JP2005345222A - Residual chlorine meter - Google Patents
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Description
本発明は、例えば飲料に供される水道水やプール用水、公衆入浴用水、食品工場用水等のように、各種細菌や微生物等の繁殖防止あるいは伝染性疾患の媒体とならないような衛生管理のために、次亜塩素酸ソーダ等の殺菌消毒剤が投入された水中に残留する全ての有効塩素(遊離残留塩素+結合残留塩素)濃度を監視するために用いられる残留塩素計に関する。詳しくは、被検液(水)に浸漬した対極(以下、アノード電極というものを含む)と作用極(以下、カソード電極というものを含む)との間に流れる拡散電流を測定することにより、前記被検液中の残留塩素濃度を測定するように構成されている残留塩素計に関する。 The present invention is for hygiene management such as, for example, tap water used for beverages, pool water, water for public bathing, water for food factories, etc., and does not become a medium for prevention of breeding of various bacteria and microorganisms or infectious diseases. In addition, the present invention relates to a residual chlorine meter used for monitoring the concentration of all available chlorine (free residual chlorine + combined residual chlorine) remaining in water into which a disinfectant such as sodium hypochlorite has been added. Specifically, by measuring a diffusion current flowing between a counter electrode (hereinafter referred to as an anode electrode) immersed in a test liquid (water) and a working electrode (hereinafter referred to as a cathode electrode), The present invention relates to a residual chlorine meter configured to measure a residual chlorine concentration in a test liquid.
例えば、この種の残留塩素計として知られるポーラログラフ式残留塩素計においては、被検液に浸漬させたカソード、アノード両電極間に電圧を印加することにより、第2種の電極、例えば銀/塩化銀からなるアノード電極側では、
Ag→Ag+ +e-
Ag+ +ClO- →AgCl+1/2O2
なる酸化反応が、また、貴金属、例えば金または白金からなるカソード電極側では、
HClO+e- →1/2H2 +ClO-
なる還元反応が生じ、これら酸化還元反応という電極反応によって、被検液中の残留塩素濃度に比例した電流(拡散電流)がアノード電極からカソード電極に向かって流れることになり、その拡散電流(カソード電極における還元電流)の大きさを測定することにより、被検液の残留塩素濃度を測定するものである。
For example, in a polarographic residual chlorine meter known as this type of residual chlorine meter, a voltage is applied between the cathode and anode electrodes soaked in a test solution, whereby a second type of electrode such as a silver / chloride salt is obtained. On the anode side made of silver,
Ag → Ag + + e −
Ag + + ClO − → AgCl + 1 / 2O 2
In the cathode electrode side made of a noble metal such as gold or platinum,
HClO + e − → 1 / 2H 2 + ClO −
Due to these redox reactions, a current (diffusion current) proportional to the residual chlorine concentration in the test solution flows from the anode electrode to the cathode electrode, and the diffusion current (cathode) The residual chlorine concentration of the test solution is measured by measuring the magnitude of the reduction current at the electrode).
ところで、このポーラログラフ式の残留塩素計として、従来、白金によりディスク状に形成されたカソード電極の外周に、該カソード電極の20倍以上の表面積を有するように、白金により螺旋状に形成されるアノード電極を巻付けたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 By the way, as a polarographic residual chlorine meter, an anode formed in a spiral shape with platinum so as to have a surface area more than 20 times that of the cathode electrode on the outer periphery of the cathode electrode formed in a disk shape with platinum. An electrode wound is known (for example, see Patent Document 1).
また、それ以外の残留塩素計として、合成樹脂製筒体からなる電極本体の先端に金または白金からなる電極チップを固定し、この電極チップにリード線を接続してなるカソード電極における電極本体の外周部に、アノード電極として細い銀線を螺旋状に巻付けた上、その螺旋状銀線に電解処理等によって塩化銀をメッキコーティングしたガルバニ電池式の残留塩素計も知られている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, as other residual chlorine meters, an electrode tip made of gold or platinum is fixed to the tip of an electrode body made of a synthetic resin cylinder, and a lead wire is connected to the electrode tip. A galvanic cell type residual chlorine meter is also known in which a thin silver wire is spirally wound around the outer periphery as an anode electrode, and silver chloride is plated on the spiral silver wire by electrolytic treatment or the like (for example, Patent Document 2).
上記したような従来の残留塩素計では、アノード電極側の酸化反応により溶解した金属イオンがカソード電極の電極面に電着されるために、連続測定を行なう場合、両電極間への印加電圧が経時的に変化してカソード電極での還元電流値が不安定となり、その結果、還元電流値の計測による残留塩素濃度の測定値に誤差を生じやすい。このような金属イオンの電着による測定誤差を少なくするためには、カソード電極にモータを取り付けて駆動回転させるとともに、被検液中に例えばセラミックビーズなどを収容して、回転するカソード電極の電極面とセラミックビーズとを擦り合わせて電極面を常に研磨することが考えられているが、この場合は、カソード電極の研磨のために複雑な機構を必要とし、計器全体の大型化、コストアップは避けられない。 In the conventional residual chlorine meter as described above, the metal ions dissolved by the oxidation reaction on the anode electrode side are electrodeposited on the electrode surface of the cathode electrode. Therefore, when performing continuous measurement, the applied voltage between both electrodes is It changes over time and the reduction current value at the cathode electrode becomes unstable. As a result, an error is likely to occur in the measurement value of the residual chlorine concentration by measurement of the reduction current value. In order to reduce measurement errors due to such metal ion electrodeposition, a motor is attached to the cathode electrode to rotate it, and for example, ceramic beads are accommodated in the test liquid, and the cathode electrode rotates. It is considered that the electrode surface is always polished by rubbing the surface and ceramic beads, but in this case, a complicated mechanism is required for polishing the cathode electrode, which increases the size and cost of the entire instrument. Unavoidable.
また、白金や銀等の金属からなるアノード電極が裸のまま又は塩化銀をメッキコーティングしたものであるために、被検液への浸漬状態で使用される残留塩素の濃度測定時はもとより、非測定時にも徐々に溶解し、さらに、溶解した銀イオン等の金属イオンが塩と反応して溶解クロロ醋イオン(AgCl2-)等を生成し、その結果、溶解が一層促進されるために、アノード電極の消耗が激しくて耐久寿命に欠けるという問題があった。 In addition, since the anode electrode made of a metal such as platinum or silver is bare or is plated with silver chloride, it is not only used for measuring the concentration of residual chlorine used in the immersion state in the test solution. It dissolves gradually at the time of measurement, and further, the dissolved metal ions such as silver ions react with the salt to generate dissolved chloroanions (AgCl2 − ) and the like, and as a result, the dissolution is further promoted. There was a problem that the electrode was consumed very much and lacked the durability life.
さらに、カソード及びアノードの両電極が金や白金等の貴金属及び銀等の卑金属の組み合わせからなるガルバニ電池式の残留塩素計の場合は、銀等の卑金属からなるアノード電極の酸化反応により溶出される銀イオン等の金属イオンがカソード極に電着めっきされ還元電流値の変化をきたしたり、被検液中に塩化物イオンが妨害物質として入り込み、例えば水道水中の塩化物イオン濃度によって濃度測定に必要な基準電位が大きく変動することなり、その結果、被検液の種類や性状によってはプラトー領域の電流を得られず、還元電流値の測定による所定の残留塩素濃度測定が行えない場合があるという問題もあった。 Furthermore, in the case of a galvanic cell type residual chlorine meter in which both the cathode and anode electrodes are a combination of a noble metal such as gold or platinum and a base metal such as silver, it is eluted by an oxidation reaction of the anode electrode made of a base metal such as silver. Metal ions such as silver ions are electrodeposited on the cathode electrode, causing a reduction in the reduction current value, or chloride ions enter the test solution as interfering substances. For example, the concentration of chloride ions in tap water is necessary for concentration measurement. As a result, the plateau current may not be obtained depending on the type and properties of the test solution, and the predetermined residual chlorine concentration may not be measured by measuring the reduction current value. There was also a problem.
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的は、電極研磨等の複雑な機構を要することなく、アノード電極側の酸化反応に伴う金属イオンのカソード電極面への電着を大幅に低減して残留塩素濃度の連続測定を常に高精度に行なうことができるとともに、アノード電極の耐久寿命を延長化でき、また、ガルバニ電池式の場合、被検液の塩化物濃度等にかかわらず常に安定した基準電位を維持することができる残留塩素計を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to electrodeposit metal ions on the cathode electrode surface accompanying the oxidation reaction on the anode electrode side without requiring a complicated mechanism such as electrode polishing. The continuous measurement of residual chlorine concentration can be performed with high accuracy at all times, and the durability of the anode electrode can be extended. In the case of the galvanic cell type, the chloride concentration of the test solution can be reduced. Regardless, the object is to provide a residual chlorine meter that can always maintain a stable reference potential.
上記目的を達成するために、本発明に係る残留塩素計は、被検液に浸漬した対極と作用極との間に流れる拡散電流を測定することにより、前記被検液中の残留塩素濃度を測定するように構成されている残留塩素計において、前記対極が、その電極本体を液絡部付き筒体内に収容された液間電位差の発生しにくい電解質溶液中に浸漬状態に設けて構成されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the residual chlorine meter according to the present invention measures the concentration of residual chlorine in the test liquid by measuring the diffusion current flowing between the counter electrode immersed in the test liquid and the working electrode. In the residual chlorine meter configured to measure, the counter electrode is configured so as to be immersed in an electrolyte solution in which the electrode body is housed in a tubular body with a liquid junction portion and is unlikely to generate a liquid-liquid potential difference. It is characterized by being.
上記のような特徴構成を有する本発明の残留塩素計によれば、対極(アノード電極)側の電極本体の酸化反応により溶解した金属イオンを筒体内に収容された電解質溶液中に溶出させてその溶解金属イオンが作用極(カソード電極)の電極面に電着されることを極減することができる。したがって、カソード電極側にその電極面を常に研磨するための複雑な機構を付設しなくても、カソード電極での還元電流値を安定化して、還元電流値の計測による残留塩素濃度の連続測定を常に精度よく行なうことができる。しかも、アノード電極が酸化還元物質共存による影響を受けず、その消耗を可及的に減少することができるので、アノード電極、ひいては、残留塩素計の耐久寿命の延長化を図ることができるという効果を奏する。 According to the residual chlorine meter of the present invention having the above-described characteristic configuration, the metal ions dissolved by the oxidation reaction of the electrode body on the counter electrode (anode electrode) side are eluted into the electrolyte solution contained in the cylinder, and the Electrodeposition of dissolved metal ions on the electrode surface of the working electrode (cathode electrode) can be minimized. Therefore, it is possible to stabilize the reduction current value at the cathode electrode and continuously measure the residual chlorine concentration by measuring the reduction current value without providing a complicated mechanism for constantly polishing the electrode surface on the cathode electrode side. It can always be performed accurately. In addition, since the anode electrode is not affected by the coexistence of the redox substance, and its consumption can be reduced as much as possible, it is possible to extend the durability life of the anode electrode and thus the residual chlorine meter. Play.
加えて、請求項2に記載のように、前記対極(アノード電極)の電極本体が銀/塩化銀等の第2種の電極からなり、前記作用極(カソード電極)が金、白金等の貴金属からなる残留塩素計において、前記液絡部付き筒体内に収容する電解質溶液として、塩化カリウム及び硝酸カリウムを溶媒に解離させたものを用いて、溶液の塩化物イオン濃度を低くすることにより、特にガルバニ電池式のものにおいては、例えば水道水等の被検液の塩化物イオン濃度に影響されることなく、一定の基準電位を維持することが可能で、被検液の種類や性状にかかわらずプラトー領域の電流を安定よく確保して還元電流値の測定による所定の残留塩素濃度測定を確実に行なうことができる。また、硝酸カリウム、特に、高濃度の硝酸カリウム溶液の使用により、液絡部の液間電位発生を著しく減少させることができる。なお、第2種の電極とは、金属極をその難溶性の塩基で被覆したものをいう。
In addition, as described in
本発明に係る残留塩素計において、請求項3に記載のように、前記アノード電極を構成する第2種の電極の筒体内に、電極本体の酸化反応により溶出される金属イオンを捕捉するイオントラップ剤を収納するとともに、その液絡部に前記金属イオンの拡散を防止するセラミック部材を設けた構成を採用することによって、電極本体の酸化反応により溶出される銀イオン等の金属イオンや溶解クロロ醋イオン(AgCl2-)等をイオントラップ剤に捕捉(吸着)して、塩化銀等の塩化物の生成を防止するとともに、セラミック部材によって、それらイオンが電解質溶液中に拡散することを抑制でき、これによって、第2種電極の液絡部を閉塞することによる液間電位の変動を防止し、常に一定のブラトー領域の印加電圧を与えることができる。 In the residual chlorine meter according to the present invention, as described in claim 3, an ion trap that traps metal ions eluted by an oxidation reaction of the electrode body in the cylinder of the second type electrode constituting the anode electrode By adopting a configuration in which a ceramic member that prevents the diffusion of the metal ions is provided in the liquid junction portion, the metal ions such as silver ions and the dissolved chloro ion (AgCl2 -) or the like is captured (adsorbed) to the ion trapping agent, thereby preventing the formation of chlorides, such as silver chloride, a ceramic member, can be suppressed that they ions diffuse in the electrolyte solution, which Therefore, it is possible to prevent the fluctuation of the liquid potential caused by closing the liquid junction part of the second type electrode, and to always apply a constant voltage applied to the plateau region.
以下、本発明の一実施例を、図面を参照しながら説明する。
図1は本発明に係る残留塩素計1全体の構成を示す外観斜視図であり、この残留塩素計1は、残留塩素濃度の測定値を表示する表示部2と操作部3を有する計器本体4と、残留塩素センサ部5と、この残留塩素センサ部5と前記計器本体4を雌雄のコネクタ6,7を介して着脱自在に接続する信号伝送用コード8とを備えてなる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external perspective view showing the overall configuration of a residual chlorine meter 1 according to the present invention. This residual chlorine meter 1 has a
図2は前記残留塩素センサ部5の構成を示す要部の拡大縦断面図であり、この残留塩素センサ部5は、前記信号伝送用コード8及びコネクタ6,7を介して計器本体4に内蔵されている測定検出回路9に接続されるアノード電極(対極)10と、カソード電極(作用極)11とを有し、それら両電極10,11を液槽12内に導入された水道水等の被検液13に浸漬させた状態で、前記測定検出回路9から両電極10,11間に電圧を印加し、そのとき、両電極10,11間に流れる拡散電流を測定検出回路9で検出して表示部2に表示させることにより、被検液13中の残留塩素濃度を測定するように構成されている。
FIG. 2 is an enlarged vertical cross-sectional view of the main part showing the configuration of the residual
上記残留塩素センサ部5におけるアノード電極10は、その下端部に液絡部14を有する、例えばガラス管状体からなる筒体15内に前記被検液13との間で液間電位差の発生しにくい電解質溶液16が収容され、この電解質溶液16中に第2種の電極として、銀棒17の先端に塩化銀を溶融付着してなる銀/塩化銀からなる電極本体18を浸漬状態に設けて構成されている。前記電解質溶液16は、例えば、0.001〜0.0001mol/Lの塩化カリウム(KCl)及び1mol/Lの硝酸カリウム(KNO3 )を溶媒(水)に解離させたものである。
The
また、前記筒体15内の底部には、アノード電極10の電極本体18の酸化反応により溶出される銀イオン(Ag+ )及び溶解クロロ醋イオン(AgCl2-等)を脱離し捕捉するイオントラップ剤として、無機質陽イオン交換剤19が収納されているとともに、前記液絡部14には、セラミック部材20が設けられている。前記無機質陽イオン交換剤19は、例えばZrO2 系のもので、具体的には、東亜合成化学工業株式会社製の商品名IXE(イグゼ)が用いられる。また、前記多孔質セラミック部材20としては、例えばAl2 O3 系の多孔性セラミックが用いられる。
Further, an ion trapping agent that desorbs and captures silver ions (Ag + ) and dissolved chloroanions (
一方、下端部が前記筒体15の底部よりも突出するように前記筒体15に貫通し固定された合成樹脂製の内筒21の下端に金(Au)または白金(Pt)からなる電極チップ22が水密状態に固定保持されており、この電極チップ22に電気的に接続されたリード線23を前記内筒21に挿通させて前記信号伝送用コード8に接続することによって、前記カソード電極11が構成されている。
On the other hand, an electrode chip made of gold (Au) or platinum (Pt) at the lower end of an
上記のように構成された残留塩素計1においては、アノード電極(対極)10及びカソード電極(作用極)11を液槽12内に導入された水道水等の被検液13に浸漬させた状態で、計器本体4の測定検出回路9から両電極10,11間に電圧を印加すると、アノード電極10側で酸化反応が、また、カソード電極11側で還元反応が生じ、これら酸化還元反応という電極反応により、被検液13中の残留塩素濃度に比例した電流(拡散電流)がアノード電極10からカソード電極11に向かって流れることになり、その拡散電流の大きさを測定検出回路9で検出して表示部2に表示させることにより、被検液13の残留塩素濃度を測定する。
In the residual chlorine meter 1 configured as described above, the anode electrode (counter electrode) 10 and the cathode electrode (working electrode) 11 are immersed in a
ここで、前記アノード電極10側の銀/塩化銀からなる電極本体18の酸化反応により溶解した銀イオン(Ag+ )や溶解クロロ醋イオン(AgCl2-等)は筒体15内の電解質溶液16中に設けられた無機質陽イオン交換剤19により捕捉され、塩化銀の生成が防止される。また、無機質陽イオン交換剤19の下部の液絡部14に設けられているセラミック部材20により、捕捉された銀イオン(Ag+ )や溶解クロロ醋イオン(AgCl2-等)が被検液13中に拡散することが防止される。これによって、銀イオン(Ag+ )や溶解クロロ醋イオン(AgCl2-等)がカソード電極11の電極チップ22表面に電着されることを極減することが可能であり、カソード電極11側にその電極チップ22表面を研磨するための複雑な機構を付設しなくても、カソード電極11での還元電流値を安定化して、残留塩素濃度の連続測定を常に精度よく行なうことができる。
Here, silver ions (Ag + ) and dissolved chloroanions (
また、アノード電極10が酸化還元物質共存による影響を受けず、その消耗が可及的に減少されるので、アノード電極10、ひいては、残留塩素計1の残留塩素センサ部5の耐久寿命を延長化することができる。
Further, since the
さらに、前記液絡部14付き筒体15内に収容する電解質溶液16として、0.001〜0.0001mol/LのKCl+1mol/LのKNO3 溶液を用いることにより、この電解質溶液16の塩化物イオン濃度が低くなり、例えば水道水等の被検液13の塩化物イオン濃度に影響されることなく、一定の基準電位を維持することが可能で、被検液13の種類や性状にかかわらずプラトー領域の電流を得るための印加電圧を安定よく確保して還元電流値の測定による所定の残留塩素濃度測定を確実に行なうことができる。また、1mol/LのKNO3 という高濃度の硝酸カリウム溶液を使用することにより、液絡部14の液間電位発生を著しく減少させることができるとともに、アノード電極10の電極面及び硝酸カリウム溶液界面の電気二重層によりインピーダンスを低減し測定感度の向上を達成することができる。
Further, by using 0.001 to 0.0001 mol / L KCl + 1 mol / L KNO 3 solution as the
なお、上記実施例では、アノード電極10の電極本体18が銀/塩化銀からなり、カソード電極11の電極チップ22が金または白金からなるガルバニ電池式の残留塩素計1に適用したものについて説明したが、電極本体18が銀/塩化銀等の第2種の電極からなり、電極チップ22が金や白金等の貴金属からなるポーラロ式の残留塩素計に適用してもよいこともちろんである。この場合でも、カソード電極11への金属イオンの電着防止効果並びに耐久寿命の延長化効果を同様に達成できるものである。
In the above embodiment, the
1 残留塩素計
10 アノード電極(対極)
11 カソード電極(作用極)
13 被検液
14 液絡部
15 筒体
16 電解質溶液(0.001〜0.0001mol/LのKCl+1mol/LのK NO3 溶液)
19 無機質陽イオン交換剤(イオントラップ剤)
20 セラミック部材
1
11 Cathode electrode (working electrode)
13
19 Inorganic cation exchanger (ion trapping agent)
20 Ceramic parts
Claims (4)
前記対極が、その電極本体を液絡部付き筒体内に収容された液間電位差の発生しにくい電解質溶液中に浸漬状態に設けて構成されていることを特徴とする残留塩素計。 In the residual chlorine meter configured to measure the residual chlorine concentration in the test liquid by measuring the diffusion current flowing between the counter electrode immersed in the test liquid and the working electrode,
The residual chlorine meter, wherein the counter electrode is configured so as to be immersed in an electrolyte solution in which an electrode main body is contained in a cylinder with a liquid junction portion and is less likely to generate an inter-liquid potential difference.
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