JP2001108620A - ハロゲン酸化物の検出方法 - Google Patents
ハロゲン酸化物の検出方法Info
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Abstract
オンから選ばれる少なくとも一種のハロゲン酸化物イオ
ンを化学発光法を利用して簡便に高感度且つ再現性良く
検出する方法を提供する。 【解決手段】 亜塩素酸イオン及び/又は臭素酸イオン
及び/又は沃素酸イオンに紫外線を照射した後、化学発
光性2,3−ジヒドロ−1,4−フタラジンジオン化合
物と接触させ、化学発光を生ぜしめ、化学発光強度を測
定することにより、上記のハロゲン酸化物イオン濃度を
定量する。2,3−ジヒドロ−1,4−フタラジンジオ
ン化合物とては、ルミノールが特に好ましい。
Description
検出方法に関し、特に化学発光法を利用して、ハロゲン
酸化物を高感度、簡便かつ迅速に検出する方法に関する
ものである。
おり、その強い酸化力を利用して漂白剤、殺菌剤、酸化
剤などとして用いられている。また、これらの用途の他
に、食品添加物や化粧品原料等として、また、冷却水処
理システム等の各種水処理システムにおいて幅広い用途
で用いられている。多くの用途において、系内のハロゲ
ン酸化物の濃度にはその機能を充分発揮させるための下
限値や最適値があり、また、食品添加物としての用途で
は最終的にハロゲン酸化物は食品中に実質的に残っては
ならないなどの条件もあり、系内のハロゲン酸化物の濃
度を適切に管理することは極めて重要であり、従来は比
色法やイオンクロマトグラフを用いた分析方法により濃
度管理が行われていた。しかし、これらの方法は、簡便
かつ高感度な検出方法とは言い難く、例えば、比色法は
煩雑な手動分析法であり自動化が困難なため検出に多く
の時間とコストがかかり、適切な濃度管理に支障をきた
していた。一方、イオンクロマトグラフを用いた分析方
法は、比色法に比べれば簡便な方法であるが、測定装置
そのものが高価であり、全自動濃度モニタリングシステ
ムとして用いるためには多くの課題を抱えていた。
従来技術の欠点を解消した、ハロゲン酸化物の検出方法
を提供せんとするものである。
酸イオン、臭素酸イオン及び沃素酸イオンから選ばれる
少なくとも一種のハロゲン酸化物イオンに紫外線を照射
した後、化学発光性2,3−ジヒドロ−1,4−フタラ
ジンジオン化合物と接触させ、化学発光を生じさせるこ
とを特徴とするハロゲン酸化物の検出方法を提供するも
のである。
注目を集めている。この分析方法は、吸光光度法や蛍光
分析法に比較して高感度であり、定量範囲が広く、応答
速度が速い(化学発光反応に要する時間が短い)ため、
特に連続流れ系や循環系等の流通系における高感度検出
法として注目されている。発光には、化学発光、生物発
光等があるが、現在、分析法としては、化学発光を利用
したものが多く、トリエチルアミン、トリプロピルアミ
ン、N−エチルモルホリン、N−エチルピペラジン、チ
ウラムなどの三級アミン類やトリプトファン、インドー
ル等の二級アミン類、クロロチアジド、ヒドロクロロチ
アジド等のチアジド類、蓚酸、ピルビン酸、マロン酸、
アセト酢酸、レブリン酸のようなα−、β−あるいはγ
−ジケトン構造を持つ化合物類や過酸化水素、酸素、過
マンガン酸塩、ハロゲン酸化物、沃素等が化学発光原因
物質として知られている。また、化学発光とは、或る物
質の化学反応に伴って新たに生成した物質が、更に反応
するに伴ってその反応の化学エネルギーによって励起さ
れて光を放射する現象であり、かかる物質を化学発光物
質と言う。
ヒドロ−1,4−フタラジンジオン化合物類(ルミノー
ル等)を化学発光物質として用いる方法は、ルミノール
等が容易且つ比較的安価に入手可能であり、化学発光分
析に際し特別な前処理が不要であることから幅広く検討
されている。しかし、ハロゲン酸化物に関しては、化学
発光法による検出例として次亜塩素酸塩と過沃素酸塩が
報告されているのみであった[次亜塩素酸塩:J.Ar
nhold et al.,J.Biolumin.Ch
emilumin.,6(1991)189、過沃素酸
塩:A.Gaikwad et al.,Analys
t,119(1994)1819]。
て用いられる化学発光性2,3−ジヒドロ−1,4−フ
タラジンジオン化合物としては、5−アミノ−2,3−
ジヒドロ−1,4−フタラジンジオン(ルミノール)、
6−アミノ−2,3−ジヒドロ−1,4−フタラジンジ
オン(イソルミノール)、N−エチルイソルミノール、
N−(6−アミノヘキシル)−N−エチルイソルミノー
ル、N−(4−アミノブチル)−N−エチルイソルミノ
ールヘミサクシミド等が挙げられる。これらのうち、好
ましい化学発光性2,3−ジヒドロ−1,4−フタラジ
ンジオン化合物は、ルミノールとイソルミノールであ
り、特にルミノールが好ましい。
学発光機構について、ルミノールを例として説明する。
ルミノールの化学発光は、ルミノールが酸化剤により酸
化されて過酸化物中間体となり、それが分解して生成す
る励起状態の3−アミノフタール酸ジアニオンに基くも
のであり、これが基底状態に落ちる時に過剰のエネルギ
ーを発光として放出するものと考えられており、その化
学発光波長は425nm近辺である。したがって、本方
法を用いれば、化学発光量の測定から酸化剤の定量が可
能になる。
めには、励起状態の3−アミノフタール酸ジアニオンの
生成が重要であり、生成を促進させるための触媒(Fe
2+、Cu2+、ペルオキシダーゼ等)が添加されるこ
ともある。また、化学発光強度を向上させるために、フ
ェノール誘導体類やベンゾチアゾール誘導体類等の化学
発光増感剤が添加されることもある。
の酸化剤について該当する訳ではなく、例えばハロゲン
酸化物に関しては、次亜塩素酸塩と過沃素酸塩のみがル
ミノールを化学発光させ、その他のハロゲン酸化物類は
次亜塩素酸塩や過沃素酸塩と同等の酸化力を有している
にも拘らず、ルミノールを化学発光させることはできな
かった。本発明は、紫外線照射することにより亜塩素酸
イオン及び/又は臭素酸イオン及び/又は沃素酸イオン
もルミノール類を化学発光させることができるという知
見に基づいて成されたものである。
状態では安定性に劣るため、調製後長時間保存すること
は好ましくなく、調製後、速やかに用いることが好まし
い。
は、上記の様に、亜塩素酸イオン、臭素酸イオン、沃素
酸イオンである。このらのうち、亜塩素酸イオンは検出
感度が特に高く、かなりの低濃度でも測定が可能であ
る。
は、紫外域の波長(380〜400nm以下)を含む光
であれば特に制限はないが、190〜200nm以下の
遠紫外線を用いると水中では過酸化水素が生成し、化学
発光におけるバックグラウンドが増大してしまうため、
場合によってはハロゲン酸化物の検出を妨害することも
ある。従って、好ましい紫外線の波長としては、遠紫外
線より長波長側の220〜280nmの範囲、特には2
45〜260nmの範囲である。
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。な
お、試料溶液としては、水系等の対象系からサンプリン
グしたものをそのまま試料溶液として用いる場合や、か
かる対象系からサンプリングした試料を水等の溶媒で一
定の希釈率で希釈した溶液を試料溶液として用いる場合
など、様々な場合がある。
する際の測定条件としては、特に制限はなく、測定温
度、試料溶液のハロゲン酸化物イオン濃度、緩衝液の種
類、紫外線強度、紫外線照射時間等の測定条件は任意に
設定することができる。測定時のpHは、通常、8〜1
1程度のアルカリ性に設定するが、触媒を併用する際に
は、中性でも実施できる。ただし、ハロゲン酸化物の検
出感度は、測定温度、pH、緩衝液の種類や紫外線照射
時間などの影響を受けるため、一定の測定条件で測定を
行うことが好ましい。好ましい測定条件としては、以下
の条件が挙げられる。 温度:20〜30℃ pH:8〜11 緩衝液:硼酸塩緩衝液 紫外線強度:1〜100W 紫外線照射時間:20〜200秒
ずしも必要ではないが、発光強度を上昇させるために触
媒を用いることも可能である。触媒の例としては、Fe
2+、Cu2+、Co2+等の遷移金属イオンのキレー
ト錯体(ポルフィリン錯体等)やフェリシアン化カリウ
ム、ペルオキシダーゼ等が挙げられる。
学発光増感剤も本発明では必ずしも必要ではないが、検
出の対象系や試料溶液に添加しても良い。かかる増感剤
の例としては、p−ヨードフェノール、フェノールイン
ドール等のフェノール誘導体類、6−ヒドロキシベンゾ
チアゾール等のベンゾチアゾール誘導体類、ジエチルア
ニリン等の芳香族アミン類などが挙げられる。
ついて説明する。装置は、基本的にキャリア液を送液す
るポンプ、ハロゲン酸化物イオンを含む試料溶液をキャ
リア液中に注入するインジェクター、化学発光性2,3
−ジヒドロ−1,4−フタラジンジオン化合物含有溶液
を送液するポンプ、試料溶液を注入されたキャリア液に
紫外線を照射する光化学反応器、キャリア液/試料溶液
/化学発光性2,3−ジヒドロ−1,4−フタラジンジ
オン化合物含有溶液を混合する混合器、化学発光を検出
する検出器、検出器で得られたデータを記録するデータ
プロセッサーで構成されている。ただし、場合によって
は、キャリア液とハロゲン酸化物イオンを含む試料溶液
とをあらかじめ混合し、混合物を連続的に供給すること
もあるため、そのような系ではインジェクターは不要と
なる。
発する光源と紫外線照射下に置かれたリアクションコイ
ルから構成されており、反応条件を安定化させるため、
温度を一定に保持できる恒温槽中に設置されていること
が好ましい。
ー、混合コイル等でもよく、混合後の混合物は直ちに検
出に供されるのが望まれるので、検出器に混合器を付設
したり、検出器中で攪拌混合や合流混合するような構成
の検出器が混合器を兼ねるものでもよい。また、データ
プロセッサーは、化学発光強度対ハロゲン酸化物イオン
濃度の検量線を内包し、ハロゲン酸化物イオン濃度計算
等の演算処理を行うことができるのが好ましく、更に必
要に応じて化学発光性2,3−ジヒドロ−1,4−フタ
ラジンジオン化合物含有溶液を供給するポンプ等のポン
プ類の起動、停止の出力信号も発することができるのが
好ましい。
試料溶液を個々に分析する場合には、各成分を分離する
ため、例えば、インジェクターと光化学反応器の中間に
イオンクロマト分離カラムを設置することが好ましい。
を更に具体的に説明する。図1は、本発明の検出方法を
実施する装置の一例である。キャリア液と化学発光性
2,3−ジヒドロ−1,4−フタラジンジオン化合物含
有溶液(図1では、この溶液を「ルミノール溶液」で代
表している)は、それぞれポンプ1、2により供給され
る。キャリア液には、インジェクター3からハロゲン酸
化物イオンを含む試料溶液の一定量が注入された後、光
化学反応器4に供給されて紫外線が照射される。紫外線
照射後、キャリア液/試料溶液の混合液は混合器5に供
給され、化学発光性2,3−ジヒドロ−1,4−フタラ
ジンジオン化合物含有溶液と混合器5で混合される。混
合器5の直後に設置されている検出器6では、紫外線照
射処理を施されたハロゲン酸化物イオンと化学発光性
2,3−ジヒドロ−1,4−フタラジンジオン化合物と
の反応に伴って生じた化学発光が検出され、化学発光強
度やハロゲン酸化物イオン濃度変換値がデータプロセッ
サー7に記録される。検出器6には、光電子増倍管、ア
バランシェフォトダイオード、イメージインテンシファ
イヤー等を用いることができる。データプロセッサー7
は、A/Dコンバーター、コンピューター、表示装置
(CRT、液晶ディスプレイ、レコーダー等)を包含す
るのが一般的である。
法では検出することができなかったハロゲン酸化物が高
感度で且つ幅広い定量範囲で簡便に検出することが可能
となる。更に、本発明の方法は、応答速度が速い(化学
発光反応に要する時間が短い)ため、特に連続流れ分析
法(FIA:Flow Injection Analy
sis)に代表される全自動連続測定系における高感度
検出法としての応用展開が可能である。
するが、実施例は本発明の幾つかの実施態様を説明する
だけのものであり、本発明を何ら限定するものではな
い。なお、Lはリットルを表わす。
出を行った。なお、図1中の光化学反応器としては、1
0Wの紫外線ランプ(主波長:254nm)にポリテト
ラフルオロエチレン(PTFE)チューブを巻き付けた
ものを用いた。測定温度を一定に保持するため、27℃
の恒温槽中にこの光化学反応器を設置した。
酸カリウム、沃素酸カリウムを用い、純水で希釈して濃
度を10ミリモル/Lに調製し、インジェクター3から
20μLずつキャリア液中に注入した。
ルを濃度が0.5ミリモル/Lとなるように50ミリモ
ル/L濃度の硼酸塩緩衝液に添加した。なお、この際の
pHは10.0であった。このルミノール溶液をポンプ
2によって0.5ml/分で送液して、混合器5に供給
した。
L濃度の硼酸塩緩衝液(pH=10.0)を用い、ポン
プ1を用いて0.5ml/分で送液した。
器4で紫外線照射処理(紫外線照射時間:60秒)を受
けた後、混合器5でルミノール溶液と混合され、生じた
化学発光が検出器6で検出された。
本実施例で用いた試料は、いずれも検出可能であった。
特に、亜塩素酸イオンは極めて高感度で検出することが
できた。なお、表1において、化学発光強度は任意の単
位である。
試料を同じ条件下で測定した。化学発光強度の測定結果
を表1に示すが、いずれの試料についても化学発光は認
められなかった。
の方法を用いれば、従来の化学発光法では検出すること
ができなかった種類のハロゲン酸化物が、簡便に高感度
且つ再現性良く検出することができるため、ハロゲン酸
化物が添加されていたり混入してくる系であれば、幅広
く応用することができる。また、本発明の方法は、最近
注目されている連続流れ分析法による全自動連続測定系
への応用展開が可能である。
テムに代表される各種水処理システムの水質管理システ
ムや、飼料や食品中に添加されているハロゲン酸化物の
定量分析や、繊維の漂白、パルプや油脂や蔗糖の脱色等
に用いられているハロゲン酸化物の分析などに応用する
ことができる。
ある。
Claims (1)
- 【請求項1】 亜塩素酸イオン、臭素酸イオン及び沃素
酸イオンから選ばれる少なくとも一種のハロゲン酸化物
イオンに紫外線を照射した後、化学発光性2,3−ジヒ
ドロ−1,4−フタラジンジオン化合物と接触させ、化
学発光を生じさせることを特徴とするハロゲン酸化物の
検出方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP29130999A JP4164964B2 (ja) | 1999-10-13 | 1999-10-13 | ハロゲン酸化物の検出方法 |
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