악취의 발생과 확산 - 47

화학분석 기구

 

 

 

현재 폐수처리 공장의 악취 분석을 위한 대부분의 검출 기술은 가스크로마토그래피(GC)와 함께 발전되어왔다. 몇몇 검출기술들은 GC 분리 없이 적응되어져 왔다. 분리된 구성원소의 질량 분광분석에 따른 GC분리(GC-MS)의 조합은 하, 폐수처리 공정에서 복합 대기배출물의 정성분석, 정량분석에 있어서 현재 가장 널리 이용되는 기술이다. GC 분리의 분해능 향상을 위해 사용되는 매스스펙트럼의 능력에도 불구하고 간섭이 생기는데 이는 복합 악취혼합물이 불완전하게 분리되었기 때문이다.

 

이러한 이유로, 하수처리 공정에 적용할 경우, GC-MS분석이 감소한 황 화합물에 선택적 반응을 하는 감지기가 있어 GC분석을 보완해주는 역할을 한다. 감지기 반응의 선택에 추가하여, 감지 한계와 강력한 선의(linear)범위가 다른 감지기와 비교하여 유용한 두 요소이다. 감지한계는 보통 감지기 잡음의 두 배와 동등한 신호로 정의될 수 있다. 강력한 linear 범위는 분석 물질의 농도와 검출기 반응이 linear하게 비례하는 가장 높은 농도의 비율로 해석될 수 있다.

 

가장 널리 사용되는 선택적인 검출기는 불꽃분광분석기(FPD)이다. 이것의 반응은 황 원자가 불꽃을 통해 통과하면서 배출되는 불빛에 의해 일어난다. 이 황 화합물을 위한 검출의 한계는 낮은 ppb범위이며 다른 혼합물의 간섭에 자유롭다. FPD의 강력한 linear 범위는 대략 10³으로 비교적 낮다. 황 화합물에 대한 선택적 반응은 또한 황 chemiluminescence 검출에 의해서도 일어난다. 검출기에 들어가기 전에, 모든 황 물질이 수소 플라즈마 반응기에서 황산으로 변화한다. 황산은 오존과 아주 강하게 반응을 해서 전기를 일으킨다. 전자가 바닥상태고 다시 되돌아갈 때 생기는 발광하는 불빛이 검출신호를 발생시킨다. 이 검출기는 낮은 ppb범위에서의 실용적인 검출한계와 105의 강력한 linear 범위가 있다. 검출기의 반응은 황 물질이 유래한 곳과 관계없이 검출기를 통과한 황원자의 개수와 비례하여 나타난다. 

 파동하는 형광이 감소된 황 분석의 검출 원리이다. 모든 황 물질은 SO²로 먼저 산화되며,  이후에 자외선 빛에 노출된다. 몇몇 SO²에 의해 흡수된 UV에너지는 검출기의 신호를 제공하는 형광발광으로써 재배출된다. 이 분석검출기 한계는 낮은 ppb범위에 있다. Linear dynamic 범위는 105이다.

 가장 오래되고 널리 쓰이는 GC검출기 중의 하나인 불꽃 이온검출기는 총 탄화수소 농도(THC)의 부분으로써, 또 비 메탄 유기물(NMO) 분석으로써 하수처리 공정에 주요하게 사용되어왔다. 이 반응기의 신호는 유기물이 수산화 불꽃을 통과하면서 형성되는 이온에 의해 나타난다. 이 검출기의 반응은 대략 탄화수소 연결고리의 수와 비례하며, 그러므로 크게 특이하지 않다. 이 검출기의 반응은 다른 원자들(우선적으로 산소와 할로겐)에 의해 다소 억압된다. THC모드에서, 검출기는 샘플에 존재하는 모든 유기물에 복합반응을 보인다. NMO모드에서, 메탄은 GC에 의해 처음 분리가 되고, 다른 샘플과 함께 재결합이 된다. NMO농도는 총 유기물 농도와 메탄농도의 차이로써 계산된다.

 골드필름분석기는 황화수소 분석에 있어서 휴대하기 좋은 기구이다. 이것의 검출원리는 황화수소가 필름에 흡착될 때 얇은 금 필름의 전기전도도의 변화에 기초한 것이다. 전압전류계는 대략 50ppb의 낮은 검출한계를 지닌 간편한 기구로 황화수소의 선택적인 검출을 위해 사용된다. 기구들은 보통 이중범위모드(예: 0~10 그리고 0~100ppm)에서 0~100ppm정도의 범위에서 사용된다.