Determination of the mole fractions of ethylene oxide and freons in medical liquefied gas mixture by GC/AED

Ethylene oxide ($C_2H_4O$, EtO) is used as a raw material for the production of ethylene glycol and other industrially important material such as ethanolamines and also used as a disinfecting agent. It is applied for gas-phase sterilization of thermally sensitive medical equipment, and for processing of storage facilities as a mixture with fluorinated hydrocarbon. In this perspective, accurate determination of the mole fractions of components in the liquefied gas mixture is required for the quality control and safety of production and use. Each component of the liquefied gas mixture has different chemical and physical properties such as vapor pressure and boiling point. Therefore, we can suppose that analytical results can be different according to the introduction method for the gas phase of upper layer, or for the liquid phase of lower layer in gas cylinder. In this study, we designed a new on-line sample injection device for the liquefied gas mixture in liquid or gas state, and applied to the analysis of liquefied gas mixture of ethylene oxide and fluorinated hydrocarbons by GC/AED (gas chromatograph-atomic emission detector). We studied performance of AED, and effect of sample introduction and selected wavelength to the accuracy and repeatability of analytical results.

GC/AED를 이용한 의료용 액화혼합가스 중 산화에틸렌 및 프레온 가스류의 몰분율 측정

산화에틸렌($C_2H_4O$, Ethylene oxide, EtO)은 에탄올아민 같은 공업적으로 중요한 물질이나 에틸렌 글리콜의 생산 원료 또는 살균제로 이용되는 물질이다. 산화에틸렌은 불화탄화수소를 분사제 또는 바탕가스로 하여 액화혼합가스로 제조되어 열에 약한 의료기기나 저장시설의 소독에 널리 사용되고 있다. 액화혼합가스의 생산 및 사용 시 품질관리 및 안전관리를 위해 각 성분의 몰분율을 정확히 측정할 필요가 있다. 휘발성 액체시료 중 각 기체성분들은 증기압이나 끓는점 등과 같이 물리 화학적 성질이 다르므로 몰분율 측정 시 실린더 내부의 상층에 평형을 이루고 있는 기체시료 또는 하층의 기화되지 않은 액체시료를 직접 측정기기에 주입하는 방법에 따라 측정 결과가 다를 수 있다. 본 연구에서는 액화혼합가스를 액체 또는 기체 상태로 주입할 수 있는 새로운 온라인 시료도입장치를 고안하고 GC/AED (gas chromatograph-atomic emission detector)를 사용하여 산화에틸렌과 불화탄화수소 액화혼합가스를 측정하였으며 AED의 검출특성, 기기에 주입 시 시료의 상태, 측정파장에 따른 측정결과의 정확성 및 반복성을 조사하였다.