크롬(Cr⁶⁺) 환원처리 및 아황산나트륨 필요량 계산

 

B 금속 가공 공장은 다양한 산업 부품을 생산하며, 제조 공정 중 크롬이 포함된 화학물질을 사용하고 있다. 특히, 금속 표면처리 공정(예: 전기도금, 산화방지 코팅, 부식 방지 처리 등)에서 6가 크롬(Cr⁶⁺)이 폐수로 배출되고 있다.
6가 크롬은 독성이 강하고 발암물질로 분류되어 있기 때문에, 환경 규제에 따라 반드시 안전한 방식으로 처리해야 한다. 이에 따라 B 공장은 아황산나트륨(Na₂SO₃)을 이용한 환원 처리를 적용하여 Cr⁶⁺을 Cr³⁺으로 변환한 후, 이를 침전시켜 폐수에서 제거하는 방식을 사용하고 있다.
환경 관리팀은 폐수 내 Cr⁶⁺ 농도가 350 mg/L, 하루 폐수량이 50 m³일 때, 이를 완전히 환원하기 위해 필요한 Na₂SO₃의 양을 이론적으로 계산하고 있다.

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2. 주어진 조건

• 폐수 내 Cr⁶⁺ 농도: 350 mg/L
• 하루 폐수량: 50 m³/day
• 반응식:
• 2H₂CrO₄ + 3Na₂SO₃ + 3H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 3Na₂SO₄ + 5H₂O
• Cr의 원자량: 52
• Na₂SO₃의 분자량: 126

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3. 계산 과정

1) 하루 동안 폐수에서 Cr⁶⁺의 총량 계산

(350 mg/L) × (1 kg / 10⁶ mg) × (1000 L / 1 m³) × (50 m³)
= (350) × (1 / 10⁶) × (1000) × (50)
= 17.5 kg Cr⁶⁺

2) Na₂SO₃의 이론적 필요량 계산

반응식에서 몰비는 다음과 같다.

• 2Cr⁶⁺ : 3Na₂SO₃
• 크롬(Cr)의 총 질량 기준 계산

2(52) : 3(126) = 17.5 kg : ?
? = (3(126) × 17.5) / (2(52))
= 63.95 kg Na₂SO₃
따라서, 하루 동안 필요한 아황산나트륨(Na₂SO₃)의 양은 약 63.95 kg이다.

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4. 결론

B 금속 가공 공장의 폐수 처리 공정에서 Cr⁶⁺ 농도가 350 mg/L인 폐수 50 m³/day를 처리하기 위해서는 약 63.95 kg의 Na₂SO₃가 필요하다. 이는 이론적인 값이며, 실제 공정에서는 반응 효율과 부반응을 고려하여 약간의 여유를 두고 투입해야 한다.
이러한 폐수 처리 기술은 산업 폐수 내 중금속 오염을 효과적으로 제거하는 중요한 방법 중 하나이며, 환경 보호 및 규제 준수를 위해 필수적인 공정이다.