KR102414181B1 - Total organic carbon analyzer - Google Patents

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Abstract

총유기탄소 측정장치가 제공된다. 본 발명의 일 면(aspect)에 따른 총유기탄소 측정장치는 분석 시료, 시약을 선택적으로 제공하는 제1다채널 밸브; 상기 제1다채널 밸브로부터 유입된 상기 분석 시료 및 시약을 혼합하고, 상기 분석 시료 및 시약 내 무기탄소를 제거하는 무기탄소 제거부; 상기 무기탄소 제거부로부터 유입된 상기 분석 시료 및 시약을 산화하여 이산화탄소를 생성하는 산화 반응부; 상기 이산화탄소를 측정하는 검출기; 및 상기 산화 반응부와 상기 검출기 사이에 배치되며, 고순도가스 연결라인과 상기 산화 반응부를 선택적으로 연통하여 상기 이산화탄소를 상기 검출기로 선택적으로 공급하는 스위칭 밸브를 포함한다. A total organic carbon measuring device is provided. A total organic carbon measuring apparatus according to an aspect of the present invention includes: a first multi-channel valve for selectively providing an analysis sample and a reagent; an inorganic carbon removal unit for mixing the analysis sample and the reagent introduced from the first multi-channel valve, and removing inorganic carbon from the analysis sample and the reagent; an oxidation reaction unit oxidizing the analysis sample and reagent introduced from the inorganic carbon removal unit to generate carbon dioxide; a detector for measuring the carbon dioxide; and a switching valve disposed between the oxidation reaction unit and the detector and selectively communicating the high purity gas connection line and the oxidation reaction unit to selectively supply the carbon dioxide to the detector.

Description

총유기탄소 측정장치{Total organic carbon analyzer} Total organic carbon analyzer

본 발명은 고온 연소 산화 방식의 총유기탄소 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring total organic carbon of a high-temperature combustion oxidation method.

환경관리 및 공정관리 분야에서는 수중에 존재하는 유기물의 양을 측정하기 위하여 총유기탄소(TOC, Total Organic Carbon) 측정장치가 사용되어 왔다. 총유기탄소 측정장치는 고온 연소 산화방식, 자외선(UV) 산화방식, 열이나 자외선과 함께 산화제를 사용하는 습식 산화방식, 오존 산화방식 등 유기물을 산화시켜 이산화탄소로 만드는 방법에 따라 여러가지 종류가 개발되어 왔다. 특히 고온 연소 산화 방식의 총유기탄소 측정장치는 다른 방법들에 비하여 난분해성 유기물까지 산화시킬 수 있고 입자성 물질이 포함된 시료에서도 가장 정확한 측정값을 산출할 수 있는 장점을 가지고 있다. In the field of environmental management and process control, a total organic carbon (TOC) measuring device has been used to measure the amount of organic matter present in water. Various types of total organic carbon measuring devices have been developed depending on the method of oxidizing organic matter into carbon dioxide, such as high-temperature combustion oxidation method, ultraviolet (UV) oxidation method, wet oxidation method using an oxidizing agent with heat or ultraviolet light, ozone oxidation method, etc. come. In particular, compared to other methods, the total organic carbon measuring device of the high-temperature combustion oxidation method has the advantage of being able to oxidize even difficult-to-decompose organic substances and calculating the most accurate measurement values even from samples containing particulate matter.

총유기탄소 측정장치의 측정단계는 일반적으로 1) 시료 및 시약 주입단계; 2) 시료내 무기탄소 제거단계; 3) 유기탄소 산화단계; 4) 산화되어 생성된 이산화탄소(CO2) 가스 회수단계; 5) 회수된 이산화탄소를 비분산적외선(NDIR, Non-Dispersive Infra-Red) 검출기로 이송하여 검출한 후, 총유기탄소를 계산하는 측정단계; 6) 시료배출 및 세척단계로 구성된다.The measuring step of the total organic carbon measuring device is generally 1) sample and reagent injection step; 2) removing inorganic carbon from the sample; 3) organic carbon oxidation step; 4) oxidized carbon dioxide (CO2) gas recovery step; 5) transferring the recovered carbon dioxide to a non-dispersive infrared (NDIR, Non-Dispersive Infra-Red) detector and detecting it, and then calculating total organic carbon; 6) It consists of sample discharging and washing steps.

종래의 고온 연소 산화 방식의 총유기탄소 측정장치의 경우 상기에서 언급한 측정단계를 구현하고자 시료 및 시약주입부, 무기탄소 제거부, 고온 산화반응부, 워터 트랩, 검출부 및 연산제어부로 구성되어 있다. 종래의 고온 연소 산화 방식의 총유기탄소 측정장치에서는 산화반응부에서 검출부까지 공기 또는 산소와 같은 운반 기체(carrier gas)가 항상 일정한 유속으로 통과하고 있으며, 시료가 고온의 산화반응부에 주입될 때에는 물이 증기로 변하면서 폭발적인 펄스가 발생하여 유속이 변화하게 된다. 산화반응부에는 연소관(combustion tube) 속에 촉매, 석영 울(quartz wool), 석영 비드(quartz beads) 등이 충진되어 있으므로, 폭발적인 펄스가 발생할 때마다 충진물에 강한 충격을 주어 충진상태가 변하거나 촉매가 부서지게 되어 운반기체의 유속 변화를 유발하게 된다. 고온 상태의 연소관 내에서 물이 증기가 되면서 부피가 급격하게 증가하므로 연소관 내부의 압력이 크게 증가한다. 기화된 증기는 매우 빠른 속도로 촉매층을 통과하면서 연소관 밖으로 배출되며 워터트랩에서 다시 응결되는데, 연소관 내부의 충진상태가 달라지거나 충진물 내에 터널이 생기면 증기가 연소관에서 배출되는 속도가 달라져서 유기물의 산화효율에도 영향을 미치게 된다. 검출부를 지나는 운반기체의 속도가 변화하게 되면 검출기의 피크(peak) 모양이 변하거나 피크의 꼬리(tail)가 길어져서 측정의 재현성과 정확도를 떨어뜨리는 결과를 초래하게 된다. 따라서 총유기탄소 측정장치를 운영하는 과정에서 고온 산화부의 연소관 내부에서 어떠한 변화가 발생하더라도 측정 재현성과 정확도를 안정적으로 유지할 수 있도록 구조와 기능을 개선할 필요가 있다. In the case of the conventional high-temperature combustion oxidation type total organic carbon measuring device, it is composed of a sample and reagent injection unit, an inorganic carbon removal unit, a high-temperature oxidation reaction unit, a water trap, a detection unit, and an operation control unit to implement the above-mentioned measurement step. . In the conventional total organic carbon measuring device of the high-temperature combustion oxidation method, a carrier gas such as air or oxygen always passes from the oxidation reaction unit to the detection unit at a constant flow rate, and when the sample is injected into the high-temperature oxidation reaction unit, As the water turns into steam, explosive pulses are generated that change the flow rate. Since the oxidation reaction part is filled with catalyst, quartz wool, quartz beads, etc. in the combustion tube, whenever an explosive pulse occurs, a strong impact is given to the filling material to change the filling state or the catalyst It is broken and causes a change in the flow rate of the carrier gas. As water becomes steam in the combustion tube at a high temperature, the volume increases rapidly, so the pressure inside the combustion tube increases significantly. Vaporized steam passes through the catalyst bed at a very high speed and is discharged out of the combustion tube and condenses again in the water trap. will affect When the velocity of the carrier gas passing through the detector is changed, the shape of the peak of the detector is changed or the tail of the peak is lengthened, resulting in lowering the reproducibility and accuracy of the measurement. Therefore, it is necessary to improve the structure and function so that the measurement reproducibility and accuracy can be stably maintained no matter what changes occur inside the combustion tube of the high-temperature oxidation part during the operation of the total organic carbon measuring device.

본 발명은 고온 산화부에 시료가 주입될 때마다 물이 증기로 바뀌면서 폭발적인 펄스가 발생함에 따라 연소관 내 충진물의 상태가 변화하여 운반기체의 유속이 변동하는 문제를 해결하기 위하여 가스 시료 고리관에 유기물이 산화되어 발생한 이산화탄소를 포집한 후 검출부로 이송함으로써 총유기탄소 측정기의 측정 재현성과 정확성을 상시 유지할 수 있는 총유기탄소 측정장치를 제공하는 것이다.The present invention provides an organic material in a gas sample ring tube in order to solve the problem that the flow rate of the carrier gas fluctuates due to the change in the state of the filling material in the combustion tube as water is changed to steam and an explosive pulse is generated whenever a sample is injected into the high-temperature oxidation unit. An object of the present invention is to provide a total organic carbon measuring device capable of maintaining the measurement reproducibility and accuracy of the total organic carbon measuring device by collecting the oxidized carbon dioxide and transferring it to the detection unit.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면(aspect)에 따른 총유기탄소 측정장치는 분석 시료, 시약을 선택적으로 제공하는 제1다채널 밸브; 상기 제1다채널 밸브로부터 유입된 상기 분석 시료 및 시약을 혼합하고, 상기 분석 시료 및 시약 내 무기탄소를 제거하는 무기탄소 제거부; 상기 무기탄소 제거부로부터 유입된 상기 분석 시료 및 시약을 고온에서 산화하여 이산화탄소를 생성하는 산화 반응부; 상기 이산화탄소를 측정하는 검출기; 및 상기 산화 반응부와 상기 검출기 사이에 배치되며, 고순도가스 연결라인과 상기 산화 반응부를 선택적으로 연통하여 상기 이산화탄소를 상기 검출기로 선택적으로 공급하는 스위칭 밸브를 포함한다.A total organic carbon measuring apparatus according to an aspect of the present invention for achieving the above object includes: a first multi-channel valve for selectively providing an analysis sample and a reagent; an inorganic carbon removal unit for mixing the analysis sample and the reagent introduced from the first multi-channel valve, and removing inorganic carbon from the analysis sample and the reagent; an oxidation reaction unit oxidizing the analysis sample and reagent introduced from the inorganic carbon removal unit at a high temperature to generate carbon dioxide; a detector for measuring the carbon dioxide; and a switching valve disposed between the oxidation reaction unit and the detector and selectively communicating the high purity gas connection line and the oxidation reaction unit to selectively supply the carbon dioxide to the detector.

본 실시예를 통해 스위칭 밸브와 연결된 가스 시료 고리관을 이용해 고온 연소 산화 반응부에서 생성된 이산화탄소를 포획하였다가 검출기로 정량적으로 주입할 수 있어, 연소관 내부의 상태 변화로 인한 운반기체의 유속변화에 따른 측정 재현성 및 정확성의 문제를 해결할 수 있다. In this embodiment, carbon dioxide generated in the high-temperature combustion oxidation reaction unit can be captured and quantitatively injected into the detector by using a gas sample ring tube connected to the switching valve, so It is possible to solve the problems of measurement reproducibility and accuracy.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 총유기탄소 측정장치의 구성도.
도 2는 종래 기술에 따른 스위칭 밸브와 시료 루프관을 사용하지 않았을 경우 검출기에서 얻어진 피크 모양 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 밸브와 시료 루프관을 사용하여 이산화탄소를 포집한 후 검출기로 이송시켜 측정한 경우 검출기에서 얻어진 피크 모양 그래프. 1 is a block diagram of an apparatus for measuring total organic carbon according to an embodiment of the present invention;
2 is a graph of the peak shape obtained by the detector when the switching valve and the sample loop tube according to the prior art are not used;
3 is a graph of the peak shape obtained by the detector when carbon dioxide is collected and then transferred to the detector using the switching valve and the sample loop pipe according to the embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical spirit of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical spirit of the present invention, one or more of the components may be selected between the embodiments. It can be used by combining or substituted with

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention may be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless specifically defined and described explicitly. It may be interpreted as a meaning, and generally used terms such as terms defined in advance may be interpreted in consideration of the contextual meaning of the related art.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. In addition, the terminology used in the embodiments of the present invention is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In the present specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as "at least one (or more than one) of A and (and) B, C", it is combined as A, B, C It may include one or more of all possible combinations.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and are not limited to the essence, order, or order of the component by the term.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.And, when it is described that a component is 'connected', 'coupled', or 'connected' to another component, the component is directly 'connected', 'coupled', or 'connected' to the other component. In addition to the case, it may include a case of 'connected', 'coupled', or 'connected' due to another element between the element and the other element.

또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다. In addition, when it is described as being formed or disposed on "above (above)" or "below (below)" of each component, "above (above)" or "below (below)" means that two components are directly connected to each other. It includes not only the case where they are in contact, but also the case where one or more other components are formed or disposed between two components. In addition, when expressed as "upper (upper)" or "lower (lower)", the meaning of not only an upper direction but also a lower direction based on one component may be included.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 총유기탄소 측정장치의 구성도이다. 1 is a block diagram of an apparatus for measuring total organic carbon according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 총유기탄소 측정장치는, 제1다채널 밸브(20), 정량펌프(28), 무기탄소 제거부(80), 제2다채널 밸브(30), 시린지 펌프(10), 산화 반응부(60), 워터 트랩(70), 스위칭 밸브(40), 펠티어 냉각기(92), 수분 저장부(94), 할로겐 스크러버(96), 필터(97), 검출부(98), 버블 감지센서(22), 매스플로우콘트롤러(MFC)(52, 54), 유량계(55, 58), 솔레노이드 밸브(56, 57)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the apparatus for measuring total organic carbon according to an embodiment of the present invention includes a first multi-channel valve 20 , a metering pump 28 , an inorganic carbon removal unit 80 , and a second multi-channel valve 30 . ), syringe pump (10), oxidation reaction unit (60), water trap (70), switching valve (40), Peltier cooler (92), water storage unit (94), halogen scrubber (96), filter (97) , a detector 98 , a bubble detection sensor 22 , a mass flow controller (MFC) 52 , 54 , flow meters 55 , 58 , and solenoid valves 56 and 57 .

상술한 각 구성요소는 테프론(Teflon) 또는 스테인레스강(stainless steel) 튜브로 연결될 수 있다.Each of the above-described components may be connected with a Teflon or stainless steel tube.

상기 제1다채널 밸브(20)는 분석 시료 또는 시약을 상기 총유기탄소 측정장치로 유입시킬 수 있다. 상기 정량펌프(28)는 상기 제1다채널 밸브(20)로부터 제공된 분석 시료 또는 시약을 상기 무기탄소 제거부(80)로 주입할 수 있다. The first multi-channel valve 20 may introduce an analysis sample or reagent into the total organic carbon measuring device. The metering pump 28 may inject the analysis sample or reagent provided from the first multi-channel valve 20 into the inorganic carbon removal unit 80 .

상기 무기탄소 제거부(80)는 유리관, 혼합기, 시료 또는 시약 주입구, 기체 주입구, 무기탄소 배출구를 포함하며, 상기 제1다채널 밸브(20)로부터 제공된 시료에 인산을 혼합한 후 제로 공기로 폭기하여 무기탄소를 제거할 수 있다. 이산화탄소로 바뀐 무기탄소는 상기 무기탄소 배출구를 통해 배출되어 제거된다. 상기 무기탄소 제거부(80)는 상기 정량펌프(28)와 상기 제2다채널 밸브(30) 사이에 배치될 수 있다. The inorganic carbon removal unit 80 includes a glass tube, a mixer, a sample or reagent inlet, a gas inlet, and an inorganic carbon outlet, and after mixing phosphoric acid with the sample provided from the first multi-channel valve 20, aeration with zero air Thus, inorganic carbon can be removed. Inorganic carbon converted into carbon dioxide is discharged and removed through the inorganic carbon outlet. The inorganic carbon removal unit 80 may be disposed between the metering pump 28 and the second multi-channel valve 30 .

상기 제2다채널 밸브(30)는 상기 무기탄소 제거부(80)로 무기탄소 제거 시료를 제공하거나, 상기 시린지 펌프(10)로 증류수를 주입할 수 있다. 이를 위해, 상기 제2다채널 밸브(30)는 상기 무기탄소 제거부(80)와, 상기 시린지 펌프(10)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2다채널 밸브(30)는 상기 산화 반응부(60) 및 배출구와 연결될 수 있다. The second multi-channel valve 30 may provide an inorganic carbon removal sample to the inorganic carbon removal unit 80 , or may inject distilled water into the syringe pump 10 . To this end, the second multi-channel valve 30 may be connected to the inorganic carbon removal unit 80 and the syringe pump 10 . In addition, the second multi-channel valve 30 may be connected to the oxidation reaction unit 60 and the outlet.

상기 시린지 펌프(10)는 상기 산화 반응부(60)와 상기 제2다채널 밸브(30)를 통해 연결될 수 있다. 상기 시린지 펌프(10)는 상기 산화 반응부(60)에 무기탄소 제거를 위한 무기탄소 제거시료를 제공할 수 있다. The syringe pump 10 may be connected to the oxidation reaction unit 60 through the second multi-channel valve 30 . The syringe pump 10 may provide an inorganic carbon removal sample for the inorganic carbon removal to the oxidation reaction unit 60 .

상기 산화 반응부(60)는 백금 등을 촉매로 하여, 시약이 혼합된 시료를 고온의 환경에서 산화시킬 수 있다. 상기 산화 반응부(60) 내에는 석영 또는 세라믹 재질의 연소관(61)이 설치되며. 연소관(61) 내에는 촉매, 석영 울, 석영 비드 등이 충진된다. 무기탄소가 제거된 시료가 연소관에 주입된 후 고온에서 유기물이 연소 산화되면서 이산화탄소가 생성되어, 후술할 상기 검출부(98)에서 이산화탄소 농도가 측정될 수 있다. The oxidation reaction unit 60 may use platinum or the like as a catalyst to oxidize a sample mixed with a reagent in a high-temperature environment. A combustion tube 61 made of quartz or ceramic is installed in the oxidation reaction unit 60 . A catalyst, quartz wool, quartz beads, and the like are filled in the combustion tube 61 . After the sample from which inorganic carbon is removed is injected into the combustion tube, the organic material is burned and oxidized at a high temperature to generate carbon dioxide, and the carbon dioxide concentration may be measured by the detection unit 98 to be described later.

상기 산화 반응부(60)는 연소관을 가열 하기 위한 가열기를 포함한다. 상기 가열기는 대략 680도 이상의 열원을 제공할 수 있다. The oxidation reaction unit 60 includes a heater for heating the combustion tube. The heater may provide a heat source of approximately 680 degrees or greater.

상기 워터트랩(70)은, 상기 산화 반응부(60)에서 고온 연소 산화를 통해 발생된 이산화탄소를 상기 검출기(98)로 보내기 전에, 고온의 증기를 냉각 응축시켜 이산화탄소를 액화된 물과 분리하여 수분을 제거한다. The water trap 70 cools and condenses the high-temperature steam before sending the carbon dioxide generated through high-temperature combustion oxidation in the oxidation reaction unit 60 to the detector 98 to separate the carbon dioxide from liquefied water to provide moisture. to remove

상기 스위칭 밸브(40)는 시료루프관(42)을 포함할 수 있다. 상기 스위칭 밸브(40)는 펠티어 냉각기(92)와 연결될 수 있다. 상기 스위칭 밸브(40)를 통해 고순도가스 연결라인(50a)과 시료루프관(42)이 연결될 수 있다. 상기 시료루프관(42) 내 이산화탄소를 운반하기 위한 고순도가스 및 MFC(52, 54)가 연결될 수 있다. 이에 따라, 이산화탄소가 일정한 유량으로 운반될 수 있다. 상기 시료루프관(42) 내 이산화탄소는 상기 펠티어 냉각기(92)로 제공될 수 있다. The switching valve 40 may include a sample loop pipe 42 . The switching valve 40 may be connected to the Peltier cooler 92 . The high-purity gas connection line 50a and the sample loop pipe 42 may be connected through the switching valve 40 . A high-purity gas for transporting carbon dioxide in the sample loop tube 42 and MFCs 52 and 54 may be connected. Accordingly, carbon dioxide can be transported at a constant flow rate. Carbon dioxide in the sample loop tube 42 may be provided to the Peltier cooler 92 .

상기 펠티어 냉각기(92)는 상기 검출기(98) 내로 수분이 유입되지 않도록 시료의 연소 및 산화 후 발생된 이산화탄소의 수분을 완벽하게 제거한다. 상기 수분 저장부(94)는 상기 펠티어 냉각기(92)와 연결되어, 상기 펠티어 냉각기(92)에서 냉각을 통해 이송가스 내 포함된 수분을 제거한다.The Peltier cooler 92 completely removes moisture from carbon dioxide generated after combustion and oxidation of the sample so that moisture does not flow into the detector 98 . The water storage unit 94 is connected to the Peltier cooler 92 and removes moisture contained in the transport gas through cooling in the Peltier cooler 92 .

상기 할로겐 스크러버(96)는, 상기 펠티어 냉각기(92)와 연결될 수 있다. 산화부를 통과한 가스에는 검출기에 영향을 미치는 방해물질인 할로겐 화합물이 함유되어 있다. 할로겐 화합물은 파이렉스, 울, 구리, 주석 등을 이용하여 제거한다. 이를 위해, 상기 할로겐 스크러버(96)는, 상기 펠티어 냉각기(92)로부터 제공된 가스 내 할로겐 화합물을 제거할 수 있다. The halogen scrubber 96 may be connected to the Peltier cooler 92 . The gas that has passed through the oxidation section contains halogen compounds, which are interfering substances that affect the detector. Halogen compounds are removed using pyrex, wool, copper, tin, or the like. To this end, the halogen scrubber 96 may remove halogen compounds in the gas provided from the Peltier cooler 92 .

상기 필터(97)는 입자성 물질과 잔류 수분을 제거하기 위하여 상기 검출기(98)와 상기 할로겐 스크러버(96) 사이에 배치될 수 있다. 상기 필터(97)는 다공성막 입자필터를 포함할 수 있다. The filter 97 may be disposed between the detector 98 and the halogen scrubber 96 to remove particulate matter and residual moisture. The filter 97 may include a porous membrane particle filter.

상기 검출기(98)는 상기 필터(97)를 통과한 이산화 탄소의 농도를 측정할 수 있다. The detector 98 may measure the concentration of carbon dioxide that has passed through the filter 97 .

상기 버블 감지센서(22)는 상기 제1다채널 밸브(20)와 상기 정량펌프(28) 사이에 배치되어, 상기 시료 또는 시약의 주입이 정상적으로 이루어지는지를 감지할 수 있다. The bubble detection sensor 22 is disposed between the first multi-channel valve 20 and the metering pump 28 to detect whether the sample or reagent is normally injected.

상기 MFC(52, 54)는 고순도 가스의 유속을 조절하여 시료가 적절한 속도로 각 구성들로 주입되게 한다. The MFCs 52 and 54 control the flow rate of the high-purity gas so that the sample is injected into each component at an appropriate rate.

상기 MFC(52, 54)는, 고순도 가스를 상기 산화 반응부(60)로 제공하는 제1MFC(52)와, 고순도 가스를 상기 스위칭 밸브(40)로 제공하는 제2MFC(54)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 산화 반응부(60) 내 가스가 상기 스위칭 밸브(40)로 제공되거나, 상기 스위칭 밸브(40)와 연결된 시료루프관 내 이산화탄소가 상기 펠티어 냉각기(92)를 거쳐 검출기로 제공될 수 있다. The MFCs 52 and 54 may include a first MFC 52 providing high-purity gas to the oxidation reaction unit 60 and a second MFC 54 providing high-purity gas to the switching valve 40 . have. Accordingly, the gas in the oxidation reaction unit 60 may be provided to the switching valve 40 , or carbon dioxide in the sample loop pipe connected to the switching valve 40 may be provided to the detector through the Peltier cooler 92 . have.

상기 유량계(55, 58)는 상기 검출기(98)로 제공되는 이산화탄소의 유량과 상기 무기탄소 제거부(80)로 제공되는 무기탄소 제거용 기체의 유량을 표시한다. , 상기 솔레노이드 밸브(56)는 상기 무기탄소 제거부(80)에 연결되어 고순도 가스를 공급하거나 차단할 수 있다.The flow meters 55 and 58 display the flow rate of carbon dioxide provided to the detector 98 and the flow rate of the inorganic carbon removal gas provided to the inorganic carbon removal unit 80 . , the solenoid valve 56 may be connected to the inorganic carbon removal unit 80 to supply or block high-purity gas.

이하에서는 상기 총유기탄소 측정장치의 동작을 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the total organic carbon measuring device will be described.

먼저 상기 제1다채널 밸브(20)가 동작하여 상기 정량펌프(28)를 통해 상기 무기탄소 제거부(80)로 측정을 위한 시료 및 시약이 제공될 수 있다. First, the first multi-channel valve 20 may operate to provide a sample and reagent for measurement to the inorganic carbon removal unit 80 through the metering pump 28 .

다음으로 상기 무기탄소 제거부(80) 내에서 측정을 위한 시료 및 시약이 혼합될 수 있다. 이 때, 솔레노이드 밸브(58)가 개방되어, 고순도 가스(50)가 상기 무기탄소 제거부(80)로 주입될 수 있다. 이에 따라, 시료와 산이 혼합되면서 pH가 낮아져 탄산염이나 중탄산염 상태로 존재하던 무기탄소는 이산화탄소로 변화되고, 고순도 가스의 폭기에 의해 기체상태가 된 이산화탄소 가스가 무기탄소 배출구를 통해 배출될 수 있다. Next, a sample and a reagent for measurement may be mixed in the inorganic carbon removal unit 80 . At this time, the solenoid valve 58 is opened, so that the high-purity gas 50 may be injected into the inorganic carbon removal unit 80 . Accordingly, as the sample and the acid are mixed, the pH is lowered, and the inorganic carbon existing in the carbonate or bicarbonate state is changed to carbon dioxide, and the carbon dioxide gas that has become a gas by the aeration of the high-purity gas can be discharged through the inorganic carbon outlet.

그리고, 상기 제2다채널 밸브(30)가 작동하여 상기 무기탄소 제거부(80)와 상기 제2다채널 밸브(30)가 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 무기탄소 제거부(80) 내 무기탄소가 제거된 시료가 상기 시린지 펌프(10)로 이동될 수 있다. 또한, 상기 시린지 펌프(10) 내 시료는 상기 제2다채널 밸브(30)를 통해 상기 산화 반응부(60)로 일정량 반복하여 주입될 수 있다. In addition, the second multi-channel valve 30 may be operated to connect the inorganic carbon removal unit 80 and the second multi-channel valve 30 . Accordingly, the sample from which inorganic carbon has been removed in the inorganic carbon removal unit 80 may be moved to the syringe pump 10 . In addition, a predetermined amount of the sample in the syringe pump 10 may be repeatedly injected into the oxidation reaction unit 60 through the second multi-channel valve 30 .

다음으로, 상기 스위칭 밸브(40)가 작동하여 상기 시료 루프관(42)이 연결될 수 있다. 이 때, 상기 제1MFC(52)를 통해 고순도 가스가 상기 산화 반응부(60)로 제공되고, 상기 제2MFC(54)를 통해 고순도 가스가 상기 검출기(98)로 제공될 수 있다. 한편, 상기 산화 반응부(60)를 통과한 가스는 상기 워터 트랩(70)을 거쳐 상기 시료 루프관(42)으로 이동될 수 있다. Next, the switching valve 40 may be operated to connect the sample loop tube 42 . In this case, the high-purity gas may be provided to the oxidation reaction unit 60 through the first MFC 52 , and the high-purity gas may be provided to the detector 98 through the second MFC 54 . Meanwhile, the gas passing through the oxidation reaction unit 60 may be moved to the sample loop tube 42 through the water trap 70 .

다음으로상기 제1MFC(52)의 동작이 정지되고, 상기 스위칭 밸브(40)가 작동하여 상기 고순도가스 연결라인(50a)과 상기 시료 루프관(42)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 시료 루프관(42) 내 이산화탄소를 상기 펠티어 냉각기(92), 상기 할로겐 스크러버(96) 및 필터(97)를 거쳐 상기 검출기(98)로 제공함으로써, 상기 검출기(98)를 통해 이산화 탄소 농도가 측정될 수 있다. Next, the operation of the first MFC 52 may be stopped, and the switching valve 40 may be operated to connect the high-purity gas connection line 50a and the sample loop pipe 42 . Accordingly, carbon dioxide in the sample loop tube 42 is provided to the detector 98 through the Peltier cooler 92, the halogen scrubber 96, and the filter 97, so that carbon dioxide is emitted through the detector 98. The carbon concentration can be measured.

유기탄소 농도의 측정이 완료 시, 상기 제2MFC(54)의 작동이 정지되어, 상기 시료 루프관(42)으로 고순도 가스의 이동이 정지될 수 있다. When the measurement of the organic carbon concentration is completed, the operation of the second MFC 54 may be stopped, and the movement of the high-purity gas to the sample loop tube 42 may be stopped.

그리고, 상기 제1MFC(52)가 작동하여 고순도 가스를 상기 산화 반응부(60)로 제공함으로써, 상기 산화 반응부(60)가 세척될 수 있다. In addition, the first MFC 52 operates to provide high-purity gas to the oxidation reaction unit 60 , so that the oxidation reaction unit 60 may be cleaned.

상기 제2다채널 밸브(30)는 동작을 통해 증류수 포트를 개방하여, 상기 시린지 펌프(10)로 증류수를 제공함으로써, 상기 시린지 펌프(10)를 세척할 수 있다. 상기 시린지 펌프(10) 내 세척이 완료 시, 상기 시린지 펌프(10) 내 증류수는, 상기 제2다채널 밸브(30)와 연결된 배출구를 통해 배출될 수 있다. The second multi-channel valve 30 opens a distilled water port through operation to provide distilled water to the syringe pump 10 , so that the syringe pump 10 can be washed. When washing in the syringe pump 10 is completed, the distilled water in the syringe pump 10 may be discharged through an outlet connected to the second multi-channel valve 30 .

상기 제1다채널 밸브(20)는 배출구를 개방하게 되고, 상기 정량펌프(28)의 동작을 통해 상기 무기탄소 제거부(80) 내 잔존한 시료를 배출할 수 있다. 그리고, 상기 제1다채널 밸브(20)는 증류수 포트를 개방하여 상기 정량펌프(28)를 통해 상기 무기탄소 제거부(80)로 증류수를 제공할 수 있다. 증류수를 통해 상기 무기탄소 제거부(80)의 세척이 완료 시, 상기 무기탄소 제거부(80) 내 증류수는 상기 제1다채널 밸브(20)와 연결된 배출구를 통해 배출될 수 있다. The first multi-channel valve 20 opens the outlet, and the sample remaining in the inorganic carbon removal unit 80 may be discharged through the operation of the metering pump 28 . In addition, the first multi-channel valve 20 may provide distilled water to the inorganic carbon removal unit 80 through the metering pump 28 by opening a distilled water port. When the cleaning of the inorganic carbon removing unit 80 is completed with distilled water, the distilled water in the inorganic carbon removing unit 80 may be discharged through an outlet connected to the first multi-channel valve 20 .

상술한 구성에 따르면, 스위칭 밸브와 연결된 시료루프관에 산화 반응부에서 생성된 이산화탄소를 포집하였다가 검출기로 정량적으로 주입할 수 있어 산화 반응조를 통과하는 가스의 유속변화가 발생하더라도 높은 측정 재현성 및 정확성을 유지할 수 있다. According to the above configuration, carbon dioxide generated in the oxidation reaction unit can be collected and quantitatively injected into the detector in the sample loop pipe connected to the switching valve, so that even if a change in the flow rate of the gas passing through the oxidation reaction tank occurs, high measurement reproducibility and accuracy can keep

종래와 같이 스위칭 밸브와 시료 루프관을 사용하지 않았을 경우 검출기에서 얻어진 피크 모양(도 2)과 스위칭 밸브와 시료 루프관을 사용하여 이산화탄소를 포집한 후 검출기로 이송시켜 측정한 경우 검출기에서 얻어진 피크 모양(도 3)를 비교하면, 종래의 총유기탄소 측정장치의 경우 검출기의 피크가 비대칭이며 길게 꼬리(tail)가 늘어지지만, 스위칭 밸브와 시료 루프관을 사용할 경우 검출기의 피크가 최고점을 기준으로 양쪽으로 대칭 모양으로 나타나며 꼬리가 나타나지 않는 것을 볼 수 있다. When the switching valve and the sample loop tube are not used as in the prior art, the peak shape obtained from the detector (FIG. 2) and the peak shape obtained from the detector when carbon dioxide is collected and transferred to the detector for measurement using the switching valve and the sample loop tube Comparing (FIG. 3), in the case of the conventional total organic carbon measuring device, the peak of the detector is asymmetrical and the tail is elongated, but when the switching valve and the sample loop tube are used, the peak of the detector is both based on the highest point. It can be seen that it appears in a symmetrical shape and the tail does not appear.

상술한 구조 개선을 통하여 산화반응조 충진물의 상태변화에 따라 산화반응조 내를 통과하는 가스의 유속이 변화하여도 측정 재현성과 정확도를 안정적으로 유지할 수 있게 되므로, 공정관리와 실시간 환경 감시를 위해 24시간 365일 상시 측정이 이루어지는 온라인 총유기탄소 측정장치의 경우 측정 자료의 신뢰도가 크게 향상될 수 있다.Through the above-mentioned structural improvement, it is possible to stably maintain the measurement reproducibility and accuracy even when the flow rate of the gas passing through the oxidation tank changes according to the change in the state of the filling material of the oxidation tank. In the case of an online total organic carbon measuring device that performs daily measurements, the reliability of the measurement data can be greatly improved.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can realize that the present invention can be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. you will be able to understand Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (10)

분석 시료, 시약을 선택적으로 제공하는 제1다채널 밸브;
상기 제1다채널 밸브로부터 유입된 상기 분석 시료 및 시약을 혼합하고, 상기 분석 시료 및 시약 내 무기탄소를 제거하는 무기탄소 제거부;
상기 무기탄소 제거부로부터 유입된 상기 분석 시료 및 시약을 산화하여 이산화탄소를 생성하는 산화 반응부;
상기 산화 반응부와 상기 무기탄소 제거부 사이에 배치되는 제2다채널 밸브;
상기 제2다채널 밸브와 연결되고, 상기 무기탄소 제거부로부터 제공된 상기 분석 시료 및 시약을 상기 산화 반응부에 정량으로 공급하는 시린지 펌프;
상기 이산화탄소를 측정하는 검출기; 및
상기 산화 반응부와 상기 검출기 사이에 배치되며, 가스 연결라인과 상기 산화 반응부를 선택적으로 연통하여 상기 이산화탄소를 상기 검출기로 선택적으로 공급하는 스위칭 밸브를 포함하고,
상기 산화 반응부는 가열기를 통한 열원 제공에 의해 상기 분석시료 및 시약을 산화하는 총유기탄소 측정장치.
a first multi-channel valve for selectively providing an analyte sample and a reagent;
an inorganic carbon removal unit for mixing the analysis sample and the reagent introduced from the first multi-channel valve, and removing inorganic carbon from the analysis sample and the reagent;
an oxidation reaction unit oxidizing the analysis sample and reagent introduced from the inorganic carbon removal unit to generate carbon dioxide;
a second multi-channel valve disposed between the oxidation reaction unit and the inorganic carbon removal unit;
a syringe pump connected to the second multi-channel valve and quantitatively supplying the analysis sample and reagent provided from the inorganic carbon removal unit to the oxidation reaction unit;
a detector for measuring the carbon dioxide; and
a switching valve disposed between the oxidation reaction unit and the detector and selectively communicating the gas connection line and the oxidation reaction unit to selectively supply the carbon dioxide to the detector;
The oxidation reaction unit is a total organic carbon measuring device that oxidizes the analysis sample and reagent by providing a heat source through a heater.
 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 스위칭 밸브와 상기 산화 반응부 사이에 배치되어, 상기 스위칭 밸브로 상기 이산화탄소를 정량으로 제공하는 워터트랩을 포함하는 총유기탄소 측정장치.
The method of claim 1,
and a water trap disposed between the switching valve and the oxidation reaction unit to provide a quantitative amount of the carbon dioxide to the switching valve.
 제 1 항에 있어서,
상기 산화 반응부로 가스를 제공하는 제1MFC를 포함하는 총유기탄소 측정장치.
The method of claim 1,
A total organic carbon measuring apparatus including a first MFC for providing a gas to the oxidation reaction unit.
 제 1 항에 있어서,
상기 검출기와 상기 스위칭 밸브 사이에 배치되어, 상기 이산화탄소를 냉각하는 펠티어 냉각기를 포함하는 총유기탄소 측정장치.
The method of claim 1,
and a Peltier cooler disposed between the detector and the switching valve to cool the carbon dioxide.
 제 5 항에 있어서,
상기 펠티어 냉각기와 상기 검출기 사이에 배치되어, 상기 이산화탄소 내 할로겐 화합물을 제거하는 할로겐 스크러버를 포함하는 총유기탄소 측정장치.
6. The method of claim 5,
and a halogen scrubber disposed between the Peltier cooler and the detector to remove halogen compounds in the carbon dioxide.
 제 6 항에 있어서,
상기 할로겐 스크러버와 상기 검출기 사이에 배치되는 다공성막 입자필터를 포함하는 총유기탄소 측정장치.
7. The method of claim 6,
A total organic carbon measuring device comprising a porous membrane particle filter disposed between the halogen scrubber and the detector.
 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 무기탄소 제거부와 상기 제1다채널 밸브 사이에 배치되는 정량펌프를 포함하는 총유기탄소 측정장치.
The method of claim 1,
and a metering pump disposed between the inorganic carbon removal unit and the first multi-channel valve.
 제 1 항에 있어서,
상기 스위칭 밸브는 상기 산화 반응부로부터 제공된 이산화탄소를 저장하는 시료루프관을 포함하는 총유기탄소 측정장치. The method of claim 1,
The switching valve is a total organic carbon measuring device including a sample loop pipe for storing the carbon dioxide provided from the oxidation reaction unit.
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