JP2006098400A - 自動前処理機構付き還元気化水銀測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動的に試料の前処理が可能な自動前処理機構付き還元気化水銀測定装置を提供する。
【解決手段】 光センサ７で試料容器１０の有無を自動的に検出した後に試薬を試料容器に注入し、その後、光センサ７で試薬の色変化を自動的に検出した後で試料中の水銀ガスの測定前に、試料容器１０の内壁に付着した付着物を自動的に洗浄して、該水銀ガスを測定する。したがって、従来と異なり、前処理装置１と水銀検出装置３を一体型にすると同時に、該前処理装置１で光センサ７により試料容器１０の有無および試薬の色変化を自動的に検出するから、自動的に試料前処理が可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、還元気化法により水銀ガスを発生させて、試料中の水銀を測定する還元気化水銀測定装置に関する。

従来から、試料の前処理を行ったのちに、還元気化法により水銀ガスを発生させて、試料中の水銀を測定する還元気化水銀測定装置が知られている（例えば、特許文献１）。
特開平６−２４１９９０号公報

しかし、従来装置では、多数の試料容器に試料を採取することから、該試料容器が所定位置に配置されているか否かの確認や、該試料容器における前処理の完了の確認を簡便に行うことが困難であったため、自動的に試料の前処理を行うことができなかった。また、一般に、試料の前処理装置と水銀検出装置とはそれぞれ別個に設けられていた。

本発明は、前記問題点を解決して、自動的に試料を前処理することを可能とした自動前処理機構付き還元気化水銀測定装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明にかかる自動前処理機構付き還元気化水銀測定装置は、試料前処理装置で試料の前処理を行ったのちに、還元気化法により水銀ガスを発生させて、試料中の水銀を測定する還元気化水銀測定装置であって、前記前処理装置は、少なくとも過マンガン酸溶液および蒸留水を含む複数の試薬を、試料が収納された試料容器に注入する試薬分注装置と、試薬が注入される前に試料容器の有無の検出、および試薬が注入された後に試料容器内における前記試薬の過マンガン酸の色変化の検出を自動的に行う光センサと、前記過マンガン酸の色変化を光センサで自動的に検出した後で試料中の水銀ガスの測定前に、試料容器の内壁に付着した過マンガン酸カリウムからなる付着物を前記試薬の蒸留水で自動的に洗浄する自動洗浄装置とを備えている。

この構成によれば、光センサで試料容器の有無を自動的に検出した後に試薬を試料容器に注入し、その後、光センサで試薬の色変化を自動的に検出した後で試料中の水銀ガスの測定前に、試料容器の内壁に付着した付着物を自動的に洗浄して、該水銀ガスを測定する。したがって、従来と異なり、前処理装置と水銀検出装置を一体型にすると同時に、該前処理装置で光センサにより試料容器の有無および試薬の色変化を自動的に検出するから、自動的に試料前処理が可能となる。

好ましくは、前記光センサがレーザーセンサである。したがって、試料容器の有無および試薬の色変化をそれぞれ正確に検出できる。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る自動前処理機構付き還元気化水銀測定装置を示す構成図である。本装置は、工場排水、土壌溶出水、飲料水、河川水、雨水、湖沼水などの試料について、試料の前処理を行ったのちに、還元気化法により水銀ガスを発生させて、試料中の水銀を測定するものであり、自動的に試料の前処理を行うものである。

本装置は、前処理装置１、試薬分注装置２、水銀検出装置３、パーソナルコンピュータ（制御部）４およびプリンタ５を備えている。試料中の水銀は、公定法（ＪＩＳ Ｋ ０１０２）で規定されるとおり、所定の試料前処理後、還元気化法で水銀ガスを発生させて、原子吸光法で測定される。

本装置の前処理装置１は、試料の前処理を自動的に行うもので、試料容器１０、Ｘ−Ｙ−Ｚ方向に駆動する試料容器キャップ１１、アルミブロック製の試料ステージ１２、試料容器１０を加熱するヒータ１３、および試料容器１０を冷却する冷却ファン１４のほかに、光センサ７および自動洗浄装置８を備えている。試料容器キャップ１１には複数の貫通した試料分注用のチューブ１５が保持されている。

光センサ７は、投光した光の検出対象からの反射光を受光した光の光量の変化に基づいて検出を行うもので、非接触で検出するため試料のコンタミネーション（汚染）が生じない。この光センサ７には、例えばレーザー光を用いた反射型のレーザーセンサが好ましく用いられる。この場合、後述する試料容器１０の有無および試料容器１０内の試薬の色変化をそれぞれより正確に検出できる。

自動洗浄装置８は、試料容器キャップ１１を自動的に洗浄するもので、前記試料ステージ１２上で試料容器キャップ１１を移動させ、試料分注装置２から注入された蒸留水が入ったリンスビン１６内で洗浄したのち、リンスビン１６内の洗浄液を排液する。

この前処理装置１は、試薬が注入される前に試料容器１０の有無の検出、および試薬が注入された後に試料容器１０内における試薬（過マンガン酸）の色変化の検出を光センサ７で自動的に行うとともに、自動洗浄装置８により、水銀ガスの測定前に試料分注装置２で試料容器１０の内壁に付着した付着物（過マンガン酸カリウム）を試薬の蒸留水で自動的に洗浄する。

試薬分注装置２は、前記試料容器１０とチューブ１５を介して連結されており、試料容器１０への分注液として所定量の硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、硝酸（ＨＮＯ_３）、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ_４）溶液、ペルオキソニ硫酸カリウム（Ｋ_２Ｓ_２Ｏ_８）溶液、塩化ヒドロキシルアンモニウム（ＨＯＮＨ_３Ｃｌ）溶液、塩化スズ（ＳｎＣｌ_２）溶液、蒸留水（Ｈ_２Ｏ）が例えばチューブポンプによる分注方式で分注される。塩化スズ（ＳｎＣｌ_２）溶液は還元気化法における還元剤として、蒸留水（Ｈ_２Ｏ）は試料容器洗浄用のリンスに使用される。

水銀検出装置３は、前処理装置１で発生させた水銀ガスを原子吸光法により測定するもので、吸収セル２１、光電管２２、プリアンプ２３、演算処理装置２４、タッチパネル２５、低圧水銀放電管２６、半導体センサ２７、除湿器２８、ドレインタンク２９、フィルタ３０、エアポンプ３１を備えている。

制御部（パーソナルコンピュータ）４は、前処理装置１について、前記光センサ７による試料容器１０の有無の検出制御および試料容器１０内の試薬の色検出制御、図示しないタイマを用いた各処理時間の制御、図示しない温度センサを用いた加熱および冷却温度の制御のほかに、試薬分注装置２および水銀検出装置３を含む装置全体を制御する。

上記構成を有する装置における自動前処理の動作について説明する。本動作は、制御部４に格納されたプログラムに基づいた手順で行われる。

まず、試料容器１０の有無が光センサ７により検出される。
試薬は予め決められた所定位置に置かれた試料容器１０に注入されるが、試料容器１０が人為的ミスで所定位置に置かれなかったり、プログラムミスで試料容器１０の位置が誤って設定された場合には、試薬が試料容器１０に注入されないことになる。このため、光センサ７により試料容器１０の有無が検出される。光センサ７により試料容器１０が所定位置にないと検出される場合には、試薬注入が中止される。試料容器１０が所定位置にあることを光センサ７により確認されると、試薬注入が開始される。

試料に硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、硝酸（ＨＮＯ_３）、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ_４）溶液の試薬が加えられ、振り混ぜられて１５分間放置される。このとき、過マンガン酸の色が消えていることが、前記光センサ７により検出される。過マンガン酸の色が消えている時、つまり未分解試料が残っている時は、溶液の赤い色が１５分間持続するまで、過マンガン酸カリウム溶液が少量ずつ加えられる。

こうして、光センサ７を用いて、試薬注入前に試料容器１０の有無の検出、試薬注入後に試料容器１０内の試薬（過マンガン酸）の色変化の検出が自動的に行われる。

次に、ペルオキソニ硫酸カリウム（Ｋ_２Ｓ_２Ｏ_８）溶液が加えられ、約９５℃で２時間加熱される。その後、室温まで冷却され、塩化ヒドロキシルアンモニウム（ＨＯＮＨ_３Ｃｌ）溶液が添加されて、過剰の過マンガン酸が還元される。

試料容器１０内の試料が加熱の間に蒸発することにより、試料容器１０内壁に溶液中に含まれている過マンガン酸カリウムがこびりつく。この過マンガン酸カリウムは後に発生させる水銀ガスを吸着し測定値に影響を与えるので、除去する必要がある。そこで、試料分注装置２から送られる試薬の蒸留水（Ｈ_２Ｏ）により、前記加熱後の所定時間後に内壁の洗浄が開始され、所定時間洗浄が行われる。こうして、試料分注装置２を用いて、試料中の水銀ガスの測定前に試料容器１０の内壁に付着した付着物（過マンガン酸カリウム）が自動的に洗浄される。

前記前処理後の溶液に対して、還元気化法により塩化スズ（ＳｎＣｌ_２）溶液が還元剤として加えられ、水銀ガスを発生させる。この場合、試料容器１０内の図示しないバブラーが用いられる。この前処理装置１で発生させた水銀ガスは、水銀検出装置３により原子吸光法で測定される。

以上のように、本発明によれば、光センサ７で試料容器１０の有無を自動的に検出した後に試薬を試料容器１０に注入し、その後、光センサ７で試薬の過マンガン酸の色変化を自動的に検出した後で試料中の水銀ガスの測定前に、試料容器１０の内壁に付着した過マンガン酸カリウムからなる付着物を試薬の蒸留水で自動的に洗浄して、該水銀ガスを測定する。これにより、本発明は、従来と異なり、前処理装置１と水銀検出装置３を一体型にするとともに、該前処理装置１で光センサ７により試料容器１０の有無および試薬の過マンガン酸の色変化を自動的に検出するから、自動的に試料前処理が可能となる。

本発明の一実施形態に係る自動前処理機構付き還元気化水銀測定装置を示す構成図である。

符号の説明

１：試料前処理装置
２：試薬分注装置
３：水銀検出装置
４：パーソナルコンピュータ（制御部）
７：光センサ
８：自動洗浄装置
１０：試料容器

Claims (2)

1. 試料前処理装置で試料の前処理を行ったのちに、還元気化法により水銀ガスを発生させて、試料中の水銀を測定する還元気化水銀測定装置であって、
   前記前処理装置は、
   少なくとも過マンガン酸溶液および蒸留水を含む複数の試薬を、試料が収納された試料容器に注入する試薬分注装置と、
   試薬が注入される前に試料容器の有無の検出、および試薬が注入された後に試料容器内における前記試薬の過マンガン酸の色変化の検出を自動的に行う光センサと、
   前記過マンガン酸の色変化を光センサで自動的に検出した後で試料中の水銀ガスの測定前に、試料容器の内壁に付着した過マンガン酸カリウムからなる付着物を前記試薬の蒸留水で自動的に洗浄する自動洗浄装置とを備えた、
   自動的に試料前処理を行う自動前処理機構付き還元気化水銀測定装置。
2. 請求項１において、
   前記光センサがレーザーセンサである自動前処理機構付き還元気化水銀測定装置。

Images