본문내용
1. 기기분석
1.1. 총유기탄소(TOC)
1.1.1. 적외선 분광광도법의 원리
적외선 분광광도법의 원리는 다음과 같다.
유기화합물들은 거의 모두 적외선 영역에서 뚜렷한 선택적 흡수를 나타낸다. 적외선 스펙트럼들은 자외선이나 가시선 스펙트럼들에 비해 대단히 복잡하다. 예를 들어 짧은 파장의 적외선은 분자 내의 수소 원자들의 진동을 일으키며, 긴 파장은 삼중결합의 진동을 일으킨다. 한편 더 긴 파장은 이중결합의 진동을 유발한다. 이렇듯 적외선 스펙트럼은 매우 복잡하여 두 상이한 화합물이 똑같은 흡수 곡선을 가지는 경우가 거의 없다. 따라서 적외선 분광광도계는 농약의 확인과 수중에서 추출한 복잡한 유기화합물의 확인에 유용하게 사용될 수 있다.
적외선 분광법은 자외선이나 가시광선 분광법보다 분자에 대한 훨씬 많은 정보를 제공할 수 있지만, 감도가 이들보다 낮아 물질이 비교적 높은 농도(10-4~10-5몰)일 때 분석이 가능하다. 적외선 분광광도계를 이용한 정량분석의 원리는 자외선이나 가시광선 영역의 것과 동일하다. 즉, 순수한 물질의 스펙트럼을 조사하여 혼합물 속 다른 화합물에 대한 것보다 현격하게 큰 흡수를 나타내는 파장을 찾아 해당 파장에서의 흡광도를 측정하는 것이다. 이 원리를 이용하면 물 속 미량의 유기탄소 성분도 신속히 측정할 수 있다. 액체 시료를 노에 주입하고 물을 증발시킨 후 촉매를 사용하여 유기탄소를 연소시켜 이산화탄소로 만든다. 이산화탄소는 산소 흐름에 따라 적외선 분석기로 운반되어 농도가 측정된다.
1.1.2. TOC 분석기를 통한 측정
TOC 분석기를 통한 측정은 총유기탄소(TOC)를 신속하게 측정하는 방법이다. TOC 분석기는 적외선 분광광도계의 원리를 이용하여 작동한다. 액체 시료를 노에 주입하고 물을 증발시킨 후 촉매를 사용하여 유기탄소를 연소시켜 이산화탄소로 만든다. 이산화탄소는 산소의 흐름에 따라 이산화탄소 농도를 측정하는 적외선 분석기로 운반된다. 이를 통해 시료 내 존재하는 유기탄소의 양을 신속하게 분석할 수 있다. 실제 이 분석법에서는 총 탄소가 측정되지만, 시료를 먼저 산성화하고 폭기하여 무기 탄소를 제거하면 유기탄소만을 선택적으로 측정할 수 있다. 이러한 TOC 분석은 수질 관리 및 환경 모니터링 등에 널리 활용되고 있다.
1.2. 기체 크로마토그래피(GC)
1.2.1. GC의 구성 및 원리
기체 크로마토그래피(GC)는 액체 시료를 기화한 다음 각 성분 기체들로 분리시켜 이들 개개의 확인과 정량적 측정을 할 수 있게 해준다."
GC의 주요 구성 및 원리는 다음과 같다.
첫째, 이동상인 운반기체가 필요하다. 기체 실린더에는 수소, 헬륨, 질소와 같은 운반기체가 들어 있으며, 이 운반기체는 계속해서 미리 정해준 온도와 유속으로 크로마토그래프 컬럼을 통과해 나간다."
둘째, 주입구(injector)에서 시료가 증발되어 기체상태로 전환된다. 일정한 유속으로 흐르는 운반기체가 기체 성분들을 크로마토그래프 컬럼으로 운반해 간다."
셋째, 크로마토그래프 컬럼은 기체 성분들을 분리하는 역할을 한다. 기체 성분들은 각기 다른 속도로 이동하게 되며 각기 다른 시간에 컬럼으로부터 용리되어 나온다."
넷째, 용리되어 나오는 기체들은 화학적 또는 물리적 방법으로 검출기에 감응된다. 검출기는 용리되어 나오는 기체들의 화학적 성질이나 물리적 성징에 감응하여 이것을 전기 신호로 바꾸어 기록이 될 수 있게 한다."
이와 같은 GC의 구성과 원리를 통해 혼합물의 성분을 분리하고 정량분석할 수 있으며, 휘발성 유기화합물 측정에 널리 활용되고 있다."
1.2.2. GC의 다양한 검출기
GC의 다양한 검출기는 용리되어 나오는 기체들의 화학적 성질이나 물리적 특징에 감응하여 이를 전기적 신호로 바꾸어 기록될 수 있게 해준다. 대표적인 GC 검출기에는 열전도도 검출기(Thermal Conductivity Detector, TCD), 불꽃 이온화 검출기(Flame Ionization Detector, FID), 전자포획 검출기(Electron Capture Detector, ECD), 불꽃 광도법 검출기(Flame Photometric Detector, FPD), 열이온화 검출기(Thermionic Detector, TID), 광이온화 검출기(Photoionization Detector, PID) 등이 있다.
열전도도 검출기(TCD)는 운반기체와 용질의 열전도도 차이를 감지하여 검출한다. 불꽃 이온화 검출기(FID)는 수소 불꽃을 이용해 유기화합물을 이온화하고 이온화 정도에 따른 전류를 측정한다. 전자포획 검출기(ECD)는 전자 포획능이 큰 화합물을 선택적으로 검출할 수 있어 염소나 브롬 등을 포함한 유기화합물 분석에 효과적이다. 불꽃 광도법 검출기(FPD)는 특정 원소(황, 인)가 포함된 화합물을 선택적으로 검출할 수 있다. 열이온화 검출기(TID)와 광이온화 검출기(PID)는 각각 열이온화와 광이온화를 이용해 화합물을 검출한다.
이처럼 GC 검출기는 검출 대상 물질의 특성에 맞게 선택적으로 사용될 수 있어, GC 분석 시 목적에 부합하는 검출기를 선택하는 것이 중요하다. 각 검출기의 특성과 장단점을 고려하여 적절한 검출기를 사용함으로써 GC 분석의 정확성과 신뢰성을 높일 수 있다.
1.2.3. GC를 통한 유기화합물 분석
기체 크로마토그래피(GC)를 통한 유기화합물 분석은 액체시료를 기화한 다음 각 성분 기체들로 분리시켜 이들 개개의 확인과 정량적 측정을 할 수 있게 한다. 기체 실린더에는 수소, 헬륨, 질소와 같은 운반기체가 들어 있으며 이 운반기체는 계속해서 미리 정해준 온도와 유속으로 크로마토그래프 컬럼을 통과해 나간다. 시료를 주입하면 ...
