JP2003130845A - 塩化水素濃度測定装置 - Google Patents

塩化水素濃度測定装置

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JP2003130845A
JP2003130845A JP2001328307A JP2001328307A JP2003130845A JP 2003130845 A JP2003130845 A JP 2003130845A JP 2001328307 A JP2001328307 A JP 2001328307A JP 2001328307 A JP2001328307 A JP 2001328307A JP 2003130845 A JP2003130845 A JP 2003130845A
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bromine
hydrogen chloride
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ion
gas
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Sadashi Ichiyanagi
禎志 一柳
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定ガス中の臭素の影響を除去し、高精度
にてガス中の塩化水素濃度を測定することのできる塩化
水素濃度測定装置を提供する。 【解決手段】 臭素(Br)を含む被測定ガスを吸収液
に吸収し、この吸収液を測定部に送給してガス中の塩化
水素(HCl)の濃度を塩素イオン濃度として測定する
塩化水素濃度測定装置において、吸収液中の臭素イオン
をイオン交換樹脂により塩素イオンと交換した後、この
吸収液を測定部に送給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば産業廃棄物
焼却炉などのような焼却炉からの排ガス中の、或いは、
大気中の塩化水素(HCl)の濃度を測定するための塩
化水素濃度測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば産業廃棄物焼却炉などの焼却炉か
ら発生する塩化水素(HCl)は、大気汚染防止の観点
から、その排出濃度が規制され、排ガス中の塩化水素濃
度の計測が義務付けられている。
【0003】従来、通常50〜430ppmとされる排
ガス中の塩化水素濃度は、イオン電極法に基づく塩化水
素濃度計にて測定されている。つまり、排ガスから採取
した被測定ガス(サンプルガス)は、吸収液と混合し、
サンプル中の塩化水素を吸収液中に溶解して塩素イオン
(Cl-)とし、この塩素イオンを塩素イオン電極で検
出する方法が採用されている。
【0004】一方、特に産業廃棄物焼却炉などにおいて
は、臭素を含む物質、例えば難燃材として臭素を含むプ
ラスチック材が焼却されることがあり、この場合には排
ガス中に臭素が含まれている。臭素は、吸収液中に臭素
イオン(Br-)として含まれることとなり、塩化水素
濃度計の測定電極を構成している塩化銀(AgCl)
は、この臭素イオンと反応して、つまり、 AgCl+Br-=AgBr+Cl- との反応を行い、臭化銀(AgBr)に置換される。臭
化銀(AgBr)は塩素イオンに感応しない。即ち、臭
化銀(AgBr)の発生は、測定電極の劣化を意味して
いる。
【0005】そこで、従来、塩化水素濃度計における臭
化銀(AgBr)の発生を避けるべく、即ち、塩化水素
濃度計中へ送給される吸収液中から臭素イオンを除去す
るためのスクラバーとして塩化銀(AgCl)粉末を充
填した臭素トラップが用いられている。つまり、 AgCl+Br-=AgBr+Cl- の反応により、臭素イオン(Br-)を含む吸収液が塩
化水素濃度計へと送給されることはない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの研究実験の結果によれば、排ガス中の臭素濃度が
0.2ppm(0.02mg/L(リットル))以下と
なると、臭素イオンは塩化銀(AgCl)と反応しなく
なり、従来の塩化銀(AgCl)粉末を充填した臭素ト
ラップでは、排ガス中の臭素の除去は不可能であること
が分かった。
【0007】又、本発明者らの研究実験の結果、臭素イ
オンは、塩素イオンより100倍の感度で測定電極(塩
化銀電極)に反応することが分かった。即ち、例えば、
排ガス中に含まれる臭素が、0.2ppmであっても塩
素に換算すると20ppmとして算出され、無視するこ
とができない。
【0008】このため、従来の臭素トラップを使用した
方法では、特に、排ガス中に低濃度にて臭素が含まれて
いる場合には、排ガス中の臭素も塩化水素濃度として測
定され、測定精度に問題が生じる。
【0009】従って、本発明の目的は、被測定ガス中の
臭素の影響を除去し、高精度にてガス中の塩化水素濃度
を測定することのできる塩化水素濃度測定装置を提供す
ることである。
【0010】本発明の他の目的は、被測定ガス中に0.
2ppmといった微量の臭素が存在する場合であって
も、臭素の影響を除去し、高精度にてガス中の塩化水素
濃度を測定することのできる塩化水素濃度測定装置を提
供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
塩化水素濃度測定装置にて達成される。要約すれば、本
発明は、臭素(Br)を含む被測定ガスを吸収液に吸収
し、この吸収液を測定部に送給してガス中の塩化水素
(HCl)の濃度を塩素イオン濃度として測定する塩化
水素濃度測定装置において、前記吸収液中の臭素イオン
をイオン交換樹脂により塩素イオンと交換した後、この
吸収液を前記測定部に送給することを特徴とする塩化水
素濃度測定装置である。
【0012】本発明の一実施例によれば、前記イオン交
換樹脂は、陰イオン交換樹脂である。又、好ましくは、
前記陰イオン交換樹脂は、クロル(Cl)型交換樹脂で
ある。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る塩化水素濃度
測定装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【0014】実施例1 図1に、本発明の一実施例に係る塩化水素濃度測定装置
の概略構成を示す。本実施例の塩化水素濃度測定装置1
は、塩化水素(HCl)の濃度を測定する測定部10を
有する。測定部10は、従来使用されているイオン電極
法に基づく塩化水素濃度計とされる。塩化水素濃度計
は、当業者には周知の種々の構成のものを使用し得る
が、本実施例によれば、測定電極(塩化銀AgCl)1
1を備えた第1セル室12、指示電極(塩化銀AgC
l)13を備えた第2セル室14、基準電極(銀・塩化
銀Ag・AgCl)15を備えた第3セル室16を有す
る。第1セル室12及び第2セル室13はそれぞれ、液
絡部17、18を介して第3セル室16と連通してい
る。第3セル室16内には内部液(塩化カリウムKC
l)が収容されている。
【0015】第1セル室12には、臭素イオン捕捉手段
2を介して吸収器3が接続される。吸収器3には、導入
管4が接続され被測定ガスが導入されると共に、管路5
により吸収液源6に接続されており、吸収液Lが供給さ
れる。通常、吸収液Lとしては水が使用される。従っ
て、被測定ガス中の塩化水素、臭素は、吸収器3中の吸
収液L中に溶解し、塩素イオン(Cl-)、臭素イオン
(Br-)となる。又、第2セル室14は、管路7を介
して吸収液源6に接続されており、吸収液Lが送給され
る。
【0016】本発明によれば、臭素イオン捕捉手段2
は、イオン交換樹脂が充填されたカラムとされる。カラ
ムは、具体的には、内径8mm、長さ5cm程度の円筒
管とされ、内部に、直径1.5mm程度の粒径を有した
イオン交換樹脂が充填される。
【0017】本発明では、イオン交換樹脂は、アニオン
(陰イオン)交換樹脂とされ、特に、クロル(Cl)型
交換樹脂、例えばローム・アンド・ハウス社製のアンバ
ーライト(商品名)が好適に使用し得る。
【0018】このようなイオン交換樹脂は、流入する吸
収液中の塩素イオン(Cl-)はそのまま流出させる
が、吸収液中の臭素イオン(Br-)は吸着し、臭素イ
オン(Br-):塩素イオン(Cl-)=1:1の割合に
て塩素イオン(Cl-)と交換することが分かった。
【0019】従って、第1セル室12には、臭素イオン
捕捉手段2のイオン交換樹脂により、実質的に臭素イオ
ン(Br-)が除去された吸収液、即ち、反応液が送給
される。
【0020】本発明の塩化水素濃度測定装置1は、少な
くとも測定部10、臭素イオン補足手段2、吸収器3な
どは、図示してはいないが恒温槽内に配置し、測定部1
0に送給される吸収液及び反応液が一定温度に維持され
ていることが重要である。
【0021】測定部10では、第1セル室12の測定電
極11と、第2セル室14の指示電極13とに起電力が
生じ、測定電極11と基準電極15の間の電圧V1と、
指示電極13と基準電極11の間の電圧V2との差を測
定することによって、ガス中の塩化水素の濃度を測定す
ることができる。
【0022】ただ、測定電極11における起電力には、
ガス中の臭素イオンが塩素イオンに変換された分が含ま
れているが、従来の測定装置に比較すると、臭素イオン
が塩素イオンに変換されたことによる起電力の大きさ
は、ガス中の塩化水素に基づく本来の塩素イオンによる
起電力の大きさに比較すると微少であるので、無視して
も構わない。この点について次に説明する。
【0023】例えば、ガス中の塩化水素の濃度が45p
pmで、臭素が1ppm含まれているとする。
【0024】従来例1 従来例1は、塩化銀(AgCl)粉末を充填した臭素ト
ラップを用いない場合とする。この場合は、臭素を溶解
した吸収液中の臭素イオンは、そのまま測定部へと供給
される。
【0025】上述のように、臭素イオンは、塩素イオン
の100倍の感度で測定電極(塩化銀電極)に反応する
ために、臭素イオン1ppmは、測定部では、100p
pmの塩化水素濃度として換算され、結果的に、被測定
ガス中の塩化水素濃度を145ppmと計測する。
【0026】従来例2 従来例2は、塩化銀(AgCl)粉末を充填した臭素ト
ラップを用いた場合とする。通常、臭素トラップを用い
た場合であっても、吸収液中の臭素イオンは、最大80
%がAgBrに変換されるが、残りの20%は臭素イオ
ンとして吸収液中に残留し、そのまま測定部へと送給さ
れる。
【0027】従って、残留臭素イオン0.2ppmは、
測定部では、20ppmの塩化水素濃度として換算さ
れ、結果的に、被測定ガス中の塩化水素濃度は、45p
pm+0.8ppm+20ppm=65.8ppmと計
測される。
【0028】これに対して、本発明では、上述のよう
に、吸収液中の臭素イオンは、臭素イオン:塩素イオン
=1:1の割合にて塩素イオンに交換されるので、被測
定ガス中の塩化水素濃度は45ppm+1ppm=46
ppmと計測される。
【0029】図2に、上記従来例2と本発明の場合にお
ける、臭素2ppmが混入した様々な塩化水素濃度と、
測定部の計器指示値との関係を示す。又、図3は、上記
従来例2と本発明の場合における、塩化水素45ppm
に混入した臭素の様々な濃度と、測定部の計器指示値と
の関係を示す。
【0030】図2、図3から、本発明の塩化水素濃度測
定装置は、従来装置に比較して、高精度にてガス中の塩
化水素濃度を測定し得ることが分かる。
【0031】また、本発明によれば、被測定ガス中に、
例えば、0.2ppm(0.02mg/L)といった微
量の臭素が存在する場合であっても、臭素の影響を除去
し、高精度にてガス中の塩化水素濃度を高精度にて測定
可能であることが分かった。
【0032】実施例2 図4に、本発明の塩化水素濃度測定装置1の他の実施例
を示す。
【0033】本実施例の塩化水素濃度測定装置1は、実
施例1とは測定部10の構成において異なり、その他の
構成は同様とされる。
【0034】つまり、本実施例の測定部10は、実施例
1の測定部10には設けられた指示電極(塩化銀AgC
l)13を備えた第2セル室14が設けられておらず、
測定電極(塩化銀AgCl)11を備えた第1セル室1
2と、基準電極(銀・塩化銀Ag・AgCl)15を備
えた第3セル室16とが液絡部17を介して連通された
点で、実施例1の測定部10とは相違しており、その他
の構成は同じとされる。
【0035】本実施例の測定部10では、測定電極11
と基準電極15との間の電圧Vを測定することによっ
て、ガス中の塩化水素の濃度を測定することができる。
【0036】本実施例においても、実施例1の塩化水素
濃度測定装置1と同様の作用効果を達成し得る。
【0037】実施例3 図5に、本発明の塩化水素濃度測定装置1の他の実施例
を示す。
【0038】本実施例の塩化水素濃度測定装置1は、実
施例2と実質的に同様の構成とされ、ただ、実施例2で
は、第3セル室16内には内部液(塩化カリウムKC
l)が収容されているが、本実施例では、第3セル室1
6に管路8を介して吸収液源6から吸収液Lが送給され
る点で異なる。
【0039】本実施例の測定部10においても、測定電
極11と基準電極15との間の電圧Vを測定することに
よって、ガス中の塩化水素の濃度を測定することができ
る。
【0040】本実施例においても、実施例1、実施例2
の塩化水素濃度測定装置1と同様の作用効果を達成し得
る。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、臭素
(Br)を含む被測定ガスを吸収液に吸収し、この吸収
液を測定部に送給してガス中の塩化水素(HCl)の濃
度を塩素イオン濃度として測定する塩化水素濃度測定装
置において、吸収液中の臭素イオンをイオン交換樹脂に
より塩素イオンと交換した後、この吸収液を測定部に送
給する構成とされるので、 (1)被測定ガス中の臭素の影響を除去し、高精度にて
ガス中の塩化水素濃度を測定することができる。 (2)被測定ガス中に、例えば、0.2ppm(0.0
2mg/L)といった微量の臭素が存在する場合であっ
ても、臭素の影響を除去し、高精度にてガス中の塩化水
素濃度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る塩化水素濃度測定装置
の概略構成図である。
【図2】本発明と従来例とにおける、臭素2ppmが混
入した様々な塩化水素濃度と、測定部の計器指示値との
関係を示すグラフである。
【図3】本発明と従来例とにおける、塩化水素45pp
mに混入した臭素の様々な濃度と、測定部の計器指示値
との関係を示すグラフである。
【図4】本発明の他の実施例に係る塩化水素濃度測定装
置の概略構成図である。
【図5】本発明の他の実施例に係る塩化水素濃度測定装
置の概略構成図である。
【符号の説明】
1 塩化水素濃度測定装置 2 臭素イオン補足手段(イオン交換樹脂) 3 吸収器 6 吸収液源 10 測定部(塩化水素濃度計) 11 測定電極 12 第1セル室 13 指示電極 14 第2セル室 15 基準電極 16 第3セル室 17、18 液絡部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 臭素(Br)を含む被測定ガスを吸収液
    に吸収し、この吸収液を測定部に送給してガス中の塩化
    水素(HCl)の濃度を塩素イオン濃度として測定する
    塩化水素濃度測定装置において、 前記吸収液中の臭素イオンをイオン交換樹脂により塩素
    イオンと交換した後、この吸収液を前記測定部に送給す
    ることを特徴とする塩化水素濃度測定装置。
  2. 【請求項2】 前記イオン交換樹脂は、陰イオン交換樹
    脂であることを特徴とする請求項1の塩化水素濃度測定
    装置。
  3. 【請求項3】 前記陰イオン交換樹脂は、クロル(C
    l)型交換樹脂である請求項2の塩化水素濃度測定装
    置。
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