JP2015165199A - Treated water oil content measuring method and treated water oil content measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水処理現場における被処理水の水質、特に、随伴水あるいは排水等に残留する油分、すなわち、残油分を計測する油分測定方法及び油分測定装置に関する。 The present invention relates to the quality of water to be treated at a water treatment site, in particular, an oil content measuring method and an oil content measuring device for measuring oil content remaining in accompanying water or waste water, that is, residual oil content.
油分を測定するものとして、例えば、特開2013−24562号公報(特許文献1)が知られている。特許文献1では、水晶振動子マイクロバランス(Quartz Cryystal Microbalance:以下、QCMと称す)を用い、測定対象である水溶性インクをインクジェットにより水晶振動子上にその液滴を滴下させ、液滴滴下前の水晶振動子の共振周波数(基本周波数)と、液滴滴下後に測定される共振周波数の変化量により水晶振動子上の付着物、すなわち、水溶性インクの質量を測定するものである。換言すれば、共振周波数(固有振動数とも言う)の変化とその表面上の付着量の特性を用いて、微量な試料水中の油分を測定するものである。
As what measures oil content, Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-24562 (patent document 1) is known, for example. In
しかしながら、特許文献1の構成では、測定対象である水溶性インクを水晶振動子上に直接滴下し、水溶性インク中の油分の質量を測定するものであり、そもそもインク成分である油分が多量に含まれるものを測定対象としている。
However, in the configuration of
従って、例えば、Oil&Gasの現場における極微量の油分が含まれる随伴水、あるいは、生活廃水または工業用排水に含まれる微量の油分の測定については何ら考慮されていない。すなわち、公定法(水質汚濁防止法)により定められる被処理水中に含まれる油分の測定に適用することは困難である。 Therefore, for example, no consideration is given to the measurement of the accompanying water containing a very small amount of oil at the site of Oil & Gas, or the small amount of oil contained in domestic wastewater or industrial wastewater. That is, it is difficult to apply to the measurement of oil contained in the water to be treated, which is defined by the official method (Water Pollution Control Act).
本発明は、水処理現場における被処理水中に残留する油分を高精度に計測することが可能な油分測定方法及び油分測定装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an oil content measuring method and an oil content measuring device capable of measuring the oil content remaining in the water to be treated at a water treatment site with high accuracy.
上記課題を解決するため、本発明の油分測定方法は、油分を含む被処理水を溶媒と混合し、前記油分を前記溶媒に抽出する溶媒抽出工程と、前記油分抽出後の溶媒を水晶振動子上に所定量微量供給し、所定の周期で前記水晶振動子の共振周波数を測定する共振周波数測定工程と、前記測定された共振周波数の変化量に基づいて、前記溶媒が蒸発した後に前記水晶振動子上に残留する油分を測定する工程と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an oil content measurement method of the present invention includes a solvent extraction step of mixing water to be treated containing oil with a solvent, and extracting the oil into the solvent, and the solvent after the oil extraction is a crystal resonator. Based on a resonance frequency measurement step of supplying a predetermined amount of a small amount above and measuring a resonance frequency of the crystal resonator at a predetermined period, and after the solvent has evaporated, the crystal vibration And a step of measuring oil remaining on the child.
また、本発明の油分測定装置は、油分を含む被処理水を溶媒と混合し前記油分を前記溶媒に抽出する流体デバイスと、前記流体デバイスに接続され、前記油分抽出後の溶媒を水晶振動子上に所定量微量供給する分注ノズルと、所定の周期で前記水晶振動子の共振周波数を測定するセンサ回路と、少なくとも前記流体デバイスおよび前記センサ回路を制御するコントローラと、前記分注ノズルより前記所定量の油分抽出後の溶媒が微量供給された前記水晶振動子の共振周波数を前記センサ回路より受信し、当該受信した共振周波数の変化量に基づいて、前記溶媒が蒸発した後に前記水晶振動子上に残留する油分を測定する演算部と、を備えたことを特徴とする。 Further, the oil content measuring apparatus of the present invention includes a fluid device that mixes water to be treated containing oil with a solvent and extracts the oil into the solvent, and is connected to the fluid device, and the solvent after the oil extraction is used as a crystal resonator. A dispensing nozzle for supplying a predetermined amount of a small amount above, a sensor circuit for measuring a resonance frequency of the crystal resonator at a predetermined period, a controller for controlling at least the fluidic device and the sensor circuit, and the dispensing nozzle Receiving from the sensor circuit a resonance frequency of the crystal resonator to which a small amount of solvent after extraction of a predetermined amount of oil is supplied, and after the solvent has evaporated based on the received amount of change in the resonance frequency, the crystal resonator And an arithmetic unit for measuring oil remaining on the top.
本発明によれば、例えば、Oil&Gas等の水処理現場における被処理水中に残留する油分を高精度に計測することが可能な油分測定方法及び油分測定装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the oil content measuring method and oil content measuring apparatus which can measure the oil content which remains in the to-be-processed water in water treatment field | areas, such as Oil & Gas, can be provided with high precision, for example.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
本明細書における被処理水とは、Oil&Gasの現場における随伴水、あるいは、生活廃水または工業用排水等を含み、被処理水は場合によっては、試料水と呼ばれることもある。また、以下では、QCM法による測定値を共振周波数と称するが、固有振動数でも同様の意味を有するものである。 The treated water in this specification includes accompanying water at the site of Oil & Gas, domestic wastewater, industrial wastewater, or the like, and the treated water is sometimes called sample water. In the following, the measured value by the QCM method is referred to as a resonance frequency, but the natural frequency has the same meaning.
先ず、被処理水の油分分析は公定法(水質汚濁防止法)で定められており、その分析方法ではn−ヘキサン(以下、単にヘキサンと称す)に抽出される物質が被処理水中の油分と定義されている。従って、公定法ではまず、被処理水から油分を溶媒であるヘキサンに全て抽出し、そのヘキサンを蒸発させたのちに残留する物質の質量からもとの被処理水の油分濃度を測定する。 First, the oil content analysis of the water to be treated is defined by the official method (Water Pollution Control Law). In the analysis method, the substance extracted into n-hexane (hereinafter simply referred to as hexane) is the oil content in the water to be treated. Is defined. Therefore, in the official method, first, oil is extracted from the water to be treated into hexane as a solvent, and after evaporating the hexane, the oil concentration of the original water to be treated is measured from the mass of the substance remaining.
質量の測定には高精度、高感度な電子天秤等が用いられるが、希釈濃度の被処理水を測定する場合には電子天秤でも検出可能な十分な油分をヘキサンに抽出しなければならないため、被処理水及びヘキサンとも多くの容量を要する。そのため、より短時間で多容量のヘキサンを蒸発させるために高温・減圧環境下を必要とし、Oil&Gasの水処理現場等で要求される迅速なin-situ分析には向かない。 A high-precision, high-sensitivity electronic balance, etc. is used to measure the mass, but when measuring the water to be treated at a diluted concentration, sufficient oil that can be detected by the electronic balance must be extracted into hexane. Both water to be treated and hexane require a large volume. Therefore, in order to evaporate a large volume of hexane in a shorter time, a high temperature / depressurized environment is required, and it is not suitable for a rapid in-situ analysis required at a water treatment site of Oil & Gas.
公定法に代わる分析方法として分光分析を応用した機器が実用化されており、屋外でも使用可能なハンディータイプのものも製品化されている。しかし、固形物の除去処理や溶媒抽出等の試料の前処理は事前に行っておかなければならなく、また、コントロール試料等をつかって濃度と吸光度間の検量線を分析対象ごとに作成する必要がある。 Instruments that apply spectroscopic analysis have been put to practical use as an alternative to official methods, and handy-type devices that can be used outdoors have also been commercialized. However, sample pretreatment such as solid removal and solvent extraction must be performed in advance, and a calibration curve between concentration and absorbance must be created for each analyte using a control sample. There is.
このように、公定法に基づく溶媒抽出法・重量法、分光計測等では、いずれも水処理現場で十分な精度で油分を分析することはこれまでは不可能であった。 As described above, in the solvent extraction method / gravimetric method, spectroscopic measurement, and the like based on the official method, it has been impossible to analyze the oil component with sufficient accuracy at the water treatment site.
本発明の実施形態に係る被処理水中の油分測定方法では、公定法に基づき、まず、被処理水中の油分を全てヘキサンに移動させる(ヘキサン抽出)。そして、そのヘキサンを水晶振動子上に微量供給し、ヘキサンのみを蒸発させる。ヘキサン蒸発後の水晶振動子上に残留・付着した物質(ヘキサン抽出物質(油分))の質量を水晶振動子の共振周波数の変化量から測定する。そして測定されたヘキサン抽出物質の質量、微量供給したヘキサン及びもとの被処理水の体積量から、被処理水に含まれていた油分濃度を計測する。 In the method for measuring oil content in water to be treated according to an embodiment of the present invention, first, all oil content in water to be treated is transferred to hexane based on the official method (hexane extraction). Then, a small amount of the hexane is supplied onto the crystal resonator to evaporate only the hexane. Measure the mass of the substance (hexane extract material (oil)) that remains and adheres to the crystal unit after evaporation of hexane from the amount of change in the resonance frequency of the crystal unit. Then, the concentration of oil contained in the water to be treated is measured from the measured mass of the hexane extract substance, a small amount of hexane and the volume of the original water to be treated.
このような一連の分析プロセス、すなわち、油分のヘキサンへの抽出、油分を含有するヘキサンの水晶振動子上での蒸発、水晶振動子上の残留付着物の質量測定を簡素な装置構成で実現する。 Such a series of analysis processes, that is, extraction of oil into hexane, evaporation of hexane containing oil on a quartz crystal, and mass measurement of residual deposits on the crystal are realized with a simple device configuration. .
なお、このような水晶振動子の共振周波数の変化量から水晶振動子表面上の付着量(質量)を求める計測方法はQCM法と呼ばれ、薄膜形成プロセスにおける膜厚モニター等に実用化されている。実用化されているQCM用水晶振動子は、例えば、直径10mm、厚みが数百μm、数MHz帯域の共振周波数を有する。数ngから数十μgオーダーのレンジで表面上の付着物質の質量を測定することができる。 A measurement method for determining the amount of adhesion (mass) on the surface of the crystal unit from the amount of change in the resonance frequency of the crystal unit is called the QCM method, and has been put to practical use for film thickness monitoring in the thin film formation process. Yes. The crystal resonator for QCM that has been put into practical use has, for example, a resonance frequency of 10 mm in diameter, several hundred μm in thickness, and several MHz band. The mass of the adhered substance on the surface can be measured in the range of several ng to several tens of μg.
本発明の実施形態に係る被処理水中の油分測定方法は、凝集磁気分離等の水/油分離処理プロセス等の残油分モニターとして水処理プラントに適用でき、プラントの運転状況や性能の監視にも適用することができる。 The method for measuring oil content in water to be treated according to an embodiment of the present invention can be applied to a water treatment plant as a residual oil content monitor for water / oil separation treatment processes such as coagulation magnetic separation, and also for monitoring the operation status and performance of the plant. Can be applied.
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に、本発明の一実施例に係る油分測定装置の全体構成図を示す。本発明の油分測定装置1は、被処理水中の油分を溶媒であるヘキサンに抽出させ、なおかつ抽出した油分を送液するためのシリンジ型の流体デバイス101、シリンジ101内のピストンを駆動するためのモータ102、油分を抽出したヘキサンを蒸発させ、さらに残留したヘキサン抽出物質(油分)の質量を測定するQCMセンサ用の水晶振動子103、水晶振動子103を発振させ、共振周波数を計測するためのセンサ回路104、計測結果を表示する表示部109を有し、油分測定装置1全体を制御するコントローラ105から構成される。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an oil content measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. The oil
なお、図示しないが、これらの機器を駆動するための電源も備えられている。特に、Oil & Gas等の水処理現場である屋外で使用する際には、繰り返し充電が可能なバッテリーを用いるとよい。 Although not shown, a power source for driving these devices is also provided. In particular, when used outdoors, such as Oil & Gas, a battery that can be repeatedly charged may be used.
流体デバイス101では、流入パイプ106より被処理水及び溶媒であるヘキサン110を吸引し、モータ102により内部のピストンを駆動して、ヘキサンに被処理水中の油分を抽出させる(詳細は後述する)。そして、ほぼ完全に被処理水中の油分をヘキサンに抽出させた後に、流出パイプ107を介して分注ノズル108より抽出した油分を含有する抽出後のヘキサン111を水晶振動子103上に微量供給する。
In the
次に、流体デバイス101の内部構造、動作及び機能を、図2から図4を用いて説明する。図2は、図1に示す油分測定装置1を構成する流体デバイス101の縦断面図であり、図3は、ヘキサンに被処理水中の油分が浸透、抽出される原理の説明図であり、図4は、流体デバイス101の動作シーケンスの説明図である。
Next, the internal structure, operation, and function of the
図2に示されるように、流体デバイス101は、外観が略円筒状のシリンジ201、シリンジ201内を上昇又は下降するピストン208、ピストン208に連結されモータ102からの駆動力によりピストン208を上下に直動させるピストンロッド211から構成される。また、シリンジ201の内部には、シリンジ201の内部空間を長手方向に沿って上下に2つの室に分割する仕切り部204を有する。図2に示すように、仕切り部204の上面は円錐状の窪みを有する円柱状の部材で構成され、仕切り部204の略中央部に形成されシリンジ201の長手方向に沿って貫通する第1の貫通孔である連通孔203(以下、連通孔と称す)、連通孔203の周囲に形成されシリンジ201の長手方向に沿って貫通する第2の貫通孔である小径ノズル202(以下、小径ノズルと称す)が複数配置されている。連通孔203の孔径は小径ノズル202の孔径より大きく、連通孔203にはそれを塞ぐのに十分な大きさの直径を有する球体205が備えられている。なお、本実施例では連通孔203を塞ぐものとして球体を用いたが、円錐体でも良く、更には仕切り部204を境に連通孔203を通じて上の室から下の室への流れを阻止する逆止弁機能を持つ部材を配置しても良い。
As shown in FIG. 2, the
また、シリンジ201の上面には、それぞれ図1に示す流入パイプ106、流出パイプ107と接続され得る流入口206、流出口207が形成されている。流入パイプ106を介した流入口206からのヘキサンおよび被処理水の吸引、流出口207から流出パイプ107への抽出後のヘキサンの吐出は、ピストン208の矢印210の方向への下降および、矢印209の方向への上昇によって実現される。ピストン208の中心部にはメネジが形成されており(図示せず)、ピストンロッド211に形成されたネジ山(図示せず)を介して連結している。さらにピストンロッド211は、図1に示すモータ102とカップリングしており、モータ102を回転させることでピストンロッド211を回し、その回転変位はピストン208の上昇または下降の直線変位に変換される。
Further, an
なお、図示しないがこのような回転変位から直線変位に変換するため、ピストン208がピストンロッド211の回転に伴って回されないよう、回転変位を拘束する機構が備えられている。通常のネジ規格に基づいて設計すれば、ピストンロッド211が図2中右回りの方向212に回転しているときピストン208は矢印210の方向に下降し、左回りの方向213に回転しているときは矢印209の方向に上昇する。
Although not shown, in order to convert such rotational displacement into linear displacement, a mechanism for restraining the rotational displacement is provided so that the
また、ピストンロッド211に加わる矢印209の方向への上昇力の調整は、図1に示すコントローラ105により、モータ102の駆動電圧、電流等を調整し、モータ102の回転軸により生じるトルクを制御することで行われる。
Further, the adjustment of the upward force in the direction of the
次に流体デバイス101中でどのようにして、被処理水からヘキサンに油分を抽出させるかを説明する。溶媒であるヘキサンの一般的な特性として油は溶解するが疎水性であるために水とは混合しない。上述の公定法に従って、油分を測定する場合、被処理水とヘキサンを容器の中に入れ両者を振動させながら被処理水側の油分をヘキサンに抽出させる。その際、ヘキサン215は、図3に示すように被処理水214中に細かな液滴となって分散した状態となる。このヘキサン215の分散状態では、被処理水214とヘキサン215の界面の総面積が増大し、図3に示すように界面を介して被処理水側の油分216が矢印に示すように効率よくヘキサン215側に移動する。
Next, how oil is extracted from the water to be treated into hexane in the
本実施例では、被処理水214とヘキサン215を容器ごと振動させるのではなく、ノズルを用いた流体的な操作によって図3のようなヘキサン215の分散状態を形成することを特徴とする。図4に示されるように、小径ノズル202のような細い流路を速い流速で流体が通過するとき、小径ノズル202の出口では噴流が発生する。噴流内部の流れ場では強いせん断応力が発生しているため、小径ノズル202の出口付近では2相(本実施例発明では被処理水214とヘキサン215)の液体のうち一方は分裂を繰り返し、さらに細かな液滴へと分裂する。このような2相流体の特性を利用し、被処理水214中に細かいヘキサン215の液滴が分散した状態を発生させ、被処理水214中の油分のヘキサン215の相への抽出を促進させた。
This embodiment is characterized in that the water to be treated 214 and
図4の左図に示されるようにピストン208が停止状態のとき、ヘキサン215と被処理水214は分離した状態となる。これは、ヘキサン215が被処理水214より低密度のため、両者の分離状態では常にヘキサン215が上側になる。図4の中央図のようにピストン208を速く下降させると球体205が連通孔203を塞ぎ、仕切り部204を境に上の室から下の室へと連通する流路は複数の小径ノズル202のみとなる。このとき、十分な速度でピストン208を下降させれば、各小径ノズルの202の出口付近では噴流が形成され、ヘキサン215の相がこの小径ノズル202を通過する際に、被処理水214の相に細かな液滴となって分散する。このようにヘキサン215の相を被処理水214の相に分散させることで、両者の界面の総面積を増大させることができ、ヘキサンによる油分の抽出が進行する。
As shown in the left diagram of FIG. 4, when the
次にこの分散状態で、図4の右図のように球体205がわずかに浮上する程度の速度でピストン208を緩速上昇させると、分散状態又は油分を抽出したヘキサンを含む液体が上の室内で矢印217に示す流れを形成し、ヘキサン215の液滴と被処理水214を混合させながら上の室に移動する。この混合によってヘキサンの界面近傍の油分濃度が均一化され、油分のヘキサンへの移動はさらに促進される。
Next, in this dispersed state, when the
本実施例の油分測定装置1における被処理水214の前処理に相当する油分のヘキサンへの抽出工程(以下、溶媒抽出工程と称す)では、図4の中央図と右図に示すとおりピストン208の下降210と上昇209を繰り返し218実行する。これにより、被処理水214とヘキサン215間の界面の面積増大と両相の混合が行われ、容器全体を振動させることなく抽出できる。この界面の総面積の増大化と分散液の混合は油分がほぼ完全にヘキサン215側に移動し終わるまで繰り返される。
In the extraction process of oil to hexane (hereinafter referred to as a solvent extraction process) corresponding to the pretreatment of the water to be treated 214 in the oil
被処理水214中の油分216がほぼ完全にヘキサン215の相に抽出された段階で、一度ピストン208を停止状態とし、図4の左図に示すように静置し再び両者を分離状態にする。その後に、流入口206を図示しない制御バルブまたはピンチバルブ等で塞いでおき、ピストン208を緩速上昇(分離状態を維持した状態で上昇)させながら流出口207及び図1に示す流出パイプ107を介して分注ノズル108より水晶振動子103上に、油分抽出後のヘキサン215を微量供給させる。
When the
次に、溶媒抽出工程後の油分の測定工程について説明する。図5に図1に示す水晶振動子103の概略構成を示す。QCM法では、水晶振動子103の厚みすべり方向の電気-機械的振動(厚みすべり振動:Thickness−shear−mode resonator)を利用するため、ATカットとよばれる方位に切り出された水晶板の両面に表面電極301(分注ノズル108と対向する側)、裏面電極302(水晶板を挟み表面電極301と反対側)を設ける。図5の左図では、裏面電極302は水晶振動子103の裏面側のため破線で示している。このような水晶振動子103を電気的振動素子の一部として発振回路を構成し、発振させたときの共振周波数を測定する。なお、これら表面電極301及び裏面電極302の構成材材料としては、例えば、金(Au)、プラチナ(Pt)またはCr等を用いれば良い。
Next, the oil measurement process after the solvent extraction process will be described. FIG. 5 shows a schematic configuration of the
図5の右図に示すように、片側の電極表面(表面電極301)に付着物303がある場合、厚みすべり方向の振動特性が変化するためその共振周波数が変化する(付着物の質量に応じて共振周波数が低い方向にシフトする)。このときの共振周波数の低下量から電極表面の付着物の質量が測定される。この共振周波数の変化量と質量の関係は水晶振動子103の形状、電極の面積等をパラメータとして、Sauerbeyの式(以下の式(1))によって与えられる。
As shown in the right diagram of FIG. 5, when the
Δf=−2×f0 2×{Δm/(A×(ρq×μq)1/2)}・・・(1)
ここで、Δfは共振周波数変化量(Hz)、Δmは質量変化量(g)、f0は基本共振周波数(Hz)、ρqは水晶の密度(g/cm3)、μqはATカット水晶のせん断応力(g/cm.s2)、Aは電極面積(cm2)であり、ρq=2.648g/cm3、μq=2.947×1011g/cm.s2
本実施例では、このようなQCM用の水晶振動子103を質量センサとして、被処理水中の油分の質量測定に用いている。
Δf = −2 × f 0 2 × {Δm / (A × (ρq × μq) 1/2 )} (1)
Here, Δf is a resonance frequency change amount (Hz), Δm is a mass change amount (g), f 0 is a basic resonance frequency (Hz), ρq is a crystal density (g / cm 3 ), and μq is an AT-cut crystal. Shear stress (g / cm.s 2 ), A is electrode area (cm 2 ), ρq = 2.648 g / cm 3 , μq = 2.947 × 10 11 g / cm 2 s 2
In this embodiment, such a
図7に溶媒抽出工程後の油分測定工程の状態を示す。図7に示されるように、図4にて説明した前処理に相当する溶媒抽出工程後のヘキサン、すなわち被処理水中の油分を抽出したヘキサンは流体デバイス101から流出パイプ107を介して分注ノズル108より抽出後のヘキサン111として、水晶振動子103の表面電極301上の略中央部にマイクロリッターレベルのボリュームで微量供給される。一回あたりの供給量は、0.001μL〜0.1μLが好適である。ヘキサンも他の有機溶媒同様親水性が高いため液滴は表面電極301上に濡れ拡がり、濡れ拡がり後の液滴305は数秒から数十秒程度で蒸発する。ヘキサンが完全に蒸発した後、ヘキサンに抽出されていた油分306のみが表面電極301上に付着して残留する。この付着した残留物(油分306)、すなわち公定法で油分と定義されているヘキサン抽出物質(油分306)の質量(m)と分注ノズル108より微量供給した油分抽出後のヘキサンの体積(V1)に基づき油分抽出後のヘキサン中の油分濃度が得られる。また、上述の溶媒抽出工程においてそのヘキサンに油分を抽出したときの被処理水の体積(V2)及びヘキサン抽出物質(油分306)の質量(m)に基づき、被処理水中の油分濃度を得ることができる。
FIG. 7 shows the state of the oil content measurement step after the solvent extraction step. As shown in FIG. 7, the hexane after the solvent extraction step corresponding to the pretreatment described in FIG. 4, that is, the hexane from which oil in the water to be treated has been extracted is dispensed from the
なお、例えば、被処理水がOil & Gasにおける随伴水のとき、随伴水中の油分濃度が極めて低い場合がある。このような場合、溶媒抽出工程においてヘキサンには極微量の油分しか抽出されず、数μLレベルの油分抽出後のヘキサンを一回微量供給するのみでは十分な量の残留付着物を得られない場合がある。このような場合には、図7に示すように、表面電極301上の同一の位置に複数回微量供給してQCMで検出可能な質量に達するまで微量供給と蒸発を繰り返す。 For example, when the water to be treated is associated water in Oil & Gas, the oil concentration in the associated water may be extremely low. In such a case, only a very small amount of oil is extracted into hexane in the solvent extraction step, and a sufficient amount of residual deposits cannot be obtained by supplying a small amount of hexane once after extracting oil of several μL level. There is. In such a case, as shown in FIG. 7, a minute amount is supplied to the same position on the surface electrode 301 a plurality of times, and the minute amount supply and evaporation are repeated until the mass that can be detected by the QCM is reached.
ここで、図1に示すセンサ回路104及びコントローラ105の構成について説明する。図6に、センサ回路104及びコントローラ105の機能ブロックを示す。センサ回路104は、水晶振動子103を基本共振周波数f0にて振動させるための発振回路104c、表面電極301上の略中央部に被処理水中の油分が抽出されたヘキサン微量供給後の水晶振動子103の共振周波数を、所定の周期で測定する周波数測定部104a及び記憶部104bを備えている。また、コントローラ105は、予め記憶部105bに記憶された各種プログラムを読み出し実行する演算部105a、図1に示すモータ102の駆動電圧、電流等を調整しモータ102の回転軸に生じるトルクを制御する制御部105c、演算部105aによる演算結果、すなわち、上述の被処理水中の油分濃度を表示部109へ表示するための表示制御部105dから構成される。なお、演算部105a及び制御部105cを一体で実現しても良い。また、制御部105cは、上述のモータ102の制御の他、センサ回路104内の発振回路104cの動作タイミングの制御、分注ノズル108による表面電極301への油分抽出後のヘキサンの微量供給タイミングの制御等も行う。
Here, the configuration of the
これらセンサ回路104及びコントローラ105により実行される油分測定装置1の全体処理フローを図8に示す。上述の図2から図4にて説明した流体デバイス101を動作させ被処理水中の油分を溶媒であるヘキサンに移動させて抽出する溶媒抽出工程(ステップS1)後、油分抽出後の溶媒であるヘキサンを分注ノズル108より表面電極301上の略中央部に微量供給(1回目)する(ステップS2)。このときコントローラ105の制御部105cは、分注ノズル108より微量供給される油分抽出後のヘキサンが所定量(例えば、数μL)となるよう、モータ102の駆動電圧等を調整し、流体デバイス101内のピストン208を緩速上昇させる。また、このステップS2の動作開始前に、予めセンサ回路104内の発信回路に104cにより水晶振動子103を共振状態とし、その時の共振周波数を基本共振周波数f0とし、記憶部104b及び記憶部105bに格納する。
An overall processing flow of the oil
次に、ステップS2にて、表面電極301上にヘキサンが微量供給された状態での水晶振動子103の共振周波数を、センサ回路104内の周波数測定部104aにて所定の周期で測定する(ステップS3)。これにより、時間(測定周期毎)と共に変化する水晶振動子103の共振周波数の変動が得られる。この共振周波数の変動は、図7において説明した溶媒であるヘキサンの蒸発に起因する。
Next, in step S2, the resonance frequency of the
センサ回路104内の記憶部104bには、予め共振周波数の変動の閾値(Th)が記憶されており、ステップS3にて計測される現在の共振周波数と前回値との差分である共振周波数変動が所定値(閾値Th)以下か、周波数測定部104aが判定する(ステップS4)。ステップS4にて共振周波数の変動が所定値(閾値Th)より大きい場合、ステップS3に戻り次の周期での共振周波数が測定される。また、ステップS4による判定の結果、共振周波数の変動が所定値以下と判定された場合、ステップS5へ進む。ここで、閾値Thとして、例えば1Hz等適宜設定すれば良い。なお、このステップS4における共振周波数変動の所定値との比較は、図7で説明したように、表面電極301上の油分抽出後のヘキサンから、ヘキサンが完全に蒸発した後は、表面電極301上には油分のみが付着する状態となるため、その後に各周期で測定される共振周波数の変動は外乱による変動を除けば、ほぼ無くなることに着目したものである。
The
ステップS5では、ステップS4にて所定値以下と判定された共振周波数を、センサ回路104内の記憶部104bに記憶する。このとき記憶部104bに記憶された共振周波数は、コントローラ105へ送信され、コントローラ105内の記憶部105bに記憶される。
In step S5, the resonance frequency determined to be equal to or less than the predetermined value in step S4 is stored in the
続いて、次の測定をすべきか否か判定する(ステップS6)。次の測定をすべきか否かの判定は、ステップS5にて、コントローラ105内の記憶部105bに記憶された共振周波数と予め格納された基本共振周波数f0とを比較することで行われる。すなわち、上述のとおり随伴水等被処理水中の油分濃度が極めて低い場合があり、1回目微量供給後のヘキサンが例え完全に蒸発した場合であっても十分な量の残留付着物を得られない場合が生じ得るからである。
Subsequently, it is determined whether or not the next measurement should be performed (step S6). It determines whether to the next measurement, at step S5, is carried out by comparing the fundamental resonance frequency f 0 which has previously been stored and the resonance frequency stored in the
ステップS6にて、次の測定有りと判定された場合はステップS7へ進み、分注ノズル108より油分抽出後のヘキサンを表面電極301へ微量供給(2回目)する。そしてステップS3へ戻り、以降のステップを繰り返し実行する。
If it is determined in step S6 that the next measurement is present, the process proceeds to step S7, and a small amount of hexane after oil extraction is supplied from the dispensing
また、ステップS6にて、次の測定なしと判定された場合、ステップS8へ進む。ステップS8では、コントローラ105内の演算部105aが、上記式(1)に基づき表面電極301上の残留付着物である油分の質量(m)を求める。ステップS1にてヘキサンに油分を抽出したときの被処理水の体積(V2)と求めた油分の質量(m)から被処理水中の油分濃度を求める。すなわち、求めた油分の質量(m)を被処理水中の油分濃度に換算する(ステップS8)。ステップS8にて得られた被処理水中の油分濃度を記憶部105bに格納し(ステップS9)、処理を終了する。
If it is determined in step S6 that there is no next measurement, the process proceeds to step S8. In step S8, the
本実施例では、ステップS4にて所定値以下と判定された共振周波数を、記憶部104b及び記憶部105cに記憶するよう構成したが、これに限らず、ステップS3にて、所定の周期で測定される共振周波数を、その都度、記憶部104b及び記憶部105bに記憶する構成としても良い。この場合、表示制御部105bにより表示部109へ測定された共振周波数と測定時間との関係を表示することが可能となる。また、ステップS4による判定を、周波数測定部104aに替えて演算部105aが実行するよう構成しても良い。
In this embodiment, the resonance frequency determined to be equal to or lower than the predetermined value in step S4 is stored in the
次に、図8中の溶媒抽出工程(ステップS1)における繰り返し動作回数の決定について説明する。図9に、溶媒抽出工程における繰り返し回数決定フローを示す。ステップS10では、図4で説明した流体デバイス101による溶媒抽出の繰り返し回数Mを初期値N0(自然数)に設定する。なお、後述する図10ではこの初期値N0を10回とした場合を例示している。また、ここで溶媒抽出の繰り返し回数とは、図4の中央図に示されるピストン208を速く下降させる工程と、その後の図4の右図に示されるピストン208を緩速上昇させる工程を含め1回とし、このピストン208の下降と緩速上昇の組み合わせの回数を意味する。このステップS10において設定される初期値N0は、コントローラ105内の記憶部105bに格納される。
Next, determination of the number of repeated operations in the solvent extraction step (step S1) in FIG. 8 will be described. FIG. 9 shows a flow for determining the number of repetitions in the solvent extraction step. In step S10, the repetition number M of solvent extraction by the
制御部105cは、記憶部105b内に格納された繰り返し回数M(ここでは、初期値N0)を読み出し、モータ102の駆動電圧等を調整しピストン208の下降及び緩速上昇を制御する。すなわち、溶媒抽出工程における繰り返し動作をM回(ここでは、N0回)実行する(ステップS11)。
The
制御部105cは、溶媒抽出工程M回実行後の油分が溶媒へと抽出されたヘキサンを、分注のノズル108より表面電極301へ微量供給(1回目)するよう制御する(ステップS12)。微量供給する油分抽出後のヘキサンの液滴は数μLであり、この値は予めコントローラ105の記憶部105bに格納されている。また、制御部105cは、油分抽出後のヘキサンを微量供給する前に、センサ回路104内の発信回路104cを制御し、水晶振動子103を共振状態とし、その時の共振周波数を基本共振周波数f0とし、記憶部104b及び記憶部105bに格納する。
The
次に、表面電極301上に油分抽出後のヘキサンが付着した後、センサ回路104内の周波数測定部104aは、所定の周期で周波数測定を開始する(ステップS13)。所定の周期毎に測定される共振周波数は、記憶部104b及び記憶部105bに格納される(ステップS14)。なお、図9中では省略しているが、図8におけるステップS4と同様の処理、すなわち、センサ回路104内の記憶部104bには、予め共振周波数の変動の閾値(Th)が記憶されており、ステップS3にて計測される現在の共振周波数と前回値との差分である共振周波数変動が所定値(閾値Th)以下か、周波数測定部104aが判定する。共振周波数変動が所定値(閾値Th)以下の場合、ステップS15へ進む。
Next, after oil-extracted hexane adheres to the
ステップS15では、図8で説明したステップS8と同様に、コントローラ105内の演算部105aが、上記式(1)に基づき表面電極301上の残留付着物である油分の質量(m)を求める。ステップS11にてヘキサンに油分を抽出したときの被処理水の体積(V2)と求めた油分の質量(m)から被処理水中の油分濃度を求める。すなわち、求めた油分の質量(m)を被処理水中の油分濃度に換算する。
In step S15, as in step S8 described with reference to FIG. 8, the
前回の油分濃度とステップS15にて換算された油分濃度とを比較し、収束しているかをコントローラ105内の演算部105aが判定する(ステップS16)。収束しているとの判定結果の場合、繰り返し動作回数としてM回をコントローラ105内の記憶部105bに格納し(ステップS18)終了する。また、収束していないとの判定結果の場合(初期値N0設定段階では前回値は存在せず、ステップS17へ進むことになる)、ステップS17へ進み、流体デバイス101による溶媒抽出の繰り返し回数Mを現在のMにN(自然数)を加算し、上述のステップS11からステップS16までを同様に実行する。この際、表面電極301に付着する残留付着物である油分を洗浄し、ステップS12からステップS16までを実行する。なお、上記N加算後の繰り返し回数Mは、コントローラ105内の記憶部105bに格納される。上記初期値N0及び加算回数Nは、ユーザにより適宜設定すれば良く、後述の図10に示す例では、初期値N0及び加算回数N共に10回とした場合を例示している。
The previous oil concentration is compared with the oil concentration converted in step S15, and the
ステップS15における演算部105aによる収束判定は、例えば、共振周波数変動の判定における場合と同様に、所定の閾値を設定し、記憶部105bに格納することで実現できる。
The convergence determination by the
図10に、溶媒抽出工程における繰り返し回数と油分濃度の関係を示す。図9において説明した溶媒抽出工程の詳細フローにおいて、図10では、図9のステップS10にて繰り返し回数Mに設定する初期値N0を10、更に、ステップS17にて現在の繰り返し回数Mに加算する加算回数Nを10と設定した場合を示している。 FIG. 10 shows the relationship between the number of repetitions in the solvent extraction step and the oil concentration. In the detailed flow of the solvent extraction process described with reference to FIG. 9, in FIG. 10, the initial value N 0 set to the number of repetitions M in step S10 of FIG. 9 is added to 10, and further added to the current number of repetitions M in step S17. The case where the number N of additions to be performed is set to 10 is shown.
図10に示されるとおり、初期値N0を10に設定し、上述の図9に示すステップS11からステップS15を実行することにより、繰り返し回数10回における油分濃度が求まり、グラフ中その油分濃度に対応する位置にドット表示される。この段階では、初期値であるため、図9に示すステップS16での判定においては、前回値は存在せず、ステップS17に進むこととなり、現在の繰り返し回数10回(M)に加算回数10回(N)が加えられ、ステップS11において、更に10回繰り返し動作が実行される。その後、表面電極301に付着する残留付着物である油分を洗浄した後、ステップS12からステップS15を実行することにより、繰り返し回数20回における油分濃度が求まり、グラフ中その油分濃度に対応する位置にドット表示される。
As shown in FIG. 10, the initial values N 0 to 10, by executing the step S15 from the step S11 shown in FIG. 9 described above, Motomari is the oil content in the repeating 10 times, during the oil concentration graph Dots are displayed at the corresponding positions. At this stage, since it is an initial value, in the determination in step S16 shown in FIG. 9, the previous value does not exist and the process proceeds to step S17. The number of additions is 10 times the current number of repetitions 10 (M). (N) is added, and in step S11, the operation is further repeated 10 times. Then, after washing the oil component that is a residual deposit adhering to the
次に、図9のステップS16において、繰り返し回数10回における油分濃度と繰り返し回数20回における油分濃度が比較され、収束判定が実行される。上述のとおり、収束判定においては、予め記憶部105bに格納された所定の閾値と両油分濃度の差分とが比較され、図10に示す例では、収束していないとの判定がなされ、ステップS17にて現在の繰り返し回数20回(M)に加算回数10回(N)が加算され、同様の処理が実行される。図10においては、繰り返し回数60回まで実行した時の油分濃度がドット表示された状態を示している。
Next, in step S16 of FIG. 9, the oil concentration at the number of repetitions of 10 is compared with the oil concentration at the number of repetitions of 20, and the convergence determination is executed. As described above, in the convergence determination, the predetermined threshold value stored in advance in the
図10に示されるように、繰り返し回数40回、50回及び60回での油分濃度は、真値に収束している。図10より繰り返し回数が増えるに従い、被処理水中の油分が溶媒であるヘキサンに移動し、ある回数以上繰り返した後は、被処理水中の油分は完全に溶媒であるヘキサンに移動することで抽出されるため、その後に測定される油分濃度は同一の値(真値)となる。 As shown in FIG. 10, the oil concentration at the number of repetitions of 40, 50, and 60 converges to a true value. As the number of repetitions increases from FIG. 10, the oil content in the water to be treated moves to hexane, which is a solvent, and after repeating a certain number of times, the oil content in the water to be treated is completely extracted by moving to hexane, which is a solvent. Therefore, the oil concentration measured after that becomes the same value (true value).
図9及び図10にて説明したように、予め溶媒抽出工程における繰り返し回数(M)を求めておくことにより、異なる性状の被処理水であっても、当該被処理水中の油分濃度を高精度に測定することが可能となる。これは、被処理水の性状により当該被処理水中の油分が溶媒に完全に抽出されるまでの繰り返し回数が異なることに起因する。 As described with reference to FIGS. 9 and 10, by obtaining the number of repetitions (M) in the solvent extraction step in advance, even if the water to be treated has a different property, the oil concentration in the water to be treated is highly accurate. It becomes possible to measure. This is because the number of repetitions until the oil in the water to be treated is completely extracted into the solvent depends on the properties of the water to be treated.
以上のとおり、図8及び図9に示すフローはコントローラ105の制御により実行されるものであるため、油分測定装置1を自動化することが可能となる。
As described above, since the flows shown in FIGS. 8 and 9 are executed under the control of the
また、油水分離処理プラント等の開発では、事前に図9にて説明した溶媒抽出工程における繰り返し回数を求めておけば、プラントの開発現場で迅速に被処理水の油分濃度の変動を検出することが可能となる。 In the development of an oil / water separation treatment plant or the like, if the number of repetitions in the solvent extraction process described in FIG. 9 is obtained in advance, the fluctuation of the oil concentration in the treated water can be detected quickly at the plant development site. Is possible.
図11に、図1に示す油分測定装置1により測定される共振周波数の時間的変化を示す。図11では、横軸に時間、縦軸をセンサ回路104内の周波数測定部104aにより測定される共振周波数とし、油分抽出後の溶媒であるヘキサンを分注プローブ108より、水晶振動子103の表面電極301の略中央部の同一位置に三回滴下した場合を示している。
FIG. 11 shows a temporal change in the resonance frequency measured by the oil
本実施例では、上述のとおり図9に示すフローにより求められた溶媒抽出工程における繰り返し回数(M)をコントローラ105内の記憶部105bに格納し溶媒抽出工程を実行し、センサ回路104及びコントローラ105(特に、演算部105a)により、溶媒抽出工程により油分が抽出された後の共振周波数を測定したものである。
In the present embodiment, as described above, the number of repetitions (M) in the solvent extraction process obtained by the flow shown in FIG. 9 is stored in the
図11に示されるように、一回目の微量供給直後に測定される共振周波数は低い値を示し、その後所定の周期で測定される共振周波数は、時間と共に表面電極301上に付着するヘキサンの蒸発に伴い高い値へと変化し、ヘキサンが完全に蒸発した後は、測定される共振周波数はほぼ一定の値に収束する。このときの水晶振動子103の基本共振周波数f0との差分はΔf1(共振周波数の変化量)となる。続いて、一回目と同量を、表面電極301上の同じ位置に微量供給(二回目)し、同様に共振周波数を測定すると、ほぼ一定の値に収束後の共振周波数と基本共振周波数f0との差分はΔf2、更に、三回目の微量供給後に測定される共振周波数においては、基本共振周波数f0との差分はΔf3となる。
As shown in FIG. 11, the resonance frequency measured immediately after the first minute supply shows a low value, and then the resonance frequency measured at a predetermined period is the evaporation of hexane adhering to the
図11に示すように、一回ごとの微量供給量を一定とした場合、供給回数と供給毎の共振周波数の変化量Δf1、Δf2、Δf3は直線的な関係を示しており、基本共振周波数f0に対する変化量は十分な差分となり、より高精度の被処理水中の油分濃度を求めることが可能となる。 As shown in FIG. 11, when the minute supply amount for each time is constant, the number of times of supply and the change amounts Δf1, Δf2, and Δf3 of the resonance frequency for each supply show a linear relationship, and the basic resonance frequency f The amount of change with respect to 0 is a sufficient difference, and the oil concentration in the water to be treated can be determined with higher accuracy.
また、上記共振周波数の変化量の関係を最小二乗法等で導くことにより、被処理水中の油分濃度を求めるよう構成しても良い。 Moreover, you may comprise so that the oil content density | concentration in to-be-processed water may be calculated | required by guide | inducing the relationship of the variation | change_quantity of the said resonant frequency by the least squares method.
本実施例によれば、水処理現場における被処理水中に残留する油分を高精度に計測することが可能となる。 According to the present embodiment, it is possible to measure the oil remaining in the water to be treated at the water treatment site with high accuracy.
また、本実施例によれば、溶媒であるヘキサンに被処理水中の油分を効果的に移動させることができ、その後の油分抽出後のヘキサンをQCM法により油分濃度を測定するものであるため、低濃度の油分濃度の場合であっても計測することが可能となる。 In addition, according to this example, the oil content in the water to be treated can be effectively transferred to hexane as a solvent, and the hexane after subsequent oil extraction is measured for oil concentration by the QCM method. Even when the oil concentration is low, it is possible to measure.
また、油分濃度の測定の自動化を可能とでき、従来のように分析室の検査技師に依頼することなくOil&Gasの水処理現場で開発者が自ら油分濃度計測を行うことも可能となる。また、ヘキサンへの油分抽出において振動を利用しないため、振動による障害を回避できるという特徴がある。 In addition, it is possible to automate the measurement of oil concentration, and it is also possible for a developer to perform oil concentration measurement on the Oil & Gas water treatment site without requesting an inspection engineer in the laboratory as in the past. Moreover, since vibration is not used in the extraction of oil into hexane, there is a feature that a failure due to vibration can be avoided.
図12に、本発明の他の実施例に係る油分測定装置により測定される共振周波数の時間的変化を示す。実施例1では油分抽出後のヘキサン微量供給毎に測定される共振周波数に基づいて被処理水中の油分濃度を求めたのに対し、ヘキサン微量供給毎に測定される共振周波数を、複数回供給分で平均化し、被処理水中の油分濃度を求めるようにした点が異なる。その他の点は、実施例1と同様であるため説明を省略する。 FIG. 12 shows a temporal change in the resonance frequency measured by the oil content measuring apparatus according to another embodiment of the present invention. In Example 1, the concentration of oil in the water to be treated was obtained based on the resonance frequency measured every time a small amount of hexane was supplied after oil extraction, whereas the resonance frequency measured every time a small amount of hexane was supplied The difference is that the oil concentration in the water to be treated is obtained by averaging. Since other points are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
図12に示されるように一回目の油分抽出後のヘキサン供給では、測定される共振周波数と基本共振周波数f0との差分には優位差が得られない。複数回、油分抽出後のヘキサン供給毎に測定される水晶振動子103の共振周波数の時間的変化は、図12に示されるようになる。これは油分が希薄な被処理水を測定する場合に起こり得るものであり、一回の油分抽出後のヘキサンの微量供給量を実施例1と比較し多くしてある。そのため、水晶振動子103の表面電極301上に滴下されたヘキサンが蒸発するまでに時間を要し、ヘキサンで電極が覆われているあいだ、すなわち、ヘキサンが蒸発していない期間では、所定の周期で測定される共振周波数に変化が現れず、図12に示されるように、測定される共振周波数の時間変化が断続的となる。
FIG The hexane feed after the first round of oil extraction as shown in 12, no significant difference is obtained in the difference between the resonant frequency and the fundamental resonant frequency f 0 to be measured. FIG. 12 shows a temporal change in the resonance frequency of the
このような場合には、複数回の供給から断続的な共振周波数の時間的変化を、コントローラ105内の記憶部105b内に格納する。そして、コントローラ105内の演算部105aにより、有意差の認められない断片データ毎にグループ化し、そのグループ内の各共振周波数の平均値を求めると共に、求めた平均値と基本共振周波数f0との差分ΔF1(共振周波数の平均変化量)、ΔF2を求め、記憶部105b内に格納する。演算部105aは、グループ毎の総供給量(体積)と共振周波数の平均変化量ΔF1、ΔF2から、実施例1と同様に、被処理水中の油分濃度を求める。
In such a case, the temporal change in the intermittent resonance frequency from a plurality of times of supply is stored in the
本実施例によれば、実施例1による効果に加え、油分が希薄な被処理水であっても、当該被処理水中に残留する油分を高精度に計測することが可能となる。 According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, even when the water to be treated is thin, the oil remaining in the water to be treated can be measured with high accuracy.
以上、実施例1及び実施例2に係る油分測定装置1によれば、分注(微量供給)、蒸発、残留付着物の質量測定の操作を繰り返すことで、被処理水中に油分が含まれている限り、いくらでも油分濃度が低濃度の場合でも原理的には測定可能となる。しかし、より短時間で精度よく油分濃度を測定するためには最適な一回あたりの分注量が存在し、その条件はヘキサンの蒸発に影響を及ぼす油分測定装置1の動作環境毎に異なる。
As mentioned above, according to the oil
また、逆に高油分濃度の被処理水を測定する場合、例えば、流体デバイス101による溶媒抽出工程後のヘキサンを、分注ノズル108により水晶振動子103の表面電極301上に微量供給できる最小分注量(0.1μLレベル)で、既に数百μグラムの油分が水晶振動子103の表面電極301上に残留する場合を想定する。この場合、水晶振動子103の共振周波数の動作範囲を超え、油分測定装置1による油分濃度測定が困難となる場合が生じ得る。このような場合には、油分測定装置1に被処理水を投入する前に、予め被処理水を適当に希釈し、希釈後の被処理水中の油分濃度を求めた後に、希釈倍率を用いて求めた油分濃度を補正すればよい。
Conversely, when measuring water to be treated having a high oil concentration, for example, the minimum amount that can supply a small amount of hexane after the solvent extraction step by the
なお、上述の実施例1及び実施例2の説明では、日本の公定法(水質汚濁防止法)において採用している油分抽出溶媒としてヘキサンを用いたが、これに限らず例えばアセトン、ジクロロメタン等、同様な機能・効果が得られる溶媒であれば用いることができる。 In the description of Example 1 and Example 2 above, hexane was used as the oil extraction solvent employed in the official method of Japan (Water Pollution Prevention Law), but not limited thereto, for example, acetone, dichloromethane, etc. Any solvent can be used as long as it has similar functions and effects.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace the configurations of other embodiments with respect to a part of the configurations of the embodiments.
1・・・油分測定装置、101・・・流体デバイス、102・・・モータ、103・・・水晶振動子、104・・・センサ回路、104a・・・周波数測定部、104b・・・記憶部、104c・・・発振回路、105・・・コントローラ、105a・・・演算部、105b・・・記憶部、105c・・・制御部、105d・・・表示制御部、106・・・流入パイプ、107・・・流出パイプ、108・・・分注ノズル、109・・・表示部、111・・・抽出後のヘキサン、201・・・シリンジ、202・・・小径ノズル、203・・・連通孔、204・・・仕切り部、205・・・球体、206・・・流入口、207・・・流出口、208・・・ピストン、211・・・ピストンロッド、214・・・被処理水、215・・・ヘキサン、216・・・被処理水中の油分、301・・・表面電極、302・・・裏面電極、303・・・付着物、306・・・溶媒蒸発後の油分
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記油分抽出後の溶媒を水晶振動子上に所定量微量供給し、所定の周期で前記水晶振動子の共振周波数を測定する共振周波数測定工程と、
前記測定された共振周波数の変化量に基づいて、前記溶媒が蒸発した後に前記水晶振動子上に残留する油分を測定する工程と、を備えたことを特徴とする油分測定方法。 A solvent extraction step of mixing water to be treated containing oil with a solvent, and extracting the oil into the solvent;
Resonance frequency measurement step of supplying a predetermined amount of the solvent after oil extraction onto a quartz resonator and measuring the resonance frequency of the quartz resonator at a predetermined cycle;
And a step of measuring an oil content remaining on the crystal resonator after the solvent has evaporated based on the measured change amount of the resonance frequency.
前記溶媒抽出工程は、複数の貫通孔を有する仕切り部を内部に有し、前記仕切り部により長手方向に2つの空間が形成されたシリンジを用い、前記シリンジ内で前記油分を含む被処理水と溶媒とを前記複数の貫通孔を上下に通流させ、前記油分を前記溶媒に抽出することを特徴とする油分測定方法。 The oil content measuring method according to claim 1,
The solvent extraction step uses a syringe having a partition portion having a plurality of through holes therein, and two spaces are formed in the longitudinal direction by the partition portion, and water to be treated containing the oil in the syringe; An oil content measuring method, wherein a solvent is caused to flow up and down through the plurality of through holes, and the oil content is extracted into the solvent.
前記油分を含む被処理水と溶媒とを前記複数の貫通孔を所定回数上下に通流させることを特徴とする油分測定方法。 In the oil content measuring method according to claim 2,
An oil content measuring method, wherein the water to be treated and the solvent containing the oil content are passed through the plurality of through holes up and down a predetermined number of times.
前記貫通孔を所定回数上下に通流することにより前記油分が抽出された溶媒と前記被処理水を、静置させて分離し、
前記分離後の前記油分が抽出された溶媒を前記水晶振動子上に所定量微量供給することを特徴とする油分測定方法。 In the oil content measuring method according to claim 3,
The solvent from which the oil has been extracted and the water to be treated are separated by allowing the oil to be extracted by passing the through-hole up and down a predetermined number of times,
A method for measuring an oil content, wherein a predetermined amount of a solvent from which the oil content after the separation is extracted is supplied onto the crystal resonator.
前記共振周波数測定工程により測定される前記所定の周期毎の共振周波数のうち、前回値との差分が所定値以下となるときの共振周波数と、前記油分抽出後の溶媒が微量供給される前に測定される前記水晶振動子の基本共振周波数との差分を前記共振周波数の変化量とし、当該変化量に基づき油分の質量を求めることを特徴とする油分測定方法。 In the oil content measuring method according to claim 4,
Among the resonance frequencies measured at the resonance frequency measurement step, the resonance frequency when the difference from the previous value is equal to or less than a predetermined value, and a small amount of the solvent after oil extraction is supplied. An oil content measuring method characterized in that a difference from the fundamental resonance frequency of the crystal resonator to be measured is a change amount of the resonance frequency, and a mass of the oil content is obtained based on the change amount.
前記求めた油分の質量と、前記溶媒抽出工程における前記油分を含む被処理水の体積に基づき、前記油分を含む被処理水中の油分濃度を求めることを特徴とする油分測定方法。 In the oil content measuring method according to claim 5,
An oil content measuring method, wherein the oil concentration in the water to be treated containing the oil content is obtained based on the mass of the oil content obtained and the volume of the water to be treated containing the oil content in the solvent extraction step.
前記流体デバイスに接続され、前記油分抽出後の溶媒を水晶振動子上に所定量微量供給する分注ノズルと、
所定の周期で前記水晶振動子の共振周波数を測定するセンサ回路と、
少なくとも前記流体デバイスおよび前記センサ回路を制御するコントローラと、
前記分注ノズルより前記所定量の油分抽出後の溶媒が微量供給された前記水晶振動子の共振周波数を前記センサ回路より受信し、当該受信した共振周波数の変化量に基づいて、前記溶媒が蒸発した後に前記水晶振動子上に残留する油分を測定する演算部と、を備えたことを特徴とする油分測定装置。 A fluid device for mixing water to be treated containing oil with a solvent, and extracting the oil into the solvent;
A dispensing nozzle connected to the fluidic device for supplying a predetermined amount of the solvent after the oil extraction onto the crystal unit;
A sensor circuit that measures a resonance frequency of the crystal resonator at a predetermined period;
A controller for controlling at least the fluidic device and the sensor circuit;
The sensor circuit receives the resonance frequency of the crystal resonator to which a small amount of the solvent after extraction of the predetermined amount of oil from the dispensing nozzle is supplied, and the solvent evaporates based on the received amount of change in the resonance frequency. And an arithmetic unit for measuring the oil remaining on the crystal unit after the operation.
前記流体デバイスは、
複数の貫通孔を有する仕切り部を内部に有し、前記仕切り部により長手方向に2つの空間が形成された略円筒形状のシリンジと、
前記シリンジの内部であって、前記仕切り部より下方に配置され前記シリンジ内を上下に移動可能なピストンと、を備え、
前記ピストンの上下動により、前記シリンジ内で前記油分を含む被処理水と溶媒とを前記複数の貫通孔を上下に通流させ、前記油分を前記溶媒に抽出することを特徴とする油分測定装置。 In the oil content measuring device according to claim 7,
The fluidic device is:
A substantially cylindrical syringe having a partition part having a plurality of through-holes and having two spaces formed in the longitudinal direction by the partition part;
A piston inside the syringe and disposed below the partition and movable up and down in the syringe, and
An oil content measuring apparatus characterized by causing the water to be treated and the solvent containing the oil content in the syringe to flow up and down through the plurality of through holes and extracting the oil content into the solvent by the vertical movement of the piston. .
前記仕切り部は、円柱状をなし、横断面略中央部に前記シリンジの長手方向に沿って貫通する第1の貫通孔と、前記第1の貫通孔の周囲に形成され前記シリンジの長手方向に沿って貫通する複数の第2の貫通孔を有し、
前記第1の貫通孔の孔径は、前記第2の貫通孔の孔径よりも大きいことを特徴とする油分測定装置。 In the oil content measuring apparatus according to claim 8,
The partition portion has a columnar shape, and is formed around a first through hole penetrating along the longitudinal direction of the syringe at a substantially central portion in a cross section, and is formed around the first through hole in the longitudinal direction of the syringe. A plurality of second through holes penetrating along,
The oil content measuring apparatus, wherein a hole diameter of the first through hole is larger than a hole diameter of the second through hole.
前記コントローラは、前記ピストンを所定回数上下動させ、前記油分を含む被処理水と溶媒とを、少なくとも前記第1の貫通孔及び第2の貫通孔のうち何れか一方を上下に通流させることを特徴とする油分測定装置。 In the oil content measuring apparatus according to claim 9,
The controller moves the piston up and down a predetermined number of times, and causes the water to be treated and the solvent containing the oil to flow up and down at least one of the first through hole and the second through hole. Oil content measuring device characterized by.
前記コントローラは、
前記ピストンの上下動を停止することにより、前記油分が抽出された溶媒と前記被処理水を分離し、
前記分離後の前記油分が抽出された溶媒を、前記ピストンを緩速上昇させることにより、前記分注ノズルを介して前記水晶振動子上に所定量微量供給することを特徴とする油分測定装置。 In the oil content measuring device according to claim 10,
The controller is
By stopping the vertical movement of the piston, the solvent from which the oil has been extracted and the water to be treated are separated,
An oil content measuring apparatus, wherein a small amount of a solvent from which the oil content after separation is extracted is supplied to the crystal resonator through the dispensing nozzle by slowly raising the piston.
前記演算部は、前記センサ回路より受信される前記所定の周期毎の共振周波数のうち、前回値との差分が所定値以下となるときの共振周波数と、前記油分抽出後の溶媒が微量供給される前に測定される前記水晶振動子の基本共振周波数との差分を前記共振周波数の変化量とし、当該変化量に基づき油分の質量を求めることを特徴とする油分測定装置。 In the oil content measuring device according to claim 7,
The calculation unit is supplied with a small amount of the resonance frequency when the difference from the previous value is equal to or less than a predetermined value among the resonance frequencies received from the sensor circuit and the solvent after oil extraction. The oil content measuring apparatus is characterized in that a difference from the fundamental resonance frequency of the crystal resonator measured before measurement is used as a change amount of the resonance frequency, and a mass of the oil content is obtained based on the change amount.
前記演算部は、前記求めた油分の質量と、前記流体デバイスにより前記油分を前記溶媒に抽出したときの前記油分を含む被処理水の体積に基づき、前記油分を含む被処理水中の油分濃度を求めることを特徴とする油分測定装置。 In the oil content measuring device according to claim 12,
The computing unit calculates the oil concentration in the water to be treated containing the oil based on the mass of the oil to be obtained and the volume of the water to be treated containing the oil when the oil is extracted into the solvent by the fluid device. An oil content measuring device characterized by being obtained.
前記仕切り部の前記ピストンとの対向面と反対側の面は、略円錐状の窪みを有し、
前記第1の貫通孔の孔径よりも大きい直径を有する球体を、前記略円錐状の窪みを有する前記仕切り部の面の上方に配し、
前記コントローラによる前記ピストンの下降により、前記球体が前記第1の貫通孔を閉塞することを特徴とする油分測定装置。 In the oil content measuring apparatus according to claim 9,
The surface of the partition portion opposite to the surface facing the piston has a substantially conical recess.
A sphere having a diameter larger than the diameter of the first through hole is arranged above the surface of the partition portion having the substantially conical depression,
The oil content measuring apparatus, wherein the spherical body closes the first through-hole when the piston is lowered by the controller.
前記溶媒が前記第2の貫通孔を上下に通流することにより、前記シリンジ内で微細な液滴に分散されることを特徴とする油分測定装置。 In the oil content measuring apparatus according to claim 9,
The oil content measuring apparatus, wherein the solvent is dispersed into fine droplets in the syringe by flowing up and down through the second through hole.
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