KR100435374B1 - 6가 크롬 존재확인 검출시약 - Google Patents

Abstract

본 발명은 6가 크롬 존재확인 검출시약에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제 1 인산나트륨(NaH₂PO₄.H₂O) 완충용액을 포함하여 구성됨으로써 디페닐카바지드와 6가 크롬의 적자색 발색반응에 의하여 금속표면에 처리된 6가 크롬의 존재 여부 확인시 화학조건에 따라 크롬의 산화수가 쉽게 변동되는 문제점을 해소하고 디페닐카바지드 발색시약 자체의 안정성을 높일 수 있는 6가 크롬 존재확인 검출시약에 관한 것이다.

Description

6가 크롬 존재확인 검출시약{A hexavalent chrome detecting reagent}

본 발명은 6가 크롬 존재확인 검출시약에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 완충용액을 포함하여 구성됨으로써 디페닐카바지드(diphenylcarbazide)와 6가 크롬의 적자색 발색반응에 의하여 금속표면에 처리된 6가 크롬의 존재 여부 확인시 화학조건에 따라 크롬의 산화수가 쉽게 변동되는 문제점을 해소하고 디페닐카바지드 발색시약 자체의 안정성을 높일 수 있는 6가 크롬 존재확인 검출시약에 관한 것이다.

유럽의회에서 2000년 9월에 확정된 폐차 재활용 법규에는 수은, 납, 카드뮴, 크롬 등을 유해 중금속으로 규정하여 폐기방법 및 사용량을 규제하고 있다.

크롬은 2 ~ 6가 이온의 형태로 존재하는 경우가 많으며, 특히 6가 크롬은 3가 크롬에 비하여 인체에 흡수가 잘되며, 산화성과 막투과성 때문에 인체에 다량 흡수시 높은 급성 중독을 나타내므로 사용량을 규제하고 있다. 크롬은 니켈크롬, 스테인레스 강 등의 합금 재료 또는 내식, 광택 등의 도금재료로 많이 사용되고 있으며, 특히 6가 크롬에 대해서는 차량에 한대당 2g 범위내에서 내식성 향상을위한 표면처리 용도로만 사용하도록 그 사용량을 한정하고 있다. 현재 차량에는 약 3000 ~ 4000여 개의 부품에 6가 크롬이 크로메이트(chromate) 또는 다크로 등의 형태로 표면처리 되어있다. 따라서, 상기 사용량의 규제에 대응하기 위하여 사용된 6가 크롬의 정성 및 정량 분석이 필수적이다.

내식성 향상을 위해 금속 표면에 처리된 크롬 산화물은 3가 및 6가 이온의 상태로 동시에 존재하고, 화학조건에 따라 6가 크롬이 환원하여 3가 크롬으로, 또한, 3가 크롬이 산화되어 6가 크롬으로 산화수가 변동된다. 그러나, 육안으로는 6가 크롬의 존재 여부를 쉽게 확인할 수 없을 뿐 아니라, 상기한 바와 같이 화학조건에 따라 산화수가 바뀔 수 있으므로 분석에 많은 문제점이 발생한다.

또한, 6가 크롬의 존재 여부 확인시에 사용하는 발색시약은 제조한 후 8시간이 경과할 경우 점차 진한 와인색으로 변색하여 6가 크롬의 존재확인 검출시약으로서의 사용이 불가능한 문제점이 있었다.

따라서, 상기 크롬의 정량분석에 앞서서 정확하게 6가 크롬의 존재유무를 확인하여 비효율을 제거할 수 있는 방법의 개발이 절실한 실정이다.

이에, 본 발명자들은 크롬의 분석 중에 산화수가 바뀌는 종래의 문제점을 해소하고 발색시약의 안정성을 높이기 위하여 연구 노력하였다. 그 결과, 완충용액을 첨가하므로써 6가 크롬의 분석 중에 산화수가 바뀌지 아니하며 또한 발색시약 자체의 안정성을 높일 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 완충용액이 첨가되어 분석 중에 6가 크롬의 산화수가 유지되며, 발색시약의 안정성을 증가시켜 효율적으로 6가 크롬의 존재를 확인할 수 있는 검출시약을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 디페닐카바지드 0.2 ∼ 0.6 중량부, 아세톤과 에탄올의 1 : 1 (v : v) 혼합용액 30 ∼ 50 중량부, 75% 오르토인산 15 ∼ 25 중량부 및 증류수 15 ∼ 25 중량부가 함유되어 있고, 여기에 완충용액으로서 50 ∼ 60 % 농도의 제 1 인산나트륨(sodium dihydrogen orthophosphate monohydrate : NaH₂PO₄.H₂O) 수용액이 10 ∼ 20 중량부 함유된 6가 크롬 존재확인 검출시약을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 6가 크롬 존재확인 검출시약에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 크롬 검출시약이 제 1 인산나트륨(NaH₂PO₄.H₂O) 완충용액을 포함하여 구성됨으로써 디페닐카바지드와 6가 크롬의 적자색 발색반응에 의하여 금속표면에 처리된 6가 크롬의 존재 여부 확인시 화학조건에 따라 크롬의 산화수가 쉽게 변동되는 문제점을 해소하고 디페닐카바지드 발색시약 자체의 안정성을 높일 수 있는 6가 크롬 존재확인 검출시약에 관한 것으로 본 발명의 6가 크롬 존재확인 검출 시약을 사용하면 상기 6가 크롬의 존재유무를 정확히 파악할 수 있어 정량분석 작업공정(flow) 설정을 용이하게 할 수 있으므로 효율적인 6가 크롬의 분석이 가능하다.

본 발명에서 특징적으로 사용하는 완충용액인 제1인산나트륨 수용액을 농도 50 ∼ 60 %의 것을 10 ∼ 20 중량부 함유하는 것이 바람직하다. 상기 완충용액은 6가 크롬에서 3가 크롬으로의 환원을 방지하며, 검출시약 자체의 안정성도 향상시킨다.

만일, 농도가 50 % 미만이거나, 60 % 를 초과하면 완충용액으로서 pH를 일정하게 유지하는 역할을 수행하는 데 부적절한 문제점이 있으며, 발색시약에 첨가되는 완충용액의 함량이 10 중량부 미만이면 검출시약의 안정성이 저하되며, 20 중량부를 초과하면 시약의 발색 효과가 감소하는 문제점이 있어 바람직하지 않다.

본 발명의 6가 크롬 존재확인 검출시약은 발색시약인 디페닐카바지드와 6가 크롬산화물과의 선택적 화학반응을 응용한 것으로써, 다음에 나타낸 반응식 1에 의하여 이루어진다.

2CrO₄ ^2-+ 3H₄L + 8 H⁺→ Cr(Ⅲ)(HL)²⁺+ Cr³⁺+ H₂L + 8H₂O

H4L : 디페닐카바지드, C₆H₅NHNHCONHNHC₆H₅, 무색

H2L : 디페닐카바존(diphenylcarbazone), C₆H₅N=NCONHNHC₆H₅, 적자색

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기위한 것으로, 이들 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예

제 1 인산나트륨 55 g을 증류수 100 ml에 용해시켜 완충용액을 제조한 후 상기 완충용액 20 ml을 아세톤 20 ml과 96% 에탄올 20 ml 의 혼합용액에 0.4 g 의 디페닐카바지드를 용해시킨 후 75% 오르토인산 20 ml 와 증류수 20 ml를 가한 용액에 첨가하여 본 발명의 6가 크롬 존재확인 검출시약을 제조하였다.

비교예

아세톤 20 ml과 96% 에탄올 20 ml 의 혼합용액에 0.4g 의 디페닐카바지드를 용해시킨 후 75% 오르토인산 20 ml 와 증류수 20 ml를 가한 용액에 첨가하여 종래의 디페닐카바지드 발색시약을 제조하였다.

제조예

다음에 나타낸 바와같이 3가 및 6가 크롬의 혼합물을 제조하여 금속 표면에 도포하여 시편을 제조하였다. 다음 표 1에 혼합물과 각각의 농도를 나타내었으며, 상기 혼합물을 금속 표면에 도포하여 시편을 제조한 후 시험에 사용하였다.

시험예 1 : 6가 크롬의 존재 확인

상기 실시예 및 비교에에서 제조된 시약을 각각 상기 제조예에서 제조된 시편에 4 ~ 5 방울 적하하고 수분이 경과한 후 그 색의 정도를 비교하였다.

상기 제조예 5의 경우 6가 크롬이 전혀 없는데도 불구하고 비교예의 시약을 사용한 결과 색변화가 나타났다. 반면 본 발명의 실시예의 시약을 사용한 결과 색변화가 나타나지 않아 크롬의 산화수가 변동하지 않은 것을 확인할 수 있었다.

시험예 2 :

상기 실시예와 비교예에서 제조한 시약을 실온에서 10 시간동안 방치하여 안정성을 시험했다. 상기 비교예의 시약은 4시간이 경과한 후 연한 와인색으로 변색되었고, 6시간이 경과한 후 좀더 짙은 와인색을 나타내었으며, 8시간이 경과한 후에는 진한 와인색으로 변색되어 6가 크롬의 존재확인 검출시에 적용하기 불가능해졌다. 반면 본 발명의 실시예의 시약은 색변화를 나타내지 않아 안정성이 강화된 것으로 나타났다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 6가 크롬 존재확인 검출시약에 의하면 6가 크롬의 존재 여부를 용이하게 확인할 수 있고, 6가 크롬 존재확인 검출시약의 안정성을 강화함으로써 6가 크롬의 분석의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 디페닐카바지드 0.2 ∼ 0.6 중량부, 아세톤과 에탄올의 1:1(v:v) 혼합용액 30 ∼ 50 중량부, 75% 오르토인산 15 ∼ 25 중량부 및 증류수 15 ∼ 25 중량부가 함유되어 있고, 여기에 완충용액으로서 50 ∼ 60% 농도의 제 1 인산나트륨 수용액이 10 ∼ 20 중량부를 함유되어 있는 것임을 특징으로 하는 6가 크롬 존재확인 검출시약.