JP2016156791A - セレンの価数別分析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機炭素を含まない溶離液を使用し、十分な検出感度を有し、高塩濃度の試料に対しても適用可能である、セレン（Ｓｅ）を価数別に定量する方法を提供する。【解決手段】アニオン性交換基を有するイオン排除カラムに硝酸と硫酸塩とを含む水溶液を溶離液として通液しつつイオン排除カラムに試料液を注入し、試料液中のセレン化合物を価数別に分離し、イオン排除カラムから流出する液を誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）装置に導入してセレンを定量する。この方法では、ヒ素（Ａｓ）についてもセレンと同時に価数別の定量を行うことができる。【選択図】図２

Description

本発明は、溶液中のセレン（Ｓｅ）を価数別に定量する方法に関する。

セレンは、半導体装置やガラス製品などの各種の製造工程、火力発電所での排煙脱硫工程、石油精製工程などにおいて、原料、副生成物あるいは除外対象物質として取り扱われている。現在、排水からセレン及びセレン化合物を除去する方法としては、沈殿法、イオン交換膜法、活性炭吸着法などが知られており、セレンを価数別に定量することが、排水中のセレンを適切に処理するために必要となっている。ここでいう価数とは、原子の酸化状態を示す数のことであり、水溶液中に存在し得るセレン化合物においては、一般に、＋４価のセレン［Ｓｅ（ＩＶ）；例えば亜セレン酸化合物］及び＋６価のセレン［Ｓｅ（ＶＩ）；例えばセレン酸化合物］が知られている。セレンは、ヒトにおける健康被害も懸念される元素であるから、上述したように排水のほかに、飲用水、河川水、海水、地下水などに含まれる微量のセレンを価数別に定量することが求められている。

セレンをその価数別ごとに定量する方法として、特許文献１には、強酸性アニオン交換樹脂を充填したイオン交換クロマトグラフィーにより、試料中の亜セレン酸イオン（ＳｅＯ₃ ^2-）とセレン酸イオン（ＳｅＯ₄ ^2-）とを分離し、硫酸を添加した後、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ；inductively-coupled plasma mass spectrometry）装置により、イオン交換クロマトグラフィ―での保持時間ごとすなわちセレンの価数ごとに、セレン原子をカウントする方法が示されている。特許文献１に記載されたものでは、イオン交換クロマトグラフィーにおける溶離液として、例えば、ｐＨ６．６に調整した１，３，５−ベンゼントリカルボン酸の０．０００１〜０．００３モル／Ｌ水溶液が用いられている。

特開平１１−２６２３号公報

特許文献１に記載された方法は、イオン交換によってＳｅ（ＩＶ）とＳｅ（ＶＩ）とを分離するので、高塩濃度の試料、例えば海水や排水への適用が難しい、という課題がある。これは、固定相交換基としてカチオン型であるものを用いるため、高塩濃度の試料中の塩化物イオン等のアニオンが固定相に結合するなどしてセレンの分離能が低下するためである。また、特許文献１の方法は、検出感度も十分なのものとは言えず、装置への負荷がかかる高濃度の有機炭素を含む溶離液を使用する、という課題がある。

本発明の目的は、有機炭素を含まない溶離液を使用し、十分な検出感度を有し、高塩濃度の試料に対しても適用可能である、セレンを価数別に定量する方法を提供することにある。

高感度に定量を行う装置として誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）がある。この高感度定量の場合にＩＣＰ−ＭＳに導入する溶液は一般に硝酸水溶液であるが、溶離液として硝酸水溶液を用いる場合には、セレン化合物を価数別に分離することが難しかった。本発明者らは、この点に検討を加えた結果、溶離液として硝酸と硫酸塩とを含む水溶液を使用し、さらに、液体クロマトグラフィーとしてイオン排除クロマトグラフィ―を用いてＩＣＰ−ＭＳをその検出器として用いることにより、セレン化合物を価数別に定量できることを発見し、本発明を完成させた。すなわち本発明によれば、試料液に含まれるセレンを価数別に定量する方法は、アニオン性交換基を有するイオン排除カラムに硝酸と硫酸塩とを含む水溶液を溶離液として通液しつつこのイオン排除カラムに試料液を注入し、試料液中のセレン化合物を価数別に分離する段階と、イオン排除カラムから流出する液を誘導結合プラズマ質量分析装置に導入してセレンを定量する段階と、を有する。

後述する実施例から明らかになるように、本発明によれば、これまでもＩＣＰ−ＭＳを用いる高感度定量分析で多用されてきた硝酸水溶液に少量の硫酸塩を加えた溶離液を使用することによって、装置に負荷をかけることなく、試料液中の微量のセレン化合物の価数別の定量が可能になる。また、イオン交換クロマトグラフィーではなくイオン排除クロマトグラフィーを用いることにより、すなわちイオン排除カラムを用いることにより、試料液中の塩濃度が高い場合においても支障なくセレンの定量を行うことができるようになる。

イオン排除クロマトグラフィ―の原理を説明する図である。 本発明の実施の一形態のセレンの価数別定量方法を実施するための装置の構成の一例を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、実施例１の結果を示すグラフである。 （ａ），（ｂ）は、実施例２の結果を示すグラフである。 （ａ），（ｂ）は、実施例３の結果を示すグラフである。 実施例４の結果を示すグラフである。 実施例５の結果を示すグラフである。 （ａ），（ｂ）は、実施例６の結果を示すグラフである。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。

本発明に基づくセレンの価数別の定量方法では、イオン排除カラムを用いるイオン排除クロマトグラフィーを利用して、試料液中のセレン化合物を価数別に分離する。そこでまず、イオン排除クロマトグラフィーの原理を説明する。図１は、イオン排除クロマトグラフィーの原理を示している。

液体クロマトグラフィーでの固定相１１として例えばＨ型の強酸性カチオン交換樹脂を用いるとすると、固定相１１の表面には多数の細孔（ポア）１２が形成されるとともに、固定相１１の最表面は例えばスルホ基などの強酸性アニオン基１３で修飾されている。ここへ移動相である液体とともに、中性の化学種２１、弱酸性の化学種２２及び強酸性の化学種２３とが流れてくる場合を考える。すると、強酸性アニオン基１３が有する負電荷によって、移動相中のより大きな負電荷を有する化学種（ｐＫａが小さい化学種）ほど大きな静電気排除を受け、早く溶出することになる。また、負電荷の大きさにより、細孔１２内への浸透力が決まり、負電荷量が小さいほどすなわちｐＫａが大きいほど、細孔１２内への浸透力が大きくなる。これらの結果、中性の化学種２１の溶出時間は長くなり、ｐＫａの小さな化学種ほど、溶出時間が短くなる。イオン排除クロマトグラフィーでは、一般に、イオン交換作用による移動相から固定相への化学吸着の寄与は無視できる。結局、強酸性カチオン交換樹脂を用いるイオン排除クロマトグラフィ―では、一般に、ｐＫａが小さなアニオン（陰イオン）ほど早く溶出すると考えられる。

セレンの代表的な化合物であるセレン酸及び亜セレン酸の酸解離指数（ｐＫａ）は次に示す通りである。

ＨＳｅＯ₄ ^- ⇔ Ｈ⁺ ＋ ＳｅＯ₄ ^2- ｐＫａ₂＝１．６６
Ｈ₂ＳｅＯ₃ ⇔ Ｈ⁺ ＋ ＨＳｅＯ₃ ^- ｐＫａ₁＝２．７５
ＨＳｅＯ₃ ^- ⇔ Ｈ⁺ ＋ ＳｅＯ₃ ^2- ｐＫａ₂＝８．５０
上述したイオン排除クロマトグラフィ―は、イオン交換樹脂を用いるクロマトグラフィーの一つの手法であって、海水で代表される塩化ナトリウム溶液などの高濃度共存試料が分析試料である場合であっても、固定相での交換基として強酸性アニオン基を用いており塩化物イオンが固定相に結合しないため、分離能が低下しないと考えられる。しかしながら、イオン排除クロマトグラフィ―によっても、後述の実施例から明らかになるように、溶離液として希硝酸を使用する通常の手法ではセレンの価数別分離を実現することができない。そこで、本発明に基づく方法では、溶離液として、硝酸と硫酸塩とを含む水溶液を溶離液として使用し、セレンの価数別の分離と定量を可能にしている。

図２は、本発明に基づく方法によってセレンの価数別の定量分析を行う装置の構成の一例を示している。溶離液タンク３１に貯えられている溶離液は、ポンプ３２によってインジェクタ３３に供給されるようになっている。インジェクタ３３としては、高速液体クロマトグラフィーにおいて試料の注入のために通常用いられる六方弁型のものが用いられる。インジェクタ３３には、試料ポンプ３９を介し、試料瓶３４からセレン化合物を含む試料液も供給されるようになっている。インジェクタ３３には、サンプルループ３５の両端が接続するともに、インジェクタ３３の出口には、いずれもイオン排除カラムであるガードカラム３６及び分離カラム３７がこの順で直列に接続している。インジェクタ３３は、ポンプ３４からの溶離液をイオン排除カラムに直接通液しつつ、試料瓶３４からの試料液をサンプルループ３５に導入するロードモードと、ポンプ３４からの溶離液をサンプルループ３５を介してイオン排除カラムに通液するインジェクトモードとの間で切り替えられるようになっている。分離カラム３７の出口が誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）装置３８の試料入口に接続している。ここでは、ＩＣＰ−ＭＳ装置３８は、ガードカラム３６及び分離カラム３７からなるイオン排除カラムを用いたイオン排除クロマトグラフィーでのセレン元素の検出器として用いられている。

このような装置を用いてセレンの価数別の定量を行う場合には、硝酸と硫酸塩とを含む水溶液を溶離液として使用し、インジェクタ３３をロードモードとして、ポンプ３２及びインジェクタ３３を介してこの溶離液を連続的にガードカラム３６及び分離カラム３７に通液しつつ、インジェクタ３３を介してサンプルループ３５内に試料液を導入する。次に、インジェクタ３３をインジェクトモードに切り替えて溶離液がサンプルループ３５を経由するようにして、溶離液のイオン排除カラムへの通液状態を維持したままサンプルループ３５内の試料液がガードカラム３６に注入されるようにする。これにより、サンプルループ３５内に一定量採取された試料液がガードカラム３６、引き続いて分離カラム３７に注入されることになる。このとき、上述したイオン排除クロマトグラフィーの原理によって、分離カラム３７の出口からは、セレン酸が亜セレン酸に先行して流出することになり、試料液中のセレン化合物を価数別に分離されることになる。そして分離カラム３７の出口からの液をＩＣＰ−ＭＳ装置３８に導き、ＩＣＰ−ＭＳ装置の質量分析部においてセレンの原子イオン（例えば⁷⁸Ｓｅ⁺）を検出してカウントする。インジェクタ３３において試料液を注入した時点（ロードモードからインジェクトモードに切り替えた時点）からの経過時間に応じてＩＣＰ−ＭＳ装置でのカウント値を集計し、クロマトグラムを得ることにより、試料液中のセレンの価数別の定量が行われたことになる。

本発明において用いられるイオン排除カラムの例としては、
（１）島津製作所製のＳｈｉｍ−ｐａｃｋ（登録商標） ＳＣＲシリーズ（例えば、ＳＣＲ−１０２Ｈ：長さ３００ｍｍ、内径８ｍｍ、粒子径７μｍ、固定相がスルホ基）、
（２）Ｓｈｏｄｅｘ社製のＳＨ１０１１及びＳＨ１８２１、（例えば、ＳＵＧＡＲ ＳＨ１０１１：サイズ８ｍｍ×３００ｍｍ、粒径６μｍ、官能基スルホ基）、
（３）Ｓｈｏｄｅｘ社製のＫＣ−８１１（例えば、ＲＳｐａｋ ＫＣ−８１１：サイズ８ｍｍ×３００ｍｍ、粒径６μｍ、官能基スルホ基）、
（４）東ソー社製のＴＳＫｇｅｌ（登録商標） ＯＡｐａｋ−Ａ及びＯＡｐａｋ−Ｐ（例えば、ＴＳＫｇｅｌ（登録商標） ＯＡｐａｋ−Ａ：粒子径５μｍ、官能基カルボキシメチル基、基材ポリマー（メタクリレート系））、
（５）東ソー社製のＴＳＫｇｅｌ（登録商標） ＳＣＸ（粒子径５μｍ、官能基スルホ基、基材ポリマー（スチレン系））、
（６）Ｔｒａｎｓｇｅｎｏｍｉｃ社製のＩＣＳｅｐシリーズ（例えば、ＩＣＳｅｐ ＩＯＮ−３００：耐圧７ＭＰａ、粒子径７μｍ、官能基スルホ基、対イオンＨ⁺、架橋率６％）、
（７）サーモフィッシャー社製のＤｉｏｎｅｘ ＩｏｎＰａｃイオン排除カラムシリーズ（例えば、Ｄｉｏｎｅｘ ＩｏｎＰａｃ ＩＣＥ−ＡＳ１：サイズ９×２５０ｍｍ、あるいはＤｉｏｎｅｘ ＩｏｎＰａｃ ＩＣＥ−ＡＳ６：サイズ９×２５０ｍｍ、官能基スルホ基及びカルボキシ基）
などが挙げられる。特に、強酸性カチオン交換樹脂を固定相として有するものを用いることが好ましく、強酸性カチオン交換樹脂はイオン形が水素（Ｈ）形であることが好ましい。図２に示したものでは、イオン排除カラムが前段のガードカラム３６と後段の分離カラム３７とに分かれているが、必ずしもガードカラムを設ける必要はない。上記に例示した各イオン排除カラム製品を分離カラム３７として用いる場合には、当該イオン排除カラム製品に適合したガードカラムが指定されていることが多いから、そのように指定されたカラムをガードカラム３６として用いればよい。一般には、ガードカラム３６と分離カラム３７とは相互に同種類の固定相が充填される。

次に、本発明において用いる溶離液について説明する。本発明においては、溶離液として、硝酸と硫酸塩とを含む水溶液を使用する。溶離液のｐＨは１以上５以下とすることが好ましい。ｐＨが５を超えると、イオン排除カラムにおけるＳｅ（ＩＶ）とＳｅ（ＶＩ）との分離が悪くなる傾向を示す。ｐＨが１未満であると、その強い酸性により、イオン排除カラムやＩＣＰ−ＭＳ装置、さらには溶離液を送液するポンプへの悪影響が懸念される。溶離液に含まれる硫酸塩としては、例えば、アルカリ金属の硫酸塩、アルカリ土類金属の硫酸塩、及び硫酸アンモニウムからなる群から選ばれた１以上の化合物を用いることが好ましい。ここでいうアルカリ金属とはＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓの各元素を指し、アルカリ土類金属とはＢｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａの各元素を指す。具体的には、硫酸塩として、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸アンモニウムなどを用いることができる。溶離液中の硫酸塩の濃度は、０．００２ｍｍｏｌ／Ｌ以上１００ｍｍｏｌ／Ｌ以下とすることが好ましい。もっとも、硫酸塩の濃度を一定値以上に高めてもセレンの価数分離性能の向上は頭打ちとなり、むしろ、クロマトグラムにおける価数別の各ピークが拡がる傾向となり、測定感度も低下する傾向となり、ＩＣＰ−ＭＳの導入部における詰まりの発生のおそれも生ずるから、硫酸塩の濃度は例えば、１ｍｍｏｌ／Ｌ以下といった低濃度の領域に設定する方がより好ましい。

さらに本発明においては、セレンと同時にヒ素（Ａｓ）を価数別に定量することができる。よく知られているようにヒ素は高い毒性を示し、しかも、＋３価のヒ素（Ａｓ（ＩＩＩ）と＋５価のヒ素（Ａｓ（Ｖ））とを比較すると、＋３価のものの方がより高い毒性を示す。そのため、高い検出感度でヒ素を価数別に定量できることが求められている。また、排水や環境試料においてセレンとヒ素とが共存することが多いから、セレンとヒ素とを同時に価数別に測定できることは有益である。

なお水溶液中に存在し得るヒ素化合物においては、一般に、＋３価のセレン［Ａｓ（ＩＩＩ）；例えば亜ヒ酸化合物］及び＋５価のヒ素［Ａｓ（Ｖ）；例えばヒ酸化合物］が知られている。ヒ酸及び亜ヒ酸の酸解離指数（ｐＫａ）は次に示す通りである。

Ｈ₃ＡｓＯ₄ ⇔ Ｈ⁺ ＋ Ｈ₂ＡｓＯ₄ ^- ｐＫａ₁＝２．３
Ｈ₂ＡｓＯ₃ ^- ⇔ Ｈ⁺ ＋ＨＡｓＯ₄ ^2- ｐＫａ₂＝６．８
ＨＡｓＯ₄ ^2- ⇔ Ｈ⁺ ＋ ＡｓＯ₄ ^3- ｐＫａ₂＝１１．６
Ｈ₃ＡｓＯ₃ ⇔ Ｈ⁺ ＋ Ｈ₂ＡｓＯ₃ ^- ｐＫａ ＝９．２８
セレンとヒ素とを含む試料液を対象として、試料液中のセレンとヒ素とを同時に価数別に定量する場合には、上記と同様のイオン排除カラム（ガードカラム３６及び分離カラム３７）及び溶離液を使用し、試料液をガードカラム３６に導入し、分離カラム３７の出口からの液をＩＣＰ−ＭＳ装置３８に導き、ＩＣＰ−ＭＳ装置の質量分析部においてセレンの原子イオン（例えば⁷⁸Ｓｅ⁺）及びヒ素の原子イオン（一般に⁷⁵Ａｓ⁺）を検出してカウントする。そしてインジェクタ３３において試料液を導入した時点からの経過時間に応じてＩＣＰ−ＭＳ装置でのカウント値をセレンとヒ素とに分けて集計し、クロマトグラムを得ることにより、試料液中のセレン及びヒ素のそれぞれの価数別の定量が行われたことになる。

後述するように、本実施形態によれば、溶離液として、例えば、硝酸１０ｍｍｏｌ／Ｌと１ｍｍｏｌ／Ｌ程度以下という低濃度の硫酸塩とを含む水溶液を使用しているが、これは、ＩＣＰ−ＭＳ装置における分析性能（検出感度や安定性など）が最も良い試料条件である希硝酸を用いることができることを意味している。溶離液には、不揮発性塩である硫酸塩が硝酸以外にも含まれているが、その濃度は１ｍｍｏｌ／Ｌといった非常に低濃度にできるので、ＩＣＰ−ＭＳ装置における導入部の詰まりや汚染が少なく、また、検出感度に影響するセレンのイオン化率に対する影響も少なくなる。また、溶離液における塩濃度が低いため、イオン排除カラムを含む液体クロマトグラフ装置部分においても、ポンプやインジェクタにおける接液部での塩の析出などの影響をなくすことができる。したがって、本実施形態の方法によれば、機器に悪影響を与えることなく、微量のセレンを安定して正確に価数別に定量することができるようになる。

次に、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。各実施例において、図２に示した構成の装置を使用した。ただし、試料瓶３４と試料ポンプ３９は設けずに、マイクロシリンジにより試料液をインジェクタ３３に導入するようにした。各実施例において共通の条件を以下に説明する。

各実施例において、Ｓｅ（ＩＶ）、Ｓｅ（ＶＩ）、Ａｓ（ＩＩＩ）及びＡｓ（Ｖ）を含む試料液を使用する。これらの試料液は、Ｓｅ（ＩＶ）として関東化学社製の亜セレン酸（Ｈ₂ＳｅＯ₃）、Ｓｅ（ＶＩ）として関東化学社製のセレン酸（Ｈ₂ＳｅＯ₄）、Ａｓ（ＩＩＩ）として関東化学社製のヒ素標準液、Ａｓ（Ｖ）としてＳＰＥＸ社製のＳＰＥＣ−Ａｓ５を使用し、所定の濃度となるようにこれらを混合して超純水により希釈して調製した。溶離液の一成分として用いる硝酸としては、比重が１．４２であるもの（関東化学社製高純度試薬Ｕｌｔｒａｐｕｒ−１００）を用いた。溶離液は、硝酸と添加する硫酸塩とを超純水で希釈して調製した。

イオン排除カラムとして、分離カラム３７には島津製作所製のＳＣＲ−１０２Ｈを用いた。これは、硬質のスチレン−ジビニルベンゼン共重合体を基体としたＨ形強酸性カチオン交換樹脂を充填した内径８ｍｍ、長さ３０ｃｍのカラムであって官能基をスルホ基とするものである。ガードカラム３６には、分離カラム３７と同様の固定相を有する島津製作所社製のＳＣＲ１０２Ｈ（内径６ｍｍ、長さ５ｃｍ）を用いた。ＩＣＰ−ＭＳ装置としてはＡｇｉｌｅｎｔ社製７５００ｃｅを用い、これを高周波出力１５５０Ｗ、キャリアガス流量０．７５Ｌ／分、メイクアップガス流量０．３Ｌ／分、及び水素（Ｈ₂）ガス流量３ｍＬ／分の条件で運転した。セレンの検出には⁷⁸Ｓｅ⁺イオンを用い、ヒ素の検出には⁷⁵Ａｓ⁺イオンを用い、質量分析部での検出イオンの切り替えを高速に繰り返すことによって、セレンとヒ素とを同時に検出するようにした。

ポンプ３２による溶離液の流量は１．５ｍＬ／分とした。サンプルループ３５としては５０μＬのものを使用し、これにより、１回の動作で注入される試料液の量が５０μＬとなるようにした。

［実施例１］
試料液として、セレン原子換算でＳｅ（ＩＶ）を５０μｇ／Ｌ、Ｓｅ（ＶＩ）を５０μｇ／Ｌ含み、ヒ素原子換算でＡｓ（ＩＩＩ）を５０μｇ／Ｌ、Ａｓ（Ｖ）を５０μｇ／Ｌ含むものを使用し、溶離液中に含ませる硫酸塩として硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₄）を使用し、溶離液中の硫酸ナトリウム濃度を変化させ、変化させた硫酸ナトリウム濃度ごとにセレン及びヒ素についてのクロマトグラムを得た。溶離液中の硝酸濃度は１０ｍｍｏｌ／Ｌで一定とした。結果を図３に示す。なお図３に示す範囲で溶離液中の硫酸ナトリウム濃度を変化させても、溶離液のｐＨは２．１で一定であった。

図３（ａ）に示すように、セレンに関しては、硫酸ナトリウムを溶離液に全く添加しない場合には、セレンのピークがほとんど認められなかった。硫酸ナトリウムを０．００３５ｍｍｏｌ／Ｌ以上含む溶離液では、Ｓｅ（ＩＶ）及びＳｅ（ＶＩ）が分離し、これらを別々に定量することが可能であった。硫酸ナトリウム濃度が高いほど、Ｓｅ（ＩＶ）及びＳｅ（ＶＩ）が大きくなり、かつピークが先鋭なものとなった。これらから、セレンの価数別の定量には、希硝酸を主体とする溶離液に対し、硫酸塩を加えることが有効であることが分かった。

一方、図３（ｂ）に示すように、ヒ素については、硫酸ナトリウムの量によらずにＡｓ（ＩＩＩ）とＡｓ（Ｖ）とが良好に分離した。ピークの先鋭さの点では、硫酸ナトリウムを添加した方が良好な結果が得られた。ヒ素に関しては、価数別の分離に関し、硫酸塩の添加を添加した方がよいと考えられる。

［実施例２］
実施例１と同じ組成の試料液を使用し、溶離液中に含ませる硫酸塩として硫酸ナトリウムを使用し、溶離液中の硫酸ナトリウム濃度は０．７ｍｍｏｌ／Ｌに固定し、硝酸濃度を変化させることによって溶離液のｐＨを変化させ、ｐＨごとにセレン及びヒ素についてのクロマトグラムを得た。結果を図４に示す。

図４（ａ）に示すように、セレンに関しては、ｐＨが２に近いほど、クロマトグラム上でＳｅ（ＶＩ）のピークとＳｅ（ＩＶ）のピークが大きく分かれた。これは、セレン酸のｐＫａ₂が１．６６であるのに対し、亜セレン酸のｐＫａ₁が２．７５であって、このｐＫａの差がイオン排除効果の差に大きく寄与している結果であると考えられる。この結果から、溶離液のｐＨは５以下とすることが好ましいことが分かった。

図４（ｂ）に示すように、ヒ素に関しては、ｐＨにあまり依存せずに、クロマトグラム上でＡｓ（ＩＩＩ）のピークとＡｓ（Ｖ）のピークが大きく分かれた。

［実施例３］
実施例１と同じ組成の試料液を使用し、溶離液に加える硫酸塩の種類を異ならせたときにセレン及びヒ素のクロマトグラフがどのように異なるかを調べた。硫酸塩としては、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム（(ＮＨ₄)₂ＳＯ₄）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ₄）を使用した。また、比較例として、硫酸塩の代わりに塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を溶離液に添加した場合も調べた。溶離液における硝酸濃度は１０ｍｍｏｌ／Ｌで一定とし、また、硫酸塩の濃度も硫酸イオン（ＳＯ₄ ^2-）に換算して０．５ｍｍｏｌ／Ｌで統一した。塩化ナトリウムを加える場合には、その濃度を０．５ｍｍｏｌ／Ｌとした。結果を図５に示す。

図５（ａ）から分かるように、セレンに関しては、溶離液中の硫酸塩の硫酸イオンとしての体積モル濃度が同じであれば、硫酸塩の種類によらず、Ｓｅ（ＩＶ）とＳｅ（ＶＩ）とを良好に分離して定量することができた。これに対し、塩化ナトリウムを用いた場合にはセレンのピーク自体を認めることができなかった。このことは、セレンの価数別の定量には、種類を問わずに硫酸塩を加えることが好ましいことを示している。

図５（ｂ）から分かるように、ヒ素に関しては、硫酸塩の種類によらずにＡｓ（ＩＩＩ）とＡｓ（Ｖ）とを良好に分離して定量できるほか、溶離液中に硫酸塩を含まずに塩化ナトリウムを含む場合であっても、Ａｓ（ＩＩＩ）とＡｓ（Ｖ）とを分離できる。

［実施例４］
実施例１と同じ組成の試料液を使用し、溶離液に加える硫酸塩を硫酸アンモニウムとし、その濃度を０．７ｍｍｏｌ／Ｌ及び７０ｍｍｏｌ／Ｌとして、セレンについてこれらの濃度でのクロマトグラフを得た。溶離液での硝酸濃度は１０ｍｍｏｌ／Ｌとした。結果を図６に示す。図６から分かるように、硫酸塩濃度が極端に高い場合には、Ｓｅ（ＩＶ）とＳｅ（ＶＩ）の各ピークが拡がって両者が相互に重なり合うようになる。ピークの重なりが大きいと分離しての定量が難しくなるから、溶離液中の硫酸塩の濃度は１ｍｍｏｌ／Ｌ以下程度にすることが望ましいことが分かる。

［実施例５］
実施例１での溶離液中の硫酸ナトリウム濃度を０．７ｍｍｏｌ／Ｌとした場合に得たセレンのクロマトグラムとヒ素のクロマトグラムとを重ねて表示したものを図７に示す。同時にセレンとヒ素とのそれぞれについて価数別の定量を行えることが分かる。

［実施例６］
セレン化合物及びヒ素化合物の濃度が異なる試料液を用意し、セレン及びヒ素の両方について同時に価数別の定量を行い、検量線を得た。同時に繰返し精度も求めた。溶離液としては、硝酸１０ｍｍｏｌ／Ｌ及び硫酸ナトリウム０．７ｍｍｏｌ／Ｌを含むものを用いた。セレンについての検量線を図８（ａ）に、ヒ素についての検量線を図８（ｂ）に示す。繰返し精度を示す変動係数（ＣＶ）は、Ｓｅ（ＩＶ）に対し４．３％、Ｓｅ（ＶＩ）に対し４．６％、Ａｓ（ＩＩＩ）に対し３．５％、Ａｓ（Ｖ）に対し０．８％であった。その結果、本明細書で述べた測定の測定下限は、Ｓｅ（ＩＶ）に対し５μｇ／Ｌ、Ｓｅ（ＶＩ）に対し５μｇ／Ｌ、Ａｓ（ＩＩＩ）に対し１μｇ／Ｌ、Ａｓ（Ｖ）に対し１μｇ／Ｌであると見積もられる。また本発明の方法による再現性がよいことが確かめられた。

［実施例７］
実試料について、セレンとヒ素とに対して同時に価数別の定量分析を行った。試料としては、日本分析化学会が頒布する河川水認証標準物質ＪＳＡＣ ０３０２−３（総セレンの認証値が５．０±０．２μｇ／Ｌ、総ヒ素の認証値が５．２±０．１μｇ／Ｌ）、２種類の工場排水（工場排水Ａ、工場排水Ｂ）を用いた。工場排水Ａ、工場排水Ｂの水質を表１に示す。表１中に示した総ヒ素の濃度は、誘導結合プラズマ−原子発光分光分析（ＩＣＰ−ＡＥＳ(atomic emission spectrometry)）法によるものである。

価数別に定量した結果について表２及び表３に示す。表２はセレンに対する結果であり、表３はヒ素に対する結果である。なお、１０μｇ／Ｌ添加試料とは、価数別に１０μｇ／Ｌに相当するセレンまたはヒ素を試料に添加した後の測定値であり、元の試料での測定値と１０μｇ／Ｌ相当を添加した後の測定値から、セレンまたはヒ素について回収率が算出されている。また、本実施例でのＳｅ（ＩＶ）とＳｅ（ＶＩ）の測定値の和またはＡｓ（ＩＩＩ）とＡｓ（Ｖ）が測定値計として示され（これを[a]とする）、認証値またはＩＣＰ−ＡＥＳによる総セレンあるいは総ヒ素の値を[b]として、表の一番の右の欄には[a]/[b]が示されている。

実施例７の結果により、本発明の方法は、河川水のような環境試料、あるいは工場排水のように各種のイオンや金属成分を大量に含む試料に対して、セレンの価数別の定量に有効であることが確かめられた。

Claims (6)

1. 試料液に含まれるセレンを価数別に定量する方法であって、
   アニオン性交換基を有するイオン排除カラムに硝酸と硫酸塩とを含む水溶液を溶離液として通液しつつ前記イオン排除カラムに前記試料液を注入し、前記試料液中のセレン化合物を価数別に分離する段階と、
   前記イオン排除カラムから流出する液を誘導結合プラズマ質量分析装置に導入してセレンを定量する段階と、
   を有する方法。
2. 前記溶離液のｐＨが１以上５以下である、請求項１に記載の方法。
3. 前記硫酸塩が、アルカリ金属の硫酸塩、アルカリ土類金属の硫酸塩、及び硫酸アンモニウムからなる群から選ばれた１以上の化合物である、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記溶離液における前記硫酸塩の濃度が、０．００２ｍｍｏｌ／Ｌ以上１００ｍｍｏｌ／Ｌである、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. セレンのほかにヒ素を含む前記試料液を前記イオン排除カラムに注入して前記試料液中に含まれるヒ素化合物をセレン化合物と同時に価数別に分離し、
   前記誘導結合プラズマ質量分析装置においてセレンとヒ素とを同時に定量する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記イオン排除カラムは、強酸性カチオン交換樹脂を固定相として含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。

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