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Measurement of TOC in Perfluorochemical (PFOS) Solution


Perfluorooctane sulfonate (PFOS)는 인공 유기물질로 8개의 탄소 고리에 개별적으로 불소원소가 붙어 있는 구조로 sulfonic acid terminal group(Fig. 1)에 속한다. 이것은 계면활성제로 물과 기름에 잘 용해되어 얼룩제거, 섬유 보호제, 소방용 소화제 등으로 많이 사용된다. PFOS는 강력한 탄소-불소 결합으로 인해 매우 안정인 물질이며, 야생동물의 생체 누적 등이 관찰되어 환경분야에서는 우려와 관심 대상이 되어 국제적으로 잔류성유기화합물 (POS, persistent organic pollutant)에 등록이 진행 중인 물질이다.
PFOS의 자연계 지속성을 방지하기 위해 습식화학 산화 TOC 측정기기를 이용하여 평가하고 있다. 그러나 SHIMADZU는 고온연소산화(high-temperature catalytic combustion) TOC측정기기를 활용하여 PFOS의 높은 감도와 정확성으로 평가하고자 한다. 본 자료에서는 PFOS의 측정 실험을 위해 고온연소산화방식인 TOC-LCPH 모델과 습식산화방식인 TOC-V WS 모델을 각각 이용하여 TOC를 측정하였다.

Fig. 1 Structure of PFOS

▶ TOC-LCPH 고온연소산화 TOC측정기기를 이용하여 PFOS 측정
1) Measurement Method
PFOS를 정제수에 용해하여 PFOS 농도를 10 mg/L와 5 mg/L로 각각 준비하였다. 이 용액의 TOC 농도는 각각 1.921 mgC/L와 0.961 mgC/L로 환산된다. PFOS는 거품이 발생하기 쉬운 물질이므로 TOC 산출방법은 TC-IC method를 적용하였다.
2) Measurement Results
측정 결과는 Table 1에 나타내었다. 10 mg/L PFOS는 이론적으로 TOC 농도가 1.921 mgC/L이다. 이를 실제 측정한 결과 TC 1.898 mgC/L와 IC 0.058 mgC/L로 각각 측정되어 TOC는 1.840 mgC/L로 측정되었다. 5 mg/L PFOS는 이론적으로 TOC 농도가 0.961 mgC/L이다. 이를 실제 측정한 결과 TC 0.959 mgC/L와 IC 0.038 mgC/L로 각각 측정되어 TOC는 0.921 mgC/L로 측정 되었다.

Table 1 Results Using TOC-LCPH Combustion TOC Analyzer

Fig. 2 Data Obtained Using TOC-LCPH Combustion TOC Analyzer

▶ TOC-VWS 습식산화 TOC측정기기를 이용하여 PFOS 측정
1) Measurement Method
앞선 측정과 같이 PFOS를 정제수에 용해하여 PFOS용액을 10 mg/L와 5 mg/L로 각각 준비여 같은 방법인 TC-IC method를 적용하였다.
2) Measurement Results
측정 결과는 Table 2에 나타내었고, 측정 DATA는 Fig. 3에 나타내었다. 습식산화 방식은 과황산염과 UV 광선, 열 등을 이용하여 시료를 산화한다. 이러한 습식산화방식은 PFOS와 같이 결합력이 강한 유기물질의 경우 분해가 거의 일어나지 않아 10 mg/L PFOS 용액의 이론적 TOC인 1.921 mgC/L 보다 매우 낮은 0.008 mgC/L로 측정되었으며, 5 mg/L PFOS 용액의 경우도 TOC가 0.014 mgC/L로 측정되었다.

▶ Results
PFOS는 물과 기름에 잘 용해되는 물질로 다양한 분야에서 세척제로 사용되었다. 강력한 결합력으로 잘 분해되지 않는 안정적인 인공 유기물질로 자연계에 많은 영향을 미치고 있다. 이러한 난분해성 인공 유기물질을 TOC로 측정하고자 할 경우에는 UV-과황산 산화인 습식산화방법 보다는 680℃ 고온연소산화방법이 보다 정확한 측정이 가능하다는 것이 본 결과가 확인해 주고 있다. 보다 안정적이고 정확한 측정을 위해서는 680℃ 고온연소산화방법을 적용한 TOC-LCPH를 사용하는 것이 안정적이다.