JP3120626U - 有機体炭素測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】酸性通気処理法によるＴＯＣ計において、通気処理が終了次第、速やかに次の工程に移行することにより測定時間の短縮を図ることを目的とする。
【解決手段】通気処理部５に二酸化炭素濃度をモニターする光学的モニター手段９を備える。光学的モニター手段９は、例えば赤外光源９ａと赤外線センサ９ｂとで構成され、通気処理部５のヘッドスペースＨを通過する赤外光量をモニターできるようにする。このように構成することにより、通気処理により二酸化炭素の発生する状況をリアルタイムでモニターできるので、二酸化炭素の発生が止まればＩＣ除去が終了したと見なして速やかに次工程に移行することができる。
【選択図】 図１

Description

本考案は、試料中の全有機体炭素濃度（以下、ＴＯＣと記す）を測定する全有機体炭素測定装置（以下、ＴＯＣ計と記す）に関し、特に酸性通気処理法により測定を行うＴＯＣ計に関する。

試料水中のＴＯＣを測定する最も一般的な方法は、試料水中の全炭素（ＴＣ）と無機体炭素（主として二酸化炭素と炭酸塩、以下ＩＣと記す）とを別個に測定し、両者の差を算出しＴＯＣ＝ＴＣ−ＩＣとして求める方法である。この方法は、ＴＣ測定時とＩＣ測定時にそれぞれ測定誤差が入るため、算出されたＴＯＣ値には２回分の測定誤差が加算されることになる。

他のＴＯＣ測定方法として、酸性通気処理法と呼ばれる方法がある。これは、試料水に予め無機酸を加えて炭酸塩を二酸化炭素に分解し、これに二酸化炭素を含まないガスで通気処理を施すことにより試料水中のＩＣを揮散させて除去した後の試料水中に残る有機物を燃焼により二酸化炭素に変換して検出する方法である（例えば、特許文献１参照）。この方法では、通気処理の過程で二酸化炭素と共に揮発性有機体炭素（クロロホルム等、以下ＰＯＣと記す）も失われるので、正確に言えばＴＯＣではなく、不揮発性有機体炭素（ＮＰＯＣ）を測定することになるが、ＰＯＣを無視できる場合は、この方法による測定結果を以てＴＯＣとすることができる。

さらに正確なＴＯＣ測定法として、通気処理により失われるＰＯＣをＮＰＯＣとは別に測定して、上記の酸性通気処理法によるＮＰＯＣ測定値と合算してＴＯＣを求める方法もある。
ＰＯＣの測定方法の１つは、通気処理により発生したＰＯＣを含むガスを二酸化炭素吸収剤に通してＩＣ由来の二酸化炭素を除去した後、触媒を利用した燃焼管に通してＰＯＣを二酸化炭素に変換し、非分散形赤外線式ガス分析計（ＮＤＩＲ）を検出器として二酸化炭素を検出し、ＰＯＣの測定値とする方法である。

図２に、従来のＴＯＣ計の構成の一例を示す。これは上記の３番目に掲げた測定法、即ち、ＰＯＣ＋ＮＰＯＣ＝ＴＯＣとして測定する方式による構成例である。
同図において、１は試料容器、２は酸容器、４は純水を収納する純水容器である。５は通気処理を行うためのシリンジ状の通気処理部であって、試料や酸等の薬液を吸入／吐出するためのプランジャ６を備え、またスパージガスを導入できるようにスパージガスの導入口を有している。なお、通気処理部５は一般に試料注入器とも呼ばれるが、ここでは特に通気処理の機能に着目して前者の呼称で統一する。３はマルチポートバルブで、中央のポートに通気処理部５が連結されており、必要に応じてマルチポートバルブ３の周辺のポートの何れか１個が選択されて通気処理部５に連通する。

マルチポートバルブ３の周辺のポートの１個はキャリアガス注入部７を介して、酸化触媒（図示せず）を内蔵した燃焼部８に接続されている。燃焼部８で発生した試料中の有機物由来の二酸化炭素が検出部１１で検出され、電気信号としてデータ処理部１２で処理されるとともに、表示部１３で表示される。検出部１１としては一般にＮＤＩＲが使用されている。

このように構成された従来装置によるＴＯＣの測定は次のように行われる。
まず通気処理部５を試料容器１に接続して所定量（数ｍｌ程度）の試料を吸入し、次いで酸容器２に接続して所定量の酸（通常は塩酸を用いる）を吸入し試料を酸性化する。次に、通気処理部５をアブソーバ１０に接続し、スパージガスとして純窒素または純空気を導入し試料中でバブリング（通気処理）を行う。通気処理は予め設定した一定時間行い、通気処理終了後、通気処理部５を燃焼部８に接続すると共にキャリアガス注入部７からキャリアガスを導入し、プランジャ６を押し込むことにより通気処理済みの試料をキャリアガスと共に燃焼部８に送り込む。燃焼部８で試料中の有機物（ＮＰＯＣ）は燃焼して二酸化炭素となり、キャリアガスと共に検出部１１に導かれ、ＮＰＯＣの測定が行われる。

マルチポートバルブ３のポートの他の１個はアブソーバ１０に接続されている。通気処理中は通気処理部５はアブソーバ１０に接続されており、スパージガス中の二酸化炭素、即ち試料から揮散したＩＣはアブソーバ１０を通過する際に吸収されるが、試料から揮散したＰＯＣはこれを通過し、図示しない燃焼管で二酸化炭素に変換され、検出器（検出部１１と共用される場合もある）によりＰＯＣとして測定される。
一般にＴＯＣ計は自動化されており、上記の各工程は予め設定されたプログラムに従って自動的に進行するように構成されている。
なお、純水容器４の純水はゼロ校正用試料（炭素含有量ゼロの試料）として用いる。

特開平６−２４２０９７号公報

上記酸性通気処理法により測定を行うＴＯＣ計において、通気処理に要する時間は試料中のＩＣ含有量によって異なる。通気時間が不足するとＩＣ除去が不十分となり最終的に測定値が不正確となるので、安全を見込んで最も時間の掛かる試料を想定して通気時間を長めに設定するのが普通であった。しかし、通気時間を長くすると測定所要時間もそれだけ長くなり、測定の効率化を妨げる。
本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであり、通気処理中のＩＣ除去状況をモニターし、ＩＣ除去が終了次第、速やかに次の工程に移行することにより測定時間の短縮を図ることを目的とする。

本考案は、上記課題を解決するために、酸性通気処理法によって測定を行うＴＯＣ計において、通気処理部に二酸化炭素濃度を光学的にモニターするモニター手段を備える。光学的モニター手段は、例えば赤外光源と赤外線センサとで構成され、通気処理部のヘッドスペースを通過する赤外光量をモニターできるようにする。このように構成することにより、通気処理により二酸化炭素の発生する状況をリアルタイムでモニターできるので、二酸化炭素の発生が止まればＩＣ除去が終了したと看做して速やかに次工程に移行することができる。

本考案は上記のように構成されているので、試料毎に必要にして十分な最短時間で通気処理を行うことができる。ＴＯＣ測定の全工程中でＩＣ除去工程（通気処理）の占める割合が大きいので、本考案による時間短縮の効果が大きく、試料の処理能力が向上する。また、試料毎に通気時間を設定する手間が省けるので作業能率が上がり、誤って短か過ぎる設定をすることによる測定精度の低下も避けられる。光学的手段によりモニターするので正確にモニターできる。

本考案が提供するＴＯＣ計の特徴は、酸性通気処理を行う通気処理部においてヘッドスペースの二酸化炭素濃度をモニターする光学的モニター手段を備えるように構成した点にあり、従って、最良の形態の基本的な構成はそのようなモニター手段を備えるＴＯＣ計である。

図１は本発明の１実施例の構成図である。同図において図２と同符号を付した部品は図２と同一物であるから再度の説明を省く。
本実施例の構成が図２に示す従来例と相違する点は、通気処理部５に光学的モニター手段９を設けたことであり、その他の構成は図２と同じであるから全体構成についての説明は省略し、光学的モニター手段９についてのみ次に説明する。

通気処理工程では、所定量の試料と酸を混合した試料液Ｓが通気処理部５内の下部に溜まり、その上部に空間（ヘッドスペースＨ）がある。光学的モニター手段９はこのヘッドスペースＨを挟んで対向するように赤外光源９ａと赤外線センサ９ｂを配設することで構成される。赤外光源９ａとしては例えば赤外線ランプを、また赤外線センサ９ｂとしては例えば半導体式赤外線センサを用いる。赤外光源９ａから発する赤外光Ｒは、通気処理部５のガラス製筒壁を透過し内部のヘッドスペースＨを通過して赤外線センサ９ｂで受光される。赤外線センサ９ｂの出力信号は、図示しない表示装置や制御装置に入力される。

本実施例装置の動作は、通気処理における通気時間の決め方以外は、前述した従来装置の場合と同様であるから、以下、光学的モニター手段９の動作について説明する。
光学的モニター手段９は通気処理中に作動し、赤外光源９ａから赤外光Ｒが通気処理部５内のヘッドスペースＨを通過して赤外線センサ９ｂに照射される。二酸化炭素は赤外線をよく吸収するから、試料液Ｓから二酸化炭素が盛んに発生し、ヘッドスペースＨにおける二酸化炭素濃度が高い状態では、赤外光Ｒは二酸化炭素に吸収されて赤外線センサ９ｂに到達する光量が減少する。試料液ＳのＩＣ除去が進み、二酸化炭素の発生が減少すると共に赤外線センサ９ｂが受ける光量は次第に増加し、ＩＣが全て除去されると二酸化炭素の発生は止まり、赤外線センサ９ｂの受光レベルはベース値に戻る。

赤外線センサ９ｂの出力値を適当な表示装置（図示しない）に表示するように構成した場合は、オペレータがこれによりＩＣ除去の状況を観察し、除去完了と判断したときに通気を停止する。自動化された装置の場合は、赤外線センサ９ｂの出力値が予め定めたレベルに達したときＩＣ除去完了と判定し、通気を停止すると共に次の工程に移行するようにプログラムしておけばよい。
本考案は上記のように、試料液Ｓからの二酸化炭素の発生状況に基づいて通気処理の終了時期を定めるので、最短時間で確実にＩＣ除去を行うことが可能となるばかりでなく、予め所要通気時間を予測して通気時間を設定する手間を省くことができる。

本考案は上記の実施例に限定されるものでなく、様々な変形の可能性がある。例えば、光学的モニター手段９としてはレーザ光を利用する可能性も考えられる。また、本考案が適用されるＴＯＣ計も例示のものに限らず、測定工程の中に酸性通気処理を含む全てのＴＯＣ計が対象となり得る。

本考案はＴＯＣ計に利用できる。

本考案の一実施例を示す図である。 従来の構成の一例を示す図である。

符号の説明

１ 試料容器
２ 酸容器
３ マルチポートバルブ
４ 純水容器
５ 通気処理部
６ プランジャ
７ キャリアガス注入部
８ 燃焼部
９ 光学的モニター手段
９ａ 赤外光源
９ｂ 赤外線センサ
１０ アブソーバ
１１ 検出部
１２ データ処理部
１３ 表示部
Ｈ ヘッドスペース
Ｒ 赤外光
Ｓ 試料液

Claims (1)

1. 酸性化された試料液にスパージガスを通気することにより無機体炭素を除去する通気処理部と、該通気処理部で処理された後の試料液中の有機体炭素を燃焼により二酸化炭素に変換する燃焼部と、該燃焼部で発生する二酸化炭素を検出する検出部と、を備えて成る有機体炭素測定装置において、前記通気処理部内のヘッドスペースの二酸化炭素濃度を光学的にモニターするモニター手段を備えることを特徴とする有機体炭素測定装置。

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