JP2001255317A - 水中のリン化合物の濃度測定方法および測定装置 - Google Patents

水中のリン化合物の濃度測定方法および測定装置

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JP2001255317A
JP2001255317A JP2000063231A JP2000063231A JP2001255317A JP 2001255317 A JP2001255317 A JP 2001255317A JP 2000063231 A JP2000063231 A JP 2000063231A JP 2000063231 A JP2000063231 A JP 2000063231A JP 2001255317 A JP2001255317 A JP 2001255317A
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ultrasonic
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Yujiro Kitade
雄二郎 北出
Koji Kawakami
幸次 川上
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の水中のリン化合物の濃度測定方法で、リ
ン化合物の無機化のためのペルオキソ二硫酸カリウム分
解法は、分解時間が長く自動化を行なうのが困難であ
り、また光酸化分解反応器と熱分解反応器との組合せ法
は、装置が大掛かりで高価格になる。本発明はこの課題
を解決してリン酸イオン測定のための前処理手段の構成
を単純化し、小型で低価格の装置を提供することにあ
る。 【解決手段】水中のリン酸イオン測定装置の前処理部に
超音波照射装置を設け、試料水に超音波を照射してリン
化合物をリン酸イオンに酸化分解をする。超音波照射装
置は、超音波照射源には圧電素子や積層圧電素子を、配
管部の構造にはつづら折り状の配置や、照射源の配管部
の2面以上に配置などを利用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水中のリン化合物
の濃度測定方法および測定に用いる装置に関するもの
で、特に測定の際の前処理として行なうリンの無機化を
行なう装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、湖沼、内海等の閉鎖領域において
は、リン、窒素等による富栄養化が問題となっており、
水道水の異臭味等の障害も発生している。このため、環
境庁から富栄養化防止対策の一環として、リン、窒素等
に関する湖沼の環境基準、および海域の環境基準、排水
規制等が告示されている。
【0003】水中の全リン量を測定する方法としては、
無機態リン、縮合リンおよび有機リン等の種々の形態で
存在しているリン化合物を酸化分解して、リン酸イオン
に変えた後、このリン酸イオンを測定するのが、一般的
である。この全リン測定法としては、JIS K010
2として規格化されており、ペルオキソ二硫酸カリウム
分解法およびモリブデンブルー(アスコルビン酸還元)
吸光光度法の組み合わせが採用されている。
【0004】リン化合物の酸化分解方法としては、試料
水にペルオキソ二硫酸カリウムを添加し、オートクレー
ブにて加熱することによってリン化合物をリン酸イオン
に酸化分解するペルオキソ二硫酸カリウム分解法の他
に、試料水に紫外線を照射することによって、リン化合
物をリン酸イオンに分解する光酸化分解法、試料水を1
40℃以上の高温に加熱することによってリン化合物を
リン酸イオンに分解する熱分解法などがある。
【0005】また、上記以外にも、特開平11−379
90号公報に記載されている方法がある。この方法で
は、水中のリン化合物を短時間で酸化分解する方法とし
て、試料水に紫外線を照射および試料水を120℃以上
の状態にすることによって、試料水中のリン化合物をリ
ン酸イオンに酸化分解し、前記リン酸イオン濃度を測定
している。
【0006】図9は、この特開平11−37990号公
報に記載されている光酸化分解反応器と熱分解反応器を
組合せて用いる方法の概略系統図である。この装置は、
工場、湖沼から試料水を取り込んで光酸化分解反応器3
1に供給する弁18とポンプ25とから成る試料水供給
手段と、光酸化分解反応器31で酸化分解される際に発
生したガスを分離すると共に余剰試料水をオーバーフロ
ーさせる気液分離器32と、気液分離された試料水を中
性または酸性にするpH調整用試薬貯留槽22と弁19
とポンプ26とから成るpH調整用試薬供給手段と、p
H調整された試料水を所定量送るポンプ29から成る試
料水送り手段と、このpH調整された試料水を熱分解す
る熱分解反応器33と、分解済み処理液を冷却、減圧さ
せる減温減圧器34と、光酸化分解と熱分解によって生
成されたリン酸イオンに、モリブデン酸溶液を供給する
第1試薬貯留槽23と弁20とポンプ27とから成る第
1試薬供給手段と、L−アスコルビン酸溶液を供給する
第2試薬貯留槽24と弁21とポンプ28とから成る第
2試薬供給手段と、光酸化分解と熱分解によって生成さ
れたリン酸イオンに、上記の第1試薬と第2試薬とを混
合させる混合器35と、ポンプ30により送られるこの
混合溶液の吸光度を検出する吸光光度測定器36と、検
出データを記録する記録計37と、により構成されてい
る。
【0007】図10は、光酸化分解反応器31の構造を
示した断面図で、不活性ガスの供給口38と不活性ガス
の排出口39とを有する円筒状ガラス容器40と、この
円筒状ガラス容器40の中心部に位置するよう取り付け
られた紫外線光源用ランプ41と、このランプ41の周
りにコイル状に巻かれた紫外線透過性反応管42と、円
筒状ガラス容器40の一端部に取り付けられた光量を一
定にするためのランプ管壁面温度調整器43と、により
構成されている。上記の紫外線反応管42は、試料水の
酸化分解に必要な滞留時間を確保できる内径と管長を有
し、紫外線が充分照射される形状、配置になっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の測定方法におけ
る、ペルオキソ二硫酸カリウム分解法では、試料水とペ
ルオキソ二硫酸カリウムを耐熱、耐圧ガラスビン中に入
れ密封したものをオートクレーブにて120℃に加熱
し、30分かかって分解を行なっており、分解時間が長
く、自動化を行なうのが困難である。
【0009】一方、光酸化分解反応器と熱分解反応器を
組合せて用いる方法においても、例えば、紫外線と熱と
を試料水に充分に供給をする必要があり、このため、装
置が大掛かりなものとなり、低価格でリン測定装置を提
供することは、困難である。本発明は、上記の課題を解
決するためになされたものであり、リン酸イオンを測定
するための前処理手段の構成を単純化して、小型で低価
格の装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記の課題
を解決するために、試料水に超音波を照射することによ
って、リン化合物をリン酸イオンに酸化分解を行なうこ
ととする。水中のリン酸イオン測定装置としては、リン
酸イオン測定装置の前処理部に、超音波照射装置を設置
して、試料水に超音波を照射することによって、リン化
合物をリン酸イオンに酸化分解をすることとする。
【0011】また、超音波照射装置は、超音波照射源と
超音波を照射される試料水を通水する配管部とから構成
することとする。その際に、超音波照射源としては、圧
電素子または積層圧電素子などを利用し、また、配管部
の構造としては、超音波により発生する圧力を大きくす
るために略つづら折り状に配置する方法、圧電素子また
は積層圧電素子を配管部の少なくとも2面以上に配置す
る方法、配管部の少なくとも一つの辺に相当する長さは
試料水中の音波の1波長分に相当させる方法などを利用
するものとする。
【0012】さらに、超音波照射によって発生する圧力
を利用して、試料水または試薬の供給を行なうことや、
超音波を照射する前に不活性ガスにより試料水に溶存し
ている空気を置換することとする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を3種の装置構成の
概略系統図、4種の具体的な超音波発生構造図の7つの
実施例にもとづき説明する。1.装置構成 : 〔実施例1〕図1は、本発明の第1の実施例を示した装
置構成の概略系統図である。この装置では、工場、湖沼
から取り込まれた試料水を、最初に不活性ガス注入器1
に供給し、水中の空気等のガスをアルゴン等の不活性ガ
スで置換した後に、試料水をポンプ3により超音波照射
装置2に送り込まれる。この超音波照射装置2では、超
音波が試料水に照射されるが、試料水が流れる配管4
は、充分な酸化分解反応が得られるように、つづら折り
状に配置されている。超音波によって酸化分解された試
料水は、第1試薬貯蔵槽5と弁9とポンプ7とから成る
第1試薬供給手段と、第2試薬貯蔵槽6と弁10とポン
プ8とから成る第2試薬供給手段と、により供給される
モリブデン酸溶液の第1試薬およびL−アスコルビン酸
溶液の第2試薬と混合される。各々の試薬供給手段は、
第1試薬貯蔵槽5、第2試薬貯蔵槽6からポンプ7、8
を通じて供給され、配管部には、流量調整可能な弁9、
10が配置されている。第1試薬および第2試薬と試料
水を加熱混合する加熱混合装置11は、コイル状に巻か
れた配管を加熱するもので、この長さ、配管径は、充分
に加熱混合されるよう設定されている。加熱混合された
試料水は、ポンプ13を通じて吸光光度測定器12に送
られ、リン酸イオン量が測定される。 〔実施例2〕図2は、本発明の第2の実施例を示した装
置構成の概略系統図である。この方法は、超音波照射装
置2により発生する負圧を利用して、不活性ガス注入器
1から超音波照射装置2に試料水を送り込むもので、第
1の実施例の図1に示した方法と比較して、ポンプ3を
省略した構成であり装置をより簡単なものにすることが
できる。 〔実施例3〕図3は、本発明の第3の実施例を示した装
置構成の概略系統図である。この方法は、第2の実施例
の図2に示した方法と比較して、第1試薬および第2試
薬の供給手段として、ポンプを省略したもので、図2に
示した方法と比較しても、さらに簡単な構成とすること
ができ、低価格化できる。2.具体的な超音波発生構造 : 〔実施例4〕図4は、図3の第3の実施例に示した概略
系統図の構成についての斜視図で、特に超音波照射装置
2の具体的な構成についての実施例4であるが、図を簡
単にするためにポンプは図示していない。この図におい
て、超音波照射装置2の供給口から供給される試料水
は、複数の壁面により分割され、つづら折り状に配置さ
れた配管内を通過し、その時に超音波照射装置2から超
音波が照射される。
【0014】図5は、図4の超音波照射装置2を分解し
て示した斜視図で、この超音波照射装置2は、振動面と
ケースとから成り、超音波照射装置2の振動面は、配管
4の超音波が照射される面と接するか、もしくは、液状
のシリコングリース等を通じて、超音波照射装置2から
出る音波が伝達される構造となっている。 〔実施例5〕図6は、超音波照射装置2の具体的な超音
波発生構造の実施例5を示したもので、超音波発生源と
しての圧電素子16と配管15との要部断面図である。
図6に示した例では、配管15の底部に接して圧電素子
16が配置されており、配管部の高さは、超音波の波長
の整数倍となっている。これは、上部からの反射波と圧
電素子から発生する超音波による波とが、配管内で定在
波を形成し、より高い圧力が発生するようにしたもので
ある。 〔実施例6〕図7は、超音波照射装置2の具体的な超音
波発生構造の実施例6を示したもので、超音波発生源と
しての積層圧電素子17と配管15との要部断面図であ
る。この例では、圧電素子として積層圧電素子17を用
いる。このために、より高い周波数で高い圧力を得るこ
とができる。 〔実施例7〕図8は、超音波照射装置2の具体的な超音
波発生構造の実施例7を示したもので、超音波発生源と
しての圧電素子16と配管15との要部断面図である。
この例では、底部と上面に圧電素子16を配設してお
り、各々の圧電素子は、同期して駆動される。このため
に強力な定在波が発生し、超音波照射による酸化分解の
効率が向上する。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、試料水に超音波を照射
することで、水中のリン化合物をリン酸イオンに酸化分
解せしめ、前記リン酸イオン濃度を測定することとした
ので、従来の方法と比べて、リン酸イオンを測定するた
めの前処理手段の構成を単純化することができ、小型
で、低価格なリン測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示した装置構成の概略
系統図
【図2】本発明の第2の実施例を示した装置構成の概略
系統図
【図3】本発明の第3の実施例を示した装置構成の概略
系統図
【図4】図3の第3の実施例に示した概略系統図の構成
についての斜視図
【図5】図4の超音波照射装置を分解して示した斜視図
【図6】具体的な超音波発生構造の実施例5を示した圧
電素子と配管との要部断面図
【図7】具体的な超音波発生構造の実施例6を示した積
層圧電素子と配管との要部断面図
【図8】具体的な超音波発生構造の実施例7を示した圧
電素子と配管との要部断面図
【図9】従来例としての光酸化分解反応器と熱分解反応
器を組合せた方法の概略系統図
【図10】従来例の光酸化分解反応器の構造を示した断
面図
【符号の説明】
1: 不活性ガス注入器 2: 超音波照射装置 3、7、8、13、25〜30:ポンプ 4、15: 配管 5、23: 第1試薬貯蔵槽 6、24: 第2試薬貯蔵槽 9、10、18〜21:弁 11: 加熱混合装置 12、36: 吸光光度測定器 14、37: 記録計 16: 圧電素子 17: 積層圧電素子 22: pH調整用試薬貯留槽 31: 光酸化分解反応器 32: 気液分離器 33: 熱分解反応器 34: 減温減圧器 35: 混合器 38: 不活性ガスの供給口 39: 不活性ガスの排出口 40: 円筒状ガラス容器40 41: 紫外線光源用ランプ 42: 紫外線透過性反応器 43: ランプ管壁面温度調整器

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水中のリン化合物の濃度測定方法におい
    て、試料水に超音波を照射することによって、試料水中
    のリン化合物をリン酸イオンに酸化分解して、このリン
    酸イオン濃度を測定することを特徴とする水中のリン化
    合物の濃度測定方法。
  2. 【請求項2】水中のリン化合物の濃度測定装置におい
    て、水中のリン酸イオン濃度を測定する測定装置の前処
    理部として、試料水に超音波を照射して試料水中のリン
    化合物をリン酸イオンに酸化分解する超音波照射装置を
    設けたことを特徴とする水中のリン化合物の濃度測定装
    置。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の水中のリン化合物の濃度
    測定装置おいて、超音波照射装置は、超音波照射源と、
    超音波が照射される試料水を通水する配管部とから成る
    ことを特徴とする水中のリン化合物測定装置。
  4. 【請求項4】請求項3に記載の水中のリン化合物の濃度
    測定装置おいて、超音波が照射される配管部は、ほぼつ
    づら折り状に配置されていることを特徴とする水中のリ
    ン化合物測定装置。
  5. 【請求項5】請求項3に記載の水中のリン化合物の濃度
    測定装置おいて、超音波照射源は、圧電素子または積層
    圧電素子であることを特徴とする水中のリン化合物測定
    装置。
  6. 【請求項6】請求項5に記載の水中のリン化合物の濃度
    測定装置おいて、超音波を照射する圧電素子または積層
    圧電素子は、配管部の少なくとも2面以上に配置されて
    いることを特徴とする水中のリン化合物測定装置。
  7. 【請求項7】請求項3に記載の水中のリン化合物の濃度
    測定装置おいて、超音波を照射する配管部の少なくとも
    一つの辺に相当する長さは、試料水中の音波の1波長分
    に相当することを特徴とする水中のリン化合物測定装
    置。
  8. 【請求項8】請求項3に記載の水中のリン化合物の濃度
    測定装置おいて、超音波を照射する手段によって発生す
    る圧力を利用して、試料水または試薬の供給を行なうこ
    とを特徴とする水中のリン化合物測定装置。
  9. 【請求項9】請求項2に記載の水中のリン化合物の濃度
    測定装置おいて、超音波を照射する前に不活性ガスによ
    り試料水に溶存している空気を置換することを特徴とす
    る水中のリン化合物測定装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018524567A (ja) * 2015-05-29 2018-08-30 パーデュー・リサーチ・ファウンデーションPurdue Research Foundation 組織サンプルを分析するための方法

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