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염소(Cl₂)가스나 이산화질소(NO₂)가스처럼 흡수제에 쉽게 흡수되지 않는 물질의 시료채취에 대하여 다음 물음에 답하시오.
(1) 어떤 시료채취 매체를 사용해야 하는지 쓰시오.
(2) 그 매체를 사용해야 하는 이유를 쓰시오.
(1) 고체흡착관(활성탄관·실리카겔관 등)
(2) 흡수액에 잘 녹지 않는 기체라도 흡착제 표면에 물리적으로 흡착시켜 포집할 수 있기 때문
[해설]
가스상 물질을 채취하는 방법은 크게 두 갈래다. 하나는 흡수액을 담은 임핀저나 버블러에 공기를 통과시켜 액체에 녹여 잡는 흡수법이고, 다른 하나는 활성탄·실리카겔 같은 고체흡착제의 표면에 붙여 잡는 흡착법이다.
흡수법은 대상 물질이 흡수액에 잘 녹거나 흡수액과 화학반응을 해야 성립한다. 염소나 이산화질소처럼 용해도가 낮고 반응성이 크지 않은 기체는 흡수액을 그냥 통과해 버려 회수율이 크게 떨어진다. 흡수효율을 올리려고 유량을 낮추거나 임핀저를 여러 개 직렬로 달아도 한계가 있고, 액체를 담은 채취기를 근로자가 몸에 달고 다니기도 어렵다.
반면 고체흡착제는 무수한 미세 구멍 때문에 겉보기 부피에 견주어 표면적이 대단히 넓고, 기체 분자를 반데르발스 힘으로 표면에 붙든다(물리적 흡착). 물에 녹느냐 마느냐와 무관하게 채취되므로 흡수법이 듣지 않는 물질에 쓸 수 있다. 채취 후에는 용매로 탈착하거나 가열해 분석하며, 시료를 잃지 않고 운반·보관하기도 쉽다.
흡착제는 대상 물질의 성질에 따라 고른다. 활성탄은 표면이 비극성이어서 유기용제 증기와 같은 비극성 물질을, 실리카겔은 표면이 극성이어서 극성 물질을 잘 잡는다.
흡착관을 쓸 때는 파과에 주의해야 한다. 앞층이 포화되면 뒷층으로 물질이 넘어가고, 그마저 넘치면 채취되지 않고 빠져나가 농도를 과소평가하게 된다. 그래서 흡착관은 앞층과 뒷층으로 나뉘어 있고, 분석할 때 뒷층의 검출량을 함께 확인한다.
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