Working partial pressure of gas in aqueous solution

Carbonate species in aqueous solution play an important role in the determination of chemical properties of water in relation with alkalinity, buffer capacity, biological productivity, and so on. These compounds also have reactive characteristics such as interphasal reactions between solid, liquid, and gas phases. In the absence of solid materials, the total amount and relative abundance of each carbonate species are directly influenced by the partial pressure of $CO_2$ gas in the atmosphere, which in turn significantly affects the properties of aquatic system. In the water/wastewater treatment process along with the wastes treatment and recycling process which occurring in aquatic environment, it is essential to figure out its characteristics for their optimization and one of its most influential features upon these processes is determined by carbonate species. To understand the fundamental aspect of the relationship between the partial pressure of $CO_2$ gas and chemical features of water, especially pH, the working partial pressure of pure $CO_2$ gas that produced by contacting the dry ice with water has been estimated based on equilibrium calculation. The equilibrium constants for the dissociation ot carbonic acid were determined using van't Hoff equation and the distribution diagram of carbonate species according to the pH has been constructed to substantiate the results of equilibrium calculation. The estimated working partial pressure of pure $CO_2$ gas was found to be a function of the concentration of carbonates in solution, which suggesting that Prior evaluation of the working partial pressure of gas is essential for a better understanding of aquatic interactions.

수용액에서 탄산계 이온종들은 알칼리도, 완충 용량, 생물학적 생산지수 등과 같은 물의 여러 화학적 성질들을 결정하는데 있어 중요한 역할을 하고 있다. 이러한 화학종들은 또한 수계에서 고체, 액체, 그리고 기체 상태 등으로 변화하며 반응을 하는 특성을 지니고 있다. 고체상이 없는 상황에서 탄산계 이온종들의 총량과 각 이온종들의 상대량은 대기에서의 이산화탄소의 분압에 의해 결정되며 이는 또한 수계의 제반 성질에 직접적인 영향을 미치게 된다. 수환경에서 진행되는 정수, 혹은 폐수 처리 공정, 폐기물 처리공정, 그리고 폐기물의 재활용과 관련된 공정들에 있어 공정의 최적화를 위해서는 수환경의 특성을 파악하는 것이 매우 중요하며 이러한 수환경의 특성에 가장 크게 영향을 미치는 요소들 가운데 하나가 탄산계 이온종들이다. 대기에서의 이산화탄소의 분압과 물의 화학적 성질, 특히 pH와의 근본적인 연관성을 이해하기 위해 물과 접촉한 상태의 드라이아이스로부터 발생하는 순수한 이산화탄소의 활성 분압을 수계에서의 평형론에 근거하여 계산하였다. 탄산의 해리와 관련된 평형상수들을 van't Hoff식에 의해 결정하였으며 평형계산의 결과를 입증하기 위해 pH 에 따른 탄산계 이온종들의 분배 곡선을 작성하였다. 계산된 이산화탄소 기체의 활성 분압은 수용액에서의 탄산계 이온종들의 농도의 함수인 것으로 나타났으며 수용액에서 일어나는 반응들의 체계적 이해를 위해서는 수용액과 접해있는 이산화탄소 등과 같은 기체의 활성 분압에 대한 선행 계산이 필요한 것으로 파악되었다.