JP2000221165A - 残留塩素濃度計測装置 - Google Patents
残留塩素濃度計測装置Info
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- JP2000221165A JP2000221165A JP11022716A JP2271699A JP2000221165A JP 2000221165 A JP2000221165 A JP 2000221165A JP 11022716 A JP11022716 A JP 11022716A JP 2271699 A JP2271699 A JP 2271699A JP 2000221165 A JP2000221165 A JP 2000221165A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 希薄水溶液中での次亜塩素酸に代表される塩
素系酸化剤の濃度の計測を低コストで自動化できるよう
にし、かつ、電気的計測により計測による化学廃液等の
生成を無くし計測自身を簡素化、リアルタイムの濃度計
測を提供する。 【解決手段】 被検査液を貯留もしくは、通水できる配
管に配されたｐＨ計測手段とＯＲＰ計測手段と、これら
計測手段によって計測されたｐＨ値およびＯＲＰ値から
被検査液中の遊離塩素濃度を演算する演算手段とからな
ることを特徴とする。
素系酸化剤の濃度の計測を低コストで自動化できるよう
にし、かつ、電気的計測により計測による化学廃液等の
生成を無くし計測自身を簡素化、リアルタイムの濃度計
測を提供する。 【解決手段】 被検査液を貯留もしくは、通水できる配
管に配されたｐＨ計測手段とＯＲＰ計測手段と、これら
計測手段によって計測されたｐＨ値およびＯＲＰ値から
被検査液中の遊離塩素濃度を演算する演算手段とからな
ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液体内の次亜塩素酸
等塩素系酸化剤の濃度を計測可能な残留塩素濃度計測装
置に係り、特に水道水等希薄水溶液中の残留塩素濃度計
測に好適な濃度計測装置に関する。
等塩素系酸化剤の濃度を計測可能な残留塩素濃度計測装
置に係り、特に水道水等希薄水溶液中の残留塩素濃度計
測に好適な濃度計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、水道水等希薄水溶液中の次亜塩素
酸等残留塩素濃度濃度の計測には、上水試験法に記載さ
れているＤＰＤ法やＯＴ法などの比色法や、ヨウ素滴定
法といった滴定法に基づく光学的計測手段による計測が
広く行われている。
酸等残留塩素濃度濃度の計測には、上水試験法に記載さ
れているＤＰＤ法やＯＴ法などの比色法や、ヨウ素滴定
法といった滴定法に基づく光学的計測手段による計測が
広く行われている。
【０００３】例えば、比色法であるＤＰＤ法に基づく計
測器は、計測すべき被検液を一定量採取し、その検液に
発色試薬を加え撹拌、もしくはあらかじめ試薬を溶かし
た発色液を添加し、その後定められた波長の紫外光を投
光、その透過度から検液の発色の程度を測り、検液中の
次亜塩素酸濃度との相関から濃度を特定するかもしく
は、あらかじめ調整されたいくつかの濃度の基準色との
比較を目視で行うという方法を行っている。同様にＯＴ
法は基準色との比較を目視で行っている。
測器は、計測すべき被検液を一定量採取し、その検液に
発色試薬を加え撹拌、もしくはあらかじめ試薬を溶かし
た発色液を添加し、その後定められた波長の紫外光を投
光、その透過度から検液の発色の程度を測り、検液中の
次亜塩素酸濃度との相関から濃度を特定するかもしく
は、あらかじめ調整されたいくつかの濃度の基準色との
比較を目視で行うという方法を行っている。同様にＯＴ
法は基準色との比較を目視で行っている。
【０００４】また、ヨウ素滴定法に基づく計測器は、ヨ
ウ素カリウムを検液に加え、そこに滴定液を加えながら
検液の導電電流値の変化により特定している。
ウ素カリウムを検液に加え、そこに滴定液を加えながら
検液の導電電流値の変化により特定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
ら行われてきている比色法では、発色の程度によって次
亜塩素酸濃度を比定するための発色剤、及び、発色反応
安定のためのｐＨ調整剤、といった２つの目的から試薬
を添加している。
ら行われてきている比色法では、発色の程度によって次
亜塩素酸濃度を比定するための発色剤、及び、発色反応
安定のためのｐＨ調整剤、といった２つの目的から試薬
を添加している。
【０００６】これら２つの試薬の添加によって、この計
測法による自動化では、 計測後の検液を別途排出し、その廃液の廃液処理を行
わなければならない。 光学的な計測に用いるセルの汚れ等に対する保守が必
要となる。 ｐＨ調整剤の調整が不十分となる強酸性、強アルカリ
性の検液での精度が落ちる。 といった問題があり、また、一般に発色の程度から５ｐ
ｐｍ以上の高濃度に対しては希釈操作が必要となること
が多い。
測法による自動化では、 計測後の検液を別途排出し、その廃液の廃液処理を行
わなければならない。 光学的な計測に用いるセルの汚れ等に対する保守が必
要となる。 ｐＨ調整剤の調整が不十分となる強酸性、強アルカリ
性の検液での精度が落ちる。 といった問題があり、また、一般に発色の程度から５ｐ
ｐｍ以上の高濃度に対しては希釈操作が必要となること
が多い。
【０００７】また、ヨウ素滴定法では、電流検知という
ことで上記の光学セルの問題はないものの比色法同様
に、上記、の問題がある。
ことで上記の光学セルの問題はないものの比色法同様
に、上記、の問題がある。
【０００８】本発明の目的は、希薄水溶液中での次亜塩
素酸に代表される塩素系酸化剤の濃度の計測を低コスト
で自動化できるようにし、かつ、電気的計測により計測
による化学廃液等の生成を無くし計測自身を簡素化、リ
アルタイムの濃度計測を提供することにある。
素酸に代表される塩素系酸化剤の濃度の計測を低コスト
で自動化できるようにし、かつ、電気的計測により計測
による化学廃液等の生成を無くし計測自身を簡素化、リ
アルタイムの濃度計測を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用・効果】上記課
題を解決するためになされた本発明に係る残留塩素濃度
計測装置は、被検査液を貯留もしくは、通水できる配管
に配されたｐＨ計測手段とＯＲＰ計測手段と、これら計
測手段によって計測されたｐＨ値およびＯＲＰ値から被
検査液中の遊離塩素濃度を演算する演算手段とからなる
ことを特徴とする。
題を解決するためになされた本発明に係る残留塩素濃度
計測装置は、被検査液を貯留もしくは、通水できる配管
に配されたｐＨ計測手段とＯＲＰ計測手段と、これら計
測手段によって計測されたｐＨ値およびＯＲＰ値から被
検査液中の遊離塩素濃度を演算する演算手段とからなる
ことを特徴とする。
【００１０】計測対象液のＯＲＰ（酸化還元電位）計測
によって酸化剤と還元剤の量の比を、ｐＨ（水素イオン
濃度）計測によって水素イオン濃度をそれぞれ特定する
ことで、酸化剤である次亜塩素酸濃度を特定できるた
め、 １．濃度計測において発色のための試薬を必要としない
ため、試薬導入用の薬液ポンプや被検液の光学セルへの
導入・排出のためのポンプ・バルブ類の駆動部品、薬液
及び廃液の貯留用のタンク等が全く必要なく、また専用
の配管も要しない。したがって、大幅にコストの低減が
可能であり、装置の小型化も可能である。 ２．電気化学的計測のため、計測が連続的に可能であ
り、かつ、応答性も速いため被検液の濃度をリアルタイ
ムに把握することが可能である。 ３．ｐＨセンサーを搭載しているため、検液のｐＨ値等
の影響を受けることなく低濃度（５０ｐｐｍ以下）の次
亜塩素酸濃度の計測が可能。といった効果を奏する。
によって酸化剤と還元剤の量の比を、ｐＨ（水素イオン
濃度）計測によって水素イオン濃度をそれぞれ特定する
ことで、酸化剤である次亜塩素酸濃度を特定できるた
め、 １．濃度計測において発色のための試薬を必要としない
ため、試薬導入用の薬液ポンプや被検液の光学セルへの
導入・排出のためのポンプ・バルブ類の駆動部品、薬液
及び廃液の貯留用のタンク等が全く必要なく、また専用
の配管も要しない。したがって、大幅にコストの低減が
可能であり、装置の小型化も可能である。 ２．電気化学的計測のため、計測が連続的に可能であ
り、かつ、応答性も速いため被検液の濃度をリアルタイ
ムに把握することが可能である。 ３．ｐＨセンサーを搭載しているため、検液のｐＨ値等
の影響を受けることなく低濃度（５０ｐｐｍ以下）の次
亜塩素酸濃度の計測が可能。といった効果を奏する。
【００１１】また、前記残留塩素濃度計測装置は、演算
結果をリアルタイムに表示できる表示手段を有すること
により、計測結果を視覚によって把握することができ
る。
結果をリアルタイムに表示できる表示手段を有すること
により、計測結果を視覚によって把握することができ
る。
【００１２】なお、前記ｐＨ計測手段をガラス電極式ｐ
Ｈセンサーとしたり、前記ＯＲＰ計測手段を白金電極式
ＯＲＰセンサーとしたり、前記ｐＨ計測手段は、残留塩
素除去機能を有するフィルターを配した計測用分流路に
設けられた金属酸化物電極式ｐＨセンサーとすることに
より、一層計測精度を向上させることができる。
Ｈセンサーとしたり、前記ＯＲＰ計測手段を白金電極式
ＯＲＰセンサーとしたり、前記ｐＨ計測手段は、残留塩
素除去機能を有するフィルターを配した計測用分流路に
設けられた金属酸化物電極式ｐＨセンサーとすることに
より、一層計測精度を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を第１図
により説明する。本発明の構成は、被計測液の導水路１
内にＯＲＰ（酸化還元電位）計測用の計測電極２、計測
電位補正用の比較電極３、そしてｐＨセンサ４が配さ
れ、計測電極２と比較電極３からＯＲＰを計測するＯＲ
Ｐ計測回路５、その計測電位とｐＨセンサ４からの信号
を演算し、次亜塩素酸濃度を算出する演算回路６、演算
回路６の演算結果を表示する表示部７からなる。
により説明する。本発明の構成は、被計測液の導水路１
内にＯＲＰ（酸化還元電位）計測用の計測電極２、計測
電位補正用の比較電極３、そしてｐＨセンサ４が配さ
れ、計測電極２と比較電極３からＯＲＰを計測するＯＲ
Ｐ計測回路５、その計測電位とｐＨセンサ４からの信号
を演算し、次亜塩素酸濃度を算出する演算回路６、演算
回路６の演算結果を表示する表示部７からなる。
【００１４】ここで、導水路１内を流れる被計測液中の
次亜塩素酸は、同液中の塩素イオンとの間に、下記電極
反応の平衡状態にあり、塩素イオンと次亜塩素酸は、そ
の各濃度に応じて計測電極２に濃度に応じた起電力Ｅ’
を生じる。 ＨＣｌＯ＋Ｈ+＋２ｅ-＝Ｃｌ-＋Ｈ2Ｏ ＣｌＯ-＋２Ｈ+＋２ｅ-＝Ｃｌ-＋Ｈ2Ｏ
次亜塩素酸は、同液中の塩素イオンとの間に、下記電極
反応の平衡状態にあり、塩素イオンと次亜塩素酸は、そ
の各濃度に応じて計測電極２に濃度に応じた起電力Ｅ’
を生じる。 ＨＣｌＯ＋Ｈ+＋２ｅ-＝Ｃｌ-＋Ｈ2Ｏ ＣｌＯ-＋２Ｈ+＋２ｅ-＝Ｃｌ-＋Ｈ2Ｏ
【００１５】一方、この起電力Ｅ’は、溶液に対する相
対電位であり、その溶液系での反応理論上の絶対基準と
の比較値を計測する比較電極３の電位φを補正した電位
Ｅを用いることで一般的な数式（ネルンストの式）に適
合させ、数１に示す数式を得ることが可能となる。
対電位であり、その溶液系での反応理論上の絶対基準と
の比較値を計測する比較電極３の電位φを補正した電位
Ｅを用いることで一般的な数式（ネルンストの式）に適
合させ、数１に示す数式を得ることが可能となる。
【００１６】
【数１】
【００１７】この数１において、Ｅ0は反応式固有の定
数であり、ｎは電極反応式の反応次数であり、Ｆはファ
ラデー定数（＝９６５００クーロン／ｍｏｌ）、Ｒは気
体定数（＝８．３１ジュール／ｍｏｌ・Ｋ）、Ｔは被計
測液の水温（絶対温度；Ｋ）を示す。なお、水温Ｔはサ
ーミスタ等で検出した値を用いることもできるが、絶対
温度換算であるため水温変動範囲内では誤差範囲と見做
されるため、２９８Ｋ（２５℃）で固定して計算するこ
とが可能である。
数であり、ｎは電極反応式の反応次数であり、Ｆはファ
ラデー定数（＝９６５００クーロン／ｍｏｌ）、Ｒは気
体定数（＝８．３１ジュール／ｍｏｌ・Ｋ）、Ｔは被計
測液の水温（絶対温度；Ｋ）を示す。なお、水温Ｔはサ
ーミスタ等で検出した値を用いることもできるが、絶対
温度換算であるため水温変動範囲内では誤差範囲と見做
されるため、２９８Ｋ（２５℃）で固定して計算するこ
とが可能である。
【００１８】また、理論上、上記平衡反応は、ネルンス
トの式からも判るように水素イオン濃度に依存するた
め、その補正のためにｐＨセンサ４を用いる。厳密に
は、ｐＨセンサ４の計測ｐＨ値と水素イオン濃度とは異
なるが、水道水などの希薄溶液中では、ｐＨ値と水素イ
オン濃度の換算係数である活量係数がほぼ１であるため
実用レベルで利用可能となる。
トの式からも判るように水素イオン濃度に依存するた
め、その補正のためにｐＨセンサ４を用いる。厳密に
は、ｐＨセンサ４の計測ｐＨ値と水素イオン濃度とは異
なるが、水道水などの希薄溶液中では、ｐＨ値と水素イ
オン濃度の換算係数である活量係数がほぼ１であるため
実用レベルで利用可能となる。
【００１９】また、溶液中の塩素系物質はｐＨ７．８以
下においては、ほぼ次亜塩素酸と塩素イオンであり、ｐ
Ｈ７．８以上では、次亜塩素酸イオンと塩素イオンであ
る。したがって、ｐＨによりネルンストの式を使い分け
ることで計測されたＥの値から次亜塩素酸濃度を計算す
ることが可能となる。
下においては、ほぼ次亜塩素酸と塩素イオンであり、ｐ
Ｈ７．８以上では、次亜塩素酸イオンと塩素イオンであ
る。したがって、ｐＨによりネルンストの式を使い分け
ることで計測されたＥの値から次亜塩素酸濃度を計算す
ることが可能となる。
【００２０】また、次亜塩素酸の酸化還元電位の計測に
おいて他の酸化還元反応の存在が大きな課題となるが、
水道水中で考えられる影響因子は鉄・マンガンなどの金
属イオンが主で、これらの反応電位も計測領域から離れ
ており、計測に大きな影響を及ぼすことはない。
おいて他の酸化還元反応の存在が大きな課題となるが、
水道水中で考えられる影響因子は鉄・マンガンなどの金
属イオンが主で、これらの反応電位も計測領域から離れ
ており、計測に大きな影響を及ぼすことはない。
【００２１】
【実施例】水道水に食塩水を添加し、その食塩水濃度が
１０００ｐｐｍの被電解水を電気分解した酸性水（［Ｃ
ｌ-］＝１．７０９×１０-2（ｍｏｌ／Ｌ），ｐＨ＝2.
8）を被計測液とした場合の計算例を説明する。
１０００ｐｐｍの被電解水を電気分解した酸性水（［Ｃ
ｌ-］＝１．７０９×１０-2（ｍｏｌ／Ｌ），ｐＨ＝2.
8）を被計測液とした場合の計算例を説明する。
【００２２】数１において、 Ｅ’：計測電極２の酸化還元電位（本実施例の場合1.35
ボルト） φ：比較電極３の発生電位（本実施例の場合0.223ボル
ト） Ｅ0：電極反応に基づく標準酸化還元電位（本実施例の
場合1.494ボルト） ［Ｈ+］：水素イオン濃度（本実施例の場合ｐＨセンサ
によって検出したｐＨ＝2.8を、ｐＨ＝−ｌｏｇα・[Ｈ
+]へ代入し、ここで活量係数αは対象液が十分希薄な水
溶液なのでα＝１として[Ｈ+]ｍｏｌ／Ｌを演算す
る。） ｎ：１（反応次数） を代入して計算すると、ｌｏｇ［ＨＣｌＯ］＝（1．３
５−１．４６３５）／０．０２９５となる。
ボルト） φ：比較電極３の発生電位（本実施例の場合0.223ボル
ト） Ｅ0：電極反応に基づく標準酸化還元電位（本実施例の
場合1.494ボルト） ［Ｈ+］：水素イオン濃度（本実施例の場合ｐＨセンサ
によって検出したｐＨ＝2.8を、ｐＨ＝−ｌｏｇα・[Ｈ
+]へ代入し、ここで活量係数αは対象液が十分希薄な水
溶液なのでα＝１として[Ｈ+]ｍｏｌ／Ｌを演算す
る。） ｎ：１（反応次数） を代入して計算すると、ｌｏｇ［ＨＣｌＯ］＝（1．３
５−１．４６３５）／０．０２９５となる。
【００２３】従って、［ＨＣｌＯ］＝１．４２１×１０
-4ｍｏｌ／Ｌ＝１０．０９ｍｇ／Ｌ＝１０．０９ｐｐｍ
であることが重量濃度への換算によって求めることがで
きる。
-4ｍｏｌ／Ｌ＝１０．０９ｍｇ／Ｌ＝１０．０９ｐｐｍ
であることが重量濃度への換算によって求めることがで
きる。
【００２４】このように、本発明に基づくｐＨ２．８に
おけるＯＲＰ値（Ｅ’＋φ）と次亜塩素酸濃度の換算結
果（実線）と、一般に使われているＤＰＤ法に基づく次
亜塩素酸濃度の計測値（□にてプロット）とを比較した
結果を図２に示す。この図２のように、本発明に基づく
次亜塩素酸濃度の算出値は、ＤＰＤ法にっよって計測し
た値と一致し、精度が高いものである。
おけるＯＲＰ値（Ｅ’＋φ）と次亜塩素酸濃度の換算結
果（実線）と、一般に使われているＤＰＤ法に基づく次
亜塩素酸濃度の計測値（□にてプロット）とを比較した
結果を図２に示す。この図２のように、本発明に基づく
次亜塩素酸濃度の算出値は、ＤＰＤ法にっよって計測し
た値と一致し、精度が高いものである。
【図１】 本発明の実施の態様を示す説明図
【図２】 本発明次亜塩素酸濃度の換算結果（実線）
と、ＤＰＤ法に基づく次亜塩素酸濃度の計測値とを比較
した図。
と、ＤＰＤ法に基づく次亜塩素酸濃度の計測値とを比較
した図。
１…被計測液の導水路 ２…ＯＲＰ計測電極 ３…比較電極 ４…ｐＨセンサー ５…ＯＲＰ計測回路 ６…演算回路 ７…表示部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高松 博 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 被検査液を貯留もしくは、通水できる配
管に配されたｐＨ計測手段とＯＲＰ計測手段と、これら
計測手段によって計測されたｐＨ値およびＯＲＰ値から
被検査液中の遊離塩素濃度を演算する演算手段と、から
なる残留塩素濃度計測装置。 - 【請求項２】 前記残留塩素濃度計測装置は、演算結果
をリアルタイムに表示できる表示手段を有することを特
徴とする請求項１記載の残留塩素濃度計測装置。 - 【請求項３】 前記ｐＨ計測手段は、ガラス電極式ｐＨ
センサーであることを特徴とする請求項１記載の残留塩
素濃度計測装置。 - 【請求項４】 前記ＯＲＰ計測手段は、白金電極式ＯＲ
Ｐセンサーであることを特徴とする請求項１記載の残留
塩素濃度計測装置。 - 【請求項５】 前記ｐＨ計測手段は、残留塩素除去機能
を有するフィルターを配した計測用分流路に設けられた
金属酸化物電極式ｐＨセンサーであることを特徴とする
請求項１記載の残留塩素濃度計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11022716A JP2000221165A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 残留塩素濃度計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11022716A JP2000221165A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 残留塩素濃度計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000221165A true JP2000221165A (ja) | 2000-08-11 |
Family
ID=12090542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11022716A Pending JP2000221165A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 残留塩素濃度計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000221165A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002101372A2 (en) * | 2001-02-09 | 2002-12-19 | United States Filter Corporation | System for optimized control of multiple oxidizer feedstreams |
| JP2011169859A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Nikuni:Kk | 塩素濃度の自動管理方法および自動管理装置 |
| CN105021785A (zh) * | 2015-05-20 | 2015-11-04 | 常州大学 | 一种饮用水化合态余氯检测方法 |
| JP2019184501A (ja) * | 2018-04-13 | 2019-10-24 | 愛知時計電機株式会社 | 残留塩素濃度測定装置及び水道メータ |
| US10746653B2 (en) | 2011-04-26 | 2020-08-18 | Ecolab Usa Inc. | Fluid property determination based on partial least squares analysis |
| WO2023133343A1 (en) * | 2022-01-10 | 2023-07-13 | Spraying Systems Co. | Free active chlorine measurement system and method |
-
1999
- 1999-01-29 JP JP11022716A patent/JP2000221165A/ja active Pending
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