JP2001165924A - フッ素を含む混合ガス中のフッ素濃度測定方法およびその装置 - Google Patents
フッ素を含む混合ガス中のフッ素濃度測定方法およびその装置Info
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Abstract
のフッ素濃度を測定する方法であって、(1) アルミ
ナ充填層に該混合ガスを通す工程、(2) KClに該
混合ガスを通し、及び発生したハロゲンを吸着する物質
に該混合ガスを通す工程、(3) (1)で発生した酸
素を酸素分析計で分析し、(4) (2)で発生した酸
素を酸素分析計で分析し、そして(5) (3)及び
(4)で分析した酸素濃度を比較することにより該混合
ガス中のフッ素濃度の測定方法。
Description
ガス中のフッ素の測定方法及び装置に関する。
法としては、種々の方法が知られているが、一般的に
は、湿式法および乾式法の二つの方法が知られている。
フッ素ガスを通して塩素を酸化させ、これを電極により
分析する方法等が知られている。 〔S.Kaye.M.Griggs:Anal.Che
m.,40,2217,(1968)〕 また、乾式方法としては、(2)NaFペレットにより
資料ガス中のHFを取り除いた後、NaCl層を通して
フッ素と反応させ、発生した塩素ガスをNaOH溶液に
吸収させて、生成した次亜塩素酸をヨウ素滴定により求
める方法〔A.M.G.Macdonaldet a
l,“Fluoline”,Encyclopedia
of Industrial Chemical A
nalsis,Vol.13,Newyork−Lon
don−Sydney−Tronto,1971〕、
(3)クロマトグラフ法として、試料が接触する部分に
ニッケルなどの特殊な材質を用い、熱電導度セルはPT
FEで被覆したものを用いて直接フッ素ガスを分析する
方法〔E.Rudzitis:Anal.Chem.3
5,465.(1963)〕、等が知られている。
めから存在する酸素分を測定する方法において、直接フ
ッ素を補足する物質、たとえばSi,Geなどを用いる
場合、それらの物質の中に不純物としてSiO2 など
が存在した場合、フッ素と反応して酸素を放出する。
素混合ガス中の酸素として検出され、測定誤差を生じ
る。また、これらの不純物を除去するために水素などを
用いて還元するなどの操作が必要である。
度測定方法および装置においては、一方で周期律表の3
族の金属の化合物の充填層でフッ素を酸素に置換するこ
とにより、試料ガス中のフッ素と酸素の合計を求め、も
う一方で試料中のフッ素を酸素以外のハロゲン成分に置
換し、ハロゲン成分を吸着する事により酸素計にダメー
ジを与えることなく、もとの試料ガス中に含まれる酸素
分のみを求めて、その差分からフッ素濃度を算出するよ
うにした。後者の具体的な方法は、フッ素ガスを酸素以
外の成分に置換するフッ素以外のハロゲン化合物を含む
充填層とフッ素と反応したハロゲン成分を吸着する物質
を含む充填層を通し、試料ガス中に初めから存在する酸
素のみを測定する方法である。
合ガス中のフッ素濃度を測定する方法であって、(1)
前記フッ素含有混合ガス中のフッ素と反応して酸素を
発生する周期律表の3族の金属の化合物を含む充填層に
該混合ガスを通す工程、(2) 該混合ガス中のフッ素
を他のハロゲン成分に置換できる化合物の充填層及び該
ハロゲン成分を吸着する物質の充填層に該混合ガスを通
す工程、(3) (1)で発生した酸素を酸素分析計で
分析し、(4) (2)で発生した酸素を酸素分析計で
分析し、そして(5) (3)及び(4)で分析した酸
素濃度を比較することにより該混合ガス中のフッ素濃度
の測定方法に関する。
混合ガス中のフッ素濃度を測定する装置であって、その
装置は前記フッ素含有混合ガス中のフッ素と反応して酸
素を発生する周期律表の3族の金属の化合物を含む充填
層、該混合ガス中のフッ素を他のハロゲン成分に置換で
きる化合物の充填層、該ハロゲン成分を吸着する物質の
充填層、前記酸素濃度を測定する酸素分析計、該酸素分
析計にパージ用不活性ガスを供給する不活性ガス供給ラ
イン及び前記酸素分析計のスパンを調整する酸素濃度既
知の標準ガスを供給するラインを含む装置にも関する。
ro−Span調整することが可能なジルコニア式、磁
気式あるいはガルバニ電池式などの酸素濃度を絶対測定
する分析計、あるいはGC/TCD、GC/MSなどの
ガスクロマトグラフィー法により酸素成分を分離し標準
ガスとの対比測定する分析計であることが好ましい。
III族の金属の化合物はアルミナであることが好まし
い。以下に本発明の好ましい装置の図面によって本発明
をさらに説明する。
有混合ガス、2は減圧弁、3、4は弁、5は標準ガス、
6はマスフローコントローラ、7、8は弁、9はフッ素
含混有混合ガス中のフッ素を酸素に置換できる周期律表
3族の金属の化合物の充填層、10は充填層9用の温調
器、11は、フッ素を他のハロゲンに置換できる化合物
の充填層、12は11で発生したそのハロゲンを吸着す
る物質の充填層、13及び14は弁、15はパージ用不
活性ガス用の弁、16は酸素分析計である。
ための装置のフローシートである。21は5%フッ素含
有混合ガスである。22は減圧弁、23及び24は弁、
25は希釈用のネオンガス、26はマスフローコントロ
ーラー、27はフッ素を酸素に置換する化合物の充填
層、28は温調器、29及び30は弁、31は酸素分析
計である。
させずにフッ素を除去し、その混合ガス中の酸素を分析
する装置のフローシートである。41はフッ素含有混合
ガス、42は減圧弁、43及び44は弁、45は酸素標
準ガス、46はマスフローコントローラー、47はフッ
素を他のハロゲン成分に置換できる化合物の充填層、4
8はそのハロゲンを吸着する物質の充填層、49は弁、
50は不活性ガス用弁、41はGC/MSである。
説明すると、以下の式により表される。
子当量の割合で定量的に酸素に置換される。この反応は
室温においても十分に完全反応を起こすが、反応効率を
考えると100〜200℃に一定に保つことが望まし
い。
ンを施した直径1/2inch×0.3mの金属製の配
管に活性アルミナ約10gを充填したものを用い、フッ
素が酸素に完全に置換されるかを調べた。
を温度条件、流量条件を表1の条件で充填層に流通し、
充填層出口のガス中にフッ素が検出されるかどうかを調
べた。検出はヨウ化カリ水溶液を含浸させた布を用い、
布の色が変化するかどうかで調べた。予めこの方法によ
りフッ素濃度0.1ppm以上で検出することが判って
いる。結果を表1.に示す。
測定するために必要なガス流量域で、カラム温度が室温
(20℃)から200℃までの全ての条件においてフッ
素が完全に酸素に置換されていることが判った。
整したネオンガス1と希釈用に100%ネオンガス5を
用い、それぞれのガスの流量を制御するマスフローコン
トローラー6を用いて、流量比により5%のフッ素濃度
を希釈し数種類の濃度のフッ素混合ガスを発生させる。
マスフローコントローラーはあらかじめ石鹸膜流量計を
用いて実流量を測定し校正されたものを用いた。ガスの
流量はトータルで200CCMになるように設定し、上
記希釈したガスを充填層に流通し、その時の酸素濃度を
酸素濃度既知の標準ガスにより校正されたジルコニア式
酸素分析計を用いて測定を行った。
より導入したガスのフッ素濃度に対し、ジルコニア式酸
素計の酸素濃度指示値をフッ素濃度に換算(酸素濃度の
2倍値)した値はほぼ一致し、直線関係が得られた。
により酸素に置換された酸素濃度はリニアであり酸素濃
度を換算した値はフッ素濃度といえることがわかった。
を測定するために、フッ素と反応して酸素を放出しない
フッ素以外のハロゲン化合物、たとえばKClなどを用
いてフッ素をハロゲン成分に置換する反応原理を化学式
を用いて説明すると、以下の式により表される。
大きく反応性に富むため、フッ素以外のハロゲン化合物
と反応し簡単に置換される。
分は活性炭やポーラスポリマーに吸着、除去することが
可能である。フッ素反応充填層としてフッ素によるパッ
シベーションを施した外径φ4mm、内径φ3mm×1
mの金属製のガスカラムにKClを充填し、塩素吸着充
填層として外径φ4mm、内径φ3mm×1mの金属製
のガスカラムにCarbonMolecuar Sie
ve を充填したものを直列に配置し、フッ素混合ガス
中の酸素が測定可能かを調べた。
に既知の酸素濃度を添加したガスを充填層に流通し、充
填層出口のガス中の酸素濃度をガスクロ(検出器:M
S)を用いて測定した。使用したガスクロはあらかじめ
既知の酸素標準ガスにより検量線を取得したものを使用
した。評価系を図4.に、結果を表3.および図5.に
示す。
に添加した酸素濃度と測定された酸素濃度は比例関係に
あり、フッ素混合ガス中の酸素濃度の測定が可能である
ことが判る。
フローシート。
すグラフ。
フローシート。
係を示すグラフ。
Claims (6)
- 【請求項1】 フッ素濃度未知のフッ素含有混合ガス中
のフッ素濃度を測定する方法であって、 (1) 前記フッ素含有混合ガス中のフッ素と反応して
酸素を発生する周期律表の3族の金属の化合物を含む充
填層に該混合ガスを通す工程、 (2) 該混合ガス中のフッ素を他のハロゲン成分に置
換できる化合物の充填層及び該ハロゲン成分を吸着する
物質の充填層に該混合ガスを通す工程、 (3) (1)で発生した酸素を酸素分析計で分析し、 (4) (2)で発生した酸素を酸素分析計で分析し、
そして (5) (3)及び(4)で分析した酸素濃度を比較す
ることにより該混合ガス中のフッ素濃度の測定方法。 - 【請求項2】 前記酸素分析計は標準ガスなどによりZ
ero−Span調整することが可能なジルコニア式、
磁気式あるいはガルバニ電池式などの酸素濃度を絶対測
定する分析計、あるいはGC/TCD、GC/MSなど
のガスクロマトグラフィー法により酸素成分を分離し標
準ガスとの対比測定する分析計である請求項1記載の測
定方法。 - 【請求項3】 前記フッ素と反応して酸素を発生する周
期律表3族の金属の化合物はアルミナである請求項1又
は2記載の測定方法。 - 【請求項4】 フッ素濃度未知のフッ素含有混合ガス中
のフッ素濃度を測定する装置であって、その装置は前記
フッ素含有混合ガス中のフッ素と反応して酸素を発生す
る周期律表の3族の金属の化合物を含む充填層、該混合
ガス中のフッ素を他のハロゲン成分に置換できる化合物
の充填層、該ハロゲン成分を吸着する物質の充填層、前
記酸素濃度を測定する酸素分析計、該酸素分析計にパー
ジ用不活性ガスを供給する不活性ガス供給ライン及び前
記酸素分析計のスパンを調整する酸素濃度既知の標準ガ
スを供給するラインを含む装置。 - 【請求項5】 前記酸素分析計は標準ガスなどによりZ
ero−Span調整することが可能なジルコニア式、
磁気式あるいはガルバニ電池式などの酸素濃度を絶対測
定する分析計、あるいはGC/TCD、GC/MSなど
のガスクロマトグラフィー法により酸素成分を分離し標
準ガスとの対比測定する分析計である請求項4記載の測
定装置。 - 【請求項6】 前記フッ素と反応して酸素を発生する周
期律表3族の金属の化合物はアルミナである請求項4又
は5記載の測定装置。
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