KR20140042488A - 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 폐수의 고형물질 등이 유입되지 않으며, 전처리 및 농도 조절하여 시료의 준비가 가능하며, 분석 신뢰도를 높일 수 있는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 폐수의 고형물질 등이 유입되지 않으며, 전처리 및 농도 조절하여 시료의 준비가 가능하며, 분석 신뢰도를 높일 수 있는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템에 관한 것이다.
폐수를 포함하는 수중 환경을 평가하기 위하여 금속 및 금속 화합물이 정량적으로 측정된다.
즉, 물 내부에는 금속 및 금속 화합물들이 포함되어 있을 수 있는데, 금속 및 금속 화합물이 포함되어 있는 폐수가 그대로 방류되는 경우에는 환경 오염의 주요 원인이 될 수 있으며, 인체에 유해한 영향을 끼치게 된다.
특히, 산업 폐수는 방류되는 양이 많아 수질에 끼치는 영향이 클 수 밖에 없어 "수질 및 수생태계 보전에 관한 법률"에 의해 폐수 내부의 수질오염물질 배출 허용 기준을 마련하고, 그 기준치 이하로 배출되도록 관리되고 있다.
상기 수질오염물질은, 구리, 납, 니켈, 등과 같은 금속 및 금속 화합물, 대장균균, 부유물질 및 유기물질을 포함하며, 특히, 구리 및 구리 화합물의 농도는 폐수 오염물질의 측정 시, 주된 측정 대상이다.
한편, 일반적으로, 수중 금속 및 금속화합물의 농도는 수동으로 시료를 체수한 후, 전처리를 거쳐 다양한 분석 장비(ICP, ICP-MS, AAS)를 이용하여 분석이 이루어진다.
그러나, 종래의 수중 금속 및 금속 화합물 농도 측정은 시료 채수 후 분석 장비로 이동하는 과정에서, 샘플이 오염될 가능성이 있으며, 분석에 사용되는 장비가 매우 고가이기 때문에, 일반 현장에서 쉽게 적용하기 어려운 문제점이 있다.
특히, 산업 폐수의 경우에는 고형물질 및 다양한 메트릭스가 함께 내장되어 있는 형태로서, 이들이 다양한 색상을 나타내어 분석이 용이하지 않으며, 여러 가지 전처리 작업이 수행될 수 밖에 없어 분석 소요 시간이 길어질 수 밖에 없는 문제점이 있다.
또한, 산업 폐수는 상기 "수질 및 수생태계 보전에 관한 법률"에서 정하는 배출 허용 기준을 만족하도록 몇차례의 연속적인 처리 과정을 거친 후 방류되므로, 각각의 처리 과정 상 및 동일 처리 장소에서 시간에 따른 금속 및 금속 화합물의 농도를 실시간으로 모니터링하는 것이 필요하나, 종래의 방법은 신속하고 실시간으로 모니터링하는 것이 불가능하다.
본 발명에서, '실시간'이라고 언급하는 경우 '실시간 내지는 실시간에 준하는 정도'를 의미함을 밝혀 둔다.
이에 따라, 폐수 내부의 금속 및 금속 화합물을 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 분석 신뢰도를 높일 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고형물질 등이 유입되지 않으며, 전처리 및 농도 조절하여 시료의 준비가 가능하며, 분석 신뢰도를 높일 수 있는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 간단한 구성에 의해 시료를 자동 준비할 수 있으며, 분석 과정에 소요되는 시간을 줄일 수 있어 전체 실험 과정에 걸리는 시간을 크게 줄일 수 있으며, 실시간으로 폐수 내부의 금속 및 금속 화합물을 모니터링할 수 있는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 산화용액에 의해 폐수 내부의 다양한 형태로 존재하는 금속 및 금속 화합물을 특정 이온 형태로 전처리(산화)하고, 농도조절용액을 이용하여 요구되는 희석 비율로 조절가능하며, 반응수단을 통해 전처리 및 농도조절된 시료와 분석용액을 혼합 및 반응시킨 분석시료를 분석하여 전체 분석 효율성 및 신뢰성을 향상할 수 있는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 목적은 시료 준비부에 제1혼합부가 형성되며, 제1이송펌프에 의해 시료, 산화용액, 표준용액, 및 농도조절용액이 혼합되고, 반응수단에 제2혼합부가 형성되며, 제2이송펌프에 의해 전처리 및 농도조절된 시료, 분석용액, 분석시료가 혼합됨으로써, 자동으로 분석시료 준비가 가능한 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 시료 준비부 및 분석부가 케이스 내부에 내장되고, 케이스 내부의 온도를 일정하게 유지하는 항온조절수단이 구비됨으로써, 외부 환경에서도 안정적으로 폐수를 분석가능한 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 목적은 폐수 내부의 다양한 금속 및 금속 화합물의 농도를 분석가능하되, 특히 구리 및 구리 화합물의 농도를 정량 분석가능한 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 액상 시료가 이동 또는 저장되는 공간과 연결되는 유입부(100)를 통해 시료가 유입되어 산화용액을 통해 전처리되고, 농도조절용액을 통해 시료의 농도를 조절하는 시료 준비부(200); 상기 시료 준비부(200)와 제1연결부(300)를 통해 연결되어 전처리 및 농도조절된 시료 내의 금속 및 금속 화합물의 농도를 정량 분석하는 분석부(400); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시료 준비부(200)는 상기 산화용액이 저장되는 제1저장부(210); 상기 농도조절용액이 저장되는 제2-1저장부(221); 상기 유입부(100)를 통해 공급되는 시료, 상기 산화용액, 및 농도조절용액이 유입되어 서로 혼합되는 제1혼합부(230); 및 상기 유입부(100), 제1저장부(210), 제2-1저장부(221), 제1혼합부(230)와 연결되되, 각각의 개폐를 조절하는 제1개폐부(240); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 시료 준비부(200)는 희석을 위한 표준용액이 저장되는 제2-2저장부(222)를 더 포함하며, 상기 제1개폐부(240)는 상기 제2-2저장부(222)의 개폐를 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시료 준비부(200)는 상기 제1개폐부(240)와 연결되어 상기 유입부(100)를 통해 공급되는 시료, 산화용액, 표준용액, 초순수용액, 전처리 및 농도조절된 시료의 이송을 조절하는 제1이송펌프(250)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제1연결부(300)는 상기 시료 준비부(200)의 제1혼합부(230)와 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분석부(400)는 상기 유입부(100)를 통해 유입된 전처리 및 농도조절된 시료가 유입되어 분석용액을 혼합 및 반응시킨 분석시료를 배출하는 반응수단(400a)과, 제2연결부(500)를 통해 상기 반응수단(400a)으로부터 배출된 분석시료가 이송되어 금속 및 금속 화합물의 농도를 측정하는 검출수단(460)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 반응수단(400a)은 상기 분석용액이 저장되는 제3저장부(410); 상기 제1연결부(300)를 통해 유입된 전처리 및 농도조절된 시료와, 상기 분석용액이 유입되어 혼합 및 반응되는 제2혼합부(420); 상기 제1연결부(300), 제3저장부(410), 제2혼합부(420) 및 제2연결부(500)와 연결되되, 각각의 개폐를 조절하는 제2개폐부(430);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 반응수단(400a)은 상기 제2혼합부(420)의 온도를 조절하는 온도조절부(450)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분석용액은 발색제, 버퍼용액, 및 캐리어 중에서 선택되는 어느 한 가지 이상이며, 상기 제3저장부(410)는 상기 분석용액의 각 종류에 대응되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 반응수단(400a)은 상기 제2개폐부(430)와 연결되어 상기 제1연결부(300)를 통해 공급되는 전처리 및 농도조절된 시료, 분석용액, 분석시료의 이송을 조절하는 제2이송펌프(440)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 검출수단(460)은 UV/Vis 분광법에 의하여 금속 및 금속 화합물의 농도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 Cu 및 Cu 화합물의 농도를 정량 분석가능한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 상기 시료 준비부(200) 및 분석부(400)가 케이스(600) 내부에 내장되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 케이스(600)는 내부 온도를 일정하게 유지하는 항온조절수단(700)이 구비되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템은 고형물질 등이 유입되지 않으며, 전처리 및 농도 조절하여 시료의 준비가 가능하며, 분석 신뢰도를 높일 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템은 간단한 구성에 의해 시료를 자동 준비할 수 있으며, 분석 과정에 소요되는 시간을 줄일 수 있어 전체 실험 과정에 걸리는 시간을 크게 줄일 수 있으며, 실시간으로 폐수 내부의 금속 및 금속 화합물을 모니터링할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템은 산화용액에 의해 폐수 내부의 다양한 형태로 존재하는 금속 및 금속 화합물을 특정 이온 형태로 전처리(산화)하고, 농도조절용액을 이용하여 요구되는 희석 비율로 조절가능하며, 반응수단을 통해 전처리 및 농도조절된 시료와 분석용액을 혼합 및 반응시킨 분석시료를 분석하여 전체 분석 효율성 및 신뢰성을 향상할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템은 시료 준비부에 제1혼합부가 형성되며, 제1이송펌프에 의해 시료, 산화용액, 표준용액, 및 초순수용액이 혼합되고, 반응수단에 제2혼합부가 형성되며, 제2이송펌프에 의해 전처리 및 농도조절된 시료, 분석용액, 분석시료가 혼합됨으로써, 자동으로 분석시료 준비가 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템은 시료 준비부 및 분석부가 케이스 내부에 내장되고, 케이스 내부의 온도를 일정하게 유지하는 항온조절수단이 구비됨으로써, 외부 환경에서도 안정적으로 폐수를 분석가능한 장점이 있다.
아울러, 본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템은 폐수 내부의 다양한 금속 및 금속 화합물의 농도를 분석가능하되, 특히 구리 및 구리 화합물의 농도를 정량 분석가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템을 나타낸 전체 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템의 시료 준비부를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템의 분석부를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템의 시료 준비부를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템의 분석부를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템을 나타낸 도면.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 시료 준비부(200)와 분석부(400)를 포함하여 형성된다.
상기 시료 준비부(200)는 폐수가 이동 또는 저장되는 공간과 연결되는 유입부(100)를 통해 시료를 유입받아 전처리 및 농도 조절을 통해 시료를 준비하는 구성이다.
상기 유입부(100)는 폐수가 이송되는 이송로, 저장 공간 등과 연결되어 폐수가 유입된다.
도 1에서 상기 유입부(100)가 단일개로 형성된 예를 나타내었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 유입부(100)가 둘 이상으로 형성될 수 있다.
본 발명에서 "액상 시료"란, 상기 유입부(100)를 통해 시료 준비부(200)로 유입되어 분석부(400)를 통해 분석되는 그 대상을 의미하는 것으로, 액체 상태의 시료를 의미한다.
이 때, 액체 상태라는 것은 전체가 액체 물질인 경우를 포함하며, 고형물 및 또 다른 메트릭스가 혼합되어 있는 형태 전체를 의미한다.
또한, 본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 상기 액상 시료의 대표적인 예로서 폐수를 들 수 있다.
상기 시료 준비부(200)는 유입부(100)를 통해 수중 분석 대상 시료 일부가 유입되며, 산화용액을 통해 전처리되고, 농도조절용액을 통해 시료의 농도가 조절된다.
더욱 상세하게, 상기 시료 준비부(200)는 상기 전처리를 위한 산화용액이 저장되는 제1저장부(210), 상기 농도조절용액이 저장되는 제2-1저장부(221), 상기 유입부(100)를 통해 공급되는 시료, 산화용액, 및 농도조절용액이 유입되어 서로 혼합되는 제1혼합부(230), 및 상기 유입부(100), 제1저장부(210), 제2-1저장부(221), 제1혼합부(230), 및 제1연결부(300)와 연결되되, 각각의 개폐를 조절하는 제1개폐부(240)를 포함하여 형성된다.
또한, 이 때, 본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 상기 시료 준비부(200)에 희석을 위한 표준용액이 저장되는 제2-2저장부(222)를 더 포함할 수 있다.
상기 표준용액(standard solution)은 적정분석에 사용되는 용액으로, 이미 정확한 농도를 알고 있는 용액을 의미하는 것으로서, 본 발명에서, 특정한 농도를 갖는 최종 준비 시료를 제조하는데 이용된다.
즉, 본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 산화용액 및 농도조절용액을 통해 일정한 농도를 갖도록 처리한 후, 상기 표준용액과의 희석 비율을 조절함으로써 요구되는 특정한 농도를 갖는 시료를 준비할 수 있다.
상기 제1저장부(210) 및 제2-1저장부(221)는 이용되는 산화용액 및 농도조절용액의 개수 및 종류에 대응되도록 하나 또는 복수개 형성가능하다.
도 1 및 도 2에서, 상기 농도조절용액이 초순수용액이며, 제2-1저장부(221)에 저장되는 예를 나타내었다.
본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 이에 한정되지 않으며, 상기 농도조절용액이 금속오염물질이 포함되어 있지 않은 순수한 수용액일 수 있고, 또한, 상기 제1저장부(210) 및 제2-1저장부(221)는 상기 산화용액 및 농도조절용액의 개수 및 종류에 대응되는 개수로 다양하게 형성가능하다.
도 1 및 도 2에서, 상기 농도조절용액은 초순수용액을 지시하였으나, 실제 시료의 농도조절은 전처리를 위한 산화용액 및 초순수용액의 양을 고려하여 표준용액을 혼합함으로써 조절된다.
상기 제1개폐부(240)는 상기 유입부(100), 제1저장부(210), 제2-1저장부(221), 제1혼합부(230) 및 제1연결부(300)와 연결되되, 상기 유입부(100)를 통해 유입되는 시료(폐수)의 양, 상기 제1저장부(210)를 통해 유입되는 산화용액의 양, 상기 제2-1저장부(221)를 통해 공급되는 농도조절용액의 양, 상기 제1혼합부(230)로 공급되는 용액의 양을 조절가능한 수단으로서, 다중 포트 밸브가 이용될 수 있으며, 개별적인 밸브로 구비되어도 무방하다.
또한, 상기 제1개폐부(240)는 상기 제2-2저장부(222)와 연결되어 상기 제1혼합부(230)로 공급되는 표준용액의 양을 조절가능하다.
또, 상기 제1개폐부(240)는 제1이송펌프(250)와 연결되어 상기 시료, 산화용액, 표준용액, 초순수용액, 전처리 및 농도조절된 시료의 이송을 조절할 수 있다.
본 발명에서, "전처리 및 농도조절된 시료"란 상기 유입부(100)를 통해 유입된 시료가 상기 시료 준비부(200)에서 산화용액을 통해 전처리되고, 농도조절용액을 통해 특정 농도를 갖도록 처리된 시료를 의미한다.
상기 제1이송펌프(250)는 실린지펌프가 이용될 수 있으며, 상기 시료, 산화용액, 표준용액, 초순수용액, 전처리 및 농도조절된 시료 등을 이송하며, 상기 제1혼합부(230)에서 용액들이 서로 혼합되도록 한다.
상기 제1혼합부(230)는 용액의 혼합 및 저장되는 공간을 형성한다.
또한, 상기 시료 준비부(200)와 분석부(400)를 연결하여 전처리 및 농도조절된 시료가 이송되는 제1연결부(300)는 상기 시료 준비부(200)의 제1혼합부(230)와 연결되어 상기 제1혼합부(230)를 통해 혼합된 전처리 및 농도조절된 시료가 먼저 준비되며, 분석이 필요할 때, 교차오염없이 바로 상기 분석부(400)로 공급되도록 하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 상기 초순수용액이 상기 제1이송펌프(250)의 작동에 의해 상기 유입부(100)를 통해 시료 유입 반대 방향으로 배출되어 유입부(100)를 세척하여 유입부(100)의 막힘을 방지할 수 있다.
또한, 상기 초순수용액은 산화용액, 및 농도조절용액 등이 잔류될 수 있으므로, 각 용액의 이송전에 세척 용도로 이용될 수 있다.
상기 분석부(400)는 반응수단(400a) 및 검출수단(460)을 포함하여 형성된다.
상기 반응수단(400a)은 분석시료를 검출수단(460)으로 공급하는 수단으로서, 상기 유입부(100)를 통해 유입된 전처리 및 농도 조절된 시료가 유입되어 분석용액이 혼합되고 반응됨으로써 검출수단(460)의 분석을 위한 분석시료를 생성한다.
본 발명에서, 분석시료란, 전처리 및 농도조절된 시료가 반응수단(400a)을 통해 검출수단(460)의 분석이 가능하도록 반응된 물질을 의미한다.
또한, 분석용액이란, 분석시료를 생성하기 위한 물질로서, 검출수단(460)을 통해 분석시료 농도의 정량분석이 가능한 물질을 의미한다.
더욱 상세하게, 상기 분석용액은 발색제, 버퍼용액, 및 캐리어 중에서 선택되는 어느 한 가지 이상일 수 있다.
상기 발색제는 상기 검출수단(460)에 의한 금속 및 금속 화합물을 검출하기 위하여 특정한 색을 발하는 물질을 의미한다.
상기 버퍼용액은 pH 변화를 방지하기 위한 물질을 의미한다.
상기 캐리어용액은 전처리 및 농도조절된 시료의 운반과 동시에 유동을 원활히 하는 물질을 의미한다.
또한, 이 외에도 본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 상기 분석용액으로서, 발색이 잘 일어나도록 하기 위한 촉매물질, 발색 정도를 조절할 수 있는 중화제가 추가될 수 있다.
상기 반응수단(400a)은 제3저장부(410), 제2혼합부(420), 제2개폐부(430), 및 제2이송펌프(440)를 포함하여 형성된다.
상기 제3저장부(410)는 상기 분석용액이 저장되는 공간으로서, 상술한 바와 같이, 상기 분석용액이 하나 이상일 경우에, 상기 제3저장부(410) 역이 이에 각각 대응되는 개수를 갖도록 형성된다.
상기 제2혼합부(420)는 상기 제1연결부(300)를 통해 유입된 전처리 및 농도조절된 시료와, 상기 분석용액이 유입되어 혼합 및 반응되는 부분으로서, 이 때, 제2이송펌프(440)는 제2혼합부(420) 내부로, 전처리 및 농도 조절된 시료, 분석용액이 유입됨을 조절하며, 상기 전처리 및 농도 조절된 시료와 분석용액을 혼합하고, 혼합 및 반응되어 생성된 분석시료의 이송을 조절한다.
즉, 상기 제2이송펌프(440)는 상기 제1연결부(300)를 통해 공급되는 전처리 및 농도 조절된 시료의 이송을 조절하며, 상기 제3저장부(410)에 저장된 분석용액의 이송을 조절하며, 상기 제2혼합부(420) 내부 물질을 혼합하고, 상기 분석시료의 이송을 조절한다.
이 때, 상기 제2혼합부(420)는 전처리 및 농도조절된 시료와 분석용액의 혼합 및 반응도를 높이기 위하여 온도조절부(450)가 더 구비될 수 있다.
상기 온도조절부(450)는 제2혼합부(420)의 온도를 30 ~ 40℃ 정도로 유지할 수 있으며, 대상 금속 및 금속 화합물의 종류, 분석용액의 특성에 따라 다양한 온도로 조절될 수도 있다.
상기 제2개폐부(430)는 상기 제1연결부(300), 제3저장부(410), 제2혼합부(420) 및 제2연결부(500)와 연결되되, 각각의 개폐를 조절하는 수단으로서, 상기 제1개폐부(240)와 마찬가지로, 다중 포트 밸브 형태일 수 있고, 개별적인 밸브가 이용되는 형태일 수도 있다.
상기 반응수단(400a)은 순차주입공정(sequential injection analysis, SIA)에 의해 전처리 및 농도조절된 시료와 함께 필요한 분석용액이 순차적으로 주입되어 측정에 필요한 다양한 분석용액의 사용량을 최소화하도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 외부 환경에 노출된 상황에서도 안전성 및 분석 신뢰도를 확보하기 위하여 케이스(600) 및 항온조절수단(700)이 더 구비될 수 있다. (도 4 참조)
상기 케이스(600)는 상기 시료 준비부(200) 및 분석부(400)가 내장되어 이들을 보호하는 구성으로서, 상기 유입부(100)의 일정 영역 및 배출(Drain)을 위한 구성을 제외한 상기 시료 준비부(200) 및 분석부(400)가 내장된다.
상기 항온조절수단(700)은 상기 케이스(600) 내부에 구비되어 내부 온도를 일정하게 유지하는 수단으로서, 도 4는 외부 공기를 흡입하여 온도 조절한 후, 케이스(600) 내부로 공급하는 공기 순환 방식의 항온조절수단(700)을 나타내었다.
본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 상기 항온조절수단(700)이 이 외에도 더욱 다양하게 이용될 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 시료 준비부(200) 및 분석부(400)가 케이스(600) 내부에 내장되고, 케이스(600) 내부의 온도를 일정하게 유지하는 항온조절수단(700)이 구비됨으로써, 외부 환경에서도 안정적으로 폐수를 분석가능한 장점이 있다.
상기 검출수단(460)은 상기 제2연결부(500)를 통해 분석시료를 공급받아 분석하는 수단으로서, UV/Vis 분광법, 적외선 분광법, 형광측정법, ICP-AES, ICP-OES, ICP-MS, IC, IC-MS, AAS, AVS(Anodic Stripping Voltametry), ISE 중 선택되는 어느 한 가지 방법일 수 있다.
도 1 및 도 3에서, 상기 검출수단(460)은 광원(461)과 검출기(462)를 포함하는 수단을 나타내었으며, 광원(461)을 분석시료에 조사하였을 때, 상기 검출기(462)를 통해 특정 파장의 빛을 검출하는 검출기(462)를 이용하여 분석시료의 농도를 정량분석한다.
본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 Fe, Mn, Cu, Ni, Al, Cr, Co, Zn Cd, As, Cr, Tl, Sn, V, Pb, Ca, Mg, K, Na, 또는 이들이 포함된 화합물 중에서 선택되는 어느 한 가지 이상의 농도를 정량 분석 가능하며, 특히, Cu 및 Cu 화합물의 정량 분석이 가능하다.
분석 대상이 Cu 및 Cu 화합물일 경우에, 상기 산화용액은 과산화수소(H2O2) 수용액 또는 질산 용액(HNO3)일 수 있으며, 산화용액에 의해 다양한 형태의 구리 및 구리 화합물은 Cu2+로 전환된다.
또한, 상기 발색제는 N, N-dimethyl-p-phenylenediamine(DPD), 1,3-phenylenediamine(mPD)가 이용될 수 있고, 이 때, 상기 검출수단(460)은 UV/Vis 분광법에 의하여 금속 및 금속 화합물의 농도를 측정하는 수단일 수 있으며, 흡수 파장은 652 nm 일 수 있다.
구리의 발색 반응 일 예를 설명하면, 산화용액에 의해 전환된 Cu2+ 는 발색제 A와 반응하여 발색제 A+ 반응시키고 자신은 Cu+ 로 환원된다. 상기 발색제 A+ 는 발색제 B와 만나 푸른색 화합물을 형성하며, 이 푸른색 화합물의 발색 반응을 감지하여 농도를 검출할 수 있다.
물론, 본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 분석 조건 등을 입력가능한 입력부, 상기 입력부의 입력 상태, 분석 진행 상태 및 결과 등을 출력하는 출력부(810), 다양한 데이터를 저장하는 저장부를 포함할 수 있다. (도 4 참조)
이에 따라, 본 발명의 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는 고형물질 등이 유입되지 않으며, 전처리 및 농도 조절하여 시료의 준비가 가능하며, 분석 신뢰도를 높일 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템
100 : 유입부 D100 : 직경
200 : 시료 준비부
210 : 제1저장부
221 : 제2-1저장부 222 : 제2-2저장부
230 : 제1혼합부
240 : 제1개폐부
250 : 제1이송펌프
300 : 제1연결부
400 : 분석부
400a : 반응수단
410 : 제3저장부(411~413)
420 : 제2혼합부
430 : 제2개폐부
440 : 제2이송펌프
450 : 온도조절부
460 : 검출수단 461 : 광원
462 : 검출기
500 : 제2연결부
600 : 케이스
700 : 항온조절수단
100 : 유입부 D100 : 직경
200 : 시료 준비부
210 : 제1저장부
221 : 제2-1저장부 222 : 제2-2저장부
230 : 제1혼합부
240 : 제1개폐부
250 : 제1이송펌프
300 : 제1연결부
400 : 분석부
400a : 반응수단
410 : 제3저장부(411~413)
420 : 제2혼합부
430 : 제2개폐부
440 : 제2이송펌프
450 : 온도조절부
460 : 검출수단 461 : 광원
462 : 검출기
500 : 제2연결부
600 : 케이스
700 : 항온조절수단
Claims (11)
- 액상 시료가 이동 또는 저장되는 공간과 연결되는 유입부(100)를 통해 시료가 유입되어 산화용액을 통해 전처리되고, 농도조절용액을 통해 시료의 농도를 조절하는 시료 준비부(200);
상기 시료 준비부(200)와 제1연결부(300)를 통해 연결되어 전처리 및 농도조절된 시료 내의 금속 및 금속 화합물의 농도를 정량 분석하는 분석부(400); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 시료 준비부(200)는
상기 산화용액이 저장되는 제1저장부(210);
상기 농도조절용액이 저장되는 제2-1저장부(221);
상기 유입부(100)를 통해 공급되는 시료, 상기 산화용액, 및 농도조절용액이 유입되어 서로 혼합되는 제1혼합부(230); 및
상기 유입부(100), 제1저장부(210), 제2-1저장부(221), 제1혼합부(230)와 연결되되, 각각의 개폐를 조절하는 제1개폐부(240); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 시료 준비부(200)는 희석을 위한 표준용액이 저장되는 제2-2저장부(222)를 더 포함하며,
상기 제1개폐부(240)는 상기 제2-2저장부(222)의 개폐를 조절하는 것을 특징으로 하는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 시료 준비부(200)는
상기 제1개폐부(240)와 연결되어 상기 유입부(100)를 통해 공급되는 시료, 산화용액, 표준용액, 농도조절용액, 전처리 및 농도조절된 시료의 이송을 조절하는 제1이송펌프(250)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 제1연결부(300)는 상기 시료 준비부(200)의 제1혼합부(230)와 연결되는 것을 특징으로 하는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 분석부(400)는
상기 유입부(100)를 통해 유입된 전처리 및 농도조절된 시료가 유입되어 분석용액을 혼합 및 반응시킨 분석시료를 배출하는 반응수단(400a)과,
제2연결부(500)를 통해 상기 반응수단(400a)으로부터 배출된 분석시료가 이송되어 금속 및 금속 화합물의 농도를 측정하는 검출수단(460)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 반응수단(400a)은
상기 분석용액이 저장되는 제3저장부(410);
상기 제1연결부(300)를 통해 유입된 전처리 및 농도조절된 시료와, 상기 분석용액이 유입되어 혼합 및 반응되는 제2혼합부(420);
상기 제1연결부(300), 제3저장부(410), 제2혼합부(420) 및 제2연결부(500)와 연결되되, 각각의 개폐를 조절하는 제2개폐부(430);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 반응수단(400a)은 상기 제2혼합부(420)의 온도를 조절하는 온도조절부(450)가 구비되는 것을 특징으로 하는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 반응수단(400a)은
상기 제2개폐부(430)와 연결되어 상기 제1연결부(300)를 통해 공급되는 전처리 및 농도조절된 시료, 분석용액, 분석시료의 이송을 조절하는 제2이송펌프(440)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 검출수단(460)은 UV/Vis 분광법에 의하여 금속 및 금속 화합물의 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템.
- 제1항 내지 제10항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템(1000)는
상기 시료 준비부(200) 및 분석부(400)가 케이스(600) 내부에 내장되며,
상기 케이스(600) 내부 온도를 일정하게 유지하는 항온조절수단(700)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수중 금속 및 금속 화합물 모니터링 시스템.
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