JP2001104945A - Oxidative decomposition reactor - Google Patents

Oxidative decomposition reactor

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JP2001104945A
JP2001104945A JP28255999A JP28255999A JP2001104945A JP 2001104945 A JP2001104945 A JP 2001104945A JP 28255999 A JP28255999 A JP 28255999A JP 28255999 A JP28255999 A JP 28255999A JP 2001104945 A JP2001104945 A JP 2001104945A
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JP
Japan
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oxidative decomposition
nitrogen
decomposition tank
tank
sample water
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JP28255999A
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Japanese (ja)
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Osamu Tawara
修 田原
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oxidative decomposition reactor capable of respectively converting a nitrogen compd. and a phosphorus compd. in sample water to nitrate ions and phosphate ions by inexpensive and simple constitution. SOLUTION: Sample water is put in the phosphorus oxidative decomposition tank 10 and a nitrogen oxidative decomposition tank 12 of a photoxidation reactor 8 by about 100 ml and the pH of the sample water in the phosphorus oxidative decomposition tank 10 is adjusted to about 9-11 and the pH of the sample water in the nitrogen oxidative decomposition tank 1 is adjusted to about 11. A low pressure mercury lamp 16 is lighted while clean air is blown in the sample waters from the lower parts of the reaction pipes of both oxidative decomposition tanks 10, 12 to perform photooxidation reaction for about 40 min. Light irradiation is performed in the nitrogen oxidative decomposition tank 12 in the presence of a photocatalyst 14 to convert a nitrogen compound to nitrate ions by photocatalystic reaction and on the other hand, oxidation is performed in the phosphorus oxidative decomposition tank 10 by light irradiation to convert a phosphorus compd. to phosphate ions.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は工場や事業所などか
ら出る排水や、河川や湖沼、海水などの環境水に含まれ
る富栄養化成分である微量の窒素化合物及びリン化合物
を分析する装置に用いられる酸化分解反応器に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for analyzing trace amounts of nitrogen compounds and phosphorus compounds, which are eutrophic components contained in wastewater discharged from factories and offices, and environmental waters such as rivers, lakes, and seawater. It relates to the oxidative decomposition reactor used.

【0002】[0002]

【従来の技術】我が国においては水中の窒素化合物及び
リン化合物の分析方法は、JISのK0102や環境庁
告示140号によって公的に規格化されている。水中の
窒素化合物は硝酸イオン、亜硝酸イオン、アンモニウム
イオン又は有機態窒素として存在している。これらの水
中窒素を全て測定するTN(全窒素)分析方法では、全
ての窒素化合物を硝酸イオンに変えて測定するが、アン
モニウムイオンや有機態窒素は硝酸イオンに酸化されに
くい。そこで、TN測定では試料水にアルカリ性ペルオ
キソ二硫酸カリウム溶液を加えて120℃で30分間加
熱し、全ての窒素化合物を硝酸イオンに酸化する。それ
を冷却した後、pHを2〜3に調整し、硝酸イオンによ
る波長220nmでの紫外線吸光度を測定している。
2. Description of the Related Art In Japan, methods for analyzing nitrogen compounds and phosphorus compounds in water are publicly standardized by JIS K0102 and Notification No. 140 of the Environment Agency. Nitrogen compounds in water are present as nitrate ions, nitrite ions, ammonium ions or organic nitrogen. In the TN (total nitrogen) analysis method for measuring all of the nitrogen in water, all the nitrogen compounds are changed to nitrate ions for measurement. However, ammonium ions and organic nitrogen are hardly oxidized to nitrate ions. Therefore, in the TN measurement, an alkaline potassium peroxodisulfate solution is added to the sample water and heated at 120 ° C. for 30 minutes to oxidize all nitrogen compounds to nitrate ions. After cooling, the pH was adjusted to 2-3 and the UV absorbance at a wavelength of 220 nm due to nitrate ions was measured.

【0003】一方、水中のリン化合物はリン酸イオン、
加水分解性リン、又は有機態リンとして存在している。
TP(全リン)測定では中性状態でペルオキソ二硫酸カ
リウムを酸化剤として添加し、120℃で30分間加熱
することによって全てのリン化合物をリン酸イオンに酸
化する。リン酸イオンは特有の光吸収をもたないので、
リン酸イオンを測定するには、冷却後に発色剤としてモ
リブデン酸アンモニウム溶液とL−アスコルビン酸溶液
を添加して発色させ、波長880nmでの吸光度を測定
している。
On the other hand, phosphorus compounds in water are phosphate ions,
Present as hydrolysable phosphorus or organic phosphorus.
In the TP (total phosphorus) measurement, potassium peroxodisulfate is added as an oxidizing agent in a neutral state, and all phosphorus compounds are oxidized to phosphate ions by heating at 120 ° C. for 30 minutes. Since phosphate ions do not have a specific light absorption,
In order to measure phosphate ions, after cooling, an ammonium molybdate solution and an L-ascorbic acid solution are added as color formers to develop color, and the absorbance at a wavelength of 880 nm is measured.

【0004】他に実用化されているTN測定方法では、
白金などの酸化触媒を用いて500℃以上の高温で硝酸
イオンに酸化した後、化学発光法により窒素酸化物とし
て測定したり、窒素酸化物をさらに酸化還元反応管(約
600℃)に通して窒素ガスに分解してガスクロマトグ
ラフ法で窒素として測定している。さらに他の方法とし
ては、試料水にオゾンを供給してオゾン酸化する方法も
行なわれており、そのオゾン酸化は、TN測定ではアル
カリ性下、TP測定では酸性下で行なわれている。
[0004] Other practical TN measurement methods include:
After being oxidized to nitrate ions at a high temperature of 500 ° C. or more using an oxidation catalyst such as platinum, it is measured as nitrogen oxide by a chemiluminescence method, or the nitrogen oxide is further passed through a redox reaction tube (about 600 ° C.). It is decomposed into nitrogen gas and measured as nitrogen by gas chromatography. As another method, ozone is supplied to a sample water to oxidize ozone. The ozone oxidation is performed under alkaline conditions in TN measurement and under acidic conditions in TP measurement.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】公定法での酸化剤によ
る酸化やオゾン酸化では、窒素化合物の酸化をアルカリ
性下で行ない、リン化合物の酸化を中性下又は酸性下で
行なうというように、酸化の際のpH条件が異なるた
め、試料水中のTNとTPを同時に分解することができ
ず、そのためTN測定とTP測定を1台の装置にまとめ
るのが困難であった。また、酸化剤による酸化方法では
水の沸点以上の120℃というような高温に加熱するた
め、耐圧構造の反応釜を必要とし、酸化装置の構造や操
作が複雑になり、高価格になる問題がある。酸化剤は消
耗するため頻繁に補充しなければならず、ランニングコ
ストが高くなる問題もある。
In the official oxidation method using an oxidizing agent or ozone oxidation, oxidation of a nitrogen compound is performed under alkaline conditions, and oxidation of a phosphorus compound is performed under neutral or acidic conditions. In this case, TN and TP in the sample water could not be decomposed at the same time due to different pH conditions, so that it was difficult to combine TN measurement and TP measurement in one device. In addition, the oxidizing method using an oxidizing agent heats to a high temperature, such as 120 ° C., which is higher than the boiling point of water. Therefore, a pressure-resistant reactor is required, and the structure and operation of the oxidizing apparatus become complicated, resulting in a high price. is there. Since the oxidizing agent is consumed, it must be replenished frequently, and there is a problem that the running cost is increased.

【0006】触媒を用いて窒素化合物を酸化する方法
は、500℃以上の高温で行なう高温炉を必要とするた
め、装置構造が複雑になるだけでなく、高温触媒の使用
は保守の面から不向きであり、従来から敬遠されてき
た。また、この手法ではTPの測定はできない。オゾン
酸化法については、公定法と同じくTPとTNの酸化条
件が異なる(TN:アルカリ性、TP:酸性)という問
題があった。
The method of oxidizing nitrogen compounds using a catalyst requires a high-temperature furnace which is operated at a high temperature of 500 ° C. or more, which not only complicates the structure of the apparatus but also makes the use of a high-temperature catalyst unsuitable for maintenance. It has been shunned for some time. Further, TP cannot be measured by this method. The ozone oxidation method has a problem that the oxidation conditions of TP and TN are different (TN: alkaline, TP: acidic) as in the official method.

【0007】本発明者である田原は、試料水中のTNと
TPを共通に測定できるようにするために、試料水に紫
外線を照射し、試料水中のリン化合物を酸化してリン酸
イオンを生じさせるリン酸化反応槽と、光触媒の存在下
で試料水中に紫外線を照射し、試料水中の窒素化合物及
び全有機態炭素を酸化してそれぞれ硝酸イオンと二酸化
炭素を生じさせる窒素・TOC酸化反応槽を備えた分析
装置を提案している(特開平9−281099号参
照)。そこではリン酸化反応槽と窒素・TOC酸化反応
槽のそれぞれに、波長域の異なる光を発する2種類の光
源を中心と周囲に設置しているが、光源の果たす役割は
両酸化反応槽において同一であるために2組の光源を用
いることは不経済であり、構成が複雑化するという問題
があった。
[0007] Tahara, the present inventor, irradiates sample water with ultraviolet light and oxidizes phosphorus compounds in the sample water to generate phosphate ions so that TN and TP in the sample water can be commonly measured. And a nitrogen / TOC oxidation reaction tank that irradiates sample water with ultraviolet light in the presence of a photocatalyst and oxidizes nitrogen compounds and total organic carbon in the sample water to produce nitrate ions and carbon dioxide, respectively. An analysis device provided with the same has been proposed (see JP-A-9-281099). In this case, two types of light sources that emit light with different wavelength ranges are installed around the center and surroundings in each of the phosphorylation reaction tank and the nitrogen / TOC oxidation reaction tank, but the role played by the light sources is the same in both oxidation reaction tanks. Therefore, it is uneconomical to use two sets of light sources, and there has been a problem that the configuration is complicated.

【0008】本発明は、低コストかつ単純な構成で、試
料水中の窒素化合物を硝酸イオンに、リン化合物をリン
酸イオンに変換できる酸化分解反応器を提供することを
目的とするものである。
An object of the present invention is to provide an oxidative decomposition reactor capable of converting a nitrogen compound in a sample water into nitrate ions and a phosphorus compound into phosphate ions with a low-cost and simple configuration.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の酸化分解反応器
は、内部に光触媒を設けた窒素酸化分解槽と、光触媒を
設けないリン酸化分解槽を相対して配置し、両酸化分解
槽の少なくとも向かい合う面は紫外線が透過する材料か
らなり、両酸化分解槽の間に光源を設け、その光源から
両酸化分解槽に紫外線を照射し、窒素酸化分解槽では窒
素化合物を硝酸イオンに、リン酸化分解槽ではリン化合
物をリン酸イオンに酸化分解するようにしたものであ
る。
The oxidative decomposition reactor of the present invention comprises a nitrogen oxidative decomposition tank provided with a photocatalyst therein and a phosphorylation decomposition tank not provided with a photocatalyst disposed opposite to each other. At least the opposing surfaces are made of a material that transmits ultraviolet light, a light source is provided between the two oxidative decomposition tanks, and the light source irradiates the two oxidative decomposition tanks with ultraviolet light. In the decomposition tank, the phosphorus compound is oxidatively decomposed into phosphate ions.

【0010】窒素酸化分解槽とリン酸化分解槽で共通の
光源による紫外線照射により、窒素酸化分解槽では光触
媒反応とともに窒素化合物が硝酸イオンに、リン酸化分
解槽ではリン化合物がリン酸イオンに変換される。この
ように、光源を共通化することにより、酸化分解反応器
のコストを低減し、かつ構造を単純化することができ
る。光触媒の好ましい例は二酸化チタンである。光触媒
では、400nm以下の光の照射によって電子と正孔が
表面に生じ、それぞれ酸化還元反応を生じる。すなわ
ち、O2 -とOH-がその活性種として生成する。窒素酸
化分解槽では、この酸化還元反応(光触媒反応)と紫外
線照射による酸化(光分解反応)により、窒素化合物が
硝酸イオンに変換される。一方、リン酸化分解槽では、
光触媒が存在しないので、光分解反応のみによってリン
化合物がリン酸イオンに変換される。リン酸分解槽内に
光触媒が存在すると、pHなどの条件によってはリン酸
イオンと光触媒が反応して、リン酸イオンがリン酸塩と
して析出してしまう場合があるので、リン酸化分解槽に
は光り触媒を配置していない。
[0010] By ultraviolet irradiation with a common light source in the nitrogen oxidative decomposition tank and the phosphorylation decomposition tank, the nitrogen compound is converted to nitrate ions together with the photocatalytic reaction in the nitrogen oxidation decomposition tank, and the phosphorus compound is converted to phosphate ions in the phosphorylation decomposition tank. You. Thus, by using a common light source, the cost of the oxidative decomposition reactor can be reduced and the structure can be simplified. A preferred example of the photocatalyst is titanium dioxide. In a photocatalyst, electrons and holes are generated on the surface by irradiation with light of 400 nm or less, and each causes a redox reaction. That is, O 2 - and OH - are generated as the active species. In the nitrogen oxidative decomposition tank, a nitrogen compound is converted into nitrate ions by the oxidation-reduction reaction (photocatalytic reaction) and oxidation (photolysis reaction) by irradiation with ultraviolet rays. On the other hand, in the phosphorylation decomposition tank,
Since there is no photocatalyst, the phosphorus compound is converted to phosphate ions only by the photolysis reaction. If a photocatalyst is present in the phosphoric acid decomposition tank, phosphate ions and the photocatalyst may react depending on conditions such as pH, and phosphate ions may precipitate as phosphates. There is no light catalyst.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】窒素酸化分解槽及びリン酸化分解
槽の周囲に、光源とは波長域の異なる光を発する他の光
源を設け、他の光源からの光が照射される両酸化分解槽
の面の少なくとも一部は他の光源からの光を透過する材
料からなることが好ましい。波長域の異なる紫外線はブ
ラックライトから発生する300〜400nmの紫外線
と低圧水銀灯から発生する185nm及び254nmの
紫外線を用いるのが好ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Around a nitrogen oxidative decomposition tank and a phosphorylation decomposition tank, another light source that emits light having a wavelength range different from that of the light source is provided, and both oxidative decomposition tanks are irradiated with light from the other light sources. It is preferable that at least a part of the surface is made of a material that transmits light from another light source. As ultraviolet rays having different wavelength ranges, it is preferable to use ultraviolet rays of 300 to 400 nm generated from black light and 185 nm and 254 nm ultraviolet rays generated from a low-pressure mercury lamp.

【0012】試料水に185nmや254nmの紫外線
を照射すると、次のような反応がおこり、水中に酸素原
子やオゾンが発生する。この酸素原子やオゾンが窒素化
合物及びリン化合物の酸化を促す。 O2+UV(185nm) → 2O O+O2 → O33+UV(254nm) → O+O2 酸素原子やオゾンも酸化力をもっているので、試料水中
の窒素化合物及びリン化合物を同時に強力酸化してそれ
ぞれ硝酸イオン及びリン酸イオンに変換する。これによ
り、難分解性の窒素化合物及びリン化合物も酸化分解す
ることができる。
When the sample water is irradiated with ultraviolet rays of 185 nm or 254 nm, the following reaction occurs, and oxygen atoms and ozone are generated in the water. These oxygen atoms and ozone promote oxidation of nitrogen compounds and phosphorus compounds. O 2 + UV (185 nm) → 2O O + O 2 → O 3 O 3 + UV (254 nm) → O + O 2 Oxygen atoms and ozone also have oxidizing power, so that nitrogen compounds and phosphorus compounds in the sample water are simultaneously strongly oxidized to nitrate ions. And phosphate ions. Thereby, the hardly decomposable nitrogen compound and phosphorus compound can also be oxidatively decomposed.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明が適用される分析装置の全体を
概略的に表わしたものである。試料水はポンプ2によっ
て調整槽4の下部から連続して供給され、調整槽4の上
部からオーバーフローして排出される。調整槽4の試料
水は、その底部に設けられたバルブ6を通して酸化分解
反応器8のリン酸化分解槽10と窒素酸化分解槽12へ
供給される。両酸化分解槽10,12は、パイレックス
ガラスからなり、底をもつ円筒状反応管である。リン酸
化分解槽10内には光触媒は装着されていないが、窒素
酸化分解槽12内には板状のTiO2光触媒14が装着
されている。この光触媒14は、Ti網の表面にTiO
2層を形成し、その上にTiO2粉末と粉ガラスとを焼結
させたものであり、特開平9−276694号公報に記
載の条件で製造されたものである。両酸化分解槽10,
12の間には低圧水銀灯16が設けられている。低圧水
銀灯16の出力は20Wであり、安定器18を介して、
100V交流電源に電気的に接続されている。
FIG. 1 schematically shows an entire analyzer to which the present invention is applied. The sample water is continuously supplied from the lower part of the adjustment tank 4 by the pump 2, overflows from the upper part of the adjustment tank 4, and is discharged. The sample water in the adjustment tank 4 is supplied to a phosphorylation decomposition tank 10 and a nitrogen oxidative decomposition tank 12 of an oxidative decomposition reactor 8 through a valve 6 provided at the bottom thereof. Both oxidative decomposition tanks 10 and 12 are cylindrical reaction tubes made of Pyrex glass and having a bottom. A photocatalyst is not mounted in the phosphorylation decomposition tank 10, but a plate-like TiO 2 photocatalyst 14 is mounted in the nitrogen oxidation decomposition tank 12. This photocatalyst 14 is made of TiO on the surface of the Ti net.
Two layers are formed, and TiO 2 powder and powdered glass are sintered thereon, and manufactured under the conditions described in JP-A-9-276694. Both oxidation decomposition tanks 10,
A low-pressure mercury lamp 16 is provided between the two. The output of the low-pressure mercury lamp 16 is 20 W, and through the ballast 18,
It is electrically connected to a 100 V AC power supply.

【0014】両酸化分解槽10,12の下部から清浄空
気が供給されて酸化と撹拌を行なうようになっており、
また、両酸化分解槽10,12にはpH調整液が添加さ
れる。両酸化分解槽10,12の下部にはさらに酸化反
応後の試料水を取り出す取出し口が設けられ、それぞれ
の取出し口には吸光光度部26の測定セルへ試料水を送
るバルブ20,22が設けられ、それらのバルブ20,
22の下流の流路が切換え弁24を経て吸光光度部26
の測定セルに接続されている。両酸化分解槽10,12
の下部にはさらに排水用のバルブ28,30と、試料水
排水後の反応容器を洗浄する洗浄水を供給する流路のバ
ルブ32,34がそれぞれ設けられている。吸光光度部
26の測定セルには窒素濃度とリン濃度を光学的に測定
する光学系(図2で詳しく説明する)が設けられてい
る。
Clean air is supplied from the lower part of both oxidative decomposition tanks 10 and 12 to perform oxidation and stirring.
Further, a pH adjusting solution is added to both the oxidative decomposition tanks 10 and 12. At the lower part of both oxidative decomposition tanks 10 and 12, there are provided outlets for taking out the sample water after the oxidation reaction, and at each outlet there are provided valves 20 and 22 for sending the sample water to the measuring cell of the absorptiometer 26. And their valves 20,
The flow path downstream of 22 passes through the switching valve 24 to the light absorbing portion 26.
Are connected to the measurement cell. Both oxidation decomposition tanks 10 and 12
In the lower part of the column, there are further provided valves 28 and 30 for drainage, and valves 32 and 34 of flow paths for supplying washing water for washing the reaction vessel after draining the sample water. The measuring cell of the absorptiometer 26 is provided with an optical system (described in detail in FIG. 2) for optically measuring the nitrogen concentration and the phosphorus concentration.

【0015】図2により吸光光度部26を詳細に説明す
る。測定セル36は両酸化分解槽10,12のいずれか
から送られてきた試料水をバルブ38を経て流通させる
ことができるとともに、光源40からの紫外から近赤外
に及ぶ領域の光を透過させるために石英ガラス製の透過
窓を備えている。42は測定終了後の試料水や洗浄水を
排水するバルブである。
Referring to FIG. 2, the light absorption part 26 will be described in detail. The measurement cell 36 allows the sample water sent from either of the oxidative decomposition tanks 10 and 12 to flow through the valve 38, and transmits the light from the light source 40 in the range from ultraviolet to near infrared. For this purpose, a transmission window made of quartz glass is provided. Reference numeral 42 denotes a valve for draining the sample water or the washing water after the measurement.

【0016】光源40としては紫外から近赤外に及ぶ領
域の光を発光して長寿命なキセノンフラッシュランプが
好ましい。44は光源40の電源である。測定セル36
の光路長は10mmで、上部に発色剤入口が設けられ、
TN測定後でTP測定前にペリスタリックポンプ46で
発色剤48,50がタンクから測定セル36に移送され
て添加される。発色剤48,50はリン酸イオンと反応
して発色するものであり、具体的にはJISK0102
に採用されており、発色剤48はモリブデン酸アンモニ
ウム溶液、50はL−アスコルビン酸溶液である。
The light source 40 is preferably a xenon flash lamp which emits light in a range from ultraviolet to near infrared and has a long life. 44 is a power supply for the light source 40. Measurement cell 36
Has an optical path length of 10 mm, a coloring agent inlet is provided at the top,
After the TN measurement and before the TP measurement, the color formers 48 and 50 are transferred from the tank to the measurement cell 36 by the peristaltic pump 46 and added. The color forming agents 48 and 50 react with phosphate ions to form a color. Specifically, JIS K0102
The coloring agent 48 is an ammonium molybdate solution, and 50 is an L-ascorbic acid solution.

【0017】測定セル透過光は透過光路上に配置された
集光レンズ52でハーフミラー54上に集光され、ハー
フミラー54によって分波される。ハーフミラー54は
透過光が250nm未満の波長、反射光が250nm以
上の波長となるように波長特性が設定されたものを用
い、透過光がTN測定用、反射光がTP測定用となる。
集光レンズ62とハーフミラー54の光路上には校正フ
ィルタ56が配置されている。
The light transmitted through the measuring cell is condensed on a half mirror 54 by a condensing lens 52 disposed on the transmitted light path, and is split by the half mirror 54. The half mirror 54 has a wavelength characteristic set so that transmitted light has a wavelength of less than 250 nm and reflected light has a wavelength of 250 nm or more. The transmitted light is used for TN measurement and the reflected light is used for TP measurement.
A calibration filter 56 is disposed on the optical path between the condenser lens 62 and the half mirror 54.

【0018】ハーフミラー54の透過光路上には干渉フ
ィルタ58、集光レンズ62及び光センサ66が配置さ
れ、ハーフミラー54の反射光路上には干渉フィルタ6
0、集光レンズ64及び光センサ68が配置されてい
る。光センサ66,68としてはシリコンフォトダイオ
ードが適する。透過光側の干渉フィルタ58は220n
m、反射光側の干渉フィルタ60は880nmに透過ピ
ークを有する。シリコンフォトダイオードの光センサ6
6,68は200〜1000nmの波長に感度を有する
特性のものを選択する。光センサ66,68で検出され
た信号は、前処理部70を経て演算部72へ取り込まれ
る。前処理部70では差動増幅と対数増幅がなされ、演
算部72で窒素化合物とリン化合物の濃度が算出され、
表示部74へ表示される。
An interference filter 58, a condenser lens 62 and an optical sensor 66 are arranged on the transmitted light path of the half mirror 54, and the interference filter 6 is disposed on the reflected light path of the half mirror 54.
0, a condenser lens 64 and an optical sensor 68 are arranged. Silicon photodiodes are suitable as the optical sensors 66 and 68. 220n of the interference filter 58 on the transmitted light side
m, the interference filter 60 on the reflected light side has a transmission peak at 880 nm. Silicon photodiode light sensor 6
Nos. 6, 68 select those having characteristics having sensitivity to a wavelength of 200 to 1000 nm. The signals detected by the optical sensors 66 and 68 are taken into the arithmetic unit 72 via the preprocessing unit 70. The pre-processing unit 70 performs differential amplification and logarithmic amplification, and the calculation unit 72 calculates the concentrations of the nitrogen compound and the phosphorus compound.
It is displayed on the display unit 74.

【0019】図1から図3を参照して窒素濃度及びリン
濃度を測定する手順を説明する。試料水は調整槽4から
両酸化分解槽10,12の反応管内に約100mlずつ
採取される。リン酸化分解槽10には1M−NaOH溶
液が約1ml添加されて試料水のpHが約9〜11の間
に調整され、窒素酸化分解槽12には1M−NaOH溶
液が約1ml添加されて試料水のpHが約11に調整さ
れる。両酸化分解槽10,12の反応管の下部から試料
水中に常に清浄な空気が約200ml/分の割りで吹き
込まれる。低圧水銀灯16が点灯されて、約40分間光
酸化反応が行なわれる。窒素酸化分解槽12では光触媒
14の存在下で光照射が行なわれて光触媒反応がおこ
り、一方リン酸化分解槽10では光照射のみが行なわれ
て光分解がおこる。
The procedure for measuring the nitrogen concentration and the phosphorus concentration will be described with reference to FIGS. About 100 ml of sample water is collected from the adjustment tank 4 into the reaction tubes of both the oxidative decomposition tanks 10 and 12. About 1 ml of a 1M-NaOH solution is added to the phosphorylation / decomposition tank 10 to adjust the pH of the sample water to about 9 to 11, and about 1 ml of the 1M-NaOH solution is added to the nitrogen oxidization / decomposition tank 12. The pH of the water is adjusted to about 11. Clean air is constantly blown into the sample water at a rate of about 200 ml / min from the lower portions of the reaction tubes of both oxidative decomposition tanks 10 and 12. The low-pressure mercury lamp 16 is turned on, and the photo-oxidation reaction is performed for about 40 minutes. In the nitrogen oxidation decomposition tank 12, light irradiation is performed in the presence of the photocatalyst 14 to cause a photocatalytic reaction, while in the phosphorylation decomposition tank 10, only light irradiation is performed to cause photolysis.

【0020】光酸化反応終了後、窒素酸化分解槽12の
試料水に酸が注入されてpHが約2に調整され、その試
料水が測定セル36に移送される。吸光光度法により2
20nmでの吸光度が測定されてTNが求められる。そ
の後、測定セル36が洗浄される。測定セル36の洗浄
には、測定を終えた酸化分解槽、この場合は窒素酸化分
解槽12であるが、その酸化分解槽12の反応管から配
管を経て測定セル36に洗浄水が流され、バルブ42か
ら排出されてそれら各部が洗浄される。
After completion of the photooxidation reaction, acid is injected into the sample water in the nitrogen oxidative decomposition tank 12 to adjust the pH to about 2, and the sample water is transferred to the measurement cell 36. 2 by spectrophotometry
The absorbance at 20 nm is measured to determine TN. Thereafter, the measurement cell 36 is cleaned. For the cleaning of the measurement cell 36, the oxidative decomposition tank after the measurement, in this case, the nitrogen oxidative decomposition tank 12, is washed with washing water flowing from the reaction tube of the oxidative decomposition tank 12 to the measurement cell 36 via a pipe. These components are discharged from the valve 42 and are washed.

【0021】次に、リン酸化分解槽10の試料水が測定
セル36に移送された後、試料水に公定法と同じく、発
色剤としてモリブデン酸アンモニウム溶液とL−アスコ
ルビン酸溶液が添加され、十分発色させるために約10
分間放置した後に吸光光度法により880nmでの吸光
度が測定され、TPが求められる。TP測定後も測定セ
ル36が洗浄される。
Next, after the sample water in the phosphorylation / decomposition tank 10 is transferred to the measurement cell 36, an ammonium molybdate solution and an L-ascorbic acid solution are added to the sample water as color formers, as in the official method. About 10 to develop color
After standing for a minute, the absorbance at 880 nm is measured by the absorption spectrophotometry to determine TP. After the TP measurement, the measurement cell 36 is washed.

【0022】窒素酸化分解槽12の試料水とリン酸化分
解槽10の試料水は、いずれを先に測定してもよい。こ
の実施例では、リン酸イオンと発色剤を測定セル内で反
応させているが、リン酸化分解槽内で反応させてもよ
い。その場合、リン酸イオンと発色剤の反応中にTN測
定を行なうようにすれば、測定時間を短縮することがで
きる。また、窒素酸化分解槽12で処理した試料水のp
H調整は、測定セル36内で行なってもよい。
Either the sample water in the nitrogen oxidative decomposition tank 12 or the sample water in the phosphorylation decomposition tank 10 may be measured first. In this embodiment, the phosphate ions and the color former are reacted in the measurement cell, but they may be reacted in the phosphorylation / decomposition tank. In that case, if the TN measurement is performed during the reaction between the phosphate ion and the color former, the measurement time can be reduced. In addition, p of the sample water treated in the nitrogen oxidative decomposition tank 12
The H adjustment may be performed in the measurement cell 36.

【0023】図4は、酸化分解反応器の他の実施例を示
す概略構成図である。リン酸化分解槽10及び窒素酸化
分解槽12の周囲に、複数本のブラックライト76が設
けられている。ブラックライト76は安定器18を介し
て100V交流電源に電気的に接続されている。ブラッ
クライト76は、300〜400nmの紫外線を照射
し、リン酸化分解槽10内における光分解反応能及び窒
素酸化分解反応槽12内における光触媒反応能を向上さ
せる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing another embodiment of the oxidative decomposition reactor. A plurality of black lights 76 are provided around the phosphorylation decomposition tank 10 and the nitrogen oxidation decomposition tank 12. The black light 76 is electrically connected to a 100 V AC power supply via the ballast 18. The black light 76 irradiates ultraviolet rays having a wavelength of 300 to 400 nm to improve the photolytic reaction ability in the phosphorylation decomposition tank 10 and the photocatalytic reaction ability in the nitrogen oxidation decomposition reaction tank 12.

【0024】図5は、酸化分解反応器のさらに他の実施
例を示す概略構成図である。図1と同様に低圧水銀灯1
6を挟んで、リン酸化分解槽10aと窒素酸化分解槽1
2aが配置されている。両酸化分解槽10a,12a
は、パイレックスガラスからなり、両端が封止された円
筒状の反応管である。両酸化分解槽10a,12aは軸
方向を垂直方向にして設けられており、両酸化分解槽1
0a,12aの下部に試料水入口及び清浄空気入口が設
けられ、側壁の上端側に試料出口が設けられている。
FIG. 5 is a schematic structural view showing still another embodiment of the oxidative decomposition reactor. Low pressure mercury lamp 1 as in FIG.
6, the phosphorylation and decomposition tank 10a and the nitrogen oxidative decomposition tank 1
2a is arranged. Both oxidation decomposition tanks 10a, 12a
Is a cylindrical reaction tube made of Pyrex glass and sealed at both ends. The two oxidative decomposition tanks 10a and 12a are provided with the axial direction being vertical.
A sample water inlet and a clean air inlet are provided below 0a and 12a, and a sample outlet is provided at the upper end side of the side wall.

【0025】リン酸化分解槽10aの内部には、螺旋状
の隔壁80が設けられており、リン酸化分解槽10a内
に導入された試料水は、隔壁80に沿ってリン酸化分解
槽10a内を巡回しながら試料水出口に導かれるように
なっている。窒素酸化分解槽12aの内部には、螺旋状
の隔壁82が設けられており、窒素酸化分解槽12a内
に導入された試料水は、隔壁82に沿って窒素酸化分解
槽12a内を巡回しながら試料水出口に導かれるように
なっている。隔壁82は、線径が0.3mm、ピッチが
0.5mmのチタン金網表面に光触媒としての二酸化チ
タンが塗布されたものである。隔壁82の製造方法とし
ては、チタン金網を加熱炉を用いて800℃、30分間
の条件で焼き、チタン金網の表面に酸化チタンの薄膜を
形成した後、光触媒活性の高いアナタース型の二酸化チ
タンを塗布する方法を用いた。チタン金網に直接光触媒
を塗布した場合には光触媒が剥離するおそれがあるが、
チタン金網表面に密着力の高い酸化チタンの薄膜を形成
することにより光触媒の剥離を防止することができる。
このようにして形成された隔壁82の表面は凹凸状にな
る。リン酸化分解槽10aの隔壁80には光触媒は設け
られていない。両酸化分解槽10a,12aの間に設け
られた低圧水銀灯16は、安定器18を介して、100
V交流電源に電気的に接続されている。
A spiral partition wall 80 is provided inside the phosphorylation / decomposition tank 10a, and the sample water introduced into the phosphorylation / decomposition tank 10a flows through the phosphorylation / decomposition tank 10a along the partition wall 80. It is guided to the sample water outlet while patrol. A spiral partition wall 82 is provided inside the nitrogen oxidative decomposition tank 12a, and the sample water introduced into the nitrogen oxidative decomposition tank 12a travels in the nitrogen oxidative decomposition tank 12a along the partition wall 82. It is led to the sample water outlet. The partition wall 82 is formed by coating titanium dioxide as a photocatalyst on the surface of a titanium wire net having a wire diameter of 0.3 mm and a pitch of 0.5 mm. As a method for manufacturing the partition 82, a titanium wire mesh is baked in a heating furnace at 800 ° C. for 30 minutes to form a titanium oxide thin film on the surface of the titanium wire mesh, and then anatase-type titanium dioxide having high photocatalytic activity is produced. The method of applying was used. If the photocatalyst is applied directly to the titanium wire mesh, the photocatalyst may peel off,
By forming a titanium oxide thin film having high adhesion on the surface of the titanium wire netting, peeling of the photocatalyst can be prevented.
The surface of the partition wall 82 formed in this manner becomes uneven. No photocatalyst is provided on the partition wall 80 of the phosphorylation decomposition tank 10a. A low-pressure mercury lamp 16 provided between the two oxidative decomposition tanks 10a and 12a is
It is electrically connected to a V AC power supply.

【0026】両酸化分解槽10a,12a内に試料水を
流通させつつ、低圧水銀灯16を点灯して両酸化分解槽
10a,12aに紫外線を照射すると、リン酸化分解槽
10aでは光分解反応によりリン化合物がリン酸イオン
に変換され、窒素酸化分解槽12aでは光触媒反応によ
り窒素化合物が硝酸イオンに変換される。このような構
成にすることにより、連続測定にも適用することができ
る。
When the low-pressure mercury lamp 16 is turned on to irradiate the two oxidative decomposition tanks 10a and 12a with ultraviolet light while flowing the sample water through the two oxidative decomposition tanks 10a and 12a, phosphoric acid is decomposed in the phosphorylation and decomposition tank 10a by a photolysis reaction. The compounds are converted into phosphate ions, and the nitrogen compounds are converted into nitrate ions by a photocatalytic reaction in the nitrogen oxidative decomposition tank 12a. With such a configuration, it can be applied to continuous measurement.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明の酸化分解反応器は、内部に光触
媒を設けた窒素酸化分解槽と、光触媒を設けないリン酸
化分解槽を相対して配置し、両酸化分解槽の間に光源を
設け、その光源から両酸化分解槽に紫外線を照射し、窒
素酸化分解槽では窒素化合物を硝酸イオンに、リン酸化
分解槽ではリン化合物をリン酸イオンに酸化分解するよ
うにしたので、光源を共通化することにより酸化分解反
応器のコストを低減し、かつ構造を単純化することがで
きる。
According to the oxidative decomposition reactor of the present invention, a nitrogen oxidative decomposition tank provided with a photocatalyst therein and a phosphorylation decomposition tank not provided with a photocatalyst are disposed opposite to each other, and a light source is provided between both oxidative decomposition tanks. UV irradiation is applied to both oxidative decomposition tanks from the light source, and nitrogen compounds are oxidized and decomposed into nitrate ions in the nitrogen oxidative decomposition tank, and phosphorus compounds are oxidized and decomposed into phosphate ions in the phosphorylation and decomposition tank. Thus, the cost of the oxidative decomposition reactor can be reduced and the structure can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明が適用される分析装置の全体を概略的に
示す流路図である。
FIG. 1 is a flow diagram schematically showing an entire analyzer to which the present invention is applied.

【図2】同分析装置における吸光光度部を示す概略構成
図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an absorption spectrometer in the analyzer.

【図3】本発明の動作を示すフローチャート図である。FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the present invention.

【図4】酸化分解反応器の他の実施例を示す概略断面図
である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing another embodiment of the oxidative decomposition reactor.

【図5】酸化分解反応器のさらに他の実施例を示す概略
断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing still another embodiment of the oxidative decomposition reactor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8 酸化分解反応器 10 リン酸化分解槽 12 窒素酸化分解槽 14 光触媒 16 低圧水銀灯 Reference Signs List 8 oxidation decomposition reactor 10 phosphorylation decomposition tank 12 nitrogen oxidation decomposition tank 14 photocatalyst 16 low-pressure mercury lamp

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部に光触媒を設けた窒素酸化分解槽
と、光触媒を設けないリン酸化分解槽を相対して配置
し、両酸化分解槽の少なくとも向かい合う面は紫外線が
透過する材料からなり、両酸化分解槽の間に光源を設
け、前記光源から両酸化分解槽に紫外線を照射し、前記
窒素酸化分解槽では窒素化合物を硝酸イオンに、前記リ
ン酸化分解槽ではリン化合物をリン酸イオンに酸化分解
するようにした酸化分解反応器。
1. A nitrogen oxidative decomposition tank provided with a photocatalyst therein and a phosphorylation decomposition tank not provided with a photocatalyst are disposed opposite to each other, and at least opposing surfaces of both oxidative decomposition tanks are made of a material through which ultraviolet light is transmitted. A light source is provided between the oxidative decomposition tanks, and the light source irradiates the two oxidative decomposition tanks with ultraviolet rays. The nitrogen oxidative decomposition tank oxidizes nitrogen compounds to nitrate ions, and the phosphorylation decomposition tank oxidizes phosphorus compounds to phosphate ions. An oxidative decomposition reactor designed to decompose.
【請求項2】 前記窒素酸化分解槽及び前記リン酸化分
解槽の周囲に前記光源とは波長域の異なる光を発する他
の光源を設け、前記他の光源からの光が照射される両酸
化分解槽の面の少なくとも一部は前記他の光源からの光
を透過する材料からなる請求項1に記載の酸化分解反応
器。
2. A light source that emits light having a different wavelength range from the light source is provided around the nitrogen oxidative decomposition tank and the phosphorylation decomposition tank, and both oxidative decompositions are irradiated with light from the other light source. The oxidative decomposition reactor according to claim 1, wherein at least a part of the surface of the tank is made of a material that transmits light from the other light source.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007503975A (en) * 2003-08-28 2007-03-01 タエ ヒョン キム Purification sterilizer
JP2014030787A (en) * 2012-08-03 2014-02-20 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk Waste water treatment method

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