HJ 549-2016 대기 및 배기가스 염화수소측정이온크로마토그래피 번역

대기 및 배기가스 염화수소측정

이온크로마토그래피

 

목차

 

1 적용범위....1

2 인용문서....1

3 용어 및 정의....1

4 방법 원리....1

5 간섭 및 제거....1

6 시약 및 재료....1

7 기기 및 장비....2

8 시료....3

9 분석단계....5

10 결과표시....6

11 정밀도와 정확도....7

12 질량보증과 통제....7

13 폐기물 처리....7

14 주의사항....8

 

 

 

경고:염화수소는 인체에 유해하므로 측정 시 보호구를 착용하고, 흡입해선 안되며 피부와 눈에 접촉을 피해야한다.

 

1.적용범위

본 기준은 대기와 폐기중의 염화수소를 측정하는 이온 크로마토그래피를 규정한다.

본 기준은 대기와 폐기중의 염화수소 측정법을 적용한다.

대기의 경우 샘플링부피가 60L(표준상태)이고 정용부피가 50.0ml일때 방법검출은 0.2mg/m3으로 제한되며 측정하한은 0.80mg/m3 으로 제한된다.

고정오염원폐기의 경우 샘플링부피가 10L(표준상태)이고 정용부피가 50.0ml일때, 방법검출은 0.2mg/m3으로 제한되며 측정하한은 0.80mg/m3 으로 제한된다.

 

2.인용문서

본 기준내용은 아래 문서 혹은 그 중의 조항을 인용했다. 날짜를 명시하지 않은 인용 문서의 경우, 유효한 판본이 이 표준에 적용된다.

GB/T 16157 고정오염원 폐기중 과립물 측정 및 기체상태 오염물 채취방법

HJ/T 55 대기오염물 불규칙배출 검측기술 가이드

HJ/T 194 대기질 수작업검측기술 가이드

HJ 664 대기질검측 포인트 지정기술규범(시행)

 

3.용어 및 정의

아래 용어와 정의를 본 기준에서 사용한다.

염화수소

본 기준에서 측정한 염화수소는 기체상태 혹은 안개상태로 존재하는 염화수소 기체를 가르킨다.

 

4.방법원리

물이나 알칼리성흡수액으로 각각 흡수한 대기가스 혹은 고정오염원 폐기 중의 염화수소를 사용하여 염소이온이 함유된 시료를 이온크로마토그래피 기계에 주입시켜 분리측정을 진행한다. 전기전도측정기를 사용하여 보류기간정성, 최고면적 및 최고정량에 근거하여 측정한다.

 

5.간섭 및 제거

과립상태의 염화물은 측정하는데 방해가 있다. 측정 시 테프론필터 혹은 석영필터를 사용하여 방해를 없앤다. 염소가스도 측정에 방해가 있다. 염산흡수액과 알칼리성흡수액을 직렬연결하여 샘플링하면, 각각 흡수한 염화수소와 염소가스의 방해를 없앨 수 있다.

 

6 시약 및 재료

별도의 설명이 없는 경우, 분석 시 국가 표준의 분석순수시약을 사용한다. 실험용 물은 전기저항율≥18 ΜΩ·cm의 신선한 탈이온수를 이용한다.

6.1 황산: 밀도ρ(H2SO4)=1.84 g/ml (98%황산)

6.2 수산화나트륨(NaOH):극순수

6.3 수산화칼륨(KOH):극순수

6.4 염화칼륨(KCI):극순수, 사용 전에 105°C±5°C로 두시간동안 데운 후 건조기에서 실온으로 식힌 후 준비해둔다.

6.5 알칼리성 흡수액: c(NaOH)= 30mmol/L 또는 c(KOH)=30mmol/L。

수산화나트륨(6.2) 1.20g을 물로 용해시켜 1000mL 폴리에틸렌병에 채워 골고루 섞는다. 혹은 수산화칼륨(6.3) 1.68g을 물로 용해시켜 1000mL 폴리에틸렌병에 채워 골고루 섞는다. 써야할때 배합하여 쓴다.

6.6 여과저장액: 기기모델 및 크로마토그래피 설명서 사용 조건에 따라 조제한다. 0°C~4°C의 냉장상태에서, 밀봉한채로 3개월 보관할 수 있다.

6.7 여과액: 여과저장액(6.6)을 희석한 여과액. 써야할때 배합하여 쓴다.

주의 1: 만약 기기모델이 자동 여과액 생성 기능을 갖추고 있다면, 자동으로 생성할 수 있다.

주의 2: 여과액 사용전에 탈기처리를 하여, 기포가 크로마토그래프 통계에 들어가는 것을 막아야한다.

6.8 염소화합물저장액 : ρ(Cl-)= 1000mg/L。

염화칼륨(6.4) 0.5257 g을 물로 용해시켜 250ml 용량의 병에 채워 골고루 섞는다. 폴리에틸렌 병으로 바꿔서 4도 이하에 냉장보관하고 밀봉하면 6개월간 보관할 수 있다. 또한 표준증명용액을 직접 구매해도 된다.

6.9 염소화합물 표준용액 : ρ(Cl-) =100mg/L。

염소화합물저장액(6.8) 10.00 ml을 물로 용해시켜 100ml 용량의 병에 담아 골고루 섞어 쓴다. 써야할때 배합하여 쓴다.

6.10 황산흡수액 : c(H2SO4)=0.05 mol/L

황산(6.1)2.7ml를 천천히 적당량의 물에 넣고 냉각한 후 1000ml 용량의 병에 담아 희석하고 골고루 섞는다. 4도 이하에 냉장보관하면 3개월 동안 보관할 수 있다.

6.11 수산화나트륨 용액 : c(NaOH)=0.1 mol/L

4.0g의 수산화나트륨(6.2)을 물에 용해시켜 냉각한 후 1000ml 용량의 병에 담는다. 폴리에틸렌 병에 담아서 4도 이하에 냉장보관하면 3개월 동안 보관할 수 있다.

 

7. 기기 및 장비

7.1 공기 시료 채취기: 시료 채취 유동량 0 L/min~1 L/min

7.2 연기 시료 채취기: 시료 채취 유동량 0 L/min~1 L/min, 시료채취관은 단단한 유리 혹은 불소 수지 재질이며, 가열과 보온기능을 갖추고 있어야한다.

7.3 먼지 시료 채취기: 시료 채취 유동량5 L/min~50 L/min, 시료채취관은 단단한 유리 혹은 불소 수지 재질이며, 가열과 보온 기능을 갖추고 있어야한다.

7.4 테프론필터 혹은 석영필터: 지름 0.3 μm 이상의 미립자 저지 효율은 99.9퍼를 보장한다.

7.5 필터홀더: 테프론소재로, 사이즈는 필터(7.4)와 딱 맞다.

7.6 연결관: 테프론 호스 혹은 내부가 테프론으로 얇게 코팅된 규소 고무관

7.7 냉각 장치

7.8 임핀저: 25ml、75 ml

7.9 크로마토그래프: 크로마토그래피 기기로서 운영소프트웨어 및 필요 부품으로 구성된 분석 시스템이다. 설치된 음이온 분리컬럼(폴리디비닐벤젠, 에틸기에틸렌벤젠 기질, 알칸이 함유된 순수 사차 암모늄이온작용기, 친수성, 고용량 크로마토그래프)와 음이온보호관, 측정기 등 측정설비를 염소이온 측정에 적용한다.

7.10 아세테이트 섬유 미세 여과기: 0.45 μm

7.11 일회용주사기: 10ml

7.12 일반 실험실에서 자주 사용하는 기기와 설비

 

8. 시료

8.1 임핀저 준비

물로 사전에 세척한 임핀저(7.8)는 세척액전도율이 1.0 μS/cm 보다 작다. 깨끗한 환경에 두고 잘 건조하여 사용한다. 시료 채취전에 흡수액(물 혹은 6.5)를 채워 연결관(7.6)으로 밀봉하여 보관, 운송한다.

8.2 샘플링

8.2.1 대기샘플

샘플링시 필터(7.4)를 필터홀더(7.5)안에 장착하고 두갈래로 직렬연결하여 각각 10ml의 물을 담고 25ml 임핀저(7.8)의 흡수액을 공기 시료 채취기(7.1)에 연결한다. 샘플링 유량은 0.5 L/min~1.0 L/min으로 최소 45분 샘플링하고 샘플링전후유량 편차≤5% 이다.

8.2.2 불규칙배출샘플

샘플링시 필터(7.4)를 필터홀더(7.5)에 끼우고 두갈래로 직렬연결하여 각각 10ml의 물을 담고 25ml 임핀저(7.8)의 흡수액을 공기 시료 채취기(7.1)에 연결한다. 샘플링 유량은 0.5 L/min~1.0 L/min으로 1시간 동안 연속 샘플링하여 시간간격으로 3~4개의 샘플평균치를 계산하고 만약 농도가 낮아지면 채취시간을 적당히 연장한다. 시료채취 전후유량 편차≤5%이다.

8.2.3 고정 오염원 폐기 가스 샘플

샘플링 기기는 도면1을 참고한다. 75ml임핀저(7.8)의 50ml흡수액(6.5)을 두갈래로 연결하여 각각 담고 기체상태오염물 채취방법에 따른다. 유량은 0.5L/min~1.0 L/min으로 1시간 동안 연속샘플링하여 시간간격으로 3~4개의 샘플을 채취한다. 샘플링 전후 유량 편차≤5%. 물기가 임핀저에 유입되기 전에 응결되는 것을 방지하기 위해 샘플링 관의 보온 재킷 온도는 120도를 유지. 배기중에 파티클 염소 화합물 존재 시 임핀저 전에 필터를 설치한다.

 

 

주의 3: 고정오염원폐기가스의 염화수소 농도가 100 mg/m3보다 높을때 흡수액농도가 적당히 증가할 수 있다. 하지만 측정시 세척액 농도와 비슷하게 희석해야한다.

주의 4: 고정오염원폐기가스중에 염소가스가 함유되어있을 시, 네갈래의 임핀저를 연결하고, 이전의 두갈래에는 75ml 임핀저(7.8)의 황산흡수액(6.10)을 각각 담고 후의 두갈래에는 75ml 임핀저에 알칼리성흡수액(6.5)를 각각 담는다. 전, 후 두 세트의 임핀저가 염화수소가스와 염소를 따로 흡수하여 염소의 방해를 피할 수 있다.

주의5: 고농도의 황산이온은 크로마토그래프에 방해를 줄 수 있으므로 사용 후 즉시 세척을 해야한다.

주의 6: 고정오염원폐기가스의 농도가 비교적 높아서 염화수소가 습기를 흡수하여 염산안개 모양으로 존재할때 샘플링 기기는 도면 2를 참조한다. 연기 샘플링기기에 가열장비를 연결하고(내부에는 밸브와 필터홀더가 분류되어있다) 연결된 두개의 병에 75ml임핀저의 알칼리성흡착액(6.5) 50ml를 각각 담고 입자성물질 샘플링 방식으로 염산안개를 샘플링한다. 샘플링과정에서 연기샘플링관 및 가열장비의 온도를 120도로 유지하여 물기가 흡수병에 유입되기 전에 응결되는 것을 방지한다. 분류밸브를 통해 염화수소 유량을0.5 L/min~1.0 L/min으로 통제하고 1시간동안 연속 샘플링을 하여 시간간격으로 3~4개의 샘플을 채취한다. 고정오염원폐기가스중 함유된 염소가스의 방해가 있을 경우, 주의 4의 임핀저 연결방식을 이용한다.

 

 

8.2.4 전체 단계 여분샘플 (대조군)

매번 샘플링을 할때 적어도 두개의 전체 단계 여분샘플을 가지고 있어야 한다. 임핀저에 흡수액을 여러 차수 담는다. 샘플링 현장에 들고가서 샘플링 기기에 연결하지 않고 샘플링이 끝난 후 실험실에 다시 들고와서 측정한다.

8.3 샘플의 운송 및 보관

샘플링후에 연결관(7.6)으로 임핀저를 밀봉하고, 4도 이하에서 냉장보관하고 48시간 내에 분석측정을 완료한다. 만약 즉시 분석을 할수 없으면 샘플을 폴리에틸렌병으로 옮겨서 4도 이하에서 7일간 냉장보관 할 수 있다.

8.4 시료와 제조

8.4.1 대기공기 및 무분별배출샘플

두개의 임핀저의 샘플 용액(8.2.1 혹은 8.2.2 의 샘플링 흡수액)을 각각 10ml의 비색관에 채워넣는다. 소량의 물로 임핀저 내부를 세척하고 세척액을 비색관에 넣어 10ml선까지 희석하여 채운 후 가볍게 흔들어 준다.

8.4.2 고정오염원폐기가스샘플

두개의 75ml 임핀저에 저장한 샘플용액(8.2.3 샘플링한 흡수액)을 각각 두개의 50ml 네슬러 비색관에 주입한 뒤 소량의 물로 임핀저 내부를 세척하고 세척액을 비색관에 주입. 50ml 표시선까지 희석하고 충분히 흔들어 준다.

주의 7: 염소가스가 함유된 고정오염원폐기가스를 샘플링한 후 두개의 임핀저의 산성흡수액(주의 4에서 샘플링한 흡수액)을 50ml의 네슬러 비색관 두개에 각각 주입하고 소량의 물로 임핀저 내부를 세척하고 세척액을 비색관에 주입. 표시선까지 희석하여 채운 후 가볍게 흔들어 준다. 산성흡수액의 방해를 최대한 피하기위해 앞서 말한 비색관의 10.0ml 샘플용액을 남은 두개의50ml 비색관에 각각 담고 5.00ml의 수산화나트륨(6.11)을 각각 넣어 물을 부어 표준선까지 희석하고 충분히 흔들어 준다.

8.4.3 실험실여분

실험실 내부에서 차수로 동시에 얻은 같은 면적의 흡수액의 임핀저에 담아 8.4.1 또는 8.4.2에 따라 같은 절차로 실험실 여분 시료를 제조하여 얻는다.

8.4.4 전체단계 여분샘플

전체 단계의 여분 샘플 용액(8.2.4)을 8.4.1 혹은 8.4.2에 따라 같은 절차로 전체단계 여분시료를 제조하여 얻는다.

8.5 샘플 조제

일회용 주사기로 처리후의 샘플 채취, 주사기 앞부분에 미공 여과 필터를 설치하고 살짝 밀어서 관에 샘플을 통과시켜 초기 3ml의 샘플은 버리고 남은 용리액을 수집하여 측정한다.

 

9.분석단계

9.1 크로마토그래프 참고조건

기기의 사용설명서에 따라 측량조건과 계수를 최적화한다. 참고조건: 세척액은 30 mmol/L의 수산화칼륨 용액, 유속 1.00 ml/min, 주입한 샘플 체적100 μl. 관 온도 30°C±0.5°C. 기기제어 전류는 75 mA.

9.2 표준곡선 그리기

각각 0.00 ml、0.50 ml、1.00 ml、5.00 ml、10.00 ml 의 염소화합물 기준 용액(6.9)를 50ml용량의 병에 담아 물을 표준선까지 채워 혼합한다. 각 기준 계열에서 염소이온농도(CI로 계산)를 각각 0.00 mg/L、1.00 mg/L、2.00 mg/L、10.0 mg/L 과 20.0 mg/L로 한다. 낮은 농도에서 높은 농도 차례대로 샘플을 넣고 샘플 체적은 100μl. 다른 농도의 염소이온 크로마토그램을 얻는다. 염소 이온의 농도는(CI로 계산,mg/L) 가로좌표로 표시하고 최고점 및 최고면적은 세로 좌표에 표시하여 표준곡선을 그린다. 염소 이온이 함유된 크로마토그래프는 그림 3에서 볼수 있다.

 

염소 이온이 함유된 기준 크로마토그래프 <1-불소 이온 2-염소 이온 3-황산 이온 4-질산 이온>

9.3 시료 측정

시료(8.5)를 크로마토그래프에 주입하고 제작한 표준곡선과 동일하게 크로마토그래피 기준과 절차를 따라서 CI 함유량을 측정한다. 샘플중 CI함유량의 표준곡선의 제작범위에서 초과하는 경우엔 물에 희석한 후 다시 측정한다.

 

10 결과표시

10.1 대기와 무분별배출배기가스

공식(1)에 따라 대기와 무분별배출배기가스중의 염화수소 농도를 계산한다:

 

P(염화수소)

 

식중:(염화수소)ρ ——대기 및 무분별배출배기가스중의 염화수소 농도,mg/m3;

ρ1 —— 첫번째 네슬러 비색관 샘플제조로 얻은 시료중 Cl농도,mg/L;

ρ 2 —— 두번째 네슬러 비색관 샘플제조로 얻은 시료중 Cl농도,mg/L;

ρ0 —— 두개의 실험실 여분샘플제조로 얻은 시료중 Cl표준농도,mg/L;

Vn —— 기준상태(101.325 kPa,273 K)의 샘플링 체적,L;

36.45 —— HCl 의 몰 질량,g/mol;

35.45 —— Cl의 몰 질량,g/mol。

 

10.2 고정오염원폐기가스

(2)공식에 따라 고정오염원폐기가스중의 염화수소 농도를 계산

 

P(염화수소)

식중: (염화수소) ρ ——고정오염원폐기가스중의 염화수소 농도,mg/m3;

 

ρ1 —— 첫번째 네슬러 비색관 샘플제조로 얻은 시료중 Cl농도,mg/L;

ρ 2 —— 두번째 네슬러 비색관 샘플제조로 얻은 시료중 Cl농도,mg/L;

ρ0 —— 두개의 실험실 여분샘플제조로 얻은 시료중 Cl표준농도,mg/L;

Vn —— 기준상태(101.325 kPa,273 K)의 샘플링 체적,L;

36.45 —— HCl 의 몰 질량,g/mol;

35.45 —— Cl의 몰 질량,g/mol。

10.3 결과표시

대기 혹은 무분별배출폐기가스중의 염화수소 샘플농도가 0.1 mg/m3보다 크거나 같을때, 결과는 세자리의 유효숫자로 유지된다. 0.1 mg/m3보다 작을땐 결과는 소수점 뒤의 세자리로 유지된다.

고정오염원폐기가스중의 염화수소 샘플농도가 1.0 mg/m3보다 크거나 같을때 결과는 세자리 유효숫자로 유지된다. 1.0 mg/m3보다 작을때 결과는 소수점 뒤의 두자리로 유지된다.

11. 정밀도와 정확도

11.1 정밀도

6개의 실험실에 4종류의 다른 농도의 염소화합물(Cl-)의 통일표준샘플(1.0 mg/L、2.0 mg/L、25.0 mg/L 을 50.0 mg/L)을 각각 보관하고 6회의 병행측정을 진행: 실험실 내부의 상대기준편차가 각각0.5%~4.9%, 0.2%~4.1%、0.2%~3.5%와 0.1%~1.2%;

실험실간 상대표준편차는 각각5.3%、1.2%、3.5% 와 1.0%;

중복성한계선 r은 각각0.006 mg/L、0.004 mg/L、0.4 mg/L、0.3 mg/L;

재현성한계선R은 각각0.2 mg/L、0.1 mg/L、2.7 mg/L、1.7 mg/L.

11.2 정확도

6개의 실험실에 3종류의 다른 농도의 염소화합물(Cl-)의 통일표준샘플(표준치는 각각 0.494mg/L±0.029 mg/L、44.0 mg/L±1.0 mg/L 和 5.02 mg/L±0.24 mg/L)로 각각 6번의 병행측정을 진행한다.

실험실 내부의 상대표준편차가 각각-3.2%~0.5%、0.4%~2.5%、-4.0%~2.2%; 상대오차최종값은 각각0.2%±6.6%、1.1%±1.4%、-1.2%±4.6%이다.

표준담당부서에서 염화수소농도 각각 1.04 mg/m3~1.94 mg/m3의 대기샘플과 염화수소농도의 4.82 mg/m3~28.1 mg/m3의 고정오염원폐기가스샘플로 측정하여 산출하였다: 산출율은 각각 92.5%~104%와90.0%~109%; 산출율 최종값은 각각 99.0%±4.8%와 98.0%±7.7%.

12. 질량보증과 통제

12.1 여분실험

모든 샘플중에 적어도 두개의 실험실여분과 두개의 전체단계여분을 측정한다. 실험실여분 측정 결과는 검출 한계 방법을 밑돌아야 한다.

전체단계여분 측정결과는 측정하한선을 밑돌아야한다. 그렇지않으면, 원인을 찾거나 새로 샘플링을 해야한다.

12.2 교정곡선

기기를 켤때마다 기준곡선이 그려지는데 기준곡선의 선형상관계수는 ≥0.999여야한다. 10개의 샘플을 모두 측정해서 적어도 한 개의 기준곡선중간농도 교정점이 취해져야한다. 중간농도교정점 측량값과 그 표준용액농도값의 상대오차는 ≤10%이어야한다. 그렇지 않으면 다시 표준곡선을 그려야한다.

12.3 흡착효율

흡수병의 흡수효율은 ≥80%이어야한다. 즉 두번째흡수병에서 흡수된 성분은 첫번째흡수병의 25%미만이어야하며, 그렇지않으면 유량 및 채취시간을 조절하고 다시 샘플링한다. (3)공식에 따라서 흡수병의 흡착효율을 계산한다.

 

 

식중: K-흡수병의 흡착효율 %

P1-첫번째흡수병 흡수액으로 제조된 시료중 C1-농도 mg/L

P2-두번째흡수병 흡수액으로 제조된 시료중 C1-농도 mg/L

V1-첫번째흡수병 흡수액의 부피 ml

V2-두번째흡수병 흡수액의 부피 ml

 

13. 폐기물 처리

실험중 발생한 폐기물은 분류하여 모아서 보관한다. 안전기준에 따라서 처리하거나 관련 업체에 위탁한다.

 

14.주의사항

14.1 흡수병, 연결관 및 각종 용기는 실험용물을 사용하여 반복세척하고 오염되지않게 주의한다. 마지막 세척액의 전기전도율은 1.0 μS/cm보다 작아야한다. 조작중에는 물, 대기미세먼지 및 손에 묻은 염화물의 간섭을 받지 않게 방지해야한다.

14.2 샘플링기기와 필터홀더, 필터홀더와 흡수병, 흡수병 사이의 연결관은 모두 가능한 짧아야한다. 그리고 기밀성(气密性)과 신뢰성을 점검해봐야한다.

14.3 항상 샘플 분석이 끝난 후에는 세척액을 사용하여 기기통로를 세척한다. 실험이 끝난 후 실험용 물로 기기펌프와 억제기를 세척해주고 세척액에 의해 부식되지 않도록 한다.

14.4 만약 기기분석의 정확도가 떨어지면 기기 및 억제기 작동상태를 점검하고 필요시 새걸로 교체하여 분석데이터의 정확성을 확보한다.

 

 

 

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염화수소.HJ.549-2016(해제).pdf

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