옥살산염, 구연산염 등)에 존재할 수 있습니다. 이러한 작업을 위해 고효율 대용량 분석 컬럼이 사용됩니다.

무기 양이온

알칼리 및 알칼리 토금속 양이온에 대한 고감도 및 고효율 이온 크로마토그래피 측정은 글로벌 분석 실무에서 일상적인 분석 방법이기도 합니다. 그림은 그룹 I 및 II 양이온의 신속한 등용매 분리에 대한 크로마토그램을 보여줍니다.

쌀. IonPac CS12A 3x150mm 컬럼, Dionex, 미국에서 그룹 I 및 II 양이온의 빠른 등용매 분리.

아민

양이온 분석을 위한 매우 효율적인 흡착제를 생성하면 단일 컬럼에서 알칼리 및 알칼리 토금속과 지방족 및 방향족 아민의 양이온을 동시에 측정할 수 있습니다.

전이금속

분석가가 이동성 형태의 전이 금속이나 특정 산화 상태의 금속만을 결정해야 하는 경우 이온 크로마토그래피만이 이 문제를 해결할 수 있습니다. Dionex는 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 다양한 전이 금속을 동시에 측정하기 위한 단일 컬럼 양이온 크로마토그래피 컬럼을 공급합니다. 전이 금속을 결정하기 위한 대체 옵션은 PAR과 함께 착색된 착물의 형태입니다. 전도도 측정 검출기에서 분석물 검출이 발생하는 이전 예와는 달리, 흡착 검출기에서 컬럼 후 유도체화 후에 결정된 성분에 대한 고감도 검출이 발생합니다.

결론

이온 크로마토그래피는 모든 유형의 물에서 가장 일반적으로 결정되는 매우 광범위한 분석물질에 대해 잘 개발된 매우 효율적이고 빠른 분석 방법입니다. 복잡한 샘플 준비가 없고, 높은 감도의 측정, 분석 속도 및 물에 포함된 다양한 측정 성분으로 인해 이 방법은 고순도에서 폐수 및 기업의 배출물에 이르기까지 모든 구성의 물에 대한 일상적인 분석을 수행하는 분석 실험실에 이상적입니다. 그리고 유틸리티.

총유기탄소는 물 속 유기물의 함량을 나타내는 지표이다.

외국 전문가에 따르면 유기탄소는 물 속 유기물질의 총 함량을 나타내는 가장 신뢰할 수 있는 지표입니다. 이 지표는 과망간산염, 중크롬산염 산화도 및 BOD와 같은 수질의 필수 지표 그룹에 포함됩니다. 이 경우 유기 탄소 함량은 COD 값의 약 1/3인 경우가 많지만 이는 주로 생활 폐수 및 유사한 산업 폐수에 적용됩니다. 모스크바 지역의 지표수원에서 나온 천연수의 경우 유기 탄소 함량은 과망간산염 산화 값(100-120%)과 거의 동일하며 BOD 5 값은 유기 탄소 함량보다 4-6배 적습니다. 탄소.

문헌 데이터에 따르면, 오염되지 않은 자연수에서 용존 유기 탄소의 최저 농도는 약 1mg/l이고 최고 농도는 약 20mg/l입니다. 휴믹 물질이 풍부한 물, 특히 늪지 물에서 유기 탄소 함량은 수백 mg/L에 이릅니다.

전자제품이나 의약품 생산에 사용되는 증류수의 유기탄소 함량을 제어하는 ​​것은 특히 중요합니다.

지금까지 유기탄소 함량은 SanPiN 2.1.4.1116-02 용기에 포장된 물에서만 표준화되어 있었습니다. 카테고리 1의 생수는 10mg/l, 가장 높은 카테고리의 생수는 5mg/l입니다. 수처리 과정에서 일반적으로 염소 또는 기타 염소화제(소독제)를 사용하여 식수를 소독합니다. 이는 물에 존재하는 천연 유기 물질과 반응하여 독성 반응 생성물을 형성합니다. 부산물의 양은 주로 물 속 유기물질의 함량에 따라 달라집니다. 아마도 이러한 이유로 "식수 및 식수 공급에 관한 기술 규정" 초안 버전 중 하나에는 표준이 5mg/l인 "총 유기 탄소" 표시기가 포함되어 있습니다.

다음이 있습니다:

  • 총유기탄소(TOC)는 용해된 상태와 용해되지 않은 상태의 유기 화합물 형태로 물에 존재하는 탄소의 질량 농도입니다.
  • 용존유기탄소(DOC)는 시아네이트와 티오시아네이트를 포함하여 0.45μm 멤브레인 필터를 통과하는 유기 화합물 형태로 물에 존재하는 탄소의 질량 농도입니다.

유기탄소를 측정하는 방법은 단순히 물의 유기물 함량을 나타내는 지표인 254nm에서의 흡광도 값을 측정하는 것 외에도 물에 존재하는 유기물질을 사전에 파괴하는 과정을 수반합니다.

총유기탄소를 결정하는 절차는 일반적으로 세 단계로 나누어집니다.

  1. 무기 탄소 제거를 위한 시료 산성화 및 퍼지
  2. 남은 유기 탄소를 CO 2로 산화시킵니다. 이 경우 산화는 두 가지 주요 방법으로 수행될 수 있습니다.
    - 열 산화 - 전류에서 산소 함유 가스의 연소;
    - 과황산칼륨을 이용한 UV 산화 또는 촉매적 화학적 산화.
  3. 형성된 CO 2 감지.

실제로 TOC 분석기 제조업체가 제공하는 측정 한계는 얻기가 매우 어렵다는 점에 유의해야 합니다. 실제로 추가로 정화된 공기를 산화가스로 사용할 경우 측정한계는 약 0.5 mg/l 정도이다. 산소로 작업할 때 검출 한계는 더 낮습니다.

이러한 점에서 유기탄소를 측정할 때 예방적 관리 절차에 특별한 주의를 기울이는 것이 좋습니다.

  • 접시의 청결도 관리: 접시는 120°C에서 건조됩니다. 더 낮은 온도에서 산성 세척 및 건조가 허용됩니다.
  • 용존 유기탄소 측정 시 필터 준비: 멤브레인 필터는 0.1m 염산으로 사전 세척됩니다.
  • 증류수의 품질 : 고무 마개, 호스를 사용하지 않고 UV 조사, 과망간산 칼륨과 중크롬산 칼륨의 혼합물을 사용한 이중 증류를 사용하여 증류수를 제조합니다.
  • 산화제 가스 순도

샘플을 수집할 때 다음 규칙을 따라야 합니다.

  • 샘플량 - 50-100 ml. 유리 용기를 사용하여 샘플을 상단에 붓습니다.
  • 분석은 24시간 이내에 수행되거나 샘플을 o-인산(샘플 100ml당 0.1ml), 염산 또는 황산을 사용하여 pH까지 보존합니다.<2;
  • 샘플은 냉장고에 한 달 이상 보관되지 않습니다.

물 속 유기탄소 측정을 위한 수많은 국제 표준이 있습니다(ASTM D 4839, 4779, 2579,4129; ISO 8245; EPA 415.1, 415.2, 415.3; Standard Method 5310A, 5310B, 5310C, 5310D). 현재 총탄소와 용존유기탄소를 결정하는 방법에 대한 GOST 표준 초안이 준비되어 있으며, 필요한 모든 절차를 충분히 자세히 설명하고 있으며 곧 TC 343 "수질"에 의해 승인될 예정입니다.

탄소(C)– 전형적인 비금속; 주기율표에서는 주 하위 그룹인 IV족의 두 번째 주기에 속합니다. 일련번호 6, Ar = 12.011 amu, 핵전하 +6.

물리적 특성:탄소는 많은 동소체 변형을 형성합니다. 다이아몬드- 가장 단단한 물질 중 하나 흑연, 석탄, 그을음.

탄소 원자에는 6개의 전자가 있습니다: 1s 2 2s 2 2p 2 . 마지막 두 개의 전자는 별도의 p-오비탈에 위치하며 짝을 이루지 않습니다. 원칙적으로 이 쌍은 동일한 궤도를 차지할 수 있지만 이 경우 전자간 반발력이 크게 증가합니다. 이러한 이유로 그 중 하나는 2p x를 취하고 다른 하나는 2p y를 사용합니다. , 또는 2p z 궤도.

외층의 s-하위 준위와 p-하위 준위의 에너지 차이는 작기 때문에 원자는 매우 쉽게 들뜬 상태로 들어가고, 2s 오비탈의 두 전자 중 하나가 자유 전자로 이동합니다. 2 문지름.원자가 상태는 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 구성으로 나타납니다. . 다이아몬드 격자의 특징인 탄소 원자의 상태는 하이브리드 궤도의 사면체 공간 배열, 동일한 결합 길이 및 에너지입니다.

이 현상은 다음과 같이 알려져 있습니다. sp 3 -혼성화,새로운 기능은 sp 3 -하이브리드입니다. . 4개의 sp 3 결합이 형성되면 탄소 원자는 3개보다 더 안정적인 상태를 갖게 됩니다. r-r-그리고 하나의 s-s-연결. sp 3 혼성화 외에도 sp 2 및 sp 혼성화도 탄소 원자에서 관찰됩니다. . 첫 번째 경우에는 상호 중복이 발생합니다. 에스-그리고 두 개의 p-오비탈. 3개의 등가 sp 2 혼성 오비탈이 형성되며, 서로 120°의 각도로 동일한 평면에 위치합니다. 세 번째 궤도 p는 변하지 않고 평면에 수직으로 향합니다. sp2.


sp 혼성화 동안 s와 p 궤도가 겹칩니다. 형성된 두 개의 등가 하이브리드 오비탈 사이에는 180°의 각도가 발생하는 반면, 각 원자의 두 p-오비탈은 변경되지 않은 상태로 유지됩니다.

탄소의 동소체. 다이아몬드와 흑연

흑연 결정에서 탄소 원자는 평행한 평면에 위치하며 정육각형의 꼭지점을 차지합니다. 각 탄소 원자는 3개의 이웃한 sp 2 혼성 결합에 연결되어 있습니다. 평행 평면 사이의 연결은 반 데르 발스 힘으로 인해 수행됩니다. 각 원자의 자유 p-오비탈은 공유 결합 평면에 수직으로 향합니다. 이들의 중첩은 탄소 원자 사이의 추가 π 결합을 설명합니다. 따라서, 물질의 탄소 원자가 위치한 원자가 상태는 이 물질의 특성을 결정합니다..

탄소의 화학적 성질

가장 특징적인 산화 상태는 +4, +2입니다.

낮은 온도에서는 탄소가 비활성이지만, 가열되면 활성이 증가합니다.

환원제로서의 탄소:

- 산소와 함께
C 0 + O 2 – t° = CO 2 이산화탄소
산소 부족 - 불완전 연소:
2C 0 + O 2 – t° = 2C +2 O 일산화탄소

- 불소 함유
C + 2F 2 = CF 4

- 수증기로
C 0 + H 2 O – 1200° = C +2 O + H 2 수성 가스

- 금속 산화물의 경우. 이것이 광석에서 금속을 제련하는 방법입니다.
C 0 + 2CuO – t° = 2Cu + C +4 O 2

- 산과 함께 - 산화제:
C 0 + 2H 2 SO 4 (농축) = C +4 O 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
C 0 + 4HNO 3 (농축) = C +4 O 2 + 4NO 2 + 2H 2 O

- 황과 함께 이황화탄소를 형성합니다.
C + 2S 2 = CS 2.

산화제로서의 탄소:

- 일부 금속과 탄화물을 형성

4Al + 3C 0 = Al 4 C 3

Ca + 2C 0 = CaC 2 -4

- 수소 - 메탄 (엄청난 수의 유기 화합물 포함)

C0 + 2H2 = CH4

- 실리콘과 함께 카보런덤을 형성합니다(전기로에서 2000°C):

자연에서 탄소 찾기

유리 탄소는 다이아몬드와 흑연의 형태로 발생합니다. 화합물의 형태로 탄소는 광물에서 발견됩니다: 분필, 대리석, 석회석 - CaCO 3, 백운석 - MgCO 3 *CaCO 3; 탄화수소 - Mg(HCO 3) 2 및 Ca(HCO 3) 2, CO 2는 공기의 일부입니다. 탄소는 가스, 석유, 석탄, 이탄 등 천연 유기 화합물의 주성분이며 살아있는 유기체를 구성하는 유기 물질, 단백질, 지방, 탄수화물, 아미노산의 일부입니다.

무기 탄소 화합물

C 4+ 또는 C 4- 이온은 기존의 화학 공정 중에 형성되지 않습니다. 탄소 화합물은 서로 다른 극성의 공유 결합을 포함합니다.

일산화탄소콜로라도

일산화탄소; 무색, 무취, 물에 약간 용해되고 유기용매에 용해되며 독성이 있으며 끓는점 = -192°C; t pl. = -205°C.

영수증
1) 산업 분야(가스 발생기 분야):
C + O 2 = CO 2

2) 실험실에서 - H 2 SO 4 (농축) 존재 하에서 포름산 또는 옥살산의 열분해:
HCOOH = H2O + CO

H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O

화학적 성질

정상적인 조건에서 CO는 불활성입니다. 가열되면 - 환원제; 비염성 산화물.

1) 산소와 함께

2C +2O + O 2 = 2C +4 O 2

2) 금속 산화물의 경우

C +2O + CuO = Cu + C +4O 2

3) 염소 함유 (빛 속에서)

CO + Cl 2 – hn = COCl 2 (포스겐)

4) 알칼리 용융물과 반응합니다 (압력 하에서)

CO + NaOH = HCOONa(포름산나트륨)

5) 전이금속과 카르보닐을 형성한다

Ni + 4CO – t° = Ni(CO) 4

Fe + 5CO – t° = Fe(CO) 5

일산화탄소(IV) CO2

이산화탄소, 무색, 무취, 물에 대한 용해도 - 0.9V CO 2는 1V H 2 O에 용해됩니다(정상 조건에서). 공기보다 무겁다; t°pl = -78.5°C(고체 CO 2 를 "드라이아이스"라고 함); 연소를 지원하지 않습니다.

영수증

  1. 탄산염(탄산염)의 열분해. 석회석 소성:

CaCO 3 – t° = CaO + CO 2

  1. 탄산염과 중탄산염에 대한 강산의 작용:

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2

NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2

화학적인속성콜로라도2
산성 산화물: 염기성 산화물 및 염기와 반응하여 탄산염을 형성합니다.

Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O

NaOH + CO 2 = NaHCO 3

높은 온도에서는 산화 특성을 나타낼 수 있음

C +4 O 2 + 2Mg – t° = 2Mg +2 O + C 0

정성적 반응

석회수의 흐림:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ̅ (백색 침전물) + H 2 O

CO 2 가 석회수에 오랫동안 통과되면 사라집니다. 불용성 탄산칼슘이 용해성 중탄산염으로 변합니다.

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2

탄산과 그소금

H 2CO 3 -약산이며 수용액에만 존재합니다.

CO 2 + H 2 O ← H 2 CO 3

이염기성:
H 2 CO 3 ← H + + HCO 3 - 산성염 - 중탄산염, 중탄산염
HCO 3 - ← H + + CO 3 2- 중염 - 탄산염

산의 모든 특성은 특징적입니다.

탄산염과 중탄산염은 서로 변형될 수 있습니다.

2NaHCO 3 – t° = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 = 2NaHCO 3

금속 탄산염(알칼리 금속 제외)은 가열되면 탈카르복실화되어 산화물을 형성합니다.

CuCO3 – t° = CuO + CO2

정성적 반응- 강산의 영향으로 "끓는다":

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2

CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2

탄화물

탄화칼슘:

CaO + 3C = CaC 2 + CO

CaC 2 + 2 H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2.

아연, 카드뮴, 란타늄, 탄화세륨이 물과 반응하면 아세틸렌이 방출됩니다.

2 LaC 2 + 6 H 2 O = 2La(OH) 3 + 2 C 2 H 2 + H 2.

Be 2 C 및 Al 4 C 3는 물과 분해되어 메탄을 형성합니다.

Al 4 C 3 + 12 H 2 O = 4 Al(OH) 3 = 3 CH 4.

기술적으로 티타늄 탄화물 TiC, 텅스텐 W 2 C(경질 합금), 실리콘 SiC(카보런덤 - 연마재 및 히터 재료)가 사용됩니다.

나트륨

암모니아와 일산화탄소 분위기에서 소다를 가열하여 얻습니다.

Na 2 CO 3 + 2 NH 3 + 3 CO = 2 NaCN + 2 H 2 O + H 2 + 2 CO 2

청산 HCN은 화학 산업의 중요한 제품이며 유기 합성에 널리 사용됩니다. 전 세계 생산량은 연간 20만 톤에 이릅니다. 시안화물 음이온의 전자 구조는 일산화탄소(II)와 유사합니다. 이러한 입자를 등전자라고 합니다.

기음 = 아: [:C = N:] -

시안화물(0.1-0.2% 수용액)은 금 채굴에 사용됩니다.

2 Au + 4 KCN + H 2 O + 0.5 O 2 = 2 K + 2 KOH.

시안화물 용액을 황과 함께 끓이거나 고체를 녹일 때, 그들은 형성됩니다. 티오시아네이트:
KCN + S = KSCN.

저활성 금속의 시안화물을 가열하면 시안화물이 생성됩니다: Hg(CN) 2 = Hg + (CN) 2. 시안화물 용액은 산화되어 시아네이트:

2 KCN + O 2 = 2 KOCN.

시안산은 두 가지 형태로 존재합니다.

H-N=C=O; HOC = N:

1828년에 Friedrich Wöhler(1800-1882)는 수용액을 증발시켜 시안산암모늄(NH 4 OCN = CO(NH 2) 2)에서 요소를 얻었습니다.

이 사건은 일반적으로 "생명론적 이론"에 대한 합성화학의 승리로 간주됩니다.

시안산의 이성질체가 있습니다 - 폭발성 산

H-O-N=C.
그 염(수은 전폭화Hg(ONC) 2)은 충격 점화기에 사용됩니다.

합성 요소(요소):

CO 2 + 2 NH 3 = CO(NH 2) 2 + H 2 O. 130 0 C 및 100 atm에서.

요소는 탄산 아미드이며 "질소 유사체"인 구아니딘도 있습니다.

탄산염

가장 중요한 무기 탄소 화합물은 탄산염(탄산염)입니다. H 2 CO 3는 약산입니다 (K 1 = 1.3 10 -4; K 2 = 5 10 -11). 탄산염 버퍼 지원 이산화탄소 평형분위기에서. 세계의 해양은 개방형 시스템이기 때문에 엄청난 완충 능력을 가지고 있습니다. 주요 완충 반응은 탄산이 해리되는 동안의 평형입니다.

H 2 CO 3 ← H + + HCO 3 - .

산도가 감소하면 산이 형성되면서 대기에서 이산화탄소가 추가로 흡수됩니다.
CO 2 + H 2 O ← H 2 CO 3 .

산도가 증가함에 따라 탄산염 암석(바다의 껍질, 백악 및 석회암 퇴적물)이 용해됩니다. 이는 탄화수소 이온의 손실을 보상합니다.

H + + CO 3 2- ← HCO 3 —

CaCO 3 (고체) ← Ca 2+ + CO 3 2-

고체 탄산염은 가용성 중탄산염으로 변합니다. 이는 "온실 효과"(이산화탄소가 지구로부터의 열복사 흡수로 인한 지구 온난화)에 대응하는 과잉 이산화탄소의 화학적 용해 과정입니다. 전 세계 탄산음료(탄산나트륨 Na 2 CO 3) 생산량의 약 1/3이 유리 생산에 사용됩니다.



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