TMD20 (Trace Metal Determination) (잔류 중금속 전처리 장치)
TMD(Trace Metal Determination)20 토양잔류 중금속 전처리 장치는 이태리 Velp Scientifica 사에서 제공된 Heating Block과 초자 기구를 효율적으로 사용할 수 있도록 자동화시킨 장비입니다. 안전을 강화했으며, 자동으로 작동하는 리프트(Up/Down) 및 시간 설정에 의해 작업자는 편리하게 분해를 수행할 수 있습니다.
*** TMD 특허 출원 및 등록 ***
출 원 일 자 : 2012년 03월 23일
출 원 번 호 : 특허출원 제 10-2012-0030021호
명 칭 : 토양의 잔류중금속 분석용 전처리장치
특 허 등 록 : 2013년10월10일
특 징
1. 부식 방지 처리
토양잔류 중금속 전처리에 이용되고 있는 장치는 왕수를 사용하는 시스템이므로 강산에 견딜 수 있도록 제작(재질: PolyPropylene, PP. Simona 및 PC)된 내부식성 전용 후드 및 Rack은 Sus304 재질에 분체 도장하여 부식 방지 처리하였습니다. Rack의 상단은 열에 강하면서 부식을 방지하도록 테프론으로 제작되었다. 조인트에 사용된 나사도 PP 재질로서 강산에 견디게 제작하였습니다.
2. 공간활용 최적화
전용장치로서 실험실내에서 최소 공간만으로 작업이 가능하며 바퀴의 장착 및 고정 시스템으로서 설치시 이동이 편리합니다.
바퀴로 이동이 용이하며 고정장치를 사용하여
흔들리지 않도록 고정할 수 있습니다.
3. 친환경 설계
- 장비는 전원이 켜지는 즉시 환기 팬이 작동하여 유해가스에 대한 노출을 보호합니다. 덕트를 이용하여 외부의 환기 시스템에 연결하여 사용하는 것이 일반적입니다.
- 시약의 첨가 및 tube의 배출 등 작업시 유해 가스의 누출 및 피부에 대한 노출을 방지할 수 있도록 작업창을 상단에 배치하여 유해가스의 노출을 최소화하였습니다.
장비 뒷면의 환기 팬
4. 이용 편의성
작업자가 사용하기 쉽도록 무릎 높이에서 랙을 위치하였고, Rack의 탈/부착이 쉽게 이루어 지도록 슬라이딩 방식으로 랙을 분리하게 제작하였습니다.
본체에서 랙을 장착하거나 뺄 때에는 슬라이딩 방식으로 본체를 열고 랙을 잡아당겨서 작업할 수 있어서 작업이 편리합니다. 랙의 높이는 무릎 높이로서 작업자가 랙을 들어올릴 때 허리에 주는 부담을 덜어 줍니다.
5. 정확성
- 정확한 분해가 이루어지도록 시료를 담은 튜브와 냉각관의 연결 부분에 클램프를 장치하여
가스의 누출이 발생하지 않도록 하였습니다.
- 클램프를 이용하여 콘덴서와 샘플 튜브를 완전하게 연결합니다.
이음매의 연결이 불안정하면 분해된 시료의 가스가 빠져 나와서 데이터가 부정확하게 됩니다.
- 물 순환 시스템을 개선하여 4개의 개별 라인에서 물이 흐르도록 디자인한 냉각 시스템으로
온도 관리가 효율적으로 이루어지도록 하였습니다. 기존 시스템은 한 개의 라인으로 20개의
냉각관을 거치도록 되어 있어서 냉각 시스템이 비효 율적입니다.
- 4개의 개별 라인에서 냉각수가 순환되어 효율적인 냉각이 이루어집니다. 한 개의 라인으로
모든 냉각관을 흘러 넣게 되면 냉각수가 처음 주입되는 냉각관과 맨 마지막 냉각관에서의
온도차이가 발생하기 쉬우며, 이는 전처리 작업의 에러로 연결될 수도 있습니다.
6. 자동화
장치 상단에 리프트 조절 콘트롤러를 배치하여 타이머를 통해 분해기의 자동 분리가 되도록 하였으며, 작업자의 작업이 불편하지 않도록 인체 구조를 고려하여 작업대의 높이를 설계하였습니다.
토양잔류 중금속 전처리 장치와 냉각 장치를 연결하여 순환 시스템으로 작동하고, 본체 상단부에 있는 콘트롤부에서 작업 시간을 미리 설정하면 자동으로 리프트가 작동합니다.
7. 안전성
- 테스트 튜브의 무게는 상당하며 특히 작업자가 여성인 경우 무게에 대한 부담이 큽니다.
테스트 튜브가 바닥에 닿으면 충격으로 깨질 수 있으며, 이러한 점을 고려하여 튜브 랙의
받침대를 제작하였습니다.
- 작업자가 랙을 쉽게 분리하여 이동할 수 있도록 랙의 위치를 인체 구조에 적합한 무릎
높이에 위치하도록 설계하였으며, 샘플랙을 들어올릴 때 허리에 주는 부담을 최소화했습니다.
- 전처리 작업의 수행이 완료된 후 냉각관의 받침대를 연결하면, 그림과 같이 분해기에
액체가 떨어져서 부식이나 얼룩이 발생하지 않도록 할 수 있습니다.
환경부에 고시된 분석법
토양 중금속 전함량분석법 (킬달 분해장치를 이용한 왕수 추출법) 장치
단계별 가온분해에 따라 진행
1단계 : 70-80도에서 45분 가열
2단계 : 110도에서 30분 가열
3단계 : 120-130도에서 2-3시간 가열
4단계 : 냉각
농촌진흥청 국립농업과학원 토양비료과 토양화학분석법 중 왕수 분해법 소개
1. 풍건 토양 3.000 g (<0.150 mm) + 250 ml 반응용기
2. 염산 21 ml + 질산 7 ml 첨가 (토양: 왕수 = 1:10)
3. 상온에서 정치시켜 토양 유기물을 천천히 산화시킴(16시간)
4. 온도를 서서히 단계적으로 올려, 환류 온도에서 2시간 가열, 상온에서 2시간 냉각
5. Whatman No.40 여과
6. 0.5 M 질산 혹은 정제수로 100 ml 정량
7. ICP 또는 AAS를 이용하여 함량 분석 수행
카달로그