KR101437496B1 - Portable heavy metal detector sensor - Google Patents
Portable heavy metal detector sensor Download PDFInfo
- Publication number
- KR101437496B1 KR101437496B1 KR1020120127751A KR20120127751A KR101437496B1 KR 101437496 B1 KR101437496 B1 KR 101437496B1 KR 1020120127751 A KR1020120127751 A KR 1020120127751A KR 20120127751 A KR20120127751 A KR 20120127751A KR 101437496 B1 KR101437496 B1 KR 101437496B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sensor
- heavy metal
- sensing electrode
- detecting
- polymer
- Prior art date
Links
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 64
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 33
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 11
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 239000008351 acetate buffer Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000003968 anodic stripping voltammetry Methods 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N copper tungsten Chemical compound [Cu].[W] SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 2
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001636 atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical class [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000004094 preconcentration Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
- G01N33/1813—Specific cations in water, e.g. heavy metals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
- G01N33/1893—Water using flow cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
본 발명에 따른 휴대용 중금속 검출용 센서는 회전부재가 연결된 센싱전극, 회전력을 전달하는 회전부재, 전기신호 단속 및 마모 방지 효과를 갖는 슬립링, 및 슬립링과 연결되어 센싱전극에 전압을 제공하는 포텐시오 스텟을 포함하며, 상기 회전부재가 회전함에 따라 상기 센싱전극의 표면에 발생하는 기포를 제거하는 것을 특징으로 한다.
The sensor for detecting a heavy metal according to the present invention comprises a sensing electrode connected to a rotating member, a rotating member for transmitting a rotating force, a slip ring having an electric signal interrupting and anti-wear effect, And the bubble generated on the surface of the sensing electrode is removed as the rotating member rotates.
Description
본 발명은 휴대용 중금속 검출용 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휴대가 편리하고 현장에서 쉽게 적용할 수 있는 회전 센싱전극 및 슬립링을 구비한 중금속 검출용 센서에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a sensor for detecting a heavy metal, and more particularly, to a sensor for heavy metal detection having a rotation sensing electrode and a slip ring which are convenient to carry and can be easily applied on the spot.
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 배출되니 않고 간장, 신장 등의 실질 장기나 뼈에 축적되는 성질이 강한 물질로 낮은 농도에서도 건강장해를 유발할 가능성이 있다. 특히 한번 몸에 축적된 중금속은 쉽게 배출되지가 않기 때문에 종금속 오염은 그 만큼 무섭고 치유되기 어렵다.
Along with the rapid urbanization of the population due to industrial development, the mass release of chemical hazardous is already a serious threat to nature and ecosystem. Harmful heavy metals such as arsenic (As), lead (Pb), cadmium (Cd), chromium (Cr), fluorine (F), selenium (Se) and mercury (Hg) And remains in a mixed state to contaminate water and soil. It is transported and accumulated in the body through various foods such as fish according to the food chain, and when it is absorbed into the living body, it forms an organic complex which is not decomposed well by binding with the in vivo substance. It is a substance that is not released quickly but accumulates in the body organs such as liver, kidney and bones, and may cause health disorder even at low concentration. In particular, the heavy metals accumulated in the body are not easily discharged, so that the contamination of the seed metal is so scary and hard to heal.
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.
However, in order to prevent contamination of heavy metals fundamentally, technology to accurately measure the amount of harmful heavy metals entering into the environment must be secured, and thorough regulation of environmental pollution should be carried out.
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.
As a result, the importance of environmental prediction, monitoring, and evaluation technology development is being recognized. In addition to responding to new environmental measurement demands, effectively coping with complex and diverse environmental pollution issues, and ensuring test and inspection capabilities that meet international standards In order to improve the reliability and accuracy of measurement technology, the necessity of research is raised.
종래의 중금속 검출용 센서로서 대중을 이루고 있는 것은 ICP-AES(Industively Coupled Plasma-Automatic Emission Spectroscopy), 즉 유도 결합 플라즈마에 의한 원자방출 분광법 장치이다. 상기 유도 결합 플라즈마 장치는 질소 반응가스를 이용하여 분출구(touch)를 통해 불꽃을 만들고, 이 불꽃을 분광법을 이용하여 분석함으로써 검사대상 시료 내의 중금속을 검출한다.
As a sensor for detecting a heavy metal in the prior art, it is the ICP-AES (Industrially Coupled Plasma-Automatic Emission Spectroscopy), that is, an atomic emission spectroscopy apparatus using an inductively coupled plasma. The inductively coupled plasma apparatus generates a flame through a touch using a nitrogen reactive gas, and analyzes the flame by a spectroscopic method to detect a heavy metal in a sample to be inspected.
그러나 상기와 같은 종래의 중금속 검출용 센서는, 현장에 적용하여 직접 분석하는 것이 불가능하며, 많은 질소가스와 대용량의 고주파전원을 필요로 하는 단점이 있다.
However, the conventional sensor for detecting heavy metals as described above can not be applied directly to the field of analysis and has a disadvantage of requiring a large amount of nitrogen gas and a high-frequency power source of a large capacity.
이러한 배경 하에서, 본 발명자들은 종래의 중금속 검출용 센서의 한계를 극복하는 휴대용 중금속 검출용 센서를 개발하였으며, 상기 중금속 검출용 센서를 다양한 농도의 시료에 적용하여 효과적인 성능을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
Under such circumstances, the inventors of the present invention have developed a sensor for detecting a heavy metal, which overcomes the limitations of the conventional sensor for detecting heavy metals, and confirmed the effective performance by applying the sensor for detecting heavy metals to samples of various concentrations to complete the present invention .
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위해서, 회전부재에 센싱전극을 연결하여 센싱전극의 성능 저하를 방지하고 슬립링을 구비함으로써 전기신호의 단속 및 마모를 방지할 수 있는 휴대용 중금속 검출 센서를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a portable heavy metal detection sensor capable of preventing a deterioration in the performance of a sensing electrode by connecting a sensing electrode to a rotating member and preventing slippage and wear of an electric signal by providing a slip ring .
본 발명의 다른 목적은 현장에서 신속하게 중금속을 검출하여 시간과 비용을 절감할 수 있는 휴대용 중금속 검출 센서를 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a portable heavy metal detection sensor capable of detecting heavy metals quickly in the field to save time and cost.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 검출 시료(9)를 담는 용기(1); 상기 검출 시료에 침지되는 센싱전극(3); 상기 센싱전극에 연결된 목부(5); 상기 목부에 회전력을 전달하는 회전부재(6); 상기 목부의 둘레를 감싸도록 위치하는 슬립링(7); 및 상기 슬립링과 연결되어 상기 센싱전극에 전압을 제공하는 포텐시오 스텟(8)을 포함하는 중금속 검출용 센서(10)를 제공한다.
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a container (1) containing a detection sample (9); A sensing electrode (3) immersed in the detection sample; A
상기 중금속 검출용 센서는 전기화학을 이용한 양극벗김전압전류법(Anodic Stripping Voltammetry, ASV) 원리를 이용하는 것으로, 상기 양극벗김전압전류법은 환원 및 산화과정을 통해 중금속 이온의 양을 측정하는 방법이다. 구체적으로, 음전위를 가하여 검출하고자 하는 화학종을 센싱전극에 부착시키는 전농축 단계(preconcentration step)인 환원과정 및 음전위에서 양전위로 전압을 올려줌으로 인해 센싱전극에 도금된 중금속 이온들이 용탈하는 산화과정을 통해 중금속 농도를 측정하는 방법이다.
The sensor for detecting heavy metals uses the principle of anodic stripping voltammetry (ASV) using electrochemical. The anodic stripping voltage method is a method of measuring the amount of heavy metal ions through reduction and oxidation. Specifically, a reduction process, which is a preconcentration step in which a chemical species to be detected is attached to a sensing electrode by applying a negative potential, and an oxidation process in which heavy metal ions plated on the sensing electrode are raised by applying a voltage to the positive electrode at a negative potential To measure the concentration of heavy metals.
또한, 상기 포텐시오 스탯(8)은 상기 센싱전극(3)에 전압을 정교하게 조절하여 원하는 파형의 전압을 제공하기 위한 것으로, 자동적으로 전류 전위를 일정하게 유지하는 장치이다.
The
상기 중금속 검출용 센서는 상기 검출 시료(9)에 침지되는 기준전극(4) 및 상대전극(2)을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
It is preferable that the heavy metal detecting sensor further includes a
상기 센싱전극(3)은 상기 용기(1)의 중심에 위치하는 것이 바람직하다.
The
상기 회전부재(6)는 센싱전극(3)에 측정 중에 발생하는 기포를 충분히 제거할 정도로 수행하는 것이 바람직하다.
It is preferable that the rotating
또한, 상기 측정 중에 발생하는 기포는 인가전압에 의한 시료의 전기분해로 발생된 수소기체를 의미하며, 상기 수소기체는 센싱전극의 표면에 흡착되어 전극의 정밀도를 저하시킴으로 충분히 제거하기 위해 상기 회전부재(6)을 이용하여 1000rpm으로 회전시키는 것이 바람직하다.
The bubbles generated during the measurement mean hydrogen gas generated by the electrolysis of the sample due to the applied voltage. The hydrogen gas is adsorbed on the surface of the sensing electrode to reduce the precision of the electrode, (6) at 1000 rpm.
상기 센싱전극(3)은 중공형의 폴리머; 상기 폴리머(13)의 일측 내부로 삽입되는 목부(5); 상기 폴리머(13)의 타측 내부에 위치하는 유리탄소 로드(11); 및 상기 폴리머 내부에 위치하며, 상기 목부 및 상기 유리탄소 로드 사이에 위치하는 탄소 파우더(12)를 포함하는 것이 바람직하다.
The
상기 기준전극(4)은 포화된 KCl 용액에 함침시킨 Ag 와이어; 유리 백금 와이어가 장착된 유리 캐필라리; 및 상기 유리 캐릴라리에 위치시킨 전기도금 된 상기 Ag 와이어로 구성되는 것이 바람직하다.
The
상기 회전부재(6)가 회전함에 따라 상기 센싱전극(3)의 표면에 발생하는 기포를 제거하는 것이 바람직하다.
It is preferable to remove bubbles generated on the surface of the
상기 슬립링(7)은 상기 목부(5)와 소정간격 이격되어 있는 것이 바람직하다.
The
또한, 상기 슬립링(7)은 센싱전극(3)과 포텐시오 스탯(8)의 전기신호를 연결해주는 접촉(contact) 부분에서의 고속회전에 의한 두 고체 물질의 마모와 자연부식에 의한 전기신호 단속 현상을 방지하기 위하여, 목부(5)에 부착하는 것이 바람직하다.
In addition, the
또한, 상기 목부(5)는 자연부식에 의한 전기신호 단속 현상을 방지하기 위하여 동합금 물질인 것이 바람직하며, 상기 동합금 물질은 동텅스텐 합금, 동주석 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
In addition, the
또한, 상기 중금속 검출용 센서는 휴대용으로 제작되는 것이 바람직하다.
It is preferable that the sensor for detecting heavy metals is manufactured for portable use.
따라서, 본 발명의 중금속 검출용 센서는 효과적인 중금속 검출장치에 적용될 수 있다.
Therefore, the sensor for heavy metal detection of the present invention can be applied to an effective heavy metal detection device.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 중금속 검출용 센서는 슬립링을 중금속 검출용 센서에 이용하여 센싱전극의 회전에 따른 전기신호의 단속 및 마모 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the sensor for detecting heavy metals according to the present invention has the effect of preventing the interruption of the electric signal and the abrasion phenomenon due to the rotation of the sensing electrode by using the slip ring in the sensor for heavy metal detection.
또한, 본 발명은 회전부재를 중금속 검출용 센서에 이용하여 센싱전극 표면에 발생하는 기포를 제거하여 중금속 측정 효과를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Further, the present invention has the effect of improving the heavy metal measurement effect by removing the air bubbles generated on the surface of the sensing electrode by using the rotating member in the sensor for heavy metal detection.
도 1은, 중금속 검출용 센서의 구성도이다.
도 2는, 중금속 검출용 센서의 (a) 센싱전극 및 (b) 기준전극의 구성도를 나타낸 것이다.
도 3은, 중금속 검출용 센서의 (a) 분해 및 (b) 조립한 이미지를 나타낸 것이다.
도 4는, 중금속 검출용 센서의 (a) 전체 외형 및 (b) 슬립링의 외형을 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 일실시예에 따른 중금속 검출용 센서의 성능 평가 그래프를 나타낸 것이다.
도 6은, 본 발명의 일실시예에 따른 중금속 검출용 센서의 (a) 카드뮴 및 (b) 납 검출을 통한 센서 적합능을 그래프로 나타낸 것이다.1 is a configuration diagram of a sensor for heavy metal detection.
Fig. 2 shows a configuration diagram of the sensing electrode (a) and the reference electrode (b) of the heavy metal detecting sensor.
Fig. 3 shows (a) decomposition and (b) assembled image of the heavy metal detecting sensor.
Fig. 4 shows (a) the overall outline of the sensor for detecting a heavy metal and (b) the outline of the slip ring. Fig.
5 is a graph showing a performance evaluation of a sensor for detecting heavy metals according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing sensor adaptability through detection of (a) cadmium and (b) lead in a sensor for heavy metal detection according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
These and other objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.
본 발명의 휴대용 중금속 검출용 센서를 이루는 각 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 제조되거나 각각 분리되어 제조될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용이 가능하다.
The constituent elements of the sensor for detecting a heavy metal of the present invention can be manufactured integrally or separately from each other as needed. In addition, some components may be omitted depending on the usage pattern.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 중금속 검출 장치를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, a portable heavy metal detection device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
휴대용 중금속 검출용 센서(10)의 전체적인 구성 설명Description of Overall Configuration of
먼저, 도1 내지 도3을 참조하여 본 발명에 따른 휴대용 중금속 검출용 센서(10)의 전체적인 구성을 설명한다.
First, the overall configuration of the
휴대용 중금속 검출용 센서(10)는 검출 시료를 담는 용기(1), 검출 시료에 침지되는 센싱전극(3), 센싱전극에 연결된 목부(5), 목부에 회전력을 전달하는 회전부재(6), 목부의 둘레를 감싸도록 위치하는 슬립링(7), 및 슬립링(7)과 연결되어 상기 센싱전극(3)에 전압을 제공하는 포텐시오 스텟(8)을 포함한다.
The portable heavy
센싱전극(3)은 중공형의 폴리머(13), 폴리머(13)의 일측 내부로 삽입되는 목부(5), 폴리머(13)의 타측 내부에 위치하는 유리탄소 로드(11), 및 폴리머(13) 내부에 위치하며, 목부(5) 및 유리탄소 로드(11) 사이에 위치하는 탄소 파우더(12)를 포함한다.
The
기준전극(4)는 포화된 KCl 용액에 함침시킨 Ag 와이어, 유리 백금 와이어가 장착된 유리 캐필라리, 및 유리 캐릴라리에 위치시킨 전기도금 된 상기 Ag 와이어로 구성된다.
The
회전부재(6)는 측정 중에 시료의 전기분해로 인해 발생하는 수소기체가 센싱전극(3)에 흡착되어 전극의 정밀도를 저하시키는 것을 방지하기 위하여 1000rpm으로 회전시켜 기포를 충분히 제거할 정도로 수행한다.
The rotating
슬립링(7)은 센싱전극(3)과 포텐시오 스탯(8)의 전기신호를 연결해주는 접촉(contact) 부분에서의 고속회전에 의한 두 고체 물질의 마모와 자연부식에 의한 전기신호 단속 현상을 방지하기 위하여, 목부(5)에 부착한다.
The
목무(5)는 자연부식에 의한 전기신호 단속 현상을 방지하기 위하여 동합금 물질인 동텅스텐 합금으로 구성된다.
The mortar (5) is composed of a copper tungsten alloy, which is a copper alloy material, to prevent interruption of electric signals due to natural corrosion.
도 1 내지 도3을 다시 참조하면, 본 발명인 휴대용 중금속 검출용 센서(10)는 간이하게 분해조립이 가능한 일체형 구조체로 구성된다는 측면에서 휴대가 가능하여 어느 장소에서나 편리하게 중금속을 측정할 수 있는 장점이 있다.
1 to 3, the portable heavy
휴대용 중금속 검출용 센서의 성능 평가Performance Evaluation of Portable Heavy Metal Detection Sensor
상기 Anodic Striopping Voltammetry 원리를 활용한 상기 휴대용 중금속 검출용 센서(10)을 이용하여 다양한 농도에서 납과 카드뮴의 동시검출을 시행하였다. pH 4.5 아세테이트 버퍼를 제조하여 전해질로 사용하였으며, 측정오차를 최소화하기 위해 동일 조건으로 측정하였다. 납과 카드뮴을 동시에 측정하기 위하여 비스무스를 아세테이트 버퍼용액에 500 ppb 첨가하여 -1.1V 인가전압에서 유리탄소 전극에 electroplating 방법을 이용하여 비스무스 필름을 도포하고 동시에 납과 카드뮴을 전극에 흡착 시켰다. 포텐셜 ~ 0.45 V 와 ~ 0.75 V에서 나타난 픽은 각각 카드뮴과 납에 해당하는 특징적인 값이며 이때 발생된 전류는 해당 전압에서 납과 카드뮴의 산화에 의해 발생한 전류로써 이 값으로 부터 해당 중금속의 농도를 정량적으로 판별 할 수 있다. 도 5에 상기 휴대용 중금속 검출용 센서의 성능 평가 결과를 나타내었다.Simultaneous detection of lead and cadmium at various concentrations was performed using the portable heavy
도 5에 나타난 바와 같이, 납과 카드뮴이 해당 인가전압에서 뚜렷하게 나타났으며, 두 물질의 전류량이 1:1에 가까운 비슷한 수준으로 측정되고 중금속의 농도 (100 ppb 내지 500 ppb)의 증가에 따라 전류량이 증가되는 현상을 확인하였으며, 이 결과로 부터 상기 휴대용 중금속 검출용 센서의 납과 카드뮴의 동시 검출성능을 확인하였다.
As shown in FIG. 5, lead and cadmium were clearly observed at the applied voltage, and the current amounts of the two materials were measured at a similar level close to 1: 1, and the amount of current (100 ppb to 500 ppb) . From these results, the simultaneous detection performance of lead and cadmium in the portable heavy metal detection sensor was confirmed.
휴대용 중금속 검출용 센서의 적합성 평가Evaluation of suitability of portable heavy metal detection sensor
Anodic Stripping Voltammetry 원리를 활용한 상기 중금속 검출 센서를 센서로서의 적합성 판단 및 정량적 분석 수단으로 사용하기 위하여 해당 중금속(납 및 카드뮴)의 산화에 의해 발생한 전류량과 중금속 농도와의 상관관계 분석을 실시하였다. 도 6에 상기 휴대용 중금속 검출용 센서의 적합성 평가 결과를 나타내었다. 도 6에 나타난 바와 같이, 중금속의 농도와 해당 중금속의 산화에 의해 발생한 전류량 사이에 납과 카드뮴 두 종류 모두 선형적인 결과(중금속 농도 증가에 따른 전류량 증가)를 보이고 있음을 확인하였으며, 이로부터 중금속 검출센서로서의 적합성 및 정량분석 가능성이 있음을 확인하였다.
Anodic Stripping In order to use the above-mentioned heavy metal detection sensor as a sensor for judging the suitability and quantitative analysis, the correlation between the amount of current generated by the oxidation of the heavy metal (lead and cadmium) and the concentration of heavy metal was analyzed. FIG. 6 shows the results of the suitability evaluation of the sensor for detecting a heavy metal. As shown in FIG. 6, it was confirmed that both lead and cadmium showed linear results (increase in the amount of current due to an increase in heavy metal concentration) between the concentration of heavy metal and the amount of current generated by the oxidation of the heavy metal, It is confirmed that the sensor is suitable for the analysis and quantitative analysis.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the specific embodiments described above. It will be apparent to those skilled in the art that numerous modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the appended claims. And equivalents should also be considered to be within the scope of the present invention.
1: 용기
2: 상대전극
3: 센싱전극
4: 기준전극
5: 목부
6: 회전부재
7: 슬립링
8: 포텐시오 스탯
9: 시료
10: 휴대용 중금속 검출 장치
11: 유리탄소 로드
12: 탄소 파우더
13: 폴리머1: container
2: counter electrode
3: sensing electrode
4: Reference electrode
5: neck
6: Rotating member
7: Slip ring
8: Potentiostat
9: Sample
10: Portable heavy metal detection device
11: glass carbon rod
12: Carbon powder
13: polymer
Claims (9)
상기 검출 시료에 침지되며, 중공형의 폴리머, 상기 폴리머의 일측 내부로 삽입되는 목부, 상기 폴리머의 타측 내부에 위치하는 유리탄소 로드, 및 상기 폴리머 내부에 위치하며, 상기 목부 및 상기 유리탄소 로드 사이에 위치하는 탄소 파우더를 포함하는 센싱전극;
상기 목부에 회전력을 전달하는 회전부재;
상기 목부의 둘레를 감싸도록 위치하는 슬립링; 및
상기 슬립링과 연결되어 상기 센싱전극에 전압을 제공하는 포텐시오 스텟을 포함하는 중금속 검출용 센서.
A container for containing a detection sample;
A hollow carbon polymer immersed in the detection specimen, a neck portion inserted into one side of the polymer, a glass carbon rod positioned inside the other side of the polymer, and a glass carbon rod positioned inside the polymer, A sensing electrode comprising carbon powder located in the sensing region;
A rotating member for transmitting rotational force to the neck portion;
A slip ring positioned to surround the neck; And
And a potentiostat connected to the slip ring to provide a voltage to the sensing electrode.
The sensor for heavy metal detection according to claim 1, wherein the sensor for detecting heavy metals further comprises a reference electrode and a counter electrode immersed in the detection sample.
The sensor for detecting heavy metals according to claim 1, wherein the sensing electrode is located at the center of the container.
The sensor for heavy metal detection according to claim 1, wherein the rotating member is rotated at 1000 rpm.
포화된 KCl 용액에 함침시킨 Ag 와이어;
유리 백금 와이어가 장착된 유리 캐필라리; 및
상기 유리 캐릴라리에 위치시킨 전기도금 된 상기 Ag 와이어로 구성되는 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 센서.
The plasma display apparatus according to claim 2,
An Ag wire impregnated with a saturated KCl solution;
Glass capillary with glass platinum wire; And
And the electro-plated Ag wire placed in the glass capillary.
The sensor for detecting heavy metals according to claim 1, wherein bubbles generated on the surface of the sensing electrode are removed as the rotary member rotates.
The sensor for heavy metal detection according to claim 1, wherein the slip ring is spaced apart from the neck part by a predetermined distance.
The sensor for heavy metal detection according to claim 1, wherein the sensor for detecting heavy metals is made portable.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120127751A KR101437496B1 (en) | 2012-11-12 | 2012-11-12 | Portable heavy metal detector sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120127751A KR101437496B1 (en) | 2012-11-12 | 2012-11-12 | Portable heavy metal detector sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140060868A KR20140060868A (en) | 2014-05-21 |
| KR101437496B1 true KR101437496B1 (en) | 2014-09-04 |
Family
ID=50890054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120127751A KR101437496B1 (en) | 2012-11-12 | 2012-11-12 | Portable heavy metal detector sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101437496B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101652086B1 (en) * | 2015-10-13 | 2016-08-30 | (주)썬텍엔지니어링 | Apparatus for real-time analysis of heavy metal with sample stabilizing function and heavy metal analyzing method using the apparatus |
| WO2017065395A1 (en) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | (주)썬텍엔지니어링 | Real-time multiple-item heavy metal analysis apparatus, real-time multiple-item heavy metal analysis method, and method for producing sensor of heavy metal analysis apparatus |
| KR20210147125A (en) | 2020-05-27 | 2021-12-07 | 충남대학교산학협력단 | Colorimetric sensor for detecting heavy metal ions, method for detecting heavy metal ions using the same, and method for determining concentration of heavy metal ions using the same |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102528822B1 (en) * | 2020-08-12 | 2023-05-03 | 천병일 | Apparatus for managing earth of smart farms in open field by analysis of earth in real time |
| KR102348697B1 (en) * | 2020-12-01 | 2022-01-07 | 고려대학교 세종산학협력단 | Heavy metal detection electrode and manufacturing method thereof |
| CN113125508B (en) * | 2021-04-14 | 2024-08-13 | 长沙卡琳顿科技有限公司 | Intelligent transmission device of heavy metal detector |
| CN113670998B (en) * | 2021-07-29 | 2024-03-15 | 力合科技（湖南）股份有限公司 | Automatic measuring instrument and automatic measuring method for thallium concentration in wastewater |
| CN113820372A (en) * | 2021-10-27 | 2021-12-21 | 浙江铭谱生物科技有限公司 | Heavy metal fast detector |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4201646A (en) | 1974-03-01 | 1980-05-06 | Environmental Sciences Associates, Inc. | Apparatus for stripping voltammetry |
| US4302314A (en) | 1979-04-07 | 1981-11-24 | Kernforschungsanlage Julich Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Voltammetric cell, measuring electrode and method |
| KR100778237B1 (en) * | 2006-06-26 | 2007-11-22 | 한국바이오시스템(주) | On-line analysis system for heavy metals |
| JP2012208105A (en) | 2011-03-16 | 2012-10-25 | National Institute For Materials Science | Portable detecting method for underwater harmful ion and instrument therefor |
-
2012
- 2012-11-12 KR KR1020120127751A patent/KR101437496B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4201646A (en) | 1974-03-01 | 1980-05-06 | Environmental Sciences Associates, Inc. | Apparatus for stripping voltammetry |
| US4302314A (en) | 1979-04-07 | 1981-11-24 | Kernforschungsanlage Julich Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Voltammetric cell, measuring electrode and method |
| KR100778237B1 (en) * | 2006-06-26 | 2007-11-22 | 한국바이오시스템(주) | On-line analysis system for heavy metals |
| JP2012208105A (en) | 2011-03-16 | 2012-10-25 | National Institute For Materials Science | Portable detecting method for underwater harmful ion and instrument therefor |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101652086B1 (en) * | 2015-10-13 | 2016-08-30 | (주)썬텍엔지니어링 | Apparatus for real-time analysis of heavy metal with sample stabilizing function and heavy metal analyzing method using the apparatus |
| WO2017065395A1 (en) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | (주)썬텍엔지니어링 | Real-time multiple-item heavy metal analysis apparatus, real-time multiple-item heavy metal analysis method, and method for producing sensor of heavy metal analysis apparatus |
| KR20210147125A (en) | 2020-05-27 | 2021-12-07 | 충남대학교산학협력단 | Colorimetric sensor for detecting heavy metal ions, method for detecting heavy metal ions using the same, and method for determining concentration of heavy metal ions using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140060868A (en) | 2014-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101437496B1 (en) | Portable heavy metal detector sensor | |
| CN102262112B (en) | Alloy electrode electrochemical sensor for detecting trace heavy metals | |
| Chaiyo et al. | Highly sensitive determination of mercury using copper enhancer by diamond electrode coupled with sequential injection–anodic stripping voltammetry | |
| Rico et al. | A novel cell design for the improved stripping voltammetric detection of Zn (II), Cd (II), and Pb (II) on commercial screen-printed strips by bismuth codeposition in stirred solutions | |
| Palomo-Marín et al. | Disposable sputtered-bismuth screen-printed sensors for voltammetric monitoring of cadmium and lead in atmospheric particulate matter samples | |
| EP2162736B1 (en) | System and method for electrochemical detection of silica species | |
| US5391270A (en) | Detection and measurement of heavy metals | |
| Dönmez et al. | Preparation of electrochemically treated nanoporous pencil-graphite electrodes for the simultaneous determination of Pb and Cd in water samples | |
| Prakash et al. | Direct estimation of total arsenic using a novel metal side disk rotating electrode | |
| Bernalte et al. | High‐throughput mercury monitoring in indoor dust microsamples by bath ultrasonic extraction and anodic stripping voltammetry on gold nanoparticles‐modified screen‐printed electrodes | |
| N’Dri et al. | An Electrochemical method for the determination of trace mercury (II) by formation of complexes with indigo carmine food dye and its analytical application | |
| Noyhouzer et al. | A new electrochemical flow cell for the remote sensing of heavy metals | |
| Sun et al. | Electrochemical determination of lead (II) using a montmorillonite calcium-modified carbon paste electrode | |
| Richter et al. | Anodic stripping voltammetric determination of mercury in water by using a new electrochemical flow through cell | |
| Pižeta et al. | Solid microelectrodes for in situ voltammetric measurements | |
| Piech | Novel sensitive voltammetric detection of trace gallium (III) with presence of catechol using mercury film silver based electrode | |
| Xia et al. | A novel voltammetric method for the direct determination of copper in complex environmental samples | |
| JP4869849B2 (en) | Solution analysis method | |
| Granado Rico et al. | A novel cell design for the improved stripping voltammetric detection of Zn (II), Cd (II), and Pb (II) on commercial screen‐printed strips by bismuth codeposition in stirred solutions | |
| JP2013024776A (en) | Electrochemical analysis method and device for cadmium | |
| Wang et al. | Electrochemical behaviors of baicalin at an electrochemically activated glassy carbon electrode and its determination in human blood serum | |
| Yen et al. | Electrochemical characterization of gold-nanostructured platinum substrates and application to determination of Hg (II) at trace levels | |
| Slepchenko et al. | An electrochemical sensor for detecting selenium in biological fluids on an arenediazonium tosylate-modified metal electrode | |
| Hema et al. | Development, analysis and evaluation of arsenic (III) sensor | |
| JP2007309802A (en) | Solution analyzer and analysis method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |