JP2873804B2 - 燃焼管による分析試料の前処理法 - Google Patents
燃焼管による分析試料の前処理法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】化学分析において検体から試料液
を作り、これを測定する場合、一般に分析試料を酸素中
で熱分解後、分解成分を吸収液に吸収させ、さらに吸収
成分の還元、あるいは酸化を行う試料前処理工程があ
る。この試料液をイオンクロマト法や滴定法、あるいは
比色法等で測定してハロゲン、硫黄、リンその他の分析
が行われる。この前処理工程で一般には酸素フラスコ燃
焼法が行われているが、本発明はこのような熱分解によ
る前処理法の自動化を可能にし、化学分析の能率向上に
関するものである。
を作り、これを測定する場合、一般に分析試料を酸素中
で熱分解後、分解成分を吸収液に吸収させ、さらに吸収
成分の還元、あるいは酸化を行う試料前処理工程があ
る。この試料液をイオンクロマト法や滴定法、あるいは
比色法等で測定してハロゲン、硫黄、リンその他の分析
が行われる。この前処理工程で一般には酸素フラスコ燃
焼法が行われているが、本発明はこのような熱分解によ
る前処理法の自動化を可能にし、化学分析の能率向上に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱分解による前処理法として一般に行わ
れている酸素フラスコ燃焼法は、予め、吸収液を入れて
酸素を充填したフラスコを準備し、濾紙に包んだ試料を
フラスコの栓下に固定した白金網に挾み、濾紙の一部を
細長くした導火線に点火後、フラスコ内に挿入、密栓し
て試料を燃焼する。燃焼後、フラスコを振盪、静置によ
って、その燃焼生成物を吸収液に吸収させる。この吸収
液についてイオンクロマト法等の測定手段で含有成分を
測定する。有機化合物の元素分析においてはハロゲン、
硫黄、リン分析にこの酸素フラスコ燃焼法が迅速簡単な
前処理法として広く用いられている。
れている酸素フラスコ燃焼法は、予め、吸収液を入れて
酸素を充填したフラスコを準備し、濾紙に包んだ試料を
フラスコの栓下に固定した白金網に挾み、濾紙の一部を
細長くした導火線に点火後、フラスコ内に挿入、密栓し
て試料を燃焼する。燃焼後、フラスコを振盪、静置によ
って、その燃焼生成物を吸収液に吸収させる。この吸収
液についてイオンクロマト法等の測定手段で含有成分を
測定する。有機化合物の元素分析においてはハロゲン、
硫黄、リン分析にこの酸素フラスコ燃焼法が迅速簡単な
前処理法として広く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】熱分解による前処理法
では試料の燃焼と生成ガスの吸収、還元、酸化が要求さ
れるが酸素フラスコ燃焼法では、この要求が簡単な器具
で容易に行なわれる。これは１００％の酸素、試料を包
む濾紙の燃焼熱、白金の触媒効果とフラスコの密閉系に
よるものである。しかし、多数の試料に対して、試料数
以上の高価な酸素フラスコが必要な上、白金は炭化によ
って触媒能力が低下して更新のコストがかかる。これら
の問題解決に低ランニングコストの前処理法の開発と、
その自動化が分析能率の低いハロゲン、硫黄分析に要求
されてきた。前処理の自動化で、この酸素フラスコ燃焼
法を自動化するには機構的な複雑さの問題が多く、燃焼
管方式の自動化が容易と考えられる。燃焼管法は一般に
白金触媒を充填した燃焼管が使われ、試料を熱分解して
ハロゲン、硫黄を銀に吸収させる重量法に用いられてい
るものであるが、燃焼ガスを吸収液に通じて吸収させる
方法も古くから行われてきた。しかし、燃焼管法を酸素
フラスコ燃焼法と比べると燃焼温度が比較的低いために
熱分解に時間を要する。また、完全な吸収、還元、酸化
のためには燃焼管が解放系故の困難が考えられ、これら
の点が燃焼管法によるハロゲン、硫黄の完全な分析を困
難にして自動化の障害になっていた。本発明は瞬間高温
化の燃焼条件と燃焼生成ガスの吸収、還元、酸化工程の
密閉系化が課題となった。
では試料の燃焼と生成ガスの吸収、還元、酸化が要求さ
れるが酸素フラスコ燃焼法では、この要求が簡単な器具
で容易に行なわれる。これは１００％の酸素、試料を包
む濾紙の燃焼熱、白金の触媒効果とフラスコの密閉系に
よるものである。しかし、多数の試料に対して、試料数
以上の高価な酸素フラスコが必要な上、白金は炭化によ
って触媒能力が低下して更新のコストがかかる。これら
の問題解決に低ランニングコストの前処理法の開発と、
その自動化が分析能率の低いハロゲン、硫黄分析に要求
されてきた。前処理の自動化で、この酸素フラスコ燃焼
法を自動化するには機構的な複雑さの問題が多く、燃焼
管方式の自動化が容易と考えられる。燃焼管法は一般に
白金触媒を充填した燃焼管が使われ、試料を熱分解して
ハロゲン、硫黄を銀に吸収させる重量法に用いられてい
るものであるが、燃焼ガスを吸収液に通じて吸収させる
方法も古くから行われてきた。しかし、燃焼管法を酸素
フラスコ燃焼法と比べると燃焼温度が比較的低いために
熱分解に時間を要する。また、完全な吸収、還元、酸化
のためには燃焼管が解放系故の困難が考えられ、これら
の点が燃焼管法によるハロゲン、硫黄の完全な分析を困
難にして自動化の障害になっていた。本発明は瞬間高温
化の燃焼条件と燃焼生成ガスの吸収、還元、酸化工程の
密閉系化が課題となった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】燃焼管を用い燃焼温度を
高くし、燃焼後、燃焼管を密閉系にして燃焼生成ガスの
吸収液への完全捕集と添加剤による還元や酸化を促進す
る吸収液の振盪を行うために次のようなことを行った。 １．試料は可燃材のカプセルに入れ、縦型の石英燃焼管
内に落下させて燃焼する。 ２．燃焼管は上部を試料の燃焼部、下部を燃焼ガスの捕
集部にする。燃焼管の下半分に小径の短く切断した石英
管を充填し、捕集部内下部に吸収液の噴射ノズルを設
け、捕集部外下端に吸収液の排出導管と吸収液噴射ノズ
ルにつながる吸収液の導入管をつける。 ３．燃焼管上部には燃焼管に連なる円筒穴と、この穴の
開閉を行う２枚のシャッターをもつた連結器をつけ、２
枚のシャッター間の円筒穴には内壁円周の切線方向に酸
素を噴射する噴射ノズルを設ける。 ４．連結器の円筒穴に吸収液噴霧器を着脱可能にする。 ５．燃焼部と捕集部の接続部にはその内径よりわずかに
小さい外径をもつ密封管を点熔接し密封管の下端には捕
集部上端の半球内面よりわずかに小さい半球体をつけ、
その底面を下から噴射される吸収液の反射面にする。 ６．排出導管につながる３方弁から噴射ノズルに繋がる
導入管への経路を作り、この経路内は逆流防止弁で噴射
ノズル方向だけに吸収液が流れるようにして、薄肉のテ
フロン管を加圧で吸収液を噴射する噴射管として入れ
る。
高くし、燃焼後、燃焼管を密閉系にして燃焼生成ガスの
吸収液への完全捕集と添加剤による還元や酸化を促進す
る吸収液の振盪を行うために次のようなことを行った。 １．試料は可燃材のカプセルに入れ、縦型の石英燃焼管
内に落下させて燃焼する。 ２．燃焼管は上部を試料の燃焼部、下部を燃焼ガスの捕
集部にする。燃焼管の下半分に小径の短く切断した石英
管を充填し、捕集部内下部に吸収液の噴射ノズルを設
け、捕集部外下端に吸収液の排出導管と吸収液噴射ノズ
ルにつながる吸収液の導入管をつける。 ３．燃焼管上部には燃焼管に連なる円筒穴と、この穴の
開閉を行う２枚のシャッターをもつた連結器をつけ、２
枚のシャッター間の円筒穴には内壁円周の切線方向に酸
素を噴射する噴射ノズルを設ける。 ４．連結器の円筒穴に吸収液噴霧器を着脱可能にする。 ５．燃焼部と捕集部の接続部にはその内径よりわずかに
小さい外径をもつ密封管を点熔接し密封管の下端には捕
集部上端の半球内面よりわずかに小さい半球体をつけ、
その底面を下から噴射される吸収液の反射面にする。 ６．排出導管につながる３方弁から噴射ノズルに繋がる
導入管への経路を作り、この経路内は逆流防止弁で噴射
ノズル方向だけに吸収液が流れるようにして、薄肉のテ
フロン管を加圧で吸収液を噴射する噴射管として入れ
る。
【０００５】
【作用】この燃焼管による試料の燃焼法は電気炉で燃焼
部を高温に保ち、管内に酸素を充填してから捕集部下部
の吸収液排出導管を吸収液噴射ノズルの導入管に繋がる
循環経路にして排出系を閉鎖し、連結器の２枚のシャッ
ター間にある試料カプセルを下部シャッターを開いて落
とす。同時に大量の酸素を短時間、噴射ノズルから噴射
する。この結果、酸素は高温の燃焼部内壁に沿って高速
度で螺旋回転する気流を作り、試料カプセルを燃焼して
燃焼生成ガスは捕集部に圧入される。この酸素の螺旋回
転気流は燃焼ガスと大量酸素との接触効果を上げ、この
時、管断面内一杯に高温の白輝光を放つ燃焼状況が観察
され、燃焼は瞬時に終わる。燃焼後、電気炉を外し燃焼
管を冷却する。この時、燃焼部の冷却に伴う減圧で捕集
部内のガスが燃焼部に逆流するのを防ぐために、連結器
の噴射ノズルから圧力補正の酸素を供給する。燃焼管が
冷却すると連結器に装着している吸収液噴霧器から加圧
した吸収液を噴霧する。この吸収液は燃焼部を洗つて捕
集部底に溜まり循環経路の噴射管に入った吸収液は、管
側面からの加圧で噴射ノズルから上向きに噴射し、上部
の反射面に衝突して捕集部内に飛散する。噴射管の加圧
を除くと燃焼管内の圧力で再び吸収液が流入し反復加圧
で噴射が継続される。この噴射衝撃による気液混合と振
盪効果で吸収、還元、酸化作用が促進される。吸収工程
が終わると吸収液排出導管は液量を一定にする定量器に
繋がり、送られる吸収液は後から燃焼管、経路を洗浄す
る追加の吸収液と共に一定量にされて測定系に送られ
る。
部を高温に保ち、管内に酸素を充填してから捕集部下部
の吸収液排出導管を吸収液噴射ノズルの導入管に繋がる
循環経路にして排出系を閉鎖し、連結器の２枚のシャッ
ター間にある試料カプセルを下部シャッターを開いて落
とす。同時に大量の酸素を短時間、噴射ノズルから噴射
する。この結果、酸素は高温の燃焼部内壁に沿って高速
度で螺旋回転する気流を作り、試料カプセルを燃焼して
燃焼生成ガスは捕集部に圧入される。この酸素の螺旋回
転気流は燃焼ガスと大量酸素との接触効果を上げ、この
時、管断面内一杯に高温の白輝光を放つ燃焼状況が観察
され、燃焼は瞬時に終わる。燃焼後、電気炉を外し燃焼
管を冷却する。この時、燃焼部の冷却に伴う減圧で捕集
部内のガスが燃焼部に逆流するのを防ぐために、連結器
の噴射ノズルから圧力補正の酸素を供給する。燃焼管が
冷却すると連結器に装着している吸収液噴霧器から加圧
した吸収液を噴霧する。この吸収液は燃焼部を洗つて捕
集部底に溜まり循環経路の噴射管に入った吸収液は、管
側面からの加圧で噴射ノズルから上向きに噴射し、上部
の反射面に衝突して捕集部内に飛散する。噴射管の加圧
を除くと燃焼管内の圧力で再び吸収液が流入し反復加圧
で噴射が継続される。この噴射衝撃による気液混合と振
盪効果で吸収、還元、酸化作用が促進される。吸収工程
が終わると吸収液排出導管は液量を一定にする定量器に
繋がり、送られる吸収液は後から燃焼管、経路を洗浄す
る追加の吸収液と共に一定量にされて測定系に送られ
る。
【０００６】
【実施例】本発明構成の一実施例を図面によって説明す
る。図１は本発明の燃焼管（１）の断面図で上部が燃焼
部（２）、下部が燃焼生成ガスの捕集部（６）で括れ部
が両部の接続部（１２）である。燃焼部の底に少量の石
英ウール（４）をつめ、部内の下約半分に小径で短い石
英管（３）を充填する。捕集部下部には噴射ノズル
（７）に繋がる吸収液の供給導入管（８）と排出導管
（９）がある。接続部内の密閉管（１１）は複数の点熔
接で接続部内壁に固定され、その下部には下面が反射面
（１０）の半球体（５）をつける。図２は燃焼管の気密
を保つ２枚のシャッター（１８，２２）と酸素導入管
（２３）をもった連結器（１３）の断面図であるが、シ
ャッターの両面をはさむＯリングは省略してある。シャ
ッターの穴（１７，２０）は試料カプセルの落下穴（１
４）と同径で各シャッターは水平方向の移動で落下穴の
開閉を行う。また、上部シャッターには燃焼状況を観察
できる観察窓（１５）がある。燃焼管（１）は落下穴の
下部に取りつけられる。図３は連結器の上面図で落下穴
の内壁円周の切線方向に酸素導入管（２３）をもうけ、
その先端の酸素噴射ノズル（１９）から酸素が内壁円周
にそって噴射される位置関係を示している。図４は連結
器の落下穴に吸収液の噴霧器（２４）を装着した断面図
で、噴射ノズル（２５）から吸収液を管内に噴霧する。
分析の全工程は次の通りである。 １．燃焼部に電気炉を装着する。 ２．燃焼管の酸素充填後、排出系を閉鎖して循環経路に
する。 ３．サンプラーからの試料カプセルを連結器に収容す
る。 ４．混入空気のパージングを行い、上部シャッターを閉
じる。 ５．下部シャッターを開き、酸素を噴射し試料カプセル
を落下、燃焼する。燃焼後、上部シャッターの上まで吸
収液噴霧器を装着する ６．電気炉を離脱して燃焼管を冷却する。 ７．燃焼管冷却後、吸収液を噴霧する。 ８．捕集部下部吸収液を循環噴射する。 ９．循環経路内の吸収液を捕集部に排除して吸収液を定
量器に移送する。 １０．吸収液で燃焼管と経路を洗浄し、定量器へ移送し
て定量後、測定系に送り燃焼管内に酸素を通す。 図５〜１２は各工程の説明図で、図５に配管経路の説明
があるが、省略の経路（２７）には吸収液噴霧器、（３
３）は酸素導入系、（３５）は吸収液を吸引して供給す
るシリンジに繋がる吸収液供給系、（３８）は洗浄液廃
棄系、（４０）は吸収液を一定量にする定量器に繋が
る。図５に示す（２８．３２，３４，３６．３７，３
９）は３方弁、（３０）は吸収液噴射管である。噴射管
で加圧される吸収液を噴射ノズルに送るための逆流防止
弁が（２９，３１）である。図５は試料カプセル収容工
程で、予め、紙、パラフィルム等の可燃材に包まれた試
料カプセルがオートサンプラーに充填され、また、３方
弁（３７，３９）で洗浄液廃棄系（３８）に燃焼管をつ
なぎ酸素を充填して、３方弁（３９）は定量系（４０）
につなぐ。装着した電気炉（２６）で燃焼部が１０００
゜になると捕集部下部に繋がる排出経路を３方弁（３
７，３６，３２，２８）で循環経路にして捕集部を密閉
する。下部シャッター（２２）で落下穴を閉じて、上部
シャッター（１８）で落下穴を開き、オートサンプラー
から落下した試料カプセル（２１）を下部シャッター上
に乗せる。図６は混入空気のパージング工程で上部シャ
ッター（１８）を完全に閉めないで、暫時、酸素噴射ノ
ズル（１９）から低速酸素を放出し、パージングが終わ
ると上部シャッターを閉じる。図７は燃焼工程で下部シ
ャッター（２２）を開いて試料カプセル（２１）を落と
す。同時に酸素導入管（２３）から約４ｋｇ／ｃｍ２の
酸素を導入し、噴射ノズル（１９）から４秒間噴射す
る。この酸素は高温の燃焼管内に螺旋気流となって試料
カプセルを気流内に巻き込み、燃焼して燃焼生成ガスを
捕集部に圧入する。燃焼時間は１〜２秒で燃焼管の圧力
は約２．５ｋｇ／ｃｍ２に上昇する。次に電気炉（２
６）を外し燃焼部を冷却する。この時、吸収液噴霧器
（２４）を上部シャッターの上まで装着する。燃焼部の
冷却による圧力低下で捕集部のガスが逆流するのを防ぐ
ために燃焼時と同圧の酸素を燃焼部が１００゜になるま
で酸素噴射ノズルから補給する。燃焼部が１００゜以下
になると上部シャッター（１８）を開き、吸収液噴霧器
（２４）を燃焼管口まで下げる。この状態で図８に示す
ように吸収液導入管（３５）を３方弁（３４，３６，３
２，２８）を経て吸収液噴霧器（２４）に繋ぎ、シリン
ジで圧送される吸収液を噴霧ノズル（２５）から燃焼部
内に噴霧する。この吸収液は燃焼部に充填した石英管の
洗浄も行い、捕集部の底に溜まる。この操作は１０ｍｌ
毎５回繰り返し５０ｍｌ溜ると３方弁（２８，３６）を
戻して、図９のように噴射管（３０）を反復加圧して噴
射ノズル（７）から吸収液を捕集部上部の反射面（１
０）に噴射し飛散させる。この時、噴射管の凹部は加圧
停止と同時に燃焼管内の圧力による吸収液の充填で復元
する。この噴射循環は約５分行う。次に図１０に示すよ
うに３方弁（３２）を回し酸素導入管（３３）から酸素
を３方弁（３２，３６，３７）に通じて、この経路の吸
収液を捕集部内に送り、次に３方弁（３７）を回して吸
収液を定量器系（４０）に送る。噴射管系内の吸収液は
図１１のように３方弁（３４，３６，３２）を回し、酸
素導入管（３３）から酸素を通じることで捕集部に送ら
れる。この後、３方弁（２８）を吸収液噴霧器（２４）
側に回し、酸素を通じて石英充填材（３）中の吸収液の
排出を行う。このように吸収液はその都度なるべく供給
全量を３方弁（３７，３９）から定量器系（４０）に送
る。捕集部の吸収液が無くなると、再度、図８の操作で
１０ｍｌ毎、５回繰り返して５０ｍｌの吸収液を噴霧器
から噴霧し、図１０で酸素を供給して管内圧力を２ｋｇ
／ｃｍ２にしてから図９で循環噴射を約３分間行う。こ
の後、図１０，１１の工程で吸収液を定量器系に送る。
最後に吸収液１０ｍｌを図８で３方弁（２８）を捕集部
側にして注入し，図１０，１１の工程を繰り返して吸収
液を定量器に送る。この吸収液による循環経路の洗浄操
作は２回行う。定量器は全量を１２０ｍｌにしてその一
部をオートインジェクターに送り、イオンクロマトで測
定される。図１２は装置全体の清掃図で、３方弁（（３
４，３６）を回して酸素導入管（３３）と、連結器の酸
素導入管（２３）から酸素を瞬時、強く流して連結器、
燃焼部内の水滴除去を行う。この後、電気炉（２６）を
燃焼部に装着し、酸素を流しながら燃焼部の加熱乾燥を
行い、分析開始前に噴霧器（２４）を外して全工程を終
わる。
る。図１は本発明の燃焼管（１）の断面図で上部が燃焼
部（２）、下部が燃焼生成ガスの捕集部（６）で括れ部
が両部の接続部（１２）である。燃焼部の底に少量の石
英ウール（４）をつめ、部内の下約半分に小径で短い石
英管（３）を充填する。捕集部下部には噴射ノズル
（７）に繋がる吸収液の供給導入管（８）と排出導管
（９）がある。接続部内の密閉管（１１）は複数の点熔
接で接続部内壁に固定され、その下部には下面が反射面
（１０）の半球体（５）をつける。図２は燃焼管の気密
を保つ２枚のシャッター（１８，２２）と酸素導入管
（２３）をもった連結器（１３）の断面図であるが、シ
ャッターの両面をはさむＯリングは省略してある。シャ
ッターの穴（１７，２０）は試料カプセルの落下穴（１
４）と同径で各シャッターは水平方向の移動で落下穴の
開閉を行う。また、上部シャッターには燃焼状況を観察
できる観察窓（１５）がある。燃焼管（１）は落下穴の
下部に取りつけられる。図３は連結器の上面図で落下穴
の内壁円周の切線方向に酸素導入管（２３）をもうけ、
その先端の酸素噴射ノズル（１９）から酸素が内壁円周
にそって噴射される位置関係を示している。図４は連結
器の落下穴に吸収液の噴霧器（２４）を装着した断面図
で、噴射ノズル（２５）から吸収液を管内に噴霧する。
分析の全工程は次の通りである。 １．燃焼部に電気炉を装着する。 ２．燃焼管の酸素充填後、排出系を閉鎖して循環経路に
する。 ３．サンプラーからの試料カプセルを連結器に収容す
る。 ４．混入空気のパージングを行い、上部シャッターを閉
じる。 ５．下部シャッターを開き、酸素を噴射し試料カプセル
を落下、燃焼する。燃焼後、上部シャッターの上まで吸
収液噴霧器を装着する ６．電気炉を離脱して燃焼管を冷却する。 ７．燃焼管冷却後、吸収液を噴霧する。 ８．捕集部下部吸収液を循環噴射する。 ９．循環経路内の吸収液を捕集部に排除して吸収液を定
量器に移送する。 １０．吸収液で燃焼管と経路を洗浄し、定量器へ移送し
て定量後、測定系に送り燃焼管内に酸素を通す。 図５〜１２は各工程の説明図で、図５に配管経路の説明
があるが、省略の経路（２７）には吸収液噴霧器、（３
３）は酸素導入系、（３５）は吸収液を吸引して供給す
るシリンジに繋がる吸収液供給系、（３８）は洗浄液廃
棄系、（４０）は吸収液を一定量にする定量器に繋が
る。図５に示す（２８．３２，３４，３６．３７，３
９）は３方弁、（３０）は吸収液噴射管である。噴射管
で加圧される吸収液を噴射ノズルに送るための逆流防止
弁が（２９，３１）である。図５は試料カプセル収容工
程で、予め、紙、パラフィルム等の可燃材に包まれた試
料カプセルがオートサンプラーに充填され、また、３方
弁（３７，３９）で洗浄液廃棄系（３８）に燃焼管をつ
なぎ酸素を充填して、３方弁（３９）は定量系（４０）
につなぐ。装着した電気炉（２６）で燃焼部が１０００
゜になると捕集部下部に繋がる排出経路を３方弁（３
７，３６，３２，２８）で循環経路にして捕集部を密閉
する。下部シャッター（２２）で落下穴を閉じて、上部
シャッター（１８）で落下穴を開き、オートサンプラー
から落下した試料カプセル（２１）を下部シャッター上
に乗せる。図６は混入空気のパージング工程で上部シャ
ッター（１８）を完全に閉めないで、暫時、酸素噴射ノ
ズル（１９）から低速酸素を放出し、パージングが終わ
ると上部シャッターを閉じる。図７は燃焼工程で下部シ
ャッター（２２）を開いて試料カプセル（２１）を落と
す。同時に酸素導入管（２３）から約４ｋｇ／ｃｍ２の
酸素を導入し、噴射ノズル（１９）から４秒間噴射す
る。この酸素は高温の燃焼管内に螺旋気流となって試料
カプセルを気流内に巻き込み、燃焼して燃焼生成ガスを
捕集部に圧入する。燃焼時間は１〜２秒で燃焼管の圧力
は約２．５ｋｇ／ｃｍ２に上昇する。次に電気炉（２
６）を外し燃焼部を冷却する。この時、吸収液噴霧器
（２４）を上部シャッターの上まで装着する。燃焼部の
冷却による圧力低下で捕集部のガスが逆流するのを防ぐ
ために燃焼時と同圧の酸素を燃焼部が１００゜になるま
で酸素噴射ノズルから補給する。燃焼部が１００゜以下
になると上部シャッター（１８）を開き、吸収液噴霧器
（２４）を燃焼管口まで下げる。この状態で図８に示す
ように吸収液導入管（３５）を３方弁（３４，３６，３
２，２８）を経て吸収液噴霧器（２４）に繋ぎ、シリン
ジで圧送される吸収液を噴霧ノズル（２５）から燃焼部
内に噴霧する。この吸収液は燃焼部に充填した石英管の
洗浄も行い、捕集部の底に溜まる。この操作は１０ｍｌ
毎５回繰り返し５０ｍｌ溜ると３方弁（２８，３６）を
戻して、図９のように噴射管（３０）を反復加圧して噴
射ノズル（７）から吸収液を捕集部上部の反射面（１
０）に噴射し飛散させる。この時、噴射管の凹部は加圧
停止と同時に燃焼管内の圧力による吸収液の充填で復元
する。この噴射循環は約５分行う。次に図１０に示すよ
うに３方弁（３２）を回し酸素導入管（３３）から酸素
を３方弁（３２，３６，３７）に通じて、この経路の吸
収液を捕集部内に送り、次に３方弁（３７）を回して吸
収液を定量器系（４０）に送る。噴射管系内の吸収液は
図１１のように３方弁（３４，３６，３２）を回し、酸
素導入管（３３）から酸素を通じることで捕集部に送ら
れる。この後、３方弁（２８）を吸収液噴霧器（２４）
側に回し、酸素を通じて石英充填材（３）中の吸収液の
排出を行う。このように吸収液はその都度なるべく供給
全量を３方弁（３７，３９）から定量器系（４０）に送
る。捕集部の吸収液が無くなると、再度、図８の操作で
１０ｍｌ毎、５回繰り返して５０ｍｌの吸収液を噴霧器
から噴霧し、図１０で酸素を供給して管内圧力を２ｋｇ
／ｃｍ２にしてから図９で循環噴射を約３分間行う。こ
の後、図１０，１１の工程で吸収液を定量器系に送る。
最後に吸収液１０ｍｌを図８で３方弁（２８）を捕集部
側にして注入し，図１０，１１の工程を繰り返して吸収
液を定量器に送る。この吸収液による循環経路の洗浄操
作は２回行う。定量器は全量を１２０ｍｌにしてその一
部をオートインジェクターに送り、イオンクロマトで測
定される。図１２は装置全体の清掃図で、３方弁（（３
４，３６）を回して酸素導入管（３３）と、連結器の酸
素導入管（２３）から酸素を瞬時、強く流して連結器、
燃焼部内の水滴除去を行う。この後、電気炉（２６）を
燃焼部に装着し、酸素を流しながら燃焼部の加熱乾燥を
行い、分析開始前に噴霧器（２４）を外して全工程を終
わる。
【０００７】
【発明の効果】本発明構成による分析試料前処理法の利
点を次のように上げられる。 イ）酸素フラスコの燃焼は白金網に試料カプセルを包
み、酸素を自然対流によつて供給するが、本法では１０
００゜の石英管内で高速回転する酸素の螺旋気流中に試
料カプセルを落下して、試料やカプセルの酸素との接触
は強制状態による酸素供給で行われる。とくにカプセル
にパラフイルムのような沸点の低いものは気体状態で酸
素と混合燃焼するため容易に燃焼による高温が得られ、
その温度は約２０００゜以上と推定される。この燃焼温
度が高いことは、その中に解離された水素、酸素を含
み、これが試料の熱分解で還元、酸化作用を促進する。 ロ）試料をカプセルで気密にして燃焼する方法は、並べ
たカプセルを落とすだけの簡単なオートサンプリング機
構で、この装置の自動化を容易にし、これにより分析者
の作業は秤量操作だけとなり、以後の前処理、測定工程
を無人化できる。 ハ）酸素フラスコの試料を保持する白金網や、燃焼管方
式の高価な白金触媒は炭化によつて触媒能力を低下した
り、消耗によつて更新を必要とするが本法では白金を使
わないので白金関係のランニングコストは不要になる。 ニ）酸素フラスコ燃焼法では空気の混入によって酸化窒
素を生成し、イオンクロマト法によるハロゲン分析では
測定の妨害ピークとなる場合があるが、本法では空気の
パージングにより酸化窒素のピークは極めて小さい。 ホ）試料の燃焼は密閉系で行われ、注入される吸収液は
燃焼管内部の洗浄も行うため、燃焼生成物は吸収液と共
に１００％の回収ができる。 ヘ）酸素フラスコ燃焼法で分析試料の多い場合、多数の
高価な酸素フラスコが必要であるが、本法ではこれらが
不要になり、その洗浄作業の省力化もできる。
点を次のように上げられる。 イ）酸素フラスコの燃焼は白金網に試料カプセルを包
み、酸素を自然対流によつて供給するが、本法では１０
００゜の石英管内で高速回転する酸素の螺旋気流中に試
料カプセルを落下して、試料やカプセルの酸素との接触
は強制状態による酸素供給で行われる。とくにカプセル
にパラフイルムのような沸点の低いものは気体状態で酸
素と混合燃焼するため容易に燃焼による高温が得られ、
その温度は約２０００゜以上と推定される。この燃焼温
度が高いことは、その中に解離された水素、酸素を含
み、これが試料の熱分解で還元、酸化作用を促進する。 ロ）試料をカプセルで気密にして燃焼する方法は、並べ
たカプセルを落とすだけの簡単なオートサンプリング機
構で、この装置の自動化を容易にし、これにより分析者
の作業は秤量操作だけとなり、以後の前処理、測定工程
を無人化できる。 ハ）酸素フラスコの試料を保持する白金網や、燃焼管方
式の高価な白金触媒は炭化によつて触媒能力を低下した
り、消耗によつて更新を必要とするが本法では白金を使
わないので白金関係のランニングコストは不要になる。 ニ）酸素フラスコ燃焼法では空気の混入によって酸化窒
素を生成し、イオンクロマト法によるハロゲン分析では
測定の妨害ピークとなる場合があるが、本法では空気の
パージングにより酸化窒素のピークは極めて小さい。 ホ）試料の燃焼は密閉系で行われ、注入される吸収液は
燃焼管内部の洗浄も行うため、燃焼生成物は吸収液と共
に１００％の回収ができる。 ヘ）酸素フラスコ燃焼法で分析試料の多い場合、多数の
高価な酸素フラスコが必要であるが、本法ではこれらが
不要になり、その洗浄作業の省力化もできる。
【図１】本発明の燃焼管を示す。
（１）は燃焼管 （２）は試料の燃焼部 （３）は小径の石英管を短く切った石英充填材 （４）は石英ウール （５）は燃焼部と捕集部の接続部内壁に点熔接した密封
管下部の半球体 （６）は燃焼生成ガスの捕集部 （７）は吸収液噴射ノズル （８）は吸収液導入管 （９）は吸収液排出導管 （１０）は噴射された吸収液の反射面 （１１）は接続部内の密封管 （１２）は燃焼部と捕集部の接続部
管下部の半球体 （６）は燃焼生成ガスの捕集部 （７）は吸収液噴射ノズル （８）は吸収液導入管 （９）は吸収液排出導管 （１０）は噴射された吸収液の反射面 （１１）は接続部内の密封管 （１２）は燃焼部と捕集部の接続部
【図２】燃焼管上部に装着する連結器の断面図
（１３）は連結器 （１４）は試料カプセルの落下穴 （１５）は観察窓 （１６）は試料カプセルの収容部 （１７）は上部シャッターの穴 （１８）は上部シャッター （１９）は酸素噴射ノズル （２０）は下部シャッターの穴 （２１）は試料カプセル （２２）は下部シャッター （２３）は酸素導入管
【図３】連結器の上面図
（１３）は連結器 （１４）は試料カプセルの落下穴 （１５）は観察窓 （１７）は上部シャッターの穴 （１８）は上部シャッター （１９）は酸素噴射ノズル （２２）は下部シャッター （２３）は酸素導入管
【図４】吸収液噴霧器を装着した連結器の断面図
（２４）は吸収液噴霧器 （２５）は吸収液の噴霧ノズル
【図５】燃焼部を加熱し、試料カプセルを収容部に落と
す工程と配管系の説明図
す工程と配管系の説明図
（１８）は上部シャッター （２１）は試料カプセル （２２）は下部シャッター （２６）は電気炉 （２７）は吸収液噴霧器に繋る導管 （２８，３２，３４，３６，３７，３９）は３方弁 （２９．３１）は逆流防止弁 （３０）は吸収液の噴射管 （３３）は酸素供給系に繋る酸素導入管 （３５）は吸収液供給系に繋る吸収液導入管 （３８）は洗浄液廃棄管 （４０）は吸収液を一定量にする定量器に繋る定量器系
【図６】試料カプセル収容部内の混入空気パージング工
程図
程図
（１８）は上部シャッター （１９）は酸素噴射ノズル （２１）は試料カプセル （２２）は下部シャッター
【図７】上部シャッターを閉じ、下部シャッターを開い
て酸素の噴射で発生する螺旋気流中に試料カプセルを落
し燃焼させた後、吸収液噴霧器を上部シャッターの上ま
で装着する工程図
て酸素の噴射で発生する螺旋気流中に試料カプセルを落
し燃焼させた後、吸収液噴霧器を上部シャッターの上ま
で装着する工程図
（１８）は上部シャッター （１９）は酸素噴射ノズル （２１）は試料カプセル （２２）は下部シャッター （２３）は酸素導入管 （２４）は吸収液噴霧器 （２６）は電気炉
【図８】電気炉を燃焼管から離し、冷却後、吸収液噴霧
器から吸収液を燃焼部に噴霧する工程図
器から吸収液を燃焼部に噴霧する工程図
（２４）は吸収液噴霧器 （２５）は噴霧ノズル （２８，３２，３４，３６）は３方弁 （３５）は吸収液導入管
【図９】捕集部下部に溜まった吸収液を噴射管で上部反
射面に噴射し循環させる工程図
射面に噴射し循環させる工程図
（７）は吸収液噴射ノズル （１０）は反射面 （２８，３６）は３方弁 （３０）は噴射管
【図１０】循環噴射した全吸収液を捕集部に集める前半
の工程図
の工程図
（３２，３６，３７，３９）は３方弁 （３３）は酸素導入管 （４０）は定量器系
【図１１】全吸収液を捕集部に集める後半の工程図
（３）は石英管充填材 （２８，３２，３４，３６，３９）は３方弁 （３３）は酸素導入管 （４０）は定量器系
【図１２】燃焼管の乾燥と酸素を充填する工程図
（２３）は酸素導入管 （２４）は吸収液噴霧器 （２６）電気炉 （２８，３２，３４，３６，３９）は３方弁 （３３）は酸素導入管 （３８）は洗浄液廃棄管
Claims (1)
- 【請求項１】縦型石英燃焼管の上部を試料の燃焼部、下
部を燃焼ガスの捕集部にして、その下端には２本の導管
をつけ、その一つは捕集部内の下部に設けた上向きの吸
収液噴射ノズルに内部でつながり、他方は３方弁を経
て、排出系につながる経路と、吸収液噴射ノズルの導管
につながり捕集部を経る循環経路に分け、燃焼管上端は
燃焼管と同軸の試料落下穴と、この穴の内壁円周にそっ
て酸素を噴射する酸素噴射ノズルを設けた連結器に接続
し、捕集部下部の導管を循環経路状態で、加熱した燃焼
部に酸素を螺旋気流にして噴射しながら試料を落下、燃
焼し、燃焼部冷却後、連結器に装着した吸収液噴霧器か
ら吸収液を噴霧し、捕集部底に溜まった吸収液は循環経
路内に設けた外圧で凹む管からなる噴射管内に燃焼管内
の圧力で充填され、噴射管が加圧で凹むと逆流防止弁を
経て吸収液噴射ノズルから吸収液を噴射させ、燃焼部と
捕集部の接続管内に点熔接した密封管の下端に熔接し捕
集部内上端を覆う半球体底の反射面で吸収液を下に跳ね
返し捕集部内に飛散させ、この循環経路内の噴射管によ
る吸収液の循環、噴射の連続反復後、吸収液を排出経路
から測定系に送ることを特徴としてなる燃焼管による分
析試料の前処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11816596A JP2873804B2 (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | 燃焼管による分析試料の前処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11816596A JP2873804B2 (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | 燃焼管による分析試料の前処理法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09274030A JPH09274030A (ja) | 1997-10-21 |
| JP2873804B2 true JP2873804B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=14729727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11816596A Expired - Lifetime JP2873804B2 (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | 燃焼管による分析試料の前処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2873804B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11249060B2 (en) | 2017-08-18 | 2022-02-15 | Lg Chem, Ltd. | Method for quantitatively analyzing residual Cl in zinc ferrite |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030143115A1 (en) * | 1997-12-05 | 2003-07-31 | Noriyuki Tanimoto | Closed heat-decomposing appliance, pretreatment method of sample using it, analytical method and device thereof |
| JP2011033576A (ja) * | 2009-08-05 | 2011-02-17 | Kagoshima Univ | ヒ素の定量方法 |
| JP2011237316A (ja) * | 2010-05-12 | 2011-11-24 | Mitsubishi Chemical Analytech Co Ltd | イオンクロマトグラフ用試料処理装置 |
| CN106706704A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-05-24 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 串列密闭燃烧器装置、炸药燃烧速率与压力及温度之间关系的测试方法 |
| CN108169405A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-06-15 | 宁波出入境检验检疫局检验检疫技术中心 | 石油及石化产品分析用的大进样量燃烧管 |
-
1996
- 1996-04-04 JP JP11816596A patent/JP2873804B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11249060B2 (en) | 2017-08-18 | 2022-02-15 | Lg Chem, Ltd. | Method for quantitatively analyzing residual Cl in zinc ferrite |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09274030A (ja) | 1997-10-21 |
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