KR101758823B1 - 화학적 산소 요구량 측정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오폐수 시료의 적정 시험중에 전극의 산화전위과정에서 발생되는 전압을 측정하여 종말점을 지시함으로써, 발생된 전기적 신호를 COD 함량치로 변환하여 표시하여 실시간 원격으로 모니터링할 수 있도록 그 구조가 개선된 화학적 산소 요구량 측정방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 화학적 산소 요구량 측정방법은, 반응조 내에 시료 및 희석수를 투입하는 시료 투입단계와; 상기 반응조 내에 촉매제 및 산화제를 투입하는 산화반응제 투입단계와; 상기 반응조 내의 시료를 가열하는 가열단계와; 상기 반응조 내에 환원제를 투입하는 환원제 투입단계와; 상기 반응조 내에 정량펌프를 이용하여 비색약품을 투입하는 약품투입단계와; 상기 반응조 내에 배치된 전극에 전류를 통전시켜 백금전극과 팔라듐, 티탄 및 구리로 이루어진 구리합금전극의 산화반응시 발생되는 상기 백금전극과 구리합금전극 간의 전위를 측정하고, 측정된 전위가 기준전압에 도달하기까지의 약품 투입량을 연산하는 연산단계와; 상기 연산된 약품 투입량을 근거로 미리 수치화된 약품 투입량 대비 화학적 산소 요구량을 비교 연산하여 시료의 화학적 산소 요구량을 산출하고 산출된 정보를 외부로 출력하는 검출 및 표시단계;를 포함하고, 상기 약품투입단계의 정량펌프를 이용한 비색약품의 투입은 옥살산나트륨액을 정량펌프로 공급할 경우 산정되는 농도차이를 이용하여 공급튜브의 내경 축소에 의한 토출 오차를 검출하고, 상기 토출 오차에 대응하여 정량펌프의 구동시간을 정량 토출시간보다 더 구동시켜 투입시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 화학적 산소 요구량 측정방법은, 반응조 내에 시료 및 희석수를 투입하는 시료 투입단계와; 상기 반응조 내에 촉매제 및 산화제를 투입하는 산화반응제 투입단계와; 상기 반응조 내의 시료를 가열하는 가열단계와; 상기 반응조 내에 환원제를 투입하는 환원제 투입단계와; 상기 반응조 내에 정량펌프를 이용하여 비색약품을 투입하는 약품투입단계와; 상기 반응조 내에 배치된 전극에 전류를 통전시켜 백금전극과 팔라듐, 티탄 및 구리로 이루어진 구리합금전극의 산화반응시 발생되는 상기 백금전극과 구리합금전극 간의 전위를 측정하고, 측정된 전위가 기준전압에 도달하기까지의 약품 투입량을 연산하는 연산단계와; 상기 연산된 약품 투입량을 근거로 미리 수치화된 약품 투입량 대비 화학적 산소 요구량을 비교 연산하여 시료의 화학적 산소 요구량을 산출하고 산출된 정보를 외부로 출력하는 검출 및 표시단계;를 포함하고, 상기 약품투입단계의 정량펌프를 이용한 비색약품의 투입은 옥살산나트륨액을 정량펌프로 공급할 경우 산정되는 농도차이를 이용하여 공급튜브의 내경 축소에 의한 토출 오차를 검출하고, 상기 토출 오차에 대응하여 정량펌프의 구동시간을 정량 토출시간보다 더 구동시켜 투입시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 화학적 산소 요구량 측정방법에 관한 것으로, 특히 오폐수 시료의 적정 시험중에 전극의 산화전위과정에서 발생되는 전압을 측정하여 종말점을 지시함으로써, 발생된 전기적 신호를 COD 함량치로 변환하여 표시하여 실시간 원격으로 모니터링할 수 있도록 그 구조가 개선된 화학적 산소 요구량 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 화학적산소요구량(Chemical Oxygen Demand: 이하, COD라 함)은 생화학적산소요구량(Biochemical Oxygen Demand:BOD)과 함께 폐수 및 하수 등의 오염도를 나타내는 대표적인 오염지수로 활용되고 있다.
이러한 COD는 하폐수, 해역(海域), 호소(湖沼) 등의 자연 수역에서 측정되는 유기물질에 과망간산칼륨(KMnO4), 중크롬산칼륨(K2Cr2O7) 등의 수용액을 산화제로서 투입하여 유기물질의 산화에 소비된 산화제의 양에 상당하는 산소의 양을 mg/L 또는 ppm으로 나타낸 것이다.
COD 측정시 사용되는 망간법 측정법은 수중에 포함되어 수중에 녹아있는 산소를 소비하는 유기물, 아질산염, 제1철염, 황화물들이 포함된 시료에 일정량의 과망간산칼륨을 가한 후에 일정 시간 동안 가열 반응시키고, 시료중의 유기물질을 산화시켰을 때 소비된 과망간산칼륨으로부터 이에 상응하는 산소의 양을 측정해 시료의 오염도를 나타내는 방법이다.
수질환경기준에는 1급수는 1ppm 이하, 2급수는 3ppm 이하로 규정하고 있으며, 과망간산칼륨을 이용한 COD 자동측정기는 환경정책 기본법 제10조의 환경 기준 및 수질환경보전법 제7조의 규정에 따라 고시된 수질오염 공정시험법을 반영하여 운용하게 되어 있다.
산성시료 COD 측정법은 시료 300㎖에 황산과 물의 부피 비율이 1:2로 혼합된 황산 10㎖를 가하고, 0.025N 과망간산칼륨 산화제를 일정량 넣고, 30분간 수욕상에서 반응시킨 후, 0.025N 옥살산나트륨용액(Na2C2O4) 10㎖ 넣고, 0.025N 과망간산칼륨을 넣어 적정(適定)에 소비된 과망간산칼륨의 양으로 산소량을 측정하는 방법으로, 염소 이온이 2000mg/L 이하인 시료에 적용된다. 이때, COD 값은 아래 식에 의하여 구해진다.
COD(mg/L)=(a-b)×f×1000×0.2/V
여기서, a: 시료의 적정에 소비된 0.025N KMnO4 용액(㎖), b: 바탕시험 적정에 소비된 0.025N KMnO4 용액(㎖), f: 0.025N KMnO4 용액의 역가(逆價), V: 시료의 양(㎖)을 의미한다.
한편, 일반적인 COD 측정장비로는 산화제인 과망간산칼륨 및 중크롬산칼륨을 이용한 방법과 일정전압을 시료에 가함으로써 유기물 산화에 의해 발생되는 전류를 측정하는 전기화학적 방법 등이 이용되고 있다.
그러나, 종래의 과망간산칼륨을 이용한 COD 측정장비의 경우, 시약의 공급을 조절하는 공급밸브와 펌프가 시료수에 따라 운영되어 조절이 어려운 문제점이 있었다.
그리고, 반응조 내에 주입된 시료와 시약의 방출시 신속한 방출이 용이하지 않고, 장기간 사용시에는 잔액이 남아 측정오차가 발생할 수 있는 개연성이 있는 문제점이 있었다.
종래 화학적 산소요구량 측정장치와 방법에 관련된 선행기술로는 한국 등록특허공보 제10-0825069호 "씨오디(COD) 측정장치 및 그 측정방법"(등록일자 : 2008.04.18)에 개시된 바와 같이, 시료 또는 시약을 포함하는 유체가 개별적으로 공급되는 공급장치; 일측은 공기공급펌프와 연결되고, 타측은 상기 공급장치와 연결되어 상기 공급장치를 통해 공급되는 상기 유체를 일방향으로 안내하는 제1가변밸브; 상기 제1가변밸브를 통해 안내된 상기 유체와, 정밀펌프에 의해 공급되는 메인유체가 각각 유입되어 가열반응과 적정을 포함하는 과정이 이루어지는 가열반응장치; 그리고 상기 가열반응장치의 커버에 구비된 제1배출부와 연결되어 상기 가열반응장치의 가열반응과정에서 발생하는 수증기를 포함하는 생성물을 일방향으로 안내하여 배출시키는 제2가변밸브를 포함하여 이루어진 것이다.
상기한 측정방식에 적용되는 전극은 고가의 전극인데 비해 전극 수명이 짧을 뿐만 아니라, 전해질이 충진된 전극 내부로 시료가 침투할 우려가 있고, 시료가 침투될 경우 은을 감싸는 코팅제와 반응하여 코팅제가 마모되면서 수명이 저하되는 단점이 있다.
종래 화학적 산소 요구량 측정방식의 다른 선행기술은 한국 공개특허공보 제2003-0003849호 " 구리전극을 포함하는 화학적 산소요구량 측정용 전기화학센서 및 상기 센서를 이용한 화학적 산소요구량 측정방법 및 그 자동 분석 시스템"(공개일자 : 2003.01.14)에 개시된 바와 같이, 측정 시료 중의 유기물질들을 산화시킨 후 발생하는 전류를 측정함으로써 시료의 화학적 산소요구량을 측정하기 위한 a)작동전극과 b)상대전극과 c)기준전극으로 구성되어 있는 3전극계 측정 센서로서,
상대전극이 백금전극이고, 상기 작동전극이 구리전극인 것이다.
다른 선행기술에 해당하는 대체특성 전기분해방식 COD 측정기기는 슬러지 입자 투입시 계측이 불가능하고, 수온의 영향을 받기 때문에 계절에 따라 시료의 정확한 계측이 어렵기 때문에 별도의 수온 유지장비가 요구될 뿐만 아니라, 형식승인이 관련법령에 의해 취득할 수 없는 방식이다.
그런데, 기존 화학적 산소 요구량 측정방식은 비색약품인 과망간산칼륨을 투입하여 적정(titration, 滴定)을 수행하여 종말점을 육안으로 확인하는 수분석 실험을 수행하는 과정에서 과망간산칼륨의 소비량을 연산하여 COD농도를 검출하게 된다.
이때, 과망간산칼륨의 투입을 위해 정량펌프를 이용하고 있으나, 정량펌프의 공급튜브가 시간이 경과됨에 따라 변형될 우려가 있으며, 이에 따라 약품의 정량 투입이 불가능하게 되어 실험 오차가 발생하게 되는 단점이 있다.
또한, 종래 구리 전극을 이용하는 중에 구리의 표면에 물이 접촉됨에 따라 부식이 발생하게 되고, 부식이 발생될 경우 전도성이 저하되어 전극 성능이 저하되므로, 일정 주기마다 구리의 표면을 사포질 등의 방식으로 부식을 제거하도록 연마하는 작업을 수행해야 하는 번거로움이 있다.
본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 그 목적은 전극의 산화전위과정에서 발생되는 전압을 측정하여 종말점을 지시함으로써, 발생된 전기적 신호를 COD 함량치로 변환하여 표시하여 실시간 원격으로 모니터링할 수 있도록 그 구조가 개선된 화학적 산소 요구량 측정방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반응조 내에 시료 및 희석수를 투입하는 시료 투입단계와; 상기 반응조 내에 촉매제 및 산화제를 투입하는 산화반응제 투입단계와; 상기 반응조 내의 시료를 가열하는 가열단계와; 상기 반응조 내에 환원제를 투입하는 환원제 투입단계와; 상기 반응조 내에 정량펌프를 이용하여 비색약품을 투입하는 약품투입단계와; 상기 반응조 내에 배치된 전극에 전류를 통전시켜 백금전극과 팔라듐, 티탄 및 구리로 이루어진 구리합금전극의 산화반응시 발생되는 상기 백금전극과 구리합금전극 간의 전위를 측정하고, 측정된 전위가 기준전압에 도달하기까지의 약품 투입량을 연산하는 연산단계와; 상기 연산된 약품 투입량을 근거로 미리 수치화된 약품 투입량 대비 화학적 산소 요구량을 비교 연산하여 시료의 화학적 산소 요구량을 산출하고 산출된 정보를 외부로 출력하는 검출 및 표시단계;를 포함하고, 상기 약품투입단계의 정량펌프를 이용한 비색약품의 투입은 옥살산나트륨액을 정량펌프로 공급할 경우 산정되는 농도차이를 이용하여 공급튜브의 내경 축소에 의한 토출 오차를 검출하고, 상기 토출 오차에 대응하여 정량펌프의 구동시간을 정량 토출시간보다 더 구동시켜 투입시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 구리합금전극은 구리합금전극의 총중량에 대하여 구리 94중량%, 팔라듐 5중량% 및 티탄 1중량%로 구성된 것이다.
상기 비색약품은 과망간산칼륨액인 것이다.
상기 반응조는 내부에 전도액이 충진되는 외부 반응조와, 외부 반응조의 내부에 배치되어 시료가 충진되는 내부 반응조의 이중 구조로 구성되되, 상기 외부 반응조 내에 전도액을 가열하기 위한 히터가 적어도 하나이상 배치되어서, 상기 히터로부터 발생된 열이 외부 반응조 내의 전도액을 통해 내부 반응조측으로 전도하는 방식으로 시료를 가열하는 것이다.
상기 전도액은 실리콘 오일인 것이다.
상기 촉매제는 황산을 채택하되, 상기 촉매제를 상기 구리합금전극측으로 투입하는 것이다.
본 발명의 측정방법은 수질관리를 위해 상,하수도관, 하천, 하수와 폐수 처리 시설 및 각종 산업시설에서 적용될 수 있으며, 시료의 적정 분석 실험을 통해 COD값을 측정하는 과정에서 산화 환원 반응중에 통전시 전극간의 전위를 측정하여 기준전압에 도달할 때의 약품 투입량에 따른 COD값을 연산함으로써, 실험 오차를 줄여서 정확한 실험값을 얻을 수 있도록 함과 아울러, 정량펌프의 사용시간 경과에 따라 토출량을 피드백 보상하여 가변 조절할 수 있게 되어 각 시료에 대한 COD값을 더 정확하게 측정할 수 있는 이점을 가지며, 구리합금전극을 사용함에 따라 기존 구리전극에 비해 수명이 연장되고 기존 은전극에 비해 원가를 절감할 수 있으며 수입 대체효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 구리합금전극에 황산을 공급하여 구리합금전극을 녹이면서 -전위를 생성시켜 전극의 기능을 수행하게 함으로써, 기존 구리의 부식을 제거하기 위한 연마 작업을 생략할 수 있는 이점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 화학적 산소 요구량 측정방법을 순차적으로 나타낸 플로우챠트.
도 2는 본 발명 화학적 산소 요구량 측정방법이 적용되는 측정장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명 반응조의 구성을 나타낸 구성도.
도 4는 도 4는 본 발명의 측정방법에 따른 COD측정값과 수분석(Cr)법에 의한 측정값의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명 화학적 산소 요구량 측정방법이 적용되는 측정장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명 반응조의 구성을 나타낸 구성도.
도 4는 도 4는 본 발명의 측정방법에 따른 COD측정값과 수분석(Cr)법에 의한 측정값의 상관관계를 나타낸 그래프.
본 발명에 따른 화학적 산소 요구량 측정방법은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 반응조 내에 시료 및 희석수를 투입하는 시료 투입단계(S1)와, 상기 희석수와 혼합된 시료에 촉매제 및 산화제를 투입하는 산화반응제 투입단계(S2)와, 상기 반응조 내의 시료를 가열하는 가열단계(S3)와, 상기 반응조 내에 환원제를 투입하는 환원제 투입단계(S4)와, 상기 반응조 내에 정량펌프를 이용하여 비색약품을 투입하여 시료의 적정(titration, 滴定)을 유도하는 약품투입단계(S5)와, 상기 반응조 내에 배치된 전극에 전류를 통전시켜 백금전극과 구리합금전극(220)의 산화반응시 발생되는 백금전극(210)과 구리합금전극(220) 간의 전위를 측정하고, 측정된 전위가 기준전압에 도달하기까지의 약품 투입량을 연산하는 연산단계(S6)와, 상기 연산된 약품 투입량을 근거로 기(미리) 수치화된 약품 투입량 대비 화학적 산소 요구량을 비교 연산하여 시료의 화학적 산소 요구량을 검출(산출)하고 검출된 정보를 외부로 출력하는 검출 및 표시단계(S7)를 포함하여 이루어진 것이다.
더 상세히 설명하면, 반응조(100)는 고온 및 산화제에 대해 충분한 내구성을 갖는 강화유리로 구성되되, 내부에 전도액(112)이 충진되는 외부 반응조(110)와, 외부 반응조(110)의 내부에 배치되어 시료가 충진되는 내부 반응조(120)의 이중 구조로 구성된 것을 채용할 수 있다.
또한, 상기 외부 반응조(110)는 내부에 전도액(112)을 가열하기 위한 히터(140)가 적어도 하나이상 배치하여 상기 히터(140)로부터 발생된 열이 외부 반응조(110) 내의 전도액(112)을 통해 내부 반응조(120)측으로 전도하는 방식으로 시료와 희석수가 혼합된 시료수를 가열하는 열전도방식을 채택한다.
히터(140)는 관련법령에 의한 가열 10분 후 85℃ 이상, 15분 후 95℃ 이상 가열할 수 있도록 한다. 히터(140)에 의한 가열시간은 약 30분 동안 가열하되, 전도액(112)의 발화점 미만의 온도로 가열한다.
상기 전도액(112)은 온도 전도성이 우수하고 발화점이 높은 산업용 실리콘 오일을 채택할 수 있다.
또, 반응조(100)는 내부 반응조(120)의 상부에 배치되어 내부 반응조(120)를 개폐시키는 뚜껑(130)이 마련되고, 뚜껑(130)에 백금전극(210)과 구리합금전극(220)이 관통되도록 결합되어 지지되며, 뚜껑(130)의 상측에 교반모터(150)가 배치되고 교반모터(150)에 의해 구동되는 교반봉(155)이 내부 반응조(120)의 내부로 축 결합된다.
상기 구리합금전극(220)은 구리합금전극(220)의 총중량에 대하여 팔라듐(PD; Palladium) 5중량%, 티탄(Ti; Titanium) 1중량%, 구리(Cu : copper) 94중량% 합금을 채용하여 황산 첨가로 인한 산화가열시에도 충분한 전극수명을 유지할 수 있으며, 다른 금속(예를 들어 은전극)에 비해 상대적으로 비용이 저렴한 이점을 갖는다.
티탄은 구리합금전극(220)에 강도를 부여하고, 팔라듐은 강도 부여 및 변형을 방지하는 기능을 수행하여 촉매제인 황산이 투입되더라도 용해를 지연시키는 기능을 수행하게 된다.
미설명 부호 "200"은 백금전극(210)과 구리합금전극(220)에서 측정된 전기적 신호를 제어부측으로 출력하기 위한 지시 변환부(200)를 나타낸 것이다.
산화제는 과망간산칼륨액을 채용하며, 촉매제는 황산을 채용하고, 비색약품은 과망간산칼륨액을 채택하며, 환원제는 옥살산나트륨액을 채택할 수 있다.
희석수는 증류수 또는 초순수를 채용할 수 있다.
상기 시료와 희석수가 혼합된 시료수의 성분 비율은 시료 농도가 높을수록 비색약품의 투입량이 커지게 되어 약품 소진량이 증가하게 되고, 측정 결과치가 늦게 출력되는 반면에, 시료 농도가 희박할수록 약품 소진량이 줄어들지만 측정 오차가 커지게 되므로, 시료와 희석수의 혼합 성분 비율은 1 : 1의 비율이 적당하며, 예를 들어 시료와 희석수의 혼합액이 100㎖일 경우, 시료 50㎖와 희석수 50㎖을 혼합할 수 있다.
또한, 본 발명의 시료를 투입하는 펌프(P1)과 희석수를 투입하는 펌프(P5)는 제어부에 의해 구동회수가 조절되며, 사용자의 시료와 희석수의 혼합 비율을 설정함에 따라 펌프(P1,P5)의 구동이 제어된다.
예를 들어 시료와 희석수의 비율을 1 : 9로 할 경우, 시료 투입을 위한 펌프(P1)의 구동을 계량관(10)을 통해 반응조(100) 내로 10㎖ 투입되도록 제어하고, 희석수 투입을 위한 펌프(P5)의 구동을 계량관(10)을 통해 반응조(100) 내로 90㎖ 투입되도록 제어할 수 있다.
이후에, 본 발명은 시료와 희석수의 혼합비가 사용자의 설정율에 따라 가변되므로, 실험을 통해 검출된 COD값에 혼합비율에 대응되는 배수로 곱하여 실제 시료의 COD값을 연산할 수 있다.
그리고, 산화제, 촉매제 및 환원제는 관련법령에 근거하여 각각 10㎖을 투입한다.
비색약품은 시료 농도에 따라 투입량이 가변된다.
또한, 시료의 정확한 측정을 위해 반응조(100) 내의 시료에 함유된 염소를 제거하도록 황산은을 투입하여 염화은으로 생성시킬 수 있다.
상기한 시료, 환원제 및 희석수는 각각의 펌프(P1,P3,P5)를 통해 계량관(10)으로 압송되고, 산화제인 과망간산칼륨액은 펌프(P4)에 의해 압송되어 반응조(100)의 상측에 배치된 계량관(10)에 공급된 후에 밸브를 거쳐 반응조(100) 내부로 공급된다.
한편, 비색약품인 과망간산칼륨액은 적정실험을 위한 정량펌프(P6)에 의해 압송되어 반응조(100) 내에 투입되고, 촉매제인 황산은 별도의 펌프(P2)를 통해 구리합금전극(220)을 통해 반응조(100) 내로 공급된다.
즉, 본 발명은 구리합금전극(220)에 촉매제인 황산을 공급하여 구리합금전극(220)을 녹이면서 -전위를 생성시켜 전극의 기능을 수행하게 함으로써, 안정적인 신호를 수신할 수 있을 뿐만 아니라, 기존 구리전극의 표면 부식을 제거하기 위한 연마작업을 생략할 수 있는 이점을 갖는다.
본 발명의 측정방법은 상기한 시료가 희석수에 의해 희석된 상태로 반응조(100) 내에 투입된 후에, 산화와 환원 반응 및 가열을 통해 전처리되고, 비색약품을 투입하여 적정 실험하는 동안 종말점에 이르기 위한 표준인 기준전압에 해당할 때까지의 비색약품 투입량을 검출하고, 검출된 비색약품 투입량을 데이터화된 수치와 비교 연산하여 해당하는 COD값을 검출하는 실험과정을 갖는다.
기준전압은 측정 전에 다수의 실험을 통해 각 표준시료에 따른 종말점에 이르는 약품 투입값에 대한 평균치에 해당하는 전압을 설정한 것으로, 예를 들어 800~900mV로 지정할 수 있다.
상기 기 수치화하는 방식은 표준용액을 이용한 정량분석 실험을 통해 얻어진COD 수치(비색 약품을 각각 투입하여 종말점에 이르게 될 때의 약품 투입량에 따른 COD 수치)를 데이터화함으로써, 제어부에서 연산된 약품 투입량과 데이터화된 수치를 비교 연산하여 시료에 대한 COD값을 연산하여 산출할 수 있게 된다.
이때, 정량펌프(P6)는 비색약품인 과망간산칼륨액을 반응조(100) 내로 투입하는 중에 정량펌프(P6)의 사용시간이 경과함에 따라 롤러에 감겨진 공급튜브의 형태가 변형되면서 공급튜브의 내경이 축소되므로, 약품 토출량이 가변되는 만큼 피드백 교정하여 펌프의 사용시간에 따라 토출량을 가변 공급하게 된다.
예를 들어 정량펌프(P6)는 사용시간이 경과함에 따라, 공급튜브가 변형되면서 신형 정량펌프(P6)의 토출량보다 사용된 중고 정량펌프(P6)의 토출량이 저하되므로, 이를 감안하여 비색약품의 투입량을 정량 토출시간보다 더 구동시켜 토출량을 피드백 교정할 수 있다.
이로 인해, 본 발명은 정량펌프(P6)의 토출량을 피드백 교정하여 정확한 실험이 이루어지도록 한다.
이때, 피드백 교정을 위한 표준용액은 글루코스(포도당) 또는 옥살산나트륨액을 채택하는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 산화력이 상대적으로 우수한 옥살산나트륨액을 채택한다.
상기한 표준용액을 정량펌프(P6)에 적용함으로써, 정량펌프(P6)의 노후화에 따른 농도차이를 정확하게 연산하여 정량펌프(P6)의 공급튜브 토출 오차를 정확하게 검출할 수 있다.
이후에, 연산된 시료에 대한 COD값을 제어부가 반응조(100)와는 이격된 위치에 마련된 디스플레이부측으로 출력함으로써, 사용자가 원격으로 시료의 COD값을 실시간 모니터링할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 측정방법에 따른 COD측정값과 수분석(Cr)법에 의한 측정값의 상관관계를 나타낸 검량선 그래프로서, 도면에 도시된 바와 같이 두 변수 사이의 상관관계의 정도를 나타내는 상관계수를 제곱한 결정계수(R-Squared; R2) 가 1에 근접한 0.959에 해당하므로 시험측정값과 수분석법을 통해 측정된 측정값들의 상관관계가 밀접하여 본 발명 측정방법에 따른 시험이 유효함을 알 수 있다.
본 발명의 측정방법은 수질관리를 위해 상,하수도관, 하천, 하수와 폐수 처리 시설 및 각종 산업시설에서 적용되고, 시료의 적정 분석 실험을 통해 COD값을 측정하는 과정에서 산화 환원 반응중에 통전시 전극간의 전위를 측정하여 기준전압에 도달할 때의 약품 투입량에 따른 COD값을 연산함으로써, 실험 오차를 줄여서 정확한 실험값을 얻을 수 있도록 함과 아울러, 정량펌프(P6)의 사용시간 경과에 따라 토출량을 피드백 보상하여 가변 조절할 수 있게 되어 각 시료에 대한 COD값을 정확하게 측정할 수 있는 이점을 갖는다.
또한, 본 발명은 시료 및 각 약품의 연속 공급에 따른 연속적인 COD 측정결과를 원격 실시간으로 모니터링할 수 있는 이점을 갖는다.
10 : 계량관 100 : 반응조
110 : 외부 반응조 112 : 전도액
120 : 내부 반응조 130 : 뚜껑
140 : 히터 150 : 교반모터
155 : 교반봉 200 : 지시 변환부
210 : 백금전극 220 : 구리합금전극
P1,P2,P3,P4,P5 : 펌프 P6 : 정량펌프
110 : 외부 반응조 112 : 전도액
120 : 내부 반응조 130 : 뚜껑
140 : 히터 150 : 교반모터
155 : 교반봉 200 : 지시 변환부
210 : 백금전극 220 : 구리합금전극
P1,P2,P3,P4,P5 : 펌프 P6 : 정량펌프
Claims (6)
- 반응조(100) 내에 시료 및 희석수를 투입하는 시료 투입단계(S1)와;
상기 반응조(100) 내에 촉매제 및 산화제를 투입하는 산화반응제 투입단계(S2)와;
상기 반응조(100) 내의 시료를 가열하는 가열단계(S3)와;
상기 반응조(100) 내에 환원제를 투입하는 환원제 투입단계(S4)와;
상기 반응조(100) 내에 정량펌프(P6)를 이용하여 비색약품을 투입하는 약품투입단계(S5)와;
상기 반응조(100) 내에 배치된 전극에 전류를 통전시켜 백금전극(210)과 팔라듐, 티탄 및 구리로 이루어진 구리합금전극(220)의 산화반응시 발생되는 상기 백금전극(210)과 구리합금전극(220) 간의 전위를 측정하고, 측정된 전위가 기준전압에 도달하기까지의 약품 투입량을 연산하는 연산단계(S6)와;
상기 연산된 약품 투입량을 근거로 미리 수치화된 약품 투입량 대비 화학적 산소 요구량을 비교 연산하여 시료의 화학적 산소 요구량을 산출하고 산출된 정보를 외부로 출력하는 검출 및 표시단계(S7);를 포함하고,
상기 약품투입단계(S5)의 정량펌프(P6)를 이용한 비색약품의 투입은 옥살산나트륨액을 정량펌프(P6)로 공급할 경우 산정되는 농도차이를 이용하여 공급튜브의 내경 축소에 의한 토출 오차를 검출하고, 상기 토출 오차에 대응하여 정량펌프(P6)의 구동시간을 정량 토출시간보다 더 구동시켜 투입시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 화학적 산소 요구량 측정방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 구리합금전극(220)은 구리합금전극(220)의 총중량에 대하여 구리 94중량%, 팔라듐 5중량% 및 티탄 1중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 화학적 산소 요구량 측정방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 비색약품은 과망간산칼륨액인 것을 특징으로 하는 화학적 산소 요구량 측정방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 반응조(100)는 내부에 전도액(112)이 충진되는 외부 반응조(110)와, 외부 반응조(110)의 내부에 배치되어 시료가 충진되는 내부 반응조(120)의 이중 구조로 구성되되,
상기 외부 반응조(110) 내에 전도액(112)을 가열하기 위한 히터(140)가 적어도 하나이상 배치되어서,
상기 히터(140)로부터 발생된 열이 외부 반응조(110) 내의 전도액(112)을 통해 내부 반응조(120)측으로 전도하는 방식으로 시료를 가열하는 것을 특징으로 하는 화학적 산소 요구량 측정방법. - 청구항 4에 있어서,
상기 전도액(112)은 실리콘 오일인 것을 특징으로 하는 화학적 산소 요구량 측정방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 촉매제는 황산을 채택하되,
상기 촉매제를 상기 구리합금전극(220)측으로 투입하는 것을 특징으로 하는 화학적 산소 요구량 측정방법.
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