JP2023058213A - Concentration measurement method and device of underwater trace gas composition - Google Patents

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尚三 長沢
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Abstract

To provide a concentration measurement method and device of an underwater trace gas composition suitable for highly accurately measuring a trace gas composition existing in the water like ultra pure water.SOLUTION: A concentration measurement device of an underwater trace gas composition comprises: introduction means which introduces a prescribed amount of measurement object water into a flow passage of measurement means; gas-water separation means which separates the measurement object water introduced into the flow passage of the measurement means to the trace gas composition and water with a precolumn; concentration means which cools the trace gas composition separated from the water to concentrate it and warms the concentrated trace gas composition to feed it to a main column portion; oxygen removal means which removes oxygen from the fed trace gas composition; gas composition separation means which separates the trace gas composition from which oxygen has been removed to one or plural types of gas compositions excluding the oxygen composition with the main column portion; and detection means which detects the one or plural types of separated gas compositions.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は水中微量ガス成分の濃縮測定方法および装置に係り、例えば、超純水中に存在している微量ガス成分を高精度に測定するのに好適な水中微量ガス成分の濃縮測定方法および装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for measuring the concentration of trace gas components in water. Regarding.

一般に、超純水は、半導体ウェハーや液晶の洗浄用水、発電所の安定運転に必要な発電用タービンの蒸気発生器用水、あらゆる場面で安全が要求される医薬品産業の注射用水などに使用され、使用用途に応じてごく微量の不純物も取り除く必要がある。ここで不純物とは、ガス、微粒子、金属イオン、無機物、有機物などHO以外のすべて対象物質である。 In general, ultrapure water is used for cleaning semiconductor wafers and liquid crystals, water for steam generators in power generation turbines required for stable operation of power plants, and water for injections in the pharmaceutical industry where safety is required in all situations. It is necessary to remove even a very small amount of impurities depending on the intended use. Impurities are all target substances other than H 2 O, such as gases, fine particles, metal ions, inorganic substances, and organic substances.

このような水に混入もしくは溶存することによって存在している微量の不純物、特にガス成分を測定する手法としてガスクロマトグラフ法が用いられている。 A gas chromatograph method is used as a technique for measuring minute amounts of impurities, particularly gas components, which are present by being mixed or dissolved in such water.

そして、ガスクロマトグラフ法を利用した測定方法として種々の提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。 Various proposals have been made as measurement methods using gas chromatography (see, for example, Patent Document 1).

再表2014-109410号公報Retable 2014-109410

しかしながら、従来方式のガスクロマトグラフ法を用いる水中微量ガス成分の測定には、問題点があった。 However, there are problems with measuring trace gas components in water using the conventional gas chromatographic method.

近年においては、水中、例えば溶存ガスの管理が求められている超純水中のガスの濃度は数十~数ppbレベルと極低いレベルに達することがある。この濃度を既存のガスクロマトグラフで直接測定することには感度的に不可能であった。 In recent years, the concentration of gas in water, for example, in ultrapure water in which the management of dissolved gas is required, sometimes reaches an extremely low level of several tens to several ppb. It was impossible to measure this concentration directly with the existing gas chromatograph due to sensitivity.

更に例えば、水中微量ガス成分が混入することによって存在している試料水をマイクロシリンジで分析カラムに直接少量(数μL以下)を注入して測定する場合には、水分が徐々に分析カラムに残留、蓄積し、分離に影響が出るほどの水分量が蓄積してきた場合には、カラム温度を上げてエージングを行いカラムの活性度を再生させることによって再分析を可能とさせている。しかしながら、この方式では分析カラムへの注入量が微小であるので、混入したガス成分が前記の微量濃度の場合には計測できないという不都合があった。具体的には、計測可能な範囲は数ppm程度を測定下限値としており、ppm以下の水中微量ガス成分の測定が不可能であった。 Furthermore, for example, when measuring a small amount (a few μL or less) of sample water that is present due to contamination of trace gas components in water by injecting a small amount (a few μL or less) directly into the analysis column with a microsyringe, water gradually remains in the analysis column. When the water content accumulates to the extent that it affects the separation, the column temperature is raised to perform aging to regenerate the activity of the column, thereby enabling re-analysis. However, in this method, since the amount injected into the analysis column is very small, there is a problem that the mixed gas component cannot be measured when the concentration thereof is very small. Specifically, the measurable range has a lower measurement limit of about several ppm, and it has been impossible to measure trace gas components in water below ppm.

また、ヘッドスペースまたはパージ・トラップ法による濃縮測定法も実行されている。 Concentration measurements by headspace or purge trap methods have also been implemented.

例えば、水中の微量VOC(揮発性有機化合物)をパージ・トラップによって濃縮測定する場合には、試料採取用バイアル瓶に試料水を装填する工程で、気相部に多量の空気が混入したまま封入される。この空気を含んだ気相部分または液相部分を不活性ガスでバブリングパージしてVOC成分を追い出しトラップして、GC-MS(ガスクロマトグラフ-質量分析計)またはGC-FID(水素炎イオン化検出器付きガスクロマトグラフ)によって測定するものである。この測定に使用されるGC-MSまたはGC-FIDにおいては、検出器の特性上空気成分を検出することができない。 For example, when concentrating and measuring trace amounts of VOCs (volatile organic compounds) in water using a purge trap, in the process of loading the sample water into the sample vial bottle, the gas phase is filled with a large amount of air. be done. This air-containing gas phase portion or liquid phase portion is purged by bubbling with an inert gas to expel and trap VOC components, and is subjected to GC-MS (gas chromatograph-mass spectrometer) or GC-FID (flame ionization detector). It is measured by a gas chromatograph with The GC-MS or GC-FID used for this measurement cannot detect air components due to the characteristics of the detector.

またガス成分のうち特にアルゴンを測定する場合、空気中の酸素が混入していると、一般的な分析条件ではアルゴンと酸素は分離できないので、採取工程において空気成分が混入しないように対策することが重要である。 In addition, when measuring argon among gas components in particular, argon and oxygen cannot be separated under general analysis conditions if oxygen in the air is mixed. is important.

更には、前記特許文献1によって提案されている真空採気瓶方式によりセプタムを介してガスタイトシリンジで溶存ガスを採取しガスクロマトグラフに導入する方式では、空気成分の混入が避けられないので水中の微量アルゴンの測定はできない。 Furthermore, in the method proposed in Patent Document 1, in which the dissolved gas is sampled with a gas-tight syringe through a septum by the vacuum air sampling bottle method and introduced into the gas chromatograph, contamination of air components cannot be avoided. Measurement of trace amounts of argon is not possible.

従って、このような前処理で周囲ガス(空気成分)の混入が避けられない測定方式においては、水への混入ガス成分がアルゴンである水中微量アルゴンの測定には適用できないという不都合があった。 Therefore, in the measurement method in which contamination of ambient gas (air component) cannot be avoided by such pretreatment, there is a problem that it cannot be applied to the measurement of a trace amount of argon in water, in which argon is the contamination gas component of water.

このように、測定対象が水中微量ガス成分である場合には、既成の技術では、周囲空気の混入を防ぐことが難しいこと、正確な濃縮量を測定することが困難であること、バブリングパージによる回収率を算出する必要があることなど、操作が非常に煩雑で多岐に渡るためオペレータの熟練度も必要とされるという不都合があった。 Thus, when the object to be measured is a trace gas component in water, it is difficult to prevent contamination with ambient air, it is difficult to measure an accurate concentration amount, and bubbling purge There is an inconvenience that the operation is very complicated and requires a high level of skill of the operator, such as the need to calculate the recovery rate.

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、人的煩雑さを回避し、試料水の採取方法、濃縮操作による感度アップ、多量の試料水によるカラム分離性能低下の防止対策を行って、超純水等の水中に存在している微量ガス成分を高精度に測定するのに好適な水中微量ガス成分の濃縮測定方法および装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and is intended to avoid human complexity, improve sensitivity by sample water collection method and concentration operation, and take measures to prevent deterioration of column separation performance due to a large amount of sample water. An object of the present invention is to provide a concentration measurement method and apparatus for trace gas components in water suitable for highly accurate measurement of trace gas components present in water such as ultrapure water.

前記の課題を解決するために、本発明の第1の態様の水中微量ガス成分の濃縮測定方法は、ガスクロマトグラフを用いた測定手段によって水中に存在している微量ガス成分の濃度を測定する水中微量ガス成分の濃縮測定方法であって、 前記微量ガス成分が存在している被測定水の所定量を前記測定手段内に導入する導入工程と、前記測定手段内に導入された前記被測定水をプレカラムによって前記微量ガス成分と水とに分離する気水分離工程と、水から分離された前記微量ガス成分を冷却して濃縮する濃縮工程と、濃縮された前記微量ガス成分を加温してメインカラム部分へ送出する送出工程と、送出された前記微量ガス成分より酸素を除去する酸素除去工程と、酸素が除去された前記微量ガス成分を前記メインカラム部分により前記酸素成分を除く1種類または複数種類のガス成分を分離するガス成分分離工程と、分離された1種類または複数種類の前記ガス成分を検出する検出工程とを順に進めることにより水中に存在している前記微量ガス成分の濃度を測定することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention provides a method for measuring concentration of trace gas components in water, which comprises: A method for measuring concentration of a trace gas component, comprising: an introduction step of introducing a predetermined amount of water under measurement in which the trace gas component is present into the measuring means; and the water under measurement introduced into the measuring means. is separated into the trace gas component and water by a pre-column, a concentration step of cooling and concentrating the trace gas component separated from the water, and heating the concentrated trace gas component an oxygen removing step of removing oxygen from the delivered trace gas component; and removing the oxygen component from the trace gas component from which oxygen has been removed by the main column portion, or A gas component separation step of separating a plurality of types of gas components and a detection step of detecting one or more of the separated gas components are performed in order to determine the concentration of the trace gas components present in water. It is characterized by measuring.

このように本発明は構成されているので、人的煩雑さを回避し、試料水である被測定水の採取方法、濃縮操作による感度アップ、多量の試料水によるカラム分離性能劣化の防止対策を行って、超純水等の水中に存在している微量ガス成分を高精度に測定することができる。 Since the present invention is configured in this way, it is possible to avoid human complexity, to provide a method for collecting the water to be measured, which is the sample water, to improve sensitivity by concentration operation, and to prevent deterioration of column separation performance due to a large amount of sample water. This makes it possible to measure trace gas components present in water such as ultrapure water with high accuracy.

また、本発明の第2の態様の水中微量ガス成分の濃縮測定方法は、第1の態様において、前記導入工程においては、金属製サンプルシリンダまたはフレキシブル容器に充填された所定量の前記被測定水を外気と分離された状態において前記測定手段内に導入するように形成されており、前記気水分離工程において分離された水分を前記プレカラム部分でパージガスを逆流させて前記測定手段外に排出する工程を備えていることを特徴とする。 Further, the second aspect of the present invention is a method for measuring concentrations of trace gas components in water according to the first aspect, wherein in the introducing step, a predetermined amount of the water to be measured filled in a metal sample cylinder or a flexible container is is introduced into the measuring means in a state separated from the outside air, and a step of discharging the moisture separated in the air-water separation step from the measuring means by causing a purge gas to flow back in the pre-column portion characterized by comprising

このように本発明は構成されているので、被測定水の測定装置内への導入を外部と隔離して実行することができ、またプレカラムに残留する水分を測定装置外へ確実に排出することができ、超純水等の水中に存在している微量ガス成分を高精度に測定することができる。 Since the present invention is configured in this manner, the introduction of the water to be measured into the measuring apparatus can be carried out in isolation from the outside, and the moisture remaining in the pre-column can be reliably discharged out of the measuring apparatus. It is possible to measure trace gas components present in water such as ultrapure water with high accuracy.

また、本発明の第3の態様の水中微量ガス成分の濃縮測定方法は、第1または第2の態様において、前記検出工程において測定される前記微量ガス成分は、アルゴン、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、クリプトン、キセノンの1種類または複数種類であることを特徴とする。 Further, in the method for measuring concentration of trace gas components in water according to the third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the trace gas components measured in the detection step are argon, methane, carbon monoxide, It is characterized by being one or more of carbon dioxide, krypton and xenon.

このように本発明は構成されているので、アルゴン等の特定種類のガス成分を確実に高精度に測定することができる。 Since the present invention is configured as described above, it is possible to reliably measure a specific type of gas component such as argon with high accuracy.

本発明の第1の態様の水中微量ガス成分の濃縮測定装置は、ガスクロマトグラフを用いた測定手段によって水中に存在している微量ガス成分の濃度を測定する水中微量ガス成分の濃縮測定装置であって、被測定水の所定量を前記測定手段の流路内に導入する導入手段と、前記測定手段の前記流路内に導入された前記被測定水をプレカラムによって前記微量ガス成分と水とに分離する気水分離手段と、水から分離された前記微量ガス成分を冷却して濃縮するとともに濃縮された前記微量ガス成分を加温してメインカラム部分へ送出する濃縮手段と、送出された前記微量ガス成分より酸素を除去する酸素除去手段と、酸素が除去された前記微量ガス成分を前記メインカラム部分により前記酸素成分を除く1種類または複数種類のガス成分に分離するガス成分分離手段と、分離された1種類または複数種類の前記ガス成分を検出する検出手段とを有することを特徴とする。 A concentration measuring device for trace gas components in water according to the first aspect of the present invention is a concentration measuring device for trace gas components in water that measures the concentration of trace gas components present in water by a measuring means using a gas chromatograph. introducing means for introducing a predetermined amount of the water to be measured into the flow path of the measuring means; air-water separation means for separating, concentrating means for cooling and concentrating the trace gas component separated from water, heating the concentrated trace gas component and sending it to the main column portion, and sending the sent oxygen removal means for removing oxygen from trace gas components; gas component separation means for separating the oxygen-removed trace gas components into one or more types of gas components excluding the oxygen component by the main column portion; and detection means for detecting one or more of the separated gas components.

このように本発明は構成されているので、第1の態様の本発明装置によって第1の態様の本発明方法を実行することにより、人的煩雑さを回避し、試料水である被測定水の採取方法、濃縮操作による感度アップ、多量の試料水によるカラム分離性能低下の防止対策を行って、超純水等の水中に存在している微量ガス 成分を高精度に測定することができる。 Since the present invention is configured as described above, by executing the method of the first aspect of the present invention using the apparatus of the first aspect of the present invention, human complexity can be avoided and water to be measured, which is sample water, can be obtained. It is possible to measure trace gas components present in water such as ultrapure water with high accuracy by using a sampling method, increasing sensitivity by concentration operation, and taking measures to prevent deterioration of column separation performance due to a large amount of sample water.

また、本発明の第2の態様の水中微量ガス成分の濃縮測定装置は、第1の態様において、前記導入手段は、所定量の前記被測定水を充填可能な金属製サンプルシリンダまたはフレキシブル容器であって、前記流路に接続されて外気と分離された状態において前記被測定水を前記流路内に導入するように形成されており、前記気水分離手段は、分離された水分が前記プレカラム部分でパージガスを逆流させて前記測定手段外に排出するように形成されていることを特徴とする。 The second aspect of the present invention is an apparatus for measuring concentration of trace gas components in water according to the first aspect, wherein the introducing means is a metal sample cylinder or a flexible container capable of being filled with a predetermined amount of the water to be measured. The water-to-be-measured water is introduced into the flow path in a state of being connected to the flow path and separated from the outside air, and the air-water separation means separates the separated water from the pre-column. It is characterized in that it is formed so that the purge gas is reversely flowed at a portion thereof and discharged out of the measuring means.

このように本発明は構成されているので、第2の態様の本発明装置によって第2の態様の本発明方法を実行することにより、被測定水の測定装置内への導入を外部と隔離して実行することができ、またプレカラムに残留する水分を測定装置外へ確実に排出することができ、超純水等の水中に存在している微量ガス成分を高精度に測定することができる。 Since the present invention is constructed in this manner, the introduction of the water to be measured into the measuring apparatus can be isolated from the outside by executing the method of the second aspect of the present invention with the apparatus of the second aspect of the present invention. In addition, water remaining in the pre-column can be reliably discharged outside the measuring device, and trace gas components present in water such as ultrapure water can be measured with high accuracy.

また、本発明の第3の態様の水中微量ガス成分の濃縮測定装置は、第1または第2の態様において、前記流路は、前記測定手段の外部から前記流路内に供給される作動用ガスと、前記流路の途中に設置されている切り替え弁とにより、前記被測定水、分離された微量ガス成分、水分、濃縮された微量ガス成分を搬送可能に形成されていることを特徴とする。 The third aspect of the present invention is an apparatus for measuring concentration of trace gas components in water according to the first or second aspect, wherein the flow path includes an operating gas supplied into the flow path from the outside of the measuring means. It is characterized in that the water to be measured, the separated trace gas component, moisture, and the concentrated trace gas component can be conveyed by the gas and a switching valve installed in the middle of the flow path. do.

このように本発明は構成されているので、切り換え弁によって流路の接続状態を目的に応じて切り換えることができ、作業効率よく微量ガス成分を測定することができる。 Since the present invention is configured as described above, the connection state of the flow path can be switched according to the purpose by the switching valve, and the trace gas component can be measured with good working efficiency.

また、本発明の第4の態様の水中微量ガス成分の濃縮測定装置は、第1から第3の態様のいずれかにおいて、前記検出手段において測定される前記微量ガス成分は、アルゴン、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、クリプトン、キセノンの1種類または複数種類であることを特徴とする。 The fourth aspect of the present invention is an apparatus for measuring concentration of trace gas components in water according to any one of the first to third aspects, wherein the trace gas components measured by the detecting means are argon, methane, and It is characterized by being one or more of carbon oxide, carbon dioxide, krypton, and xenon.

このように本発明は構成されているので、第4の態様の本発明装置によって第3の態様の本発明方法を実行することにより、特定種類の微量ガス成分を確実に高精度に測定することができる。 Since the present invention is constructed as described above, by executing the method of the third aspect of the present invention with the apparatus of the fourth aspect of the present invention, it is possible to reliably measure a specific type of trace gas component with high accuracy. can be done.

このように本発明は、人的煩雑さを回避し、試料水の採取方法、濃縮操作による感度アップ、多量の試料水によるカラム劣化の防止対策を行って、超純水等の水中に存在している微量ガス成分を高精度に測定するのに好適な水中微量ガス成分の濃縮測定方法および装置を提供することができる。 In this way, the present invention avoids human complexity, improves the sensitivity by a sample water collection method, concentration operation, and measures to prevent column deterioration due to a large amount of sample water. It is possible to provide a method and apparatus for measuring concentration of trace gas components in water suitable for highly accurate measurement of trace gas components in water.

本発明の1実施形態の全体構成を示すブロック図1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の他の実施形態の全体構成を示すブロック図Block diagram showing the overall configuration of another embodiment of the present invention 本発明によって測定した標準ガスのクロマトデータを示す特性図FIG. 2 is a characteristic diagram showing chromatographic data of a standard gas measured by the present invention; 本発明によって測定した被測定水1に存在するガスのクロマトデータを示す特性図FIG. 2 is a characteristic diagram showing chromatographic data of gases present in water 1 to be measured measured by the present invention; 本発明によって測定した被測定水2に存在するガスのクロマトデータを示す特性図FIG. 2 is a characteristic diagram showing chromatographic data of gases present in the water to be measured 2 measured by the present invention;

以下、本発明の実施の形態について、図1~図2について詳細に説明する。 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

図1は、本発明の水中微量ガス成分の濃縮測定装置の1実施形態の全体構成を示している。 FIG. 1 shows the overall configuration of an embodiment of an apparatus for measuring the concentration of trace gas components in water according to the present invention.

本実施形態の水中微量ガス成分の濃縮測定装置1は、図1の左部に示す導入手段である導入ユニット2から測定手段である測定装置3に被測定水を導入して測定装置3のガスクロマトグラフ4によって被測定水中の微量ガス成分の濃度を測定するように形成されている。導入ユニット2からガスクロマトグラフ4までは被測定水やガス成分等を流動させる流路Fをもって構成各部を順に接続し、途中に設けた切り換え弁V1~V4によって流動状態を制御するように形成されている。 In the apparatus 1 for measuring the concentration of trace gas components in water according to the present embodiment, the water to be measured is introduced from the introduction unit 2 as the introduction means shown in the left part of FIG. The tograph 4 is configured to measure the concentration of trace gas components in the water to be measured. From the introduction unit 2 to the gas chromatograph 4, each constituent part is connected in order with a flow path F for flowing water to be measured, gas components, etc., and the flow state is controlled by switching valves V1 to V4 provided in the middle. there is

以下、上流側から下流側の順に構成各部を説明する。 Each component will be described below in order from the upstream side to the downstream side.

導入ユニット2は、微量ガス成分が混入することによって存在している被測定水を貯留する金属製サンプルシリンダ5を流路F1に着脱自在に装着できるように形成されており、流路F1の上下流側に被測定水の導入時の流れを制御するためのストップバルブST1~ST4を有している。 The introduction unit 2 is formed so that a metal sample cylinder 5 for storing water to be measured that is present due to the mixture of trace gas components can be detachably attached to the flow path F1. Stop valves ST1 to ST4 are provided on the downstream side for controlling the flow of the water to be measured when it is introduced.

導入ユニット2の流路F1は測定装置3の流路F2に接続されており、当該流路F2には導入された被測定水の量を計量する計量管6が切り換え弁V1を介して接続されている。
切り換え弁V1の下流側には、流路F3および切り換え弁V2を介してプレカラム7を備えており、被測定水を水分と微量ガス成分とに分離する分離手段となる気水分離ユニット8が接続されている。切り換え弁V2には、プレカラム7に残留している水分を逆流排出させるための作動用ガスとしてのパージガスPG1を供給する流路FPG1と水分を排出させるための排出流路P1とが接続されている。更に、切り換え弁V1には、計量管6内に被測定水を計量する際の過剰の被測定水を排出するための排出流路P2が接続されている。
気水分離ユニット8の下流側には、切り換え弁V2、流路F4および切り換え弁V3を介して水から分離された微量ガス成分を冷却して濃縮するとともに濃縮された微量ガス成分を加温してメインカラム部分4aへ送出する濃縮手段としてのトラップ管9が接続されている。このトラップ管9の外側には加温用のヒータ10が巻回されている。トラップ管9に対して液体窒素が貯留されているデュアビン11が上下動自在に配置されている。
A flow path F1 of the introduction unit 2 is connected to a flow path F2 of the measuring device 3, and a measuring pipe 6 for measuring the amount of the introduced water to be measured is connected to the flow path F2 via a switching valve V1. ing.
On the downstream side of the switching valve V1, a pre-column 7 is provided via a flow path F3 and a switching valve V2, and a steam separation unit 8 is connected as a separation means for separating the water to be measured into moisture and trace gas components. It is Connected to the switching valve V2 are a flow path FPG1 for supplying a purge gas PG1 as an operating gas for reversely discharging moisture remaining in the pre-column 7, and a discharge flow path P1 for discharging moisture. . Further, the switching valve V1 is connected to a discharge flow path P2 for discharging excess water to be measured in the metering pipe 6 when measuring the water to be measured.
On the downstream side of the steam separation unit 8, the trace gas components separated from water via the switching valve V2, the flow path F4 and the switching valve V3 are cooled and concentrated, and the concentrated trace gas components are heated. A trap tube 9 is connected as a concentrating means for sending out to the main column portion 4a. A heater 10 for heating is wound around the outside of the trap tube 9 . A durbin 11 in which liquid nitrogen is stored is arranged so as to be vertically movable with respect to the trap tube 9 .

トラップ管9の下流側には、切り換え弁V3、流路F5、切り換え弁V4および流路F6を介してガスクロマトグラフ4が接続されている。切り換え弁V4には、トラップ管9内の濃縮された微量ガス成分をガスクロマトグラフ4に送給させるための作動用ガスとしてのキャリヤーガスCGを供給する流路FCGが接続されている。 A gas chromatograph 4 is connected to the downstream side of the trap tube 9 via a switching valve V3, a flow path F5, a switching valve V4 and a flow path F6. The switching valve V4 is connected to a channel FCG for supplying a carrier gas CG as a working gas for sending the concentrated trace gas components in the trap tube 9 to the gas chromatograph 4. FIG.

流路F6には微量ガス成分中より酸素を除去するための酸素除去手段として酸素トラップ12が接続されている。 An oxygen trap 12 is connected to the flow path F6 as oxygen removing means for removing oxygen from trace gas components.

酸素トラップ12の下流側には酸素が除去された微量ガス成分について酸素成分を除く複数種類のガス成分を分離するガス成分分離手段としてのメインカラム部分4aが接続されている。メインカラム部分4aの下流側には、分離された複数種類のガス成分を検出する検出手段としての検出器13が接続されている。 A main column section 4a is connected to the downstream side of the oxygen trap 12 as gas component separation means for separating a plurality of types of gas components excluding the oxygen component from the oxygen-removed trace gas component. A detector 13 is connected to the downstream side of the main column portion 4a as detection means for detecting the separated plural kinds of gas components.

この検出器13からはクロマト信号がデータ処理装置14のPC(パソコン)15(以下、「PC15」という)に送信されるように形成されている。PC15によって演算処理されて得られたガス成分の濃度は図示しない表示装置において表示されたり、印刷されるように形成されている。更に、PC15よりコントロールユニット16にシーケンス制御信号が送信され、各切り換え弁V1~V4、トラップ管9、ヒータ10およびデュアビン11の上下動作制御が行われるように形成されている。 A chromatographic signal is transmitted from the detector 13 to a PC (personal computer) 15 (hereinafter referred to as "PC 15") of the data processing device 14. FIG. The concentrations of the gas components obtained by arithmetic processing by the PC 15 are displayed on a display device (not shown) or printed. Furthermore, a sequence control signal is sent from the PC 15 to the control unit 16, and the vertical movement control of the switching valves V1 to V4, the trap tube 9, the heater 10 and the durbin 11 is performed.

次に、本実施形態による水中微量ガス成分の濃縮測定方法を説明する。 Next, a concentration measurement method for trace gas components in water according to this embodiment will be described.

本実施形態においては、水に混入することによって存在している気体をアルゴンとして説明する。 In the present embodiment, argon is used as the gas present by being mixed with water.

<導入工程>
導入工程においては、微量ガス成分が混入することによって存在している被測定水の所定量を測定手段としての測定装置3内に導入する。
<Introduction process>
In the introduction step, a predetermined amount of the water to be measured that is present due to the presence of trace gas components is introduced into the measuring device 3 as measuring means.

具体的には、まず、内容積1L程度の金属製サンプルシリンダ5内に空気成分が入らないように被測定水を封入し、その後導入ユニット2の流路F1に接続する。 Specifically, first, water to be measured is enclosed in a metal sample cylinder 5 having an inner volume of about 1 L so as not to contain air components, and then connected to the flow path F1 of the introduction unit 2 .

その後、サンプルシリンダ5を鉛直方向に置き、上部のストップバルブST1にパージガスPG2(高純度ヘリウムガス(He))を接続する。ストップバルブST3を閉じたまま、2つのストップバルブST1、ST2を交互に数回以上開閉し、流路F1内の空気成分をヘリウムに置換する。その後、両ストップバルブST1、ST2を微調整し、100-500ml/min程度のヘリウムを常時流しておく。 After that, the sample cylinder 5 is placed vertically, and the purge gas PG2 (high-purity helium gas (He)) is connected to the upper stop valve ST1. While keeping the stop valve ST3 closed, the two stop valves ST1 and ST2 are alternately opened and closed several times or more to replace the air component in the flow path F1 with helium. After that, both stop valves ST1 and ST2 are finely adjusted to constantly flow helium at about 100-500 ml/min.

その後、他のストップバルブST3、ST4を注意して開放し、被測定水が下段の流路F1およびF2を通じて、計量管6に通水されるよう調節する。金属製サンプルシリンダ5内の被測定水が減った分はヘリウムが補填されるので、金属製サンプルシリンダ5内が負圧になることはない。または、ヘリウムを微加圧にして被測定水を押し出し、計量管6に導入することも可能である。 After that, the other stop valves ST3 and ST4 are carefully opened, and the water to be measured is adjusted to flow through the flow passages F1 and F2 in the lower stage to the metering tube 6. FIG. Helium compensates for the decrease in the amount of water to be measured in the metal sample cylinder 5, so that the inside of the metal sample cylinder 5 does not become negative pressure. Alternatively, it is also possible to pressurize the helium slightly to push out the water to be measured and introduce it into the measuring tube 6 .

次に、切り換え弁V1を操作し、計量管6内の被測定水を、パージガスPG1(高純度ヘリウム(He))で追い出し、プレカラム7へ導入する。 Next, the switching valve V1 is operated to expel the water to be measured in the metering tube 6 with a purge gas PG1 (high-purity helium (He)) and introduce it into the pre-column 7 .

ここで、計量管6は内容積200μL程度で、ガスクロマトグラフへの液体導入量としては比較的大容量となる。計量管6に直結し通水することにより、採取時の空気成分のコンタミネーションを防止しつつ、通常測定レベルの100倍程度の試料量としての被測定水量となるので、高感度測定が可能となる。 Here, the measuring tube 6 has an internal volume of about 200 μL, which is a relatively large volume for the amount of liquid introduced into the gas chromatograph. By connecting directly to the measuring tube 6 and passing water, it is possible to measure the amount of water to be measured as a sample amount about 100 times the normal measurement level while preventing contamination of air components at the time of sampling, so highly sensitive measurement is possible. Become.

<気水分離工程>
気水分離工程においては、気水分離ユニット8内に導入された被測定水をプレカラム7によって微量ガス成分と水とに分離する。
<Steam separation process>
In the air-water separation step, the water to be measured introduced into the air-water separation unit 8 is separated into trace gas components and water by the pre-column 7 .

具体的には、プレカラム7内でアルゴンを含むガス成分と水分を分離し、アルゴンはデュアビン11内の液体窒素で冷却されたトラップ管9内に導入される。一方、水分がプレカラム7内に残っている状態で、切り換え弁V2を操作し、プレカラム7内のパージガスPG1の流路方向を逆向きにし、水分を切り換え弁V2を経由するとともに排出流路P1を通してプレカラム7の系外に排出する。 Specifically, gas components containing argon are separated from moisture in the precolumn 7 , and the argon is introduced into the trap tube 9 cooled by liquid nitrogen in the durbin 11 . On the other hand, in a state where water remains in the pre-column 7, the switching valve V2 is operated to reverse the flow direction of the purge gas PG1 in the pre-column 7, and the water flows through the switching valve V2 and the discharge flow path P1. It is discharged outside the pre-column 7 system.

ここで、プレカラム7の系外に水分を排出し、多量水分がプレカラム7内に残留することによるプレカラム7の分離性能低下を保護し、分析時間を短縮することができる。 Here, the water is discharged out of the system of the pre-column 7, and the deterioration of the separation performance of the pre-column 7 due to a large amount of water remaining in the pre-column 7 can be prevented, and the analysis time can be shortened.

<濃縮工程>
濃縮工程においては、水から分離された微量ガス成分を液体窒素を用いて冷却して濃縮する。
<Concentration process>
In the concentration step, liquid nitrogen is used to cool and concentrate the trace gas components separated from the water.

具体的には、デュアビン11を上昇させて液体窒素内にトラップ管9を浸漬させることにより、トラップ管9内の微量ガス成分を凝集させて濃縮捕集する。 Specifically, by raising the durbin 11 and immersing the trap tube 9 in liquid nitrogen, the trace gas components in the trap tube 9 are condensed and collected in a concentrated manner.

ここで、プレカラム7で水分と分離された微量ガス成分は、多量注入としているのでメインカラム4a内でピークが広がりやすい。そこで、一旦液体窒素で冷却されたトラップ管9に微量ガス成分を導入し、濃縮捕集させることにより、測定成分のバンド幅が狭まり、メインカラム4aに導入された際にシャープなピーク形状で検出されることとなる。 Here, since a large amount of the trace gas component separated from the water in the pre-column 7 is injected, the peak tends to broaden in the main column 4a. Therefore, by introducing the trace gas component into the trap tube 9 once cooled with liquid nitrogen and concentrating and collecting it, the band width of the measured component is narrowed, and when it is introduced into the main column 4a, it is detected with a sharp peak shape. It will be done.

トラップ管9は、内面不活性処理したサルフィナート管をU字型に成形し、ヒータ10を巻き付けてあり、吸着型充填剤を充填したものである。測定開始前に液体窒素を入れた小型のデュアビン11を上昇させて当該液体窒素内にトラップ管9を浸漬冷却し、測定成分である微量ガス成分を捕集後にデュアビン11を下降させて液体窒素から引き出し、ヒータ10に通電して加熱し、捕集された微量ガス成分をキャリヤーガスCGによって追い出してメインカラム4aに送出する。 The trap tube 9 is formed by forming a sulfinate tube whose inner surface is deactivated into a U-shape, wrapped with a heater 10, and filled with an adsorptive filler. Before starting the measurement, the small durbin 11 filled with liquid nitrogen is raised to immerse and cool the trap tube 9 in the liquid nitrogen. Then, the heater 10 is energized to heat it, and the trace gas components collected are expelled by the carrier gas CG and delivered to the main column 4a.

<送出工程>
送出工程においては、トラップ管9内において濃縮された微量ガス成分を加温してメインカラム部分4aへ送出する。
<Delivery process>
In the delivery step, the trace gas component concentrated in the trap tube 9 is heated and delivered to the main column portion 4a.

具体的には、トラップ管9による濃縮捕集が終了したタイミングで、切り換え弁V3、V4の接続状態を操作し、ガスクロマトグラフキャリヤーガス(He)CGを流路FCG、切換え弁4、流路F5a、切換え弁V3を通してトラップ管9に送るとともに、その後トラップ管9、切換え弁3を通じて、ガスクロマトグラフ4に向かう流路F5、F6に切り換える。 Specifically, at the timing when the concentration collection by the trap tube 9 is completed, the connection state of the switching valves V3 and V4 is operated to transfer the gas chromatograph carrier gas (He) CG to the flow path FCG, the switching valve 4, and the flow path F5a. , to the trap tube 9 through the switching valve V3, and then through the trap tube 9 and the switching valve 3 to the flow paths F5 and F6 directed to the gas chromatograph 4.

次に、液体窒素を装填しているデュアビン11を下降させてトラップ管9を液体窒素より引き上げ、その後ヒータ10に通電することによってトラップ管9を加熱する。 Next, the durbin 11 charged with liquid nitrogen is lowered to pull up the trap tube 9 from the liquid nitrogen, and then the heater 10 is energized to heat the trap tube 9 .

これにより、液体窒素によって冷却トラップされていた微量ガス成分であるアルゴンが、トラップ管9の加熱とともに追い出されて切換え弁V3、流路F5、切換え弁V4、F6を順に通してガスクロマトグラフ4に向けて送出される。 As a result, argon, which is a trace gas component that has been cooled and trapped by liquid nitrogen, is expelled as the trap tube 9 is heated, and is directed to the gas chromatograph 4 through the switching valve V3, the flow path F5, the switching valves V4 and F6 in order. is sent out.

<酸素除去工程>
酸素除去工程においては、トラップ管9より送出された微量ガス成分より酸素を除去する。
<Oxygen removal step>
In the oxygen removal step, oxygen is removed from the trace gas components delivered from the trap tube 9 .

具体的には、流路F6を通してキャリヤーガスCGによって酸素トラップ12に導入された微量ガス成分より酸素が吸着トラップされて取り除かれる。 Specifically, oxygen is adsorbed and trapped from trace gas components introduced into the oxygen trap 12 by the carrier gas CG through the flow path F6 and removed.

ここで、酸素トラップ12による酸素とアルゴンの分離に関しては、酸素トラップ12に微量ガス成分を通気することによって、酸素が吸着除去され、アルゴンのみが検出される。酸素トラップ12は 一般に市販されているものであり、多量の酸素を吸着することによって効力が劣化するが、酸素吸着能力がL(リットル)オーダーであるのに対し、本発明の対象となる微量ガス成分中の酸素はppmレベルの微量であるため、酸素トラップ12のエージング再生はほとんど必要ない。 Here, regarding the separation of oxygen and argon by the oxygen trap 12, oxygen is adsorbed and removed by passing trace gas components through the oxygen trap 12, and only argon is detected. The oxygen trap 12 is generally commercially available, and its effectiveness deteriorates when it adsorbs a large amount of oxygen. Since the oxygen in the components is in trace amounts of ppm level, aging regeneration of the oxygen trap 12 is rarely necessary.

<ガス成分分離工程>
ガス成分分離工程においては、酸素が除去された微量ガス成分をメインカラム部分により酸素成分を除く複数種類のガス成分に分離する。
<Gas Component Separation Process>
In the gas component separation step, the trace gas component from which oxygen has been removed is separated into a plurality of types of gas components excluding the oxygen component by the main column portion.

具体的には、酸素を除去された微量ガス成分をメインカラム部分4aにおいて、アルゴンと窒素、その他ガス成分とに分離する。 Specifically, the trace gas components from which oxygen has been removed are separated into argon, nitrogen, and other gas components in the main column portion 4a.

ここで、一般的な条件においては、メインカラム部分4aに導入されたガス成分はアルゴン+酸素と窒素に分離され、アルゴンと酸素は分離されず1本のピークとして検出される。これに対して、本発明においては、メインカラム部分4aの前段に酸素トラップ12を設けることにより、酸素は酸素トラップ12に吸着捕集されるので、結果としてアルゴンが単独ピークとして検出されることとなる。 Here, under general conditions, the gas components introduced into the main column portion 4a are separated into argon+oxygen and nitrogen, and argon and oxygen are not separated and detected as one peak. In contrast, in the present invention, by providing the oxygen trap 12 in the preceding stage of the main column portion 4a, oxygen is adsorbed and collected by the oxygen trap 12, and as a result, argon is detected as a single peak. Become.

<検出工程>
検出工程においては、前段において酸素を除去された複数種類のガス成分を検出する。
<Detection process>
In the detection step, a plurality of types of gas components from which oxygen has been removed in the previous stage are detected.

具体的には、熱伝導度検出器などからなる検出器13により、複数種類のガス成分が検出される。この検出に供されたガスはその後濃縮測定装置1外に排出される。 Specifically, a plurality of types of gas components are detected by a detector 13 such as a thermal conductivity detector. The gas subjected to this detection is then discharged outside the concentration measuring device 1 .

検出結果は、データ処理装置14のPC15によって太線矢印によって出力されて図示しない表示器に表示したり、印刷される。 The detection result is output by the PC 15 of the data processing device 14 as indicated by a thick line arrow and displayed on a display (not shown) or printed.

上記の測定方法はPC15およびコントロールユニット16により自動制御により実行される。また、手動操作によって実行してもよい。 The above measuring method is executed by automatic control by the PC 15 and the control unit 16 . Alternatively, it may be executed manually.

このように本実施形態の測定方法によれば、人的煩雑さを回避し、試料水となる被測定水の採取方法、濃縮操作による感度アップ、多量の試料水によるカラム劣化の防止対策を行って、超純水等の水中に混入することによって存在している微量ガス成分を高精度に測定することができる。 As described above, according to the measurement method of the present embodiment, human complexity is avoided, the method for collecting the water to be measured which becomes the sample water, the sensitivity is improved by the concentration operation, and countermeasures are taken to prevent deterioration of the column due to a large amount of sample water. Therefore, it is possible to measure, with high accuracy, trace gas components that are present in water such as ultrapure water.

次に、図2に示す実施形態について説明する。 Next, the embodiment shown in FIG. 2 will be described.

図2は、本発明の水中微量ガス成分の濃縮測定装置の他の実施形態の全体構成を示している。 FIG. 2 shows the overall configuration of another embodiment of the apparatus for measuring concentration of trace gas components in water according to the present invention.

本実施形態は、被測定水を測定装置3に導入する導入手段としての導入ユニット2を図1に示す実施形態と変更したものである。その他の構成には変更がないので、同一の符号を付してある。 In this embodiment, the introduction unit 2 as introduction means for introducing the water to be measured into the measuring device 3 is changed from the embodiment shown in FIG. Since there is no change in other configurations, the same reference numerals are given.

本実施形態においては、前記実施形態の金属製サンプルシリンダ5に代えてフレキシブル容器25(例えば、医療用輸液バッグ等)を用いたものである。このフレキシブル容器25には、空気成分が入らないようにして被測定水のみを採取する。更に、フレキシブル容器25を測定装置3の流路F2に連通している流路F1に接続し、加圧ケース26内に収納させて設置する。フレキシブル容器25の上下流の流路F1には、それぞれストップバルブST1、ST2が取り付られている。 In this embodiment, a flexible container 25 (for example, a medical infusion bag or the like) is used in place of the metallic sample cylinder 5 of the previous embodiment. Only the water to be measured is collected in this flexible container 25 so as not to contain air components. Furthermore, the flexible container 25 is connected to the flow path F1 communicating with the flow path F2 of the measuring device 3, and is housed in the pressure case 26 and installed. Stop valves ST1 and ST2 are attached to the upstream and downstream flow paths F1 of the flexible container 25, respectively.

次に、本実施形態による測定方法を説明する。 Next, the measuring method according to this embodiment will be described.

<導入工程>
導入工程においては、微量ガス成分が混入することによって存在している被測定水の所定量を測定手段としての測定装置3内に導入する。
<Introduction process>
In the introduction step, a predetermined amount of the water to be measured that is present due to the presence of trace gas components is introduced into the measuring device 3 as measuring means.

具体的には、まず、内容積1L程度のフレキシブル容器25内に空気成分が入らないように被測定水を封入し、その後導入ユニット2の流路F1に接続する。 Specifically, first, the water to be measured is enclosed in a flexible container 25 having an inner volume of about 1 L so as not to contain air components, and then connected to the flow path F1 of the introduction unit 2 .

その後、ストップバルブST1、ST2を注意して開放し、パージガスPG2(パージガスの種類は問わないが、コンタミネーションの防止のためにはHeを推奨)によってフレキシブル容器25を外側から微加圧で押圧して、被測定水を流路F1の下流側に押し出し、続いて流路F2を通して計量管6に導入する。 After that, the stop valves ST1 and ST2 are carefully opened, and the flexible container 25 is slightly pressurized from the outside with a purge gas PG2 (the type of purge gas is not limited, but He is recommended to prevent contamination). Then, the water to be measured is pushed out to the downstream side of the flow path F1 and then introduced into the metering tube 6 through the flow path F2.

前記の他に、フレキシブル容器25を測定装置3の上方位置に設置して、被測定水が自重で下流側の流路F1およびF2を通して、計量管6に通水されるよう調節してもよい。 In addition to the above, the flexible container 25 may be installed at a position above the measuring device 3, and the water to be measured may be adjusted to flow through the flow paths F1 and F2 on the downstream side to the measuring tube 6 by its own weight. .

<気水分離工程>から<検出工程>
前記実施形態の<気水分離工程>から<検出工程>と全く同様にして実行されるので、説明を省略する。
From <Water Separation Process> to <Detection Process>
Since the steps from <air-water separation step> to <detection step> in the above-described embodiment are performed in exactly the same manner, the description is omitted.

更に、本実施形態によれば前記実施形態と同様な作用効果を発揮することができるので、説明を省略する。 Furthermore, according to the present embodiment, the same effects as those of the above-described embodiment can be exhibited, so the description will be omitted.

<実施例>
次に、図1または図2に示す本発明の水中微量ガス成分の濃縮測定装置1による濃縮測定の実施例を説明する。双方の図において同一に実行されるので、以下の説明においては図1に示す水中微量ガス成分の濃縮測定装置1による濃縮測定の実施例について説明する。
<Example>
Next, an embodiment of concentration measurement by the apparatus 1 for concentration measurement of trace gas components in water according to the present invention shown in FIG. 1 or 2 will be described. Since both figures are carried out in the same way, in the following description, an example of concentration measurement by the apparatus 1 for measuring the concentration of trace gas components in water shown in FIG. 1 will be described.

<標準ガスの測定>
被測定水の測定前にアルゴンおよびヘリウムを所定量含む標準ガスについて前記の<導入工程>から<検出工程>を実行した。
<Measurement of standard gas>
Before the measurement of the water to be measured, the above <introduction step> to <detection step> were performed for the standard gas containing predetermined amounts of argon and helium.

具体的には標準ガスAr1000ppm/Heを流路F2に接続し、切り換え弁V1の計量管6に装填し、その後<導入工程>から<検出工程>の全工程を順次実行して測定を実行した。なお、標準ガスAr1000ppm/Heは20℃・1気圧において計量管200μL中には0.3324μgが装填されていることになる。 Specifically, the standard gas Ar 1000 ppm/He was connected to the flow path F2, loaded into the measuring tube 6 of the switching valve V1, and then all the steps from <introduction step> to <detection step> were sequentially performed to perform the measurement. . Incidentally, the standard gas Ar 1000 ppm/He is loaded with 0.3324 μg in a measuring tube of 200 μL at 20° C. and 1 atm.

検出器13によって取得された測定結果であるクロマトデータは、データ処理装置14のPC(パソコン)15によって演算処理されて図3に示す標準ガスのクロマトデータとして、表示装置(図示せず)に表示されたりプリントアウトされる。図3に示すように、アルゴン0.3324μgは、保持時間6.062分の位置に高さ2518μVで測定された。アルゴンのピーク位置には酸素のピーク位置が重ねて現れるが、標準ガス中には酸素が含まれていないために図3に示されるアルゴンの測定結果の信頼性は極めて高いものとなる。また、たとい標準ガス中には酸素が含まれていたとしても、本実施例においては<酸素除去工程>において酸素が確実に除去されるために、酸素のピークは測定されることがなく、アルゴンの測定結果の信頼性は高く維持される。このアルゴンの測定結果をその後の被測定水のアルゴンの測定基準として利用した。 The chromatographic data, which are the measurement results obtained by the detector 13, are processed by the PC (personal computer) 15 of the data processing device 14 and displayed on a display device (not shown) as the standard gas chromatographic data shown in FIG. or printed out. As shown in FIG. 3, 0.3324 μg of argon was measured at a height of 2518 μV at a retention time of 6.062 minutes. Although the peak position of oxygen appears superimposed on the peak position of argon, the reliability of the measurement result of argon shown in FIG. 3 is extremely high because oxygen is not contained in the standard gas. Further, even if the standard gas contains oxygen, in this example, the oxygen is reliably removed in the <oxygen removal step>, so the oxygen peak is not measured, and the argon gas is The reliability of the measurement results of is maintained at a high level. The result of this argon measurement was used as a reference for subsequent measurement of argon in the water to be measured.

<被測定水1の測定>
被測定水1として超純水中に脱ガス処理を実行していない微量のアルゴンが存在している液体を用意して、前記の<導入工程>から<検出工程>を実行した。
<Measurement of water to be measured 1>
As the water 1 to be measured, ultrapure water in which a small amount of argon is present and which has not been degassed was prepared, and the above-mentioned <introduction step> to <detection step> were performed.

具体的には、被測定水1を用意して、金属製サンプルシリンダ5に供給し、その後<導入工程>から<検出工程>の全工程を順次実行して測定を実行した。 Specifically, the water 1 to be measured was prepared and supplied to the metal sample cylinder 5, and then all the steps from <introduction step> to <detection step> were sequentially performed to carry out the measurement.

検出器13によって取得された測定結果であるクロマトデータは、データ処理装置14のPC(パソコン)15によって演算処理されて図4に示す被測定水1に存在する微量ガスのクロマトデータとして、表示装置(図示せず)に表示されたりプリントアウトされる。図4に示すように、アルゴンは保持時間5.897分の位置に高さ360μVのピークとして検出され、濃度が0.0407μg(水中濃度に換算すると、203.5000ppb)として測定された。被測定水1のアルゴンピークの保持時間5.897分は標準ガスのアルゴンピークの保持時間6.062分と一致しており、図4に示されたアルゴンの測定結果の信頼性は高いものであった。しかも、アルゴンの含有量はppbという微量のオーダーにも拘らずに確実に測定された。また、被試料水1中に存在している酸素は、本実施例においては<酸素除去工程>において酸素が確実に除去されるために、酸素のピークは測定されることがなく、アルゴンの測定結果の信頼性は高く維持される。図4において、アルコンの右隣のピークは窒素ガスを示している。 The chromatographic data, which is the measurement result obtained by the detector 13, is processed by the PC (personal computer) 15 of the data processing device 14, and is displayed on the display device as chromatographic data of trace gases present in the water 1 to be measured shown in FIG. (not shown) or printed out. As shown in FIG. 4, argon was detected as a peak with a height of 360 μV at a retention time of 5.897 minutes, and the concentration was measured as 0.0407 μg (203.5000 ppb when converted to concentration in water). The argon peak retention time of 5.897 minutes for the measured water 1 coincides with the argon peak retention time of 6.062 minutes for the standard gas, and the reliability of the argon measurement results shown in FIG. 4 is high. there were. Moreover, the content of argon was reliably measured in spite of the minute order of ppb. In addition, the oxygen present in the sample water 1 is reliably removed in the <oxygen removing step> in this embodiment, so that the peak of oxygen is not measured, and the peak of argon is not measured. Reliability of results remains high. In FIG. 4, the peak to the right of the arcon indicates nitrogen gas.

<被測定水2の測定>
被測定水2として超純水中に脱ガス処理を実行した後の微量のアルゴンが存在している液体を用意して、前記の<導入工程>から<検出工程>を実行した。
<Measurement of water to be measured 2>
Ultrapure water containing a small amount of argon after degassing was prepared as the water 2 to be measured, and the above <introduction step> to <detection step> were performed.

具体的には、被測定水2を用意して、金属製サンプルシリンダ5に供給し、その後<導入工程>から<検出工程>の全工程を順次実行して測定を実行した。 Specifically, the water 2 to be measured was prepared and supplied to the metal sample cylinder 5, and then all the steps from <introduction step> to <detection step> were sequentially performed to carry out the measurement.

検出器13によって取得された測定結果であるクロマトデータは、データ処理装置14のPC(パソコン)15によって演算処理されて図5に示す被測定水2に存在する微量ガスのクロマトデータとして、表示装置(図示せず)に表示されたりプリントアウトされる。図5に示すように、アルゴンは保持時間5.925分の位置に高さ44μVのピークが検出され、濃度が0.0047μg(水中濃度に換算すると、23.5000ppb)として測定された。被測定水2のアルゴンピークの保持時間5.925分は標準ガスのアルゴンピークの保持時間6.062分と一致しており、図5に示されたアルゴンの測定結果の信頼性は高いものであった。しかも、アルゴンの含有量はppbという微量のオーダーにも拘らずに確実に測定された。また、被試料水2中に存在している酸素は、本実施例においては <酸素除去工程>において酸素が確実に除去されるために、酸素のピークは測定されることがなく、アルゴンの測定結果の信頼性は高く維持される。図5において、アルコンの右隣のピークは窒素ガスを示している。 The chromatographic data, which are the measurement results obtained by the detector 13, are processed by the PC (personal computer) 15 of the data processing device 14, and are displayed on the display device as chromatographic data of trace gases present in the water 2 to be measured shown in FIG. (not shown) or printed out. As shown in FIG. 5, a peak of 44 μV in height was detected for argon at a retention time of 5.925 minutes, and the concentration was measured as 0.0047 μg (23.5000 ppb when converted to concentration in water). The argon peak retention time of 5.925 minutes for the measured water 2 coincides with the argon peak retention time of 6.062 minutes for the standard gas, and the reliability of the argon measurement results shown in FIG. 5 is high. there were. Moreover, the content of argon was reliably measured in spite of the minute order of ppb. In addition, the oxygen present in the sample water 2 is reliably removed in the <oxygen removal step> in this embodiment, so the oxygen peak is not measured, and the argon measurement Reliability of results remains high. In FIG. 5, the peak to the right of the arcon indicates nitrogen gas.

図4および図5の各実施例の測定結果に示すように、本発明の水中微量ガス成分の濃縮測定装置1によれば、被試料水1および2中に含まれる微量ガス(ppbのオーダーの含有量)であるアルゴンを酸素の影響を受けることなく確実に高精度に測定することができ、信頼性も非常に高いものであった。 As shown in the measurement results of the examples in FIGS. 4 and 5, according to the apparatus 1 for measuring the concentration of trace gas components in water of the present invention, trace gases contained in the sample waters 1 and 2 (on the order of ppb) Content) of argon can be reliably measured with high precision without being affected by oxygen, and the reliability is also very high.

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、導入手段においては、金属製のサンプリングシリンダ5やフレキシブル容器25を用いないで、オンラインで流路F1を通して被測定水を測定装置3の流路F2に送給するように形成してもよい。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, the introduction means may be configured to supply the water to be measured to the flow path F2 of the measuring device 3 through the flow path F1 online without using the metallic sampling cylinder 5 or the flexible container 25. .

1 水中微量ガス成分の濃縮測定装置
2 導入ユニット
3 測定装置
4 ガスクロマトグラフ
4a メインカラム
5 金属製サンプルシリンダ
6 計量管
7 プレカラム
8 気水分離ユニット
9 トラップ管
10 ヒータ
11 デュアビン
12 酸素トラップ
13 検出器
14 データ処理装置
15 PC(パソコン)
25 フレキシブル容器
V1~V4 切り換え弁
F1~F6 流路
ST1~ST4 ストップバルブ
1 Concentration measurement device for trace gas components in water 2 Introduction unit 3 Measurement device 4 Gas chromatograph 4a Main column 5 Metal sample cylinder 6 Measuring tube 7 Pre-column 8 Air-water separation unit 9 Trap tube 10 Heater 11 Duavin 12 Oxygen trap 13 Detector 14 Data processing device 15 PC (personal computer)
25 Flexible container V1-V4 Switching valve F1-F6 Flow path ST1-ST4 Stop valve

Claims (7)

ガスクロマトグラフを用いた測定手段によって水中に存在している微量ガス成分の濃度を測定する水中微量ガス成分の濃縮測定方法であって、
前記微量ガス成分が存在している被測定水の所定量を前記測定手段内に導入する導入工程と、
前記測定手段内に導入された前記被測定水をプレカラムによって前記微量ガス成分と水とに分離する気水分離工程と、
水から分離された前記微量ガス成分を冷却して濃縮する濃縮工程と、
濃縮された前記微量ガス成分を加温してメインカラム部分へ送出する送出工程と、
送出された前記微量ガス成分より酸素を除去する酸素除去工程と、
酸素が除去された前記微量ガス成分を前記メインカラム部分により前記酸素成分を除く1種類または複数種類のガス成分を分離するガス成分分離工程と、
分離された1種類または複数種類の前記ガス成分を検出する検出工程とを順に進めることにより水中に存在している前記微量ガス成分の濃度を測定することを特徴とする水中微量ガス成分の濃縮測定方法。
A concentration measurement method for trace gas components in water for measuring the concentration of trace gas components present in water by a measuring means using a gas chromatograph, comprising:
an introducing step of introducing a predetermined amount of the water to be measured in which the trace gas component is present into the measuring means;
a gas-water separation step of separating the water to be measured introduced into the measuring means into the trace gas component and water by a pre-column;
a concentration step of cooling and concentrating the trace gas component separated from water;
a delivery step of heating the concentrated trace gas component and delivering it to the main column portion;
an oxygen removing step of removing oxygen from the delivered trace gas component;
a gas component separation step of separating the oxygen-removed trace gas component into one or more gas components excluding the oxygen component by the main column portion;
A concentration measurement of a trace gas component in water characterized by measuring the concentration of the trace gas component present in water by successively proceeding with a detection step of detecting one or more of the separated gas components. Method.
前記導入工程においては、所定量の前記被測定水を外気と分離された状態において前記測定手段内に導入するように形成されており、
前記気水分離工程において分離された水分を前記プレカラム部分でパージガス逆流させて前記測定手段外に排出することを特徴とする請求項1に記載の水中微量ガス成分の濃縮測定方法。
In the introducing step, a predetermined amount of the water to be measured is introduced into the measuring means in a state separated from the outside air,
2. The method for measuring the concentration of trace gas components in water according to claim 1, wherein the water separated in the gas-water separation step is discharged out of the measuring means by allowing a purge gas to flow backward in the pre-column portion.
前記検出工程において測定される前記微量ガス成分は、アルゴン、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、クリプトン、キセノンの1種類または複数種類であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の水中微量ガス成分の濃縮測定方法。 3. The method according to claim 1, wherein the trace gas component measured in the detection step is one or more of argon, methane, carbon monoxide, carbon dioxide, krypton, and xenon. Method for concentration measurement of trace gas components in water. ガスクロマトグラフを用いた測定手段によって水中に存在している微量ガス成分の濃度を測定する水中微量ガス成分の濃縮測定装置であって、
被測定水の所定量を前記測定手段の流路内に導入する導入手段と、
前記測定手段の前記流路内に導入された前記被測定水をプレカラムによって前記微量ガス成分と水とに分離する気水分離手段と、
水から分離された前記微量ガス成分を冷却して濃縮するとともに濃縮された前記微量ガス成分を加温してメインカラム部分へ送出する濃縮手段と、
送出された前記微量ガス成分より酸素を除去する酸素除去手段と、
酸素が除去された前記微量ガス成分を前記メインカラム部分により前記酸素成分を除く1種類または複数種類のガス成分に分離するガス成分分離手段と、
分離された1種類または複数種類の前記ガス成分を検出する検出手段と
を有することを特徴とする水中微量ガス成分の濃縮測定装置。
An apparatus for measuring the concentration of trace gas components in water, which measures the concentration of trace gas components present in water by a measuring means using a gas chromatograph,
introduction means for introducing a predetermined amount of water to be measured into the flow path of the measurement means;
air-water separation means for separating the water to be measured introduced into the flow path of the measurement means into the trace gas component and water by a pre-column;
concentrating means for cooling and concentrating the trace gas component separated from water, heating the concentrated trace gas component, and delivering the concentrated trace gas component to the main column portion;
oxygen removing means for removing oxygen from the sent trace gas component;
gas component separation means for separating the trace gas components from which oxygen has been removed into one or more types of gas components excluding the oxygen component by the main column portion;
and detection means for detecting one or more of the separated gas components.
前記導入手段は、所定量の前記被測定水を充填可能な金属製サンプルシリンダまたはフレキシブル容器であって、前記流路に接続されて外気と分離された状態において前記被測定水を前記流路内に導入するように形成されており、
前記気水分離手段は、分離された水分が前記プレカラム部分でパージガス逆流させて前記測定手段外に排出するように形成されている
ことを特徴とする請求項4に記載の水中微量ガス成分の濃縮測定装置。
The introducing means is a metal sample cylinder or a flexible container capable of being filled with a predetermined amount of the water to be measured, and is connected to the flow channel and is separated from the outside air. is designed to introduce into
5. The concentration of trace gas components in water according to claim 4, wherein the gas-water separation means is formed so that the separated water is caused to flow back with a purge gas in the pre-column portion and is discharged outside the measurement means. measuring device.
前記流路は、前記測定手段の外部から前記流路内に供給される作動用ガスと、前記流路の途中に設置されている切り替え弁とにより、前記被測定水、分離された微量ガス成分、水分、濃縮された微量ガス成分を搬送可能に形成されている
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の水中微量ガス成分の濃縮測定装置。
The flow path is provided with the water to be measured and the separated trace gas component by a working gas supplied into the flow path from the outside of the measuring means and a switching valve installed in the flow path. 6. The apparatus for measuring the concentration of trace gas components in water according to claim 4 or 5, wherein the apparatus is formed so as to be capable of transporting , moisture, and concentrated trace gas components.
前記検出手段において測定される前記微量ガス成分は、アルゴン、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、クリプトン、キセノンの1種類または複数種類である
ことを特徴とする請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の水中微量ガス成分の濃縮測定装置。
7. The trace gas component measured by the detection means is one or more of argon, methane, carbon monoxide, carbon dioxide, krypton and xenon. 2. The apparatus for measuring the concentration of trace gas components in water according to item 1.
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