KR200379003Y1 - Moisture pretreatment apparatus for extensive air samples - Google Patents
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Abstract
본 고안은 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치에 관한 것으로, 펠티어 트랩을 냉각관의 하부에 장착하여 정확한 온도제어가 가능하도록 함으로써 수분 제거와 시료포집이 용이하게 이루어지도록 함으로써 수분 제거효과가 극대화되도록 하여 안정된 시료를 신속하게 포집할 수 있게 한 악취가스 및 휘발성 유기화합물 등의 광범위한 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention relates to a sample collection device equipped with a water pretreatment means for analysis of air pollution, by mounting a Peltier trap in the lower part of the cooling tube to enable accurate temperature control to facilitate moisture removal and sample collection. It is an object of the present invention to provide a sample collection device equipped with a water pretreatment means for analyzing a wide range of air pollution, such as odor gas and volatile organic compounds, so that the removal effect can be maximized.
본 고안은 수분을 제거하기 위해 시료포집부의 전단에 구비된 전처리장치 및; 상기 전처리장치의 하부에 구비되어 냉각 응축 및 열탈착을 수행하는 펠티어 트랩과; 상기 전처리장치의 후단에 연결되고 제 1,2,3,4 포트를 통해 유로를 결정하는 스위칭밸브와; 상기 스위칭밸브의 후단에 구비되어 시료를 포집하기 위한 시료포집부와; 상기 시료포집부의 하부에 구비되어 열탈착을 수행하는 펠티어트랩과; 상기 스위칭밸브의 제 2포트에 연결되어 기체를 흡입하기 위한 제 1 에어펌프와; 상기 시료포집부의 후단에 연결되어 기체를 흡입 및 배출하기 위한 제 2 에어펌프와; 상기 스위칭밸브의 제 4포트에 연결되어 시료를 분석하기 위한 시료분석장치로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention is a pretreatment device provided at the front end of the sample collection unit to remove moisture; A Peltier trap provided at a lower portion of the pretreatment device to perform cooling condensation and thermal desorption; A switching valve connected to a rear end of the pretreatment device and determining a flow path through first, second, third and fourth ports; A sample collecting unit provided at a rear end of the switching valve to collect a sample; A Peltier trap provided at a lower portion of the sample collection unit to perform thermal desorption; A first air pump connected to a second port of the switching valve to suck gas; A second air pump connected to a rear end of the sample collecting unit for sucking and discharging gas; It is connected to the fourth port of the switching valve is characterized in that consisting of a sample analysis device for analyzing the sample.
본 고안을 적용하면, 오염물질을 분석하기 위한 시료포집 전단계에서 전처리장치를 통해 수분을 탁월하게 제거함으로써 지속적이고 신속하게 분석 가능한 시료를 포집할 수 있다는 효과가 있다.Applying the present invention, there is an effect that it is possible to collect a sample that can be continuously and quickly analyzed by removing the water excellently through the pre-treatment device in the previous stage of sample collection for analyzing contaminants.
Description
본 고안은 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 펠티어 트랩을 냉각관의 하부에 장착하여 정확한 온도제어가 가능하도록 함으로써 수분 제거와 시료포집이 용이하게 이루어지도록 함으로써 수분 제거효과가 극대화되도록 하여 안정된 시료를 신속하게 포집할 수 있게 한 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sample collecting device equipped with a water pretreatment means for analyzing air pollution, and more specifically, by removing the Peltier trap at the bottom of the cooling tube to enable accurate temperature control, moisture removal and sample collection are made easier. The present invention relates to a sample collection device equipped with a water pretreatment means for analyzing air pollution, which enables a rapid collection of stable samples by maximizing moisture removal effect.
주지된 바와 같이, 현재 휘발성유기화합물(VOC) 또는 악취물질 등을 포집하여 분석하기 위해서는 자동 분석기를 사용하는 바, 이러한 자동 분석기는 입자상 물질의 농도를 분석함에 있어서, 포집 전·후의 필터의 무게차를 측정하거나 포집된 필터에 빛을 조사한 후, 투과된 빛의 양을 이용하여 계산하였다. 또한, 중금속 등의 성분을 분석하기 위해서는 포집된 필터를 산, 가열 등의 다양한 전처리방법으로 흡착된 중금속을 용해하여 사용하였다.As is well known, an automatic analyzer is used to collect and analyze volatile organic compounds (VOCs) or odorous substances. In the analysis of the concentration of particulate matter, such automatic analyzers, the weight difference between the filters before and after collection is used. After measuring or irradiating the collected filter with light, it was calculated using the amount of transmitted light. In addition, in order to analyze components such as heavy metal, the collected filter was used by dissolving the heavy metal adsorbed by various pretreatment methods such as acid and heating.
하지만, 이러한 자동 분석기의 시료 포집단계에서 특히, 휘발성유기화합물(VOC) 또는 악취물질 등의 시료채취 및 분석단계에서 이러한 휘발성유기화합물(VOC) 또는 악취물질 등에 포함된 수분은 시료 분석에 커다란 오차를 제공하게 된다.However, the moisture contained in such volatile organic compounds (VOCs) or odorous substances in the sample collection step of the automated analyzer, in particular during the sampling and analysis of volatile organic compounds (VOCs) or odorous substances, causes a large error in sample analysis. Will be provided.
특히 수분(H 2 O)은 극성이 매우 큰 물질이어서 H2S 또는 (CH3)2 CCl2 와 같은 극성이 큰 악취 또는 VOC 물질의 분석에 커다란 장애를 주게 된다. 따라서 시료채취 또는 분석 전에 수분을 처리하여 주는 것은 매우 중요한 일이다.In particular, moisture (H 2 O) is a very polar material, which causes a great obstacle in the analysis of highly polar malodorous or VOC substances such as H 2 S or (CH 3 ) 2 CCl 2 . Therefore, it is very important to treat moisture before sampling or analysis.
기존에는 이러한 수분을 제거하여 주기 위하여 U자관을 액체질소와 같은 냉매에 담가 놓거나 Nafion Dryer와 같은 재료를 쓰기도 하였다. 그러나 이러한 장치들을 사용하였을 경우에는 U자관이 막히거나 수분제거의 효율 및 분석성분물질의 회수율이 떨어지는 등 많은 문제점이 노출되었다. In the past, U-tubes were immersed in a refrigerant such as liquid nitrogen, or a material such as Nafion Dryer was used to remove such moisture. However, the use of such devices exposed a number of problems, such as clogging of the U-tube, poor water removal efficiency, and poor analyte recovery.
따라서, 최근에는 U자관의 막힘 현상을 방지하기 위해 관의 형태를 직선형태로 하고 일정온도(예:-30℃)에서 공기의 일정 선속도에서 직선관(Tube)의 내부 직경크기를 일정하게 유지시켜줌으로써 얼음 성에의 성장속도가 일정속도가 되도록 하였다.Therefore, in recent years, in order to prevent clogging of the U-shaped tube, the shape of the tube is in a straight line shape, and the inner diameter of the straight tube (Tube) is kept constant at a constant linear velocity of air at a constant temperature (e.g. The growth rate of ice frost was made constant.
그러나, 이러한 직선관을 이용하는 경우에도 U자관을 이용했을 때와 동일한 액체질소 등의 냉각방식을 통해 이루어진 수분응결을 통해서 수분을 제거하게 되므로 온도제어가 효율적으로 이루어지지 못한다는 문제점이 있었다. 따라서, 그 수분제거효과도 매우 미비한 수준에 그치게 되므로 정확한 시료의 분석이 이루어지지 못하였다.However, even when such a straight tube is used, there is a problem that temperature control is not performed efficiently because moisture is removed through moisture condensation made through the same cooling method as that of using a U-tube. Therefore, the moisture removal effect is also very insignificant, so the accurate sample analysis could not be achieved.
본 고안은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 펠티어 트랩을 냉각관의 하부에 장착하여 정확한 온도제어가 가능하도록 함으로써 수분 제거와 시료포집이 용이하게 이루어지도록 함으로써 수분 제거효과가 극대화되도록 하여 안정된 시료를 신속하게 포집할 수 있게 한 대기오염분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-described prior art, and the Peltier trap is mounted on the lower portion of the cooling tube so that accurate temperature control is possible so that water removal and sample collection can be easily performed to maximize water removal effect. It is an object of the present invention to provide a sample collection device equipped with a water pretreatment means for analyzing air pollution, which makes it possible to collect stable samples quickly.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 고안의 바람직한 실시예에 따르면 수분을 제거하기 위해 시료포집부의 전단에 구비된 전처리장치 및; 상기 전처리장치의 하부에 구비되어 냉각 응축 및 열탈착을 수행하는 펠티어 트랩과; 상기 전처리장치의 후단에 연결되고 제 1,2,3,4 포트를 통해 유로를 결정하는 스위칭밸브와; 상기 스위칭밸브의 후단에 구비되어 시료를 포집하기 위한 시료포집부와; 상기 시료포집부의 하부에 구비되어 열탈착을 수행하는 펠티어트랩과; 상기 스위칭밸브의 제 2포트에 연결되어 기체를 흡입하기 위한 제 1 에어펌프와; 상기 시료포집부의 후단에 연결되어 기체를 흡입 및 배출하기 위한 제 2 에어펌프와; 상기 스위칭밸브의 제 4포트에 연결되어 시료를 분석하기 위한 시료분석장치로 구성된 것을 특징으로 하는 대기 오염분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치가 제공된다.In order to achieve the above object, according to a preferred embodiment of the present invention and a pre-treatment device provided at the front end of the sample collection unit to remove moisture; A Peltier trap provided at a lower portion of the pretreatment device to perform cooling condensation and thermal desorption; A switching valve connected to a rear end of the pretreatment device and determining a flow path through first, second, third and fourth ports; A sample collecting unit provided at a rear end of the switching valve to collect a sample; A Peltier trap provided at a lower portion of the sample collection unit to perform thermal desorption; A first air pump connected to a second port of the switching valve to suck gas; A second air pump connected to a rear end of the sample collecting unit for sucking and discharging gas; Provided is a sample collection device equipped with a water pretreatment means for air pollution analysis, characterized in that the sample is connected to the fourth port of the switching valve for analyzing the sample.
바람직하게, 상기 전처리장치의 내부에는 그 내주연에 수분을 냉각 응착시키기 위한 글라스튜브가 구비된 것을 특징으로 하는 대기 오염분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치가 제공된다.Preferably, the sample collection device is provided with a water pretreatment means for the air pollution analysis, characterized in that the inner surface of the pretreatment device is provided with a glass tube for cooling and bonding the moisture on the inner periphery.
바람직하게, 상기 시료포집부의 내부에는 그 내부에 시료를 포집하기 위해 상기 스위칭밸브와 연결된 글라스튜브가 구비된 것을 특징으로 하는 대기 오염분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치가 제공된다.Preferably, the sample collection unit is provided with a water pretreatment means for the air pollution analysis, characterized in that the glass tube connected to the switching valve is provided to collect the sample therein.
바람직하게, 상기 전처리장치의 하부에 구비된 펠티어 트랩은 오염기체의 수분 제거시 냉각 구동되게 된 것을 특징으로 하는 대기 오염분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치가 제공된다.Preferably, the Peltier trap provided in the lower portion of the pretreatment device is provided with a sample collection device equipped with a water pretreatment means for the air pollution analysis, characterized in that the cooling operation when removing the moisture of the contaminated gas.
바람직하게, 상기 전처리장치의 하부에 구비된 펠티어 트랩은 상기 시료포집부의 시료포집이 완료된 후, 수분 제거를 위해 가열 구동되게 된 것을 특징으로 하는 대기 오염분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치가 제공된다.Preferably, the Peltier trap provided in the lower portion of the pretreatment device is a sample collection device equipped with a water pretreatment means for air pollution analysis, characterized in that after the sample collection of the sample collection unit is completed, it is heated to drive the moisture removal. Is provided.
바람직하게, 상기 시료포집부의 하부에 구비된 펠티어 트랩은 시료포집부의 시료포집 완료시 해당 시료를 탈착시키기 위해 가열 구동되게 된 것을 특징으로 하는 대기 오염분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치가 제공된다.Preferably, the Peltier trap provided in the lower portion of the sample collecting unit is a sample collecting device equipped with a water pretreatment means for air pollution analysis, characterized in that the heating is driven to detach the sample when the sample collection is completed. Is provided.
바람직하게, 상기 전처리장치의 글라스튜브 내부에는 1차적 수분 제거를 위한 면사층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 대기 오염분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치가 제공된다.Preferably, the sample collection device is provided with a water pre-treatment means for the air pollution analysis, characterized in that the inner surface of the glass tube of the pre-treatment device further comprises a cotton yarn for removing the primary moisture.
바람직하게, 상기 시료포집부의 글라스튜브에는 시료를 흡착하기 위한 흡착제층이 더 포함된 것을 특징으로 하는 대기 오염분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치가 제공된다.Preferably, the glass tube is provided with a sample collection device having a water pretreatment means for the air pollution analysis, characterized in that the glass tube further comprises an adsorbent layer for adsorbing the sample.
이하, 본 고안에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치의 구성을 도시한 사시도이며, 도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치를 도시한 구조도이다.1 is a perspective view showing the configuration of a sample collection device equipped with a water pretreatment means for analysis of air pollution according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a moisture for analysis of air pollution according to an embodiment of the present invention It is a structural diagram which shows the sample collection apparatus provided with the pretreatment means.
이를 참조하면, 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치(2)는 펠티어 트랩을 냉각관의 하부에 장착하여 정확한 온도제어가 가능하도록 함으로써 수분 제거와 시료포집이 용이하게 이루어지도록 함으로써 수분 제거효과가 극대화되도록 하여 안정된 시료를 신속하게 포집할 수 있게 한 장치이다.Referring to this, the sample collection device (2) equipped with a water pretreatment means for the analysis of air pollution according to an embodiment of the present invention is equipped with a Peltier trap in the lower portion of the cooling tube to enable accurate temperature control to remove moisture and It is a device that can collect a stable sample quickly by maximizing the water removal effect by making the sample easy to collect.
이를 위해, 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치(2)는 크게 세가지 장비로 구성되어져 있다. 그중 한 장비는 토양, 수원, 대기 중에 존재하는 오염물질을 유입하여 그 오염물질에 포함된 수분을 제거하기 위한 전처리부(4)이며, 두 번째 장비는 상기 전처리부(4)의 후단에 구비되어 유로를 적정하게 스위칭하는 스위칭밸브(6)이고, 세 번째 장비는 상기 스위칭밸브(6)의 후단에 구비되어 상기 스위칭밸브(6)를 통해 유입되며 수분이 제거된 오염물질을 포집하기 위한 시료포집부(8)이다.To this end, the sample collection device (2) equipped with a water pretreatment means for analyzing the air pollution according to an embodiment of the present invention is largely composed of three equipment. One of the equipments is a pretreatment unit 4 for removing moisture contained in the pollutants by introducing contaminants present in soil, water, and air, and the second equipment is provided at the rear end of the pretreatment unit 4. Switching valve (6) for properly switching the flow path, the third equipment is provided at the rear end of the switching valve (6) flows through the switching valve (6) and collects the sample for collecting the pollutants from which water is removed Part (8).
이때, 상기 전처리부(4)는 펠티어 소자가 그 내부에 내장된 펠티어 트랩(10)이 구성되고, 그 펠티어 트랩(10)의 상면에 장착되어 내부로 오염물질을 유통시키기 위한 글라스튜브(14)가 구비된 전처리장치(12)가 구비되어져 있다. 또한, 상기 글라스튜브(14)의 내부에는 그 전단 주입구(16)로부터 일정거리 이격된 위치에 면사층(18)이 구성되어져 있는 바, 그 면사층(18)은 1차적인 수분 제거를 위한 수단이다. 상기 전처리장치(12)의 내부에는 글라스 튜브(14)가 내장되어져 있으며, 그 하부에 구성된 펠티어 트랩(10)을 통해 도 3에 도시된 바와 같은 -30℃의 저온챔버가 그 내부에 구성되게 된다. 수분 제거를 위한 온도로는 -30℃ 정도면 충분하다. 이에 대한 실험내용은 후술하기로 한다.In this case, the pretreatment unit 4 includes a Peltier trap 10 in which the Peltier element is embedded therein, and is mounted on the upper surface of the Peltier trap 10 so as to distribute contaminants therein. There is provided a pretreatment device (12) provided. In addition, the inner surface of the glass tube 14 is a cotton yarn layer 18 is formed at a position spaced apart from the front end injection port 16, the cotton yarn layer 18 is a means for the primary moisture removal to be. A glass tube 14 is built in the pretreatment device 12, and a low temperature chamber of −30 ° C. as shown in FIG. 3 is configured therein through the Peltier trap 10 configured at a lower portion thereof. . As a temperature for removing water, -30 ° C is sufficient. Experimental content on this will be described later.
상기 펠티어 트랩(10)은 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용하여 특정 국소부위를 냉각하기 위한 장치로서, 두 개의 서로 다른 금속선의 양 끝을 접합한 다음 회로에 직류전기를 흘리면 한쪽 접합부에서 흡열, 다른 접합부에서는 발열이 일어나며, 전류의 방향을 반대로 하면 흡열과 발열이 반대로 일어나는 현상으로, 일종의 heat pumping 현상으로써 전자냉각의 원리이다. 따라서, 이러한 펠티어 트랩(10)은 특정 국소부위의 온도를 소망하는 온도로 정확하게 유지시킬 수 있다.The Peltier trap 10 is a device for cooling a specific local area by using the Peltier effect. The Peltier trap 10 joins two ends of two different metal wires, and then direct current flows through the circuit to endotherm at another junction. Heat generation occurs at the junction, and if the direction of current is reversed, the endotherm and heat generation are reversed. It is a type of heat pumping phenomenon, which is the principle of electronic cooling. Thus, this Peltier trap 10 can accurately maintain the temperature of a particular localized portion at a desired temperature.
특히, 본 고안에서는 상기 펠티어 트랩(10)을 이용하여 수분을 응결시켜 제거하고, 그 제거된 수분을 순간 고온가열하여 제거하는 흡열 및 발열동작을 교번적으로 반복하게 된다.In particular, the present invention condenses and removes moisture by using the Peltier trap 10, and the endothermic and exothermic operations of removing the removed moisture by heating at high temperature are alternately repeated.
또한, 상기 펠티어 트랩(10)의 후단에 구비되어 유로를 결정하는 스위칭밸브(6)는 Diaphragm valve(2-way 6-port), air actuator용 Solenoid valve로서, 본 고안은 2-way, 4-port(20a,20b,20c,20d)를 이용하여 유로를 결정한다.In addition, the switching valve 6 which is provided at the rear end of the Peltier trap 10 to determine the flow path is a diaphragm valve (2-way 6-port), a solenoid valve for an air actuator. The flow path is determined using the ports 20a, 20b, 20c, and 20d.
제 1 포트(20a)는 상기 전처리부(4)의 글라스튜브(14)에 결합되어져 있으며, 제 2 포트(20b)는 상기 시료포집부(8)의 글라스튜브(26)에 결합되어져 있고, 제 3 포트(20c)는 에어펌프(50)와 결합되어져 있고, 제 4포트(20d)는 시료분석장치(40)와 결합되어져 있다.The first port 20a is coupled to the glass tube 14 of the pretreatment unit 4, and the second port 20b is coupled to the glass tube 26 of the sample collection unit 8. The three port 20c is coupled to the air pump 50, and the fourth port 20d is coupled to the sample analyzer 40.
한편, 상기 스위칭밸브(6)의 후단에 구비된 시료포집부(8)는 상기 전처리부(4)에서 수분이 제거된 시료를 포집하기 위한 수단으로, 하부에는 펠티어 트랩(22)이 구성되어져 있으며, 그 펠티어 트랩(22)의 상면에는 시료를 포집하기 위한 샘플 트랩(24)이 구비되어져 있다. 이때, 상기 펠티어 트랩(22)은 열탈착을 위한 구성이다.Meanwhile, the sample collecting unit 8 provided at the rear end of the switching valve 6 is a means for collecting the sample from which the water is removed from the pretreatment unit 4, and a Peltier trap 22 is formed at the lower portion thereof. The upper surface of the Peltier trap 22 is provided with a sample trap 24 for collecting a sample. At this time, the Peltier trap 22 is configured for thermal desorption.
또한, 상기 샘플 트랩(24)의 내부에는 글라스 튜브(26)가 내장되어져 있으며, 그 배출단(28)에는 에어펌프(60)가 결합되어져 있다. 또한, 상기 글라스 튜브(26)의 내부에는 활성탄 등의 시료포집용 흡착제층(30)이 마련되어져 있다.In addition, a glass tube 26 is built in the sample trap 24, and an air pump 60 is coupled to the discharge end 28. In addition, an adsorbent layer 30 for collecting a sample such as activated carbon is provided inside the glass tube 26.
도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치의 수분처리상태를 도시한 도면, 도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치를 이용한 수분제거효율 데이터를 나타내는 표이다.Figure 3 is a view showing a water treatment state of the sample collection device equipped with a water pretreatment means for analysis of air pollution according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is for air pollution analysis according to an embodiment of the present invention Table showing the water removal efficiency data using a sample collection device equipped with a water pretreatment means.
이를 참조하면, 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치(2)에서 전처리장치(12)는 상기 펠티어 트랩(10)을 통해 발현 가능한 최하강 온도의 챔버는 -30℃ 저온챔버이다. 즉, 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치(2)의 전처리장치(12)에는 -30℃ 저온챔버가 구성되어져 있다.Referring to this, the pretreatment device 12 in the sample collection device (2) equipped with a water pretreatment means for analysis of air pollution according to an embodiment of the present invention is the lowest temperature that can be expressed through the Peltier trap (10) The chamber is a -30 ° C. low temperature chamber. That is, the pretreatment apparatus 12 of the sample collecting device 2 equipped with the water pretreatment means for analyzing the air pollution according to the embodiment of the present invention is configured with a low temperature chamber of -30 ° C.
이러한 -30℃ 저온챔버의 내부에 구비된 글라스 튜브(14)는 수분 제거를 위한 펠티어트랩(10)의 구동시, -30℃로 냉각됨으로써 오염기체에 포함된 수분이 상기 글라스튜브(14)에 응결되어 제거되고, 오염공기를 그 후단으로 배출되게 된다. 이때, 상기 글라스튜브(14)의 직경을 A라고 한다면, 그 글라스튜브(14)보다 작은 직경(B,C)의 글라스튜브(14b)를 구성하고, 그 펠티어 트랩(10)과 더불어 별도의 액체질소나 드라이아이스를 이용하여 -60℃?까지 온도를 급강하시킨 -60℃ 저온챔버(124)를 별도로 구성하여 상기 전처리장치(12)를 통한 수분제거효율을 실험하여 보았다.The glass tube 14 provided in the interior of the -30 ° C. low temperature chamber is cooled to −30 ° C. when the Peltier Trap 10 is driven to remove moisture, thereby condensing moisture contained in the contaminated gas into the glass tube 14. Condensation is removed and contaminated air is discharged to the next stage. At this time, if the diameter of the glass tube 14 is A, it constitutes a glass tube 14b having a diameter (B, C) smaller than the glass tube 14, and a separate liquid together with the Peltier trap 10 Using a nitrogen or dry ice to test the water removal efficiency through the pre-treatment device 12 by configuring a -60 ℃ low temperature chamber 124 to drop the temperature to -60 ℃?
실험결과, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전처리장치(12)의 펠티어 트랩(10)을 이용한 수분 포집량이 유입된 오염기체에 포함된 수분의 92%까지 제거됨을 알 수 있었다. 중간 연결부재(126)를 통하여 -30℃ 저온챔버를 통과한 오염기체를 -60℃의 저온챔버를 통과시키면 100% 수분이 제거됨을 알 수 있다.As a result, as shown in Figure 4, it can be seen that up to 92% of the moisture contained in the polluted gas flow in the water collection amount using the Peltier trap 10 of the pretreatment device 12. When the contaminated gas passed through the -30 ° C low temperature chamber through the intermediate connecting member 126 is passed through the low temperature chamber at -60 ° C, it can be seen that 100% moisture is removed.
따라서, 지속적인 시료포집을 위해서는 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치(2)을 사용하여 정확한 온도제어 및 유로 제어가 가능하도록 하는 장치가 더욱 효율적임을 알 수있었다. 특히, 액체질소나 드라이아이스의 경우에는 장시간 사용이 불가능한 물질이고, 야외에서 실제 대기를 포집하는데 사용하기가 어려우므로 더욱 본 고안의 전처리장치(12)의 효과가 입증되었다고 할 수 있다.Therefore, for continuous sample collection, it is more efficient to use a sample collecting device 2 equipped with a water pretreatment means for analyzing air pollution according to an embodiment of the present invention to enable accurate temperature control and flow path control. Could know. In particular, in the case of liquid nitrogen or dry ice it is a material that can not be used for a long time, it can be said that the effect of the pretreatment device 12 of the present invention because it is difficult to use to capture the actual atmosphere outdoors.
상기한 구성의 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치의 기능과 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.With reference to the accompanying drawings, the function and operation of the sample collection device equipped with a water pretreatment means for analyzing the air pollution according to an embodiment of the present invention of the above configuration will be described in detail.
본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치(2)의 기능 및 동작은 도 1,2를 참조하여 기술하기로 한다.The function and operation of the sample collection device 2 equipped with the water pretreatment means for analyzing the air pollution according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
먼저, 대기 오염기체를 상기 글라스 튜브(14)를 통해 전처리장치(12)로 유입시키면, 그 글라스 튜브(14)에 내장된 면사층(18)을 오염기체가 통과하면서 1차적인 수분제거를 행한다. 그리고, 상기 전처리장치(12)의 하부에 구성된 펠티어 트랩(10)을 구동시켜 상기 글라스 튜브(14)의 온도를 -30℃로 급강하시키면 상기 오염기체에 포함된 수분이 상기 글라스튜브(14)의 내주연에 응결되어 오염기체로부터 분리된다.First, when the air pollutant gas is introduced into the pretreatment apparatus 12 through the glass tube 14, the pollutant gas passes through the cotton yarn layer 18 embedded in the glass tube 14 to perform primary moisture removal. . In addition, when the temperature of the glass tube 14 is drastically reduced to -30 ° C by driving the Peltier trap 10 formed at the lower portion of the pretreatment device 12, the moisture contained in the contaminated gas is transferred to the glass tube 14. It condenses on the inner circumference and is separated from the polluted gas.
이때, 상기 글라스튜브(14)의 유로 직경이 작을수록 수분 제거에 유리하지만, 에어펌프(50, 60)에 가해지는 부하를 고려하여 적절하게 유로의 직경을 형성토록 한다.At this time, the smaller the diameter of the flow path of the glass tube 14 is advantageous for removing moisture, but considering the load applied to the air pumps 50 and 60, the diameter of the flow path is appropriately formed.
또한, 시료포집시에는 상기 스위칭밸브(6)의 제 1, 2 포트(20a,20b)가 각기 연통되게 조작됨으로써 검은색 실선방향으로 유로가 형성된다. 따라서, 상기 전처리장치(12)와 스위칭밸브(6) 및 시료포집부(8)가 연통되게 된다. 이를 통해 상기 시료포집부(8)로 유입된 오염기체는 수분이 제거된 상태이며, 상기 시료포집부(8)의 글라스튜브(26)로 유입되게 된다.At the time of sample collection, the first and second ports 20a and 20b of the switching valve 6 are operated in communication with each other to form a flow path in a black solid line direction. Therefore, the pretreatment device 12, the switching valve 6 and the sample collection unit 8 is in communication. Through this, the polluted gas introduced into the sample collecting unit 8 is in a state where water is removed and is introduced into the glass tube 26 of the sample collecting unit 8.
또한, 상기 글라스튜브(26)로 유입된 오염기체는 그 글라스튜브(26)에 내장된 흡착제층(30)을 통과하면서 그 흡착제층(30)에 흡착된다. 이를 위해, 상기 글라스튜브(26)의 배출단에 연결된 에어펌프(60)가 구동된다.In addition, the contaminated gas introduced into the glass tube 26 is adsorbed to the adsorbent layer 30 while passing through the adsorbent layer 30 embedded in the glass tube 26. To this end, an air pump 60 connected to the discharge end of the glass tube 26 is driven.
이때, 상기 오염기체중 황화수소(H2S), 메틸머캡탄(MM), 황화메틸(DMS), 이황화메틸(DMDS)은 모두 수분과의 반응성이 매우 강하여 쉽게 수분과 반응하여 타물질로 변형되는 바, 이러한 오염기체를 정확하게 분석하기 위해서는 수분의 제거가 필수적이며, 이러한 물질의 크로마토그래프 분석을 통해 수분 제거가 제대로 이루어졌는 지를 확인할 수 있다. 이러한 수분제거 확인은 후술하기로 한다.At this time, the hydrogen sulfide (H 2 S), methyl mercaptan (MM), methyl sulfide (DMS), methyl disulfide (DMDS) in the contaminated gas are all highly reactive with water and easily reacts with water to be transformed into other substances In order to accurately analyze the contaminated gas, the removal of water is essential, and the chromatographic analysis of such material confirms that the removal of water is performed properly. This water removal confirmation will be described later.
한편, 시료의 포집이 이루어진 경우에는 상기 시료포집부(8)의 후단에 구비된 에어펌프(60)를 역회전 구동시키며, 상기 스위칭밸브(6)중 제 2포트(20b)와 4포트(20d)가 연통되도록 조작하고, 제 1 포트(20a)는 제 3포트(20c)와 연통되도록 조작한다.On the other hand, when the sample is collected, the air pump 60 provided at the rear end of the sample collecting unit 8 is driven in reverse rotation, and the second port 20b and the fourth port 20d of the switching valve 6 are provided. ) Is operated to communicate with each other, and the first port 20a is operated to communicate with the third port 20c.
그리고, 상기 에어펌프(50,60)를 각각 구동시킨다. 그러면, 전처리장치(12)를 통해 유입된 오염물질은 점선방향으로 컨티셔닝시키고, 상기 시료포집부(8)의 흡착제층(30)에 흡착된 시료는 그 하부에 구비된 펠티어 트랩(22)을 고온 발열되도록 함으로써 열탈착시키고, 상기 에어펌프(60)의 구동을 통해 투명실선 방향으로 유로 배출시킨다. 그러면, 상기 스위칭밸브(6)의 제 4포트(20d)를 통해 시료분석장치(40)로 유입되게 된다.Then, the air pumps 50 and 60 are driven respectively. Then, the contaminants introduced through the pretreatment apparatus 12 are conditioned in a dotted line direction, and the sample adsorbed to the adsorbent layer 30 of the sample collection unit 8 is a Peltier trap 22 provided at the lower portion thereof. Heat-desorption by allowing the high temperature to be heated, and discharges the flow path in the direction of the transparent solid line through the driving of the air pump 60. Then, the sample flows into the sample analyzing apparatus 40 through the fourth port 20d of the switching valve 6.
도 6, 7, 8을 통해 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치(2)의 수분 제거효율을 확인한다.6, 7, 8 to check the water removal efficiency of the sample collection device (2) equipped with a water pretreatment means for analysis of air pollution according to an embodiment of the present invention.
이를 참조하면, 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치(2)를 통해 황화수소(H2S), 메틸머캡탄(MM), 황화메틸(DMS), 이황화메틸(DMDS)의 표준기체를 크래마토그래프로 분석한 결과, 상대 습도가 55%일 때는 도 6과 같은 크래마토그래프가 분석되었다. 통상, 오염기체가 황화수소(H2S), 메틸머캡탄(MM), 황화메틸(DMS), 이황화메틸(DMDS)의 물질이며 그 내부에 수분이 포함된 경우에는 도 6과 같이 각 물질의 피크가 분명하게 표시되지 않고 피크가 깨지게 된다.Referring to this, hydrogen sulfide (H 2 S), methyl mercaptan (MM), methyl sulfide (DMS) through a sample collecting device (2) equipped with a water pretreatment means for analysis of air pollution according to an embodiment of the present invention As a result of analyzing the standard gas of methyl disulfide (DMDS) with a chromatograph, the chromatograph as shown in FIG. 6 was analyzed when the relative humidity was 55%. In general, when the pollutant gas is a substance of hydrogen sulfide (H 2 S), methylmercaptan (MM), methyl sulfide (DMS), methyl disulfide (DMDS), and water is contained therein, the peak of each substance is as shown in FIG. Is not clearly displayed and the peak is broken.
하지만, 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치(2)를 통해 얻어진 시료를 크래마토 분석한 결과, 도 6과 같이 피크가 분명하게 나타나게 되었다.However, as a result of chromatographic analysis of the sample obtained through the sample collection device 2 equipped with the water pretreatment means for analyzing the air pollution according to an embodiment of the present invention, the peak is clearly shown as shown in FIG.
또한, 상대습도가 100%인 경우에도 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치(2)를 통과시킨 시료를 분석한 결과, 도 7과 같이 거의 상대습도 55%였던 시료를 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치(2)로 통과시켜 분석한 시료결과와 유사하게 탁월한 수분제거율을 나타내었다.In addition, even when the relative humidity is 100% as a result of analyzing the sample passed through the sample collecting device 2 equipped with a water pretreatment means for analyzing the air pollution according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 7 A sample having a humidity of 55% was passed through a sample collecting device 2 equipped with a water pretreatment means for analyzing air pollution according to an embodiment of the present invention, and showed an excellent water removal rate similar to the sample result analyzed.
도 8은 표준기체가 아닌, 일반 대기중에 포함된 오염물질을 분석한 결과이다. 이 경우에도 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치(2)를 통과시켜 수득한 시료를 분석한 크래마토그래프는 그 피크가 정확하게 표시되었다.8 is a result of analyzing the pollutants contained in the general atmosphere, not the standard gas. Even in this case, the peaks of the chromatographs analyzed by the sample obtained by passing through the sample collecting device 2 equipped with the water pretreatment means for analyzing the air pollution according to the embodiment of the present invention were displayed correctly.
한편, 본 고안의 실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치는 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다. On the other hand, the sample collection device equipped with a water pretreatment means for analysis of air pollution according to an embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications can be made within the scope not departing from the technical gist.
상기한 바와 같이, 본 고안에 따른 대기 오염분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치는 오염물질을 분석하기 위한 시료포집 전단계에서 전처리장치를 통해 수분을 탁월하게 제거함으로써 지속적이고 신속하게 분석 가능한 시료를 포집할 수 있다는 효과가 있다.As described above, the sample collection device equipped with the water pretreatment means for analyzing the air pollution according to the present invention can be analyzed continuously and quickly by preliminarily removing the water through the pretreatment device in the pre-sample collection step for analyzing pollutants. There is an effect that the sample can be collected.
도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치의 구성을 도시한 사시도,1 is a perspective view showing the configuration of a sample collecting device equipped with a water pretreatment means for analysis of air pollution according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치를 도시한 구조도,2 is a structural diagram showing a sample collecting device equipped with a water pretreatment means for analyzing air pollution according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치의 수분처리상태를 도시한 도면,3 is a view showing a water treatment state of the sample collection device equipped with a water pretreatment means for analysis of air pollution according to an embodiment of the present invention,
도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치를 이용한 수분제거효율 데이터를 나타내는 표,4 is a table showing moisture removal efficiency data using a sample collection device equipped with a water pretreatment means for analyzing air pollution according to an embodiment of the present invention,
도 5는 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치를 이용한 상대습도 55% 시의 수분제거시 오염기체의 크래마토그래프,5 is a chromatograph of contaminant gas when water is removed at a relative humidity of 55% using a sample collection device equipped with a water pretreatment means for analyzing an air pollution according to an embodiment of the present invention,
도 6은 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치를 이용한 상대습도 100%시의 수분제거시 오염기체의 크래마토그래프,Figure 6 is a chromatograph of the contaminated gas during water removal at 100% relative humidity using a sample collection device equipped with a water pretreatment means for analysis of air pollution according to an embodiment of the present invention,
도 7은 본 고안의 일실시예에 따른 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치를 이용한 실제 대기중의 수분제거시 오염기체를 나타내는 크래마토그래프이다. FIG. 7 is a chromatograph showing a contaminant gas during actual water removal in the air using a sample collection device equipped with a water pretreatment means for analyzing air pollution according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
2:시료포집장치, 4:전처리부,2: sample collecting device, 4: pretreatment unit,
6:스위칭밸브, 8:시료포집부,6: switching valve, 8: sample collector,
10:펠티어트랩, 12:전처리장치,10: Peltier Trap, 12: Pretreatment device,
14:글라스튜브, 18:면사층,14: glass tube, 18: cotton yarn layer,
22:펠티어트랩, 24:샘플트랩,22: Peltier Trap, 24: Sample Trap,
26:글라스튜브, 30:흡착제층.26: glass tube, 30: adsorbent layer.
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| KR101180625B1 (en) | 2010-04-29 | 2012-09-06 | 이명진 | The apparatus for pre-treatmenting a gas without supplying power |
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