KR101522866B1 - DETECTING APPARATUS For Colorimetric detection and in-situ determination of Ammonia AND A METHOD Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구리 이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 튜브 또는 컬럼 내에 포함하고, 상기 구리 이온으로 표면 개질된 실리카 입자와 암모니아를 튜브 또는 컬럼 내에서 반응시키는 것을 특징으로 하는, 암모니아 검출장치. 및 그 검출 방법을 제공하는 것이다.The present invention is characterized in that silica particles surface-modified with copper ions are contained in a tube or a column, and silica particles surface-modified with copper ions are reacted with ammonia in a tube or a column. And a method for detecting the same.

Description

색상 변화를 이용한 암모니아 검출장치 및 그 검출방법{DETECTING APPARATUS For Colorimetric detection and in-situ determination of Ammonia AND A METHOD Thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting ammonia using color change,

본 발명은 금속 양이온으로 표면 개질된 실리카 입자의 색상변화를 이용하여 기체시료, 액체시료 및 혈액에서 암모니아를 빠른 시간 안에 높은 감도로 효과적으로 검출하는 검출 장치 및 그 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a detection apparatus and method for detecting ammonia in a gas sample, a liquid sample, and blood with high sensitivity in a short period of time using a change in color of silica particles surface-modified with metal cations.

산업 또는 사고 현장의 환경에서 유해가스 및 유해화학물질을 신속하게 정성 및 정량 할 수 있는 분석법이 필요하다. 특히 현장에서는 밀폐된 공간이라 할지라도 현장을 보존하기 어려워 직접적인 분석법이 필수적이고, 지하공간, 산업적 공간 등에서는 다양하게 발생되는 유해가스를 검출하기 위해서 간단하고 이동성이 높은 분석법이 필요하다. 또한 의료, 법과학 및 산업영역에서 활용 가능성이 있도록 다양한 시료 즉, 기체상태, 용액상태 및 혈액 시료에 대해 적용할 수 있는 분석법이 필요하다. 이를 위해 현재까지 적정법, 분광학적 분석법, 전기화학적 분석법 및 크로마토그래피 등이 이용되고 있다. 적정법은 장치가 간단하지만 검출 감도가 낮다. 다른 방법들은 유해가스와 반응하여 검출하기 위해 복잡한 화학적 화합물 및 값 비싸고 복잡한 장치들로 구성되어 있다.There is a need for an assay that can quickly qualify and quantify hazardous gases and toxic chemicals in an industrial or accident site environment. Especially in the field, direct analysis is essential because it is difficult to preserve the site even in an enclosed space. In the underground space and industrial space, a simple and highly mobility method is required to detect various kinds of harmful gas. There is also a need for analytical methods that can be applied to a wide variety of samples, such as gaseous, solution state, and blood samples, for use in medical, forensic, and industrial applications. To this end, titration, spectroscopic analysis, electrochemical analysis and chromatography have been used so far. The titration method is simple in apparatus but has low detection sensitivity. Other methods consist of complex chemical compounds and expensive and complex devices to detect and react with harmful gases.

산업, 제조공정 및 사람의 인위적인 기술이 동원되는 공간 등에서 생성물 또는 부 생성물로 자주 발생되는 유해가스 중 하나로 황화수소, 암모니아 등이 있다. 황화수소는 산업, 공업 및 폐기물 처리 등의 과정에서 필수적으로 발생되는 무색의 맹독성 기체로 불쾌한 취향이 있다. 황화이온인 S2-가 산성의 환경에 놓이게 되면 황화수소 가스가 발생하게 되는데, 기체상태로 발생되기 때문에 사람이 인식하기 어렵고, 미량의 농도에서도 강한 독성을 지니고 있으므로 취향을 통해 인지했을 때는 이미 치명적인 상황일 수 있다. 황화수소 가스를 사람이 흡입하였을 경우 혈중 중독을 일으키게 되는데 폐포 파열 및 물집 등의 현상이 나타나고 인지 및 후각 능력이 상실된다. 혈중 황화이온의 농도가 5 ppm 이상이면 치명적이며 결국 사망에 이르게 된다. Among the noxious gases frequently generated as products or by-products in industrial, manufacturing processes and spaces where human artificial techniques are mobilized, there are hydrogen sulfide, ammonia, and the like. Hydrogen sulfide is an unpleasant, colorless, toxic gas that is essential to industrial, industrial and waste disposal processes. When S 2-, which is a sulfide ion, is placed in an acidic environment, hydrogen sulfide gas is generated. Since it is generated in a gaseous state, it is difficult for human to recognize, and since it has strong toxicity even at a minute concentration, Lt; / RTI > If humans inhale hydrogen sulphide gas, it causes blood poisoning. It causes the appearance of alveolar rupture and blisters, and loss of cognitive and olfactory ability. If the concentration of sulfide ion in the blood exceeds 5 ppm, it will be fatal and eventually lead to death.

황화수소에 중독되면 혈액에서 황화이온으로 존재하는데 혈액에서 황화이온을 검출하는 방법으로 종래에는 diffusion method를 이용하여 왔다. Diffusion method는 황화이온을 포함하는 혈액으로부터 강산을 이용하여 황화수소가스를 발생시키고 이를 강한 염기로 포집하는 과정을 거치게 되는 것으로 강산과 강염기를 과량으로 사용하기 때문에 황화이온의 포집과정에서 황화이온의 손실을 가져올 수 있고, 따라서 검출의 재현성을 떨어뜨리고 특히 미량의 경우 결과의 신뢰도를 잃게 되는 문제점이 있다. 또한 황화이온을 포함하는 혈액에 대한 검사방법으로 멤브레인 필터를 이용하여 혈장을 맑은 수용액 상태로 분리하여 얻은 시료에서 이온크로마토그래피를 이용하여 황화이온을 분석하는 방법이 있다. 이 방법은 정성 및 정량분석을 가능하게 하지만, 혈액 시료에 포함된 황화이온이 황화수소 형태 등으로 쉽게 휘발할 수 있어 실험적으로 정확한 정량분석을 하는데 어려움이 있다. 한편, 대한민국 등록특허 제 0305660 호에는 이중이온빔법을 이용하여 CuO를 첨가한 황화합물계 가스 센서에 대하여 개시되어 있으나, 장치가 고가이며, 복잡한 공정이 필요하다는 단점이 있다. 따라서, 황화수소에 대한 인위적인 감지 시스템 및 사람이 흡입하였을 경우 혈액 중 미량에서도 정확하고 신속하게 검출할 수 있는 방법이 필요하다.When it is poisoned by hydrogen sulfide, it exists as a sulfide ion in the blood. The diffusion method has been used in the past as a method of detecting sulfide ion in the blood. Diffusion method generates hydrogen sulfide gas using strong acid from blood containing sulphide ion and collects it with strong base. Because it uses excessive acid and strong base, the loss of sulphide ions Thus reducing the reproducibility of detection and, in particular, in the case of a very small amount, the reliability of the result is lost. In addition, there is a method of analyzing sulfide ions by using ion chromatography in a sample obtained by separating plasma into a clear aqueous solution state using a membrane filter as an examination method for blood containing sulfide ions. Although this method enables qualitative and quantitative analysis, the sulfide ion contained in the blood sample can easily volatilize in the form of hydrogen sulfide, making it difficult to carry out an accurate quantitative analysis experimentally. On the other hand, Korean Patent Registration No. 0305660 discloses a sulfur compound gas sensor in which CuO is added using a double ion beam method, but it is disadvantageous in that the apparatus is expensive and a complex process is required. Therefore, there is a need for an artificial detection system for hydrogen sulfide, and a method for accurate and rapid detection of trace amounts of blood when the human is inhaled.

사람이 높은 농도의 암모니아 가스에 노출될 경우 피부 손상, 각막 손상, 장기 손상 및 호흡곤란 등으로 사망에 이르게 된다. 현재 암모니아 가스를 검출하기 위해 금속 산화물 반도체를 이용하여 전기저항의 변화를 측정하는 센서가 이용되고 있고 유기화합물 등이 사용되고 있다. 그러나 이러한 방법은 높은 온도에서 작동되는 단점이 있고 또한 경제적으로 비싼 장치들이 갖추어져야 하는 문제점이 있다. If a person is exposed to a high concentration of ammonia gas, it will lead to death due to skin damage, corneal damage, organ damage and dyspnea. Currently, sensors for measuring changes in electrical resistance using a metal oxide semiconductor are used to detect ammonia gas, and organic compounds and the like are used. However, this method has drawbacks in that it operates at a high temperature, and there is a problem in that economically expensive apparatuses must be equipped.

요컨대, 유해가스의 치명적인 독성 때문에 빠르고 높은 감도를 가지며, 이동이 용이하고, 간단한 조작으로 신뢰성 있는 결과를 제시해 줄 유해가스 및 유해화학물질 검출 장치 및 검출 방법이 필요한 실정이다. In short, toxic gas and toxic chemical detection devices and detection methods are required to provide fast, high sensitivity, easy to move, and reliable results due to the fatal toxicity of harmful gas.

KR 0,305,660 BKR 0,305,660 B

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 유해가스 또는 유해화학물질에 대해 빠르고 높은 감도를 가지며, 이동이 용이하고, 간단한 조작으로 신뢰성 있는 결과를 제시해 줄 유해가스 검출 장치 및 검출 방법을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a noxious gas detecting device and a detecting method which are quick and high sensitive to noxious gases or toxic chemicals, easy to move, and provide reliable results by simple operation For the purpose of the invention.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 구리 이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 튜브 또는 컬럼 내에 포함하고, 상기 구리 이온으로 표면 개질된 실리카 입자와 암모니아를 튜브 또는 컬럼 내에서 반응시키는 것을 특징으로 하는, 암모니아 검출장치를 제공한다. In order to achieve the object of the present invention, the present invention is characterized in that silica particles surface-modified with copper ions are contained in a tube or a column, and silica particles surface-modified with copper ions are reacted with ammonia in a tube or a column And an ammonia detecting device for detecting ammonia.

또한, 본 발명은 암모니아와, 구리 이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 반응시킨 후, 구리 이온으로 표면 개질된 실리카 입자의 색상 변화를 이용하는 것을 특징으로 하는, 암모니아 검출방법을 제공한다.Further, the present invention provides a method for detecting ammonia, comprising reacting ammonia with silica particles surface-modified with copper ions, and then using a change in color of silica particles surface-modified with copper ions.

본 발명의 유해가스 및 유해화학물질 검출장치는 금속 양이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 이용한 간단한 검출 장치로 손쉽게 제조할 수 있다는 장점이 있다. 본 발명의 유해가스 및 유해화학물질 검출장치는 금속 양이온으로 표면 개질된 실리카 입자의 색상변화를 이용하여 기체시료, 혈액 및 수용액 시료에서 황화수소 가스, 암모니아 가스, 황화이온 등의 유해가스 및 유해화학물질을 빠른 시간, 높은 감도로 검출할 수 있으므로, 다양한 분야에 응용될 수 있다. 또한, 다양한 환경에서 발생 할 수 있는 저농도 또는 고농도의 유해가스를 빠른 시간 내에 정량/정성 분석할 수 있고, 사람의 혈액에서 존재하는 유해화학물질을 미량의 농도부터 치사량 및 그 이상의 농도까지 간단한 전처리만으로도 용이하게 검출할 수 있다는 장점이 있다.The apparatus for detecting harmful gases and toxic chemicals of the present invention is advantageous in that it can be easily manufactured by a simple detection apparatus using silica particles surface-modified with metal cations. The apparatus for detecting noxious gas and toxic chemicals according to the present invention uses noxious gases such as hydrogen sulfide gas, ammonia gas, sulfide ion and the like in a gas sample, a blood and an aqueous solution sample by using color change of silica particles surface- Can be detected with high speed and high sensitivity, so that it can be applied to various fields. In addition, it is possible to quantitatively / qualitatively analyze low-concentration or high-concentration noxious gas which can occur in various environments in a short period of time, and to analyze toxic chemicals existing in human blood from a small amount of concentration to a lethal amount and a higher concentration There is an advantage that it can be detected easily.

본 발명의 검출장치는 시료의 복잡한 전처리, 특수한 화학반응 조건 및 고가의 복잡한 장치들을 필요로 하지 않고, 신속하고 정확하게 유해가스 및 유해화학물질을 검출할 수 있다. 또한 본 발명의 검출방법은 온도, 습도와 같은 환경적 요인에 영향을 받지 않으며 이동성 있는 실시간 검출법으로 직접 활용될 수 있다. The detection device of the present invention can quickly and accurately detect noxious gases and toxic chemicals without requiring complicated pretreatment of samples, special chemical reaction conditions, and expensive and complicated devices. Further, the detection method of the present invention is not affected by environmental factors such as temperature and humidity, and can be directly utilized as a mobile real-time detection method.

도 1은 금속 양이온과 결합이 가능한 표면 작용기들이 도입된 실리카 입자에 금속 양이온인 납, 은 및 구리 양이온을 화학적 결합시켜 표면 개질한 실리카 입자를 제조하는 단계를 나타낸 모식도이다.
도 2는 설포네이트 실리카 입자, 납 이온으로 표면 개질된 실리카 입자 및 황화수소를 검출한 황화납 실리카 입자의 SEM 사진이다.
도 3은 설포네이트 실리카 입자, 은 이온으로 표면 개질된 실리카 입자 및 황화수소를 검출한 황화은 실리카 입자의 SEM 사진이다.
도 4는 설포네이트 실리카 입자, 구리 이온으로 표면 개질된 실리카 입자 및 암모니아 가스를 검출한 질산구리 실리카 입자의 SEM 사진이다.
도 5는 제조예 1에 제조한 은 이온으로 표면 개질된 실리카 입자의 EDX 스텍트럼이다.
도 6은 제조예 2에서 제조한 납 이온으로 표면 개질된 실리카 입자의 EDX 스펙트럼이다.
도 7은 혈액 및 수용액에서 황화수소 및 황화이온을 검출하는데 사용하는 기존분석법인 diffusion method의 실험장치 사진이다.
도 8은 도 7의 실험장치로 분석한 결과의 검량곡선이다.
도 9는 혈액 시료에 대해 이온크로마토그래피를 이용하여 분석하는 방법의 순서도이다.
도 10은 도 9의 방법으로 분석한 결과의 검량곡선이다.
도 11은 은 이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 이용하여 공기 중 기체상태의 시료에서 황화수소 가스를 검출하였을 때 정량적으로 색상이 변화하는 것을 보여주는 결과 사진이다.
도 12는 도 11의 실험결과에 따른 황화수소 검출의 검량곡선이다.
도 13은 납 이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 이용하여 수용액 상태의 시료에서 황화이온을 검출하였을 때 정량적으로 색상이 변화하는 것을 보여주는 결과 사진이다.
도 14는 도 13의 실험결과에 따른 황화이온 검출의 검량곡선이다.
도 15는 납 이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 이용하여 혈액 시료에서 황화이온을 검출하였을 때 정량적으로 색상이 변화하는 것을 보여주는 결과 사진이다.
도 16은 도 15의 실험결과에 따른 황화이온 검출의 검량곡선이다.
도 17은 설포네이트 작용기가 도입된 실리카 입자 표면에 구리 이온을 결합시킨 다음 공기 중 시료에서 암모니아 가스를 검출하였을 때 정량적으로 색상이 변화하는 것을 보여주는 결과 사진이다.
도 18은 도 17의 실험결과에 따른 암모니아 가스 검출의 검량곡선이다.
도 19은 아민 작용기가 도입된 실리카 입자 표면에 구리 이온을 결합시킨 다음 공기 중 시료에서 암모니아 가스를 검출하였을 때 정량적으로 색상이 변화하는 것을 보여주는 결과 사진이다.
도 20은 도 19의 실험결과에 따른 암모니아 가스 검출의 검량곡선이다.FIG. 1 is a schematic view showing the step of preparing surface-modified silica particles by chemically bonding metal cations of lead, silver and copper cations to silica particles to which surface functional groups capable of bonding with metal cations are introduced.
Fig. 2 is an SEM photograph of the sulfonated lead silica particles having detected sulfonated silica particles, silica particles surface-modified with lead ions, and hydrogen sulfide.
Fig. 3 is an SEM photograph of the silver sulfide silver particles in which sulfonated silica particles, silica particles surface-modified with silver ions, and hydrogen sulfide are detected.
4 is an SEM photograph of the sulfonated silica particles, the silica particles surface-modified with copper ions and the ammonia gas.
Fig. 5 is an EDX spectrum of silica particles surface-modified with silver ions prepared in Preparation Example 1. Fig.
6 is an EDX spectrum of silica particles surface-modified with lead ions prepared in Preparation Example 2. Fig.
FIG. 7 is a photograph of an experimental apparatus of a diffusion method, which is a conventional analysis method used for detecting hydrogen sulfide and sulfide ions in blood and an aqueous solution.
8 is a calibration curve of the result of the analysis by the experimental apparatus of FIG.
9 is a flowchart of a method of analyzing a blood sample using ion chromatography.
FIG. 10 is a calibration curve of the result of the analysis by the method of FIG.
FIG. 11 is a photograph showing a change in color quantitatively when hydrogen sulfide gas is detected in a gaseous sample in air using silica particles surface-modified with silver ions. FIG.
FIG. 12 is a calibration curve of the detection of hydrogen sulfide according to the experimental results of FIG.
FIG. 13 is a photograph showing that the color changes quantitatively when sulfide ions are detected in a sample in the aqueous solution state using silica particles surface-modified with lead ions.
14 is a calibration curve of sulfide ion detection according to the experimental result of FIG.
FIG. 15 is a photograph showing a quantitative change in color when sulfur ions are detected in a blood sample using silica particles surface-modified with lead ions. FIG.
FIG. 16 is a calibration curve of sulfide ion detection according to the experimental result of FIG.
FIG. 17 is a photograph showing a quantitative change in color when ammonium ions are detected in air samples after bonding copper ions to the surface of the silica particles into which sulfonate functional groups have been introduced.
FIG. 18 is a calibration curve of ammonia gas detection according to the experimental results of FIG.
FIG. 19 is a photograph showing a quantitative change in color when ammonia gas is detected in air samples after bonding copper ions to the surface of silica particles into which amine functional groups have been introduced.
20 is a calibration curve of ammonia gas detection according to the experimental results of FIG.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 금속 양이온의 화학적 결합으로 표면 개질된 실리카 입자를 포함하는, 유해가스 및 유해화학물질 검출장치를 제공한다. 보다 상세하게는 본 발명은 금속 양이온과 결합할 수 있는 표면 작용기가 도입된 실리카 입자에 금속 양이온을 첨가하여, 금속 양이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 합성하고, 상기 입자를 지지체로 이용하였다. 본 발명은 실리카 입자를, 실리카 입자의 표면에 화학적으로 결합 가능하고 유해가스 및 유해화학물질의 종류에 따라 특정 색상을 나타낼 수 있는 물질로 개질시킴으로써 상기 색상변화를 이용하여 유해가스 및 유해화학물질을 정성 및 정량적으로 검출할 수 있는 장치를 제공한다. 즉, 금속 양이온의 화학적 결합으로 표면 개질된 실리카 입자의 색상의 변화를 이용하며 유해가스 및 유해화학물질의 종류를 확인하는 정성분석용 검출 장치로 이용할 수 있으며, 금속 양이온의 화학적 결합으로 표면 개질된 실리카 입자의 색상변화의 길이를 이용하여 유해가스 및 유해화학물질의 정량분석용 검출장치로 이용할 수 있다.The present invention provides a noxious gas and toxic chemical detection device comprising silica particles surface-modified by the chemical bonding of metal cations. More particularly, the present invention relates to a method of synthesizing silica particles surface-modified with metal cations by adding a metal cation to a silica particle to which a surface functional group capable of bonding with a metal cation is added, and the particles are used as a support. The present invention relates to a process for producing silica particles by chemically bonding silica particles to the surface of silica particles and modifying the silica particles to a substance capable of exhibiting a specific color depending on the kind of harmful gas and harmful chemical substance, The present invention provides an apparatus which can detect the sample accurately and qualitatively. That is, it can be used as a detection device for qualitative analysis, which utilizes the change in color of the surface-modified silica particles due to the chemical bonding of metal cations and identifies the kinds of harmful gases and toxic chemicals. It can be used as a detection device for quantitative analysis of harmful gases and toxic chemicals by using the length of color change of silica particles.

본 발명에서 "금속 양이온과 결합할 수 있는 표면 작용기"는 실리카 입자표면에 도입하여 금속이온과 결합할 수 있는 작용기를 말하는 것으로, 설페이드기, 카복실기, 아민기 및 히드록시기로부터 선택되는 것이 바람직하다.In the present invention, the term "surface functional group capable of binding to a metal cation" refers to a functional group introduced into the surface of silica particles and capable of bonding with a metal ion, and is preferably selected from a sulfide group, a carboxyl group, an amine group and a hydroxyl group .

본 발명의 금속 양이온으로 표면 개질된 실리카 입자는The silica particles surface-modified with metal cations of the present invention

1) 금속 양이온과 결합할 수 있는 표면 작용기가 도입된 실리카 입자를 제조하는 단계;1) preparing a silica particle to which a surface functional group capable of bonding with a metal cation is introduced;

2) 상기 제조된 금속 양이온과 결합할 수 있는 표면 작용기가 도입된 실리카 입자를 금속 양이온을 포함하는 용액에 첨가한 후, 20 ~25℃의 실온에서 2 내지 4 시간 동안 격렬히 교반하여 금속 양이온과 실리카 입자 표면의 표면 작용기를 반응시켜, 금속 양이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 형성하는 단계;2) The surface functional group-introduced silica particles capable of binding with the metal cation prepared above are added to a solution containing a metal cation, and then vigorously stirred at room temperature of 20 to 25 ° C for 2 to 4 hours to precipitate metal cations and silica Reacting surface functional groups of the particle surface to form silica particles surface-modified with metal cations;

3) 상기 2) 단계 후, 원심분리 및 물에 재분산하여 흡착되지 않은 금속 양이온을 제거하는 단계; 및3) After the step 2), centrifugation and redispersing in water to remove unadsorbed metal cations; And

4) 상기 3) 단계 후, 진공 조건하에서 금속 양이온이 결합된 실리카 입자를 건조시키는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
4) after step 3), drying the silica particles bound with metal cations under vacuum conditions, but not limited thereto.

본 발명의 금속 양이온과 결합할 수 있는 표면 작용기가 도입된 실리카 입자의 크기는 10 ㎛ 내지 500 ㎛인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎛을 사용할 수 있으며, 40 ㎛ 내지 70 ㎛인 것을 사용하는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다. 모양 또한 구형인 것이 바람직하지만 불규칙한 것이라도 색 변화에 의한 검출법에 영향을 주지는 않는다.The size of the silica particles to which the surface functional group capable of bonding with the metal cations of the present invention is introduced is preferably from 10 탆 to 500 탆, more preferably from 10 탆 to 100 탆, and from 40 탆 to 70 탆 But it is not limited thereto. Although the shape is preferably spherical, irregular shapes do not affect the detection method by the color change.

본 발명의 검출장치는 금속 양이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 튜브 또는 컬럼에 넣은 형태일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 튜브 또는 컬럼의 직경은 3 mm ~ 10 mm 일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The detection device of the present invention may be in the form of silica particles surface-modified with metal cations into a tube or a column, but is not limited thereto. The diameter of the tube or column may be from 3 mm to 10 mm, but is not limited thereto.

또한, 상기 컬럼의 길이는 검출하려는 유해가스 또는 유해 화학 물질의 농도에 따라 임의로 제작변경이 가능하다.
In addition, the length of the column can be arbitrarily changed according to the concentration of harmful gas or toxic chemical to be detected.

상기 금속 양이온은 납 이온, 은 이온 및 구리 이온으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 이용할 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 목표 물질인 유해가스 및 유해화학물질의 종류에 따라 선택하여 이용할 수 있다.The metal cation may be any one selected from the group consisting of lead ion, silver ion and copper ion. The metal cation is not limited thereto. The metal cation may be selected depending on the type of harmful gas and toxic chemicals.

금속 양이온으로 납, 은 및 구리이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 이용하는 경우에 대해 보다 자세히 설명하면, 유해가스인 황화수소 가스가 존재할 경우 납이온으로 표면 개질된 실리카 입자는 황화납(PbS)으로 침전반응을 일으켜 무색에서 진갈색(dark-brown)으로 색상이 변화되는 것을 알 수 있고, 이를 통해 황화수소 가스의 존재를 확인 할 수 있다. 은이온으로 표면 개질된 실리카 입자는 황화은(Ag2S)로 침전반응을 일으켜 무색에서 흑색(black)으로 색상변화가 일어나서 이를 통해 황화이온의 존재를 알 수 있다. 수용액 또는 혈액 중에 존재하는 황화이온의 경우도 동일하게 검출할 수 있다.More specifically, in the case of using silica particles surface-modified with lead, silver and copper ions as metal cations, silica particles surface-modified with lead ions in the presence of hydrogen sulfide gas as a noxious gas are precipitated with lead sulfide (PbS) (Dark-brown), and thus the presence of hydrogen sulfide gas can be confirmed. The silica particles surface-modified with silver ions undergo a precipitation reaction with silver sulfide (Ag 2 S), causing a color change from colorless to black, which indicates the presence of sulfide ions. Sulfide ions present in aqueous solution or blood can also be detected in the same manner.

또는, 암모니아 가스가 존재할 경우 구리이온으로 표면 개질된 실리카 입자를이용하면 청색(blue)의 구리-암모니아 착물의 생성에 따른 색상 변화로 빠른 시간 안에 정확하고 높은 감도로 암모니아 가스의 존재여부를 확인할 수 있다. Alternatively, when silica particles surface-modified with copper ions are used in the presence of ammonia gas, the presence of ammonia gas can be confirmed with high sensitivity and sensitivity within a short period of time due to the color change caused by the formation of a copper-ammonia complex of blue have.

본 발명의 유해가스 및 유해화학물질 검출 방법은, 금속 양이온으로 표면 개질된 실리카 입자가 특정 유해가스 성분과 결합했을 때 유해가스의 농도에 따라 실리카 입자의 색상변화의 길이 차이를 이용하여 정량분석 할 수 있다.
The method for detecting noxious gases and toxic chemicals according to the present invention is characterized in that when silica particles surface-modified with metal cations are combined with a specific noxious gas component, quantitative analysis is performed using difference in length of color change of silica particles according to the concentration of noxious gas .

본 발명의 검출 방법에서 이용되는 색상변화를 유발하는 화학반응은 온도, 습도와 같은 환경적 요인에 영향을 받지 않으며 빠른 반응시간, 특정 유해가스와의 반응성 및 이동성의 장점을 이용하여 이동성 있는 실시간 검출방법으로 활용될 수 있다.The chemical reaction that causes the color change used in the detection method of the present invention is not affected by environmental factors such as temperature and humidity, and it utilizes the advantages of quick reaction time, reactivity with specific noxious gas and mobility, Can be utilized.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

본 발명은 상기 유해가스 및 유해화학물질을 분석하기 위하여, 설포네이트기, 아민기, 카복실기 또는 히드록시기와 같은 금속 양이온과 결합이 가능한 작용기들이 도입된 실리카 입자를 이용하여 다양한 금속 양이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 합성하였다. (도 1 참조). 실리카 입자의 표면 개질 전과 표면 개질 후 그리고 유해가스 검출 후 SEM 사진을 얻었으며 상기 사진을 통하여 실리카 입자의 구형의 형태가 반응 전과 후에 변화가 없음을 확인하였다(도 2, 도 3, 및 도 4 참조). 납과 은의 양이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 EDX를 통하여 확인한 결과 표면에 도입된 납과 은이온 성분이 검출되었다(도 5 및 도 6 참조).
In order to analyze the noxious gas and the harmful chemical, the present invention uses silica particles to which functional groups capable of binding with metal cations such as a sulfonate group, an amine group, a carboxyl group or a hydroxyl group are introduced, Silica particles were synthesized. (See Fig. 1). SEM photographs were obtained before and after the surface modification of the silica particles and after the detection of the noxious gas, and it was confirmed from the photographs that the spherical shape of the silica particles was not changed before and after the reaction (see FIGS. 2, 3 and 4 ). The silica particles surface-modified with lead and silver cations were identified by EDX, and the lead and silver ion components introduced on the surface were detected (see FIGS. 5 and 6).

기존 분석법인 diffusion method(도 7)로 황화수소를 분석한 결과 검량선에서 0.933의 R2 값을 확인할 수 있었다(도 8). 그리고 혈액 상태의 시료를 이온크로마토그래피로 분석한 결과 검량선에서 0.919의 R2 값을 확인할 수 있었다(도 9 및 도 10).The hydrogen sulfide was analyzed by the diffusion method (FIG. 7), which was the conventional analysis method, and the R 2 value of 0.933 was confirmed on the calibration curve (FIG. 8). As a result of analyzing the blood sample by ion chromatography, the R 2 value of 0.919 was confirmed on the calibration curve (FIGS. 9 and 10).

기존 분석법과 본 발명에서 검출방법을 비교하였다. 먼저 공기 중 기체상태의 시료에서 황화수소 가스를 분석하기 위하여 은이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 이용하여 특정 농도(2, 5, 10, 21, 37, 53, 79, 106 ppm)의 기체상태 시료를 분석한 결과 0.996의 R2 값을 확인할 수 있었다(도 11 및 도12). 특정 농도(0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 250, 500 ppm)의 황화이온 수용액을 제조하고 이를 납이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 이용하여 분석한 결과 0.996의 R2 값을 확인할 수 있었다(도 13 및 도 14). 또한 혈액 시료 중 황화이온의 유해가스 성분을 검출하기 위하여 납이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 이용하여 혈액의 혈장 층에 포함된 특정 농도의 황화이온(0.1, 0.3, 0.5, 0.8, 1, 1.5, 2, 3 ppm)을 분석한 결과 0.993의 R2 값을 확인할 수 있었다(도 15 및 도 16). The detection method was compared with the existing method. In order to analyze the hydrogen sulfide gas in the gaseous state in the air, the surface of the silica particles with the silver ion was used to measure the gas concentration at the specific concentration (2, 5, 10, 21, 37, 53, 79, As a result, the R 2 value of 0.996 was confirmed (FIGS. 11 and 12). The result of producing a sulfide ion solution of a certain concentration (0.5, 1, 2, 5 , 10, 20, 50, 100, 250, 500 ppm) , and analyzed using the surface-modified silica particles it to Pb 0.996 R 2 (Fig. 13 and Fig. 14). In order to detect noxious gas components of blood sludge in the blood samples, sulfide ions (0.1, 0.3, 0.5, 0.8, 1, 1.5, 2, and 3 ppm), the R 2 value of 0.993 was confirmed (FIGS. 15 and 16).

황화수소 가스뿐만 아니라 암모니아 가스 분석을 위하여 설포네이트 또는 아민 작용기가 도입된 실리카 입자 표면에 구리이온을 결합시킨 다음 기체 상태의 암모니아 가스(5, 10, 30, 75, 100 ppm)를 각각 분석한 결과 0.996의 R2 값을 확인할 수 있었다(도 17, 도 18, 도19 및 도 20).The analysis of ammonia gas (5, 10, 30, 75, and 100 ppm) in the gaseous state after binding of copper ions to the surface of silica particles having sulfonate or amine functional groups for analyzing not only hydrogen sulfide gas but also ammonia gas, the R 2 value was confirmed (Fig. 17, 18, 19 and 20).

상기 결과에 나타난 바와 같이, 기체상태의 시료에 대해 기존의 복잡한 화학반응과 장치들로 고안된 방법으로 분석한 결과와 본 발명의 검출 방법으로 분석한 결과를 비교할 때, 본 발명의 검출 방법은 유해가스에 대해 1 ppm부터 500 ppm에 이르는 농도까지 빠른 시간 안에 정확하게 정성 및 정량분석이 가능함을 보여준다. 또한 본 발명의 방법은 기존의 센서 등의 방법으로는 분석할 수 없었던 수용액 상태 시료에 포함된 유해화학물질에 대해 0.2 ppm의 낮은 농도부터 1,000 ppm 이상에 이르는 농도까지 신속하고 정확하게 정성 및 정량분석이 가능하다는 것을 알 수 있다. 또한 본 발명의 방법은 혈액 시료에 포함된 유해화학물질에 대해 0.1 ppm의 낮은 농도부터 200 ppm 이상에 이르는 농도까지 신속하고 정확하게 정성 및 정량분석이 가능하다는 것을 알 수 있다. 그러나, 상기 검출농도의 상한 값은 상기 값에 한정한 것이 아니며 컬럼의 길이에 따라 보다 고농도의 분석도 가능하다.
As shown in the above results, when comparing the result of analysis by a method designed with a conventional complex chemical reaction and apparatus for a gaseous sample and the result of analysis by the detection method of the present invention, To a concentration ranging from 1 ppm to 500 ppm in a short period of time. In addition, the method of the present invention can quickly and accurately perform qualitative and quantitative analysis from a low concentration of 0.2 ppm to a concentration of more than 1,000 ppm for harmful chemicals contained in aqueous solution samples that could not be analyzed by conventional methods such as sensors It can be seen that it is possible. Further, it can be seen that the method of the present invention can quickly and accurately perform qualitative and quantitative analysis from a low concentration of 0.1 ppm to a concentration of more than 200 ppm for toxic chemicals contained in a blood sample. However, the upper limit of the detection concentration is not limited to the above value, and analysis at a higher concentration is possible depending on the length of the column.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples.

<< 제조예Manufacturing example 1> 은으로 표면  1 > 개질된Reformed 실리카 입자 합성 Silica particle synthesis

0.2 M의 질산은 수용액 50 mL에 설포네이트 실리카 겔(45 ~70 ㎛) 6 g을 첨가하여 20 ~25℃의 실온에서 격렬하게 교반시켰다. 3시간 이후 여러 번의 원심분리 및 물에 재 분산을 통해 흡착되지 않은 금속이온을 제거하였다. 이후 진공 조건하에서 은으로 표면 개질 된 설포네이트 실리카 겔을 말려 분말형태의 은으로 표면 개질된 실리카 입자를 합성하였다. 합성된 은으로 표면 개질된 실리카 입자의 EDX 스펙트럼(도 5)을 통하여 확인한 결과, 은 이온 성분이 검출되었다.To 50 mL of 0.2 M silver nitrate aqueous solution was added 6 g of sulfonate silica gel (45 to 70 탆) and vigorously stirred at room temperature of 20 to 25 캜. After 3 hours, the unadsorbed metal ions were removed through several centrifugation and redispersion in water. Then, the silver - surface - modified silica particles were synthesized by drying the silver - modified sulfonate silica gel under vacuum conditions. The silver ion component was detected by the EDX spectrum (FIG. 5) of the surface-modified silica particles synthesized.

<< 실시예Example 1> 은으로 표면  1 > 개질된Reformed 실리카 입자를 이용하여 황화수소 가스 검출  Hydrogen sulfide gas detection using silica particles

500 mL의 2구 둥근 바닥 플라스크에 특정양의 Na2S 9H2O 분말을 넣는다. 한쪽 구멍에는 제조예 1의 은으로 표면 개질된 실리카 입자를 이용하여 준비한 컬럼을 연결한다. 이 때, 컬럼은 직경 5 mm를 사용하였다. 한쪽 구멍은 고무 마개로 막은 뒤 1 mL의 묽은 황산을 첨가하여 특정 농도(2.125, 5.3125, 10.625, 21.25, 37.1875, 53.125, 79.6875, 106.25 ppm)의 황화수소 가스를 발생 시킨다. 이후 고무 마개로 막힌 부분으로 아르곤 가스를 흘려 보내 존재하는 황화 수소 가스가 모두 준비된 컬럼으로 흘러가도록 한다. 이후 컬럼에 생긴 황화은 침전 색(흑색)의 길이를 측정하였다. 그 결과를 도 11 및 도 12로 나타내었다.
Add a certain amount of Na 2 S 9H 2 O powder to a 500 mL 2-necked round bottom flask. A column prepared by using the surface-modified silica particles of Production Example 1 was connected to one of the holes. At this time, a column having a diameter of 5 mm was used. One of the holes is covered with a rubber stopper and then 1 mL of dilute sulfuric acid is added to generate hydrogen sulfide gas at a specific concentration (2.125, 5.3125, 10.625, 21.25, 37.1875, 53.125, 79.6875, 106.25 ppm). Thereafter, argon gas is flowed into the clogged portion with a rubber stopper so that all the hydrogen sulfide gas flows to the prepared column. Then, the length of the precipitated color (black) of the sulfide formed in the column was measured. The results are shown in Fig. 11 and Fig.

<< 제조예Manufacturing example 2> 납으로 표면  2> Surface with lead 개질된Reformed 실리카 입자 합성 Silica particle synthesis

0.2 M의 질산납 수용액 50 mL에 설포네이트 실리카 겔(45 ~70 ㎛) 6 g을 첨가하여 20 ~25℃의 실온에서 격렬하게 교반시켰다. 3시간 이후 여러 번의 원심분리 및 물에 재 분산을 통해 흡착되지 않은 금속이온을 제거하였다. 이후 진공 조건하에서 납으로 표면 개질 된 설포네이트 실리카 겔을 말려 분말형태의 납으로 표면 개질된 실리카 입자를 합성하였다. 합성된 납으로 표면 개질된 실리카 입자의 EDX 스펙트럼(도 6)을 통하여 확인한 결과, 납 이온 성분이 검출되었다.
To 50 mL of a 0.2 M aqueous solution of lead nitrate was added 6 g of sulfonate silica gel (45 to 70 μm) and vigorously stirred at room temperature of 20 to 25 ° C. After 3 hours, the unadsorbed metal ions were removed through several centrifugation and redispersion in water. Then, under the vacuum condition, lead-modified sulfonated silica gel was dried to synthesize silica particles surface-modified with lead in powder form. The lead ion component was detected by the EDX spectrum (FIG. 6) of the surface-modified silica particles synthesized.

*< 실시예 2> 납으로 표면 개질된 실리카 입자를 이용하여 수용액 내 황화 이온 검출* & Lt; Example 2 > Detection of sulfide ions in aqueous solution using lead- modified silica particles

3 mm의 내부구경의 유리 컬럼 바닥을 솜으로 막은 뒤 표면처리 하지 않은 실리카 겔 (63 ~ 200 ㎛)로 바닥부분을 채우고 제조예 2로부터 합성된 납으로 표면 처리된 실리카겔을 충분히 컬럼 내부를 채운 뒤 다시 표면처리 되지 않은 실리카겔로 컬럼 위쪽을 채운다. 증류수 40 mL의 용액에 30 mg의 Na2S 9H2O를 녹여 100 ppm의 S2 - 이온이 녹아 있는 표준용액을 제조한다. 이후 표준용액을 희석하여 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 250, 500 ppm의 용액을 제조한 후 제조예 2의 납으로 표면 개질된 실리카 입자를 이용하여 준비한 컬럼에 넣어 준 뒤 질소가스의 압력을 이용하여 용액이 모두 컬럼을 흘러 내려가도록 한다. 이때 형성된 흑색의 황화납 침전의 길이를 측정한다. 모든 실험은 황화이온의 산화를 방지하기 위해 30분 이내에 수행한다. 그 결과를 도 13 및 도 14에 나타내었다.The bottom of the glass column with an inner diameter of 3 mm was covered with a cotton pad, and the bottom portion was filled with a non-surface-treated silica gel (63 to 200 탆). The lead-coated silica gel synthesized in Production Example 2 was sufficiently filled in the inside of the column Fill the top of the column with non-surface-treated silica gel. 30 mg of Na 2 S 9 H 2 O is dissolved in 40 mL of distilled water to prepare a standard solution containing 100 ppm of S 2 - ions. Thereafter, the standard solution was diluted to prepare solutions of 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 250 and 500 ppm and then put into a column prepared by using the lead- Subsequently, the pressure of the nitrogen gas is used so that all of the solution flows down the column. The length of the black precipitate of lead sulfide formed at this time is measured. All experiments are performed within 30 minutes to prevent oxidation of sulphide ions. The results are shown in Fig. 13 and Fig.

< 실시예 3> 납으로 표면 개질된 실리카 입자를 이용하여 혈액 내 황화 이온 검출 < Example 3> Sulfide ion detection in blood using lead- modified silica particles

3 mm의 내부구경의 유리 컬럼 바닥을 솜으로 막은 뒤 표면처리 하지 않은 실리카 겔 (63 ~ 200 ㎛)로 바닥부분을 채우고 제조예 2로부터 합성된 납으로 표면 처리된 실리카겔을 충분히 컬럼 내부를 채운 뒤 다시 표면처리 되지 않은 실리카겔로 컬럼 위쪽을 채운다. 혈장과 증류수를 1:16의 부피 비율로 섞은 40 mL의 용액에 30 mg의 Na2S 9H2O를 녹여 100 ppm의 S2 - 이온이 녹아 있는 표준용액을 제조한다. 이후 표준용액을 희석하여 0.1, 0.3, 0.5, 0.8, 1, 1.5, 2, 3ppm의 용액을 제조한 후 제조예 2의 납으로 표면 개질된 실리카 입자를 이용하여 준비한 컬럼에 넣어 준 뒤 질소가스의 압력을 이용하여 용액이 모두 컬럼을 흘러 내려가도록 한다. 이때 형성된 흑색의 황화납 침전의 길이를 측정한다. 모든 실험은 황화이온의 산화를 방지하기 위해 30분 이내에 수행한다. 그 결과를 도 15 및 도 16에 나타내었다.
The bottom of the glass column with an inner diameter of 3 mm was covered with a cotton pad, and the bottom portion was filled with a non-surface-treated silica gel (63 to 200 탆). The lead-coated silica gel synthesized in Production Example 2 was sufficiently filled in the inside of the column Fill the top of the column with non-surface-treated silica gel. Dissolve 30 mg Na 2 S 9 H 2 O in 40 mL of a solution of plasma and distilled water in a volume ratio of 1:16 to prepare a standard solution containing 100 ppm of S 2 - ions. Thereafter, the standard solution was diluted to prepare 0.1, 0.3, 0.5, 0.8, 1, 1.5, 2, and 3 ppm solutions, and the solution was added to the column prepared by using the lead-modified silica particles of Preparation Example 2, Use pressure to let all the solution flow down the column. The length of the black precipitate of lead sulfide formed at this time is measured. All experiments are performed within 30 minutes to prevent oxidation of sulphide ions. The results are shown in Fig. 15 and Fig.

<< 제조예Manufacturing example 3> 구리로 표면  3> Surface with copper 개질된Reformed 실리카 입자 합성 Silica particle synthesis

0.2 M의 질산구리 수용액 50 mL에 설포네이트 실리카 겔 (45 ~70 ㎛) 6 g을 첨가하여 20 ~25℃의 실온에서 격렬하게 교반시킨다. 3시간 이후 여러 번의 원심분리 및 물에 재 분산을 통해 흡착되지 않은 금속이온을 제거 한다. 이후 진공 조건하에서 구리로 표면 개질 된 설포네이트 실리카 겔을 말려 분말형태의 구리로 표면 개질된 실리카 입자를 합성하였다.To 50 mL of a 0.2 M aqueous solution of copper nitrate was added 6 g of a sulfonate silica gel (45 to 70 탆) and vigorously stirred at room temperature of 20 to 25 캜. After 3 hours, several unscented metal ions are removed through centrifugation and redispersion in water. Subsequently, the copper-surface-modified silica particles were synthesized by drying the copper-modified sulfonate silica gel under vacuum conditions.

<< 실시예Example 4> 구리로 표면  4> Surface with copper 개질된Reformed 실리카 입자를 이용하여 암모니아 가스 검출 Detection of ammonia gas using silica particles

특정양의 암모니아수를 500 mL 크기의 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣는다. 한 쪽 구멍에는 제조예 3의 구리로 표면 개질된 실리카 입자를 이용하여 준비한 컬럼을 연결한다. 이 때 컬럼은 직경 5 mm인 것을 사용하였다. 한쪽 구멍은 고무 마개로 막은 뒤 섭씨 85 ~ 90 도로 가열하여 암모니아 가스를 발생 시킨다. 이후 고무 마개로 막힌 부분으로 아르곤 가스를 흘려 보내 존재하는 암모니아 가스가 모두 준비된 컬럼으로 흘러가도록 한다. 이후 컬럼에 생기는 청색의 구리-암모니아 착물 색의 길이를 측정한다. 그 결과를 도 17 및 도 18에 나타내었다.
Add a certain amount of ammonia water to a 500 mL two-neck round bottom flask. In one of the holes, a column prepared by using the surface-modified silica particles of copper of Production Example 3 was connected. At this time, a column having a diameter of 5 mm was used. One hole is covered with a rubber stopper and heated to 85 to 90 degrees Celsius to generate ammonia gas. Thereafter, argon gas is poured into the clogged portion with a rubber stopper so that all the ammonia gas present flows to the prepared column. The length of the blue copper-ammonia complex color in the column is then measured. The results are shown in Figs. 17 and 18 Respectively.

<< 제조예Manufacturing example 4> 구리로 표면  4> Surface with copper 개질된Reformed 실리카 입자 합성 Silica particle synthesis

0.2 M의 질산구리 수용액 50 mL에 아민 실리카 겔 (45 ~70 ㎛) 6 g을 첨가하여 20 ~25℃의 실온에서 격렬하게 교반시킨다. 3시간 이후 여러 번의 원심분리 및 물에 재 분산을 통해 흡착되지 않은 금속이온을 제거 한다. 이후 진공 조건하에서 구리로 표면 개질 된 아민 실리카 겔을 말려 분말형태의 구리로 표면 개질된 실리카 입자를 합성하였다.To 50 mL of a 0.2 M aqueous solution of copper nitrate was added 6 g of amine silica gel (45 to 70 μm), and the mixture was vigorously stirred at room temperature of 20 to 25 ° C. After 3 hours, several unscented metal ions are removed through centrifugation and redispersion in water. Then, the amine - silica gel surface - modified with copper under vacuum conditions was dried to synthesize silica - powder modified with copper in powder form.

<< 실시예Example 5> 구리로 표면  5> Surface with copper 개질된Reformed 실리카 입자를 이용하여 암모니아 가스 검출 Detection of ammonia gas using silica particles

특정양의 암모니아수를 500 mL 크기의 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣는다. 한 쪽 구멍에는 제조예 4의 구리로 표면 개질된 실리카 입자를 이용하여 준비한 컬럼을 연결한다. 이 때 컬럼은 직경 5 mm인 것을 사용하였다. 한쪽 구멍은 고무 마개로 막은 뒤 섭씨 85 ~ 90 도로 가열하여 암모니아 가스를 발생시킨다. 이후 고무 마개로 막힌 부분으로 아르곤 가스를 흘려 보내 존재하는 암모니아 가스가 모두 준비된 컬럼으로 흘러가도록 한다. 이후 컬럼에 생기는 청색의 구리-암모니아 착물 색의 길이를 측정한다. 그 결과를 도 19 및 도 20으로 나타내었다.Add a certain amount of ammonia water to a 500 mL two-neck round bottom flask. In one of the holes, a column prepared by using the surface-modified silica particles of copper of Production Example 4 is connected. At this time, a column having a diameter of 5 mm was used. One hole is covered with a rubber stopper and heated to 85 to 90 degrees Celsius to generate ammonia gas. Thereafter, argon gas is poured into the clogged portion with a rubber stopper so that all the ammonia gas present flows to the prepared column. The length of the blue copper-ammonia complex color in the column is then measured. The results are shown in Figs. 19 and 20.

Claims (9)

구리 이온으로 이온 결합되어 표면 개질된 실리카 입자를 튜브 또는 컬럼 내에 포함하고,
상기 구리 이온으로 이온 결합되어 표면 개질된 실리카 입자와 암모니아를 튜브 또는 컬럼 내에서 반응시켜,
상기 표면 개질된 실리카 입자 색상의 변화를 이용하여 수용액 상태 또는 혈액상태의 시료에서의 음이온 형태의 암모니아를 정성 및 정량분석을 할 수 있는 암모니아 검출장치에 있어서,
상기 구리 이온으로 표면 개질된 실리카 입자는
1) 구리 이온과 결합할 수 있는 표면 작용기가 도입된 실리카 입자를 제조하는 단계;
2) 상기 1) 단계에서 제조한, 구리 이온과 결합할 수 있는 표면 작용기가 도입된 실리카 입자를 구리 이온을 포함하는 용액에 첨가한 후, 20 ~25℃의 실온에서 2 내지 4 시간 동안 교반하여 구리 이온과 실리카 입자 표면의 표면 작용기를 반응시켜, 구리 이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 형성하는 단계;
3) 상기 2) 단계 후, 원심분리 및 물에 재분산하여 흡착되지 않은 구리 이온을 제거하는 단계; 및
4) 상기 3) 단계 후, 진공 조건하에서 구리 이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 건조시키는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 암모니아 검출장치.Silica particles ionically bonded with copper ions and surface-modified are contained in a tube or a column,
Reacting the surface-modified silica particles ion-bonded with the copper ions and ammonia in a tube or a column,
An ammonia detection device capable of qualitatively and quantitatively analyzing ammonia in the form of an anion in a sample in an aqueous solution state or a blood state using a change in the color of the surface-modified silica particles,
The silica particles surface-modified with copper ions
1) preparing a silica particle to which a surface functional group capable of bonding with a copper ion is introduced;
2) The surface functional group-introduced silica particles prepared in the above step 1, which is capable of binding to copper ions, are added to a solution containing copper ions and then stirred at 20 to 25 ° C at room temperature for 2 to 4 hours Reacting copper ions with surface functional groups on the surface of silica particles to form silica particles surface-modified with copper ions;
3) After the step 2), centrifugation and redispersing in water to remove unadsorbed copper ions; And
4) drying the silica particles surface-modified with copper ions under vacuum conditions after the step 3). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 구리 이온으로 이온 결합되어 표면 개질된 실리카 입자를 튜브 또는 컬럼 내에 포함하고,
상기 구리 이온으로 이온 결합되어 표면 개질된 실리카 입자와 암모니아를 튜브 또는 컬럼 내에서 반응시켜,
상기 표면 개질된 실리카 입자 색상의 변화를 이용하여 수용액 상태 또는 혈액상태의 시료에서의 음이온 형태의 암모니아를 정성 및 정량분석을 할 수 있는 암모니아 검출방법에 있어서,
상기 구리 이온으로 표면 개질된 실리카 입자는
1) 구리 이온과 결합할 수 있는 표면 작용기가 도입된 실리카 입자를 제조하는 단계;
2) 상기 1) 단계에서 제조한, 구리 이온과 결합할 수 있는 표면 작용기가 도입된 실리카 입자를 구리 이온을 포함하는 용액에 첨가한 후, 20 ~25℃의 실온에서 2 내지 4 시간 동안 교반하여 구리 이온과 실리카 입자 표면의 표면 작용기를 반응시켜, 구리 이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 형성하는 단계;
3) 상기 2) 단계 후, 원심분리 및 물에 재분산하여 흡착되지 않은 구리 이온을 제거하는 단계; 및
4) 상기 3) 단계 후, 진공 조건하에서 구리 이온으로 표면 개질된 실리카 입자를 건조시키는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 암모니아 검출방법.Silica particles ionically bonded with copper ions and surface-modified are contained in a tube or a column,
Reacting the surface-modified silica particles ion-bonded with the copper ions and ammonia in a tube or a column,
A method for qualitatively and quantitatively analyzing ammonia in the form of an anion in a sample of an aqueous solution or a blood state using the change of the color of the surface-modified silica particles,
The silica particles surface-modified with copper ions
1) preparing a silica particle to which a surface functional group capable of bonding with a copper ion is introduced;
2) The surface functional group-introduced silica particles prepared in the above step 1, which is capable of binding to copper ions, are added to a solution containing copper ions and then stirred at 20 to 25 ° C at room temperature for 2 to 4 hours Reacting copper ions with surface functional groups on the surface of silica particles to form silica particles surface-modified with copper ions;
3) After the step 2), centrifugation and redispersing in water to remove unadsorbed copper ions; And
4) drying the silica particles surface-modified with copper ions under vacuum conditions after the step 3). 삭제delete 삭제delete
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