JP3166140B2 - 遊離シアン測定装置 - Google Patents

遊離シアン測定装置

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  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,河川水,湖沼水,地下
水等の水道用原水,環境水,排水等に含まれる遊離シア
ンを測定する遊離シアン測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来,液体中の遊離シアンを測定する装
置としてはJISでは,ピリジン・ピラゾロン等を用い
る吸光法が知られている。この方法は検出限界が10p
pbで,最近の高感度測定要求には応えられない。ま
た,測定方法も繁雑で熟練を要するという問題がある。
また,簡単な方法としてイオン電極法があるが,この方
法は感度が著しく低いという問題がある。
【0003】一方,最近イオンクロマトグラフィーによ
って遊離シアンを高感度で選択性高く測定する方法が実
用化されている。図7は上記イオンクロマトグラフィー
による遊離シアン測定装置である。図において1は溶離
液(0.001MNa2CO3/0.01MNa2BO3
0.015Mエチレンジアミン)を毎分2.3ml程度
の流量で送出するポンプであり,2は計量管3及び切換
え弁(a〜f)を有する切換えバルブである。4は恒温
槽5内に配置され切換えバルブ2に一端が接続された陰
イオン交換体を充填した陰イオン分離カラム,6はこの
分離カラム4の他端に接続された銀電極を作用電極とし
た電気化学検出器(以下単に検出器という)である。
【0004】上記の構成において,ポンプ1から送出さ
れる溶離液は通常は切換えバルブの弁a→fを介して分
離カラム4を通り検出器6を経て排出されている。ま
た,切換えバルブ2には試料注入口dから試料が注入さ
れ弁e→計量管3→弁b→弁cを介して排出されてい
る。次に,切換えバルブ2が切換わると溶離液は弁a→
弁b→計量管3→弁e→弁fを介して試料を取り込んで
分離カラム4を通って検出器6側に流れる。このとき,
分離カラム4は試料に含まれる複数の成分を所定の時間
差で送出する。図8は上記の装置により遊離シアンを検
出した一例を示すものである。
【0005】図9は他の従来例を示すもので,図7の従
来例と同一要素には同一符号を付してある。図において
8は0.05〜0.2M/l程度のNaOHからなるp
H調整液を毎分0.5〜2ml程度分離カラム4の出口
に送出する第2ポンプであり,9は分離カラム4からの
溶出液とpH調整液の混合を促進する内径0.25m
m,長さ1m程度のテフロンからなるミキシングチュー
ブである。
【0006】なお,ここでは分離カラム4としては内径
8mm,長さ250mm程度の陽イオン交換体を充填し
たイオン排除型を用い,第1ポンプ1は2mMH3PO4
でなる酸性の溶離液を毎分1ml程度送出する。そし
て,ここではCN-イオンは次式により酸性溶離液中で
はイオン解離が抑えられる。 HCN←→H++CN- 即ち,弱酸性下でイオン排除クロマトグラフィーを行
い,分離カラム4からの溶出液をpH調整液によってア
ルカリ性にすることによりCN-イオンを電気化学的方
法で検出している。
【0007】図10は上記の装置により標準液を用いて
測定したクロマトグラムを示すもので,(a)図はCN
- 1ppmの標準液を用いたもの,(b)図はCN- 1p
pmとCl-1000ppmを含む標準液を用いたも
の,(c)図はCl-1000ppmの標準液を用いた
ものである。これらの図に示すようにCl-イオンは
4.8分後に,CN-イオンは12.5分後に溶出して
おり,Cl-イオンの妨害を受けずにCN-イオンを測定
できることが分かる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,図7に
示す従来例においては自然界に広く共存する硫化水素イ
オンと遊離シアンがほぼ同じ保持時間で分離カラムから
溶出するため,硫化水素イオン濃度が高く遊離シアン濃
度が低い場合には,硫化水素イオンが干渉し遊離シアン
濃度を正確に測定することができないという問題があ
る。また,図9に示す方法は遊離シアンを選択性高く高
感度で測定できるが,河川水等の実試料ではその中に含
まれる硫化水素イオンや銀電極に反応する物質が不可逆
反応で銀電極を劣化させ,遊離シアンを測定できないと
いう問題があった。本発明は上記従来技術の問題点を解
決するためになされたもので,遊離シアンを選択性高く
高感度で測定するとともに河川水等の実試料においても
銀電極を劣化させることのない遊離シアン測定装置を実
現することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為に
本発明は、請求項1においては、所定の流速で流れる溶
離液中に試料を注入する試料注入手段と、この試料注入
手段の後段に配置され、前記試料に含まれる複数種のイ
オン分離を行う分離カラムと、この分離カラムからの溶
出液と無反応液を切換えて電気化学検出器側に流す切換
えバルブと、前記溶出液と無反応液にpH調整液を混合
する液体混合手段と、前記切換えバルブの切換えを制御
する制御手段を備え、この制御手段は、通常は前記無反
応液を前記電気化学検出器側に流しておき、前記試料注
入後この試料に含まれる遊離シアンのピークが前記切換
えバルブを通過する時間帯のみ前記カラムからの溶出液
が電気化学検出器側に流れるように制御することを特徴
とするものであり、
【0010】請求項2においては、請求項1記載の遊離
シアン測定装置において、液体混合手段を所定の温度に
制御する制御手段を備えたことを特徴とするものであ
り、請求項3においては、請求項1又は2記載の遊離シ
アン測定装置において、試料の存在を確認する為の試料
検出装置を設けたことを特徴とするものである。
【0011】
【作用】第1切換えバルブは所定の流量で流れる溶離液
中に所定のタイミングで試料を注入する。注入された試
料に含まれる遊離シアンは前段の配管→分離カラム→後
段の配管の長さによりそのピークが第2切換えバルブを
通る時間を推定することができる。そして遊離シアンの
ピークが通過するタイミングで第2切換えバルブを切換
えればCN-イオンが含まれる部分のみを検出器に導く
ことができる。また,試料検出器の出力は装置に試料が
確実に取り込まれているか否かの判定手段として機能す
る。
【0012】
【実施例】図1は本発明による遊離シアン測定装置の一
実施例を示す構成図である。図において図に示す従来
例と同一要素には同一符号を付してある。この実施例で
は第1ポンプから送出される溶離液は第3切換えバルブ
10を介して第1切換えバルブ2に送出されており、ま
た、この第1切換えバルブ2には試料若しくは標準液が
第4ポンプ11、第5ポンプ12及び第4切換えバルブ
13を介して送出される様になっている。
【0013】15は第3ポンプであり,検出器6の出力
に反応しない無反応液体(例えば超純水や溶離液と同じ
液,希薄な酸若しくは希薄なアルカリ液等)を第1ポン
プ1と同様の流量で送出する。16は分離カラム4から
の溶出液と第3ポンプ15からの無反応液体をミキシン
グチューブ9側へ切換える第2切換えバルブである。な
お,第1〜第4切換えバルブ(2,16,10,13)
には例えば電磁弁が用いられ所定のタイミングで図示し
ない制御装置により切換えられる。
【0014】上記の構成において、はじめ第2切換えバ
ルブ16は点線で示す弁a、d及びc、bが導通してお
り、第2切換えバルブ16からの無反応液は弁bを介し
て排出しておく。そして第4切換えバルブ13は点線で
示す弁b→弁c間を開として第1切換えバルブの計量管
3に例えばCN-1ppmの標準液を流しておく。また、
第1ポンプ1→第3切換えバルブ10のa→f→第1切
換えバルブ2のa→f→分離カラム4→第2切換えバル
ブ16のa→d→ミキシングコイル9を介して検出器6
に溶離液を流しておき、同時に第2ポンプ8からはpH
調整液所定の流量でミキシングコイル9側に流してお
く。
【0015】次に所定のタイミングで第1切換えバルブ
2が点線で示す流路に切換わると溶離液は計量管3中の
CN- 1ppmの標準液を取り込んで分離カラム4へ流
入する。そして分離カラム4はCN- イオンを分離して
検出器6側に送出するが,このとき,前記第1切換えバ
ルブ2での切換えタイミングから検出器6がCN-イオ
ンを検出するまでの時間を測定しておく。この時間から
CN-イオンが第2切換えバルブ16を出てミキシング
チューブ9を通り検出器6に達する時間を差し引き,C
-イオンが第2切換えバルブ16を通過する時間を決
定する。
【0016】そして,制御装置は通常は第2切換えバル
ブ16の弁a,b及びc,d間を開としておきCN-
オンが通過する直前に弁a,d及びc,b間を開としC
-イオンが通過した直後に第2切換えバルブ16の弁
a,b及びc,d間を開とする。即ち,第2切換えバル
ブ16は標準液に含まれるCN-イオンが通過するタイ
ミングに合わせて切換え動作を行う。
【0017】次に第4切換えバルブ13の弁d→弁c間
を開として第1切換えバルブ2側に試料を流し、第1切
換えバルブの計量管3に試料を流しておく。そして前
述と同様のタイミングで第1切換えバルブ2と第2切換
えバルブ16を切換えれば試料に含まれる複数の成分の
うちCN-イオンのみを検出器6に送出することができ
る。なお、検出器6は分離カラム4からの溶出液の他、
溶離液やpH調整液、無反応液体が通過するが特にCN
-イオンは液の温度により検出値が変動する。
【0018】図2は上記の装置によりCN-イオン濃度
80ppbの標準試料を用いて検出器6の指示値と液温
の関係を実験により求めたものである。図から明らかな
様に1℃当たり1ppb程度の測定誤差が生じる。従っ
て図1に示すように望ましくは検出器6の直前にミキシ
ングコイル9を含んで温度維持手段20を設け液の温度
を所定の温度(例えば30℃程度)にしておく。その結
果,測定値が周囲温度の影響を受けなくなり,より正確
なCN-イオンの測定が可能となる。
【0019】ところで,このような装置の測定対象が例
えば河川水の場合,遊離シアン濃度は常時検出限界以下
である。従って測定値は常時零を表示し続けることとな
る。一般に試料の取入れ口にはフィルターが用いられる
が,河川水の汚れが激しい場合はフィルターに目詰りが
おこり試料の取入れが出来なくなる。そのような場合試
料に含まれる遊離シアンの濃度が零なのか,試料の取入
れがないので零なのかの判別がつかないという問題があ
る。
【0020】図3は試料が確実に取入れられていること
を判定するための装置を付加した構成図であり,図2と
の相違は第2切換えバルブ16の後段に導電率検出器3
0を設けた点にある。図4は導電率検出器の出力と時間
の関係を示すクロマトグラムであり,この図は通常は溶
離液と調整液の混合液の導電率が1000μs/cmで
あるものが,試料(水)の取り込みから5分経過後にA
で示す変化(ウオーターディップ)が生じた状態を示し
ている。
【0021】図5は電気化学検出器の出力と時間の関係
を示し,およそ12分経過後にBで示す遊離シアンのピ
ークが生じている。図6は図4及び図5のクロマトグラ
ムを合成した状態を示すものである。ここでは,導電率
検出器30の出力0〜1000μs/cmを1〜10V
の信号(A’)に変換し,電気化学検出器6の出力0〜
500nAを0〜1Vの信号(B’)に変換する。そし
て1分析周期を15分とし,0〜10分(イとロの間)
は導電率検出器の信号を10〜15分(ロとハの間)の
間に電気化学検出器の信号を記録するようにしたもので
ある。
【0022】なお,図4の実施例においては導電率検出
器30を第2切換えバルブ16の後段に配置したが,第
2切換えバルブの前段に配置してもよく,試料が流れる
途中であれば何処でもよい。また,溶離液として硝酸
(HNO3)水溶液を用いた場合には導電率検出器の替
わりに紫外可視吸光検出器を用いて試料の存在を確認し
てもよい。
【0023】
【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明した様
に本発明によれば、切換えバルブで分離カラムからの溶
出液と無反応液を切換えて電気化学検出器側に流し、液
体混合手段で溶出液と無反応液にpH調整液を混合し、
切換えバルブの切換えを制御手段で制御するようにし、
この制御手段は、通常は無反応液を電気化学検出器側に
流しておき、試料注入後この試料に含まれる遊離シアン
のピークが切換えバルブを通過する時間帯のみカラムか
らの溶出液が電気化学検出器側に流れるようにしたの
で、バックグラウンドのない正確な測定が可能となり、
また、試料に含まれる銀電極を劣化させる成分を排除す
ることができる。その結果、寿命の長い遊離シアン測定
装置を実現することができる。また、試料の存在を確認
するための検出器を設けることにより信頼性の向上をは
かることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1の遊離シアン測定装置の一実
施例を示す構成説明図である。
【図2】電気化学検出器のCN-イオン濃度の指示値と
液温の関係を示す図である。
【図3】本発明の請求項2の遊離シアン測定装置の一実
施例を示す構成説明図である。
【図4】図3に示す導電率検出器の出力を示す図であ
る。
【図5】図3に示す電気化学検出器の出力を示す図であ
る。
【図6】導電率検出器と電気化学検出器の出力を電圧に
変換し合成して示す図である。
【図7】従来の遊離シアン測定装置の構成説明図であ
る。
【図8】図8の装置により遊離シアンを測定した一例を
示す図である。
【図9】従来の遊離シアン測定装置の他の実施例を示す
構成説明図である。
【図10】図10の装置により遊離シアンを測定した一
例を示す図である。
【符号の説明】
1 第1ポンプ 2 第1切換えバルブ 3 計量管 4 分離カラム 5 恒温槽 6 電気化学検出器 8 第2ポンプ 9 ミキシングコイル 10 第3切換バルブ 11 第4ポンプ 12 第5ポンプ 13 第4切換バルブ 16 第2切換バルブ 20 温度維持手段 30 導電率検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 30/14 G01N 30/26

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の流速で流れる溶離液中に試料を注入
    する試料注入手段と、この試料注入手段の後段に配置さ
    れ、前記試料に含まれる複数種のイオン分離を行う分離
    カラムと、この分離カラムからの溶出液と無反応液を切
    換えて電気化学検出器側に流す切換えバルブと、前記溶
    出液と無反応液にpH調整液を混合する液体混合手段
    と、前記切換えバルブの切換えを制御する制御手段を備
    え、この制御手段は、通常は前記無反応液を前記電気化
    学検出器側に流しておき、前記試料注入後この試料に含
    まれる遊離シアンのピークが前記切換えバルブを通過す
    る時間帯のみ前記カラムからの溶出液が電気化学検出器
    側に流れるように制御することを特徴とする遊離シアン
    測定装置。
  2. 【請求項2】液体混合手段を所定の温度に制御する制御
    手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の遊離シア
    ン測定装置。
  3. 【請求項3】試料の存在を確認する為の試料検出装置を
    設けたことを特徴とする請求項1又は2記載の遊離シア
    ン測定装置。
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