KR100987510B1 - 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적측정장치 - Google Patents

유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐수에 포함된 중금속을 분석하기 위한 장치로써, 폐수 중 유기물을 분해하여 중금속을 분석하는 중금속 분석용 전기화학적 측정장치에 있어서, 상면에 채널판수용부가 형성된 하판과; 상기 하판의 채널판수용부에 수용결합되고, 상면에는 유기물 분해 채널, 중금속 분석 채널 및 배출채널이 각각 형성되며, 상기 유기물 분해 채널 및 중금속 분석 채널에 각각 연통되는 유기물 분해 전극수용부 및 중금속 분석 전극수용부가 형성된 유로채널판과; 상기 하판 및 유로채널판 상측에 결합되어 상기 채널을 상측에서 밀폐시키는 상판과; 상기 유기물 분해 전극수용부 및 중금속 분석 전극수용부에 각각 수용결합되는 유기물 분해용 전극 및 중금속 분석용 전극과; 상기 상판 상측에 형성되고, 상기 유기물 분해 채널, 중금속 분석 채널 및 배출채널의 일단에 결합되어 상기 유기물 분해 채널 및 중금속 분석 채널의 폐수유출구를 선택적으로 개폐시키는 개폐밸브와, 상기 개폐밸브를 작동시키는 개폐스위치로 이루어진 유로변경부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치를 기술적 요지로 한다. 이에 따라 산업 폐수 중에 함유된 중금속을 분석하기 위해 유기물 분해라는 전처리와 중금속의 분석이 연속적으로 이루어지도록 하여 중금속의 선택적 분석 및 분리가 효율적으로 가능하고, 고가의 분광학적 분석장비(UV-VIS 분광기, 원자흡수분광기, ICP 원자방출분광기)를 대체할 수 있으며, 현장(on sit)에서 실시간(on line)으로 미량 중금속을 모니터링이 가능할 뿐만 아니라, 소형전지를 전원부로 사용하 여 휴대 및 측정이 용이한 이점이 있다.
유기물 분해 중금속 분석 유로채널

Description

유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치{Electrochemical Measurement System for the Trace Heavy Metals in Organic Waste Water}
본 발명은 폐수에 포함된 중금속을 분석하기 위한 장치로써, 유기물 분해라는 전처리 과정과 중금속 분석 과정이 하나의 장치에서 연속적으로 이루어지도록 하여 경제적이며, 효율적인 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치에 관한 것이다.
급속한 산업발전에 따른 인구의 도시 집중화와 함께 유해독성물질(chemical hazardous)의 대량 방출은 이미 자연, 생태계에 중대한 위협 요소가 되고 있다. 생체에 해로운 영향을 미치는 비소(As), 납(Pb), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr), 불소(F), 셀레늄(Se), 수은(Hg) 등 유해 중금속들은 물에 분해되거나 안정한 화합물로 되지 않고 혼합 상태로 남아 수질과 토양을 오염시키며 먹이 연쇄에 따라 물고기 등 각종 음식물을 통하여 몸속으로 이동, 축적되며 생체 내로 흡수되면 생체 내 물질과 결합하여 잘 분해되지 않는 유기복합체를 형성하기 때문에 몸 밖으로 빨리 배출되지 않고 간장, 신장 등의 실질 장기나 뼈에 축적되는 성질이 강한 물질로 낮은 농도에 서도 건강장해를 유발할 가능성이 있다. 특히 한번 몸에 축적된 중금속은 쉽게 배출되지가 않기 때문에 중금속 오염은 그 만큼 무섭고 치유되기 어렵다.
세계보건기구인 WHO에서도 음용수에 대해 중금속 중 인류의 건강에 유해한 각종 중금속에 대한 규제 농도를 일정 농도 이하로 엄격하게 규정하고 있으며, 중금속 오염을 방지하기 위하여 오염물질의 총량 규제, 오염물질 처리 시설의 개선, 청정 기술의 개발과 산업의 육성 및 사회 구성원들의 환경교육 등의 대책을 실시하고 있다.
그러나 근본적으로 중금속의 오염을 방지하기 위해서는 환경에 유입되는 유해 중금속들의 양을 정확히 측정할 수 있는 기술이 확보되어야 하며 이를 통하여 환경오염의 철저한 규제가 실시되어야 한다.
이에 따라 환경 예측, 감시, 평가 기술 개발에 대한 중요성이 크게 인식되고 있으며, 새로운 환경 측정 수요에 부응하고 복잡, 다양해지는 환경오염 문제에 효과적으로 대응함은 물론 국제적 기준에 부합하는 시험, 검사 능력을 확보하기 위해서는 측정기술의 신뢰도 및 정확도 향상을 위한 연구의 필요성이 제기되고 있다.
산업환경폐수를 유발하는 산업체에서는 배출수 중 중금속 함유량의 정확한 분석을 통한 환경오염 모니터링으로 인하여 환경오염을 저김시킬 수 있는 효과적인 공정을 확보할 수 있다.
우리나라 산업 중 27% 이상의 높은 비율을 차지하고 있는 석유화학, 펄프와 유지, 제지산업, 석유정제 과정, 플라스틱, 접착제 공정과정을 포함하는 화학산업의 배출수에는 니트로벤젠(nitrobenzene), 클로로페놀(chlorophenol), 벤지 딘(benzidine), 페놀(phenol) 등 다양한 난분해성 유기물들을 함유하고 있으며, 이러한 방향족 유기물들은 인간의 생활환경으로 유입되어 생물체에 흡수,농축되어 생물체에 심각한 생태학적 문제를 야기시킬 뿐만 아니라 산업폐수에 포함된 중금속을 분석하는 경우 유기물질 또는 유기물과의 금속착물 생성에 의한 메트릭스 효과로 인하여 분석 결과의 정확도가 떨어진다.
이와 같은 유기물을 포함하는 환경폐수 중 유독성 중금속을 측정하는 경우 메트릭스에 의하여 정확한 양을 측정하는 것이 어려우므로 측정의 정확도를 높이기 위한 여러가지 연구들이 진행되어 왔다. 따라서 유기물을 함유한 폐수의 유해중금속을 분석하기 위해서는 유기물의 분리 및 처리가 선행되어야 한다.
그러나 방향족 유기화합물은 저비용으로 쉽게 처리할 수 있는 생물학적 방법에 의하여 쉽게 분해되지 않고 침전법, 용매추출법 등의 분리법과 산, 알칼리 및 회화에 의한 분해법 등의 화학적 방법에 의해 분해되는 경우가 많으며, 이러한 방법은 과다한 시간이 소요될 뿐 아니라 전처리 과정에서 발생될 수 있는 시료의 손실에 의하여 분석의 정확도가 떨어질 수 있으며, 이차환경오염을 유발시킬 수 있다.
따라서, 산업폐수 중에 함유된 중금속 분석법의 개발에는 난분해성 유기메트릭스의 효과적인 전처리와 전처리 후 중금속의 선택적 분리 및 농축법에 대한 연구가 필요하다. 또한 고가의 분광학적 분석장비(UV-VIS 분광기, 원자흡수분광기, ICP 원자방출분광기)를 대체하고 현장(on sit)에서 실시간(on line)으로 미량 중금속을 모니터링하기 위한 전처리/농축/측정 소형 시스템의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 유기물 분해라는 전처리 과정과 중금속 분석 과정이 하나의 장치에서 연속적으로 이루어지도록 하여 경제적이며, 효율적인 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치를 그 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로써, 폐수 중 유기물을 분해하여 중금속을 분석하는 중금속 분석용 전기화학적 측정장치에 있어서, 상면에 채널판수용부가 형성된 하판과; 상기 하판의 채널판수용부에 수용결합되고, 상면에는 유기물 분해 채널, 중금속 분석 채널 및 배출채널이 각각 형성되며, 상기 유기물 분해 채널 및 중금속 분석 채널에 각각 연통되는 유기물 분해 전극수용부 및 중금속 분석 전극수용부가 형성된 유로채널판과; 상기 하판 및 유로채널판 상측에 결합되어 상기 채널을 상측에서 밀폐시키는 상판과; 상기 유기물 분해 전극수용부 및 중금속 분석 전극수용부에 각각 수용결합되는 유기물 분해용 전극 및 중금속 분석용 전극과; 상기 상판 상측에 형성되고, 상기 유기물 분해 채널, 중금속 분석 채널 및 배출채널의 일단에 결합되어 상기 유기물 분해 채널 및 중금속 분석 채널의 폐수유출구를 선택적으로 개폐시키는 개폐밸브와, 상기 개폐밸브를 작동시키는 개폐스위치로 이루어진 유로변경부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치를 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 하판은, 알루미늄 소재로 형성되어 표면에 산화피막이 입혀진 것이 바람직하다.
또한, 상기 유로채널판은, 탄성재질의 합성수지로 형성되며, 특히 PDMS(polydimethylsiloxane)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기물 분해 채널 및 중금속 분석 채널은, 각각 폐수유입구는 원형으로 형성되고, 폐수유출구는 상기 개폐밸브와 이어지며, 중간부분은 U자형이 연속적으로 이어진 곡선형으로 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기물 분해용 전극은, 상기 유기물 분해 전극수용부에 수용결합되어 상기 유기물 분해 채널에 투입된 폐수와 접촉되도록 하여 폐수 중 유기물을 분해하는 것이 바람직하며, 특히, 상기 유기물 분해용 전극은, 상기 유기물 분해 전극수용부의 형상에 대응되어 밀폐결합되는 본체와; 상기 본체의 하단부에 형성되어 폐수와 접촉되는 분해전극과; 상기 분해전극과 전기적으로 결합되어 상기 본체 상측으로 연장되어 전기화학적 측정장비와 연결되는 접속구;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 분해전극은, BDD(Boron Doped Diamond) 전극, Pt/Ti 전극, 탄소/탄소 전극, 탄소/SUS 전극, 탄소/백금 전극 및 Au/Fe 전극 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 중금속 분석용 전극은, 상기 중금속 분석 전극수용부에 수용결합되어 상기 중금속 분석 채널에 투입된 폐수와 접촉되도록 하여 폐수 중 중금속을 분석하는 것이 바람직하며, 특히, 상기 중금속 분석용 전극은, 상기 중금속 분석 전극수용부의 형상에 대응되어 밀폐결합되는 본체와; 상기 본체의 하단부에 형성되어 폐수와 접촉되는 분석전극과; 상기 분석전극과 전기적으로 결합되어 상기 본체 상측으로 연장되어 전기화학적 측정장비와 연결되는 접속구;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 분석전극은, 참조전극으로 Pt, 기준전극으로 Ag/AgCl, 작업전극으로 BDDE(Boron Doped Diamond Electrode) 또는 GCE(Glassi Carbon Electrode)인 것이 바람직하며, 상기 분석전극은, 상기 본체의 하단면의 형상에 대응되게 휘어져 형성되며, 상기 참조전극 대 기준전극의 길이 비가 2:1이 되도록 하고, 그 중앙에 원형의 작업전극이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상판 상측에는, 상기 유기물 분해 채널, 중금속 분석 채널 및 배출채널의 입구에 각각 인접형성되어 각 채널에 폐수를 일정 속도로 공급하는 펌프가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 하판에는, 상면에 상기 개폐밸브 및 개폐스위치에 전원을 공급하기 위한 전원부가 수용되는 전원부수용부 및 개폐스위치가 수용되는 개폐스위치수용부가 더 형성되는 것이 바람직하다.
상기 수단에 의해 본 발명은, 산업 폐수 중에 함유된 중금속을 분석하기 위해 유기물 분해라는 전처리와 중금속의 분석이 연속적으로 이루어지도록 하여 중금속의 선택적 분석 및 분리가 효율적으로 가능하고, 고가의 분광학적 분석장비(UV-VIS 분광기, 원자흡수분광기, ICP 원자방출분광기)를 대체할 수 있으며, 현장(on sit)에서 실시간(on line)으로 미량 중금속을 모니터링이 가능할 뿐만 아니라, 소형전지를 전원부로 사용하여 휴대 및 측정이 용이한 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치에 대한 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치에 대한 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치는 폐수 중 포함된 유기물을 분해하여 중금속을 분석하는 장치로써, 크게 하판(100), 유로채널판(200), 상판(300), 유기물 분해용 전극(400) 및 중금속 분석용 전극(500) 그리고, 유로변경부(600)로 구성된다.
먼저, 상기 하판(100)에 대해 설명하고자 한다.
상기 하판(100)은 물리, 화학적으로 안정되며, 기계적으로 내구성이 우수한 테프론이나 알루미늄 소재로 형성되어 표면에 산화피막이 입혀진 알루미나를 사용하며, 판상의 사각블럭으로 형성된다.
상기 하판(100)의 상면에는 후술할 유로채널판(200)이 수용되는 채널판수용부(110)가 형성된다. 상기 채널판수용부(110)는 사각형상으로 형성되며, 상기 하판(100) 내측으로 오목한 형상으로 형성된다.
또한, 상기 하판(100)의 상면에는 후술할 개폐밸브(610) 및 개폐스위치(620)에 전원을 공급하기 위한 전원부(700)가 수용되는 전원부수용부(120)가 더 형성되 고, 상기 개폐스위치(620)가 구용되는 개폐스위치수용부(130)이 형성된다. 상기 전원부수용부(120) 및 개폐스위치수용부(130)는 상기 하판(100) 내측으로 오목하게 형성되어 전원부(700) 즉, 소형전지가 수용결합되어 개폐밸브(610) 및 개폐스위치(620)에 전원이 공급되도록 한다.
여기에서, 상기 전원부수용부(120)는 전원공급을 위한 전원부(700)의 형태에 따라 형성되며, 소형전지를 상기 전원부수용부(120)에 수용하여 사용하는 경우에는 주로 본 발명을 휴대용으로 사용하는 경우이며, 휴대용으로 사용하지 않을 경우에는 외부의 전원을 전원부(700)로 사용하여 전원을 공급하도록 할 수 있다.
다음으로, 상기 유로채널판(200)에 대해 설명하고자 한다.
상기 유로채널판(200)은 상기 하판(100)의 채널판수용부(110)에 수용결합되고, 상면에는 유로 특히, 유기물 분해 채널(210), 중금속 분석 채널(220) 및 배출채널(230)이 각각 형성되어 있으며, 상기 각 채널은 상기 유로채널판(200)을 식각한 형태로, 표면에서 내측으로 오목한 형상을 이룬다.
상기 유로채널판(200)은 탄성재질의 합성수지로 형성되어 각 유로 채널과 후술할 상판(300)의 접촉결합에 의해 유로채널판(200)을 상측에서 밀폐가 용이하도록 하며, 특히 가공 및 내구성이 뛰어난 PDMS(polydimethylsiloxane)로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 유로채널판(200)의 높이는 상기 채널판수용부(110)의 높이보다 조금 더 높게 형성되어 상측에 결합되는 상판(300)이 가압 탄성 접촉결합되도록 하여, 유로채널판(200)에 형성된 각 유로의 밀폐성을 더욱 견고히 한다.
상기 유기물 분해 채널(210)/중금속 분석 채널(220)은 폐수가 유입되는 폐수 유입구 쪽은 원형으로 형성되고, 중간부분은 U자형이 연속적으로 이어진 곡선형으로 형성되어 폐수유출구 쪽은 후술할 개폐밸브(610)와 이어지게 된다.
즉, 폐수유입구 쪽으로 유입된 폐수는 유기물 분해용 전극(400)/중금속 분석용 전극(500)에 접촉되어 반응하여 유기물이 분해/중금속이 분석되며, 유기물 분해된 폐수/중금속 분석된 폐수는 U자형의 유로를 거쳐 폐수유출구 쪽으로 흐르면, 배출채널(230)을 통해 배출되게 된다.
여기에서, 상기 유기물 분해 채널(210)/중금속 분석 채널(220)은 폐수유입구 및 폐수유출구 쪽을 제외하면 U자형이 연속적으로 이루어진 구불구불한 곡선 형상으로 형성되는데, 이는 폐수유입구에 유입된 폐수와 유기물 분해용 전극(400)/중금속 분석용 전극(500)과의 반응시간을 지연시켜, 각 전극에 폐수가 농축 접촉되도록 하여 유기물 분해/중금속 분석이 정확하게 이루어지도록 하기 위한 것이다.
그리고, 상기 유기물 분해 채널(210)/중금속 분석 채널(220)로부터 유기물이 분해된 폐수는 상기 배출채널(230)로 유입되어 외부로 배출되게 한다.
여기에서 폐수의 유기물 분해 과정 중에는 개폐밸브(610)의 작동으로 상기 유기물 분해 채널(210) 및 배출 채널이 연통되도록 하고, 중금속 분석 채널(220)의 폐수유입구는 막으며, 유기물 분해된 폐수의 중금속 분석 과정 중에는 개폐밸브(610)의 작동을 상기 중금속 분석 채널(220) 및 배출 채널만이 연통되도록 한다. 각 분해과정 및 분석과정은 여러번 반복될 수도 있으며, 특히 유기물 분해 과정은 폐수 중의 유기물을 완전히 분해시킬 수 있도록 유기물 분해 채널(210) 및 배수 채널로 폐수가 여러번 순환되도록 한다.
또한, 상기 유기물 분해 채널(210), 중금속 분석 채널(220) 및 배출채널(230)의 입구에 각각 인접하여 각 채널에 폐수를 일정 속도로 공급하도록 하는 펌프가 더 형성되는 것이 바람직하다. 상기 펌프는 보통 0.02㎖/min~12.3㎖/min 정도의 유속으로 폐수가 공급되도록 한다.
다음으로, 상기 상판(300)은 사각의 판상으로 형성되어, 상기 하판(100) 및 유로채널판(200) 상측에 결합되어 상기 채널들을 상측에서 밀폐시키게 된다. 상기 상판(300)은 상기 하판(100) 상측에 나사결합되어 상기 유로채널판(200)의 분리가 용이하도록 하며, 상기 상판(300)의 상측에는 상기 채널의 폐수유입구 측에 폐수를 일정 속도로 공급하기 위한 펌프(미도시, 도면에는 펌프와 연결되는 유입구(p)만 도시)가 형성되며, 그리고 상기 상판(300)의 상측에는 후술할 개폐밸브(610) 및 개폐스위치(620)가 형성된다.
그리고, 상기 유기물 분해 채널(210) 및 중금속 분석 채널(220)의 폐수유입구 쪽에는 이와 연통되며, 후술한 유기물 분해용 전극(400)/중금속 분석용 전극(500)이 수용되도록 유기물 분해 전극수용부(310)/중금속 분석 전극수용부(320)가 형성된다.
다음으로, 전극으로써 유기물 분해용 전극(400)에 대해 설명하고자 한다.
상기 유기물 분해용 전극(400)은 상기 유기물 분해 전극수용부(310)에 수용결합되어 상기 유기물 분해 채널(210)의 폐수유입구 측으로 투입된 폐수와 접촉되도록 하여 폐수 중 유기물을 분해하는 것이다.
상기 유기물 분해용 전극(400)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유기물 분 해 전극수용부(310)의 형상에 대응되어 밀폐결합되는 본체(410)와, 상기 본체(410)의 하단부에 형성되어 폐수와 접촉되는 분해전극(420)과, 상기 분해전극(420)과 전기적으로 결합되어 상기 본체(410) 상측으로 연장되어 전기화학적 측정장비와 연결되는 접속구(430)로 크게 구성된다.
상기 유기물 분해용 전극(400)의 본체(410)는 상기 유기물 분해 전극수용부(310)의 형상 즉, 원통형으로 형성되며, 중간 쯤에 고무오링이 형성되어 상기 유기물 분해 전극수용부(310)에 밀폐 결합되게 된다.
그리고, 상기 전극(420)은 상기 본체(410)의 하단부에 형성되어 폐수와 접촉되어 유기물을 분해시키는 것으로써, (+)전극과 (-)전극으로 형성되고, BDD(Boron Doped Diamond) 전극, Pt/Ti 전극(티타늄 상면에 백금이 증착된 전극), 탄소(유리탄소, glassy carbon)전극 및 Au/Fe 전극(철 상면에 금이 증착된 전극)을 (+)전극과 (-)전극으로 동일하게 사용하고, (+)전극으로 탄소, (-)전극으로 SUS 또는백금으로 구성된 전극 중 어느 하나를 사용하며, 폐수 중 유기물을 전기분해 처리하여 무기물(CO2)로 전환시키는 것이다.
이는, 통상 폐수 중의 중금속 분석 시 유기물을 분해시키는 전처리가 선행되어야 정확한 중금속을 분석할 수 있으므로, 본 발명에서는 유기물 분해를 수반하는 전처리와 증금속 분석이 하나의 장치에서 연속적으로 이루어지게 하는 것이다.
그리고, 상기 접속구(430)는 상기 분해전극(420)과 전기적으로 결합되어 상기 본체(410) 상측으로 연장되어 전기화학적 측정장비와 연결되도록 하여, 상기 분 해전극(420)으로부터 전기분해되고 남아있는 총탄소의 양이나 생성된 이산화탄소의 농도를 체크하여 유기물 분해 정도를 측정하게 한다. 유기물 분해가 어느 정도 될 때까지 상기 유기물 분해 채널(210) 및 배출채널(230)로 폐수를 순환시켜 유기물 분해가 반복적으로 이루어지도록 한다.
그리고, 상기 중금속 분석용 전극(500)은 상기 중금속 분석 전극수용부(320)에 수용결합되어 상기 중금속 분석 채널(220)에 투입된 폐수와 접촉되도록 하여 폐수 중 중금속을 분석하는 것이다.
상기 중금속 분석용 전극(500)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 중금속 분석 전극수용부(320)의 형상에 대응되게 밀폐결합되는 본체(510)와, 상기 본체(510)의 하단부에 형성되어 폐수와 접촉되는 분석전극(520)과, 상기 분석전극(520)과 전기적으로 결합되어 상기 본체(510) 상측으로 연장되어 전기화학적 측정장비와 연결되는 접속구(530)로 크게 구성된다.
상기 중금속 분석용 전극(500)의 본체(510)는 상기 중금속 분석 전극수용부(320)의 형상 즉, 원통형으로 형성되며, 중간 쯤에 고무오링이 형성되어 상기 중금속 분석 전극수용부(320)에 밀폐결합되게 된다.
그리고, 상기 분석전극(520)은 상기 본체(510)의 하단부에 형성되어 폐수와 접촉되어 중금속의 량을 분석하는 전극으로써, 참조전극(a)으로 Pt(백금)판이나 나선형 백금선, 기준전극(c)으로 AgCl/Ag전극(은 상면에 염화은이 증착된 것), 작업전극(b)으로 BDDE(Boron Doped Diamond Electrode) 또는 GCE(Glassi Carbon Electrode)를 사용하며, 유기물이 분해된 폐수 중에 함유된 중금속의 량을 측정하게 된다.
일반적으로 참조전극은 작업전극이나 기준전극보다 반응면적이 커야 하므로, 상기 중금속 분석용 전극 안에 이를 고려하여 참조전극, 작업전극, 기준전극이 들어가야 한다. 도 3은 원형의 본체 하단부의 면적을 고려하여 각 전극이 최적의 중금속 분석을 도모할 수 있도록 설계된 것을 나타낸 것으로, 상기 본체의 하단면의 형상에 대응되어 전체적으로 원형으로 형성된다.
즉, 상기 참조전극(a)은 효율적인 중금속 분석을 위하여 상기 본체(510)의 하단면에 수용되도록 하되, 상기 본체(510)의 하단면의 형상에 대응되게 휘어져 형성되며, 상기 참조전극(a) 대 기준전극(c)의 길이 비가 2:1이 되도록 하고, 그 중앙에는 원형의 지름이 5mm인 작업전극(b)이 형성되도록 한다.
그리고, 상기 접속구(530)는 상기 분석전극(520)과 전기적으로 결합되어 상기 본체(510) 상측으로 연장되어 전기화학적 측정장비와 연결되도록 하여, 상기 분석전극(520)으로부터 금속이온 농도를 체크하여 중금속의 량을 측정하게 된다.
다음으로, 상기 유로변경부(600)는 상기 상판(300) 상측에 형성되고, 상기 유기물 분해 채널(210), 중금속 분석 채널(220) 및 배출채널(230)의 일단에 결합되어 그 폐수유출구를 선택적으로 개폐시키는 개폐밸브(610)와, 상기 개폐밸브(610)를 작동시키는 개폐스위치(620)로 구성되며, 상기 개폐밸브(610) 및 개폐스위치(620)는 상기 전원부(700)에 의해 전원을 공급받게 된다.
상기 개폐밸브(610)는 공지의 전자밸브를 사용하며, 상기 개폐스위치(620)의 작동에 의해 상기 유기물 분해 채널(210) 및 중금속 분석 채널(220)의 폐수유출구를 선택적으로 개폐하게 되는데, 유기물 분해 과정시에는 개폐밸브(610)는 상기 중 금속 분석 채널(220)의 폐수유출구를 막고, 상기 유기물 분해 채널(210) 및 배출채널(230)은 연통되게 개방시킨다. 그리고 중금속 분석 과정 중에는 상기 유기물 배해 채널의 폐수유출구를 막고, 상기 중금속 분석 채널(220) 및 배출채널(230)은 연통되게 개방시킨다.
따라서, 하나의 장치로 유기폐수 분석 중 유기물 분해라는 전처리 과정과, 중금속 분석이라는 과정을 연속적으로 수행할 수 있어 효율적이며 경제적인 유기폐수 분석 과정이 이루어지게 된다.
도 1 - 본 발명에 따른 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치에 대한 분해사시도.
도 2 - 본 발명에 따른 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치의 유기물 분해용 전극에 대한 사시도.
도 3 - 본 발명에 따른 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치의 중금속 분석용 전극에 대한 사시도.
도 4 - 본 발명에 따른 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치에 대한 사시도.
<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>
100 : 하판 110 : 채널판수용부
120 : 전원부수용부 130 :개폐스위치수용부
200 : 유로채널판 210 : 유기물 분해 채널
220 : 중금속 분석 채널 230 : 배출채널
300 : 상판 310 : 유기물 분해 전극수용부
320 : 중금속 분석 전극수용부 400 : 유기물 분해용 전극
410 : 본체 420 : 분해전극
430 : 접속구 500 : 중금속 분석용 전극
510 : 본체 520 : 분석전극
530 : 접속구 600 : 유로변경부
610 : 개폐밸브 620 : 개폐스위치
700 : 전원부

Claims (14)

  1. 폐수 중 유기물을 분해하여 중금속을 분석하는 중금속 분석용 전기화학적 측정장치에 있어서,
    상면에 채널판수용부(110)가 형성된 하판(100)과;
    상기 하판(100)의 채널판수용부(110)에 수용결합되고, 상면에는 유기물 분해 채널(210), 중금속 분석 채널(220) 및 배출채널(230)이 각각 형성된 유로채널판(200)과;
    상기 하판(100) 및 유로채널판(200) 상측에 결합되어 상기 채널을 상측에서 밀폐시키며, 상기 유기물 분해 채널(210) 및 중금속 분석 채널(220)에 각각 연통되는 유기물 분해 전극수용부(310) 및 중금속 분석 전극수용부(320)가 형성된 상판(300)과;
    상기 유기물 분해 전극수용부(310) 및 중금속 분석 전극수용부(320)에 각각 수용결합되는 유기물 분해용 전극(400) 및 중금속 분석용 전극(500)과;
    상기 상판(300) 상측에 형성되고, 상기 유기물 분해 채널(210), 중금속 분석 채널(220) 및 배출채널(230)의 일단에 결합되어 상기 유기물 분해 채널(210) 및 중금속 분석 채널(220)의 폐수유출구를 선택적으로 개폐시키는 개폐밸브(610)와, 상기 개폐밸브(610)를 작동시키는 개폐스위치(620)로 이루어진 유로변경부(600);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 하판(100)은,
    알루미늄 소재로 형성되어 표면에 산화피막이 입혀진 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유로채널판(200)은,
    탄성재질의 합성수지로 형성된 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 탄성재질의 합성수지는,
    PDMS(polydimethylsiloxane)인 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 유기물 분해 채널(210) 및 중금속 분석 채널(220)은,
    각각 폐수유입구는 원형으로 형성되고, 폐수유출구는 상기 개폐밸브(610)와 이어지며, 중간부분은 U자형이 연속적으로 이어진 곡선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 유기물 분해용 전극(400)은,
    상기 유기물 분해 전극수용부(310)에 수용결합되어 상기 유기물 분해 채 널(210)에 투입된 폐수와 접촉되도록 하여 폐수 중 유기물을 분해하는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 유기물 분해용 전극(400)은,
    상기 유기물 분해 전극수용부(310)의 형상에 대응되어 밀폐결합되는 본체(410)와;
    상기 본체(410)의 하단부에 형성되어 폐수와 접촉되는 분해전극(420)과;
    상기 분해전극(420)과 전기적으로 결합되어 상기 본체(410) 상측으로 연장되어 전기화학적 측정장비와 연결되는 접속구(430);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 분해전극(420)은,
    (+)전극과 (-)전극으로 형성되고, BDD(Boron Doped Diamond) 전극, Pt/Ti 전극, 탄소 전극, 탄소/SUS 전극, 탄소/백금 전극 및 Au/Fe 전극 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 중금속 분석용 전극(500)은,
    상기 중금속 분석 전극수용부(320)에 수용결합되어 상기 중금속 분석 채널(220)에 투입된 폐수와 접촉되도록 하여 폐수 중 중금속을 분석하는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 중금속 분석용 전극(500)은,
    상기 중금속 분석 전극수용부(320)의 형상에 대응되어 밀폐결합되는 본체(510)와;
    상기 본체(510)의 하단부에 형성되어 폐수와 접촉되는 분석전극(520)과;
    상기 분석전극(520)과 전기적으로 결합되어 상기 본체(510) 상측으로 연장되어 전기화학적 측정장비와 연결되는 접속구(530);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 분석전극(520)은,
    참조전극으로 Pt, 기준전극으로 Ag/AgCl, 작업전극으로 BDDE(Boron Doped Diamond Electrode) 또는 GCE(Glassi Carbon Electrode)인 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 분석전극(520)은,
    상기 본체의 하단면의 형상에 대응되게 휘어져 형성되며, 상기 참조전극 대 기준전극의 길이 비가 2:1이 되도록 하고, 그 중앙에 원형의 작업전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 상판(300) 상측에는,
    상기 유기물 분해 채널(210), 중금속 분석 채널(220) 및 배출채널(230)의 입 구에 각각 인접형성되어 각 채널에 폐수를 일정 속도로 공급하는 펌프가 형성된 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 하판(100)에는,
    상면에 상기 개폐밸브(610) 및 개폐스위치(620)에 전원을 공급하기 위한 전원부(700)가 수용되는 전원부수용부(120) 및 상기 개폐스위치가 수용되는 개폐스위치수용부(130)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 시료에 대한 중금속 분석용 전기화학적 측정장치.
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