JP2013246053A - Measuring device and method for total organic carbon concentration - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring device and a measuring method for a total organic carbon concentration capable of simply measuring an amount of carbon dioxide generated from oxidation of an organic matter with a high degree of accuracy.SOLUTION: A measuring device for a total carbon concentration comprises: an oxidation decomposition section which oxidizes and decomposes an organic matter contained in a liquid sample to generate carbon dioxide by irradiating the sample liquid with ultraviolet light and extricates the carbon dioxide from the sample liquid; a carbon dioxide absorption section which absorbs the extricated carbon dioxide; and a measurement section which measures an amount of the absorbed carbon dioxide. The oxidation decomposition section has: a reaction container where the organic matter contained in the sample liquid is oxidized and decomposed; an ultraviolet light source which is arranged to irradiate the reaction container; and gas transfer means which is connected to the reaction container and bubbles the sample liquid inside the reaction container. The carbon dioxide absorption section has an absorption container to store liquid which has alkalinity to absorb the carbon dioxide transferred from the reaction container and contains metallic ions to form insoluble carbonate. The measurement section has a turbidity meter which measures turbidity of the liquid in the absorption container.

Description

本発明は、試料液中に含まれる全有機炭素の濃度を測定する装置及び測定方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and a measurement method for measuring the concentration of total organic carbon contained in a sample solution.

全有機炭素(以下、TOCという)とは、水中に含まれる有機物の炭素量で表わされる水質指標のひとつである。水質管理が求められる水道水、工業用水、産業排水、下水及び環境水等の水試料についてTOCの濃度が測定され、その値により水質の評価が行われている。   Total organic carbon (hereinafter referred to as TOC) is one of water quality indexes represented by the carbon content of organic substances contained in water. The concentration of TOC is measured for water samples such as tap water, industrial water, industrial wastewater, sewage and environmental water that require water quality management, and the water quality is evaluated based on the measured value.

TOC濃度の測定は、試料中に含まれる有機物を酸化分解して二酸化炭素とし、生成した二酸化炭素の量を測定することにより行われる。有機物を酸化分解する工程としては、白金等の触媒を用いて測定試料中に含まれる有機物を高温で燃焼させる燃焼酸化法と、紫外線を用いて有機物を酸化分解させる湿式酸化法とがある。一般的に、下水や産業排水等のTOC濃度が高い試料を測定する場合には燃焼酸化法が、上水や水道水、純水等のTOC濃度が低い試料を測定する場合には湿式酸化法が用いられている。   The TOC concentration is measured by oxidizing and decomposing an organic substance contained in a sample into carbon dioxide, and measuring the amount of carbon dioxide produced. As a process of oxidatively decomposing organic matter, there are a combustion oxidation method in which an organic matter contained in a measurement sample is burned at a high temperature using a catalyst such as platinum, and a wet oxidation method in which an organic matter is oxidatively decomposed using ultraviolet rays. Generally, the combustion oxidation method is used when measuring samples with high TOC concentrations such as sewage and industrial wastewater, and the wet oxidation method is used when measuring samples with low TOC concentrations such as tap water, tap water, and pure water. Is used.

生成した二酸化炭素の量を測定する工程としては、燃焼酸化法又は湿式酸化法のいずれの方法で生成した二酸化炭素についても、高感度の非分散型赤外線式ガス分析計(以下、「NDIR」という)により定量する方法が一般的に採用されている。   As a step of measuring the amount of carbon dioxide produced, carbon dioxide produced by either combustion oxidation method or wet oxidation method is a highly sensitive non-dispersive infrared gas analyzer (hereinafter referred to as “NDIR”). ) Is generally employed.

また、特許文献1には、TOC濃度の測定装置を小型化するため、湿式酸化法により生成した二酸化炭素について、ガス透過性膜を介して分離し、導電率センサで定量する方法が記載されている。   Patent Document 1 describes a method for separating carbon dioxide generated by a wet oxidation method through a gas-permeable membrane and quantifying it with a conductivity sensor in order to reduce the size of a TOC concentration measuring device. Yes.

特開2006−90732号公報JP 2006-90732 A

下水や産業排水等の有機物が多く含まれる試料を測定するにあたっては、主に、上述の燃焼酸化法と非分散型赤外線式ガス分析計(NDIR)とを組み合わせた測定装置が用いられる。しかしながら、この測定装置では、酸化反応を行う燃焼炉の温度を900度以上とするために消費電力が大きく、高価な白金等の酸化触媒を劣化する度に交換する必要があるため、測定に係るコストが高いという問題があった。また、燃焼炉が大掛かりであり、精密光学機器である高感度のNDIRが組み込まれていることから、装置が大型になると共に装置自体の価格が高額であり、装置を導入し難いという問題があった。   In measuring a sample containing a large amount of organic matter such as sewage and industrial wastewater, a measurement apparatus that mainly combines the above-described combustion oxidation method and a non-dispersive infrared gas analyzer (NDIR) is used. However, in this measuring apparatus, since the temperature of the combustion furnace that performs the oxidation reaction is set to 900 ° C. or more, the power consumption is large, and it is necessary to replace the oxidation catalyst such as expensive platinum every time it deteriorates. There was a problem of high cost. In addition, since the combustion furnace is large and a high-sensitivity NDIR, which is a precision optical instrument, is incorporated, there is a problem that the apparatus becomes large and the price of the apparatus itself is high, making it difficult to introduce the apparatus. It was.

また、特許文献1に記載の湿式酸化法と導電率による二酸化炭素量の測定とを組み合わせた測定装置では、下水や産業排水等のような高濃度の有機物が含まれている試料については対応することができず、水道水等の低濃度の有機物が含まれている試料を評価するための装置に留まっていた。   Moreover, in the measuring apparatus which combined the wet oxidation method of patent document 1, and the measurement of the amount of carbon dioxide by electrical conductivity, it respond | corresponds about the sample containing high concentration organic substances, such as a sewage and an industrial wastewater. It was not possible, and it remained in the apparatus for evaluating the sample containing low concentration organic substances, such as tap water.

さらに、湿式酸化法を採用する場合には、高濃度のぺルオキソ二硫酸塩や過塩素酸塩等の酸化薬剤を試料に加えて酸化反応を促進することが行われているが、酸化薬剤を使用しないと下水や産業排水等のような高濃度の有機物を含む試料に対する酸化分解効率は低く、対応することができなかった。   Furthermore, when the wet oxidation method is adopted, an oxidizing agent such as peroxodisulfate or perchlorate with a high concentration is added to the sample to promote the oxidation reaction. If not used, the oxidative decomposition efficiency for samples containing high concentrations of organic substances such as sewage and industrial wastewater was low and could not be handled.

このように、下水や産業排水等の有機物を多く含む試料のTOC濃度を手軽に分析したいというニーズに応えられる、試料中の有機物の効率的な湿式酸化方法及び酸化反応により生成した二酸化炭素の簡単な測定方法並びにそれらを組み合わせた小型で安価なTOC濃度の測定装置は実現していない。   In this way, an efficient wet oxidation method for organic matter in a sample and simple carbon dioxide produced by an oxidation reaction that can meet the need to easily analyze the TOC concentration of a sample containing a large amount of organic matter such as sewage and industrial wastewater. No simple measurement method and a small and inexpensive TOC concentration measurement device combining them.

本発明は上述した点に鑑みて案出されたもので、その目的は、NDIRや導電率測定機器を使用せずに、有機物の酸化により生成した二酸化炭素量の測定を簡単かつ高い精度で行うことができる測定装置及び測定方法を提供することにある。   The present invention has been devised in view of the above points, and its purpose is to easily and accurately measure the amount of carbon dioxide produced by oxidation of organic matter without using NDIR or conductivity measuring equipment. An object of the present invention is to provide a measuring apparatus and a measuring method that can be used.

本発明の他の目的は、湿式酸化法において、ぺルオキソ二硫酸塩や過塩素酸塩等の酸化薬剤を使用せずに、下水や産業排水等のような試料液に含まれる高濃度の有機物を充分に酸化分解し、高い精度で全有機炭素濃度を測定できる測定装置及び測定方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a high-concentration organic substance contained in a sample solution such as sewage or industrial wastewater without using an oxidizing agent such as peroxodisulfate or perchlorate in the wet oxidation method. Is to provide a measuring apparatus and a measuring method capable of measuring the total organic carbon concentration with high accuracy.

本発明の他の目的は、上述の新しい測定方法を採用することにより、装置全体が小型であり、安価なTOC濃度の測定装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an inexpensive TOC concentration measuring device by adopting the above-described new measuring method, whereby the entire device is small in size.

上記課題を解決するため、本発明の全有機炭素の測定装置は、試料液に紫外線を照射し、試料液に含まれる有機物を酸化分解して二酸化炭素を発生させ、試料液から二酸化炭素を放出させる酸化分解部と、放出された二酸化炭素を吸収する二酸化炭素吸収部と、吸収された二酸化炭素の量を測定する測定部とを有し、酸化分解部は、試料液に含まれる有機物の酸化分解を行う反応容器と、反応容器を照射するように配置される紫外線光源と、反応容器に接続され反応容器内の試料液をバブリングする気体移送手段とを備え、二酸化炭素吸収部は、反応容器から移送された二酸化炭素を吸収するアルカリ性を呈し、難溶性の炭酸塩を形成させる金属イオンを含む液を収容する吸収容器を備え、測定部は、吸収容器内の液の濁度を測定する濁度計を備えている。   In order to solve the above problems, the total organic carbon measuring apparatus of the present invention irradiates a sample liquid with ultraviolet rays, oxidatively decomposes organic substances contained in the sample liquid to generate carbon dioxide, and releases carbon dioxide from the sample liquid. An oxidative decomposition part, a carbon dioxide absorption part that absorbs the released carbon dioxide, and a measurement part that measures the amount of absorbed carbon dioxide, and the oxidative decomposition part oxidizes organic matter contained in the sample liquid A reaction vessel for performing decomposition, an ultraviolet light source disposed so as to irradiate the reaction vessel, and a gas transfer means connected to the reaction vessel for bubbling the sample liquid in the reaction vessel. An absorption container that contains a liquid containing metal ions that form an insoluble alkali carbonate that absorbs carbon dioxide transferred from the container, and the measurement unit is a turbidity that measures the turbidity of the liquid in the absorption container. Meter It is provided.

試料液中の有機物は、酸化分解部の反応容器内で紫外線光源から照射される紫外線により酸化分解されて二酸化炭素となる。このとき、反応容器内の試料液を気体移送手段でバブリングすることにより、試料液の紫外線受光量が増大して酸化分解の効率が高くなり、かつ、発生した二酸化炭素は二酸化炭素ガスとして放出される。放出された二酸化炭素ガスは反応容器から二酸化炭素吸収部に移送され、二酸化炭素吸収部の吸収容器内でアルカリ性を呈する液に吸収されて炭酸イオンとなる。さらに、吸収された二酸化炭素、すなわち炭酸イオンは、難溶性の炭酸塩を形成する金属イオン等の陽イオンと反応せしめることによって難溶性の炭酸塩となって微小粒子を形成する。この難溶性炭酸塩の微小粒子の量は測定部の濁度計で定量され、試料液に含まれている有機物の濃度、すなわち全有機炭素濃度が測定される。   The organic matter in the sample solution is oxidized and decomposed into carbon dioxide by the ultraviolet rays irradiated from the ultraviolet light source in the reaction vessel of the oxidation decomposition portion. At this time, by bubbling the sample liquid in the reaction vessel with the gas transfer means, the amount of received UV light of the sample liquid increases, the efficiency of oxidative decomposition increases, and the generated carbon dioxide is released as carbon dioxide gas. The The released carbon dioxide gas is transferred from the reaction vessel to the carbon dioxide absorption part, and is absorbed by the alkaline solution in the absorption container of the carbon dioxide absorption part to become carbonate ions. Further, the absorbed carbon dioxide, that is, carbonate ions, reacts with a cation such as a metal ion that forms a hardly soluble carbonate to form a hardly soluble carbonate to form fine particles. The amount of the fine particles of the hardly soluble carbonate is quantified by a turbidimeter of the measuring unit, and the concentration of organic matter contained in the sample solution, that is, the total organic carbon concentration is measured.

また、本発明の全有機炭素濃度の測定装置の紫外線光源は、複数の照射部を有し、反応容器を複数の方向から照射すると共に反応容器内の試料液を加温するように近接して配置されていることも好ましい。試料液に複数の方向から紫外線を近接して照射することにより、紫外線受光量が増大すると共に試料液が好適に温められ、試料液中の有機物の酸化分解の反応性が高められる。それゆえ、試料液中の有機物を確実に酸化分解して二酸化炭素を発生させることができる。   In addition, the ultraviolet light source of the total organic carbon concentration measuring apparatus of the present invention has a plurality of irradiation units, and irradiates the reaction container from a plurality of directions and is close to the sample liquid in the reaction container. It is also preferred that they are arranged. By irradiating the sample liquid with ultraviolet rays in close proximity from a plurality of directions, the amount of received ultraviolet light is increased and the sample liquid is suitably warmed, and the reactivity of oxidative decomposition of organic substances in the sample liquid is increased. Therefore, carbon dioxide can be generated by reliably oxidizing and decomposing organic substances in the sample solution.

また、本発明の全有機炭素濃度の測定装置の気体移送手段は、反応容器内の試料液をバブリングすることにより、試料液の液面の高さを15%〜70%増加させるように構成されていることも好ましい。反応容器内の試料液が気泡で攪拌され、試料液及び触媒として用いられる酸化チタン粒子を混合・均一に分散すると共に、紫外線受光面積、すなわち紫外線受光量も増大するために、試料液中の有機物を確実に酸化分解して二酸化炭素を発生させることができる。   The gas transfer means of the total organic carbon concentration measuring device of the present invention is configured to increase the liquid level of the sample liquid by 15% to 70% by bubbling the sample liquid in the reaction vessel. It is also preferable. The sample liquid in the reaction vessel is agitated with air bubbles, and the titanium oxide particles used as the sample liquid and catalyst are mixed and dispersed uniformly, and the ultraviolet light receiving area, that is, the amount of ultraviolet light received increases. Can be reliably oxidatively decomposed to generate carbon dioxide.

さらに、気体移送手段は、気体を反応容器と吸収容器とを循環して移送するように構成されていることも好ましい。一定時間、循環させることで、反応容器で発生・放出させた二酸化炭素を吸収容器内のアルカリ性を呈する液に確実に吸収させることができるため、全有機炭素濃度を高い精度で測定することができる。   Further, the gas transfer means is preferably configured to circulate and transfer the gas between the reaction vessel and the absorption vessel. By circulating for a certain period of time, the carbon dioxide generated and released in the reaction vessel can be surely absorbed by the alkaline liquid in the absorption vessel, so that the total organic carbon concentration can be measured with high accuracy. .

さらに、本発明の全有機炭素濃度の測定装置の金属イオンは、アルカリ土類金属イオンであることも好ましい。これにより、吸収液に吸収された二酸化炭素を難溶性の炭酸塩として好適に不溶化させる物質が選択される。吸収容器内の液に吸収された二酸化炭素は、アルカリ土類金属炭酸塩の微小粒子を形成する。   Furthermore, it is also preferable that the metal ion of the measuring apparatus for the total organic carbon concentration of the present invention is an alkaline earth metal ion. Thereby, the substance which suitably insolubilizes the carbon dioxide absorbed by the absorption liquid as a hardly soluble carbonate is selected. Carbon dioxide absorbed in the liquid in the absorption container forms fine particles of alkaline earth metal carbonate.

さらに、本発明の全有機炭素濃度の測定装置に用いられるアルカリ土類金属イオンは、ストロンチウムイオンであることも好ましい。これにより、二酸化炭素をさらに好適に不溶化させる物質が選択される。吸収液に吸収された二酸化炭素は、炭酸ストロンチウムなどの微小粒子を形成する。   Furthermore, it is also preferable that the alkaline earth metal ion used in the measuring apparatus for the total organic carbon concentration of the present invention is a strontium ion. Thereby, the substance which insolubilizes carbon dioxide more suitably is selected. Carbon dioxide absorbed in the absorbing solution forms fine particles such as strontium carbonate.

また、本発明の全有機炭素の測定方法は、試料液に紫外線を照射して試料液に含まれる有機物を酸化分解し、二酸化炭素を発生させる工程と、試料液を酸性条件下でバブリングして、試料液から二酸化炭素を放出させる工程と、放出された二酸化炭素をアルカリ性を呈する吸収液に吸収させる工程と、吸収液に吸収された二酸化炭素と、難溶性の炭酸塩を形成させる金属イオンとを反応させて、吸収液中に難溶性の炭酸塩を生成させる工程と、難溶性の炭酸塩を含む吸収液の濁度を測定する工程とを有することを特徴とする。   The method for measuring total organic carbon according to the present invention includes a step of irradiating a sample solution with ultraviolet rays to oxidatively decompose organic substances contained in the sample solution to generate carbon dioxide, and bubbling the sample solution under acidic conditions. , A step of releasing carbon dioxide from the sample solution, a step of absorbing the released carbon dioxide in an absorbing solution exhibiting alkalinity, carbon dioxide absorbed in the absorbing solution, and metal ions that form a hardly soluble carbonate. And a step of producing a poorly soluble carbonate in the absorbent and a step of measuring the turbidity of the absorbent containing the poorly soluble carbonate.

試料液に含まれる有機物が紫外線により酸化分解され、試料液中に二酸化炭素が発生する。この試料液を酸性条件でバブリングすることにより、試料液に含まれる二酸化炭素のほとんど全量が二酸化炭素ガスとして試料液から放出される。放出された二酸化炭素ガスはアルカリ性の吸収液に吸収されて炭酸イオンとなる。さらに、吸収液中の炭酸イオンは、難溶性の炭酸塩を形成する金属イオン等の陽イオンと反応して難溶性の炭酸塩を形成し、吸収液中で微小粒子を形成する。この吸収液の濁度を測定することにより、試料液に含まれている有機物の濃度、すなわち全有機炭素濃度が測定される。   Organic matter contained in the sample solution is oxidized and decomposed by ultraviolet rays, and carbon dioxide is generated in the sample solution. By bubbling this sample solution under acidic conditions, almost all of the carbon dioxide contained in the sample solution is released from the sample solution as carbon dioxide gas. The released carbon dioxide gas is absorbed by the alkaline absorbent and becomes carbonate ions. Furthermore, the carbonate ions in the absorption liquid react with cations such as metal ions that form a poorly soluble carbonate to form a poorly soluble carbonate and form fine particles in the absorbent. By measuring the turbidity of this absorbing solution, the concentration of organic substances contained in the sample solution, that is, the total organic carbon concentration is measured.

また、本発明の全有機炭素の測定方法の二酸化炭素を発生させる工程には、試料液に複数の方向から紫外線を照射すると共に試料液の液温を加温することを含むことも好ましい。試料液に複数の方向から紫外線を照射すると共に試料液を加温することにより、試料液中の有機物の酸化分解効率が高められる。それゆえ、試料液中の有機物を確実に酸化分解して二酸化炭素を発生させることができる。   The step of generating carbon dioxide in the total organic carbon measurement method of the present invention preferably includes irradiating the sample liquid with ultraviolet rays from a plurality of directions and heating the liquid temperature of the sample liquid. By irradiating the sample solution with ultraviolet rays from a plurality of directions and heating the sample solution, the oxidative decomposition efficiency of the organic matter in the sample solution is enhanced. Therefore, carbon dioxide can be generated by reliably oxidizing and decomposing organic substances in the sample solution.

また、本発明の全有機炭素の測定方法の二酸化炭素を発生させる工程には、試料液の液面の高さを15%〜70%増加させるように試料液をバブリングすることを含むことも好ましい。試料液が気泡で攪拌されて試料水や触媒として用いられる酸化チタン粒子が均一に混合・分散されると共に試料液量あたりの紫外線受光量も増大する。それゆえ、試料液中の有機物を確実に酸化分解して二酸化炭素を発生させることができる。   Moreover, it is also preferable that the step of generating carbon dioxide in the method for measuring total organic carbon of the present invention includes bubbling the sample liquid so as to increase the height of the liquid surface of the sample liquid by 15% to 70%. . The sample liquid is agitated with bubbles to uniformly mix and disperse the sample water and titanium oxide particles used as a catalyst, and the amount of received UV light per sample liquid volume also increases. Therefore, carbon dioxide can be generated by reliably oxidizing and decomposing organic substances in the sample solution.

そして、本発明の全有機炭素の測定方法の難溶性の炭酸塩は、アルカリ土類金属炭酸塩であることも好ましい。これにより、吸収液に吸収された二酸化炭素を難溶性の炭酸塩として好適に不溶化させる物質が選択される。吸収液に吸収された二酸化炭素は、アルカリ土類金属炭酸塩の微小粒子を形成する。   And it is also preferable that the poorly soluble carbonate of the method for measuring total organic carbon of the present invention is an alkaline earth metal carbonate. Thereby, the substance which suitably insolubilizes the carbon dioxide absorbed by the absorption liquid as a hardly soluble carbonate is selected. The carbon dioxide absorbed in the absorbing liquid forms alkaline earth metal carbonate microparticles.

また、本発明の全有機炭素の測定方法のアルカリ土類金属炭酸塩は、炭酸ストロンチウムであることも好ましい。これにより、二酸化炭素をさらに好適に不溶化させる物質が選択される。吸収液に吸収された二酸化炭素は、炭酸ストロンチウムの微小粒子を形成する。   Moreover, it is also preferable that the alkaline earth metal carbonate in the method for measuring total organic carbon of the present invention is strontium carbonate. Thereby, the substance which insolubilizes carbon dioxide more suitably is selected. The carbon dioxide absorbed in the absorbing solution forms strontium carbonate microparticles.

本発明によれば、以下のような優れた効果を有する全有機炭素濃度の測定装置及び測定方法を提供することができる。
(1)有機物の酸化反応により生成した二酸化炭素を、NDIRや導電率測定器等の高価な機器を使用することなく、簡単に、かつ高い精度で定量することができる。
(2)白金等の触媒及び燃焼炉、又は酸化薬剤を使用することなく、試料液に含まれる高濃度の有機物を、効率的に酸化分解し、高い精度で全有機炭素濃度を測定することができる。
(3)装置全体が小型であり、装置自体が非常に安価であり、測定に係るコストも安価な全有機炭素濃度の測定装置が得られる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the measuring apparatus and measuring method of the total organic carbon density | concentration which have the following outstanding effects can be provided.
(1) Carbon dioxide generated by the oxidation reaction of organic matter can be quantified easily and with high accuracy without using expensive equipment such as NDIR or conductivity measuring instrument.
(2) Without using a catalyst such as platinum and a combustion furnace, or an oxidizing agent, it is possible to efficiently oxidize and decompose high-concentration organic substances contained in the sample solution and measure the total organic carbon concentration with high accuracy. it can.
(3) The whole apparatus is small, the apparatus itself is very inexpensive, and the measuring apparatus for the total organic carbon concentration can be obtained at a low cost for measurement.

本発明の一実施形態に係る全有機炭素濃度の測定装置の概略図である。It is the schematic of the measuring apparatus of the total organic carbon concentration which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の実施形態に係る全有機炭素の測定方法を概略的に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows schematically the measuring method of all the organic carbon which concerns on embodiment of FIG. 塩化ストロンチウム濃度と炭酸ストロンチウムの微小粒子による濁度との関係の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the relationship between the strontium chloride density | concentration and the turbidity by the fine particle of strontium carbonate. 濁度と各炭素濃度との関係の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the relationship between turbidity and each carbon concentration.

以下、図1を参照しつつ本発明の一実施形態に係る全有機炭素濃度の測定装置について説明する。   Hereinafter, a total organic carbon concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1に示すように、本実施形態に係る全有機炭素濃度の測定装置1は、試料液Wに紫外線を照射して、試料液W中の有機物の酸化分解を行い、発生する二酸化炭素を二酸化炭素ガスとして放出させる酸化分解部2を備える。この酸化分解部2は内部に導入された試料液Wの酸化分解反応が行われる反応容器20と、反応容器20の内部に導入された試料液Wに紫外線を照射するべくこの反応容器20の近傍に設置されている紫外線光源21と、反応容器20に接続されており反応容器20内の試料液Wをバブリングする気体移送手段、すなわち、エアポンプ5及び各流路とを有している。さらに、この測定装置1は酸化分解部2で発生して放出された二酸化炭素を吸収する二酸化炭素吸収部3と、二酸化炭素吸収部3に吸収された二酸化炭素の量を測定する測定部4とを備えている。この二酸化炭素吸収部3は、吸収容器30を備えており、この吸収容器30は、反応容器20の上部に気体流路Lを介して接続されており、反応容器20の下部に流路L、コック22、気体流路L、エアポンプ5及び気体流路Lを介して接続されている。これにより、気体は、気体流路L、気体流路L、エアポンプ5、気体流路L、コック22及び流路Lを介して移送され、反応容器20と吸収容器30との間を反応容器20の上部から吸収容器30の向きに循環するように構成されている。吸収容器30の内部には、反応容器20から気体流路Lを介して移送された二酸化炭素を吸収し、難溶性の炭酸塩を形成して不溶化させる吸収液31が収容されている。そして、二酸化炭素の量を測定する測定部4は、吸収液31の濁度を測定する濁度計40と電源41とを有している。 As shown in FIG. 1, the total organic carbon concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment irradiates a sample liquid W with ultraviolet rays, oxidatively decomposes organic substances in the sample liquid W, and generates carbon dioxide as carbon dioxide. An oxidative decomposition unit 2 is provided which is released as carbon gas. The oxidative decomposition section 2 is a reaction vessel 20 in which an oxidative decomposition reaction of the sample liquid W introduced therein is performed, and the vicinity of the reaction vessel 20 so as to irradiate the sample liquid W introduced into the reaction vessel 20 with ultraviolet rays. And a gas transfer means connected to the reaction vessel 20 for bubbling the sample liquid W in the reaction vessel 20, that is, the air pump 5 and each flow path. Further, the measuring device 1 includes a carbon dioxide absorbing section 3 that absorbs carbon dioxide generated and released by the oxidative decomposition section 2, and a measuring section 4 that measures the amount of carbon dioxide absorbed by the carbon dioxide absorbing section 3. It has. The carbon dioxide absorption unit 3 includes an absorption container 30, which is connected to the upper part of the reaction container 20 via a gas flow path L 3, and the flow path L to the lower part of the reaction container 20. 1 , the cock 22, the gas flow path L 2 , the air pump 5 and the gas flow path L 4 are connected. Thereby, the gas is transferred through the gas flow path L 3 , the gas flow path L 4 , the air pump 5, the gas flow path L 2 , the cock 22 and the flow path L 1 , and between the reaction container 20 and the absorption container 30. Is circulated from the upper part of the reaction vessel 20 toward the absorption vessel 30. Inside the absorption vessel 30, the reaction vessel 20 through the gas flow path L 3 absorbs the transported carbon dioxide absorbing liquid 31 to be insoluble by forming a carbonate sparingly soluble is accommodated. The measuring unit 4 that measures the amount of carbon dioxide has a turbidimeter 40 that measures the turbidity of the absorbent 31 and a power source 41.

測定装置1の測定対象たる試料液Wは、特に限定されるものではないが、その一例としては、TOCを高濃度で含む下水や産業排水等が挙げられる他、環境水や上水等も挙げられる。   The sample liquid W which is a measurement target of the measuring apparatus 1 is not particularly limited, but examples thereof include sewage and industrial wastewater containing TOC at a high concentration, as well as environmental water and clean water. It is done.

次に、本実施形態における二酸化炭素吸収部3の構成について詳細に説明する。二酸化炭素吸収部3は、吸収容器30とその中に収容される吸収液31とから概略構成される。この吸収容器30には、気体の流入部301と、気体の流出部302とが備えられ、吸収容器30の内部には吸収液31が収容されている。吸収容器30は酸化分解部2の反応容器20の上部と気体流路Lを介して接続されており、気体流路Lを介して移送された気体Aは、吸収容器30に流入部301から流入する。流入部301の位置は吸収液31の液面よりも十分下になるように配置されている。また、気体の流出部302は、吸収液31が流出しないよう、吸収液31の液面よりも上になるように、吸収容器30の上部に配置されている。本実施形態において、吸収容器30は、後述する濁度計40の測定セル(測定容器)としても用いるため、その外周面及び底部は透明のガラス又は透明の樹脂等の材料で形成されているが、測定セルとして使用しない場合には、これに限定されない。 Next, the structure of the carbon dioxide absorption part 3 in this embodiment is demonstrated in detail. The carbon dioxide absorption part 3 is roughly comprised from the absorption container 30 and the absorption liquid 31 accommodated in it. The absorption container 30 includes a gas inflow portion 301 and a gas outflow portion 302, and an absorption liquid 31 is accommodated inside the absorption container 30. Absorption vessel 30 is connected via an upper and a gas flow path L 3 of the reaction vessel 20 of the oxidative decomposition unit 2, the gas A 2 which is transported through the gas flow path L 3 is inlet to the absorption vessel 30 Inflow from 301. The position of the inflow portion 301 is disposed so as to be sufficiently below the liquid surface of the absorbing liquid 31. Further, the gas outflow portion 302 is disposed above the absorption container 30 so as to be above the liquid surface of the absorption liquid 31 so that the absorption liquid 31 does not flow out. In this embodiment, since the absorption container 30 is also used as a measurement cell (measurement container) of the turbidimeter 40 described later, its outer peripheral surface and bottom are formed of a material such as transparent glass or transparent resin. When not used as a measurement cell, it is not limited to this.

吸収液31は、アルカリ性を呈し、難溶性の炭酸塩を形成させる金属塩を含んでいる。反応容器20で行われた有機物の酸化分解反応により発生し、放出された二酸化炭素ガスは、気体流路Lを通じて移送され、吸収容器30の流入部301から吸収液31に流入する。吸収液31がアルカリ性を呈していることから、気体A中の二酸化炭素は吸収液31に吸収され、炭酸イオンとなる。吸収液31が難溶性の炭酸塩を形成させる金属イオンを含んでいることから、吸収液31中のこの炭酸イオンは難溶性の炭酸塩を形成して微小粒子を生成する。 The absorbing liquid 31 is alkaline and contains a metal salt that forms a hardly soluble carbonate. Generated by the oxidative decomposition reaction of organic matter carried out in a reaction vessel 20, the released carbon dioxide gas is transported through the gas channel L 3, and flows into the absorption liquid 31 from the inlet portion 301 of the liquid storage container 30. Since the absorbing liquid 31 is alkaline, carbon dioxide in the gas A 2 is absorbed by the absorbing liquid 31 and becomes carbonate ions. Since the absorbing liquid 31 contains metal ions that form a hardly soluble carbonate, the carbonate ions in the absorbing liquid 31 form a hardly soluble carbonate to generate fine particles.

吸収液31は流入した二酸化炭素を十分に吸収できる程度にアルカリ性を呈していればよい。アルカリ性を呈するためには、特に限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、アンモニア水、水酸化カルシウム、水酸化バリウム又は水酸化ストロンチウム等が好適に用いられる。また、アルカリ性を呈する物質の濃度は、1ミリモル/L以上とし、とくに10ミリモル/L以上にすることによって高濃度の有機物から発生する二酸化炭素も確実に吸収することができる。   The absorbing liquid 31 only needs to exhibit alkalinity to such an extent that carbon dioxide that has flowed in can be sufficiently absorbed. Although it does not specifically limit in order to exhibit alkalinity, Sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, ammonia water, calcium hydroxide, barium hydroxide, strontium hydroxide, etc. are used suitably. Moreover, the density | concentration of the substance which exhibits alkalinity shall be 1 mmol / L or more, and the carbon dioxide which generate | occur | produces from a high concentration organic substance can also be absorbed reliably by making it especially 10 mmol / L or more.

上述したように、本実施形態における吸収液31には、難溶性の炭酸塩を形成させる金属イオンが含まれている。この金属イオンとしては、炭酸イオンと難溶性の炭酸塩を形成して不溶化し微小粒子を生じさせるものであればどのようなものでもよい。具体的には、アルカリ土類金属を含む第2族元素、コバルト、鉛、亜鉛、ニッケル又はマンガン等の金属イオンが好適に用いられるが、安全性が高く、環境負荷が低い観点から、アルカリ土類金属イオンがより好適に用いられ、カルシウム、バリウム、マグネシウム又はストロンチウムなどのアルカリ土類金属イオンがより好適に用いられる。特に炭酸塩の溶解度が小さいストロンチウムイオンが好ましい。これらの金属イオンを吸収液31に含有させるには、上記の金属イオンの塩化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩又は水酸化物等を吸収液31に溶解させることが好ましい。また、吸収液31中に含ませる金属イオンの濃度については、吸収液に含まれる炭酸イオン濃度が低い場合には、難溶性の炭酸塩の微小粒子を十分に形成させるために、比較的高濃度の金属イオンが必要になる。例えば、アルカリ土類金属のストロンチウムを用いる場合には、試料液のTOC濃度が5mg−C/L程度の場合には、ストロンチウム塩の濃度は約50ミリモル/L以上であることが望ましく、試料液のTOC濃度が15mg−C/L以上の場合には、ストロンチウム塩の濃度は約25ミリモル/L以上であることが望ましい。なお、本実施形態では吸収液としてのアルカリ性を呈する溶液に難溶性の炭酸塩を形成する金属イオンを含ませ、吸収と同時に難溶性の炭酸塩を形成させているが、吸収液として前述のアルカリ性を呈する液を用い、二酸化炭素を吸収させた後に前述の難溶性の炭酸塩を形成する金属イオンを吸収液に加える手段を設けるような構成としても良い。   As described above, the absorption liquid 31 in the present embodiment contains metal ions that form a hardly soluble carbonate. As the metal ion, any metal ion may be used as long as it forms a slightly soluble carbonate by forming a slightly soluble carbonate with carbonate ion. Specifically, Group II elements containing alkaline earth metals, metal ions such as cobalt, lead, zinc, nickel or manganese are preferably used. From the viewpoint of high safety and low environmental impact, More preferably, an alkali metal ion is used, and an alkaline earth metal ion such as calcium, barium, magnesium, or strontium is more preferably used. In particular, strontium ions having low carbonate solubility are preferred. In order to contain these metal ions in the absorption liquid 31, it is preferable to dissolve the chlorides, nitrates, sulfates, phosphates or hydroxides of the metal ions in the absorption liquid 31. Further, the concentration of metal ions contained in the absorbing liquid 31 is relatively high in order to sufficiently form fine particles of hardly soluble carbonate when the concentration of carbonate ions contained in the absorbing liquid is low. Metal ions are required. For example, when alkaline earth metal strontium is used, when the TOC concentration of the sample solution is about 5 mg-C / L, the concentration of the strontium salt is preferably about 50 mmol / L or more. When the TOC concentration is 15 mg-C / L or more, the concentration of the strontium salt is preferably about 25 mmol / L or more. In the present embodiment, a metal ion that forms a poorly soluble carbonate is included in a solution exhibiting alkalinity as an absorbing liquid, and a hardly soluble carbonate is formed simultaneously with absorption. It is good also as a structure which provides the means to add the metal ion which forms the above-mentioned hardly soluble carbonate after absorbing carbon dioxide, using the liquid which exhibits this.

次に、本実施形態における測定部4の構成について詳細に説明する。測定部4は、濁度計40と電源41とから概略構成されており、濁度計40は、吸収液31の濁度を測定できるように配置されている。本実施形態においては、二酸化炭素吸収部3の吸収容器30自体が、濁度計40の測定セルとして構成されており、吸収容器30の側面から濁度計40の光源を当てることにより、吸収液31の濁度が測定される。濁度計40は、透過光測定方式、散乱光測定方式、透過光・散乱光演算方式等、種々の方式の濁度計40が用いられる。また、吸収容器30内の吸収液31に直接濁度センサを投入し、濁度を測定するような構成としてもよいし、吸収容器30から吸収液31を別の容器に移したうえで濁度を測定するような構成とすることも可能である。   Next, the configuration of the measurement unit 4 in the present embodiment will be described in detail. The measuring unit 4 is schematically configured from a turbidimeter 40 and a power source 41, and the turbidimeter 40 is arranged so that the turbidity of the absorbent 31 can be measured. In the present embodiment, the absorption container 30 itself of the carbon dioxide absorption unit 3 is configured as a measurement cell of the turbidimeter 40, and the absorbing liquid is obtained by applying the light source of the turbidimeter 40 from the side surface of the absorption container 30. A turbidity of 31 is measured. As the turbidimeter 40, various methods such as a transmitted light measurement method, a scattered light measurement method, and a transmitted light / scattered light calculation method are used. Moreover, it is good also as a structure which puts a turbidity sensor directly in the absorption liquid 31 in the absorption container 30, and measures turbidity, or after transferring the absorption liquid 31 from the absorption container 30 to another container, turbidity. It is also possible to adopt a configuration that measures

次に、本実施形態の酸化分解部2の構成について詳細に説明する。酸化分解部2は、反応容器20と、紫外線光源21と、本実施形態での気体移送手段であるエアポンプ5とから概略構成される。この反応容器20には、試料液Wの流入又は試料液のバブリングのための気体Aの流入部201が備えられており、反応容器20内に試料液Wを流入するか、試料液のバブリングのための気体Aを流入するかは、コック22により選択される。同様に、この反応容器20には、気体の流出部202が備えられており、反応容器20は、流出部202と気体流路Lを介して二酸化炭素測定部3の吸収容器30と接続されている。 Next, the structure of the oxidative decomposition part 2 of this embodiment is demonstrated in detail. The oxidative decomposition part 2 is roughly constituted by a reaction vessel 20, an ultraviolet light source 21, and an air pump 5 which is a gas transfer means in the present embodiment. Does this reaction vessel 20 is provided with an inlet 201 of the gas A 1 for bubbling into or sample solution in the sample liquid W, which flows into the sample liquid W into the reaction vessel 20, the bubbling of the sample liquid whether flows the gas a 1 for, is selected by the cock 22. Similarly, the reaction vessel 20 is provided with a gas outflow portion 202, and the reaction vessel 20 is connected to the absorption vessel 30 of the carbon dioxide measurement unit 3 through the outflow portion 202 and the gas flow path L 3. ing.

反応容器20の形状としては、紫外線光源21から照射される紫外線が反応容器20の奥まで到達すると共に、反応容器20の幅方向全体に紫外線が照射され、かつ適量の試料液を入れられるような形状が望ましい。ここで、反応容器20の奥行(反応容器20を楕円の円筒形状とした場合には、楕円の短径)を8mmとした場合、250mg/Lの酸化チタンを懸濁させた水の紫外線の透過率を計測したところ、透過率は約10%であり、光利用率が約90%であった。このことから、反応容器20の奥行を8mmより大きくしても、光の利用効率がほとんど増加しないことが見出された。このことから、反応容器20の奥行は8mm以下とすることが望ましく、酸化チタン濃度を500mg/L以上とすることもあるため、反応容器20の奥行は5mm以下とすることがより望ましい。   The shape of the reaction container 20 is such that the ultraviolet light irradiated from the ultraviolet light source 21 reaches the depth of the reaction container 20, the ultraviolet light is irradiated to the entire width direction of the reaction container 20, and an appropriate amount of sample liquid can be put. Shape is desirable. Here, when the depth of the reaction vessel 20 (when the reaction vessel 20 is an elliptical cylindrical shape, the minor axis of the ellipse) is 8 mm, the ultraviolet ray of water in which 250 mg / L of titanium oxide is suspended is transmitted. When the rate was measured, the transmittance was about 10% and the light utilization rate was about 90%. From this, it has been found that even when the depth of the reaction vessel 20 is larger than 8 mm, the light utilization efficiency hardly increases. From this, the depth of the reaction vessel 20 is desirably 8 mm or less, and the titanium oxide concentration may be 500 mg / L or more. Therefore, the depth of the reaction vessel 20 is more desirably 5 mm or less.

また、本実施形態で用いられている紫外線光源21は、装置全体を小型化するために、管径が15mm〜25mm程度のものが採用されていることから、反応容器20の幅(反応容器20を楕円の円筒形状とした場合には、楕円の長径)を30mm以上とすると、反応容器20に、複数の方向からの紫外線照射、又は近接した距離での強い紫外線照射を受け難い部分が増加する。さらに、反応容器20のサイズが小さすぎると、測定する試料液量が少なくなる結果、発生する二酸化炭素の量も少なくなり、測定値に高い精度が得られなくなるおそれがある。また、反応容器20のサイズが大きすぎると、試料液量が少ない場合には液面高さが低くなり、紫外線光源21の一部しか有効に使われず、試料液量を多くすると反応等に長時間を要することになる。このことから、反応容器20の幅は5mm〜30mmが望ましく、反応容器の長さは100mm〜400mm程度が望ましい。   Moreover, since the ultraviolet light source 21 used in this embodiment has a tube diameter of about 15 mm to 25 mm in order to reduce the size of the entire apparatus, the width of the reaction vessel 20 (reaction vessel 20 If the ellipse has a cylindrical shape of 30 mm or more, the reaction vessel 20 has a portion that is difficult to receive ultraviolet irradiation from a plurality of directions or strong ultraviolet irradiation at close distances. . Furthermore, if the size of the reaction vessel 20 is too small, the amount of sample liquid to be measured decreases, resulting in a decrease in the amount of generated carbon dioxide, and there is a possibility that high accuracy cannot be obtained in measured values. If the size of the reaction vessel 20 is too large, the liquid level becomes low when the amount of the sample liquid is small, and only a part of the ultraviolet light source 21 is used effectively. It will take time. From this, the width of the reaction vessel 20 is desirably 5 mm to 30 mm, and the length of the reaction vessel is desirably about 100 mm to 400 mm.

本実施形態において、試料液Wは、酸化分解部2の試料液入口23より流路L、コック22及び流路Lを介して流入部201から反応容器20に注入される。紫外線光源21により反応容器20内の試料液Wに紫外線が照射されて酸化分解反応が行われ、試料液W中の有機物は二酸化炭素に酸化される。この酸化分解反応を促進するため、光触媒として酸化チタンを用いることが望ましく、特にアナターゼ型又はルチル型の酸化チタンが好適に用いられる。試料液Wに添加する酸化チタンの量としては、この試料液WのTOC濃度によって異なるが、下水や産業用排水等の高濃度のTOCを含む試料液を測定する場合には、酸化チタン濃度が200mg/L以上とすることが好ましく、500mg/L以上とすることがさらに好ましい。 In the present embodiment, the sample liquid W is injected into the reaction vessel 20 from the inflow section 201 through the sample liquid inlet 23 of the oxidative decomposition section 2 through the flow path L 0 , the cock 22 and the flow path L 1 . The ultraviolet light source 21 irradiates the sample liquid W in the reaction vessel 20 with ultraviolet light to cause an oxidative decomposition reaction, and the organic matter in the sample liquid W is oxidized to carbon dioxide. In order to promote this oxidative decomposition reaction, it is desirable to use titanium oxide as a photocatalyst, and anatase type or rutile type titanium oxide is particularly preferably used. The amount of titanium oxide added to the sample liquid W varies depending on the TOC concentration of the sample liquid W. However, when measuring a sample liquid containing a high concentration TOC such as sewage or industrial wastewater, the titanium oxide concentration is It is preferably 200 mg / L or more, and more preferably 500 mg / L or more.

さらに、反応容器20内で試料液Wの酸化分解反応を行うにあたり、pHが調整され得る。酸化分解反応時に、試料液WのpHがおよそ3〜9であれば、ほぼ完全に試料液W中の有機物は酸化分解するが、pHが3以下又は10以上になると酸化分解率が低下する。それゆえ、試料液WのpHは3〜9とすることが好ましい。さらに、酸化分解により発生した二酸化炭素は、酸性条件において二酸化炭素ガスとして試料液中から効率よく放出される観点から、試料液Wを酸性域のpH3〜7程度に調整することがより好ましい。   Furthermore, the pH can be adjusted when performing the oxidative decomposition reaction of the sample liquid W in the reaction vessel 20. At the time of oxidative decomposition reaction, if the pH of the sample liquid W is about 3 to 9, the organic matter in the sample liquid W is almost completely oxidatively decomposed. However, when the pH is 3 or lower or 10 or higher, the oxidative decomposition rate decreases. Therefore, the pH of the sample liquid W is preferably 3-9. Furthermore, it is more preferable to adjust the sample liquid W to about pH 3 to 7 in the acidic range from the viewpoint that carbon dioxide generated by oxidative decomposition is efficiently released from the sample liquid as carbon dioxide gas under acidic conditions.

反応容器20内に入れられた試料液Wは、気体移送手段、すなわち、気体流路L、エアポンプ5、気体流路L、コック22及び流路Lを介して流入部201から流入した気体Aにより、バブリングされる。バブリングはエアポンプ5により通気線速度を調整することで行われ、試料液Wの液面の高さを10%以上増加させるようにバブリングされることが好ましく、15%〜70%増加させるようにバブリングされることがより好ましい。本発明において、液面の高さを増加させる、とは、バブリング前の反応容器20内の試料液Wの液面の高さを基準として、バブリングの気泡の勢いで反応容器20内の試料液Wが下方から持ち上げられて増加した見かけの液面の高さのことをいう。反応容器20の流入部201から空気を送り込み、試料液Wをバブリングすることにより、(1)試料液量あたりの紫外線受光量が増大し、酸化分解効率が高くなる、(2)酸化分解反応の光触媒として使用される酸化チタンが試料液中で沈殿することを防ぎ、懸濁・分散状態が維持されるため、酸化分解効率が高くなる、(3)酸化分解により生じた二酸化炭素が二酸化炭素ガスとして試料液中から放出される、という効果を有する。 The sample liquid W put in the reaction vessel 20 flows from the inflow portion 201 through the gas transfer means, that is, the gas flow path L 4 , the air pump 5, the gas flow path L 2 , the cock 22 and the flow path L 1 . the gas A 1, is bubbled. Bubbling is performed by adjusting the aeration line speed with the air pump 5 and is preferably bubbled so as to increase the height of the liquid surface of the sample liquid W by 10% or more, and so as to increase by 15% to 70%. More preferably. In the present invention, “increasing the liquid level” means that the sample liquid in the reaction vessel 20 is driven by the bubbling bubbles based on the height of the sample liquid W in the reaction vessel 20 before bubbling. The height of the apparent liquid level which W increased from below and increased. By sending air from the inflow portion 201 of the reaction vessel 20 and bubbling the sample liquid W, (1) the amount of received ultraviolet light per sample liquid volume increases, and the oxidative decomposition efficiency increases. Titanium oxide used as a photocatalyst is prevented from precipitating in the sample solution, and the suspended / dispersed state is maintained, so that the oxidative decomposition efficiency increases. (3) Carbon dioxide generated by oxidative decomposition is carbon dioxide gas As an effect of being released from the sample liquid.

前述したように、本実施形態においては、気体は、気体移送手段により酸化分解部2の反応容器20と二酸化炭素吸収部3の吸収容器30との間を循環するように構成されている。すなわち、気体流路L、エアポンプ5、気体流路L、コック22及び流路Lを介して流入部201に流入した気体は、反応容器20内で発生した二酸化炭素を含む気体Aとして、この反応容器20の流出部202から流出する。この二酸化炭素を含む気体Aは、気体流路Lを介して流入部301から吸収容器30内に流入し、吸収液31を通ることにより、気体Aに含まれていた二酸化炭素が吸収除去される。二酸化炭素が除去された気体Aは、吸収容器30の流出部302から流出し、気体流路Lを介してエアポンプ5に戻るように構成されている。それゆえ、一定時間、気体移送手段により気体を循環させることで、反応容器20で発生した二酸化炭素を吸収容器30の吸収液302に確実に吸収させることができ、全有機炭素濃度を高い精度で測定することができる。また、反応容器20で発生した二酸化炭素を含む気体Aは吸収容器30に吸引されるように循環するため、反応容器20で放出された二酸化炭素を吸収容器30に確実に吸引することができ、全有機炭素濃度を高い精度で測定することができる。 As described above, in the present embodiment, the gas is configured to circulate between the reaction vessel 20 of the oxidative decomposition unit 2 and the absorption vessel 30 of the carbon dioxide absorption unit 3 by the gas transfer means. That is, the gas flowing into the inflow portion 201 through the gas flow path L 4 , the air pump 5, the gas flow path L 2 , the cock 22 and the flow path L 1 is a gas A 2 containing carbon dioxide generated in the reaction vessel 20. And flows out from the outflow portion 202 of the reaction vessel 20. The gas A 2 containing carbon dioxide flows into the absorption container 30 from the inflow portion 301 via the gas flow path L 3 and passes through the absorption liquid 31, so that the carbon dioxide contained in the gas A 2 is absorbed. Removed. The gas A 1 from which carbon dioxide has been removed flows out from the outflow portion 302 of the absorption container 30 and returns to the air pump 5 through the gas flow path L 4 . Therefore, by circulating the gas by the gas transfer means for a certain period of time, the carbon dioxide generated in the reaction vessel 20 can be surely absorbed in the absorption liquid 302 of the absorption vessel 30, and the total organic carbon concentration can be accurately determined. Can be measured. Further, since the gas A 2 containing carbon dioxide generated in the reaction container 20 circulates so as to be sucked into the absorption container 30, the carbon dioxide released in the reaction container 20 can be reliably sucked into the absorption container 30. The total organic carbon concentration can be measured with high accuracy.

また、紫外線光源21を点灯させる前に、測定装置1内を循環する気体を、気体移送手段により、気体流路L、コック22及び流路Lを介して反応容器20の流入部201に流入させ、反応容器20の流出部202から流出させ、気体流路Lを介して吸収容器30の流入部301から流入させ、吸収液31を通過させる。これにより、有機物の酸化分解の前に、あらかじめ気体中に含まれる二酸化炭素を確実に吸収液31に吸収させて除去することができる。それゆえ、紫外線光源を点灯させて酸化分解を開始した後の気体の循環においては、酸化分解で生じる以外の二酸化炭素は測定装置1内に混入せず、全有機炭素濃度を高い精度で測定することができる。また、このように、予め気体中の二酸化炭素を確実に除去できることから、測定装置1に使用する気体として、室内の空気を好適に用いることができる。それゆえ、二酸化炭素を含まない空気や窒素ガス等を別途用意する必要はなく、簡単かつコストをかけずに測定を行うことができる。なお、吸収容器30の形状を工夫することにより、気体を循環せずに、二酸化炭素を含まない気体を反応容器20の流入部201から流出部202、吸収容器の流入部301から流出部302を経て送気し、気体流路Lをエアポンプ5に接続しない方法によって二酸化炭素を確実に吸収してもよい。 Further, before the ultraviolet light source 21 is turned on, the gas circulating in the measuring device 1 is transferred to the inflow portion 201 of the reaction vessel 20 via the gas flow path L 2 , the cock 22 and the flow path L 1 by the gas transfer means. Inflow is caused to flow out from the outflow portion 202 of the reaction vessel 20, and is caused to flow in from the inflow portion 301 of the absorption container 30 through the gas flow path L 3 , and the absorbent 31 is passed through. Thereby, before the oxidative decomposition of the organic substance, the carbon dioxide contained in the gas can be reliably absorbed in advance and removed. Therefore, in the gas circulation after the oxidative decomposition is started by turning on the ultraviolet light source, carbon dioxide other than that generated by the oxidative decomposition is not mixed in the measuring apparatus 1, and the total organic carbon concentration is measured with high accuracy. be able to. Moreover, since carbon dioxide in the gas can be reliably removed in advance as described above, indoor air can be suitably used as the gas used in the measuring apparatus 1. Therefore, it is not necessary to separately prepare carbon dioxide-free air, nitrogen gas, or the like, and measurement can be performed easily and without cost. In addition, by devising the shape of the absorption container 30, without circulating the gas, the gas not containing carbon dioxide is changed from the inflow part 201 to the outflow part 202 of the reaction container 20 and from the inflow part 301 to the outflow part 302 of the absorption container. after then air may be reliably absorbed carbon dioxide by a method that does not connect the gas passage L 4 to the air pump 5.

試料液W中の有機物の酸化分解及び気体移送手段による二酸化炭素や気体の循環を行っている間に、反応容器20、吸収容器30、流路L〜L及び/又は気体流路L〜L等を介して外部との間で二酸化炭素が出入すると、酸化分解によって生成した二酸化炭素の量を正確に測定できなくなるおそれがある。それゆえ、反応容器20は、紫外線が透過しやすく、かつ、二酸化炭素が透過しにくい素材を使用し、吸収容器30、流路L〜L及び気体流路L〜L等も二酸化炭素が透過しにくい素材を使用する必要がある。特に限定されないが、例えば、反応容器20には、紫外線をほとんど吸収せず、二酸化炭素透過係数(二酸化炭素分圧が水銀柱1cmの時、厚さ1mm、面積1cm2、1秒あたりの透過cc)が2×10−9cc/mm・cm2・s・cmHg以下のフッ素系樹脂製のものが好適に用いられる。吸収容器30又は流路L〜L等については、二酸化炭素透過係数が小さく(例えば2×10−9cc/mm・cm2・s・cmHg以下)、厚さが0.5mm以上のプラスチック素材、金属又はガラス等のガス透過性の低い素材が好適に用いられる。 While performing the circulation of carbon dioxide or a gas by oxidative decomposition and gas transfer means of the organic matter in the sample liquid W, the reaction vessel 20, the absorption vessel 30, the flow path L 0 ~L 1 and / or gas flow path L 2 When carbon dioxide enters and exits to the outside through ~ L 4 or the like, the amount of carbon dioxide generated by oxidative decomposition may not be accurately measured. Therefore, the reaction vessel 20 uses a material that easily transmits ultraviolet rays and does not easily transmit carbon dioxide, and the absorption vessel 30, the flow paths L 0 to L 1, the gas flow paths L 2 to L 4, and the like are also oxidized. It is necessary to use a material that does not easily transmit carbon. Although not particularly limited, for example, the reaction vessel 20 hardly absorbs ultraviolet rays, and has a carbon dioxide transmission coefficient (thickness of 1 mm, area of 1 cm 2, transmission cc per second when the carbon dioxide partial pressure is 1 cm of mercury). The thing made from a fluororesin below 2 * 10 < -9 > cc / mm * cm <2> * s * cmHg is used suitably. For the absorption container 30 or the flow paths L 0 to L 4, etc., a plastic material having a small carbon dioxide permeability coefficient (for example, 2 × 10 −9 cc / mm · cm 2 · s · cm Hg or less) and a thickness of 0.5 mm or more. A material having low gas permeability such as metal or glass is preferably used.

紫外線光源21は、反応容器20に近接して紫外線を照射するように配置されており、ソケット210を介して電源(図示せず)と接続されている。紫外線光源21としては、紫外線を発光できるものであればよいが、具体的には長波長紫外線ランプ、中波長紫外線ランプ、低波長紫外線ランプ、低圧水銀ランプ又は紫外線LED等が用いられる。特に、光触媒である酸化チタンの酸化効率を高める観点から、波長360nm付近の紫外線を発光するブラックライトランプが好適に用いられる。また、本実施形態の紫外線光源21としては、コンパクトであり電力量が20W以上と比較的大きいU字型のブラックライトランプが用いられているが、複数の直管型のブラックライトランプを並列して構成したもの等も好適に用いられる。このように、複数の照射面を有する紫外線光源21を用いることにより、複数の方向から反応容器20に紫外線を照射できるため、酸化分解効率が向上する。また、短い酸化分解時間で、試料液中の有機物を分解することも可能である。   The ultraviolet light source 21 is disposed so as to irradiate ultraviolet rays in the vicinity of the reaction vessel 20, and is connected to a power source (not shown) via the socket 210. The ultraviolet light source 21 may be any light source capable of emitting ultraviolet light. Specifically, a long wavelength ultraviolet lamp, a medium wavelength ultraviolet lamp, a low wavelength ultraviolet lamp, a low pressure mercury lamp, an ultraviolet LED, or the like is used. In particular, from the viewpoint of increasing the oxidation efficiency of titanium oxide, which is a photocatalyst, a black light lamp that emits ultraviolet light having a wavelength of around 360 nm is preferably used. In addition, as the ultraviolet light source 21 of the present embodiment, a U-shaped black light lamp that is compact and has a relatively large amount of electric power of 20 W or more is used, but a plurality of straight tube type black light lamps are arranged in parallel. Those configured as described above are also preferably used. Thus, by using the ultraviolet light source 21 having a plurality of irradiation surfaces, the reaction vessel 20 can be irradiated with ultraviolet rays from a plurality of directions, so that the oxidative decomposition efficiency is improved. It is also possible to decompose organic substances in the sample solution in a short oxidative decomposition time.

反応容器20と紫外線光源21とは、酸化分解効率を高めるため、近接して配置されている。本実施形態においては、U字型のブラックライト蛍光ランプの2つの管の中央部に、反応容器20を密着させて配置させている。2つの管の中央部に反応容器20を配置させることで、両方向から紫外線が近距離で同時に照射され、反応容器20内の試料液Wが受ける紫外線受光量が大きくなると共に試料液Wが好適に加温され得る。すなわち、試料液Wが加温されるように反応容器20を紫外線光源21に近接させて配置することが好ましく、試料液Wの温度を60℃以上とすることで、酸化分解効率が高まることから、反応容器20を紫外線光源21に密着させ、試料液Wの温度が60℃以上となるように配置することがさらに好ましい。さらに、反射板を紫外線光源21と反応容器20の外周や紫外線光源21の裏側等に配置し、反応容器20に直接照射されなかった紫外線をこの反射板で反射させることにより反応容器20に照射するように構成することもできる。   The reaction vessel 20 and the ultraviolet light source 21 are arranged close to each other in order to increase the oxidative decomposition efficiency. In the present embodiment, the reaction vessel 20 is disposed in close contact with the center of the two tubes of the U-shaped black light fluorescent lamp. By arranging the reaction vessel 20 in the center of the two tubes, ultraviolet rays are simultaneously irradiated from both directions at a short distance, and the amount of received ultraviolet light received by the sample solution W in the reaction vessel 20 is increased and the sample solution W is suitably used. Can be warmed. That is, it is preferable to arrange the reaction vessel 20 close to the ultraviolet light source 21 so that the sample solution W is heated, and the temperature of the sample solution W is set to 60 ° C. or higher, so that the oxidative decomposition efficiency is increased. More preferably, the reaction container 20 is closely attached to the ultraviolet light source 21, and the temperature of the sample liquid W is set to 60 ° C. or higher. Furthermore, a reflecting plate is disposed on the outer periphery of the ultraviolet light source 21 and the reaction vessel 20, the back side of the ultraviolet light source 21, etc., and the reaction vessel 20 is irradiated with the ultraviolet rays that have not been directly irradiated to the reaction vessel 20 by the reflecting plate. It can also be configured as follows.

次に、図2を参照しつつ、全有機炭素の濃度の測定方法及び本実施形態に係る全有機炭素濃度の測定装置の使用方法について説明する。   Next, a method for measuring the total organic carbon concentration and a method for using the total organic carbon concentration measuring apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図2に示すように、本実施形態に係る全有機炭素の濃度の測定方法は、試料液Wを準備し、装置内に含まれている二酸化炭素を除去する前準備工程S0、試料液Wに含まれる有機物を酸化分解し、二酸化炭素を発生させる工程S1、発生した二酸化炭素を試料液Wから放出させる工程S2、放出させた二酸化炭素を吸収液31に吸収させる工程S3、吸収液31に吸収された二酸化炭素と難溶性の炭酸塩を形成させる金属イオンとを反応させて、難溶性の炭酸塩を形成して不溶化させる工程S4、吸収液31の濁度を測定する工程S5、及び測定された濁度の値からTOC濃度を求める工程S6から構成される。   As shown in FIG. 2, the method for measuring the concentration of total organic carbon according to the present embodiment prepares a sample liquid W, and prepares a sample liquid W in a pre-preparation step S0, which removes carbon dioxide contained in the apparatus. Step S1 for oxidatively decomposing an organic substance to generate carbon dioxide, Step S2 for releasing the generated carbon dioxide from the sample liquid W, Step S3 for absorbing the released carbon dioxide in the absorbing liquid 31, and Absorbing in the absorbing liquid 31 Step S4 for reacting the carbon dioxide thus formed with metal ions that form a poorly soluble carbonate to form a poorly soluble carbonate to insolubilize, Step S5 for measuring the turbidity of the absorbent 31, and measurement Step S6 for obtaining the TOC concentration from the turbidity value.

(前準備工程)
まず、図2に示す前準備工程S0について説明する。試料液Wを試料液入口23にシリンジ等を用いて注入する。試料液Wは流路L、コック22、流路Lを介して反応容器20の流入口201から反応容器20内部に流入する。次に、吸収容器30内に吸収液31を準備した後、エアポンプ5を作動させて反応容器20及び吸収容器30間の空気の循環を行う。吸収容器30の流出部302及び気体流路Lを介してエアポンプ5によって駆動された空気Aは、気体流路L、コック22、流路Lを介して反応容器20の流入部201から流入し、反応容器20内の試料液Wをバブリングする。そして、反応容器20の流出部202からは反応容器20内の空気が流出し、流路Lを介して吸収容器30の流入部301より吸収液31内に流入する。エアポンプ5による空気の循環を一定時間行った後、エアポンプ5を一旦止め、吸収液31の濁度を濁度計40により測定し、ブランク値とする。
(Preparation process)
First, the preparation step S0 shown in FIG. 2 will be described. The sample liquid W is injected into the sample liquid inlet 23 using a syringe or the like. The sample liquid W flows into the reaction container 20 from the inlet 201 of the reaction container 20 through the flow path L 0 , the cock 22 and the flow path L 1 . Next, after preparing the absorption liquid 31 in the absorption container 30, the air pump 5 is operated and the air is circulated between the reaction container 20 and the absorption container 30. The air A 1 driven by the air pump 5 through the outflow part 302 and the gas flow path L 4 of the absorption container 30 is supplied to the inflow part 201 of the reaction container 20 through the gas flow path L 2 , the cock 22 and the flow path L 1. The sample liquid W in the reaction vessel 20 is bubbled. Then, the outlet portion 202 of the reaction vessel 20 the air in the reaction vessel 20 to flow out, and flows into the absorption liquid 31 from the inflow portion 301 of the liquid storage container 30 via the flow path L 3. After circulating the air by the air pump 5 for a predetermined time, the air pump 5 is temporarily stopped, and the turbidity of the absorbent 31 is measured by the turbidimeter 40 to obtain a blank value.

この操作により、各流路L〜L、反応容器20及び吸収容器30の内部に存在していた二酸化炭素を吸収液31に吸収させて除去することができる。なお、予め、試料液WのpHを酸性範囲の3〜7程度に調整しておくことにより、試料液W中に含まれる無機炭素が二酸化炭素ガスとして放出され、吸収液31に吸収される。それゆえ、試料液Wの有機炭素濃度をより高い精度で測定できる。 By this operation, carbon dioxide existing in each of the flow paths L 1 to L 4 , the reaction container 20 and the absorption container 30 can be absorbed by the absorption liquid 31 and removed. In addition, by adjusting the pH of the sample liquid W to about 3 to 7 in the acidic range in advance, the inorganic carbon contained in the sample liquid W is released as carbon dioxide gas and absorbed by the absorbing liquid 31. Therefore, the organic carbon concentration of the sample liquid W can be measured with higher accuracy.

(酸化分解工程)
次に、酸化分解反応に係る工程S1について説明する。反応容器20内に十分量の酸化チタンを添加し、試料液WのpH値を酸性範囲の3〜7程度に調整する。なお、試料液Wへの酸化チタンの添加及びpHの調整は前準備工程S0で行われてもよい。次に、紫外線光源21を点灯し、紫外線を反応容器20に照射する。本実施形態における紫外線光源21はU字型形状で複数の照射面を有することから、反応容器20内部の試料液Wに対し、複数の方向から紫外線が照射される。試料液Wに紫外線を照射することにより、試料液Wに含まれる有機物が酸化分解され、二酸化炭素が発生する。このとき、紫外線光源21は反応容器20に密着して配置されているため、紫外線光源21からの照射熱を受けて試料液Wが徐々に加温され、酸化分解効率が高められる。
(Oxidative decomposition process)
Next, step S1 related to the oxidative decomposition reaction will be described. A sufficient amount of titanium oxide is added to the reaction vessel 20 to adjust the pH value of the sample solution W to about 3 to 7 in the acidic range. The addition of titanium oxide to the sample solution W and the adjustment of pH may be performed in the preparatory step S0. Next, the ultraviolet light source 21 is turned on and the reaction container 20 is irradiated with ultraviolet rays. Since the ultraviolet light source 21 in the present embodiment is U-shaped and has a plurality of irradiation surfaces, the sample liquid W inside the reaction vessel 20 is irradiated with ultraviolet rays from a plurality of directions. By irradiating the sample liquid W with ultraviolet rays, the organic matter contained in the sample liquid W is oxidized and decomposed to generate carbon dioxide. At this time, since the ultraviolet light source 21 is disposed in close contact with the reaction vessel 20, the sample liquid W is gradually heated by receiving irradiation heat from the ultraviolet light source 21, and the oxidative decomposition efficiency is increased.

酸化分解工程S1においては、エアポンプ5を動かして、反応容器20から吸収容器30の間の空気の循環を行うことが好ましい。エアポンプ5から移送された空気Aは気体流路L、コック22、流路Lを介して反応容器20の流入部201から流入し、反応容器20内の試料液Wをバブリングする。バブリングは、試料液Wの反応容器20内での液面の高さと比べて、バブリングによって持ち上げられた見かけの液面の高さが15%〜70%増加するようにバブリングされることが好ましい。バブリングの調整は、具体的には、エアポンプ5の通気線速度を調整することで行われる。酸化分解時に、試料液Wがバブリングされることによって、試料液量あたりの紫外線受光量が増大し、酸化分解効率が高くなる。また、このバブリングにより光触媒の酸化チタンが試料液W中で沈殿することを防ぎ、懸濁・分散状態を維持するため、酸化分解効率がさらに高められるという効果をも有する。 In the oxidative decomposition step S <b> 1, it is preferable to circulate air between the reaction vessel 20 and the absorption vessel 30 by moving the air pump 5. The air A 1 transferred from the air pump 5 flows from the inflow portion 201 of the reaction vessel 20 through the gas flow path L 2 , the cock 22, and the flow path L 1 , and bubbles the sample liquid W in the reaction container 20. The bubbling is preferably performed so that the height of the apparent liquid level lifted by the bubbling is increased by 15% to 70% as compared with the height of the liquid level of the sample liquid W in the reaction container 20. Specifically, the bubbling is adjusted by adjusting the air line velocity of the air pump 5. When the sample liquid W is bubbled during the oxidative decomposition, the amount of ultraviolet light received per amount of the sample liquid is increased, and the oxidative decomposition efficiency is increased. Further, this bubbling prevents the photocatalyst titanium oxide from precipitating in the sample liquid W and maintains the suspended / dispersed state, so that the oxidative decomposition efficiency is further enhanced.

(二酸化炭素放出工程)
次に、発生した二酸化炭素を試料液Wから放出させる工程S2について説明する。酸化分解により発生した二酸化炭素は、試料液W中で二酸化炭素又はイオン化して炭酸イオン等の無機炭素イオンの状態で存在する。試料液Wを酸性条件とし、試料液Wをバブリングすることにより、発生した二酸化炭素を二酸化炭素ガスとして試料液W中から効率よく放出させることができる。本発明では、上述の酸化分解工程S1と二酸化炭素放出工程S2とは連続して行われる。すなわち、酸化分解により発生した二酸化炭素が、試料液W中に炭酸イオン等となって溶解せずに、二酸化炭素ガスとして順次放出されるよう構成されている。具体的には、反応容器20内で試料液Wから発生した二酸化炭素は、試料液WのpHが酸性範囲に調整されており、反応容器20の底部からのバブリングも適宜なされていることから、二酸化炭素ガスとして試料液Wから直ちに放出される。放出された二酸化炭素は、反応容器20の流出口202から気体流路Lを通って吸収容器30に吸引される。
(CO2 emission process)
Next, step S2 for releasing the generated carbon dioxide from the sample liquid W will be described. Carbon dioxide generated by oxidative decomposition exists in the state of inorganic carbon ions such as carbon dioxide or ionized carbon dioxide in the sample liquid W. By making the sample liquid W acidic conditions and bubbling the sample liquid W, the generated carbon dioxide can be efficiently released from the sample liquid W as carbon dioxide gas. In the present invention, the oxidative decomposition step S1 and the carbon dioxide releasing step S2 are performed continuously. That is, the carbon dioxide generated by oxidative decomposition is sequentially released as carbon dioxide gas without being dissolved in the sample liquid W as carbonate ions or the like. Specifically, since the carbon dioxide generated from the sample liquid W in the reaction vessel 20 has the pH of the sample solution W adjusted to an acidic range, and bubbling from the bottom of the reaction vessel 20 is appropriately performed, The sample liquid W is immediately released as carbon dioxide gas. Released carbon dioxide is aspirated into the absorption vessel 30 from the outlet 202 of the reaction vessel 20 through the gas flow path L 3.

(二酸化炭素吸収工程)
次に、発生した二酸化炭素を吸収液31に吸収させる工程S3について説明する。発生した二酸化炭素を含む気体Aは気体流路Lを介し、さらに流入口301を介して吸収容器30内に流入する。流入口301は吸収液31の液面の下部に設けられているので、気体A中の二酸化炭素は、アルカリ性を呈する吸収液31に吸収されて炭酸イオンを形成し、吸収液31内に留まる。吸収液31を通過した後の気体Aは、吸収容器30の流出部302から気体流路L、エアポンプ5、気体流路L、コック22、流路L、反応容器20及び気体流路Lを介して吸収容器30の流入部301に戻る。それゆえ、吸収液31を通過した後の気体Aに二酸化炭素が残存したとしても、十分に気体を循環させることによって、吸収液31内に二酸化炭素を確実に吸収させることができる。
(CO2 absorption process)
Next, step S3 for causing the absorbing liquid 31 to absorb the generated carbon dioxide will be described. The generated gas A 2 containing carbon dioxide flows into the absorption container 30 through the gas flow path L 3 and further through the inflow port 301. Since the inflow port 301 is provided at the lower part of the liquid surface of the absorbing liquid 31, carbon dioxide in the gas A 2 is absorbed by the absorbing liquid 31 exhibiting alkalinity to form carbonate ions, and remains in the absorbing liquid 31. . The gas A 1 after passing through the absorption liquid 31 flows from the outflow portion 302 of the absorption container 30 to the gas flow path L 4 , the air pump 5, the gas flow path L 2 , the cock 22, the flow path L 1 , the reaction container 20, and the gas flow. through the road L 3 returns to the inflow portion 301 of the liquid storage container 30. Therefore, even if carbon dioxide remains in the gas A 1 after passing through the absorbing liquid 31, the carbon dioxide can be reliably absorbed in the absorbing liquid 31 by sufficiently circulating the gas.

(不溶化工程)
吸収液31に吸収された二酸化炭素を難溶性の炭酸塩として不溶化させる工程S4について説明する。吸収容器30内の吸収液31に吸収された二酸化炭素(炭酸イオン)は、吸収液31中で難溶性の炭酸塩を形成させる金属イオンと反応せしめることによって、難溶性の炭酸塩を生成する。具体的には、吸収液31に予め含ませるか、二酸化炭素を吸収させた後に加えられるアルカリ土類金属イオンと反応して、アルカリ土類金属炭酸塩を形成する。アルカリ土類金属炭酸塩は、溶解度がきわめて小さいため、不溶化して微小粒子が形成され、吸収液31が濁る。
(Insolubilization process)
The step S4 for insolubilizing carbon dioxide absorbed in the absorbent 31 as a hardly soluble carbonate will be described. Carbon dioxide (carbonate ions) absorbed in the absorption liquid 31 in the absorption container 30 reacts with metal ions that form a poorly soluble carbonate in the absorption liquid 31, thereby generating a hardly soluble carbonate. Specifically, the alkaline earth metal carbonate is formed by reacting with an alkaline earth metal ion that is contained in the absorbent 31 in advance or added after carbon dioxide is absorbed. Since the alkaline earth metal carbonate has extremely low solubility, it is insolubilized to form fine particles, and the absorbent 31 becomes cloudy.

(濁度の測定及びTOC濃度の算出)
次に、濁度の測定に係る工程S5及びTOC濃度の測定に係る工程S6について説明する。前述の不溶化工程S4により、微小粒子を含む吸収液31の濁度を濁度計40を用いて測定する。測定して得た濁度値を標準物質により得られた検量線にあてはめて、TOC濃度を求める。その際、得られた測定値から前準備工程S0で得られたブランク値を差し引くことにより、より精度の高い値が得られる。
(Measure turbidity and calculate TOC concentration)
Next, step S5 related to turbidity measurement and step S6 related to TOC concentration measurement will be described. The turbidity of the absorbing liquid 31 containing fine particles is measured using the turbidimeter 40 by the insolubilization step S4 described above. The TOC value is obtained by applying the turbidity value obtained by the measurement to the calibration curve obtained from the standard substance. At that time, a value with higher accuracy can be obtained by subtracting the blank value obtained in the pre-preparation step S0 from the obtained measurement value.

以下、実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

1.濁度による炭素濃度の定量
図1に示す本発明の一実施形態に記載の装置において、二酸化炭素測定部の吸収容器(アルカリ性を呈する吸収液は入っていない)に炭素濃度が20mg−C/Lの炭酸ナトリウム水溶液を8mL入れた。次に、塩化ストロンチウム濃度が10ミリモル/L、25ミリモル/L、50ミリモル/L又は100ミリモル/Lとなるように、上述の炭酸ナトリウム水溶液に塩化ストロンチウム水溶液を添加し、炭酸ストロンチウムの微小粒子を生成させた。各塩化ストロンチウム濃度における炭酸ストロンチウム微小粒子を含む液の濁度を濁度計で測定し、塩化ストロンチウム濃度と炭酸ストロンチウム微小粒子による液の濁度との関係を観察した。同様の試験を15mg−C/L及び5mg−C/Lの炭酸ナトリウム水溶液についても行った。
1. Quantification of carbon concentration by turbidity In the apparatus according to one embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the carbon concentration is 20 mg-C / L in the absorption container of the carbon dioxide measuring unit (the alkaline absorbing solution is not contained). 8 mL of an aqueous sodium carbonate solution was added. Next, an aqueous strontium chloride solution is added to the above-mentioned sodium carbonate aqueous solution so that the concentration of strontium chloride is 10 mmol / L, 25 mmol / L, 50 mmol / L, or 100 mmol / L. Generated. The turbidity of the liquid containing strontium carbonate microparticles at each strontium chloride concentration was measured with a turbidimeter, and the relationship between the strontium chloride concentration and the turbidity of the liquid due to strontium carbonate microparticles was observed. A similar test was performed on 15 mg-C / L and 5 mg-C / L aqueous sodium carbonate solutions.

結果を図3に示す。横軸は塩化ストロンチウム濃度を示し、縦軸は濁度を示している。炭素濃度が20mg−C/Lの場合をみると、25ミリモル/L以上の塩化ストロンチウム濃度において、濁度は一定の値(約0.69)を示した。このことから、炭素濃度が20mg−C/L(1.67ミリモル/L)の炭酸ナトリウム水溶液中の炭酸イオンを十分に炭酸ストロンチウムとして不溶化させるためには、反応当量の約15倍の塩化ストロンチウムを要することがわかった。同様に、炭素濃度が15mg−C/L(1.26ミリモル/L)の場合には、25ミリモル/L以上の塩化ストロンチウム濃度にて濁度は一定の値(約0.52)を示し、反応当量の約20倍の塩化ストロンチウムを要することが分かった。また、炭素濃度が5mg−C/L(0.42ミリモル/L)の場合には、約50ミリモル/L以上の塩化ストロンチウム濃度にて濁度は一定の値(約0.17)を示し、反応当量の約120倍の塩化ストロンチウムを要することが分かった。次に、上記一定の値を示した濁度と各炭素濃度との関係を図4に示す。横軸は炭素濃度(mg−C/L)を、縦軸は濁度を示している。炭素濃度と濁度とは直線関係になり、この検量線から測定された濁度に対応する炭素濃度を求められることが示された。   The results are shown in FIG. The horizontal axis indicates strontium chloride concentration, and the vertical axis indicates turbidity. When the carbon concentration was 20 mg-C / L, the turbidity showed a constant value (about 0.69) at a strontium chloride concentration of 25 mmol / L or more. From this, in order to sufficiently insolubilize carbonate ions in an aqueous sodium carbonate solution having a carbon concentration of 20 mg-C / L (1.67 mmol / L) as strontium carbonate, about 15 times the reaction equivalent of strontium chloride is used. I found that it was necessary. Similarly, when the carbon concentration is 15 mg-C / L (1.26 mmol / L), the turbidity shows a constant value (about 0.52) at a strontium chloride concentration of 25 mmol / L or more, It was found that about 20 times the reaction equivalent of strontium chloride was required. When the carbon concentration is 5 mg-C / L (0.42 mmol / L), the turbidity shows a constant value (about 0.17) at a strontium chloride concentration of about 50 mmol / L or more, It was found that about 120 times the reaction equivalent of strontium chloride was required. Next, FIG. 4 shows the relationship between the turbidity showing the above constant value and each carbon concentration. The horizontal axis represents carbon concentration (mg-C / L), and the vertical axis represents turbidity. It was shown that the carbon concentration and turbidity are in a linear relationship, and the carbon concentration corresponding to the turbidity measured from this calibration curve can be obtained.

これらのことより、炭酸イオンを有する水溶液に塩化ストロンチウム等のアルカリ土類金属塩を添加することにより、難溶性のアルカリ土類金属炭酸塩の微小粒子を形成させ、当該微小粒子の形成により濁った液の濁度を測定することで、水溶液に含まれている炭素濃度を求められることが見出された。   From these, by adding an alkaline earth metal salt such as strontium chloride to an aqueous solution having carbonate ions, microparticles of hardly soluble alkaline earth metal carbonate were formed, and it became cloudy due to the formation of the microparticles It was found that the carbon concentration contained in the aqueous solution can be obtained by measuring the turbidity of the liquid.

2.反応容器で発生した二酸化炭素の吸収及び濁度による炭素濃度の定量
図1に示す本発明の一実施形態に記載の装置において、二酸化炭素測定部の吸収容器に100ミリモル/Lの塩化ストロンチウム水溶液8mLを入れ、次に約1.3mmolの水酸化リチウムを入れて溶解させた。次に、酸化分解部の反応容器(幅15mm×高さ300mm×奥行3mm)に炭素濃度が20mg−C/Lの炭酸ナトリウム水溶液を6mL入れ、炭酸ナトリウム水溶液のpHが4となるように硫酸を添加した。エアポンプを用いて反応容器と吸収容器との間を線速度130cm/minで循環通気し、反応容器内をバブリングさせると共に反応容器内で発生した二酸化炭素ガスを吸収容器に吸引させた。所定の循環通気時間における吸収容器内の液の濁度を測定し、循環通気時間と濁度との関係を観察した。結果を表1に示す。実施例1の炭素濃度が20mg−C/Lの炭酸ナトリウム水溶液について測定された濁度の結果も表1に併せて示す。
2. Absorption of carbon dioxide generated in reaction vessel and determination of carbon concentration by turbidity In the apparatus according to one embodiment of the present invention shown in FIG. 1, 8 mL of 100 mmol / L strontium chloride aqueous solution is placed in the absorption vessel of the carbon dioxide measuring unit. And then about 1.3 mmol of lithium hydroxide was added and dissolved. Next, 6 mL of an aqueous sodium carbonate solution having a carbon concentration of 20 mg-C / L is placed in a reaction vessel (width 15 mm × height 300 mm × depth 3 mm) in the oxidative decomposition section, and sulfuric acid is added so that the pH of the aqueous sodium carbonate solution is 4. Added. An air pump was used to circulate and vent between the reaction container and the absorption container at a linear velocity of 130 cm / min to bubble the reaction container and suck carbon dioxide gas generated in the reaction container into the absorption container. The turbidity of the liquid in the absorption container during a predetermined circulation aeration time was measured, and the relationship between the circulation aeration time and the turbidity was observed. The results are shown in Table 1. The turbidity results measured for the aqueous sodium carbonate solution having a carbon concentration of 20 mg-C / L in Example 1 are also shown in Table 1.

Figure 2013246053
Figure 2013246053

3分間の循環通気により、実施例1で行われた吸収容器内で炭酸イオンとストロンチウムイオンとを反応させた際の測定値と一致する濁度が測定された。このことから、反応容器内の水溶液を酸性条件下で短時間バブリングすることにより、水溶液に含まれる炭酸イオンのほぼ全量が二酸化炭素ガスとして水溶液中から放出されること、放出された二酸化炭素ガスのほぼ全量がアルカリ性溶液に吸収されること、そして、吸収された二酸化炭素はアルカリ土類金属イオンと反応して難溶性のアルカリ土類金属炭酸塩の微小粒子を形成することが示された。すなわち、アルカリ土類金属炭酸塩の微小粒子の形成により濁った液の濁度を測定することで、反応容器内の水溶液に含まれている炭素濃度を求められることがわかった。   The turbidity corresponding to the measured value when carbonate ion and strontium ion were reacted in the absorption container performed in Example 1 was measured by circulating aeration for 3 minutes. From this, by bubbling the aqueous solution in the reaction vessel under acidic conditions for a short time, almost all of the carbonate ions contained in the aqueous solution are released from the aqueous solution as carbon dioxide gas. It has been shown that almost the entire amount is absorbed in the alkaline solution and that the absorbed carbon dioxide reacts with alkaline earth metal ions to form microparticles of sparingly soluble alkaline earth metal carbonates. That is, it was found that the concentration of carbon contained in the aqueous solution in the reaction vessel can be obtained by measuring the turbidity of the liquid turbid due to the formation of alkaline earth metal carbonate fine particles.

3.下水及び産業排水のTOC濃度の濁度による測定
上記図1に示す本発明の一実施形態に記載の装置を用いて、以下の方法で2種の下水処理水と2種の産業排水のTOC濃度を測定した。酸化分解部の反応容器に下水等の各試料液を6mLと、酸化チタンを濃度500mg/Lとなるように入れ、試料液のpHを硫酸で3.5に調整した。二酸化炭素測定部の吸収容器に100ミリモル/Lの塩化ストロンチウム水溶液8mLを入れ、次に約1.3ミリモルの水酸化リチウムを入れて溶解させた。27WのU字型紫外線ランプ(三共電気株式会社、コンパクト型BLBランプ、品番FPL27BLB)を点けて反応容器を照射し、エアポンプを用いて反応容器と吸収容器との間を線速度130cm/minで循環通気し、反応容器内をバブリングさせると共に反応容器内で発生した二酸化炭素ガスを吸収容器に吸引させた。この時の試料液の温度は75℃であり、試料液の液面高さはバブリングにより約40%増加していた。紫外線照射及び通気循環を20分間行った後の吸収容器内の液の濁度を測定し、TOC濃度を求めた。また、同試料液について、燃焼酸化−NDIR式のTOC分析装置(株式会社島津製作所、TOC5000型)を用いてTOC濃度を測定した。
3. Measurement by turbidity of TOC concentration of sewage and industrial wastewater Using the apparatus described in one embodiment of the present invention shown in FIG. 1 above, the TOC concentration of two types of sewage treated water and two types of industrial wastewater by the following method Was measured. 6 mL of each sample solution such as sewage and titanium oxide were added at a concentration of 500 mg / L in the reaction vessel of the oxidative decomposition unit, and the pH of the sample solution was adjusted to 3.5 with sulfuric acid. 8 mL of a 100 mmol / L strontium chloride aqueous solution was placed in the absorption container of the carbon dioxide measuring section, and then about 1.3 mmol of lithium hydroxide was added and dissolved. A 27W U-shaped UV lamp (Sankyo Electric Co., Ltd., compact type BLB lamp, product number FPL27BLB) is turned on to irradiate the reaction vessel and circulate between the reaction vessel and the absorption vessel at a linear velocity of 130 cm / min using an air pump The reaction vessel was bubbled, and the carbon dioxide gas generated in the reaction vessel was sucked into the absorption vessel. The temperature of the sample liquid at this time was 75 ° C., and the liquid level of the sample liquid was increased by about 40% due to bubbling. The TOC concentration was determined by measuring the turbidity of the liquid in the absorption container after 20 minutes of ultraviolet irradiation and air circulation. Moreover, about the sample liquid, the TOC density | concentration was measured using the combustion oxidation-NDIR type TOC analyzer (Shimadzu Corporation, TOC5000 type | mold).

Figure 2013246053
Figure 2013246053

本発明の方法によって、コロイド状物質などを含む比較的高濃度の下水や産業排水などの有機炭素も精度良く分析できることが実証された。   The method of the present invention has proved that organic carbon such as sewage and industrial wastewater containing colloidal substances can be analyzed with high accuracy.

4.紫外線光源による有機物の酸化分解率
紫外線光源を有する湿式酸化式のTOC濃度測定装置では、装置全体を小型化するために、通常、6W〜8W程度の短い直管型紫外線ランプが1本用いられている。そこで、上記実施例3で用いた全有機炭素濃度の測定装置において、一般的に用いられている直管型ブラックライトランプ(電力8W、長さ287mm、三共電気株式会社製品、品番FL8BLB)と、同程度の長さを有し、本発明で使用されるU字型ブラックライトランプ(電力27W、長さ265mm、三共電気株式会社、品番FPL27BLB)の酸化分解反応の効率を調べた。
4). Oxidative degradation rate of organic matter by ultraviolet light source In a wet oxidation type TOC concentration measuring apparatus having an ultraviolet light source, usually a short straight tube ultraviolet lamp of about 6 W to 8 W is used in order to reduce the size of the entire apparatus. Yes. Therefore, in the total organic carbon concentration measuring apparatus used in Example 3 above, a straight tube type black light lamp (power 8 W, length 287 mm, Sankyo Electric Co., Ltd., product number FL8BLB) generally used, The efficiency of the oxidative decomposition reaction of a U-shaped black light lamp (power 27 W, length 265 mm, Sankyo Electric Co., Ltd., product number FPL27BLB) having the same length and used in the present invention was examined.

実施例3で用いた全有機炭素濃度の測定装置に上記2種のブラックライトランプを各々取付け、反応容器(幅15mm×高さ300mm×奥行3mm)を各ブラックライトランプに密着して取付けた。酸化分解部の反応容器に、試料液として炭素換算で18mg/Lのグルコース標準液6mLを入れた後、酸化チタンを濃度500mg/Lとなるように添加し、試料液のpHを硫酸で3.5に調整した。実施例3と同様の方法で、反応時間を10分〜50分として各ブラックライトランプを使用した場合の吸収液の濁度を測定してTOC濃度を求め、酸化分解率を求めた。結果を表3に示す。   The above two types of black light lamps were each attached to the total organic carbon concentration measuring apparatus used in Example 3, and a reaction vessel (width 15 mm × height 300 mm × depth 3 mm) was attached in close contact with each black light lamp. After adding 6 mL of 18 mg / L glucose standard solution in terms of carbon as a sample solution to the reaction vessel of the oxidative decomposition unit, titanium oxide is added to a concentration of 500 mg / L, and the pH of the sample solution is set to 3. Adjusted to 5. In the same manner as in Example 3, the turbidity of the absorbing solution when each black light lamp was used with a reaction time of 10 to 50 minutes was measured to determine the TOC concentration, and the oxidative decomposition rate was determined. The results are shown in Table 3.

Figure 2013246053
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この結果、複数の紫外線照射部を有し、複数方向から反応容器を紫外線照射できるU字型ブラックライトランプを用いることにより、従来の直管型ブラックライトランプ1本を用いたものより、大幅に効率的に酸化分解できることがわかった。さらに、U字型ブラックライトランプを使用した場合、酸化薬剤を用いることなく、20分以内の酸化分解時間で、試料液中の有機物が100%分解されることが示された。なお、本実施例で使用したU字型ブラックライトランプの代わりに、複数本の直管型ブラックライトランプを用いて複数の方向から紫外線を照射することによっても分解率を向上させることができる。   As a result, by using a U-shaped black light lamp having a plurality of ultraviolet irradiation sections and capable of irradiating the reaction vessel with ultraviolet rays from a plurality of directions, it is significantly more than that using a single straight tube type black light lamp. It was found that oxidative decomposition can be performed efficiently. Furthermore, when a U-shaped black light lamp was used, it was shown that the organic matter in the sample solution was decomposed 100% within 20 minutes without using an oxidizing agent. Note that the decomposition rate can be improved by irradiating ultraviolet rays from a plurality of directions using a plurality of straight tube black light lamps instead of the U-shaped black light lamp used in the present embodiment.

5.温度による有機物の酸化分解率
試料液に含まれる有機物の酸化分解効率と、試料液の温度との関係を調べた。試料液の加温は、紫外線ランプの紫外光照射による加熱により行われ、具体的には、紫外線ランプと反応容器との配置距離及びファンの空冷により調節した。実施例3で使用した測定装置の酸化分解部の反応容器に、試料液として炭素換算で18mg/Lのグルコース標準液6mLを入れた後、酸化チタンを濃度500mg/Lとなるように添加し、試料液のpHを硫酸で3.5に調整した。試料液の温度が40℃〜90℃となるように、紫外線ランプと反応容器との配置距離を調節した。実施例3と同様の方法で、20分間反応容器での酸化分解を行い、吸収液の濁度を測定してTOC濃度と酸化分解率を求めた。結果を表4に示す。
5. Oxidative decomposition rate of organic matter by temperature The relationship between the oxidative decomposition efficiency of organic matter contained in the sample solution and the temperature of the sample solution was investigated. The heating of the sample liquid was performed by heating the ultraviolet lamp by irradiation with ultraviolet light, and specifically, it was adjusted by the arrangement distance between the ultraviolet lamp and the reaction vessel and the air cooling of the fan. After adding 6 mL of 18 mg / L glucose standard solution in terms of carbon as a sample solution to the reaction vessel of the oxidative decomposition unit of the measuring apparatus used in Example 3, titanium oxide was added to a concentration of 500 mg / L, The pH of the sample solution was adjusted to 3.5 with sulfuric acid. The arrangement distance between the ultraviolet lamp and the reaction vessel was adjusted so that the temperature of the sample solution was 40 ° C to 90 ° C. In the same manner as in Example 3, oxidative decomposition was performed in the reaction vessel for 20 minutes, and the turbidity of the absorbing solution was measured to determine the TOC concentration and the oxidative decomposition rate. The results are shown in Table 4.

Figure 2013246053
Figure 2013246053

この結果、本実施例の条件においては、試料液の温度が40℃ではやや分解率が低いが、約60℃以上の条件において、試料液に含まれるほとんどの有機物を酸化分解できることがわかった。また、試料液を90℃とした場合には、試料液の蒸発が著しくなった。このように、完全分解できる温度は有機物の種類や酸化チタン濃度、反応時間等によって異なるが、温度が高い方が反応速度が高くなり、分解率が上昇する。これらのことから、試料液中の酸化分解反応の効率を高めるため、反応容器を紫外線ランプに近接させて配置する等して、反応容器内の試料液を90℃以下の適切な温度、すなわち、60℃〜90℃に加温することが有効であることが示された。   As a result, under the conditions of this example, the decomposition rate was slightly low when the temperature of the sample solution was 40 ° C., but it was found that most organic substances contained in the sample solution could be oxidatively decomposed under the condition of about 60 ° C. or higher. In addition, when the sample solution was 90 ° C., the sample solution was significantly evaporated. Thus, although the temperature at which complete decomposition is possible varies depending on the type of organic substance, titanium oxide concentration, reaction time, and the like, the higher the temperature, the higher the reaction rate and the higher the decomposition rate. For these reasons, in order to increase the efficiency of the oxidative decomposition reaction in the sample solution, the sample solution in the reaction vessel is placed at an appropriate temperature of 90 ° C. or less by placing the reaction vessel close to the ultraviolet lamp, that is, It has been shown that it is effective to heat to 60 ° C to 90 ° C.

6.バブリングによる有機物の酸化分解率
試料液の酸化分解効率を高めるため、試料液の紫外線照射量を増やす方法を検討した。そこで、反応容器の下部から空気を送り込み、試料液をバブリングして、試料液量あたりの紫外線受光量を増大させることを検討した。また、この方法では、酸化分解反応の光触媒として主に使用される酸化チタンが反応容器の底部に沈殿してしまい、光触媒として作用しない状態となることを防ぐこともできると考えられた。上記実施例3で使用した測定装置の反応容器に、試料液として炭素換算で18mg/Lのグルコース標準液6mLを入れた後、酸化チタンを濃度500mg/Lとなるように添加し、試料液のpHを硫酸で3.5に調整した。エアポンプを線流速20cm/min〜250cm/minとなるように調整して、反応容器内の試料液をバブリングさせた。バブリングにより増加した試料液の水面高さを測定し、受光面積増加率として求めた。さらに、実施例3と同様の方法で、20分間反応容器での酸化分解を行い、吸収液の濁度を測定してTOC濃度と酸化分解率を求めた。結果を表5に示す。
6). Oxidative degradation rate of organic substances by bubbling In order to increase the oxidative degradation efficiency of the sample solution, a method of increasing the amount of UV irradiation of the sample solution was investigated. Therefore, it was studied to increase the amount of UV light received per amount of sample liquid by sending air from the bottom of the reaction vessel and bubbling the sample liquid. In addition, it was considered that this method can prevent titanium oxide, which is mainly used as a photocatalyst for the oxidative decomposition reaction, from precipitating at the bottom of the reaction vessel and not acting as a photocatalyst. After adding 6 mL of 18 mg / L glucose standard solution in terms of carbon as a sample solution to the reaction vessel of the measurement apparatus used in Example 3, titanium oxide was added to a concentration of 500 mg / L. The pH was adjusted to 3.5 with sulfuric acid. The air pump was adjusted to have a linear flow rate of 20 cm / min to 250 cm / min, and the sample solution in the reaction vessel was bubbled. The water surface height of the sample liquid increased by bubbling was measured and obtained as the rate of increase in the light receiving area. Furthermore, oxidative decomposition was carried out in a reaction vessel for 20 minutes by the same method as in Example 3, and the turbidity of the absorbent was measured to determine the TOC concentration and the oxidative decomposition rate. The results are shown in Table 5.

Figure 2013246053
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この結果、本実施例の条件においては、通気線速度が20cm/minでは一部の酸化チタンが沈殿し、水面高さも6%しか増加しなかった。また、通気線速度を30cm/min以上に調整して水面高さを約10%以上増加させることにより、反応容器内で酸化チタンは沈殿せず、試料液に懸濁されている状態を維持した。しかし、受光面積が9%しか増加しないため、酸化分解率はやや低い値であった。また、通気線速度を250cm/minとした場合には、液の一部が反応容器からあふれることがあった。それゆえ、水面高さの増加率は15〜70%程度が好ましく、このように水面高さを増加させることによって、酸化分解効率が高められることがわかった。   As a result, under the conditions of this example, when the air line velocity was 20 cm / min, a part of titanium oxide was precipitated and the water surface height was increased only by 6%. In addition, by adjusting the aeration line speed to 30 cm / min or more and increasing the water surface height by about 10% or more, titanium oxide was not precipitated in the reaction vessel, and the state suspended in the sample solution was maintained. . However, since the light receiving area is increased only by 9%, the oxidative decomposition rate was slightly low. Further, when the air line velocity was 250 cm / min, a part of the liquid sometimes overflowed from the reaction vessel. Therefore, the increase rate of the water surface height is preferably about 15 to 70%, and it has been found that the oxidative decomposition efficiency can be increased by increasing the water surface height in this way.

このように、試料液中に気泡を発生させることによって、反応容器内の酸化チタンが常に浮遊した状態に維持され、試料液量当たりの受光量を増やすことができ、試料液に含まれる有機物を効率的に酸化分解できることを見出した。   In this way, by generating bubbles in the sample solution, the titanium oxide in the reaction vessel is always kept in a floating state, the amount of light received per sample solution amount can be increased, and the organic matter contained in the sample solution can be reduced. It was found that it can be efficiently oxidized and decomposed.

7.光触媒の量による有機物の酸化分解率
試料液に添加する光触媒の量と、有機物の酸化分解効率との関係を調べた。光触媒として、具体的には、アナターゼ型酸化チタン粉末を用いた。実施例3で使用した測定装置の酸化分解部の反応容器に、試料液として炭素換算で18mg/Lのグルコース標準液6mLを入れた後、酸化チタンを濃度を50mg/L〜500mg/Lとなるように添加し、試料液のpHを硫酸で3.5に調整した。実施例3と同様の方法で、20分間反応容器での酸化分解を行い、吸収液の濁度を測定してTOC濃度と酸化分解率を求めた。結果を表6に示す。
7). Oxidative degradation rate of organic matter depending on the amount of photocatalyst The relationship between the amount of photocatalyst added to the sample solution and the oxidative degradation efficiency of organic matter was investigated. Specifically, anatase type titanium oxide powder was used as the photocatalyst. After putting 6 mL of 18 mg / L glucose standard solution in terms of carbon as a sample solution into the reaction vessel of the oxidative decomposition unit of the measuring apparatus used in Example 3, the concentration of titanium oxide is 50 mg / L to 500 mg / L. The pH of the sample solution was adjusted to 3.5 with sulfuric acid. In the same manner as in Example 3, oxidative decomposition was performed in the reaction vessel for 20 minutes, and the turbidity of the absorbing solution was measured to determine the TOC concentration and the oxidative decomposition rate. The results are shown in Table 6.

Figure 2013246053
Figure 2013246053

この結果、本発明において、実施例の条件のように高濃度のTOC(炭素換算で18mg/L)を測定する際には、酸化チタン濃度を500mg/Lとすることで、試料液に含まれる有機物をほとんど全て酸化分解できることが示された。なお、本実施例で用いた酸化チタンより有機物の酸化分解促進効果が大きな酸化チタンを用いれば、酸化チタンの添加濃度を500mg/L以下とすることも可能であると考えられる。   As a result, in the present invention, when measuring a high concentration TOC (18 mg / L in terms of carbon) as in the conditions of the example, the titanium oxide concentration is set to 500 mg / L, so that it is included in the sample solution. It was shown that almost all organic substances can be oxidatively decomposed. In addition, it is thought that the addition density | concentration of a titanium oxide can also be 500 mg / L or less if the titanium oxide with a larger oxidative decomposition promotion effect of organic substance than the titanium oxide used in the present Example is used.

8.試料液のpHによる有機物の酸化分解率
試料液のpHと、有機物の酸化分解効率との関係を調べた。実施例3で使用した測定装置の酸化分解部の反応容器に、試料液として炭素換算で18mg/Lのグルコース標準液6mLを入れた後、酸化チタン濃度が500mg/Lとなるように添加し、試料液のpHで2.2〜12.6に調整した。実施例3と同様の方法で、20分間反応容器での酸化分解を行い、吸収液の濁度を測定してTOC濃度と酸化分解率を求めた。結果を表7に示す。
8). Oxidative degradation rate of organic matter depending on pH of sample solution The relationship between pH of sample solution and oxidative degradation efficiency of organic matter was investigated. After adding 6 mL of 18 mg / L glucose standard solution in terms of carbon as a sample solution to the reaction vessel of the oxidative decomposition unit of the measurement apparatus used in Example 3, it was added so that the titanium oxide concentration was 500 mg / L. The pH of the sample solution was adjusted to 2.2 to 12.6. In the same manner as in Example 3, oxidative decomposition was performed in the reaction vessel for 20 minutes, and the turbidity of the absorbing solution was measured to determine the TOC concentration and the oxidative decomposition rate. The results are shown in Table 7.

Figure 2013246053
Figure 2013246053

この結果より、試料液のpHがおよそ3〜9であればほぼ完全に酸化分解するが、pHが3以下又は10以上になると酸化分解率が低下することが示された。したがって、試料液中に含まれる有機物の酸化分解効率を高めるためには、試料液のpHは3超9未満とすることが好ましいことがわかった。他方、有機物の酸化分解によって発生した二酸化炭素を二酸化炭素ガスとして試料液中から放出させるためには、試料液中で発生した二酸化炭素がイオン化し難い条件、すなわち酸性条件とする必要があるため、試料液のpHは3超7未満とすることが好ましい。   From this result, it was shown that when the pH of the sample solution is about 3 to 9, the oxidative decomposition is almost complete, but when the pH is 3 or less or 10 or more, the oxidative decomposition rate decreases. Accordingly, it has been found that the pH of the sample solution is preferably set to more than 3 and less than 9 in order to increase the oxidative decomposition efficiency of the organic matter contained in the sample solution. On the other hand, in order to release carbon dioxide generated by oxidative decomposition of organic matter from the sample liquid as carbon dioxide gas, it is necessary to make the carbon dioxide generated in the sample liquid difficult to ionize, that is, an acidic condition. The pH of the sample solution is preferably more than 3 and less than 7.

本発明は、上記の実施形態又は実施例に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々、設計変更した形態も技術的範囲に含むものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiments or examples, and various design changes within the scope not departing from the gist of the invention described in the claims are also included in the technical scope. .

1 全有機炭素濃度の測定装置
2 酸化分解部
20 反応容器
201、301 流入部
202、302 流出部
21 紫外線光源
210 ソケット
22 コック
23 試料液入口
3 二酸化炭素吸収部
30 吸収容器
31 吸収液
4 二酸化炭素測定部
40 濁度計
41 電源
5 エアポンプ
〜L 流路
W 試料液
〜L 気体流路
〜A 気体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measuring apparatus of total organic carbon concentration 2 Oxidation decomposition part 20 Reaction container 201,301 Inflow part 202,302 Outflow part 21 Ultraviolet light source 210 Socket 22 Cock 23 Sample liquid inlet 3 Carbon dioxide absorption part 30 Absorption container 31 Absorption liquid 4 Carbon dioxide Measurement unit 40 Turbidimeter 41 Power source 5 Air pump L 0 to L 1 flow path W Sample liquid L 2 to L 4 Gas flow path A 1 to A 2 gas

Claims (7)

試料液に紫外線を照射し、該試料液に含まれる有機物を酸化分解して二酸化炭素を発生させ、該試料液から二酸化炭素を放出させる酸化分解部と、放出された二酸化炭素を吸収する二酸化炭素吸収部と、吸収された二酸化炭素の量を測定する測定部とを有し、
前記酸化分解部は、前記試料液に含まれる有機物の酸化分解を行う反応容器と、該反応容器を照射するように配置される紫外線光源と、該反応容器に接続され該反応容器内の試料液をバブリングする気体移送手段とを備え、
前記二酸化炭素吸収部は、前記反応容器から移送された二酸化炭素を吸収するアルカリ性を呈し、難溶性の炭酸塩を形成させる金属イオンを含む液を収容する吸収容器を備え、
前記測定部は、前記吸収容器内の前記液の濁度を測定する濁度計を備えることを特徴とする全有機炭素濃度の測定装置。
The sample liquid is irradiated with ultraviolet rays, the organic matter contained in the sample liquid is oxidized and decomposed to generate carbon dioxide, and carbon dioxide is released from the sample liquid, and the carbon dioxide that absorbs the released carbon dioxide Having an absorption part and a measurement part for measuring the amount of absorbed carbon dioxide,
The oxidative decomposition unit includes a reaction vessel that oxidizes and decomposes organic substances contained in the sample solution, an ultraviolet light source that is arranged to irradiate the reaction vessel, and a sample solution in the reaction vessel that is connected to the reaction vessel. A gas transfer means for bubbling
The carbon dioxide absorption part includes an absorption container that contains a liquid containing metal ions that form an alkali that absorbs carbon dioxide transferred from the reaction container and forms a hardly soluble carbonate.
The measuring unit includes a turbidimeter for measuring the turbidity of the liquid in the absorption container.
前記紫外線光源は、複数の照射部を有し、前記反応容器を複数の方向から照射すると共に前記反応容器内の試料液を加温するように近接して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の全有機炭素濃度の測定装置。   The ultraviolet light source has a plurality of irradiation units, and is arranged in close proximity so as to irradiate the reaction container from a plurality of directions and to heat a sample solution in the reaction container. Item 2. The total organic carbon concentration measuring device according to Item 1. 前記気体移送手段は、前記反応容器内の試料液をバブリングすることにより、該試料液の液面の高さを15%〜70%増加させるように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の全有機炭素濃度の測定装置。   2. The gas transfer means is configured to increase the liquid level of the sample liquid by 15% to 70% by bubbling the sample liquid in the reaction vessel. Or the measuring apparatus of the total organic carbon concentration of 2. 前記気体移送手段は、気体を前記反応容器と前記吸収容器とを循環して移送するように構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の全有機炭素濃度の測定装置。   The total organic carbon concentration according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas transfer means is configured to circulate and transfer gas through the reaction vessel and the absorption vessel. Measuring device. 前記金属イオンはアルカリ土類金属イオンであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の全有機炭素濃度の測定装置。   The said organic ion is alkaline-earth metal ion, The measuring apparatus of the total organic carbon concentration of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 前記アルカリ土類金属イオンはストロンチウムイオンであることを特徴とする請求項5に記載の全有機炭素濃度の測定装置。   6. The apparatus for measuring the total organic carbon concentration according to claim 5, wherein the alkaline earth metal ions are strontium ions. 試料液に紫外線を照射して該試料液に含まれる有機物を酸化分解し、二酸化炭素を発生させる工程と、
前記試料液を酸性条件下でバブリングして、該試料液から二酸化炭素を放出させる工程と、
放出された二酸化炭素をアルカリ性を呈する吸収液に吸収させる工程と、
前記吸収液に吸収された二酸化炭素と、難溶性の炭酸塩を形成させる金属イオンとを反応させて、前記吸収液中に難溶性の炭酸塩を生成させる工程と、
難溶性の炭酸塩を含む前記吸収液の濁度を測定する工程と、を有することを特徴とする全有機炭素の測定方法。
Irradiating the sample liquid with ultraviolet rays to oxidatively decompose organic substances contained in the sample liquid to generate carbon dioxide;
Bubbling the sample solution under acidic conditions to release carbon dioxide from the sample solution;
A step of absorbing the released carbon dioxide in an absorbing solution exhibiting alkalinity;
Reacting carbon dioxide absorbed in the absorbent with metal ions that form a poorly soluble carbonate to form a poorly soluble carbonate in the absorbent;
Measuring the turbidity of the absorbing solution containing a hardly soluble carbonate, and a method for measuring total organic carbon.
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