KR101161861B1

KR101161861B1 - 총 유기탄소 측정장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101161861B1
Application number: KR1020090134225A
Authority: KR
Inventors: 김강웅
Original assignee: (주)티앤아이
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2012-07-03
Also published as: WO2011081492A3; WO2011081492A2; KR20110077599A

Abstract

총 유기탄소 측정장치가 개시된다. 본 총 유기탄소 측정장치는 총 유기탄소 측정장치로서, 운반 및 산화반응에 필요한 물질을 공급하기 위한 물질 공급부; 채취된 측정수를 공급하기 위한 측정수 공급부; 산화반응에 필요한 시약을 공급하기 위한 시약 공급부; 상기 물질 공급부로부터 공급된 가스와 측정수 공급부로부터 공급된 측정수 및 시약 공급부로부터 공급된 반응 시약을 반응탱크에서 반응시켜 이산화탄소를 발생시키기 위한 반응부; 및 상기 반응부에서 발생된 이산화탄소의 농도를 측정하여 총 유기탄소를 측정하기 위한 농도측정부;를 포함하고, 상기 물질 공급부는, 산소 공급기와, 상기 산소 공급기로부터 공급된 산소로 오존을 발생시키기 위한 오존 발생기로 구성되고, 상기 반응부의 반응탱크에서는 측정수과 시약이 혼합된 혼합액에 상기 오존 발생기로부터 발생된 오존을 상기 반응탱크 하부로 투입하여 유기물이 산화되어 이산화탄소가 생성되도록 버블링하는 것이다. 이러한 총 유기탄소 측정장치는 측정수(폐수 등)를 고농도의 오존으로 산화 반응시키므로 강력한 산화반응으로 측정수의 총 유기탄소를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 제공된다.

유기탄소, 측정장치

Description

총 유기탄소 측정장치 및 그 방법{A total organic carbon analyzer and a method thereof}

본 발명은 총 유기탄소 측정장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 측정수(폐수 등)를 오존으로 산화 반응시키므로 강력한 산화반응으로 측정수의 총 유기탄소를 정확하게 측정할 수 있는 총 유기탄소 측정장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 측정수의 총 유기탄소를 측정하는 방법은 다양하게 제시되어 있다.

미국 수도협회의 표준방법에서 제시하는 일반적인 총유기탄소(TOC, total organic carbon)측정 방법은 연소-적외선법(combustion-infrared method), 퍼설페이트-자외선산화법(sulfateultravioletoxidation method), 습식산화법(wet-oxidation method) 등이 있다.

전술한 연소-적외선법은 측정하고자 하는 시료를 산화코발트와 같은 산화촉매를 이용하여 900℃ 정도의 고온으로 산화시켜 유기탄소를 이산화탄소와 물로 산화시키는 방법이다. 이때, 발생하는 이산화탄소는 적외선분석기를 이용하여 정량화한다. 이 방법은 고온과 적외선분석기를 이용하여야 하므로 장치가 고가인 단점이 있다.

그리고, 퍼설페이트-자외선법은 측정시료에 퍼설페이트를 첨가한 후 자외선을 조사시켜 유기탄소를 산화시키는 방법이다. 연소-적외선법과 마찬가지로 적외선분석기로 정량화한다.

또한, 습식산화법은 먼저 시료를 산성화시켜 무기탄소를 대기중으로 방출시킨 후 퍼설페이트를 촉매로 사용하여 116~130℃로 가열하면 발생하는 이산화탄소를 적외선분석기로 정량화하는 방법이다.

이와 같은 각각의 방법은 모두 적외선분석기를 이용하며 또한 분석장치가 복잡한 단점을 갖고 있다.

한편, 측정수에서 유기 분자를 산화하는 방법으로 UV 방사를 사용하거나, 그와 함께 촉매를 사용하거나 또는 과염소산 또는 과황산과 같은 산화제를 함께 사용하여 반응을 이끌어 내고, 그에 따라 발생하는 CO₂를 측정한다. 상기 CO₂는 별도의 분리과정 없이 일반적으로 물 샘플 자체의 전도도 변화로 측정될 수 있으며, 또는 그로부터 제거될 수 있다. 예를 들면, 전도도가 알려진 측정수로 적절한 막에 확산시켜 CO₂를 제거하고 상기 측정수의 전도도 변화를 측정하는 것은 잘 알려져 있다.

그러나, 이와 같은 총 유기탄소 측정기 또는 측정방법은 유기물을 산화시키는 산화력이 약하여 정확한 측정이 곤란한 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 기술적 과제는, 측정수를 오존으로 산화 반응시켜 강력한 산화반응으로 측정수의 총 유기탄소를 정확하게 측정할 수 있는 수단을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해소하기 위해, 본 발명은,

총 유기탄소 측정장치로서,

운반 및 산화반응에 필요한 물질을 공급하기 위한 물질 공급부;

채취된 측정수를 공급하기 위한 측정수 공급부;

산화반응에 필요한 시약을 공급하기 위한 시약 공급부;

상기 물질 공급부로부터 공급된 가스와 측정수 공급부로부터 공급된 측정수 및 시약 공급부로부터 공급된 반응 시약을 반응탱크에서 반응시켜 이산화탄소를 발생시키기 위한 반응부; 및

상기 반응부에서 발생된 이산화탄소의 농도를 측정하여 총 유기탄소를 측정하기 위한 농도측정부;를 포함하고,

상기 물질 공급부는,

산소 공급기와, 상기 산소 공급기로부터 공급된 산소로 오존을 발생시키기 위한 오존 발생기로 구성되고,

상기 반응부의 반응탱크에서는 측정수과 시약이 혼합된 혼합액에 상기 오존 발생기로부터 발생된 오존을 상기 반응탱크 하부로 투입하여 유기물이 산화되어 이산화탄소가 생성되도록 버블링하는 것을 특징으로 하는 총 유기탄소 측정장치를 제 공한다.

상기 농도 측정부는, 상기 반응탱크로부터 공급되는 기체와 같이 공급되는 소량의 액체를 기체와 분리하기 위한 기액분리기; 및

상기 기액분리기를 통과한 기체에 포함된 수분을 제거하기 위한 건조기; 및

상기 건조기를 통과한 기체에서 이탄화탄소의 농도를 측정하기 위한 이산화탄소 측정기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 시약 공급부는, 수산화나트륨과 황산을 상기 반응탱크에 공급하도록 구성되는 것으로,

수산화나트륨을 저장하기 위한 수산화나트륨 저장탱크;

상기 수산화나트륨 저장탱크의 수산화나트륨을 상기 반응탱크로 공급하기 위한 제1펌프;

황산을 저장하기 위한 황산 저장탱크; 및

상기 황산 저장탱크에 저장된 황산을 상기 반응탱크로 공급하기 위한 제2펌프;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 수산화나트륨은 1.2N 이고, 황산은 1.8N 인 것을 특징으로 하고, 상기 수산화나트륨과 황산은 같은 비율로 상기 반응탱크로 공급되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 오존 발생기는 냉각기를 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반응탱크로부터 반응이 완료된 혼합물과 농도 측정부에서 배출되 는 오존을 포함한 물질을 배출하기 위한 배출부를 구비하되,

상기 배출부는,

반응이 완료된 혼합물을 임시 저장하기 위한 드레인 탱크;

상기 반응탱크와 드레인 탱크를 연결하여 설치된 배관에 설치되어 혼합물을 드레인 탱크로 배출하기 위한 제4펌프; 및

상기 드레인 탱크의 상부측에 설치된 배관에 설치되어 상기 드레인 탱크로부터 배출되는 가스에서 오존을 제거한 후 외부로 배출하기 위한 오존 제거기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 기액분리기 및 이산화탄소 측정기는 상기 드레인 탱크와 배관으로 연결되어 상기 기액분리기로부터 배출되는 액체와 상기 이산화탄소 측정기로부터 배출되는 기체가 상기 드레인 탱크로 배출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 수중의 총 유기탄소를 측정하기 위한 방법으로서,

측정할 측정수를 채취하는 단계;

반응시약을 제조하는 단계;

산소를 오존 발생기로 공급하여 오존 발생기로 오존을 발생시키는 단계;

측정수와 반응 시약을 반응탱크에 공급한 후 반응탱크에 오존을 공급하되, 오존과 캐리어물질을 반응탱크의 하부로 공급하여 버블링으로 측정수와 시약 및 오존을 혼합하여 반응시키는 단계; 및

상기 반응탱크에서의 반응으로 발생된 가스에서 불순물을 제거한 후 이산화탄소 측정기로 이산화탄소의 농도를 측정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특 징으로 하는 총 유기탄소 측정방법을 제공한다.

이때, 상기 반응탱크에서 반응이 완료된 액체와, 상기 이탄화탄소 측정기에서 배출되는 물질을 저장한 후 액체와 물질을 배출하되, 상기 가스는 포함된 오존을 오존 제거기로 제거한 후 배출하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 총 유기탄소 측정장치 및 그 측정방법에 따르면, 산소를 오존 발생기로 투입하여 고농도의 오존을 생성시킨 후 이 오존으로 측정수를 강력한 산화반응시킴으로써 측정수의 총 유기탄소를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 제공된다. 즉, 오존은 불안정하여 산소로 돌아가려는 성질이 매우 강하기 때문에, 오존이 산소로 변하면서 떨어져 나온 산소원자가 주변의 다른 물질과 결합을 하여 산화시키는 작용을 하게 되는데, 타 유기탄소 측정법에 비하여 산화력이 강하여 더 빠르고, 정확한 측정값을 얻을 수 있는 효과가 제공되는 것이다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면에 도시된 바와 같이 본 실시 예에 따른 총 유기탄소 측정장치는 강력한 오존(O₃)으로 측정수의 유기물을 산화시켜 발생되는 이탄화탄소를 측정하도록 된 것으로, 운반 및 산화반응에 필요한 물질을 공급하기 위한 물질 공급부(20)와, 채취된 측정수를 공급하기 위한 측정수 공급부(30)와, 산화반응에 필요한 시약을 공급하기 위한 시약 공급부(40)와, 물질 공급부(20)로부터 공급된 가스와 측정수 공급부(30)로부터 공급된 측정수 및 시약 공급부(40)로부터 공급된 반응 시약을 반응탱크(52)에서 반응시켜 이산화탄소를 발생시키기 위한 반응부(50)와, 반응부(50)에서 발생된 이산화탄소의 농도를 측정하여 총 유기탄소를 측정하기 위한 농도측정부(60)로 구성된다.

물질 공급부(20)는 99.9% 농도의 산소를 공급하기 위한 산소 공급기(22)와, 이 산소 공급기(22)로부터 공급된 고농도의 산소로 고농도의 오존을 발생시키기 위한 오존 발생기(24)로 구성된다. 이때, 오존 발생기(24)는 고온의 열을 발생시키므로 이 열을 냉각시키기 위한 냉각기(26)를 더 구비한다. 이 냉각기(26)는 수냉식으로 구성되는 것이 바람직하다. 본 실시 예에서는 오존 발생기(24)에서 발생된 오존 대략 200cc 정도가 반응탱크(52)로 공급된다. 이와 같은 오존 발생기(24)와 반응탱크(52)는 배관으로 연결되는데, 배관의 끝단이 반응탱크(52)의 저부에 연결되어 있다. 따라서, 오존이 반응탱크(52)에 채워진 액체를 버블링하게 된다.

측정수 공급부(30)는 채취된 측정수를 제3펌프(32)를 이용하여 반응탱크(52)로 공급하도록 구성된다. 측정수 공급부(30)는 채취된 측정수를 불순물 등을 오토 샘플러(Auto sampler)(36)로 필터링 한다. 즉, 채취되어 공급되는 측정수가 오토 샘플러(36) 안에서 오버 플로우 되는 부분은 드레인시켜 샘플수의 양을 조절하고 측정에 불필요한 부유물질의 기기내 흡입을 방지해주는 것이다. 한편, 측정수 공급부(30)는 희석수와 측정수를 혼합한다. 이는 측정장치에서 측정이 가능한 TOC의 농도가 있는데 그 측정 가능한 농도를 증가시켜 측정을 하기 위한 것이다. 즉, 희석 수의 양을 알 수 있으면 그 값과 측정된 값을 가지고 계산을 통하여 측정수의 농도를 알 수 있게 되는 것이다. 이러한 과정을 거친 측정수는 제3펌프(32)를 통해서 반응탱크(52)로 공급한다. 이때 공급되는 양은 5cc/m이다. 그러나 이에 국한되지는 않는다.

시약 공급부(40)는 측정수의 산화 반응을 돕기 위한 시약을 저장한 후 반응탱크(52)로 공급하도록 구성된다. 시약은 수산화나트륨(NaOH)과 황산(H₂SO₄)으로 구성된다. 이러한 시약 공급부(40)는 수산화나트륨을 저장하기 위한 수산화나트륨 저장탱크(42)와, 수산화나트륨 저장탱크(42)의 수산화나트륨을 반응탱크(52)로 공급하기 위한 제1펌프(43)와, 황산을 저장하기 위한 황산 저장탱크(44)와, 황산 저장탱크(44)에 저장된 황산을 반응탱크(52)로 공급하기 위한 제2펌프(45)로 구성된다.

그리고, 시약의 제조는 다음과 같다.

바람직하게는 시약으로서 황산의 제조에 사용하는 물은 무기탄소 및 유기물이 포함되어 있지 않은 JIS K 0557에 규정하는 A3의 물을 반드시 사용하고, JIS K 8951에 규정하는 황산으로 제조한다. 이러한 황산은 1.8N의 농도를 갖는데, 이를 위해서 물 1L 당 100% 황산용액 88.27g(48ml)로 구성한다.

한편, 시약으로서 수산화나트륨은 1.2N의 농도를 갖는 것으로, 용액 1L당 48g의 수산화나트륨으로 구성된다. 따라서, 50%로 농축된 수산화나트륨을 사용할 때는 L당 96g이 요구된다.

이와 같은 수산화나트륨과 황산은 같은 비율로 반응탱크(52)로 공급되도록 제어된다.

반응부(50)는 반응탱크(52)와 측정수 및 각 시약이 반응탱크(52)로 공급될 때 이를 제어하기 위한 밸브 등으로 구성된다. 반응탱크(52)에서는 측정수과 시약이 혼합된 혼합액에 오존 발생기(24)로부터 발생된 오존이 캐리어 가스와 더불어 공급되어 측정수의 유기물을 산화시키게 된다. 특히, 반응탱크(52)는 도 1에 도시된 바와 같이 장장방형으로 형성되어 수직으로 세워진 형태를 갖으며, 배출부(70)와 연결된 배관을 더 포함한다. 그리고, 반응탱크(52)의 저부에는 공급되는 캐리어 가스와 오존이 혼합액 속으로 공급되도록 하여 버블링이 이루어지도록 하기 위한 버블링부재(54)가 구비된다. 이 버블링부재(54)는 오존과 가스가 사방으로 분산되어 방출되도록 상단부가 원판형으로 구성되고, 하단부는 오존 발생기(24)와 연결된 배관이 설치된다.

농도 측정기(60)는 반응부(50)에서 발생된 이탄화탄소를 측정하기 위한 것으로, 반응탱크(52)로부터 공급되는 기체에 포함된 소량의 액체를 기체와 분리하기 위한 기액분리기(62)와, 기액분리기(62)를 통과한 기체에 포함된 수분을 제거하기 위한 건조기(64)와, 건조기(64)를 통과한 기체에서 이탄화탄소의 농도를 측정하기 위한 이산화탄소 측정기(66)로 구성된다. 이탄화탄소 측정기(66)는 비분산 적외선 분석법(NDIR)으로 측정하는 것을 기준으로 설명하나, 이에 국한되는 것은 아니고, 다양한 측정기가 사용될 수 있다.

한편, 본 실시 예에 따른 총 유기탄소 측정장치는 상기 반응탱크(52)와 농도 측정부(60)로부터 반응이 완료된 혼합물을 배출하기 위한 배출부(70)를 구비한다. 이러한 배출부(70)는 반응탱크(52)와 배관으로 연결되고 반응이 완료된 혼합물을 임시 저장하기 위한 드레인 탱크(72)와, 반응탱크(52)와 드레인 탱크(72)를 연결하여 설치된 배관에 설치되어 혼합물을 드레인 탱크(72)로 배출하기 위한 제4펌프(74)와, 드레인 탱크(72)의 상부측에 설치된 배관에 설치되어 드레인 탱크(72)에서 배출되는 가스에서 오존을 제거한 후 외부로 배출하기 위한 오존 제거기(76)로 구성된다.

그리고, 농도 측정부(60)는 기액분리기(62)와 이산화탄소 측정기(66)가 각각 드레인 탱크(72)와 배관으로 연결된다. 따라서, 기액분리기(62)로부터 배출되는 액체와 이산화탄소 측정기(66)로부터 배출되는 기체가 드레인 탱크(72)로 배출되도록 구성된다.

한편, 도면에 도시되지 않았으나, 각각의 밸브와 펌프들, 물질 공급부(20), 측정수 공급부(30), 시약 공급부(40), 반응부(50), 농도 측정부(60), 배출부(70) 등을 전기, 전자적으로 제어하고 측정된 값을 저장하거나 송신 및 디스플레이부에 디스플레이하기 위한 제어부와 다른 수단들이 더 제공될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 실시 예에 따른 총 유기탄소 측정장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 측정할 물을 채취하여 측정수 공급부(30)에 공급한 후 불순물 등을 미리 처리하고, 필요에 따라 별도의 펌프로 희석수를 공급하여 측정수와 희석수를 혼합할 수도 있다.

이어서, 시약으로서 수산화나트륨과 황산을 전술한 농도로 각각 제조하여 각 각의 저장탱크(42,44)에 저장한다.

그리고, 오존 발생기(24)에 캐리어 가스로서 산소를 공급하여 오존 발생기(24)에서 고 농도의 오존을 발생시킨다.

이때, 오존을 발생시키기 위한 방법은 다양하게 개시되어 있다. 예를들면, 무성 방전법, 전해법, 광화학 반응법, 방사선 조사법, 기타 고주파 전계법, 화학법 등이 있다. 본 실시 예에서는 광화학 반응법을 이용하여 오존을 발생시키나, 이에 국한되는 것은 아니다.

이 상태에서, 반응탱크(52)에 설치된 밸브를 개방하고, 제1펌프(43)와 제2펌프(45)를 작동시켜 수산화나트륨과 황산을 반응탱크(52)로 공급하되, 같은 비율로 공급하고, 제3펌프를 작동시켜 측정수를 반응탱크(52)로 공급한다.

이와 같이 시약과 측정수가 일정한 비율로 반응탱크(52)로 공급되면, 이어서, 캐리어 물질을 이용하여 오존 발생기(24)에 의해 발생된 오존을 버블링부재(54)를 통하여 반응탱크(52)로 공급한다. 즉, 캐리어 가스와 오존이 같이 반응탱크(52)로 공급되는 것이다.

이때, 반응탱크(52)의 내측 저부에 설치된 버블링부재(54)는 시약과 측정수가 혼합된 혼합액에 잠긴 상태가 되며, 이 상태에서 오존이 공급되면, 오존은 버블링부재(54)를 통과하면서 혼합액으로 배출되어 수많은 가스 방울을 형성하면서 버블링하게 된다.

이와 같이 측정수와 시약이 혼합된 혼합액 속으로 공급된 오존이 수많은 기포를 형성하면서 떠오르게 되어 혼합액을 교반하는 효과를 가져 오게 된다.

이러한 과정으로 오존이 수많은 기포상태로 혼합액 속에서 유기물과 만나게 되므로 유기물을 산화시키게 되고, 유기물의 산화반응으로 이산화탄소가 발생하게 된다.

즉, 오존은 불안정하여 산소로 돌아가려는 경향이 강한데, 오존이 산소로 변하면서 오존에서 떨어져 나온 산소원자가 주변의 다른 물질(유기물)과 결합을 하면 그 물질을 산화시키게 된다. 이러한 과정으로 유기물을 산화시켜 유기물(C)와 오존 분해중에 생긴 O₂의 결합으로 CO₂ 가스가 발생하게 되는 것이다.

예를 들어 설명하면 다음과 같다.

반응탱크(52)에 측정수를 공급한 후 황산과 수산화나트륨을 첨가하면, 산과 무기탄소가 결합하여 무기탄소가 제거된다. 무기탄소의 완전한 제거는 정확한 총유기탄소 측정을 의미한다.

일예로서,

H₂SO₄ + Na2CO₃ -> Na₂SO₄+CO₂ + H₂O

H₂SO₄ + CaCO₃ -> CaSO₄+CO₂ + H₂O

그리고, 측정수에 포함된 모든 유기물은 CO₂로 변화된다.

즉, 측정수에 포함된 모든 유기물은 완전히 산화 되어야 한다. 심지어 극소량이어도 완전히 산화되어야 한다. 산화제는 산, 유기물, 시료의 ph 변화로 인해 중화되지 않아야 한다. O₃와 NaOH를 시료에 첨가함으로서 ph를 12로 올려주고, O₃는 ph가 높은 환경에서 OH를 만들어 낸다. 그리고, 유기탄소는 OH와 반응한다.

O₃

NaOH+Org. Carbon(e.g. CH₃COOH) -> Na₂CO₃ + H₂O

pH >12

유기탄소가 탄산염으로 변화되면 산을 첨가하여 CO₂를 산출한다.

O₃

Na₂CO₃+ H₂SO₄ -> Na₂SO₄+ CO₂+H₂O

pH <12

전술한 과정으로 발생된 이산화탄소는 배관을 통하여 기액 분리기(62)를 통과하면서 이산화탄소에 포함된 소량의 액체가 제거된다.

그리고, 기액분리기(62)를 통과한 가스(이산화탄소)는 건조기(64)를 통과하면서 가스에 포함된 미량의 수분이 제거된다.

이러한 과정으로 액체와 수분 등 불순물이 제거된 이산화탄소를 이산화탄소 측정기(66)로 투입되어 그 농도가 측정된다.

즉, 전술한 오존 산화과정으로 발생된 이산화탄소(CO₂탄산가스)는 기액 분리기(62)와 건조기(64)를 거친 후 이탄화탄소 측정기(66)에서 그 농도가 측정되는 것이고, 이를 통하여 총 유기탄소를 측정할 수 있는 것이다.

한편, 반응탱크(52)에 반응이 완료된 혼합액은 제4펌프(74)를 통하여 드레인 탱크(72)로 배출되고, 또한 기액 분리기(62)에서 가스와 분리된 액체도 배관을 통하여 드레인 탱크(72)로 배출되며, 이산화탄소 측정기(66)에서 측정이 완료된 가스도 드레인 탱크(72)로 배출된다.

드레인 탱크(72)로 배출된 혼합액은 밸브를 통하여 배출되고, 가스는 오존 제거기(76)를 거치면서 오존이 제거된 상태로 외부로 배출된다.

이상에서와 같이 측정수의 유기물을 고농도의 오존으로 산화반응시켜 발생된 이산화탄소를 측정함으로써 유기탄소의 측정이 정확하게 되는 것이다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 다른 실시 예가 제시된다.

다른 실시 예에 따른 총 유기탄소 측정장치는 유기물을 산화시키기 위한 수단이 UV와 OH라디칼로 이루어지는 것을 제외하고는 전술한 실시 예와 같다.

즉, 산화반응에 필요한 물질을 운반하기 위한 공급하기 위한 물질 운반부(100)와, 채취된 측정수를 공급하기 위한 측정수 공급부(30)와, 측정수의 유기물을 산화시키는데 필요한 UV를 발생시키기 위한 UV램프(300)와, 측정수의 유기물을 UV와 더불어 산화시키기 위한 OH 라디칼을 발생시키기 위한 OH 라디칼 발생부(200)와, 측정수와 OH 라디칼 및 UV가 반응하도록 하여 측정수에 포함된 유기물을 산화시켜 이산화탄소를 발생시키기 위한 반응탱크(52)를 포함하는 반응부(50)와, 상기 반응부(50)에서 발생된 이산화탄소의 농도를 측정하여 총 유기탄소를 측정하기 위한 농도측정부(60)으로 이루어진다.

즉, 본 실시 예는 고급산화법(AOP-ADVANCED OXIDATION PROCESS) 산화법을 이 용한 것으로, 다양한 고급산화법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 방전램프에 자외선 파장인 253.7nm와 오전 생성파장인 184.9nm를 동시에 발생시켜 공기중의 산소와 결합하여 광분해하는 과정에서 다량의 OH라디칼을 생성, 산화처리하는 방식이 적용될 수 있는 것이다. 또한, 과산화수소를 첨가하여 산화력을 증대시킬 수도 있다.

산화제로서 OH라디칼의 산화전위(V)가 가장 높으며(2.80) 오존(2.07), 과산화수소(1.77), 과망산칼륨(1.68) 염소(1.36) 순이다. 이와 같이 OH라디칼의 산화력은 다른 산화제에 비하여 월등하게 뛰어나다. 본 실시 예는 이러한 OH라디칼과 자외선(UV)를 이용하여 유기물의 산화력을 극대화할 수 있는 것이다.

이와 같이 유기물의 산화력이 향상되면 유기물의 총 유기탄소의 측정이 정확하고 신속하게 이루어질 수 있는 것이다. 즉, 유기탄소를 산화할 수 있는 능력 및 측정시간 단축을 할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 총 유기탄소 측정장치를 설명하기 위한 개략적 구성도.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 총 유기탄소 측정장치를 설명하기 위한 개략적 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20 : 물질 공급부 22 : 산소 공급기

24 : 오존 발생기 26 : 냉각기

30 : 측정수 공급부 32 : 제3펌프

40 : 시약 공급부 42 : 수산화나트륨 저장탱크

43 : 제1펌프 44 : 황산 저장탱크

45 : 제2펌프 50 : 반응부

52 : 반응탱크 60 : 농도 측정부

62 : 기액 분리기 64 : 건조기

66 : 이산화탄소 측정기 70 : 배출부

72 : 드레인 탱크 74 : 제4펌프

76 : 오존 제거기 100 : 물질 운반부

200 : OH라디칼 발생부 300 : UV램프

Claims

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총 유기탄소 측정장치로서,

운반 및 산화반응에 필요한 물질을 공급하기 위한 물질 공급부;

채취된 측정수를 공급하기 위한 측정수 공급부;

산화반응에 필요한 시약을 공급하기 위한 시약 공급부;

상기 물질 공급부로부터 공급된 물질과 측정수 공급부로부터 공급된 측정수 및 시약 공급부로부터 공급된 반응 시약을 반응탱크에서 반응시켜 유기물을 산화시킴으로써 이산화탄소를 발생시키기 위한 반응부; 및

상기 반응부에서 발생된 이산화탄소의 농도를 측정하여 총 유기탄소를 측정하기 위한 농도측정부;를 포함하고,

상기 물질 공급부는,

산소 공급기와, 상기 산소 공급기로부터 공급된 산소로 산화반응에 필요한 오존을 발생시키기 위한 오존 발생기로 구성되고,

상기 시약 공급부는, 수산화나트륨과 황산을 상기 반응탱크에 공급하도록 구성되는 것으로, 수산화나트륨을 저장하기 위한 수산화나트륨 저장탱크와, 상기 수산화나트륨 저장탱크의 수산화나트륨을 상기 반응탱크로 공급하기 위한 제1펌프와, 황산을 저장하기 위한 황산 저장탱크와, 상기 황산 저장탱크에 저장된 황산을 상기 반응탱크로 공급하기 위한 제2펌프로 구성되어,

상기 반응부의 반응탱크에서는 측정수과 시약이 혼합된 혼합액에 상기 오존 발생기로부터 발생된 오존을 상기 반응탱크 하부로 투입하여 유기물이 산화되어 이산화탄소가 생성되도록 버블링하는 것을 특징으로 하는 총 유기탄소 측정장치.
제4항에 있어서, 상기 수산화나트륨은 1.2N 이고, 황산은 1.8N 이며, 상기 수산화나트륨과 황산은 같은 비율로 상기 반응탱크로 공급되는 것을 특징으로 하는 총 유기탄소 측정장치.
제4항에 있어서, 상기 오존 발생기는 냉각기를 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 총 유기탄소 측정장치.
제4항에 있어서, 상기 반응탱크로부터 반응이 완료된 혼합물과 농도 측정부에서 배출되는 오존을 포함한 물질을 안전하게 배출하기 위한 배출부를 구비하되,

상기 배출부는,

반응이 완료된 혼합물을 임시 저장하기 위한 드레인 탱크;

상기 반응탱크와 드레인 탱크를 연결하여 설치된 배관에 설치되어 혼합물을 드레인 탱크로 배출하기 위한 제4펌프; 및

상기 드레인 탱크의 상부측에 설치된 배관에 설치되어 상기 드레인 탱크로부터 배출되는 가스에서 오존을 제거한 후 외부로 배출하기 위한 오존 제거기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 총 유기탄소 측정장치.
제7항에 있어서, 상기 농도측정부는, 기액분리기 및 이산화탄소 측정기를 포함하고,

상기 기액분리기 및 이산화탄소 측정기는 상기 드레인 탱크와 배관으로 연결되어 상기 기액분리기로부터 배출되는 액체와 상기 이산화탄소 측정기로부터 배출되는 기체가 상기 드레인 탱크로 배출되는 것을 특징으로 하는 총 유기탄소 측정장치.
제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 총 유기탄소 측정장치를 이용하여 수중의 총 유기탄소를 측정하기 위한 방법으로서,

측정할 측정수를 채취하는 단계;

반응시약을 제조하는 단계;

산소를 오존 발생기로 공급하여 오존 발생기로 오존을 발생시키는 단계;

측정수와 반응 시약을 반응탱크에 공급한 후 반응탱크에 오존을 공급하되, 오존과 캐리어물질을 반응탱크의 하부로 공급하여 버블링으로 측정수와 시약 및 오존을 혼합하여 반응시키는 단계; 및

상기 반응탱크에서의 반응으로 발생된 가스에서 불순물을 제거한 후 이산화탄소 측정기로 이산화탄소의 농도를 측정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 총 유기탄소 측정방법.
제9항에 있어서, 상기 반응탱크에서 반응이 완료된 액체와, 상기 이탄화탄소 측정기에서 배출되는 물질을 저장한 후 액체와 물질을 배출하되, 상기 가스는 포함된 오존을 오존 제거기로 제거한 후 배출하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 총 유기탄소 측정방법.