순수장치에서 pH와 수질의 관계

1. 개 요

순수를 생산하고 사용함에 있어 전지전도도 및 pH의 관리는 필수적이다. 이온성분이 비교적 많이 포함된 물에서는 pH측정이 용이하며 신뢰성이 높지만 순수로 갈수록 pH변화가 극심해지고 신뢰성이 저하되어 사용부서에서 혼란을 느끼는 경우가 많다.

2. 전기전도도(Conductivity)와 pH의 관계

일반적으로 순수의 전기전도도가 1㎲/㎝(100㏁·㎝)이하일 경우에는 pH관리를 하지 않는다. 순수일수록 측정된 pH와 실제치가 다른 경우가 많은 데 그 이유는 아래와 같다.

① Sampling을 하여 실험실에서 pH를 측정할 경우

- HO＋CO →H ＋HCO

- 대기중의 CO가 순수에 녹아 들어 가므로 pH를 측정하는 동안 pH가 계속 저하된다.

② Line에 pH Meter가 설치되어 있을 경우

- 일반적으로 pH Meter를 선정시 원수에 사용하는 pH Meter와 순수에 사용하는 것이 종류가 다르다.

- 순수용pH Meter라도 수질이 너무 좋을 경우(전기전도도가 매우 낮을 경우) pH Meter가 측정한 . .. 측정치가 이론치를 벗어남으로 신뢰성이 떨어진다.

3. pH측정 불능 영역

전기전도도(Conductivity)가 0.1㎲/㎝이하일 경우 일반적으로 pH측정 불능 영역 이라 칭한다

4. 결론

이온의 농도가 극히 적은 순수의 pH측정은 대단히 어려우며 그 이유는 아래와 같다.

① pH Meter Sensor 전극막의 Glass가 극미량이지만 순수 중에 용해하기 때문에 완충작용이 적은 순수의 경우는 Glass에서 용해된 이온에 의해 강력한 pH영향을 받게 된다. 예를 들면 동일한 순수를 동일온도에서 pH를 측정해도 측정 Sensor의 Glass 종류에 따라 pH측정값이 다른 경우가 있다.

② 비교전극으로부터 미량이지만 염화칼륨용액이 유출되기 때문에 염화칼륨 및 그 불순물의 영향을 받을 수 있다.

③ 공기중의 탄산가스(대기의 약 3%)가 순수 중에 용해하기 때문에 시간에 따라 pH가 변화한다.

④ 측정에 이용된 비이커 등 용기의 오염, 전극에 부착되어 있는 전에 측정했던 액등도 미량이지만 순수pH의 변화의 원인이 된다

⑤ 흐르는 순수의 pH를 측정하는 경우는 순수의 전기전도율이 극히 작기 때문에 누설전류 또는 외부로부터의 유도전류에 의하여 pH측정이 영향을 받게 된다.

따라서 순수의 pH측정은 ①∼④까지의 완충작용의 부족, ⑤와 같이 순수자체의 전기전도율 결여 등에 의하여 순수의 정확한 pH를 측정하는 것이 곤란하며 이에 따라 통상적으로 측정된 순수의 pH값을 신뢰하기 어렵다.

그래서 완충작용이 적은 액의 pH측정방법은 상기한 각 항의 조건에 주의하고 구체적으로는 아래와 같이 주의하여 측정한다.

우선 ①, ②, ④의 장애를 피하기 위하여 유동상태의 순수를 측정해야 한다. 유동상태에서는 각부의 오염물질이 축적되지 않고 Glass전극에 새로운 순수가 접촉된다.

③의 공기중의 탄산가스의 영향을 없애기 위해서는 측정용기의 기밀이 우선 중요하다. 또 ②의 비교적 전극액 각부의 문제는 비교 전극에 액 각 부분에 이온농도가 적은 용액이 접촉하는 것을 방지하기 위하여 액의 각 부분이 전도율이 높은(예를 들면 염화칼륨 용액) 용액으로 흐르게 하여 이온농도가 적은 용액이 직접 접촉하지 않도록 주의한다.

영화칼륨액은 순수와 액간 전위차가 안정되어 유리한 점이 있다. 또 Glass 전극은 반드시 액의 유동방향에 대해서 비교전극의 전에 설치한다. 그 이유는 비교전극으로부터 유출된 염화칼륨용액이 Glass전극에 접촉하지 않도록 하기 위함이다.

④의 용기, 전극의 오염물질에 의한 영향을 막기 위해서는 전극과 용기를 순수로 춘분히 깨끗하게 세척하는 것이 좋다. 또 Glass전극은 화학적 내구성이 강한(예를 들면 리튬계 전극) 것을 사용한다

⑤에 대해서는 유속을 작게 하여 가능하면 일정하게 유지할 필요가 있다. 따라서 순수의 수질이 1.0㎲/㎝(1㏁㎝)이하인 경우 원칙적으로 pH관리를 하지 않으며 전기전도도에 의해 pH를 추정한다