다이에틸헥실프탈레이트(DEHP) 분석법과 산화 방지를 위한 티오황산나트륨

1. 다이에틸헥실프탈레이트(DEHP)란?

다이에틸헥실프탈레이트(또는 DEHP, Di(2-ethylhexyl) phthalate)는 주로 플라스틱 가소제(plasticizer)로 사용되는 화학 물질입니다. DEHP는 폴리염화비닐(PVC)과 같은 플라스틱을 더 유연하고 부드럽게 만드는 역할을 하며, PVC 기반 제품에 널리 사용됩니다.

가. 구조와 성질

• DEHP는 프탈레이트 계열의 화학 물질로, 에틸헥산올과 프탈산으로부터 합성됩니다. 무색의 액체 형태로, 대부분의 용매에 잘 녹습니다.
• 화학식은 C₆H₄(CO₂C₈H₁₇)₂로, 긴 탄화수소 사슬이 특징입니다. 이 구조 덕분에 플라스틱에 쉽게 혼합되어 가소제로 작용합니다.

나. 주요 용도

• 플라스틱 가소제: DEHP는 PVC 기반의 플라스틱을 유연하게 만드는 데 주로 사용됩니다. 예를 들어, 의료 기기(수액백, 튜브), 전선 피복, 바닥재, 벽지, 자동차 내장재 등에 흔히 쓰입니다.
• 산업 및 소비재: 바닥 타일, 호스, 인공 가죽, 어린이 장난감, 패킹재, 컨베이어 벨트 등에서도 볼 수 있습니다.

다. 건강 및 환경 문제

• 호르몬 교란 물질: DEHP는 인체에서 내분비계에 영향을 미쳐 호르몬 교란 물질로 작용할 수 있습니다. 특히, 남성 호르몬에 영향을 미쳐 생식 기능에 문제를 일으킬 수 있다는 연구가 있습니다.
• 발암성: DEHP는 일부 연구에서 특정 조건하에 발암 가능성이 있다는 결과가 도출되었으나, 사람에게도 동일한 영향을 미치는지는 아직 명확하지 않습니다.
• 아동 건강: 아이들은 DEHP에 더 취약할 수 있습니다. 예를 들어 장난감이나 아이들의 입에 들어갈 수 있는 제품에 포함될 경우, 구강 접촉으로 인해 몸속에 흡수될 수 있습니다.
• 환경적 영향: DEHP는 토양이나 수질로 흘러 들어가면 오염을 일으킬 수 있습니다. 이로 인해 생태계에 해로운 영향을 미칠 수 있어, 환경적인 문제도 주의할 필요가 있습니다.

라. 규제와 대체재

• 규제: 세계 여러 나라에서 DEHP 사용을 제한하고 있습니다. 유럽 연합에서는 아동 제품에 DEHP 사용을 엄격히 제한하고 있으며, 미국의 경우 식품 접촉 가능성이 있는 제품에는 사용을 금지하거나 제한합니다.
• 대체재: DEHP의 유해성이 논란이 됨에 따라 덜 유해한 가소제(DEHT, DINCH 등)가 대체재로 사용되고 있습니다. 특히 의료용품이나 어린이 제품에서는 DEHP 대신 다른 가소제가 쓰이는 경우가 많습니다.

마. 안전 관리

• DEHP가 포함된 제품을 사용할 때는 장시간 접촉을 피하고, 특히 어린이나 민감한 사람들과의 접촉을 최소화하는 것이 좋습니다.
• DEHP에 노출된 후에는 손을 씻는 것이 권장되며, 관련 제품을 폐기할 때는 적절한 방법으로 폐기해야 합니다.

2. 다이에틸헥실프탈레이트(DEHP) 분석방법

다이에틸헥실프탈레이트(DEHP) 분석에는 다양한 화학 분석 기법이 사용되며, 주로 기체 크로마토그래피-질량분석법(GC-MS), 액체 크로마토그래피-질량분석법(LC-MS), 그리고 적외선 분광법(FTIR) 등이 있습니다. 각 기법은 DEHP의 특성에 맞게 최적화된 방법으로 정확하고 신뢰성 높은 결과를 제공합니다.

가. 기체 크로마토그래피-질량분석법(GC-MS)

• 원리: GC-MS는 DEHP 같은 휘발성 유기화합물을 분석하는 데 효과적입니다. DEHP 샘플을 가열하여 기체 상태로 만들어 기체 크로마토그래피 컬럼을 통해 분리하고, 질량분석기를 통해 화합물의 질량과 조성을 확인합니다.
• 절차: DEHP가 포함된 샘플을 준비하고, 적절한 용매로 추출하여 주입합니다. 분석 시 DEHP가 다른 물질과 분리되어 질량 스펙트럼에서 고유의 신호를 통해 확인 및 정량 분석이 가능합니다.
• 장점: 높은 감도와 정확도를 제공하며, DEHP와 유사한 화합물도 함께 분석할 수 있습니다.

나. 액체 크로마토그래피-질량분석법(LC-MS)

• 원리: LC-MS는 휘발성이 낮은 화합물 분석에 적합하며, DEHP와 같은 비휘발성 화합물의 분석에 유용합니다. 액체 크로마토그래피로 먼저 분리하고, 질량분석기로 분석하여 DEHP의 존재와 양을 측정합니다.
• 절차: DEHP가 포함된 샘플을 준비하고, 용매로 추출한 후 주입합니다. LC 컬럼을 통과하며 분리된 DEHP가 질량분석기로 들어가고, 질량 대 전하비(m/z) 분석을 통해 DEHP를 확인합니다.
• 장점: 비휘발성 또는 열에 민감한 DEHP의 분석에 적합하고, 정확한 정량 분석이 가능합니다.

다. 적외선 분광법(FTIR)

• 원리: 적외선 분광법은 분자 내 특정 결합이 적외선 영역에서 흡수하는 파장을 측정하여 DEHP의 존재 여부를 판단합니다. 특히 프탈레이트 계열 화합물은 C=O(카르보닐) 결합을 가지고 있어 특정 파장에서 뚜렷한 흡수 피크를 보입니다.
• 절차: 시료를 준비한 후, 적외선을 통과시키며 스펙트럼을 얻습니다. DEHP의 특유 흡수 피크가 나타나면 이를 바탕으로 DEHP가 있는지 확인할 수 있습니다.
• 장점: 비교적 간단하고, 시료 준비가 용이합니다. 그러나 DEHP 농도가 매우 낮을 경우 GC-MS나 LC-MS에 비해 감도가 떨어질 수 있습니다.

라. 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)

• 원리: HPLC는 액체 상태의 이동상과 고정상을 이용해 DEHP와 같은 유기 화합물을 분리하고 정량 분석하는 기법입니다.
• 절차: 시료를 용매로 추출한 후 컬럼을 통해 분리하고, 검출기로 농도를 측정합니다. 일반적으로 자외선 검출기(UV)나 형광 검출기가 사용됩니다.
• 장점: 빠르고 반복성이 좋아 다수의 시료를 신속하게 분석할 수 있습니다. 하지만 DEHP의 구조적인 특성을 명확히 파악하는 데는 제한적일 수 있습니다.

3. 분석시 잔류염소가 공존할 경우 티오황산나트륨 첨가 이유

티오황산나트륨(Na₂S₂O₃)은 DEHP와 같은 환경오염 물질 분석 시 산화 방지제로 첨가될 수 있습니다. 분석 과정에서 시료가 산화되는 것을 방지하여 DEHP나 다른 프탈레이트 화합물이 변질되지 않고 원래의 상태로 유지되도록 돕는 역할을 합니다.

 

가. 산화 방지

• 시료에서 산화가 일어나면 DEHP가 변형되거나 분해될 가능성이 있습니다. 티오황산나트륨은 산화제로 작용할 수 있는 잔여 염소와 같은 산화성 물질을 환원시켜, DEHP의 화학적 안정성을 유지합니다.

나. 정확한 정량 분석 보장

• 분석 과정에서 DEHP가 산화에 의해 변성되면, 실제 농도보다 낮게 측정될 수 있습니다. 티오황산나트륨을 첨가하면 산화로 인한 손실을 방지할 수 있어 DEHP의 정확한 정량 분석이 가능합니다.

다. 기기 보호

• 산화성 물질이 기기 내부에 들어가면 기기의 일부 부품을 부식시킬 수 있습니다. 티오황산나트륨은 이러한 산화성 물질을 제거하여 기기의 수명을 보호하는 데도 기여할 수 있습니다.