KR102331950B1 - Apparatus and method for watar droplet-sensing in an organic solvent - Google Patents

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KR102331950B1 KR1020190113567A KR20190113567A KR102331950B1 KR 102331950 B1 KR102331950 B1 KR 102331950B1 KR 1020190113567 A KR1020190113567 A KR 1020190113567A KR 20190113567 A KR20190113567 A KR 20190113567A KR 102331950 B1 KR102331950 B1 KR 102331950B1
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Abstract

본 발명은 유기용매 내 물방울 검출 장치에 대한 것으로, 물방울, 전해질 및 유기용매를 포함하는 용액이 반응하는 반응부; 상기 반응부 내에 위치하며, 기준전극, 상대전극 및 작업전극을 포함하는 전극부; 및 상기 전극부의 작업전극의 표면에 상기 물방울이 충돌 또는 흡착시 발생하는 전류의 세기를 측정하는 측정부;를 포함하는 것을 특징으로한다. 상기 유기용매 내 물방울 검출 장치를 이용함으로써 유기용매, 특히 소수성을 가진 유기용매 내의 물방울의 크기, 크기의 분포, 농도 등을 동시에 검출할 수 있다. 특히, 산화환원종 없이 유기용매 내 물방울을 검출할 수 있기 때문에 종래기술 보다 더 간단한 검출 장치를 제시할 수 있다.The present invention relates to an apparatus for detecting water droplets in an organic solvent, comprising: a reaction unit in which a solution containing water droplets, an electrolyte, and an organic solvent reacts; an electrode part located in the reaction part and including a reference electrode, a counter electrode, and a working electrode; and a measuring unit for measuring the intensity of current generated when the water droplet collides with or adsorbs on the surface of the working electrode of the electrode unit. By using the device for detecting water droplets in an organic solvent, the size, distribution of size, concentration, etc. of water droplets in an organic solvent, particularly, an organic solvent having hydrophobicity can be simultaneously detected. In particular, since water droplets in an organic solvent can be detected without redox species, a simpler detection device than the prior art can be proposed.

Description

유기용매 내 물방울 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR WATAR DROPLET-SENSING IN AN ORGANIC SOLVENT}Apparatus and method for detecting water droplets in organic solvents {APPARATUS AND METHOD FOR WATAR DROPLET-SENSING IN AN ORGANIC SOLVENT}

본 발명은 유기용매 내 물 검출 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 유기용매 내에 분포 또는 존재하는 물방울의 직경, 크기분포 또는 농도를 전기화학적 방법으로 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for detecting water in an organic solvent. Specifically, it relates to an apparatus and method for detecting the diameter, size distribution, or concentration of water droplets distributed or existing in an organic solvent by an electrochemical method.

물은 대부분의 유기용매에서 전형적인 오염물질이며, 대개 건조 공정이 보장되어야 하는 화학 반응 및 생산 공정에서 방해물로 취급된다. 특히 정제 산업의 경우에 있어 물은 금속 부식을 유도하고 금속계 시료를 퀀칭시키며 촉매의 비활성화를 유발할 수 있다. 그렇기 때문에 유기용매 중에 물의 존재 확인 및 그 분포량의 정량화는 매우 중요한 사항이다. 물은 유기용매에 대해 보통 낮은 용해도를 보인다. 그럼으로 극미량의 물(~ mM 이하에서)은 유기용매 안에 용해되어 물분자 상태로 존재하나, 용해도 이상의 물은 방울의 형태를 띄며 유기 용매에서 섞이지 않고 분리되어 유기용매를 떠다니게 된다. 이러한 물방울의 크기와 숫자는 유기 용매의 물함량이 증가함에 따라서 증가하거나 감소한다.Water is a typical contaminant in most organic solvents and is usually treated as a hindrance in chemical reactions and production processes where drying processes must be ensured. Especially in the case of the refining industry, water can induce metal corrosion, quench metal-based samples and cause catalyst deactivation. Therefore, it is very important to confirm the presence of water in the organic solvent and quantify its distribution. Water usually exhibits low solubility in organic solvents. Therefore, a very small amount of water (at ~ mM or less) is dissolved in the organic solvent and exists as a water molecule, but water above solubility is in the form of drops and is separated without mixing in the organic solvent and floats in the organic solvent. The size and number of these water droplets increases or decreases as the water content of the organic solvent increases.

일반적으로 사용하는 동적 광산란법(Dynamic Light Scattering, DLS)의 경우, 종래의 레이저 산란법 보다는 정확하게 유기용매 중의 물방울의 크기 분포를 측정할 수 있으나, 물방울 크기의 분포를 평균으로만 나타낼 수 있어 각각의 물방울의 크기는 구할 수 없는 단점이 있다. 또한, 유기용매 내 물의 농도를 검출할 수 없는 문제점이 있다. In the case of the generally used Dynamic Light Scattering (DLS), the size distribution of water droplets in an organic solvent can be measured more accurately than the conventional laser scattering method. There is a disadvantage that the size of the droplet cannot be obtained. In addition, there is a problem in that the concentration of water in the organic solvent cannot be detected.

최근에는 전기화학적 방법을 이용하여 유기용매 내에 분포 또는 존재하는 물방울을 검출하는 연구를 시도하고 있다. 하지만 특정한 산화환원종을 필요로 하고 있어 더 간단한 검출 방법을 위해서 산화환원종을 사용하지 않는 검출 방법이 요구되고 있다. Recently, research on detecting water droplets distributed or existing in an organic solvent using an electrochemical method has been attempted. However, since a specific redox species is required, a detection method that does not use a redox species is required for a simpler detection method.

공개특허공보 KR 제10-2019-0074422호Patent Publication No. KR 10-2019-0074422

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유기용매 내 물방울 검출 장치에 대한 것으로, 물방울, 전해질 및 유기용매를 포함하는 용액이 반응하는 반응부; 상기 반응부 내에 위치하며, 기준전극, 상대전극 및 작업전극을 포함하는 전극부; 및 상기 전극부의 작업전극의 표면에 상기 물방울이 충돌 또는 흡착시 발생하는 전류의 세기 또는 충돌 주파수를 측정하는 측정부;를 포함하는 것을 특징으로한다. 상기 유기용매 내 물방울 검출 장치를 이용함으로써 유기용매, 특히 소수성을 가진 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 물방울의 액적 크기, 크기의 분포, 또는 농도를 동시에 검출할 수 있다. 특히, 산화환원종 없이 유기용매 내 물방울을 검출할 수 있기 때문에 종래기술 보다 더 간단한 검출 장치를 제시할 수 있다.The present application is to solve the problems of the prior art described above, and relates to an apparatus for detecting water droplets in an organic solvent, comprising: a reaction unit in which a solution containing water droplets, an electrolyte and an organic solvent react; an electrode part located in the reaction part and including a reference electrode, a counter electrode, and a working electrode; and a measuring unit for measuring the intensity or collision frequency of a current generated when the water droplet collides or adsorbs on the surface of the working electrode of the electrode unit. By using the droplet detection device in the organic solvent, the droplet size, size distribution, or concentration of droplets distributed or present in an organic solvent, particularly, an organic solvent having hydrophobicity can be simultaneously detected. In particular, since water droplets in an organic solvent can be detected without redox species, a simpler detection device than the prior art can be presented.

또 다른 목적은, 물방울, 전해질 및 유기용매를 포함하는 용액을 반응부에 주입하는 단계; 상기 반응부 내에 기준전극, 상대전극 및 작업전극을 포함하는 전극부를 제공하는 단계; 상기 작업전극에 기준전극 대비 1.2 V 내지 1.6 V의 전압을 부하하는 단계; 및 상기 전극부의 상기 작업전극의 전류의 세기 또는 충돌 주파수를 측정하는 단계;를 포함하는 유기용매 내 물 검출 방법를 제공하는 것이다. Another object is to inject a solution containing water droplets, an electrolyte and an organic solvent into the reaction unit; providing an electrode unit including a reference electrode, a counter electrode, and a working electrode in the reaction unit; loading the working electrode with a voltage of 1.2 V to 1.6 V compared to the reference electrode; and measuring the intensity of the current or the collision frequency of the working electrode of the electrode part; to provide a method for detecting water in an organic solvent comprising a.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 유기용매 내 물방울 검출 장치는 물방울, 전해질 및 유기용매를 포함하는 용액이 반응하는 반응부; 상기 반응부 내에 위치하며, 기준전극, 상대전극 및 작업전극을 포함하는 전극부; 및 상기 전극부의 작업전극의 표면에 상기 물방울이 충돌 또는 흡착시 발생하는 전류의 세기 또는 충돌 주파수를 측정하는 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. A water droplet detection apparatus in an organic solvent of the present invention for achieving the above technical problem includes a reaction unit in which a solution containing water droplets, an electrolyte, and an organic solvent reacts; an electrode part located in the reaction part and including a reference electrode, a counter electrode, and a working electrode; and a measuring unit for measuring the intensity or collision frequency of a current generated when the water droplet collides or adsorbs on the surface of the working electrode of the electrode unit.

상기 측정부에서 측정한 전류의 세기 변화를 통하여 상기 반응부 내의 상기 물방울의 직경을 검출하는 검출부를 더 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. It may further include a detection unit for detecting the diameter of the water drop in the reaction unit through a change in the intensity of the current measured by the measuring unit, but is not limited thereto.

상기 물방울의 직경을 통해서 상기 물방울의 크기 분포를 구하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The size distribution of the droplet may be obtained through the diameter of the droplet, but is not limited thereto.

상기 충돌 주파수를 통해서 상기 물방울의 농도를 구하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. It may be to obtain the concentration of the water droplet through the collision frequency, but is not limited thereto.

상기 전류의 세기 측정을 위하여 상기 작업전극에 기준전극 대비 1.2 V 내지 1.6 V의 전압을 부하하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In order to measure the intensity of the current, the working electrode may be loaded with a voltage of 1.2 V to 1.6 V compared to the reference electrode, but is not limited thereto.

시간의 흐름에 따라 상기 작업전극에서의 전류의 세기 변화를 표시할 수 있는 출력부를 더 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. It may further include an output unit capable of displaying a change in the intensity of the current in the working electrode over time, but is not limited thereto.

상기 작업전극은 탄소 섬유, 인듐 산화주석, 불소도핑 산화주석, 보론도핑 다이아몬드, 금, 은, 백금, 구리, 니켈 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The working electrode may include a material selected from the group consisting of carbon fiber, indium tin oxide, fluorine-doped tin oxide, boron-doped diamond, gold, silver, platinum, copper, nickel, and combinations thereof, but is limited thereto. it's not going to be

상기 전해질은 MgSO4, CaSO4, NaCl, KCl, HCl, KOH, NaOH, NaNO3, KNO3, H3PO4 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 전해질을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The electrolyte may include an electrolyte selected from the group consisting of MgSO 4 , CaSO 4 , NaCl, KCl, HCl, KOH, NaOH, NaNO 3 , KNO 3 , H 3 PO 4 and combinations thereof, but is limited thereto. it's not going to be

유기용매 내 물방울 검출 방법은 물방울, 전해질 및 유기용매를 포함하는 용액을 반응부에 주입하는 단계; 상기 반응부 내에 기준전극, 상대전극 및 작업전극을 포함하는 전극부를 제공하는 단계; 상기 작업전극에 기준전극대비 1.2 V 내지 1.6 V의 전압을 부하하는 단계; 및 상기 전극부의 상기 작업전극의 전류의 세기 또는 충돌 주파수를 측정하는 단계;를 포함한다. The method for detecting water droplets in an organic solvent includes: injecting a solution containing water droplets, an electrolyte, and an organic solvent into a reaction unit; providing an electrode unit including a reference electrode, a counter electrode, and a working electrode in the reaction unit; loading the working electrode with a voltage of 1.2 V to 1.6 V compared to the reference electrode; and measuring the intensity of the current or the collision frequency of the working electrode of the electrode part.

상기 전류의 세기 변화를 통하여 상기 물방울의 직경을 검출하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. It may be to detect the diameter of the water droplet through the change in the intensity of the current, but is not limited thereto.

상기 물방울의 직경을 통해서 상기 물방울의 크기 분포를 구하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The size distribution of the droplet may be obtained through the diameter of the droplet, but is not limited thereto.

상기 충돌 주파수를 통해서 상기 물방울의 농도를 구하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The concentration of the water droplet may be obtained through the collision frequency, but is not limited thereto.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다. The above-described problem solving means are merely exemplary, and should not be construed as limiting the present application. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology may have the following effects. However, this does not mean that a specific embodiment should include all of the following effects or only the following effects, so the scope of the disclosed technology should not be construed as being limited thereby.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 유기용매 내 물방울 검출 장치를 이용함으로써 유기용매, 특히 소수성을 가진 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 물방울의 크기, 크기의 분포, 농도 등을 동시에 검출할 수 있다. 특히, 산화환원종 없이 유기용매 내 물방울을 검출할 수 있기 때문에 종래기술 보다 더 간단한 검출 장치를 제시할 수 있다.According to the problem solving means of the present application described above, by using the water droplet detection device in the organic solvent according to the present application, the size, distribution of size, concentration, etc. of water droplets distributed or existing in an organic solvent, particularly an organic solvent having hydrophobicity, can be simultaneously detected. can In particular, since water droplets in an organic solvent can be detected without redox species, a simpler detection device than the prior art can be proposed.

또한, 종래에 사용하는 동적 광산란법의 경우 물방울 크기의 분포를 평균적으로만 나타내었기 때문에 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 각각의 물방울의 직경 및 정확한 크기 분포를 검출할 수 없는 단점이 있었다. 하지만 본원의 유기용매 내 물방울 검출 장치를 이용함으로써 각각의 물방울(액적)의 직경과 정확한 크기 분포를 검출할 수 있다.In addition, in the case of the dynamic light scattering method used in the prior art, since the distribution of the size of the water droplets is shown only on average, there is a disadvantage in that the diameter and exact size distribution of each water droplet distributed or present in the organic solvent cannot be detected. However, the diameter and accurate size distribution of each droplet (droplet) can be detected by using the droplet detection device in the organic solvent of the present application.

나아가, 동적 광산란법의 경우 농도를 측정할 수 없으나, 본원에 따른 유기용매 내 물방울 검출장치는 충돌 주파수를 이용하여 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 물방울의 농도를 측정할 수 있다. Furthermore, in the case of the dynamic light scattering method, the concentration cannot be measured, but the apparatus for detecting water droplets in an organic solvent according to the present application can measure the concentration of water droplets distributed or present in the organic solvent by using the collision frequency.

도 1은 본원의 일 구현예에 따른 유기용매 내 물방울 검출 장치의 도면이다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 물방울의 산화에 따른 전류변화를 나타낸 도면이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 농도에 따른 충돌 주파수의 그래프이다.
도 4는 본원의 일 구현예에 따른 유기용매 내 물방울 검출 방법의 순서도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본원의 일 실시예에 따른 전기화학적 실험에서의 전압에 따른 전류세기 변화를 시간에 따라 나타낸 그래프이다.
도 6a 내지 도 6d는 본원의 일 실시예에 따른 전기화학적 실험에서의 물방울의 농도에 따른 전류 세기를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본원의 일 실시예 및 비교예에 따른 전기화학적 실험에서의 물방울의 크기 분포를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본원의 일 실시예 및 비교예에 따른 따른 전기화학적 실험에서의 물방울의 크기 분포를 나타낸 그래프이다.
1 is a diagram of an apparatus for detecting water droplets in an organic solvent according to an embodiment of the present application.
2 is a view showing a change in current according to the oxidation of water droplets according to an embodiment of the present application.
3 is a graph of the collision frequency according to the concentration according to an embodiment of the present application.
4 is a flowchart of a method for detecting water droplets in an organic solvent according to an exemplary embodiment of the present application.
5A to 5E are graphs showing changes in current strength according to voltage in an electrochemical experiment according to an embodiment of the present application with time.
6A to 6D are graphs showing the current intensity according to the concentration of water droplets in an electrochemical experiment according to an embodiment of the present application.
7 is a graph showing the size distribution of water droplets in an electrochemical experiment according to an embodiment and a comparative example of the present application.
8 is a graph showing the size distribution of water droplets in an electrochemical experiment according to an embodiment and a comparative example of the present application.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In describing each figure, like reference numerals are used for like elements. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The term “and/or” includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. shouldn't

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when it is said that a member is positioned "on", "on", "on", "under", "under", or "under" another member, this means that a member is positioned on the other member. It includes not only the case where they are in contact, but also the case where another member exists between two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다. As used herein, the terms "about," "substantially," and the like are used in a sense at or close to the numerical value when the manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are presented, and to aid in the understanding of the present application. It is used to prevent an unconscionable infringer from using the mentioned disclosure in an unreasonable manner. Also, throughout this specification, "step to" or "step to" does not mean "step for".

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination of these" included in the expression of the Markush form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the components described in the expression of the Markush form, and the components It is meant to include one or more selected from the group consisting of.

이하에서는 본원의 유기용매 내 물방울 검출 장치 및 방법에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, an apparatus and method for detecting water droplets in an organic solvent of the present application will be described in detail with reference to embodiments, examples, and drawings. However, the present application is not limited to these embodiments and examples and drawings.

본원은, 물방울, 전해질 및 유기용매를 포함하는 용액이 반응하는 반응부; 상기 반응부 내에 위치하며, 기준전극, 상대전극 및 작업전극을 포함하는 전극부; 및 상기 전극부의 작업전극의 표면에 상기 물방울이 충돌 또는 흡착시 발생하는 전류의 세기 또는 충돌 주파수를 측정하는 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기용매 내 물방울 검출 장치에 관한 것이다. Herein, a reaction unit in which a solution containing water droplets, an electrolyte and an organic solvent reacts; an electrode part located in the reaction part and including a reference electrode, a counter electrode, and a working electrode; And it relates to a water droplet detection device in an organic solvent comprising a; and a measuring unit for measuring the intensity or collision frequency of the current generated when the water droplet collides or adsorbs on the surface of the working electrode of the electrode unit.

본원에 따른 유기용매 내 물방울 검출 장치를 이용함으로써 유기용매, 특히 소수성을 가진 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 물방울의 크기, 크기의 분포, 농도 등을 동시에 검출할 수 있다. 특히, 산화환원종 없이 유기용매 내 물방울을 검출할 수 있기 때문에 종래기술 보다 더 간단한 검출 장치를 제시할 수 있다. By using the apparatus for detecting water droplets in an organic solvent according to the present application, the size, distribution, concentration, etc. of water droplets distributed or present in an organic solvent, particularly, an organic solvent having hydrophobicity can be simultaneously detected. In particular, since water droplets in an organic solvent can be detected without redox species, a simpler detection device than the prior art can be presented.

상기 유기용매 내 물방울은 상기 유기용매 내에 분자 상태로 용해되어있는 물 외에 상기 유기용매와 혼합되지 않고 물방울 형태로 분리되어 있는 물방울을 의미하는 것이다. 즉, 본원은 상기 유기용매와 혼합되지 않고 상분리가 일어나 물방울 형태로 존재하는 물의 집합체를 측정하기 위한 검출 장치에 관한 것이다. The water droplets in the organic solvent refer to water droplets separated in the form of water droplets without mixing with the organic solvent other than water dissolved in a molecular state in the organic solvent. That is, the present application relates to a detection device for measuring an aggregate of water present in the form of water droplets due to phase separation without mixing with the organic solvent.

나아가, 본원에 따른 검출 장치를 이용하여 배경전류를 측정함으로써 상기 유기용매 내에 분자 상태로 용해되어 있는 물의 양 또한 검출할 수 있다. Furthermore, the amount of water dissolved in a molecular state in the organic solvent may also be detected by measuring the background current using the detection device according to the present application.

도 1은 본원의 일 구현예에 따른 유기용매 내 물방울 검출 장치의 도면이다. 1 is a diagram of an apparatus for detecting water droplets in an organic solvent according to an embodiment of the present application.

구체적으로, 반응부(110)는 상기 작업전극(123)과 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 물방울의 입자 간의 충돌이 발생하는 곳으로, 검출 대상인 물방울이 일정 기간 동안 반응부(110) 내에 저장되면서 상기 작업전극(123)과 충돌을 일으키는 공간을 제공하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 반응부(110)의 형상은 원통, 플레이트, 정육면체, 직육면체, 정다면체, 다각기둥 또는 구 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Specifically, the reaction unit 110 is a place where collision occurs between the working electrode 123 and the particles of water droplets distributed or existing in the organic solvent, and the water droplet, which is the detection target, is stored in the reaction unit 110 for a certain period of time. It may be to provide a space causing a collision with the working electrode 123, but is not limited thereto. The shape of the reaction unit 110 may be a cylinder, a plate, a cube, a cuboid, a regular polyhedron, a polygonal prism, or a sphere, but is not limited thereto.

상기 작업전극(123)은 전극 반응에 직접 참가하여 반응을 일으키는 전극을 의미하며, 본 발명에서 사용되는 작업전극(123)은 상기 물방울의 산화 반응을 일으키는 전극을 의미한다. The working electrode 123 refers to an electrode that directly participates in an electrode reaction to cause a reaction, and the working electrode 123 used in the present invention refers to an electrode that causes an oxidation reaction of the water droplet.

도 2는 본원의 일 구현예에 따른 물방울의 산화에 따른 전류변화를 나타낸 도면이다. 2 is a view showing a change in current according to the oxidation of water droplets according to an embodiment of the present application.

구체적으로, 상기 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 상기 물방울이 상기 작업전극(123) 상에서 산화반응을 일으키면서 발생한 전자로 인해 전류의 세기 변화가 나타나게 된다. 즉, 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 물방울이 상기 작업전극의 표면에서 직접적으로 산화반응을 일으켰을 때 나타나는 전류세기 및 충돌 주파수를 측정함으로써 물방울의 크기, 크기분포, 또는 농도를 검출할 수 있는 것이다. 따라서, 물방울의 직접적인 산화반응을 이용하기 때문에 산화환원반응을 위한 산화환원종을 필요로 하지 않는 장점이 있다.Specifically, the change in the intensity of the current appears due to electrons generated while the water droplets distributed or present in the organic solvent undergo an oxidation reaction on the working electrode 123 . That is, the size, size distribution, or concentration of water droplets can be detected by measuring the current strength and collision frequency that appear when water droplets distributed or present in the organic solvent directly oxidize on the surface of the working electrode. Therefore, since the direct oxidation reaction of water droplets is used, there is an advantage in that redox species are not required for the redox reaction.

상기 작업전극(123)은 탄소 섬유, 인듐 산화주석, 불소도핑 산화주석, 보론도핑 다이아몬드, 금, 은, 백금, 구리, 니켈 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The working electrode 123 may include a material selected from the group consisting of carbon fiber, indium tin oxide, fluorine-doped tin oxide, boron-doped diamond, gold, silver, platinum, copper, nickel, and combinations thereof. , but is not limited thereto.

상기 작업전극(123) 표면의 형상은 삼각형, 사각형, 오각형 등 다각형, 원형, 타원형, 반원형, 구형, 반구형, 피라미드형, 원통형, 사면체형, 육면체형, 함몰형 또는 비정형일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 작업전극(123) 표면의 형상은 원형인 것이 바람직할 수 있다. 이는 원형이 전극 중심으로부터 전극 가장자리까지의 최대거리가 일정하기 때문이다. The shape of the surface of the working electrode 123 may be polygonal, circular, elliptical, semi-circular, spherical, hemispherical, pyramidal, cylindrical, tetrahedral, hexahedral, recessed or irregular, such as triangle, square, pentagon, etc., but is limited thereto. it is not The shape of the surface of the working electrode 123 may be a circular shape. This is because the maximum distance from the center of the electrode to the edge of the circle is constant.

상기 작업전극(123)은 초미세전극으로 이루어질 수 있으며, 상기 작업전극(123) 표면의 최대 대각선 길이가 10 ㎛ 내지 500 ㎛인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The working electrode 123 may be formed of an ultra-fine electrode, and the maximum diagonal length of the surface of the working electrode 123 may be 10 μm to 500 μm, but is not limited thereto.

상기 작업전극(123)은 1개 또는 상기 작업전극(123)의 표면의 최대 대각선의 길이가 상이한 2개 이상일 수 있으며, 상기 작업전극(123)의 최대 대각선 길이를 달리하는 2개 이상의 작업전극(123)을 장착함으로써 상이한 크기를 갖는 물의 크기, 또는 농도를 동시에 검출할 수 있다. The working electrode 123 may be one or two or more having different maximum diagonal lengths of the surface of the working electrode 123, and two or more working electrodes having different maximum diagonal lengths of the working electrode 123 ( 123), it is possible to simultaneously detect the size or concentration of water having different sizes.

상기 기준전극(121)은 전위 측정 시 단극 전위가 일정하여 기준이 될 수 있는 전극을 의미한다. 상기 기준전극은 Ag, Au, Pt, Cu, Al 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 금속을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The reference electrode 121 refers to an electrode capable of serving as a reference by having a constant unipolar potential when measuring an electric potential. The reference electrode may include a metal selected from the group consisting of Ag, Au, Pt, Cu, Al, and combinations thereof, but is not limited thereto.

상기 상대전극(122)은 상기 작업전극(123) 또는 상기 기준전극(121)과 짝지어 전극반응을 일으키는 전극을 의미할 수 있다. 상기 상대전극(122)은 Pt, Au, IrO2, Cu, Al, Ag, Ni, C, 상기 기준전극 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The counter electrode 122 may refer to an electrode that causes an electrode reaction by being paired with the working electrode 123 or the reference electrode 121 . The counter electrode 122 may include a material selected from the group consisting of Pt, Au, IrO 2 , Cu, Al, Ag, Ni, C, the reference electrode, and combinations thereof, but is limited thereto no.

상기 기준전극(121), 상기 상대전극(122), 및 상기 작업전극(123)의 형상 및 크기는 동일하거나 다르게 형성될 수 있다. The shape and size of the reference electrode 121 , the counter electrode 122 , and the working electrode 123 may be the same or different.

상기 기준전극(121), 상기 상대전극(122), 및 상기 작업전극(123)이 상기 반응부(110) 내에 장착되는 위치에는 제한이 없으나, 상기 반응부(110)의 내벽에 부착되는 것보다는 이격되어 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기준전극(121), 상기 상대전극(122), 및 상기 작업전극(123) 간의 거리에는 제한이 없으나, 1 cm이내에 배치되는 것이 바람직하다. There is no limitation on positions at which the reference electrode 121 , the counter electrode 122 , and the working electrode 123 are mounted in the reaction unit 110 , but rather than being attached to the inner wall of the reaction unit 110 . It is preferable to be spaced apart. In addition, there is no limitation on the distance between the reference electrode 121 , the counter electrode 122 , and the working electrode 123 , but it is preferably arranged within 1 cm.

상기 전해질은 MgSO4, CaSO4, NaCl, KCl, HCl, KOH, NaOH, NaNO3, KNO3, H3PO4 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 전해질을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The electrolyte may include an electrolyte selected from the group consisting of MgSO 4 , CaSO 4 , NaCl, KCl, HCl, KOH, NaOH, NaNO 3 , KNO 3 , H 3 PO 4 and combinations thereof, but is limited thereto. it's not going to be

상기 전해질의 농도는 10 mM 내지 100 mM인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 전해질의 농도가 10 mM 미만일 경우 상기 물방울의 과전압을 낮추는 역할을 충분히 할 수 없다. The concentration of the electrolyte may be 10 mM to 100 mM, but is not limited thereto. When the concentration of the electrolyte is less than 10 mM, it cannot sufficiently serve to lower the overvoltage of the water droplet.

상기 전해질은 상기 물의 과전압을 낮추고 상기 물방울을 안정화 시키는 역할을 한다.The electrolyte serves to lower the overvoltage of the water and stabilize the water droplet.

상기 측정부(130)는 상기 작업전극(123)의 표면에 상기 물방울이 충돌 또는 흡착시 발생하는 전류의 세기 또는 충돌 주파수를 측정한다. The measuring unit 130 measures the intensity or collision frequency of the current generated when the water droplet collides or adsorbs on the surface of the working electrode 123 .

상기 측정부(130)에서 측정한 전류의 세기 변화를 통하여 상기 반응부(110) 내의 상기 물방울의 직경을 검출하는 검출부(미도시)를 더 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.It may further include a detection unit (not shown) for detecting the diameter of the water drop in the reaction unit 110 through the change in the intensity of the current measured by the measurement unit 130, but is not limited thereto.

상기 전류의 세기 측정을 위하여 상기 작업전극(123)에 기준전극 대비 1.2 V 내지 1.6 V의 전압을 부하하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In order to measure the intensity of the current, the working electrode 123 may be loaded with a voltage of 1.2 V to 1.6 V compared to the reference electrode, but is not limited thereto.

상기 기준전극은 은/염화은 기준전극인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The reference electrode may be a silver/silver chloride reference electrode, but is not limited thereto.

상기 작업전극에 1.2 V 미만의 전압을 부하하면, 상기 물방울의 산화가 충분히 일어나지 않아 전류의 세기를 측정할 수 없고, 상기 작업전극에 1.6 V를 초과하는 전압을 부하하는 경우, 백그라운드 전류 및 노이즈가 증가한다. When a voltage of less than 1.2 V is loaded on the working electrode, the oxidation of the water droplets does not occur sufficiently, so the strength of the current cannot be measured, and when a voltage exceeding 1.6 V is loaded on the working electrode, the background current and noise increases

상기 물방울의 직경은 하기 수학식 1로부터 구하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The diameter of the water droplet may be obtained from Equation 1 below, but is not limited thereto.

Figure 112019094297623-pat00001
Figure 112019094297623-pat00001

상기 수학식 1에서, 상기 ddrop은 상기 물의 물방울 직경이고, 상기 Q는 상기 전류 세기의 적분 값이고, 상기 n은 분자당 이동하는 전자의 수이고, 상기 F는 패러데이 상수이고, 상기 Credox는 상기 물방울 내 산화환원 분자의 농도이다. In Equation 1, the d drop is the diameter of the water droplet, Q is the integral value of the current strength, n is the number of electrons moving per molecule, F is the Faraday constant, and C redox is The concentration of redox molecules in the water droplet.

구체적으로, 상기 Q는 전류의 세기가 나타나는 피크(peak)에서의 적분 값을 구한 것이다. Specifically, Q is an integral value obtained at a peak at which the intensity of the current appears.

상기 물방울이 산화되면서 물 분자 하나 당 두 개의 전자가 생성되므로, 상기 n은 2이다. Since two electrons are generated per water molecule as the water droplet is oxidized, n is 2.

상기 Credox는 산화환원 종의 농도일 수 있다. The C redox may be a concentration of redox species.

상기 산화환원 종은 물이며, 상기 Credox는 상기 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 상기 물의 농도를 의미하는 것이다. The redox species is water, and the C redox means the concentration of water distributed or present in the organic solvent.

상기 물방울의 직경은 상기 물방울이 구형이라고 가정했을 때의 직경이다. The diameter of the water droplet is a diameter when it is assumed that the water droplet is spherical.

상기 물방울의 직경을 통해서 상기 물방울의 크기 분포를 구하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The size distribution of the droplet may be obtained through the diameter of the droplet, but is not limited thereto.

상기 수학식 1을 통해서 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 각각의 상기 물방울(액적)의 직경을 구할 수 있으며, 이를 바탕으로 크기 분포를 구할 수 있다. 종래에 사용하는 동적 광산란법의 경우 물방울 크기의 분포를 평균적으로만 나타내었기 때문에 각각의 물방울의 직경 및 정확한 크기 분포를 검출할 수 없었다. 하지만 본원의 유기용매 내 물방울 검출 장치를 이용함으로써 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 각각의 물방울(액적)의 직경과 정확한 크기 분포를 검출할 수 있다. The diameter of each of the water droplets (droplets) distributed or present in the organic solvent can be obtained through Equation 1, and the size distribution can be obtained based on this. In the case of the conventionally used dynamic light scattering method, since the distribution of the size of the water droplet was only averaged, the diameter and the exact size distribution of each droplet could not be detected. However, it is possible to detect the diameter and exact size distribution of each droplet (droplet) distributed or existing in the organic solvent by using the droplet detection device in the organic solvent of the present application.

상기 충돌 주파수를 통해서 상기 물방울의 농도를 구하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. It may be to obtain the concentration of the water droplet through the collision frequency, but is not limited thereto.

도 3은 본원의 일 실시예에 따른 농도에 따른 충돌 주파수의 그래프이다. 3 is a graph of the collision frequency according to the concentration according to an embodiment of the present application.

구체적으로, 도 3에 나타난 그래프는 반복적인 실험(하기 실시예)을 통해서 나타낸 그래프이다. Specifically, the graph shown in FIG. 3 is a graph shown through repeated experiments (examples below).

상기 도 3에 나타난 그래프를 바탕으로 하기 수학식 2를 나타내었으며, 하기 수학식 2를 통하여 상기 물방울의 농도를 구할 수 있다.Equation 2 is shown based on the graph shown in FIG. 3, and the concentration of the water droplet can be obtained through Equation 2 below.

Figure 112019094297623-pat00002
Figure 112019094297623-pat00002

상기 수학식 2에서 fexp는 실험적으로 구한 충돌 주파수이고, 상기 Cems는 상기 유기용매 내의 상기 물방울의 농도이다. In Equation 2, f exp is an experimentally obtained collision frequency, and C ems is the concentration of the water droplet in the organic solvent.

충돌 주파수의 이론 값은 하기 수학식 3을 통해서 구할 수 있다. The theoretical value of the collision frequency can be obtained through Equation 3 below.

Figure 112019094297623-pat00003
Figure 112019094297623-pat00003

상기 수학식 3에서, 상기 fthe는이론적으로 구한 충돌 주파수이고, 상기 Dems는 물방울의 확산계수이고, 상기 Cems는 유기용매 내의 물방울의 농도이고, 상기 re는 전극의 직경이고, 상기 NA는 아보가드로 상수이다. In Equation 3, the f the is the theoretically obtained collision frequency, the D ems is the diffusion coefficient of the water droplet, the C ems is the concentration of the water droplet in the organic solvent, the r e is the diameter of the electrode, the N A is Avogadro's constant.

유기용매 내의 물방울의 농도가 14 pM, 32.7 pM, 49.1 pM 및 65.5 pM일 경우 상기 수학식 3을 통해서 구한 충돌 주파수는 각각 0.35 Hz, 0.81 hz, 1.21 Hz 및 1.62 Hz인 반면, 상기 수학식 2를 통해서 구한 충돌 주파수는 0.03 hz, 0.09 Hz, 0.14 Hz 및 0.21Hz로 이론 값보다 8배 내지 10배 정도 차이가 나는 것으로 나타났다. 이는 구체적으로, 상기 유기용매 및 상기 물방울을 상기 반응부(110) 내에 주입할 때 발생하는 상기 물방울의 응집 및 퇴적현상으로 인해 나타나는 것이다. 만약, 강한 유화제를 첨가할 경우 상기 물방울이 상기 유기용매 내에 골고루 분산되어 응집 및 퇴적현상이 발생하지 않아 실험적으로 구한 충돌 주파수와 이론적으로 구한 충돌 주파수가 일치하게 된다. 하지만 실제 상황에서는 상기 유기용매 내에 상기 물방울이 안정적으로 분산되어 있기 때문에 상기 응집 및 퇴적으로 인해 나타나는 차이는 무시할 수 있다. When the concentration of water droplets in the organic solvent is 14 pM, 32.7 pM, 49.1 pM and 65.5 pM, the collision frequencies obtained through Equation 3 are 0.35 Hz, 0.81 Hz, 1.21 Hz, and 1.62 Hz, respectively, whereas Equation 2 above The obtained collision frequencies were 0.03 Hz, 0.09 Hz, 0.14 Hz, and 0.21 Hz, which was found to be 8 to 10 times different from the theoretical value. Specifically, this occurs due to the aggregation and deposition of the water droplets that occur when the organic solvent and the water droplets are injected into the reaction unit 110 . If a strong emulsifier is added, the water droplets are evenly dispersed in the organic solvent, so that agglomeration and deposition do not occur, so that the experimentally obtained collision frequency and the theoretically obtained collision frequency coincide. However, in an actual situation, since the water droplets are stably dispersed in the organic solvent, the difference due to the aggregation and deposition can be neglected.

시간의 흐름에 따라 상기 작업전극에서의 전류의 세기 변화를 표시할 수 있는 출력부(미도시)를 더 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. It may further include an output unit (not shown) capable of displaying a change in the intensity of the current in the working electrode over time, but is not limited thereto.

본원은 물방울, 전해질 및 유기용매를 포함하는 용액을 반응부에 주입하는 단계; 상기 반응부 내에 기준전극, 상대전극 및 작업전극을 포함하는 전극부를 제공하는 단계; 상기 작업전극에 1.2 V 내지 1.6 V의 전압을 부하하는 단계; 및 상기 전극부의 상기 작업전극의 전류의 세기 또는 충돌 주파수를 측정하는 단계;를 포함하는 유기용매 내 물방울 검출 방법를 제공한다.The present application includes the steps of injecting a solution containing water droplets, an electrolyte and an organic solvent into the reaction unit; providing an electrode unit including a reference electrode, a counter electrode, and a working electrode in the reaction unit; loading a voltage of 1.2 V to 1.6 V to the working electrode; and measuring the intensity of the current or the collision frequency of the working electrode of the electrode part.

도 4는 본원의 일 구현예에 따른 유기용매 내 물방울 검출 방법의 순서도이다. 4 is a flowchart of a method for detecting water droplets in an organic solvent according to an exemplary embodiment of the present application.

먼저, 물방울, 전해질 및 유기용매를 포함하는 용액을 반응부에 주입한다(S100). First, a solution containing water droplets, an electrolyte, and an organic solvent is injected into the reaction unit (S100).

이어서, 상기 반응부 내에 기준전극, 상대전극 및 작업전극을 포함하는 전극부를 제공한다(S200). Next, an electrode unit including a reference electrode, a counter electrode, and a working electrode is provided in the reaction unit (S200).

상기 전극부는 상기 유기용매 내 물방울 검출 장치를 사용하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The electrode part may use a water droplet detection device in the organic solvent, but is not limited thereto.

이어서, 상기 작업전극에 기준전극 대비 1.2 V 내지 1.6 V의 전압을 부하한다(S300). Then, a voltage of 1.2 V to 1.6 V compared to the reference electrode is applied to the working electrode (S300).

상기 기준전극은 은/염화은 기준전극인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The reference electrode may be a silver/silver chloride reference electrode, but is not limited thereto.

상기 작업전극에 1.2 V 미만의 전압을 부하하면, 상기 물방울의 산화가 충분히 일어나지 않아 전류의 세기를 측정할 수 없고, 상기 작업전극에 1.6 V를 초과하는 전압을 부하하는 경우, 백그라운드 전류 및 노이즈가 증가한다.When a voltage of less than 1.2 V is loaded on the working electrode, the oxidation of the water droplets does not occur sufficiently, so the strength of the current cannot be measured, and when a voltage exceeding 1.6 V is loaded on the working electrode, the background current and noise increases

이어서, 상기 전극부의 상기 작업전극의 전류세기 또는 충돌 주파수를 측정한다(S400). Then, the current strength or collision frequency of the working electrode of the electrode part is measured (S400).

상기 전류의 세기 변화를 통하여 상기 물방울의 직경을 검출하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. It may be to detect the diameter of the water droplet through the change in the intensity of the current, but is not limited thereto.

상기 물방울의 직경은 상기 수학식 1로부터 구하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The diameter of the water droplet may be obtained from Equation 1, but is not limited thereto.

상기 물방울의 직경을 통해서 상기 물방울의 크기 분포를 구하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The size distribution of the droplet may be obtained through the diameter of the droplet, but is not limited thereto.

상기 충돌 주파수를 통해서 상기 물방울의 농도를 구하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The concentration of the water droplet may be obtained through the collision frequency, but is not limited thereto.

상기 물방울의 농도는 상기 수학식 2로부터 구하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The concentration of the water droplets may be obtained from Equation 2, but is not limited thereto.

본원에 따른 유기용매 내 물방울 검출 방법은 산화환원종을 필요로 하지 않아 종래 기술보다 간단하게 유기용매 내의 물방울을 검출할 수 있다. The method for detecting water droplets in an organic solvent according to the present application does not require redox species, so it is possible to detect water droplets in an organic solvent more simply than the prior art.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail through the following examples, but the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present application.

먼저, 작업전극을 제조하기 위하여 Pt-UME를 통상적인 절차에 따라 제조하였다. 보다 구체적으로, 유리 모세관을 아세톤, 에탄올 및 증류수로 세척한 후, 직경 25㎛의 Pt 와이어를 모세관에 밀봉하였다. 그 후, 상기 전극을 경면(mirror finish)과 같이 되도록 다이아몬드 막(0.1㎛, Allied High Tech Products, Inc.)과 알루미나 분말(0.05㎛, Allied High Tech Products, Inc.)로 연마하였다. First, in order to prepare a working electrode, Pt-UME was prepared according to a conventional procedure. More specifically, after washing the glass capillary with acetone, ethanol and distilled water, a Pt wire having a diameter of 25 μm was sealed in the capillary. Thereafter, the electrode was polished with a diamond film (0.1 μm, Allied High Tech Products, Inc.) and alumina powder (0.05 μm, Allied High Tech Products, Inc.) to obtain a mirror finish.

이어서, Pt-UME(작업전극)를 제조한 후, 상기 전극을 1 mM 페로센 메탄올 용액 중의 표준 산화환원 전기화학으로 테스트한 후 실험을 진행하였다. Then, after preparing Pt-UME (working electrode), the electrode was tested by standard redox electrochemistry in 1 mM ferrocene methanol solution, and then the experiment was performed.

각각의 실험을 수행하기 전에, 상기 Pt-UME(작업전극)을 경면과 같은 표면이 관찰될 때까지 3 ㎛ 및 0.1 ㎛의 다이아몬드 막으로 연마하였다. Before performing each experiment, the Pt-UME (working electrode) was polished with diamond films of 3 μm and 0.1 μm until a mirror-like surface was observed.

이어서, 유기용매로서 1,2-다이클로로에테인(1,2-Dichloroethane, DCE)을 사용하였고, 상기 용매 내에 물의 농도가 0.1 M이 되도록 제조하였다. 전해질로서 MgSO4를 사용하였고, MgSO4가 55mM의 농도로 포함되어 있는 물 40 ㎕를 상기 DCE 용액(0.1 M 물 포함) 5 ml에 첨가하여 혼합용액(98 pM)을 제조하였다. 상기 혼합용액을 초음파로 분산하였다. 상기 초음파로 분산한 혼합용액(98 pM) 0.5 ml를 상기 DCE 용액(0.1 M 물 포함) 3ml에 묽혀 혼합용액(14 pM)을 제조하였다. 희석된 물방울의 농도(Cems)는 하기 수학식 4를 통해서 추정하였다. Then, 1,2-dichloroethane (DCE) was used as an organic solvent, and the concentration of water in the solvent was 0.1 M. MgSO 4 was used as an electrolyte, and 40 μl of water containing MgSO 4 at a concentration of 55 mM was added to 5 ml of the DCE solution (including 0.1 M water) to prepare a mixed solution (98 pM). The mixed solution was dispersed by ultrasonic wave. 0.5 ml of the ultrasonically dispersed mixed solution (98 pM) was diluted with 3 ml of the DCE solution (including 0.1 M water) to prepare a mixed solution (14 pM). The concentration (C ems ) of the diluted water droplet was estimated through Equation 4 below.

Figure 112019094297623-pat00004
Figure 112019094297623-pat00004

상기 수학식 4에서, 상기 Cems는 희석된 물방울의 농도, 상기 nems는 물방울의 몰수, 상기 Nems는 물방울의 개수, 상기 NA는 아보가드로 상수, 상기 V는 용액의 부피, 상기 VW는 물의 부피, 상기 Vems는 한 개의 물방울의 부피이다. 상기 Vems는 하기 수학식 5를 통해서 구할 수 있다. In Equation 4, the C ems is the concentration of the diluted water droplet, the n ems is the number of moles of the water droplet, the N ems is the number of water droplets, the N A is Avogadro's constant, V is the volume of the solution, and V W is The volume of water, V ems , is the volume of one droplet. The V ems can be obtained through Equation 5 below.

Figure 112019094297623-pat00005
Figure 112019094297623-pat00005

상기 수학식 5에서, rems는 DLS로 측정한 물방울의 직경이다. In Equation 5, r ems is the diameter of the water droplet measured by DLS.

이어서, 기준전극으로서 Ag/AgCl 전극, 상대전극으로서 백금 와이어(Pt wire), 및 작업전극으로서 상기 Pt-UME를 포함하는 3전극 셀로 구성된 CHI617 및 721 포텐시오텟(CH Instrument Inc., Austin, TX)의 전위차계를 이용하여 전기화학적 실험을 측정하였다. 모든 전기화학적 실험은 페러데이 케이지(Wuhan Corrtest Instrument Co., Ltd, Wuhan, China) 내에서 수행되었다. Then, CHI617 and 721 potentiotets (CH Instrument Inc., Austin, TX) consisting of a three-electrode cell comprising an Ag/AgCl electrode as a reference electrode, a Pt wire as a counter electrode, and the Pt-UME as a working electrode. ), the electrochemical experiment was measured using a potentiometer. All electrochemical experiments were performed in a Faraday cage (Wuhan Corrtest Instrument Co., Ltd, Wuhan, China).

상기 초음파로 분산한 혼합용액(98 pM) 1 ml를 상기 DCE 용액(0.1 M 물 포함) 2ml에 첨가하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합용액(32.7 pM)을 제조하였다. A mixed solution (32.7 pM) was prepared in the same manner as in Example 1, except that 1 ml of the ultrasonically dispersed mixed solution (98 pM) was added to 2 ml of the DCE solution (including 0.1 M water).

상기 초음파로 분산한 혼합용액(98 pM) 2 ml를 상기 DCE 용액(0.1 M 물 포함) 2ml에 첨가하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합용액(49.1 pM)을 제조하였다. A mixed solution (49.1 pM) was prepared in the same manner as in Example 1, except that 2 ml of the ultrasonically dispersed mixed solution (98 pM) was added to 2 ml of the DCE solution (including 0.1 M water).

상기 초음파로 분산한 혼합용액(98 pM) 2 ml를 상기 DCE 용액(0.1 M 물 포함) 1ml에 첨가하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합용액(65.5 pM)을 제조하였다. A mixed solution (65.5 pM) was prepared in the same manner as in Example 1, except that 2 ml of the ultrasonically dispersed mixed solution (98 pM) was added to 1 ml of the DCE solution (including 0.1 M water).

[비교예][Comparative example]

전기화학적 실험을 동적 광산란법(Dynamic Light Scattering, DLS)(Zetasizer Nano ZS90, Malvern Panalytical Ltd, Malvern,m UK)을 이용하여 측정하는 것을 제외하고, 실시예와 동일한 방법으로 실험을 수행하였다. The electrochemical experiment was performed in the same manner as in the Example, except that the electrochemical experiment was measured using a Dynamic Light Scattering (DLS) (Zetasizer Nano ZS90, Malvern Panalytical Ltd, Malvern, m UK).

[평가][evaluation]

1. 전압에 따른 전류세기1. Current strength according to voltage

상기 실시예 1 내지 4에서 수행한 전기화학적 실험에서 전압에 따른 전류 세기를 측정하였고, 이를 도 5로서 나타내었다. In the electrochemical experiments performed in Examples 1 to 4, the current intensity according to voltage was measured, and this is shown as FIG. 5 .

도 5a 내지 도 5e는 본원의 일 실시예에 따른 전기화학적 실험에서의 전압에 따른 전류세기 변화를 시간에 따라 나타낸 그래프이다. 5A to 5E are graphs showing changes in current strength according to voltage in an electrochemical experiment according to an embodiment of the present application with time.

구체적으로, 도 5a 내지 도 5e에서 원으로 표시된 부분을 확대한 그래프를 오른쪽에 나타내었다. Specifically, an enlarged graph of a portion indicated by a circle in FIGS. 5A to 5E is shown on the right.

도 5a 및 도 5b에 나타난 결과에 따르면, 작업전극에 0.8 V 및 1.0 V를 부하하는 경우, 전류의 세기가 나타나지 않았다. 이는 물의 산화가 충분히 일어나지 않아 전류의 세기를 측정할 수 없는 것이다. 도c 내지 도e에 나타난 결과에 따르면, 작업전극에 부하되는 전압이 증가할수록 백그라운드와 노이즈가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 너무 높은 전압을 부하하지 않도록 해야 한다. 즉, 정확한 측정을 위해서는 작업전극에 1.2 V 내지 1.6 V의 전압을 부하하는 것이 바람직하다. According to the results shown in FIGS. 5A and 5B , when 0.8 V and 1.0 V were applied to the working electrode, the strength of the current did not appear. This means that the current strength cannot be measured because the oxidation of water does not occur sufficiently. According to the results shown in FIGS. c to e, it can be seen that the background and noise increase as the voltage applied to the working electrode increases. Therefore, it is necessary not to load too high a voltage. That is, for accurate measurement, it is preferable to load a voltage of 1.2 V to 1.6 V to the working electrode.

2. 물의 농도에 따른 유기용매 내 물방울 분석 결과 2. Analysis of water droplets in organic solvent according to water concentration

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 수행한 전기화학적 실험에서 농도에 따른 전류의 세기를 측정하였고 이를 도 6으로서 나타내었다. In the electrochemical experiments performed in Examples 1 to 3 and Comparative Examples, the intensity of the current according to the concentration was measured and is shown in FIG. 6 .

도 6a 내지 도 6d는 본원의 일 실시예에 따른 전기화학적 실험에서의 물의 농도에 따른 전류 세기를 나타낸 그래프이다. 6A to 6D are graphs showing the current intensity according to the concentration of water in an electrochemical experiment according to an embodiment of the present application.

구체적으로, 도 6a 내지 도 6d에서 각각 A, B, C 및 D로 표시된 부분을 확대한 그래프를 오른쪽에 나타내었다. 도 6a 내지 도 6d는 1.4 V의 전압 하에서 측정된 것이다. 도 6b는 실시예 1, 도 6c는 실시예 2, 도 6d는 실시예 3에 따라 제조된 혼합 용액을 측정한 것이다. Specifically, enlarged graphs of portions indicated by A, B, C, and D in FIGS. 6A to 6D are shown on the right. 6A to 6D are measured under a voltage of 1.4 V. 6B is a measurement of the mixed solution prepared according to Example 1, FIG. 6C is Example 2, and FIG. 6D is Example 3.

도 6a에 나타난 결과에 따르면, 물이 없는 용액(유기용매)을 측정했을 경우, 전류세기가 나타나지 않은 것으로 나타났다. According to the results shown in FIG. 6a, when the solution (organic solvent) without water was measured, it was found that the current strength did not appear.

도 6b 내지 도 d에 나타난 결과에서 나타난 전류의 세기를 이용하여 상기 수학식 1로부터 물의 직경을 구하였다. 본 실시예에 따른 물방울의 직경의 경우 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 물방울 각각의 직경을 상기 수학식 1을 이용하여 검출할 수 있다. 상기 물방울의 크기에 따라 개수를 구함으로써 크기 분포 그래프를 구할 수 있고, 이를 도 7로서 나타내었다. The diameter of water was obtained from Equation 1 using the intensity of the current shown in the results shown in FIGS. 6b to d. In the case of the diameter of the droplet according to the present embodiment, the diameter of each droplet distributed or existing in the organic solvent may be detected using Equation 1 above. A size distribution graph can be obtained by calculating the number according to the size of the water droplets, which is shown in FIG. 7 .

도 7은 본원의 일 실시예 및 비교예에 따른 전기화학적 실험에서의 물방울의 크기 분포를 나타낸 그래프이다. 7 is a graph showing the size distribution of water droplets in an electrochemical experiment according to an embodiment and a comparative example of the present application.

도 7에 나타난 결과에 따르면, 비교예로 측정한 물방울의 크기(직경)의 평균은 637 nm인 반면에, 실시예로 측정한 물방울의 크기(직경)의 평균은 128 nm로 나타났다. 이러한 결과가 나타나는 이유는 본원에 따른 유기용매 내 물방울 검출 장치에서는 물이 부분적으로만 산화가 일어나기 때문이다. 구체적으로, 물이 산화되면서 산소분자, 양성자, 전자가 발생하게 되는데, 물 주변의 유기용매 내로 확산되지 않기 때문에 상기 산소분자, 양성자 및 전자가 작업전극 주변에서 포화상태가 되면서 추가적인 산화가 발생하지 않고 부분적인 산화만 발생하게 되는 것이다. 실시예에 따른 결과에서, 물의 산화는 0.81%만 부분적으로 산화되었다. 이를 이용하여 100% 산화되었을 때의 물방울의 크기 및 크기 분포를 추정할 수 있다. 구체적으로, 100% 산화되었을 때의 결과값이라고 참조할 수 있는 DLS 값의 평균 지름은 637 nm이고, 본 실시예에 따라 검출된 유기용매 내 물방울의 평균 직경은 128 nm로 대략 5배 정도의 차이가 발생한다. 이를 참조하여 본 실시예에 따라 검출된 유기용매 내 물방울의 직경에 5를 곱함으로써 100% 산화되었을 때의 결과값을 산출할 수 있다. According to the results shown in FIG. 7 , the average of the size (diameter) of the water droplets measured in the comparative example was 637 nm, while the average of the size (diameter) of the water droplets measured in the example was 128 nm. The reason for this result is that, in the apparatus for detecting water droplets in an organic solvent according to the present application, only partial oxidation of water occurs. Specifically, as water is oxidized, oxygen molecules, protons, and electrons are generated. Since the oxygen molecules, protons, and electrons are not diffused into the organic solvent around the water, the oxygen molecules, protons, and electrons become saturated around the working electrode, and additional oxidation does not occur. Only partial oxidation will occur. In the results according to the examples, only 0.81% of the oxidation of water was partially oxidized. Using this, the size and size distribution of water droplets when 100% oxidized can be estimated. Specifically, the average diameter of the DLS value, which can be referred to as the result when 100% oxidized, is 637 nm, and the average diameter of the water droplets in the organic solvent detected according to this embodiment is 128 nm, which is about a 5-fold difference occurs With reference to this, by multiplying the diameter of the water droplet in the organic solvent detected according to this embodiment by 5, a result value when 100% oxidized can be calculated.

도 8은 본원의 일 실시예 및 비교예에 따른 따른 전기화학적 실험에서의 물방울의 크기 분포를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the size distribution of water droplets in an electrochemical experiment according to an embodiment and a comparative example of the present application.

구체적으로, 도 8은 본 실시예에 따른 유기용매 내 물방울이 100% 산화되었을 때의 결과값을 나타낸 것이다. 도 8을 참조하면, 보정을 통해서 유기용매 내 물방울이 100% 산화되었을 때의 결과값을 정확하게 도출해 내는 것을 확인할 수 있다. Specifically, FIG. 8 shows the result when 100% of water droplets in the organic solvent are oxidized according to the present embodiment. Referring to FIG. 8 , it can be confirmed that the result value when the water droplets in the organic solvent are 100% oxidized through the correction are accurately derived.

종래의 DLS 측정법은 입자를 포함하는 용매의 점도와 상기 용매에서의 입자의 굴절률을 알아야 입자의 크기를 측정할 수 있다. 또한, 측정 시 용액 내에 분산된 입자의 크기 및 용매에 희석된 입자의 농도가 변수로 작용하는 단점이 있다. 특히, 평균 입자의 크기는 강도분포로 나타나게 되는데, 상기 강도 분포는 각 입자 또는 산란 강도에 따라 자연적으로 가중되는 것이기 때문에, 소량의 응집/응결체 또는 대형 입자 종의 존재가 분포를 지배함에 따라 오차를 유발할 수 있다. 게다가 측정하고자 하는 일반적인 시료들에 존재하는 입자들이 동일한 크기를 가지고 있지 않을 경우, 유사한 다중분산(multimodal distribution) 분석이 어려운 단점이 있다. In the conventional DLS measurement method, the size of the particles can be measured only when the viscosity of the solvent containing the particles and the refractive index of the particles in the solvent are known. In addition, there is a disadvantage that the size of the particles dispersed in the solution and the concentration of the particles diluted in the solvent act as variables during measurement. In particular, the size of the average particle is expressed as an intensity distribution, which is naturally weighted according to the intensity of each particle or scattering, so the error as the presence of a small amount of agglomerates/agglomerates or large particle species dominates the distribution. may cause In addition, if the particles present in general samples to be measured do not have the same size, it is difficult to perform a similar multimodal distribution analysis.

하지만, 본원에 따른 유기용매 내 물방울 검출 장치를 이용한 검출 방법의 경우 빛의 산란을 이용하지 않기 때문에 유기용매 내 물방울을 분석할 때 용매의 점도와 입자의 굴절률을 고려하지 않아도 된다. 또한, 다중 분산(multimodal distribution)되어 있는 각각의 물방울의 크기를 상기 물방울의 산화 반응을 이용한 전기화학적 신호로 개별적으로 구할 수 있는 장점이 있다. 즉, 본원에 따른 유기용매 내 물방울 검출장치는 다중 분산 시료에도 적용할 수 있기 때문에 다양한 농도 및 다양한 마이크로 크기를 가진 입자를 검출하는 데 더욱 유용하다. However, in the case of the detection method using the apparatus for detecting water droplets in an organic solvent according to the present application, since light scattering is not used, it is not necessary to consider the viscosity of the solvent and the refractive index of the particles when analyzing water droplets in the organic solvent. In addition, there is an advantage in that the size of each water droplet having a multimodal distribution can be individually obtained with an electrochemical signal using the oxidation reaction of the water droplet. That is, since the apparatus for detecting water droplets in an organic solvent according to the present application can be applied to a multi-dispersion sample, it is more useful for detecting particles having various concentrations and various micro sizes.

더욱이, 비교예에서 수행한 실험에서 측정한 크기분포는 평균적인 물방울의 크기만 나타내지만, 본 실시예에 따른 측정 결과는 각각의 물방울의 크기를 측정할 수 있어 이를 통해 크기 분포를 나타낼 수 있다. 즉, 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 물방울의 평균 크기 분포만 알 수 있는 것이 아니라, 물방울 각각의 크기를 알 수 있는 장점이 있다. Moreover, although the size distribution measured in the experiment performed in the comparative example shows only the average size of the droplet, the measurement result according to the present example can measure the size of each droplet, thereby indicating the size distribution. That is, there is an advantage in that not only the distribution or average size distribution of water droplets present in the organic solvent can be known, but the size of each water droplet can be known.

나아가, 직경에 따른 충돌 횟수를 나타낼 수 있고, 상기 충돌 횟수를 통해서 충돌 주파수를 산출하고 상기 충돌 주파수를 이용하여 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 물방울의 농도를 구할 수 있다. 이는 비교예로서 사용한 DLS 측정 방법으로는 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 물방울의 농도를 구할 수 없던 단점을 극복한 것이다. Furthermore, the number of collisions according to the diameter may be indicated, and the collision frequency may be calculated through the number of collisions, and the concentration of water droplets distributed or present in the organic solvent may be obtained using the collision frequency. This overcomes the disadvantage that the concentration of water droplets distributed or present in the organic solvent could not be obtained by the DLS measurement method used as a comparative example.

상기 실시예에서 수행한 전기화학적 실험에서 농도에 따른 충돌 주파수를 측정하였고 이를 도 3으로서 나타내었다.In the electrochemical experiment performed in the above example, the collision frequency according to the concentration was measured, and this is shown as FIG. 3 .

도 3에 나타난 그래프를 바탕으로 하기 수학식 2를 나타내었으며, 하기 수학식 2를 통하여 상기 물방울의 농도를 구할 수 있다.Equation 2 is shown based on the graph shown in FIG. 3, and the concentration of the water droplet can be obtained through Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019094297623-pat00006
Figure 112019094297623-pat00006

상기 수학식 2에서 fexp는 실험적으로 구한 충돌 주파수이고, 상기 Cems는 상기 유기용매 내의 상기 물방울의 농도이다. In Equation 2, f exp is an experimentally obtained collision frequency, and C ems is the concentration of the water droplet in the organic solvent.

상기 수학식 2를 이용하여 충돌 주파수의 값을 통해서 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 물방울의 농도를 측정할 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에서 농도와 충돌 주파수의 관계를 식으로 나타내었으며, 추후에 미지시료(유기용매 중에 분산 또는 존재하는 물방울의 농도를 알 수 없는 용액)의 농도를 상기 수학식 2를 통해서 유추할 수 있다.Using Equation 2, it is possible to measure the concentration of water droplets distributed or present in the organic solvent through the value of the collision frequency. Specifically, in this embodiment, the relationship between the concentration and the collision frequency is expressed as an equation, and the concentration of an unknown sample (a solution in which the concentration of water droplets dispersed or present in an organic solvent is unknown) is later inferred through Equation 2 above. can do.

충돌 주파수의 이론 값은 하기 수학식 3을 통해서 구할 수 있다. The theoretical value of the collision frequency can be obtained through Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112019094297623-pat00007
Figure 112019094297623-pat00007

상기 수학식 3에서, 상기 fthe는이론적으로 구한 충돌 주파수이고, 상기 Dems는 물방울의 확산계수이고, 상기 Cems는 유기용매 내의 물방울의 농도이고, 상기 re는 전극의 직경이고, 상기 NA는 아보가드로 상수이다. In Equation 3, the f the is the theoretically obtained collision frequency, the D ems is the diffusion coefficient of the water droplet, the C ems is the concentration of the water droplet in the organic solvent, the r e is the diameter of the electrode, the N A is Avogadro's constant.

유기용매 내의 물방울의 농도가 14 pM, 32.7 pM, 49.1 pM 및 65.5 pM일 경우 상기 수학식 3을 통해서 구한 충돌 주파수는 각각 0.35 Hz, 0.81 hz, 1.21 Hz 및 1.62 Hz인 반면, 상기 수학식 2를 통해서 구한 충돌 주파수는 0.03 hz, 0.09 Hz, 0.14 Hz 및 0.21Hz로 이론 값보다 8배 내지 10배 정도 차이가 나는 것으로 나타났다. 이는 구체적으로, 상기 유기용매 및 상기 물을 상기 반응부 내에 주입할 때 발생하는 상기 물방울의 응집 및 퇴적현상으로 인해 나타나는 것이다. 만약, 강한 유화제를 첨가할 경우 상기 물방울이 상기 유기용매 내에 골고루 분산되어 응집 및 퇴적현상이 발생하지 않아 실험적으로 구한 충돌 주파수와 이론적으로 구한 충돌 주파수가 일치하게 된다. 하지만 실제 상황에서는 상기 유기용매 내에 상기 물방울이 안정적으로 분산되어 있기 때문에 상기 응집 및 퇴적으로 인해 나타나는 차이는 무시할 수 있다. When the concentration of water droplets in the organic solvent is 14 pM, 32.7 pM, 49.1 pM and 65.5 pM, the collision frequencies obtained through Equation 3 are 0.35 Hz, 0.81 Hz, 1.21 Hz, and 1.62 Hz, respectively, whereas Equation 2 above The obtained collision frequencies were 0.03 Hz, 0.09 Hz, 0.14 Hz, and 0.21 Hz, which was found to be 8 to 10 times different from the theoretical value. This is specifically due to the aggregation and deposition of the water droplets that occur when the organic solvent and the water are injected into the reaction unit. If a strong emulsifier is added, the water droplets are evenly dispersed in the organic solvent, so that agglomeration and deposition do not occur, so that the experimentally obtained collision frequency and the theoretically obtained collision frequency coincide. However, in an actual situation, since the water droplets are stably dispersed in the organic solvent, the difference due to the aggregation and deposition can be neglected.

본원에 따른 유기용매 내 물방울 검출 장치는 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 물방울의 크기, 크기의 분포, 농도 등을 동시에 검출할 수 있는 것을 확인하였다. 특히, 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 물이 작업전극 표면에서 직접적으로 산화하는 반응을 이용함으로써, 산화환원종 없이 유기용매 중에 분포 또는 존재하는 물방울의 특성을 분석할 수 있는 장점이 있다. 즉, 산화환원종을 사용하지 않음으로써 종래보다 더 간단한 검출 장치를 제시할 수 있다. It was confirmed that the apparatus for detecting water droplets in an organic solvent according to the present application can simultaneously detect the size, size distribution, concentration, etc. of water droplets distributed or present in the organic solvent. In particular, by using a reaction in which water distributed or present in the organic solvent is oxidized directly on the surface of the working electrode, there is an advantage in that it is possible to analyze the characteristics of water droplets distributed or present in the organic solvent without redox species. That is, it is possible to present a simpler detection apparatus than the conventional one by not using redox species.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present application is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present application pertains will understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present application.

100: 유기용매 내 물방울 검출장치
110: 반응부
120: 전극부
121: 기준전극
122: 상대전극
123: 작업전극
130: 측정부
100: water droplet detection device in organic solvent
110: reaction unit
120: electrode part
121: reference electrode
122: counter electrode
123: working electrode
130: measurement unit

Claims (12)

물방울, 전해질 및 유기용매를 포함하는 용액이 반응하는 반응부;
상기 반응부 내에 위치하며, 기준전극, 상대전극 및 작업전극을 포함하는 전극부;
상기 전극부의 작업전극의 표면에 상기 물방울이 충돌 또는 흡착시 발생하는 전류의 세기 또는 충돌 주파수를 측정하는 측정부; 및
상기 측정부에서 측정한 전류의 세기 변화를 통하여 상기 반응부 내의 상기 물방울의 직경을 검출하는 검출부;를 포함하며,
상기 물방울의 직경은 하기 수학식 1로부터 구하며,
상기 측정은 산화환원종의 부재 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 유기용매 내 물방울 검출 장치:
[수학식 1]
Figure 112021082466418-pat00023

상기 수학식 1에서, 상기 ddrop은 상기 물의 물방울 직경이고, 상기 Q는 상기 전류 세기의 적분 값이고, 상기 n은 분자당 이동하는 전자의 수이고, 상기 F는 패러데이 상수이고, 상기 Credox는 상기 물방울 내 산화환원 분자의 농도이다.
a reaction unit in which a solution containing water droplets, an electrolyte, and an organic solvent reacts;
an electrode part located in the reaction part and including a reference electrode, a counter electrode, and a working electrode;
a measuring unit for measuring the intensity or collision frequency of a current generated when the water droplet collides or adsorbs on the surface of the working electrode of the electrode unit; and
a detection unit for detecting the diameter of the water droplet in the reaction unit through a change in the intensity of the current measured by the measuring unit;
The diameter of the water drop is obtained from Equation 1 below,
A device for detecting water droplets in an organic solvent, characterized in that the measurement is made in the absence of redox species:
[Equation 1]
Figure 112021082466418-pat00023

In Equation 1, the d drop is the diameter of the water droplet, Q is the integral value of the current strength, n is the number of electrons moving per molecule, F is the Faraday constant, and C redox is The concentration of redox molecules in the water droplet.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 물방울의 직경을 통해서 상기 물방울의 크기 분포를 구하는 것을 특징으로 하는, 유기용매 내 물방울 검출 장치.
The method of claim 1,
A water droplet detection device in an organic solvent, characterized in that the size distribution of the droplet is obtained through the diameter of the droplet.
제 1 항에 있어서,
상기 충돌 주파수를 통해서 상기 물방울의 농도를 구하는 것을 특징으로 하는, 유기용매 내 물방울 검출 장치.
The method of claim 1,
A water droplet detection device in an organic solvent, characterized in that the concentration of the water droplet is obtained through the collision frequency.
제 1 항에 있어서,
상기 전류의 세기 측정을 위하여 상기 작업전극에 기준전극 대비 1.2 V 내지 1.6 V의 전압을 부하하는 것을 특징으로 하는, 유기용매 내 물방울 검출 장치.
The method of claim 1,
A water droplet detection device in an organic solvent, characterized in that a voltage of 1.2 V to 1.6 V compared to the reference electrode is loaded to the working electrode for measuring the intensity of the current.
제 1 항에 있어서,
시간의 흐름에 따라 상기 작업전극에서의 전류의 세기 변화를 표시할 수 있는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기용매 내 물방울 검출 장치.
The method of claim 1,
The apparatus for detecting water droplets in an organic solvent, characterized in that it further comprises an output unit capable of displaying a change in the intensity of the current in the working electrode according to the passage of time.
제 1 항에 있어서,
상기 작업전극은 탄소 섬유, 인듐 산화주석, 불소도핑 산화주석, 보론도핑 다이아몬드, 금, 은, 백금, 구리, 니켈 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기용매 내 물방울 검출 장치.
The method of claim 1,
The working electrode is characterized in that it contains a material selected from the group consisting of carbon fiber, indium tin oxide, fluorine-doped tin oxide, boron-doped diamond, gold, silver, platinum, copper, nickel, and combinations thereof, organic solvent My water drop detection device.
제 1 항에 있어서,
상기 전해질은 MgSO4, CaSO4, NaCl, KCl, HCl, KOH, NaOH, NaNO3, KNO3, H3PO4 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기용매 내 물방울 검출 장치.
The method of claim 1,
The electrolyte comprises an electrolyte selected from the group consisting of MgSO 4 , CaSO 4 , NaCl, KCl, HCl, KOH, NaOH, NaNO 3 , KNO 3 , H 3 PO 4 and combinations thereof, organic solvent My water drop detection device.
물방울, 전해질 및 유기용매를 포함하는 용액을 반응부에 주입하는 단계;
상기 반응부 내에 기준전극, 상대전극 및 작업전극을 포함하는 전극부를 제공하는 단계;
상기 작업전극에 기준전극 대비 1.2 V 내지 1.6 V의 전압을 부하하는 단계; 및
상기 전극부의 상기 작업전극의 전류의 세기 또는 충돌 주파수를 측정하는 단계;를 포함하며,
상기 전류의 세기 변화를 통하여 상기 물방울의 직경을 검출하고,
상기 물방울의 직경은 하기 수학식 1로부터 구하며,
상기 측정은 산화환원종의 부재 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 유기용매 내 물방울 검출 방법:
[수학식 1]
Figure 112021082466418-pat00024

상기 수학식 1에서, 상기 ddrop은 상기 물의 물방울 직경이고, 상기 Q는 상기 전류 세기의 적분 값이고, 상기 n은 분자당 이동하는 전자의 수이고, 상기 F는 패러데이 상수이고, 상기 Credox는 상기 물방울 내 산화환원 분자의 농도이다.
injecting a solution containing water droplets, an electrolyte, and an organic solvent into the reaction unit;
providing an electrode unit including a reference electrode, a counter electrode, and a working electrode in the reaction unit;
loading the working electrode with a voltage of 1.2 V to 1.6 V compared to the reference electrode; and
Including; measuring the intensity of the current or the collision frequency of the working electrode of the electrode part;
Detecting the diameter of the water droplet through the change in the intensity of the current,
The diameter of the water drop is obtained from Equation 1 below,
A method for detecting water droplets in an organic solvent, characterized in that the measurement is made in the absence of a redox species:
[Equation 1]
Figure 112021082466418-pat00024

In Equation 1, the d drop is the diameter of the water droplet, Q is the integral value of the current strength, n is the number of electrons moving per molecule, F is the Faraday constant, and C redox is The concentration of redox molecules in the water droplet.
삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 물방울의 직경을 통해서 상기 물방울의 크기 분포를 구하는 것을 특징으로 하는, 유기용매 내 물방울 검출 방법.
10. The method of claim 9,
A method for detecting water droplets in an organic solvent, characterized in that the size distribution of the water droplets is obtained through the diameter of the water droplets.
제 9 항에 있어서,
상기 충돌 주파수를 통해서 상기 물방울의 농도를 구하는 것을 특징으로 하는, 유기용매 내 물방울 검출 방법.
10. The method of claim 9,
A method for detecting water droplets in an organic solvent, characterized in that the concentration of the water droplets is obtained through the collision frequency.
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