JP2017102044A - Moisture regain measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水分率測定方法に属する。 The present invention belongs to a moisture content measuring method.
従来、工業製品の製造過程において、当該製品に付着する水の水分率を把握する必要がある。多くの場合、試料における付着水の水分率（以降、付着水分率と称する。）は、その純度の把握であったり、試料の変質を防止するためであったり、後工程や製品の不具合を防止するためであったり、様々な理由で測定が行われている。その測定方法は、乾燥減量法や比色法、近赤外吸収法、熱重量測定法、カールフィッシャー気化法、ヨウ素の滴定を利用したカールフィッシャー法（例えば非特許文献１）など、多岐にわたる方法が利用されている。 Conventionally, in the manufacturing process of an industrial product, it is necessary to grasp the moisture content of water adhering to the product. In many cases, the moisture content of the adhering water in the sample (hereinafter referred to as the adhering moisture content) is used to determine the purity of the sample, to prevent sample deterioration, and to prevent defects in post-processes and products. Measurements have been taken for various reasons. The measurement methods include various methods such as loss on drying method, colorimetric method, near infrared absorption method, thermogravimetric method, Karl Fischer vaporization method, Karl Fischer method using iodine titration (for example, Non-Patent Document 1). Is being used.
本発明者が得た知見によれば、付着水分率を定量する際に、対象となる製品を構成する化合物如何によって、定量の精度が大きく変わる。 According to the knowledge obtained by the present inventor, when the moisture content is quantified, the accuracy of quantification varies greatly depending on the compound constituting the target product.
一例を挙げると、金属水酸化物のように粉体でかつ塩基性が強い固体の付着水分率を定量する場合、定量の精度が大きく下がるおそれがある。なぜなら、一例として挙げると、当該固体に付着した水の水分率を開放系にて測定すると、当該固体において炭酸化の反応（以下に記載）が生じてしまうおそれがある。
Ｍ（ＯＨ）２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２→ＭＣＯ３＋２Ｈ２Ｏ↑ ・・・（式１）
乾燥減量法や近赤外吸収法による定量法では、上記の反応が示すように、大気中の二酸化炭素と容易に反応し、試料の増量のせいで相対的に水分率が減少して見積もられてしまい、付着水分率を過小に評価することが懸念される。
また、試料となる化合物に対して測定を行う際、化合物中における水酸基や結晶水が付着水と共に検出され、水分率を過大評価することが懸念される。
For example, when the moisture content of a solid such as a metal hydroxide that is powder and strongly basic is quantified, the accuracy of the quantification may be greatly reduced. For example, if the moisture content of water adhering to the solid is measured in an open system, a carbonation reaction (described below) may occur in the solid.
M (OH) 2 + H 2 O + CO 2 → MCO 3 + 2H 2 O ↑ (Formula 1)
As shown in the above reaction, the loss-by-drying method and the near-infrared absorption method can easily react with carbon dioxide in the atmosphere, and the moisture content is relatively reduced due to the increase in the sample volume. Therefore, there is a concern that the moisture content will be underestimated.
Moreover, when measuring with respect to the compound used as a sample, a hydroxyl group and crystallization water in a compound are detected with adhering water, and there is a concern that the moisture content is overestimated.
本発明の主な目的は、アルカリ性の固体であっても、当該固体に付着した水の水分率を精度良く定量可能な技術を提供することにある。 The main object of the present invention is to provide a technique capable of accurately quantifying the moisture content of water adhering to the solid, even if it is an alkaline solid.
上記の課題を解決すべく、本発明者は鋭意検討を行った。アルカリ性の固体（例えば金属水酸化物）は、それ自体が有する水酸基によって水の増減が容易に起こり得る。そのため、当該固体そのものを測定にかけると、どうしても水が生成されるおそれを排除しづらい。 In order to solve the above problems, the present inventor has intensively studied. Alkaline solids (for example, metal hydroxides) can easily increase or decrease water due to the hydroxyl groups themselves. Therefore, when the solid itself is subjected to measurement, it is difficult to exclude the possibility that water is generated.
そこで本発明者は、当該固体そのものを水分率の測定にかけるのではなく、当該固体に付着した水を、別に用意した溶媒へと抽出した上で、その溶媒を水分率の測定にかけるという画期的な手法を想到した。そして、その際の溶媒として、当該固体とは反応しない溶媒を選択するという手法を想到した。こうすることにより、当該固体そのものを水分率の測定にかけずに済むため、当該固体の変質（増量）のように試料に与える影響、そして、当該固体からの水の生成のように試料の組成に起因する影響を、共に排することが可能となる。その結果、当該固体における付着水分率を精度良く定量できるという知見を本発明者は得た。 Therefore, the present inventor does not subject the solid itself to the measurement of the moisture content, but extracts the water adhering to the solid into a separately prepared solvent and then applies the solvent to the moisture content measurement. I came up with a periodical approach. And the method of selecting the solvent which does not react with the said solid as a solvent in that case was conceived. This eliminates the need to measure the moisture content of the solid itself, thus affecting the sample like alteration (increase) of the solid, and the composition of the sample like water generation from the solid. It is possible to eliminate the resulting influences together. As a result, the present inventor has obtained a knowledge that the moisture content in the solid can be accurately quantified.
上記の知見に基づいて成された本発明の態様は、以下の通りである。
本発明の第１の態様は、
アルカリ性の固体に付着した水の水分率を測定する方法であって、
前記固体とは反応しない溶媒であって水を溶解可能な溶媒に対して前記固体を接触させることにより、前記固体から付着水を分離して前記溶媒へと抽出する抽出工程と、
前記溶媒へと抽出された水の量から前記固体における付着水の水分率を定量する定量工程と、
を有する、水分率測定方法である。
The embodiments of the present invention made based on the above findings are as follows.
The first aspect of the present invention is:
A method for measuring the moisture content of water adhering to an alkaline solid,
An extraction step of separating adhering water from the solid and extracting it into the solvent by contacting the solid with a solvent that does not react with the solid and is capable of dissolving water;
A quantitative step of quantifying the moisture content of the adhering water in the solid from the amount of water extracted into the solvent;
It is the moisture content measuring method which has this.
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の発明において、
前記固体は金属水酸化物の粉体である。
According to a second aspect of the present invention, in the invention according to the first aspect,
The solid is a metal hydroxide powder.
本発明の第３の態様は、第１または第２の態様に記載の発明において、
前記固体は結晶水を含有する。
According to a third aspect of the present invention, in the invention according to the first or second aspect,
The solid contains crystal water.
本発明の第４の態様は、第１〜第３の態様のいずれかに記載の発明において、
前記溶媒はメタノールであり、
前記定量工程にはヨウ素の滴定を用いたカールフィッシャー法を用い、
前記カールフィッシャー法には前記抽出工程後の前記メタノールを用いる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects,
The solvent is methanol;
For the quantitative step, Karl Fischer method using iodine titration is used,
The methanol after the extraction step is used in the Karl Fischer method.
本発明の第５の態様は、第１〜第４の態様のいずれかに記載の発明において、
前記抽出工程においては、密閉容器内での撹拌抽出を行った後、遠心分離による固液分離を行う。
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects,
In the extraction step, after performing stirring and extraction in a sealed container, solid-liquid separation is performed by centrifugation.
本発明によれば、アルカリ性の固体であっても、当該固体に付着した水の水分率を精度良く定量可能となる。 According to the present invention, even if it is an alkaline solid, the moisture content of water adhering to the solid can be accurately determined.
以下、本発明の実施の形態について、以下の順に説明する。
１．水分率測定方法
１−１．準備工程
１−２．抽出工程
１−３．定量工程
２．実施の形態における効果
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order.
1. 1. Moisture content measuring method 1-1. Preparation process 1-2. Extraction process 1-3. Quantification process Effects in the embodiment
＜１．水分率測定方法＞
本実施形態においては、定量対象となるのは、水を生成可能かつ二酸化炭素を吸収可能なアルカリ性の固体に付着した水である。そして当該固体に対し、主に以下の工程を行うことにより、固体に付着した水の水分率を定量する。
・固体とは反応しない溶媒であって水を溶解可能な溶媒に対して当該固体を接触させることにより、当該固体から付着水を分離して溶媒へと抽出する抽出工程
・溶媒へと抽出された水の量から当該固体における付着水分率を定量する定量工程
<1. Moisture content measurement method>
In the present embodiment, the target for quantification is water attached to an alkaline solid capable of generating water and absorbing carbon dioxide. And the moisture content of the water adhering to a solid is quantified by performing the following processes mainly with respect to the said solid.
-An extraction process that separates the adhering water from the solid and extracts it into a solvent by contacting the solid with a solvent that does not react with the solid and can dissolve water-Extracted into the solvent Quantitative process to quantify the moisture content of the solid from the amount of water
なお、本実施形態における「固体に付着した水の水分率」とは、固体の重量に水の重量を足した値に対する水の重量％（ｗｔ％）のことを指す。その一方で、この「固体に付着した水」とは、あくまで固体に吸着した水のことであって、固体が反応（化学反応、熱反応等）することにより生じた水は含まない。
以下、各工程について説明する。
In the present embodiment, the “water content of water attached to a solid” refers to the weight% (wt%) of water with respect to the value obtained by adding the weight of water to the weight of the solid. On the other hand, the “water adhering to the solid” is water adsorbed to the solid to the last, and does not include water generated by the reaction of the solid (chemical reaction, thermal reaction, etc.).
Hereinafter, each step will be described.
１−１．準備工程
本工程においては、上記の抽出工程および定量工程を行うための前準備を行う。
本実施形態における固体としては、水が付着する可能性があるものならば特に限定はない。
1-1. Preparatory process In this process, pre-preparation for performing the above-described extraction process and quantitative process is performed.
The solid in the present embodiment is not particularly limited as long as water can be attached.
なお、当該固体が金属水酸化物の粉体である場合、金属水酸化物の表面積が大きくなるため、水を生成するような反応が起こりやすくなる。ただ、以下に述べる本実施形態の手法を採用することにより、溶媒に対して付着水を抽出した後に当該溶媒に対して測定を行うことから、金属水酸化物の粉体であっても付着水分率を精度良く定量可能となる。 When the solid is a metal hydroxide powder, the surface area of the metal hydroxide increases, and thus a reaction that generates water is likely to occur. However, by adopting the method of the present embodiment described below, the attached water is extracted from the solvent and then the solvent is measured. The rate can be accurately quantified.
また、当該固体が結晶水を含有する場合も、水を生成するような反応が起こりやすくなるが、以下に述べる本実施形態の手法を採用することにより、付着水分率を精度良く定量可能となる。 In addition, when the solid contains crystal water, a reaction that generates water is likely to occur. However, by adopting the method of the present embodiment described below, it is possible to accurately determine the moisture content. .
もちろん、当該固体が金属水酸化物の粉体であり且つ結晶水を含有する場合、従来だと付着水分率の定量が極めて難しくなるところ、本実施形態の手法を採用することにより付着水分率を精度良く定量可能となる。 Of course, when the solid is a powder of metal hydroxide and contains crystal water, it is extremely difficult to quantify the moisture content with the conventional method. Accurate determination is possible.
また、付着水を抽出するための溶媒（抽出溶媒）としては、当該固体とは反応しない溶媒であって水を溶解可能であるならば特に限定はない。つまり、当該固体と当該溶媒とが接触したときに何ら反応（固体の溶解等）を生じないような、固体と溶媒との組み合わせを採用する。さらに具体的に言うと、「水に対する溶解度」「固体を溶解しない極性」をバランス良く備えた溶媒を準備する。こうすることにより、例えば溶媒により固体が溶解することを防ぐことができ、水を抽出した後の溶媒と固体とを固液分離にて容易かつ確実に分離可能となり、その結果、溶媒中には付着水のみが含まれることになり、付着水の量を確実に把握することが可能となる。 Further, the solvent (extraction solvent) for extracting the attached water is not particularly limited as long as it is a solvent that does not react with the solid and can dissolve water. That is, a combination of a solid and a solvent that does not cause any reaction (such as dissolution of the solid) when the solid and the solvent come into contact with each other is employed. More specifically, a solvent having a well-balanced “solubility in water” and “polarity that does not dissolve solids” is prepared. By doing so, for example, it is possible to prevent the solid from being dissolved by the solvent, and the solvent and the solid after extraction of water can be easily and reliably separated by solid-liquid separation. Only the adhering water is contained, and the amount of adhering water can be reliably grasped.
本実施形態においては、固体として結晶水を含有する金属水酸化物の粉体を使用する場合、当該粉体に対する化学反応や熱反応が起こりにくくし、当該粉体から溶媒へと抽出した付着水を溶媒内に保持すべく、溶媒としては有機溶媒（炭化水素または水素置換物）を使用するのが好ましい。 In the present embodiment, when using a metal hydroxide powder containing crystal water as a solid, the chemical reaction or thermal reaction of the powder is less likely to occur, and the adhering water extracted from the powder to the solvent. It is preferable to use an organic solvent (hydrocarbon or hydrogen substitution product) as the solvent in order to keep the solvent in the solvent.
さらに、後述の定量工程においてヨウ素の滴定を用いたカールフィッシャー法（ヨウ素ＫＦ法）を採用する場合、溶媒としてはメタノールを使用するのが非常に好ましい。なぜなら、ヨウ素ＫＦ法において使用されるメタノールに、当該粉体から付着水を抽出した後の溶媒（メタノール）を使用することが可能となるためである。 Furthermore, when the Karl Fischer method using iodine titration (iodine KF method) is employed in the quantitative step described later, it is very preferable to use methanol as the solvent. This is because it is possible to use the solvent (methanol) after extracting the adhering water from the powder as the methanol used in the iodine KF method.
ちなみに、メタノールは有機溶媒でありながらも水に対する溶解度をある程度有している。もちろん、後述の抽出工程の前の溶媒の水分率は、極力低い状態（例えば０．００１ｗｔ％以下）が好ましい。そのため、溶媒に対して脱水処理を行っておくのが好ましい。また、メタノールは有機溶媒であることから、当該粉体はメタノールにほとんど溶解されない。その結果、溶媒中には付着水のみが含まれることになり、付着水の量を確実に把握することが可能となる。
以下、本実施形態においては結晶水を含有する金属水酸化物の粉体とメタノールとの組み合わせについて例示する。
Incidentally, although methanol is an organic solvent, it has some solubility in water. Of course, it is preferable that the moisture content of the solvent before the below-described extraction step is as low as possible (for example, 0.001 wt% or less). Therefore, it is preferable to perform a dehydration treatment on the solvent. Further, since methanol is an organic solvent, the powder is hardly dissolved in methanol. As a result, only the adhering water is contained in the solvent, and the amount of adhering water can be reliably grasped.
Hereinafter, in the present embodiment, a combination of metal hydroxide powder containing crystal water and methanol will be exemplified.
１−２．抽出工程
本工程においては、メタノールに対して当該粉体を接触させることにより、当該粉体に付着した水を当該粉体から分離してメタノールへと抽出する。具体的には、メタノールに対して当該粉体を添加する。こうすることにより、当該粉体から付着水が分離し、付着水はメタノールへと抽出される。
1-2. Extraction Step In this step, the powder is brought into contact with methanol, whereby water adhering to the powder is separated from the powder and extracted into methanol. Specifically, the powder is added to methanol. By doing so, the adhering water is separated from the powder, and the adhering water is extracted into methanol.
なお、本工程において用いられる一連の装置および作業は、公知のものを採用して構わない。例えば、後述の実施例に示すように、密閉容器内に粉体を秤量し、当該容器内にメタノールを添加し、振とう撹拌しても構わない。そして、撹拌後、遠心分離、フィルター濾過等により固液分離を行っても構わない。ここでいう固液分離における固体は、付着水が抽出された後の固体（結晶水を含有する金属水酸化物の粉体）に該当し、液体は、溶媒（メタノール）および当該溶媒に抽出された付着水に該当する。 In addition, you may employ | adopt a well-known thing for a series of apparatus and operation | work used in this process. For example, as shown in the examples described later, the powder may be weighed in a sealed container, methanol may be added to the container, and the mixture may be shaken and stirred. Then, after stirring, solid-liquid separation may be performed by centrifugation, filter filtration, or the like. The solid in the solid-liquid separation mentioned here corresponds to the solid after the adhering water has been extracted (metal hydroxide powder containing crystal water), and the liquid is extracted into the solvent (methanol) and the solvent. Corresponds to the adhering water.
１−４．定量工程
本工程においては、溶媒へと抽出された水の量から固体における付着水分率を定量する。また、本工程においてはヨウ素ＫＦ法を用いる場合を例示し、抽出工程後のメタノール（付着水含む）に対して測定を行う。なお、ヨウ素ＫＦ法の具体的な手法としては非特許文献１に記載の手法を採用しても構わないが、概要としては以下の通りである。
1-4. Quantification step In this step, the moisture content in the solid is quantified from the amount of water extracted into the solvent. Moreover, in this process, the case where the iodine KF method is used is illustrated, and measurement is performed on methanol (including attached water) after the extraction process. In addition, as a specific method of the iodine KF method, the method described in Non-Patent Document 1 may be adopted, but the outline is as follows.
まず、ヨウ素ＫＦ法は、ヨウ素と水の反応を利用し、密閉系において水分の測定を行う。そして、乾燥した窒素ガス等雰囲気下の電気炉中で、測定対象に熱をかける。なお、本実施形態においては測定対象は固体ではなく、付着水を抽出した後の溶媒（メタノール）である。熱をかけることにより、メタノール中の水分が揮発する。この揮散した水分は、大気と遮断した容器内のヨウ素、二酸化硫黄、ピリジン及びメタノールを混合した液に導入される。そして、以下に示す反応が生じる。なお、Ｂａｓｅはアミンであるピリジンを指す。
Ｉ２＋ＳＯ２＋Ｈ２Ｏ＋３Ｂａｓｅ＋ＣＨ３ＯＨ
→２Ｂａｓｅ・ＨＩ＋Ｂａｓｅ・ＨＳＯ４ＣＨ３ ・・・（式２）
First, the iodine KF method uses a reaction between iodine and water to measure moisture in a closed system. Then, heat is applied to the object to be measured in an electric furnace under an atmosphere such as dry nitrogen gas. In the present embodiment, the object to be measured is not a solid, but a solvent (methanol) after extraction of attached water. By applying heat, the water in methanol volatilizes. This volatilized water is introduced into a mixture of iodine, sulfur dioxide, pyridine and methanol in a container that is blocked from the atmosphere. And the reaction shown below arises. Base refers to pyridine which is an amine.
I 2 + SO 2 + H 2 O + 3Base + CH 3 OH
→ 2Base · HI + Base · HSO 4 CH 3 (Formula 2)
上記の（式２）の反応により、水とヨウ素が当モル反応する。そのため、消費されたヨウ素の量から水分率を定量することが可能となる。そして、本実施形態ならば、付着水の抽出後の溶媒であるメタノールを、上記の（式２）のメタノールとして使用することが可能となる。この手法ならば、ヨウ素ＫＦ法のための事前処理（熱反応や新たな試薬の添加等）が不要となり、付着水の定量の精度が向上する。具体的に言うと、水分率を小数点一桁オーダーで測定することが可能となる。その上、わざわざヨウ素ＫＦ法のためのメタノールを別途用意する必要がなくなり、余分な作業が不要となる。 By the reaction of the above (formula 2), water and iodine react equimolarly. Therefore, it becomes possible to quantify the moisture content from the amount of iodine consumed. And if it is this embodiment, it will become possible to use methanol which is a solvent after extraction of adhesion water as methanol of the above (formula 2). With this method, pretreatment (thermal reaction, addition of a new reagent, etc.) for the iodine KF method becomes unnecessary, and the accuracy of the determination of the adhered water is improved. Specifically, it becomes possible to measure the moisture content on the order of one decimal place. In addition, it is not necessary to separately prepare methanol for the iodine KF method, and extra work is unnecessary.
従来知られているヨウ素ＫＦ法だと、測定対象は固体であるところの試料そのものとなってしまう。これは、水を生成可能かつ二酸化炭素を吸収可能なアルカリ性の固体であっても、従来だと変わりはなかった。しかしながら本実施形態によれば、測定対象は、試料そのものではなく付着水を抽出した後の溶媒である。そのため、結晶水を含有する金属水酸化物の粉体におけるＯＨ基が熱分解することにより水が生成するおそれを排することが可能となる。同様に、結晶水から水が生じるおそれを排することも可能となる。その結果、本工程により、当該粉体に対する付着水分率を精度良く定量することが可能となる。 In the case of the conventionally known iodine KF method, the object to be measured is a solid sample itself. Even if it is an alkaline solid capable of generating water and absorbing carbon dioxide, this has not changed. However, according to the present embodiment, the measurement target is not the sample itself but the solvent after extracting the attached water. Therefore, it is possible to eliminate the possibility that water is generated due to thermal decomposition of OH groups in the powder of metal hydroxide containing crystal water. Similarly, it is possible to eliminate the possibility of water from crystal water. As a result, this step makes it possible to accurately quantify the moisture content attached to the powder.
なお、ヨウ素ＫＦ法だと、金属元素（ここでは金属イオン）が上記の（式２）の反応を阻害することが考えられる。つまり、ヨウ素ＫＦ法を行う際には金属元素を可能な限り排しておくのが好ましい。この点においても、本実施形態の手法は優れている。先ほどから述べているように、本実施形態においては、ヨウ素ＫＦ法にかけるのは試料そのものではなく付着水を抽出した後の溶媒であり、当該溶媒には金属元素はほとんど含まれていない。その結果、ヨウ素ＫＦ法により得られる付着水分率の定量結果の精度を向上させることが可能となる。 In the iodine KF method, it is conceivable that a metal element (here, a metal ion) inhibits the reaction of the above (formula 2). That is, it is preferable to remove metal elements as much as possible when performing the iodine KF method. Also in this point, the method of this embodiment is excellent. As described above, in the present embodiment, what is subjected to the iodine KF method is not the sample itself but the solvent after the attached water is extracted, and the solvent contains almost no metal element. As a result, it becomes possible to improve the accuracy of the quantification result of the moisture content obtained by the iodine KF method.
また、上記の例ではヨウ素ＫＦ法を用いた定量を例示したが、それ以外の手法を採用しても構わない。 In the above example, quantification using the iodine KF method is exemplified, but other methods may be adopted.
＜２．実施の形態における効果＞
本実施形態によれば、主に以下の効果を奏する。
まず、アルカリ性の固体そのものを水分率の測定にかけるのではなく、固体に付着した水を別に用意した溶媒へと抽出しておき、その溶媒を水分率の測定にかける。こうすることにより、当該固体そのものを水分率の測定にかけずに済む。そのため、当該固体となる化合物中に水酸基や結晶水が含まれていたとしても、それらの影響を払しょくできる上、大気中の二酸化炭素との反応がほとんど起こらなくなる。ひいては、固体増量および付着水分率の過小評価のおそれを抑制できる。
<2. Effect in Embodiment>
According to this embodiment, there are mainly the following effects.
First, the alkaline solid itself is not subjected to the moisture content measurement, but the water adhering to the solid is extracted into a separately prepared solvent, and the solvent is subjected to the moisture content measurement. By doing so, it is not necessary to subject the solid itself to moisture content measurement. Therefore, even if hydroxyl groups and crystal water are contained in the solid compound, these effects can be removed, and reaction with carbon dioxide in the atmosphere hardly occurs. As a result, the possibility of underestimation of the solid increase and the adhesion moisture content can be suppressed.
以上の結果、本実施形態によれば、アルカリ性の固体であっても、当該固体に付着した水の水分率を精度良く定量可能となる。 As a result, according to the present embodiment, even if it is an alkaline solid, the moisture content of the water adhering to the solid can be accurately quantified.
以下、本実施例について説明する。なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, this embodiment will be described. The technical scope of the present invention is not limited to the following examples.
（事前例１）
本実施例を行う前に、測定されるものが本当に水なのか否かを確認すべく、以下の試験を行った。
後述の実施例にて用いる予定の試料であって本発明者の手元にあった金属水酸化物（後述のサンプルＡ〜Ｎ。なおサンプルＡ〜Ｎは同種。）のうちサンプルＡに対し、乾燥条件（乾燥時間や温度）を変動させた上で、従来のようにサンプルＡをヨウ素ＫＦ法に直接かけた上で水分率を測定した。その結果、以下の表のように、乾燥の度合いを強くしたときに水分率が低下した。なお、乾燥条件（中）については２例行った。
Before conducting this example, the following test was conducted to confirm whether or not the measured object was really water.
Of the metal hydroxides (samples A to N to be described later, samples A to N to be described later) that were planned to be used in the examples described later and were in the hands of the present inventor, the sample A was dried. After varying the conditions (drying time and temperature), the moisture content was measured after subjecting Sample A directly to the iodine KF method as in the past. As a result, as shown in the following table, the moisture content decreased when the degree of drying was increased. Two examples of drying conditions (medium) were performed.
（事前例２）
次に、実施の形態で述べた抽出工程を行っていないメタノールをブランクとし、後述の実施例で用いるヨウ素ＫＦ法を用いた測定を行った。これにより、ヨウ素ＫＦ法に係る作業でどれだけ水分率が変動するかを確認した。その結果を以下の表に示す。
Next, measurement was performed using the iodine KF method used in the examples described later, with methanol not subjected to the extraction step described in the embodiment as a blank. Thus, it was confirmed how much the moisture content fluctuated in the work related to the iodine KF method. The results are shown in the following table.
（実施例）
本実施例においては、上記のサンプルＡ〜Ｉに付着した水をメタノールに抽出した上で、当該メタノールをヨウ素ＫＦ法にかけた。これにより、サンプルＡ〜Ｉの付着水分率を定量した。
(Example)
In this example, the water attached to the samples A to I was extracted into methanol, and the methanol was subjected to the iodine KF method. Thereby, the moisture content of samples A to I was quantified.
なお、具体的な定量の手法は上記の実施の形態に記載の通りであるが、その概要については図１に示す。図１に示すように、各サンプルを各々５ｇ秤量し、５０ｍＬのバイヤル瓶に挿入した。そして、超脱水したメタノール（水分０．００１％未満）（和光純薬工業社製）を５０ｍＬ添加した。その上で、振とう撹拌、静置、１０ｍＬスチレン管への移入、遠心分離、駒濾過を行った。そして、ヨウ素ＫＦ法を用い、サンプルＡ〜Ｉの付着水の定量を行った。 The specific quantification method is as described in the above embodiment, and the outline thereof is shown in FIG. As shown in FIG. 1, 5 g of each sample was weighed and inserted into a 50 mL vial. Then, 50 mL of ultra-dehydrated methanol (water content less than 0.001%) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added. Then, shaking stirring, standing, transfer to a 10 mL styrene tube, centrifugation, and piece filtration were performed. And the fixed water of sample AI was quantified using the iodine KF method.
（比較例）
本比較例においては、別途用意した上記のサンプルＡ〜Ｉに対して乾燥減量法により、付着水分率の測定を試みた。具体的には、乾燥機により１０５℃で８時間乾燥させ、重量の増減から付着水分率の測定を試みた。
(Comparative example)
In this comparative example, an attempt was made to measure the moisture content of the samples A to I prepared separately by the loss on drying method. Specifically, it was dried at 105 ° C. for 8 hours with a dryer, and an attempt was made to measure the adhering moisture content from the increase and decrease in weight.
上記の実施例および比較例の結果を以下の表に示す。
（実施例の結果と比較例の結果の差が炭酸化によるものであることを示す検証試験）
本発明の課題においても述べたように、金属水酸化物のサンプルＡ〜Ｉに付着した水の水分率を開放系にて測定すると、当該固体において炭酸化の反応（以下に記載）が生じてしまうおそれがある。
Ｍ（ＯＨ）２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２→ＭＣＯ３＋２Ｈ２Ｏ↑ ・・・（式１）
従来の乾燥減量法や近赤外吸収法による定量法では、上記の反応が示すように、大気中の二酸化炭素と容易に反応し、試料の増量のせいで相対的に水分率が減少して見積もられてしまい、付着水分率を過小に評価することが懸念される。
そこで、本検証試験においては、乾燥重量法の前後での炭酸化量の視標としてＴ−Ｃ（炭酸化による重量増減の見積もり）を測定した。ここではサンプルＡ〜Ｉと同種の金属水酸化物（サンプルＪ〜Ｎ）を使用した。Ｔ−Ｃ測定の結果を以下の表に示す。
以上の内容から、比較例だと炭酸化による定量結果への影響が生じている一方、実施例においてはその影響を排することができていることがわかる。
(Verification test showing that the difference between the result of the example and the result of the comparative example is due to carbonation)
As described in the subject of the present invention, when the moisture content of the water adhering to the metal hydroxide samples A to I is measured in an open system, a carbonation reaction (described below) occurs in the solid. There is a risk that.
M (OH) 2 + H 2 O + CO 2 → MCO 3 + 2H 2 O ↑ (Formula 1)
In conventional quantitative methods such as weight loss and near-infrared absorption, as shown in the above reaction, it easily reacts with carbon dioxide in the atmosphere, and the moisture content decreases relatively due to the increase in the amount of sample. It is estimated that there is a concern that the moisture content will be underestimated.
Therefore, in this verification test, TC (estimated weight increase / decrease by carbonation) was measured as an index of the amount of carbonation before and after the dry weight method. Here, metal hydroxides (samples J to N) of the same kind as samples A to I were used. The results of TC measurement are shown in the following table.
From the above contents, it can be seen that the comparative example has an effect on the quantitative result by carbonation, while the example can eliminate the influence.
（実施例における金属元素によるヨウ素ＫＦ法への影響の有無）
ちなみに、実施例で用いた金属水酸化物のうちサンプルＡ、Ｂにおいて、ヨウ素ＫＦ法を行う前かつ付着水の抽出を行った後のメタノールに対して金属元素の定量を行った。先に述べたように、ヨウ素ＫＦ法だと、金属元素がヨウ素ＫＦ法に係る（式２）の反応を阻害することが考えられるため、ヨウ素ＫＦ法を行う際には金属元素を測定対象中から可能な限り排しておくのが好ましい。なお、金属元素の定量の具体的な手法としては、サンプルＡ、Ｂにおいて、ヨウ素ＫＦ法を行う前かつ付着水の抽出を行った後のメタノールを抽出乾固したものに硝酸を加え、それをＩＣＰ（誘導結合プラズマ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）発光分光分析装置（セイコーインスルメンツ社製ＳＰＳ３０００）で分析した。その結果を以下に示す。
Incidentally, among the metal hydroxides used in the examples, Samples A and B were subjected to quantitative determination of metal elements with respect to methanol before the iodine KF method and after extraction of adhering water. As described above, in the iodine KF method, it is considered that the metal element inhibits the reaction of (Formula 2) related to the iodine KF method. Therefore, when performing the iodine KF method, the metal element is being measured. It is preferable to eliminate as much as possible. In addition, as a specific method of quantifying the metal element, in samples A and B, nitric acid was added to a sample obtained by extracting and drying methanol before the iodine KF method and after extracting the attached water, Analysis was performed with an ICP (Inductively Coupled Plasma) emission spectrometer (SPS3000 manufactured by Seiko Instruments Inc.). The results are shown below.
（まとめ）
以上の結果、本実施例においては、アルカリ性の固体であっても、当該固体に付着した水の水分率を精度良く定量できていることがわかった。
(Summary)
As a result, it was found that the moisture content of the water adhering to the solid could be accurately determined even in the case of an alkaline solid in the present example.
Claims (5)
前記固体とは反応しない溶媒であって水を溶解可能な溶媒に対して前記固体を接触させることにより、前記固体から付着水を分離して前記溶媒へと抽出する抽出工程と、
前記溶媒へと抽出された水の量から前記固体における付着水の水分率を定量する定量工程と、
を有する、水分率測定方法。 A method for measuring the moisture content of water adhering to an alkaline solid,
An extraction step of separating adhering water from the solid and extracting it into the solvent by contacting the solid with a solvent that does not react with the solid and is capable of dissolving water;
A quantitative step of quantifying the moisture content of the adhering water in the solid from the amount of water extracted into the solvent;
A method for measuring moisture content.
前記定量工程にはヨウ素の滴定を用いたカールフィッシャー法を用い、
前記カールフィッシャー法には前記抽出工程後の前記メタノールを用いる、請求項１〜３のいずれかに記載の水分率測定方法。 The solvent is methanol;
For the quantitative step, Karl Fischer method using iodine titration is used,
The moisture content measuring method according to claim 1, wherein the methanol after the extraction step is used for the Karl Fischer method.
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| Title |
|---|
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