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[개요]

수질오염 공정 시험 기준에 고시된 염화비닐, 아크릴로니트릴, 브로모포름 동시 분석법에 대해 알아보고자 한다.

[서론]

2010년 10월에 환경부에서 고시한 수질 오염 공정 시험 기준을 보면, 물 중에 있는 염화비닐, 아크릴로니트릴, 브로모포름을 동시에 분석하기 위해서는 헤드스페이스 바이알에 시료와 염화나트륨을 넣어 혼합한 후 밀폐된 상태에서 약 60 ℃로 가열한 다음 상부 기체 일정량을 기체크로마트그래프/질량분석기에 주입하여 분석하도록 되어 있다.

분석 결과상 요구치를 보면 5 ppb~50 ppb의 범위의 검정곡선을 이용하며 상대표준편차는 0.98 이상, 최소검출한계는 5 ppb 이하이어야 한다.

또한 본 실험에 적합한 전처리 장비로는 시료주입용으로 루프(loop)나 트랩(Trap)을 사용하는 헤드스페이스 사용을 권장하고 있다.

따라서 본 자료에서는 한 기기 안에서 루프나 트랩을 이용한 시료주입이 모두 가능한Teledyne Tekmar사의 HT3 다이나믹 헤드스페이스를 이용해 시료 전처리를 수행한 후 Agilent사의 7890 GC/5975C inert XL MSD로 주입하여 분석한 방법을 소개하고자 한다.

시약 및 표준 용액

1) 시약급 정제수

2) 염화나트륨

3) 메탄올

4) 표준용액

    ① 혼합 표준 용액: 고순도의 염화비닐, 아크릴로니트릴, 브로모포름을 각 0.1 g씩 취해 메탄올로 녹여 100 mL로 만든 후 메탄올로 희석하여 분석에 알맞은 농도로 제조한 후 검정곡선 작성시 활용한다.

    ② 혼합 내부 표준 용액: 고순도의 플루오로벤젠, 클로로벤젠-d5, 1,4-다이클로로벤젠-d4 각 0.1 g을 취해 메탄올에 녹여 100 mL로 만든 후 분석에 알맞은 농도로 제조한 후 검정 곡선 작성시 활용한다.

기기 분석

본 실험에 사용되는 모든 시료 및 표준물질은 Tekmar사의 HT3 다이나믹 헤드스페이스와 Agilent 기체 크로마토그래프/질량분석기를 사용하여 분석하였다.

HT3 헤드스페이스 전처리는 밀봉된 헤드스페이스 바이알을 가열하여 기화된 헤드스페이스상 가스 일정량을 루프에 채운 후 GC로 전송하는 방식의 정적(Static)모드와 헤드스페이스상 가스 전량을 트랩에 흡착시킨 후 열을 가해 트랩에 흡착된 물질을 다시 열탈착하여 GC로 전송하는 동적(Dynamic) 모드를 모두 사용하였다.

세부 기기 운영 조건은 <표 1>과 같고 Agilent GC/MSD의 분석 조건은 <표 2>에서 확인할 수 있다.

분석 결과

<그림 1>, <그림 2>는 5 ppb 표준용액을 HT3 헤드스페이스를 사용하여 정적(Static, loop)/동적(Dynamic, trap) 모드로 전처리한 결과 얻은 크로마토그램을 각각 나타낸 것이다.

두 전처리법 모두 혼합용액(염화비닐, 아크릴로니트릴, 브로모포름)과 혼합 내부 표준용액(플루오로벤젠, 클로로벤젠-d5, 1,4-다이클로로벤젠-d4) 피크가 잘 나타남을 확인할 수 있고, 트랩을 사용한 동적 모드로 HT3 헤드스페이스를 운영했을 때 더 높은 피크 높이 및 더 큰 면적값을 가짐을 알 수 있다.

이는 헤드스페이스 상의 시료를 일정량만 루프에 채운 후 GC로 주입하는 정적모드보다 헤드스페이스에 존재하는 화합물 거의 전량을 트랩으로 보낸 후 열을 가해 트랩에 흡착된 성분을 열탈착하여 GC로 주입하는 동적모드가 감도적인 측면에서 휠씬 유리하여 극미량 분석에 더 적합하다는 것을 보여주는 결과라고 할 수 있다.

표 3>은 정적(Static, loop)/동적(Dynamic, trap) 모드로 전처리하여 얻어진 검정곡선에 대한 결정계수(r2) 및 방법검출한계(MDL)를 각각 나타낸 것으로 두 전처리법 모두 결정계수가 0.98보다 높은 수치를 보이고 방법검출한계 역시 5 ppb 미만인 것을 확인할 수 있다.

더욱이 트랩 방식의 동적모드로 운영할 경우 염화비닐, 아크릴로니트릴, 브로모포름 세 성분 모두 2 ppb 미만의 검출한계 값을 가지는 것을 확인할 수 있다.

[결론]

본 실험에서는 최근 수질오염 공정시험 기준에 고시된 염화비닐, 아크릴로니트릴, 브로모포름 동시 분석법을 Tekmar사의 HT3 Dynamic 헤드스페이스를 이용하여 루프를 사용한 정적모드와 트랩을 사용한 동적모드로 전처리한 결과, 두 전처리법 모두 공정시헙법 기준인 0.98 이상의 결정계수와 5 ppb 이하의 검출한계를 가짐을 확인할 수 있었다.

또한 트랩을 사용한 동적모드가 루프를 사용한 정적모드보다 더 낮은 수준의 검출한계를 가짐을 확인할 수 있었다.