JP2006084307A

JP2006084307A - Ｔｏｃ計

Info

Publication number: JP2006084307A
Application number: JP2004268905A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kosaka; 正博高坂
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】
ＩＣ除去のため試料に添加される酸の添加量の不足によるＩＣの不完全除去および添加量の過剰による燃焼部の劣化を防止し、ＴＯＣ測定精度の低下および装置の寿命の劣化を改善する。
【解決手段】
試料注入器５にｐＨ測定部２１を取り付け、試料注入器５を試料容器１に接続しプランジャ６の操作により規定量の試料を吸入した後、マルチポートバルブ３の切り替え操作により試料注入器５を酸容器２に接続し、ｐＨ測定部２１でｐＨを連続的にその場でモニタしながらプランジャ６の操作により試料に酸を徐々に添加し、試料が最適のｐＨになったところで酸の供給を停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、河川、湖沼、海域、工場等に由来する水質の監視または水質の管理に使用される、有機炭素濃度測定用のＴＯＣ計（全有機体炭素計）に関する。

液体試料中のＴＯＣ（ＴｏｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣａｒｂｏｎ）濃度測定のためにはＴＯＣ計が使用されている（たとえば特許文献１、特許文献２参照）が、以下の説明はＪＩＳの公的試験法に記載されている酸性化・通気処理法によるＴＯＣ測定法に限定する。なお、この測定法により測定されたＴＯＣ濃度を他の方法で測定されたＴＯＣ濃度と区別するため、以下この測定法により測定されたＴＯＣ濃度をＮＰＯＣ（不揮発性有機体炭素）濃度と呼ぶ。

ＮＰＯＣ濃度（以下、原則として濃度を省略し、単にＴＯＣ、ＮＰＯＣ等と記す）の測定時には、まず液体試料（以下、試料と略記する）を試料注入器に適量分取し、試料注入器に酸性の試薬（通常塩酸が使用されている。以下、酸と略記する）を少量加えて酸性にし、酸性の試料に純空気や純窒素等の二酸化炭素を含まないスパージガスを一定時間連続して吹き込む（以下、通気処理と記す）ことによって、ＩＣ（無機体炭素）の除去を行った後、試料を試料注入器から試料燃焼部（以下、燃焼部と略記する）のＴＣ燃焼管に送り、ＴＣ燃焼管に内蔵された酸化触媒中で完全燃焼させ二酸化炭素に変換し、二酸化炭素濃度を非分散型赤外分析法（以下、ＮＤＩＲと略記する）で測定・検出する。試料注入器からＴＣ燃焼管への配管の途中にはキャリアガス注入部が設けられており、試料はキャリアガス注入部から導入されたキャリアガスと共にＴＣ燃焼管に送られる構造になっている。この測定法においては二酸化炭素濃度の測定値が試料中のＮＰＯＣ濃度となるので、ＩＣ由来の二酸化炭素が測定値に加算されないよう、測定・検出の前工程でいかに試料中のＩＣを完全に除去するかが重要な技術である。

以下、図２によって従来のＴＯＣ計の構成と作動を説明する。１は試料容器で、あらかじめ被測定液体試料（以下、試料と略記する）を入れておく。３はマルチポートバルブで、中央のポートに試料注入器５が連結されている。そして必要に応じて、周辺のポートの何れか１個が選択されて中央のポートと接続され、試料注入器５と接続されるようになっている。試料注入器５は必要に応じてスパージガスを導入できるように、スパージガスの導入口を有している。プランジャ６の摺動（図２においては上下動）により、試料注入器５における試料の吸引・放出が行われる。２は試料に添加するための酸性の液体（以下、酸と略記する）を内蔵した酸容器である。酸としては前記のように通常塩酸が使用されている。４はバックグラウンド確認用の純水を収納する純水容器である。

マルチポートバルブ３の周辺のポートのうち１個は、キャリアガス注入部７を介してＴＣ燃焼管８に接続されている。ＴＣ燃焼管８内には、試料中のＴＣ（全炭素）を二酸化炭素に変換するための酸化触媒（図示せず）が内蔵されている。燃焼部ＦはＴＣ燃焼管８とＴＣ炉９によって構成される。燃焼部Ｆを通過した試料中の二酸化炭素は検出器１１で検出され、電気信号としてデータ処理部１２で処理されＴＯＣ濃度として記録されるとともに、表示器１３でＴＯＣ濃度として表示される。検出器１１としては前記のようにＮＤＩＲが一般に使用されている。

マルチポートバルブ３のポートの他の１個はアブソーバ１０に接続されている。通気処理中は試料注入器５はアブソーバ１０に接続されており、スパージガス中の二酸化炭素、すなわち試料から揮散したＩＣはアブソーバ１０を通過する際に除去されるが、試料から揮散したＰＯＣ（揮発性有機体炭素）は除去されない。したがって、必要により試料注入器５を経由したスパージガスをＰＯＣ燃焼管（図示せず）で燃焼させることによりＰＯＣの測定を行うことができる。本発明の要件とＰＯＣの測定とは直接の因果関係は無いので、以後ＰＯＣに関しては詳細説明は省略する。

ＮＰＯＣ測定時はまず試料注入器５を純水容器４に接続し、プランジャ６の操作により規定量の純水を試料注入器５に吸入し、次に試料注入器５をＴＣ燃焼管８に接続しバックグラウンドの測定を行う。その後試料注入器５を試料容器１に接続し規定量の試料を吸入し、次いで酸容器２に接続し適量の酸を吸入した後、アブソーバ１０に接続しスパージガスを導入し通気処理を行う。通気処理終了後、試料注入器５をＴＣ燃焼管８に接続すると共にキャリアガス注入部７からキャリアガスを導入し、プランジャ６の操作により試料をキャリアガスと共にＴＣ燃焼管８に送り込む。ＴＣ燃焼管８を通過したキャリアガスおよび試料は検出器１１を通過し、ＮＰＯＣの測定が行われる。

特開平１０−１０４２１９号公報（第１−３頁）特開平１０−１０４２２０号公報（第１−３頁）

従来のＴＯＣ計の構造は以上のとおりであるが、この構造ではＴＯＣの測定精度が損なわれ、また燃焼部Ｆの寿命も損なわれる。すなわち通気処理時にＩＣ除去に必要な最適な酸量はもともとの試料のｐＨ（水素イオン濃度指数）に依存するため、試料毎に異なっている。従って未知の試料を測定する場合、測定前に別の装置で試料のｐＨを測定し、試料量に対して添加すべき酸量を計算した後、試料注入器５に規定量の試料を正確に導入し、次いで最適量の酸を正確に添加し、通気処理を開始する必要があるが、試料の導入および酸の添加が正確に実行されたかどうかについては、試料の不均一や、操作または装置の読み取り精度から発生する誤差があっても、それを数値で確認・記録することができない。もし酸の添加量が不足しているとＩＣの除去は不完全になり、ＴＯＣ濃度の測定に誤差を与える。また酸の添加量が過剰になっていると、装置の燃焼部の劣化を促進する。特にｐＨの異なる試料の連続分析においては、このためと見られる燃焼部の劣化が顕著であり、度々装置の保守を行わなければならない。本発明はこのような問題点を解決する手段を提供することを目的とする。

本発明が提供する全有機体炭素計は上記課題を解決するために、ｐＨモニタ手段を取り付けた試料注入器を設け、酸の添加中の試料のｐＨをリアルタイムで測定しながら、最適のｐＨで添加を停止する。

測定前に最適な酸量を計算で求める必要が無くなり、測定時に種々の試料に対して常に最適量の酸をその場で添加することができるので、分析作業が単純化され、分析精度が向上し、装置の寿命が改善され保守作業頻度が減少する。

試料注入器とキャリアガス注入部と燃焼部を備え、試料注入器から注入された試料とキャリアガス注入部から注入されたキャリアガスを混合して燃焼部で燃焼させ、液体試料中の有機物質の炭素量を測定する全有機体炭素計において、ｐＨモニタ手段を取り付けた試料注入器を設ける。

図１は本発明の１実施例の構成図である。なお、図１において図２と同じ符号を有する部品は図２と同一である。１は試料容器、２は酸容器である。３はマルチポートバルブで、中央のポートに試料注入器５が連結されており、必要に応じてマルチポートバルブ３の周辺のポートの何れか１個が選択されて試料注入器５に接続される。４はバックグラウンド確認用の純水を収納する純水容器である。試料注入器５にはスパージガスを導入できるように、スパージガスの導入口を有している。試料等の吸引・放出操作はプランジャ６の移動によって行われる。また試料注入器５にはＩｎ−ｓｉｔｕ(その場)ｐＨ価モニタ手段としてｐＨ測定部２１が取り付けられている。ｐＨ測定部２１としては、たとえばＩＳＦＥＴ（ＩｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）電極やガラス電極を使用したｐＨセンサを使用することが出来る

マルチポートバルブ３の周辺のポートの１個はキャリアガス注入部７を介して、酸化触媒（図示せず）を内蔵したＴＣ燃焼管８に接続されている。ＴＣ燃焼管８とＴＣ炉９によって燃焼部Ｆが構成される。燃焼部Ｆを通過した試料中の二酸化炭素は検出器１１で検出され、電気信号としてデータ処理部１２で処理されＴＯＣ濃度として記録されるとともに、表示器１３で表示される。検出器１１としては一般にＮＤＩＲが使用されている。

測定時はまず試料注入器５を純水容器４に接続し、プランジャ６の操作により規定量の純水を試料注入器５に吸入し、次に試料注入器５をＴＣ燃焼管８に接続しバックグラウンドの測定を行った後、試料注入器５を試料容器１に接続し規定量の試料を吸入し、次いで酸容器２に接続し、ｐＨ測定部２１で試料のｐＨをモニタしながら酸を吸入し、試料が最適のｐＨになったところで酸の供給を停止する。次に試料注入器５をアブソーバ１０に接続しスパージガスを導入し通気処理を行う。通気処理終了後、試料注入器５をＴＣ燃焼管８に接続すると共にキャリアガス注入部７からキャリアガスを導入し、プランジャ６の操作により試料をキャリアガスと共にＴＣ燃焼管８に送り込む。ＴＣ燃焼管８を通過したキャリアガスおよび試料は検出器１１を通過し、ＮＰＯＣの測定が行われる。

本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、さらに種々の変形実施例を挙げることができる。たとえば図１では基本的に装置の操作は手動として説明しているが、本発明は操作の手動に限定される訳ではなく、酸の最適吸入量の自動検知および酸の吸入の自動停止を含む各操作を自動的に行わせる構成も含む。またｐＨモニタ手段を取り付けた試料注入器を設けたものであれば、ＴＯＣ計の構成は実施例に限定されない。本発明はこれらをすべて包含する。

本発明は、河川、湖沼、海域、工場等に由来する水質の監視または水質の管理に使用される、有機炭素濃度測定用のＴＯＣ計に適用することができる。

は本発明の実施例の構成図である。は従来の実施例の構成図である。

符号の説明

１試料容器
２酸容器
３マルチポートバルブ
４純水容器
５試料注入器
６プランジャ
７キャリアガス注入部
８ＴＣ燃焼管
９ＴＣ炉
１０アブソーバ
１１検出器
１２データ処理部
１３表示器
２１ｐＨ測定部
Ｆ燃焼部

Claims

試料注入器とキャリアガス注入部と試料燃焼部を備え、試料注入器から注入された液体試料とキャリアガス注入部から注入されたキャリアガスを混合して試料燃焼部で燃焼させることによって液体試料中の有機物質の炭素量を測定するＴＯＣ計において、前記試料注入器にｐＨモニタ手段を取り付けたことを特徴とするＴＯＣ計。