CN101587109A - 6价铬的分析方法和分析装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供6价铬的分析方法和分析装置，其不使用分光光度计就可以简便地对6价铬进行测定，并且能够得到客观的定量结果。该分析方法为，向液体试样中加入络合物形成用试剂，使6价铬的有色络合物生成后，使该液体试样与吸附体接触，测定着色后的吸附体层的层厚，从而对液体试样中的6价铬进行定量。

Description

6价铬的分析方法和分析装置
技术领域
本发明涉及用于对水等液体试样中所含的6价铬简便地进行检测、定量的分析方法和分析装置。
背景技术
废水等液体试样中所含的6价铬，与二苯卡巴肼等络合物试剂反应，生成有色的络合物(紫红色的铬-二苯基卡巴腙络合物)。利用该反应通过吸光光度法测定液体试样中所含的6价铬浓度的方法，作为二苯卡巴肼-吸光光度法，在JIS K010265.2.1中有所规定。
另外，作为现有技术，专利文献1中公开了水中6价铬的定量方法，其特征是，使将二氧化硅粒子和二苯卡巴肼复合得到的粉末粒子状的检测材料与水溶液试样接触，从检测材料的色调的变化读取6价铬的浓度。
另外，专利文献2中公开了，现场检测海、河和湖等的水质的利用离子交换比色法的水质监测传感器，其对吸附有含Cr等金属离子的试样和二苯卡巴肼等发色试剂的离子交换体的发色浓度进行光学检测。
上述现有技术，均是通过吸光度来检测生成的有色络合物，因此需要分光光度计。因此，分析装置变得很昂贵，并且，很难在采取液体试样的现场立即进行测定。另外，还已知有不使用分光光度计，而通过将生成的着色溶液与色标进行比较来确定6价铬的浓度的简易分析盒，但由于通过目测来比较颜色，因此存在定量结果的客观性低的问题。
专利文献1：日本特开2007-327886号公报
专利文献2：日本特开昭63-100357号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，以往的二苯卡巴肼-吸光光度法，虽然可以对液体试样中的6价铬进行定量，但为了测定吸光度，另外需要分光光度计。因此，装置变得很复杂，还存在成本高的问题。另外，使用简易分析盒时，存在测定值的客观性低的问题。
鉴于这样的现有技术，本发明的目的在于，提供一种不使用分光光度计，简便地测定6价铬，并且能够获得客观的定量结果的6价铬的分析方法和分析装置。
解决问题的手段
针对上述问题，本发明人等发现，向液体试样中加入络合物形成用试剂而生成有色络合物，使该有色溶液在分析柱中流动时，由于捕捉有色络合物而着色的分析柱内的吸附体层的厚度与液体试样中的6价铬的浓度成比例，从而完成了本发明。
即，本发明的主旨如下。
(1)一种分析方法，其中，通过向液体试样中加入络合物形成用试剂而生成6价铬的有色络合物后，使该液体试样与吸附体接触，测定着色后的吸附体层的层厚，来对液体试样中的6价铬进行定量。
(2)根据上述(1)记载的分析方法，其中，络合物形成用试剂是二苯卡巴肼。
(3)根据上述(1)或(2)记载的分析方法，其中，在进行液体试样的分析之前，使用6价铬的浓度已知的标准液，求出6价铬的浓度与着色后的吸附体层的层厚的相互关系。
(4)根据上述(1)～(3)的任一项记载的分析方法，其中，液体试样有着色时，作为前处理，使液体试样与吸附体接触，除去着色物质，然后，加入络合物形成用试剂，来生成6价铬的有色络合物。
(5)一种分析柱，用于上述(1)～(4)的任一项记载的分析方法，其为填充有吸附体，并且侧面设有刻度，能够从外部读取着色后的吸附体层的层厚的透明或半透明的分析柱。
(6)根据上述(5)记载的分析柱，其中，混合填充有吸附体和玻璃纤维。
(7)根据上述(5)或(6)记载的分析柱，其中，分析柱内是充满有机溶剂的状态，能够省略分析时的吸附体的调节。
(8)一种分析装置，其为用于上述(1)～(4)的任一项记载的分析方法的装置，其具备：填充有吸附体且能够从外部观察着色后的吸附体层的分析柱，和自动测定着色后的吸附体层的层厚的光传感器系统。
发明效果
根据本发明，不使用分光光度计等昂贵的装置就可以对液体试样中所含的6价铬的浓度进行定量。并且，由于不需要分光光度计，因此可以在试样采取场所采取液体试样后立即进行测定。
进而，由于分析柱的侧面设有刻度等，因此，与通过与标本比较颜色的浓淡来测定浓度的简易分析方法相比，可以获得客观的数值。
附图说明
图1是说明本发明的6价铬的分析方法的各工序的图；
图2是表示分析柱的一个实施方式的图；
图3是表示捕捉络合物的树脂的官能团的代表例子的结构式；
图4是表示本发明的6价铬的分析装置的一个实施方式的构成的图。
符号说明
21    分析柱
22    吸附体
23    液体试样的入口
24    前过滤器
25    刻度
26    后过滤器
27    液体试样的出口
具体实施方式
以下，详细说明本发明。
本发明的6价铬的分析方法为，通过向液体试样中加入络合物形成用试剂而使6价铬的有色络合物生成后，使该液体试样与吸附体接触，测定着色后的吸附体层的层厚，来对液体试样中的6价铬进行定量的方法。基于图1来具体说明分析时的各工序。
步骤1洗涤分析柱
首先，准备用于分析的分析柱，进行洗涤。这里，作为分析柱的外筒，可以使用通常的玻璃制或树脂制的外筒，为了能够从外部读取着色后的吸附体层的层厚，优选使用透明或半透明的外筒。
外筒的大小，可以考虑要分析的液体试样的量、吸附体的种类等来适当设定。例如，作为分析5～50ml的电镀废水的分析柱，可以采用内径6～30mm，长度50～200mm的分析柱。内径等，如果增大则可以应对高铬浓度的试样，反之，如果减小则能够对微量的6价铬进行定量，因此根据需要来适当设定。
通过在上述外筒内，如图2所示，设置前过滤器24和后过滤器26，在过滤器之间填充规定量的吸附体22，从而制成分析柱。作为填充的吸附体，只要是捕捉6价铬的络合物的物质即可，没有特别限定。具体来说，可以举出多孔性硅胶、结合有烷基的硅胶(辛基硅烷化硅胶、十八烷基硅烷化硅胶)等二氧化硅系填充剂、氧化铝系填充剂、聚苯乙烯凝胶等聚合物系填充剂等。优选使用图3所示的那种甲基丙烯酸酯中的羧基的氧结合有官能团(C18)的丙烯酸系树脂或硅胶上结合有C18的十八烷基的ODS柱。另外，吸附体的粒径，没有特别限定，可以使用平均粒径为50～200μm左右的物质。
根据需要，为了将分析柱的通液性优化来提高测定精度，可以在混合有吸附体和玻璃棉等其他材料的状态下来填充。吸附体和其他材料的混合比例根据吸附体的种类、试样中的6价铬的浓度而有所不同，例如，混合丙烯酸系树脂和玻璃棉时，以重量比计，优选是树脂∶玻璃棉＝2∶1～1∶2。
另外，如图2所示，优选在分析柱的侧面设有刻度25。利用该刻度，可以从外部正确地读取着色后的吸附体层的层厚。就分析柱的刻度来说，也可以通过预先用标准液进行预备试验来标注数值，以便直接得知6价铬浓度。
分析柱内，通过形成预先充满有机溶剂的状态，可以在试样采取现场省略分析时的吸附体的调节工序。作为有机溶剂，以往在调节中使用的溶剂是能够适用的，具体可以举出甲醇等醇类。
通过向如上所述的分析柱中，导入数毫升的不含6价铬的水等，使分析柱内的有机溶剂流出，从而进行洗涤。
步骤2液体试样的制备
接着，通过在液体试样中添加络合物形成用试剂，来生成6价铬的有色络合物。作为液体试样，只要是废水或电镀液等怀疑含有6价铬的溶液即可，没有特别限定。另外，作为络合物形成用试剂，只要是与试样中的6价铬反应形成有色的络合物的物质就能够适用，通常可以使用二苯卡巴肼。作为二苯卡巴肼试剂，使用JIS规定的1％二苯卡巴肼硫酸酸性溶液也可以，但如果使用例如株式会社共立理化学研究所制造的6价铬用水质测定试剂等简易试剂，则可以省去试剂制备、试剂计量的操作。
作为液体试样，例如对利用沸水处理彩色螺栓等的铬酸盐皮膜，对使6价铬溶出得到的水溶液进行分析的情形中，由于染料溶出到试样中，该染料被吸附体捕捉，因此妨碍6价铬的检测。这种情形中，优选进行以下操作作为前处理：使被染料着色的液体试样与吸附体接触，去除染料等着色物质。吸附体的种类可以根据要去除的着色物质的种类等来适当选择。
步骤3添加盐析剂
优选在液体试样中添加氯化钠等盐析剂。由此，有色络合物的吸附被促进，可以防止吸附体层中的络合物的扩散。使盐析剂的添加量为液体试样的10重量％左右是适宜的。另外，除了盐析剂以外，也可以根据需要加入pH调节剂等添加剂。
步骤4液体试样的导入
接着，使步骤3中得到的液体试样流入分析柱，使液体试样与吸附体接触。由此，吸附体捕捉6价铬的有色络合物，一定的层厚部分发生着色。使液体试样流入时，自然流下、加压流下、泵抽吸的任一方式均能够适用，通过以每分钟10ml以下的流速使液体试样流动，可以防止被吸附体捕捉的络合物的扩散，因而优选。
步骤5测定
通过使液体试样流动，络合物从分析柱内的吸附体层的端面开始顺次被捕捉，着色层的颜色发生变化。通过由刻度读取该着色后的吸附体层的层厚，可以得知与读取值对应的6价铬的浓度。优选在液体试样的分析之前，使用6价铬的浓度已知的标准液，求出6价铬的浓度与着色后的吸附体层的层厚的相关关系。
可以通过目测来进行层厚的读取，也可以使用自动计测着色部分的层厚的检测器。作为这样的检测器，例如可以采用光传感器系统。具体来说，一边沿分析柱的侧面使LED光源等以一定速度移动，一边向吸附体层照射点光，用光传感器检测从吸附体层反射的光，通过对从光传感器输出的信号进行处理，可以求出着色部分的层厚。
图4表示自动测定6价铬的浓度装置结构的一个例子。该结构中，液体试样通过自动进样器被导入分析柱，通过光传感器等检测器对分析柱内形成的着色后的吸附体层进行读取，信号被送到数据处理装置。在数据处理装置中，从数据输入部分输入液体试样相关的信息，例如电镀产品(彩色螺栓等)的尺寸、名称等信息，并与算出的6价铬浓度一同存储在存储装置中。由数据输入部分输入的产品尺寸和测定的浓度值，可以算出产品的铬酸盐皮膜的每单位表面积的6价铬浓度。根据需要，数据从数据输出部分被输出。通过使用图4所示的那种自动测定装置，可以进行多检测体的测定、数据处理。
实施例
接着，基于实施例更详细地说明本发明，但本发明不限于此。
实施例1废水的分析
作为分析柱，使用如下的分析柱：在侧面带有刻度的内径12mm、长50mm的玻璃制外筒内，填充具有C18官能团的捕捉有机物的丙烯酸系树脂作为吸附体，填充高度为15mm，其中流过3ml甲醇。分析时，使5ml纯水流过分析柱，进行分析柱的清洗。
接着，向作为液体试样的废水25ml中添加株式会社共立理化学研究所制造的6价铬用水质测定试剂(二苯卡巴肼)，使Cr(VI)与二苯卡巴肼反应，生成有色络合物。对含有该有色络合物的试样，添加氯化钠2.5g。由此，可以促进络合物向树脂的吸附，可以防止吸附体层中的络合物的扩散。
接着，使含有该有色络合物的液体试样在分析柱中流动，使其与吸附体接触。然后，从刻度读取吸附体层的红色着色部分的层厚，测定液体试样中的Cr(VI)的浓度。
使用通过二苯卡巴肼-吸光光度法定量Cr浓度为0.5mg/l的废水作为液体试样，通过上述方法进行了测定，到与流动0.5mg/l的标准液时同样的刻度附近为止，树脂发生着色，由此可以确认废水中以浓度0.5mg/l含有6价铬，确认了与通过吸光光度法得到的值有相关关系。
实施例2电镀液的分析
作为分析柱，使用如下的分析柱：在侧面带有刻度的内径27mm、长150mm的玻璃制外筒内填充具有C18官能团的捕捉有机物的丙烯酸系树脂作为吸附体，填充高度为50mm，其中流过10ml甲醇。分析时，使10ml纯水流过分析柱，进行分析柱的清洗。
接着，将用50ml纯水稀释2.5ml电镀液试样得到的液体用作液体试样。通过二苯卡巴肼-吸光光度法对该试样进行了测定，Cr(VI)浓度定量为78mg/l。然后，对该液体试样添加株式会社共立理化学研究所制造的6价铬用水质测定试剂(二苯卡巴肼)2包，使Cr(VI)与二苯卡巴肼反应，生成有色络合物。对含有该有色络合物的试样，添加氯化钠5g。由此，可以促进络合物向树脂的吸附，可以防止吸附体层中的络合物的扩散。
接着，使含有该有色络合物的液体试样在分析柱中流动，使其与吸附体接触。然后，从刻度读取吸附体层的红色着色部分的层厚，测定液体试样中的Cr(VI)的浓度。结果，可以确认稀释的电镀液中以78mg/l的浓度含有6价铬，确认了与通过吸光光度法得到的值有相关关系。
实施例3废水的分析
将作为吸附体的具有C18官能团的捕捉有机物的丙烯酸系树脂250mg和石英玻璃棉250mg在10ml甲醇中混合后，将其填充到侧面带有刻度的内径12mm的玻璃制外筒内，填充高度为50mm，以此作为分析柱使用。分析时，使5ml纯水流过分析柱，进行分析柱的清洗。
接着，向作为液体试样的废水25ml中添加株式会社共立理化学研究所制造的6价铬用水质测定试剂(二苯卡巴肼)，使Cr(VI)与二苯卡巴肼反应，生成有色络合物。对含有该有色络合物的试样，添加氯化钠2.5g。由此，可以促进络合物向树脂的吸附，可以防止吸附体层中的络合物的扩散。
接着，使含有该有色络合物的液体试样在分析柱中流动，使其与吸附体接触。然后，从刻度读取吸附体层的红色着色部分的层厚，测定液体试样中的Cr(VI)的浓度。在12mm的玻璃制外筒中仅填充有250mg树脂得到的分析柱中，液体试样的流速为1ml/分钟；在混合填充有250mg树脂和250mg石英玻璃纤维的分析柱中，流速为2.5ml/分钟。另外，通过本实施例测定的Cr(VI)浓度与通过吸光光度法得到的值几乎一致。
实施例4彩色螺栓的沸水提取液的分析
为了测定彩色螺栓的铬酸盐皮膜中的6价铬浓度，用50ml沸水对约50cm2的铬酸盐皮膜进行处理，使6价铬溶出。由于彩色螺栓是在铬酸盐皮膜形成后进行染色，因此染料溶出到沸水提取液中，该染料在液体试样流过分析柱时与有色络合物一起被吸附体捕捉，妨碍6价铬的分析。因此，作为前处理，使添加二苯卡巴肼试剂之前的沸水提取液通过填充有捕捉有机物的树脂的分析柱，除去染料。
接着，在除去了染料的彩色螺栓沸水提取液25ml中添加株式会社共立理化学研究所制造的6价铬用水质测定试剂(二苯卡巴肼)，使Cr(VI)与二苯卡巴肼反应，生成有色络合物。对含有该有色络合物的试样，添加氯化钠2.5g。由此，可以促进络合物向树脂的吸附，可以防止吸附体层中的络合物的扩散。
作为分析柱，使用如下的分析柱：在侧面带有刻度的内径12mm的玻璃制外筒内填充作为吸附体的具有C18官能团的捕捉有机物的丙烯酸系树脂，填充高度为15mm，其中流过3ml甲醇。分析时，使5ml纯水流过分析柱，进行分析柱的清洗。
然后，使含有上述有色络合物的沸水提取液在分析柱中流动，使其与吸附体接触。接着，从刻度读取吸附体层的红色着色部分的层厚，测定沸水提取液中的Cr(VI)的浓度。测定的Cr(VI)浓度为0.06mg/l，与通过吸光光度法得到的值几乎一致。
产业上的应用性
本发明的方法和装置，可以用于废水分析、镀铬的提取液的分析等，可以在试样采取现场得知6价铬的浓度。

Claims (8)

1.一种分析方法，其特征在于，通过向液体试样中加入络合物形成用试剂，生成6价铬的有色络合物后，使该液体试样与吸附体接触，测定着色后的吸附体层的层厚，来对液体试样中的6价铬进行定量。
2.根据权利要求1记载的分析方法，其中，络合物形成用试剂是二苯卡巴肼。
3.根据权利要求1或2记载的分析方法，其中，在进行液体试样的分析之前，使用6价铬的浓度已知的标准液，求出6价铬的浓度与着色后的吸附体层的层厚的相互关系。
4.根据权利要求1～3中的任一项记载的分析方法，其中，液体试样有着色时，作为前处理，使液体试样与吸附体接触，除去着色物质，之后，加入络合物形成用试剂来生成6价铬的有色络合物。
5.一种分析柱，用于权利要求1记载的分析方法，其为填充有吸附体，并且侧面设有刻度，能够从外部读取着色后的吸附体层的层厚的透明或半透明的分析柱。
6.根据权利要求5记载的分析柱，其中，混合填充有吸附体和玻璃棉。
7.根据权利要求5或6记载的分析柱，其中，分析柱内是充满有机溶剂的状态，能够省略分析时的吸附体的调节。
8.一种分析装置，其为用于权利要求1记载的分析方法的装置，其具备：填充有吸附体且能够从外部观察着色后的吸附体层的分析柱，和自动测定着色后的吸附体层的层厚的光传感器系统。
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