KR100840181B1

KR100840181B1 - 전질소 및 전인 자동 측정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100840181B1
Application number: KR1020080019453A
Authority: KR
Inventors: 김영규
Original assignee: 주식회사 동일그린시스
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2008-06-23

Abstract

본 발명에 따른 전질소 및 전인 자동 측정 장치는 측정하고자 하는 시료가 포함된 시료 용액을 제1 펌프의 구동에 의해 공급하기 위한 시료 도입부; 상기 시료 도입부와 연결되고, 4방 밸브를 통해 상기 시료 용액이 내부로 유입되며, 시료 용액을 열분해시키기 위한 가열 분해부; 상기 가열 분해부로부터 분해된 시료 용액의 전질소를 정량하기 위한 전질소 흡광도계; 상기 전질소 흡광도계로부터 배출된 시료 용액과 전인 측정을 위한 시약이 혼합되는 혼합부; 상기 혼합부에서 혼합된 시료 용액을 반응시키기 위한 반응부; 및 상기 반응부와 연결되어 전인을 정량하기 위한 전인 흡광도계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

전질소, 전인, 흡광광도, 2 파장 측정, 가열 전처리

Description

전질소 및 전인 자동 측정 장치 및 방법{Apparatus and Method for Automatic Detecting Total Nitrogen and Total Phosphorus}

본 발명은 전질소 및 전인 자동 측정 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 시료를 전처리하기 위한 가열분해부, 시료 중의 전질소 농도를 검출하기 위한 전질소 흡광도계, 시료 중의 전인 농도를 검출하기 위한 전인 흡광도계의 새로운 구조를 도입함으로써, 적은 시료의 양으로도 효과적인 측정이 가능한 전질소 및 전인 자동 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명은 신규의 전질소 및 전인 자동 측정 방법을 포함한다.

일반적으로 하천이나 호수 등의 수중 식물 플랑크톤이 많이 성장하여 물이 혼탁하고 유기물의 농도가 높아진 현상을 부영양화라고 한다. 이러한 부영양화는 호수의 유기물 농도를 증가시킬 뿐 아니라 심층의 산소를 고갈시키고, 냄새가 나는 플랑크톤이 서식하도록 하며, 독소를 가지는 남조류가 서식하게 하는 등의 심각한 피해를 준다. 이같은 부영양화로 플랑크톤이 이상번식, 바닷물이 붉게 변하는 적조 현상이 야기되기도 한다.

이와 같은 부영양화 또는 적조현상은 수질 또는 해수 내에 함유된 무기영양염인 암모니아, 질산염, 인산염 등의 성분이 풍부해지는 것이 그 원인이 되고 있다. 따라서, 부영양화를 방지하기 위하여 수질 내의 전질소(Total Nitrogen) 및 전인(Total Phosphorus)의 양을 제한 농도 이하로 유지하여야 하며, 그 함유량을 수시로 계측하여 관리할 필요성이 있다. 이러한 필요에 따라, 전질소 자동 측정기, 전인 자동 측정기 또는 전질소 및 전인 자동 측정기가 수질을 관리하기 위해 널리 사용되고 있다.

전질소란 수중에 함유된 질소화합물의 총량을 말하며, 전인이란 마찬가지로 수중에 함유된 인화합물의 총량을 말한다. 전질소의 측정은 시료 중의 질소화합물을 유기물과 함께 분해하여 질산이온으로 산화시킨 다음 산성에서 자외부 흡광도를 측정하여 질소를 정량한다. 또한, 전인의 측정은 시료 중의 유기물을 산화 및 분해하여 모든 인화합물을 인산염(PO₄) 형태로 변화시킨 다음, 인산염을 흡광광도법으로 정량하여 전인의 농도를 구한다. 전질소 및 전인의 측정을 위한 시험 기준 및 방법 등은 대한민국 환경오염공정시험법에 자세히 규정되어 있다.

시료의 전질소 및 전인을 정량하기 위해 질소화합물과 인화합물을 질산이온 또는 인산염 형태로 분해하는 것을 시료의 전처리라고 하는데, 일반적으로 전처리는 주로 자외선(UV)을 조사하여 산화시키는 과정으로 이루어진다. 이러한 UV에 의한 전처리 과정은 UV 램프의 성능에 따라 산화가 균일하게 이루어지지 않는 문제점 이 있다. 따라서, 열분해에 의한 전처리가 선호되고 있는데, 종래의 전질소 및/또는 전인 측정 장치는 시약 및 시료를 희석하여 사용하기 때문에 사용액의 소비량이 많아 폐액량이 대체로 100 L/월 정도 발생하므로 유지관리 비용이 많이 발생한다.

한편, 종래의 경우 전질소 및/또는 전인을 정량하는데 있어 희석된 시료를 흡광도계를 이용하여 측정하는데, 통상 단파장으로 측정하고 있어 흡광도계의 흡수셀의 오염, 시료의 탁도 등에 의해 측정치에 오차가 발생하고 있다.

따라서, 본 발명자는 전처리에 마이크로 플로우 인젝션(Micro Flow Injection) 방식을 도입하여 적은 양의 시료로 전처리를 수행하도록 함으로써 폐액의 발생량을 대폭 줄일 수 있으며, 흡광도계에서 2 파장 흡광도를 동시에 측정하도록 함으로써 측정치의 오차를 보정할 수 있는 전질소 및 전인 자동 측정 장치를 제안한다.

본 발명의 목적은 전처리에 마이크로 플로우 인젝션 방식을 도입함으로써 폐액의 발생량을 대폭 줄일 수 있는 전질소 및 전인 자동 측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 2 파장 흡광도를 측정함으로써 보다 정확한 정량이 가능한 전질소 및 전인 자동 측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 신규의 전질소 및 전인 자동 측정 방법을 제공하 는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전질소 및 전인 자동 측정 장치는 측정하고자 하는 시료가 포함된 시료 용액을 제1 펌프의 구동에 의해 공급하기 위한 시료 도입부(15); 상기 시료 도입부와 연결되고, 4방 밸브를 통해 상기 시료 용액이 내부로 유입되며, 시료 용액을 열분해시키기 위한 가열 분해부(20); 상기 가열 분해부(20)로부터 분해된 시료 용액의 전질소를 정량하기 위한 전질소 흡광도계(40); 상기 전질소 흡광도계(40)로부터 배출된 시료 용액과 전인 측정을 위한 시약이 혼합되는 혼합부(50); 상기 혼합부에서 혼합된 시료 용액을 반응시키기 위한 반응부(70); 및 상기 반응부와 연결되어 전인을 정량하기 위한 전인 흡광도계(80)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 시료 도입부(15)에서 공급되는 시료 용액에 제1 시약 도입부로부터 제2 펌프를 통해 공급되는 시약을 더 포함하여도 좋다.

본 발명의 가열 분해부(20)는 4방 밸브의 2개 변과 연결되는 유입부 및 유출부를 양단으로 하는 코일형 시료관(22); 상기 코일형 시료관이 내부에 위치하고 히터(23)가 연결되어 가열되며, 외부에 볼록부와 오목부가 반복된 형상을 갖는 가열 본체(25); 및 상기 가열 본체의 일측에 설치된 냉각 팬(24)을 포함하여 이루어진 다.

본 발명의 전질소 흡광도계(40)는 렌즈(42)를 통해 빛을 발생시키는 광원부(41); 시료 유입부와 시료 유출부가 양단에 연결되고, 상기 광원부로부터 발생된 빛이 투과되는 플로우 셀(43); 상기 투과된 빛을 분광하기 위한 빔 스플릿터(44); 및 상기 분광된 빛을 측정하기 위한 제1 및 제2 검출기(45, 47)를 포함하여 이루어진다.

상기 시료 용액이 상기 전질소 흡광도계에 도입되기 이전에 상기 가열 분해부(20)에서 분해된 시료 용액에 포함된 기포를 제거하기 위한 제1 기포 제거부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 전인 흡광도계(80)는 광원부(83); 시료 유입부와 시료 유출부가 양단에 연결되고, 상기 광원부로부터 발생된 빛이 투과되는 플로우 셀(82); 상기 투과된 빛을 측정하기 위한 전인 검출기(84); 및 상기 플로우 셀의 일측에 설치되는 가열 유닛(85)을 포함하여 이루어진다.

상기 시료 용액이 상기 전인 흡광도계에 도입되기 이전에 상기 가열 분해부(20)에서 분해된 시료 용액에 포함된 기포를 제거하기 위한 제2 기포 제거부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전질소 및 전인 측정 방법은, 측정 대상 시료 용액을 정밀 유량 제어를 통해 가열 분해부(20)로 유입시키고; 가열 분해부에서 상기 시료 용액을 가열 분해하여, 측정하고자 하는 성분을 이온 또는 염의 형태로 분해시키고; 상기 분해된 시료 용액에 대하여 전질소 흡광도계(40)에서 2 파장 흡광광도 측정 및 차분 연산을 통해 전질소를 정량하고; 상기 전질소가 정량된 시료 용액에 전인 정량을 위한 시약과 혼합부(50)에서 혼합하고; 상기 혼합된 시료 용액을 반응부(70)로 이송시켜 반응시키고; 그리고 전인 흡광도계에서 시료 용액에 포함된 전인을 정량한 후 폐액을 배출하는단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전질소 자동 측정 장치는, 측정하고자 하는 시료가 포함된 시료 용액을 제1 펌프의 구동에 의해 공급하기 위한 시료 도입부(15); 및 상기 시료 도입부와 연결되고, 4방 밸브를 통해 상기 시료 용액이 내부로 유입되며, 시료 용액을 열분해시키기 위한 가열 분해부(20); 상기 가열 분해부(20)로부터 분해된 시료 용액의 전질소를 정량하기 위한 전질소 흡광도계(40)를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전인 자동 측정 장치는, 측정하고자 하는 시료가 포함된 시료 용액을 제1 펌프의 구동에 의해 공급하기 위한 시료 도입부(15); 상기 시료 도입부와 연결되고, 4방 밸브를 통해 상기 시료 용액이 내부로 유입되며, 시료 용액을 열분해시키기 위한 가열 분해부(20); 상기 가열 분해부에서 분해된 시료 용액을 반응시키기 위한 반응부(70); 및 상기 반응부와 연결되어 전인을 정량하기 위한 전인 흡광도계(80)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 적은 양의 시료 용액을 사용하여 전질소 및 전인을 정량하므로, 배출되 는 폐액의 양을 대폭 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 운전 및 유지 비용을 절감할 수 있다.

(2) 가열 분해부의 특유한 구성으로 인해 가열 및 냉각 효율이 매우 좋으므로, 시료가 적절하게 산화되지 않아 흡광도계에서 정확하게 측정되지 않는 문제점을 해결할 수 있다.

(3) 전질소 및 전인의 측정에 있어, 적은 양의 시료 용액에 대하여 2 파장 흡광도법을 사용하므로 기존의 흡광도법에 비해 시료의 희석으로 인한 측정치 오차를 줄일 수 있다.

이하 본 발명의 내용을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전질소 및 전인 자동 측정 장치의 구성을 나타낸 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전질소 및 전인 자동 측정 장치는 크게 시료 도입부(10), 전질소 흡광도계(40), 혼합부(50), 반응부(70), 전인 흡광도계(80)으로 이루어진다.

시료 도입부(10)는 측정하고자 하는 시료가 장치 내부로 도입되는 부분이다. 이 시료는 전자 제어 밸브(도시되지 않음)와 미세 유량의 제어가 가능한 제1 펌프(15)에 의해 유입 유량이 조절되어 가열 분해부(20)로 안내된다.

시료 도입부(10)에서 도입되는 시료는 표준액 및 제로액과 혼합되어 제1 펌 프에 의해 송액된다. 표준액 및 제로액은 각각 전자 제어밸브에 의해 정밀 유량 제어되어 필요한 양만큼 시료와 혼합된다. 여기서, 표준액(또는 스팬교정액)이란 측정하고자 하는 성분(전질소, 전인)이 기준 농도로써 포함되어 있는 액체를 말하고, 제로액(또는 제로교정액)이란 측정하고자 하는 성분(전질소, 전인)이 전혀 포함되어 있지 않은 액체를 말한다. 제1 펌프는 이와 같은 시료를 포함한 액체의 송액 펌프로서, 전기적으로 정밀 유량의 제어가 가능하다. 바람직하게, 본 발명에서 사용하는 펌프는 실린저 펌프를 사용한다.

제1 시약 도입부(11)는 분해 시약이 도입되는 부분으로써, 질소 및 인의 분해를 생성하기 위해 첨가하는 분해 시약을 송액하는 제2 펌프(16)에 의해 가열 분해부(20)로 안내된다. 바람직하게, 분해 시약은 질소측정용 수산화나트륨, 인 측정용 페루옥소과황산칼륨, 증류수 등이 혼합된 알칼리성 페루옥소과항산칼륨 용액을 사용한다.

캐리어액 도입부(12)는 송액 펌프인 제3 펌프(17)에 의해 가열분해부(20) 측으로 안내되도록 하고 있다. 제3 펌프(17)에 도입되기 전에 전자 제어밸브에 의해 도입여부 및 도입량에 제어된다. 캐리어액은 전처리 되고 남은 액체 등을 배액부(13)로 이송하는 등의 용도로 사용되며, 증류수 또는 정제수를 사용한다. 또한, 제3 펌프(17)에 도입되기 전에 별도의 세정액 유로를 통해 세정액을 공급하도록 할 수도 있다.

배액부(13)는 가열 분해부(20)에서 전처리되고 남은 용액이나 세정액 등이 배출되는 부분이다. 가열 분해부(20)로부터 유출되는 액체 중, 정량 대상이 되는 액체는 계측 밸브(31)를 통해 제1 기포 제거부(30), 전질소 흡광도계(40)로 유입되며, 잔여액이나 세정액 등과 같이 배출되어야 하는 액체는 배출 밸브(32)를 통해 배액부(13)로 배출된다.

제2 시약 도입부(14)는 전인을 측정하기 위한 몰리브덴황산시약 및 아스코르빈산이 도입되는 부분이다. 이들 시약은 송액 펌프인 제4 펌프(18)에 의해 혼합부(50)로 도입된다. 한편, 몰리브덴황산시약 및 아스코르빈산 각각을 정량 도입하기 위하여, 각각의 송액 펌프와 유로를 통해 혼합부(50)로 도입되도록 하여도 좋다.

가열 분해부(20)는 시료 도입부 등에서 도입되는 시료 용액을 전처리하기 위한 장치이다. 가열 분해부(20)는 4방 밸브를 통해 시료 용액이 내부로 도입된다. 한편, 본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 제1 펌프 등에서 미량의 용액이 가열 분해부(20)로 도입되는 마이크로 플로우 인젝션(Micro Flow Injection) 방식을 적용한다. 따라서, 가열 분해부(20)의 구성은 소량의 시료 용액을 전처리하기에 적합한 구조를 갖는데, 자세한 구조는 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.

가열 분해부(20)에서 전처리되어 흡광광도법에 의해 전질소 및 전인의 측정이 가능한 상태로 된 시료 용액은 계측 밸브(31)가 개방된 상태에서 제1 기포 제거부(30)로 이송된다. 또한, 측정에 필요한 양을 제외하고 가열 분해부(20)에 잔류하는 시료 용액은 캐리어액 또는 세정액과 함께 계측 밸브(31)가 폐쇄되고 배출 밸브(32)가 개방된 상태에서 배액부(13)로 배출된다.

제1 기포 제거부(30)는 측정될 시료 용액에 포함되어 있는 기포를 제거하기 위해 설치된다. 이는 흡광도계에서의 정확하고 안정된 측정을 위해서이다. 바람직하게, 본 발명에서 제1 기포 제거부(30)는 U자 형상의 관을 사용한다.

전질소 흡광도계(40)는 소량의 시료 용액에 대해 흡광광도법을 이용하여, 전질소의 양을 측정한다. 본 발명에서, 전질소 흡광도계(40)는 초산이온의 자외부에 근접한 2 파장의 흡광도를 동시에 측정하여 차분연산 처리함으로써, 시료에 함유중인 탁도와 셀의 오염등에 대한 간섭영향을 제거함으로써 안정적인 측정이 가능하도록 한 구조를 갖는다. 자세한 사항은 도 3 및 도 4를 참조하여 다시 설명한다.

혼합부(50)는 전질소가 정량된 시료 용액과 제2 시약 도입부(14)로부터 도입되는 몰리브덴황산 및 아스코르빈산이 혼합되는 부분이다. 이 혼합부(50)에서 혼합된 시료 용액은 제2 기포 제거부(60)를 지나 반응부(70)로 도입된다. 제2 기포 제거부(60)는 제1 기포 제거부(30)와 마찬가지로 시료 용액 내에 발생한 기포를 제거하기 위해 사용되며, 바람직하게는 U자형 관을 사용한다.

반응부(70)는 시료 용액을 대략 60 ℃ 정도로 가열하여, 몰리브덴청의 생성을 촉진하기 위해 설치된다. 반응부에서 반응한 시료 용액은 전인 흡광도계(80)로 도입되는데, 이 전인 흡광도계(80)는 2 파장 이상의 광을 고속으로 상호 검출할 수 있어, 몰리브덴청의 흡수가 일어나는 파장과 몰리브덴 흡수가 적은 파장의 2 파장을 측정하고 차분연산처리함으로써 전인을 측정한다.

측정이 완료된 시료 용액은 폐액부(90)로 완전 배출된다. 측정 완료 후 필요한 경우 캐리어액 도입부(12) 측에서 세정액을 유입시켜 각 유로 및 장치부를 세정할 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따른 전질소 및 전인 자동 측정 장치의 가열 분해부(20) 타낸 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가열 분해부(20)는 4방 밸브(21), 코일형 시료관(22), 히터(23), 냉각팬(24) 및 가열 본체(25)로 이루어진다.

4방 밸브(21)는 4방향 자동 제어가 가능하며, 소량의 시료 용액이 가열 분해부(20)로 도입되는 부분이다. 4방 밸브(21)는 제1 내지 제4 변(21a, 21b, 21c, 21d)로 이루어지는데, 제1 변(21a) 및 제2 변(21b)가 개방되면 유입부(22a)를 통해 가열 본체(25) 내부로 시료 용액이 도입된다. 마찬가지로 제3 및 제4 변(21c, 21d)이 개방되면 유출부(22b)를 통해 시료 용액이 가열 분해부의 외부로 이송된다. 한편, 세정액이나 캐리어액 등이 가열 분해부 내부로 유입되지 않도록 하기 위해서는 제1 및 제3 변(21a, 21c)을 개방하고, 제2 및 제4 변(21b, 21d)을 폐쇄한 상태로 작동한다.

유입부(22a)와 유출부(22b)는 코일형 시료관(22)의 양단을 지칭하는 것으로, 이 코일형 시료관(22)은 가열 본체(25) 내부에 위치한다. 가열 본체(25)는 히터(23)가 연결되어 있어, 일정 온도로 시료 용액을 가열하기 위해 설치된다. 한편, 가열 본체의 외부는 볼록부(25a) 및 오목부(25b)가 반복적으로 형성되어 있어, 가열 효율이 높은 구조를 가지고 있다. 즉, 코일형 시료관(22)이 코일 형태로 긴 경로를 가지고 있어 시료 용액이 충분히 가열되도록 하는 구조이다. 반대로, 가열 본체(25)의 일측에 설치된 냉각팬(24)이 가열 본체(25)를 냉각시킬 때에도, 가열 본체의 표면적을 넓게 한 형상적인 특징에 의해 빠른 냉각이 가능하다.

통상적으로 전처리 과정은 160 ℃에서 15 분간 이루어지는데, 가열 분해를 통해 시료중에 존재하는 전질소화합물과 전인화합물을 각각 초산이온과 인산이온으로 분해된다. 분해된 초산이온 및 인산이온은 냉각팬(24)의 작동에 의해 냉각되어 각각 전질소 흡광도계(40) 및 전인 흡광도계(80)로 이송되어 측정이 이루어진다.

도 3은 본 발명에 따른 전질소 및 전인 자동 측정 장치의 전질소 흡광도계(40)를 나타낸 단면도이다. 도 4는 도 3의 하부 측에서 바라본 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 전질소 흡광도계(40)는 시료 유입부 및 유출부(49a, 49b), 광원부(41), 렌즈(42), 플로우 셀(43), 빔 스플릿터(44), 제1 검출기(45) 및 제2 검출기(47)로 이루어진다.

시료 용액은 시료 유입부(49a)를 통해 전질소 흡광도계(40)의 내부로 유입되고, 플로우 셀(43)을 지나 시료 유출부(49b)로 이송된다. 광원부(41)에서 발생하는 빛은 렌즈(42)를 통해 플로우 셀(43)을 지나 빔 스플릿터(44)에 의하여 2방향으로 분광된다. 광원부(41)는 바람직하게 고수명의 크세논 펄스 램프(Xenon Pulse Lamp)를 사용한다. 플로우 셀(43)은 바람직하게 빛이 왜곡되지 않고 그대로 투과할 수 있는 투명 재질을 사용한다.

분광된 각각의 빛은 제1 및 제2 검출기(45, 47)로 진입하여 2 파장 흡광도의 광량을 검출한다. 검출된 2 파장의 광량을 차분연산처리함으로써 전질소를 측정한다. 제1 및 제2 검출기(45, 47)에서 빛이 도입되는 부분에 검출하고자 하는 빛의 필요없는 성분을 여과시키기 위한 제1 및 제2 광학필터(46, 48)가 각각 설치될 수 있다. 이 광학필터(46, 48)는 밴드 패스 필터(band pass filter)일 수 있다.

전질소의 측정은 가열 분해부(20)를 통해 생성된 시료 중의 초산이온을 측정한다. 초산이온의 측정은 근접 2 파장 자외선흡광광도법을 이용하여, 제1 및 제2 검출기로부터 초산이온의 자외부에 근접한 2 파장의 광도를 동시에 측정하고 이들을 차분연산처리함으로써 이루어진다.

도 5는 본 발명에 따른 전질소 및 전인 자동 측정 장치의 전인 흡광도계(80)를 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 5의 하부 측에서 바라본 단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 전질소 및 전인 자동 측정 장치의 전인 흡광도계 내부에 설치되는 가열 유닛(85)에 대한 단면도이다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전인 흡광도계(80)는 시료 유입부 및 유출부(81a, 81b), 플로우 셀(82), 광원부(83), 전인 검출기(84), 가열 유닛(85)로 이루어진다.

측정하고자 하는 시료 용액은 이미 반응부(70)를 통해 소정의 온도로 가열되어 있는 상태로, 시료 유입부(81a)로 유입되어 플로우 셀(82)을 지나 시료 유출부(81b)로 이송된다. 광원부(83)에서 발생하는 빛은 플로우 셀(82)을 투과하여 전인 검출기(84)로 도입된다. 한편, 플로우 셀(82)의 일측에는 시료 용액을 일정 온도로 유지시키기 위한 가열 유닛(85)이 설치되어 있다.

전인은 앞서 언급하였듯이, 가열분해로 생성된 인산이온을 측정한다. 인산이온의 측정은 몰리브덴황산과 아스코르빈산을 첨가할 때 생성되는 몰리브덴황산 청의 흡광도를 이용하여 측정한다. 가열 분해부(20)에서 분해시킨 시료 용액을 플로우 셀(82)을 통과시켜, 2 파장 이상의 광을 고속으로 상호 검출할 수 있는 전인 검 출기(84)로 보내, 몰리브덴황산 청의 흡수가 일어나는 파장과 흡수가 적은 파장의 2 파장을 측정하고 이들을 차분연산 처리함으로써 전인을 측정한다.

가열 유닛(85)은 도 7에서와 같이 히터(85a), 온도센서(85b) 및 반응 코일(85b)로 이루어진다. 시료 유입부(81a)로 유입된 시료 용액은 시료 유입부에 연결된 반응 코일(85b)을 통과하면서 히터(85a)에 의해 가열된다. 가열된 시료 용액은 플로우 셀(82)을 통과하면서 광도가 측정되고, 이후 시료 유출부(81b)를 통해 배출된다. 바람직하게, 가열 유닛(85)의 내부에 온도센서(85b)를 설치하고, 가열 유닛의 외부에 온도 퓨즈(86)를 설치하여, 적정 온도로 제어할 수 있도록 하며, 과열시 가열을 차단할 수 있도록 한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예에 따라, 전질소 및 전인을 측정하는 과정을 정리하면 다음과 같다.

우선, 시료 도입부, 제1 시약 도입부로부터 혼합된 측정 대상 시료 용액을 정밀 유량 제어를 통해 가열 분해부(20)로 유입시킨다.

다음, 가열 분해부에서는 시료 용액을 가열 분해하여, 시료 용액에서 측정하고자 하는 성분을 이온 또는 염의 형태로 분해한다.

분해된 시료 용액에 함유된 기포는 제1 기포 제거부를 통해 제거되고, 이 상태의 시료 용액은 전질소 흡광도계(40)에서 2 파장 흡광광도 측정 및 차분 연산을 통해 전질소가 정량된다.

이 후, 제2 시약 도입부로부터 공급된 몰리브덴황산, 아스코르빈산 시약과 혼합부(50)에서 혼합된 시료 용액은 반응부(70)로 이송되어 일정 온도로 유지된다.

그 다음, 전인 흡광도계에서 시료 용액에 포함된 전인을 정량한 후 폐액을 배출한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전질소 자동 측정 장치의 구성을 나타낸 개념도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예는 전질소 및 전인 모두를 측정하지 않고 전질소만 측정하는 경우의 구성을 나타낸 것이다.

이 경우, 상기 일 실시예의 경우와 상이한 점은 전인 흡광도계와 관련된 구성이 생략된 것이다. 물론 가열 분해부의 기술적 사상은 동일하다. 한편 제1 시약 도입부에서 전인 정량을 위한 시약은 투입되지 않는다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전인 자동 측정 장치의 구성을 나타낸 개념도이다.

이 경우, 상기 일 실시예의 경우와 상이한 점은 전질소 흡광도계와 관련된 구성이 생략된 것이다. 물론 가열 분해부의 기술적 사상은 동일하다. 한편 제1 시약 도입부에서 전질소 정량을 위한 시약은 투입되지 않는다.

아래 특허청구범위에 기재된 본 발명의 균등 범위의 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 전질소 및 전인 자동 측정 장치의 가열 분해부를 나타낸 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 전질소 및 전인 자동 측정 장치의 전질소 흡광도계를 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 전질소 및 전인 자동 측정 장치의 전질소 흡광도계를 도 3의 하부 측에서 바라본 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 전질소 및 전인 자동 측정 장치의 전인 흡광도계를 나타낸 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 전질소 및 전인 자동 측정 장치의 전인 흡광도계를 도 5의 하부 측에서 바라본 단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 전질소 및 전인 자동 측정 장치의 전인 흡광도계 내부에 설치되는 가열 유닛에 대한 단면도이다.

* 도면 부호에 대한 간단한 설명 *

10: 시료 도입부 11: 제1 시약 도입부

12: 캐리어액 도입부 13: 배액부

14: 제2 시약 도입부 15: 제1 펌프

16: 제2 펌프 17: 제3 펌프

18: 제4 펌프 20: 가열 분해부

21: 4방 밸브 21a: 제1 변

21b: 제2 변 21c: 제3 변

21d: 제4 변 22: 코일형 시료관

23: 히터 24: 냉각 팬

25: 가열 본체 25a: 볼록부

25b: 오목부 30: 제1 기포 제거부

40: 전질소 흡광도계 41: 광원부

42: 렌즈 43: 플로우 셀

44: 빔 스플릿터 45: 제1 검출기

46: 제1 광학필터 47: 제2 검출기

48: 제2 광학필터 49a: 시료 유입부

49b: 시료 유출부 50: 혼합부

60: 제2 기포 제거부 70: 반응부

80: 전인 흡광도계 81a: 시료 유입부

81b: 시료 유출부 82: 플로우 셀

83: 광원부 84: 전인 검출기

85: 가열 유닛 85a: 히터

85b: 온도 센서 86c: 반응코일

86: 온도 퓨즈 90: 폐액부

Claims

측정하고자 하는 시료가 포함된 시료 용액을 제1 펌프의 구동에 의해 공급하기 위한 시료 도입부(15);

상기 시료 도입부와 연결되고, 4방 밸브를 통해 상기 시료 용액이 내부로 유입되며, 시료 용액을 열분해시키기 위한 가열 분해부(20);

상기 가열 분해부(20)로부터 분해된 시료 용액의 전질소를 정량하기 위한 전질소 흡광도계(40);

상기 전질소 흡광도계(40)로부터 배출된 시료 용액과 전인 측정을 위한 시약이 혼합되는 혼합부(50);

상기 혼합부에서 혼합된 시료 용액을 반응시키기 위한 반응부(70); 및

상기 반응부와 연결되어 전인을 정량하기 위한 전인 흡광도계(80);

를 포함하여 이루어지고, 상기 전질소 흡광도계(40)는 렌즈(42)를 통해 빛을 발생시키는 광원부(41); 시료 유입부와 시료 유출부가 양단에 연결되고, 상기 광원부로부터 발생된 빛이 투과되는 플로우 셀(43); 상기 투과된 빛을 분광하기 위한 빔 스플릿터(44); 및 상기 분광된 빛을 측정하기 위한 제1 및 제2 검출기(45, 47)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전질소 및 전인 자동 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 시료 도입부(15)에서 공급되는 시료 용액은 제1 시약 도입부로부터 제2 펌프를 통해 공급되는 시약을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전질소 및 전인 자동 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 가열 분해부(20)는,

4방 밸브의 2개 변과 연결되는 유입부 및 유출부를 양단으로 하는 코일형 시료관(22);

상기 코일형 시료관이 내부에 위치하고 히터(23)가 연결되어 가열되며, 외부에 볼록부와 오목부가 반복된 형상을 갖는 가열 본체(25); 및

상기 가열 본체의 일측에 설치된 냉각 팬(24);

으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전질소 및 전인 자동 측정 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 시료 용액이 상기 전질소 흡광도계에 도입되기 이전에 상기 가열 분해부(20)에서 분해된 시료 용액에 포함된 기포를 제거하기 위한 제1 기포 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전질소 및 전인 자동 측정 장치.
측정하고자 하는 시료가 포함된 시료 용액을 제1 펌프의 구동에 의해 공급하기 위한 시료 도입부(15);

상기 시료 도입부와 연결되고, 4방 밸브를 통해 상기 시료 용액이 내부로 유입되며, 시료 용액을 열분해시키기 위한 가열 분해부(20);

상기 가열 분해부(20)로부터 분해된 시료 용액의 전질소를 정량하기 위한 전질소 흡광도계(40);

상기 전질소 흡광도계(40)로부터 배출된 시료 용액과 전인 측정을 위한 시약이 혼합되는 혼합부(50);

상기 혼합부에서 혼합된 시료 용액을 반응시키기 위한 반응부(70); 및

상기 반응부와 연결되어 전인을 정량하기 위한 전인 흡광도계(80);

를 포함하여 이루어지고, 상기 전인 흡광도계(80)는 광원부(83);시료 유입부와 시료 유출부가 양단에 연결되고, 상기 광원부로부터 발생된 빛이 투과되는 플로우 셀(82); 상기 투과된 빛을 측정하기 위한 전인 검출기(84); 및 상기 플로우 셀의 일측에 설치되는 가열 유닛(85)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전질소 및 전인 자동 측정 장치.
제6항에 있어서,

상기 시료 용액이 상기 전인 흡광도계에 도입되기 이전에 상기 가열 분해부(20)에서 분해된 시료 용액에 포함된 기포를 제거하기 위한 제2 기포 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전질소 및 전인 자동 측정 장치.
측정 대상 시료 용액을 정밀 유량 제어를 통해 가열 분해부(20)로 유입시키고;

가열 분해부에서 상기 시료 용액을 가열 분해하여, 측정하고자 하는 성분을 이온 또는 염의 형태로 분해시키고;

상기 분해된 시료 용액에 대하여 전질소 흡광도계(40)에서 2 파장 흡광광도 측정 및 차분 연산을 통해 전질소를 정량하고;

상기 전질소가 정량된 시료 용액에 전인 정량을 위한 시약과 혼합부(50)에서 혼합하고;

상기 혼합된 시료 용액을 반응부(70)로 이송시켜 반응시키고; 그리고

전인 흡광도계에서 시료 용액에 포함된 전인을 정량한 후 폐액을 배출하는;

단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전질소 및 전인 측정 방법.
측정하고자 하는 시료가 포함된 시료 용액을 제1 펌프의 구동에 의해 공급하기 위한 시료 도입부(15);

상기 시료 도입부와 연결되고, 4방 밸브를 통해 상기 시료 용액이 내부로 유입되며, 시료 용액을 열분해시키기 위한 가열 분해부(20);

상기 가열 분해부(20)로부터 분해된 시료 용액의 전질소를 정량하기 위한 전질소 흡광도계(40);

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전질소 자동 측정 장치.
측정하고자 하는 시료가 포함된 시료 용액을 제1 펌프의 구동에 의해 공급하기 위한 시료 도입부(15);

상기 시료 도입부와 연결되고, 4방 밸브를 통해 상기 시료 용액이 내부로 유입되며, 시료 용액을 열분해시키기 위한 가열 분해부(20);

상기 가열 분해부에서 분해된 시료 용액을 반응시키기 위한 반응부(70); 및

상기 반응부와 연결되어 전인을 정량하기 위한 전인 흡광도계(80);

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전인 자동 측정 장치.