JP3223097B2 - 溶液中に含まれる複数成分の濃度分析方法 - Google Patents

溶液中に含まれる複数成分の濃度分析方法

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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、溶液中に含まれ
る複数成分の濃度分析方法に関する。
【0002】
【従来の技術】溶液中に含まれる複数の成分(含有物)
の濃度を分析する方法(以下、単に濃度分析方法とい
う)の一つに、光源からの光を、溶液および参照試料を
透過させて、試料スペクトルと参照スペクトルを求め、
これらのスペクトルから吸光度スペクトルを求め、さら
に、この吸光度スペクトルを、多変量解析法などの手法
によりデータ処理することにより、試料に含まれる複数
の成分の濃度を求める方法がある。
【0003】上記方法によって、例えば、溶媒B0 に複
数の成分B1 ,B2 ,…,Bn が溶けている溶液Sにお
ける成分B1 ,B2 ,……,Bn の濃度を分析する場
合、従来は図2に示すようにしていた。
【0004】すなわち、図2(A)に示すように、溶媒
0 を「参照」(参照試料)として用い、これをセル1
に入れて、このセル1を分光手段2と検出器3との間の
光路に設け、光源4からの光(例えば単色光)を分光器
などの分光手段2によって分光し、波長λの光で走査し
てそのときのセル透過光を検出器3で受光し、参照スペ
クトルI0 (λ)を得る。
【0005】そして、同図(B)に示すように、「試
料」としての溶液Sをセル1に入れて、このセル1を、
上記と同様に、分光手段2と検出器3との間の光路に設
け、光源4からの単色光を分光手段2によって分光し、
波長λの光で走査してそのときのセル透過光を検出器3
で受光し、試料スペクトルI(λ)を得る。
【0006】次いで、前記両スペクトルを用いて、吸光
度スペクトルA(λ)を、 A(λ)=log100 (λ)/I(λ) ……(1) なる式によって求め、さらに、この吸光度スペクトルA
(λ)を、多変量解析法などのデータ処理法によりデー
タ処理して、前記成分B1 ,B2 ,……,Bn の濃度を
求めるのである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の濃度分析方法では、溶媒B0 を参照試料としている
ため、溶媒B0 そのものの濃度を算出することができな
い。このため、次のような不都合があった。すなわち、
溶液S中に気泡が含まれていると、溶液Sの光透過率は
一般に高くなり、したがって、試料スペクトルI(λ)
は、溶液S中に気泡が含まれてない場合のそれに比べて
大きくなり、結果的に、図3に示すように、吸光度スペ
クトルA(λ)は、気泡が含まれている場合の方(図中
のa)が気泡が含まれない場合(図中のb)よりも小さ
くなる。そのため、測定された成分B1 ,B2 ,……,
n の濃度は実際よりも小さめとなり、結果に誤差が生
じることとなる。
【0008】そして、上述したように、従来の濃度分析
方法では、溶媒B0 の濃度が判らないため、溶液Sに気
泡が含まれているか否かを的確に判断することができ
ず、したがって、データ処理によって気泡影響を除去す
ることができなかった。
【0009】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、気泡による濃度誤差を低減し、
溶液中に含まれる成分の正確な濃度を得ることができる
濃度分析方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、光源からの光を、溶液および参照試
料を透過させて、試料スペクトルと参照スペクトルを求
め、これらのスペクトルから吸光度スペクトルを求め、
さらに、この吸光度スペクトルをデータ処理して溶液中
に含まれる複数成分の濃度を分析する方法において、前
記参照試料として空気または気泡と同成分の気体を用い
て濃度分析を行い、このときに得られる溶液中に含まれ
る成分の濃度の合計値が所定の範囲外の値であるとき、
前記溶液に気泡が混入していると見なすようにしてい
る。
【0011】
【発明の実施の形態】この発明では、光源からの光を、
溶液および参照試料を透過させて、試料スペクトルと参
照スペクトルを求め、これらのスペクトルから吸光度ス
ペクトルを求め、さらに、この吸光度スペクトルをデー
タ処理して溶液中に含まれる複数成分の濃度を分析する
方法において、前記参照試料として空気または気泡と同
成分の気体を用いて濃度分析を行い、このときに得られ
る溶液中に含まれる成分の濃度の合計値が所定の範囲外
の値であるとき、前記溶液に気泡が混入していると見な
して、そのデータを除外するようにしている。
【0012】また、前記溶液に気泡が混入している場
合、各成分の濃度に補正係数を乗ずるようにしてもよ
い。
【0013】
【実施例】実施例について、図面を参照しながら説明す
る。図1は、この発明の濃度分析方法の第1実施例を説
明するための図で、同図(A)に示すように、参照試料
として空気Gを用いて、参照スペクトルI0 (λ)を得
るようにしている。つまり、空気を封入したセル1を分
光手段3と検出器4との間の光路に設け、光源2からの
単色光を分光器などの分光手段3によって分光し、波長
λの光で走査してそのときのセル透過光を検出器4で受
光し、参照スペクトルI0 (λ)を得るのである。
【0014】そして、溶液Sについては、従来と同様に
する。つまり、同図(B)に示すように、溶液Sをセル
1に入れて、このセル1を分光手段3と検出器4との間
の光路に設け、光源2からの単色光を分光手段3によっ
て分光し、波長λの光で走査してそのときのセル透過光
を検出器4で受光し、試料スペクトルI(λ)を得るの
である。
【0015】次いで、前記両スペクトルを用いて、前記
(1)式に基づいて吸光度スペクトルA(λ)を求め、
さらに、この吸光度スペクトルA(λ)を、多変量解析
法を用いてデータ処理する。このデータ処理によって、
溶媒B0 、成分B1 ,B2 ,……,Bn にそれぞれ対応
する濃度C0 ,C1 ,C2 ,……,Cn が得られる。
【0016】ところで、前記濃度C0 ,C1 ,C2 ,…
…,Cn の合計値Tは、通常、 T=C0 +C1 +C2 +……+Cn ≒100% である。
【0017】しかしながら、試料である溶液S中に気泡
が含まれている場合、既に説明したように、試料スペク
トルI(λ)が、溶液S中に気泡が含まれていない場合
よりも、小さな値となるため、前記合計濃度Tも100
%よりも小さくなる。すなわち、溶液S中の溶媒B0
含む成分B1 ,B2 ,……,Bn の濃度の合計値Tが溶
液S中の気泡の有無やその多い少ないの指標となる。
【0018】したがって、前記合計値Tがある値以上の
とき、例えば99%以上のときは気泡が含まれてないと
判断し、99%未満のときは気泡が含まれていて、その
ときのデータは気泡影響を受けていると見なして除外す
るのである。例えば、5点のデータを移動平均すること
により濃度を算出している場合、気泡影響を受けている
と判断したデータが一つあるときは、そのデータを除い
た残り4点のデータの平均をとるのである。これによっ
て、気泡影響の少ない正確な濃度値を得ることができ
る。
【0019】上記第1実施例の濃度分析方法は、試料ス
ペクトルI(λ)の測定の最中に、気泡が発生したり、
消滅したり、あるいはその量が変化しても適用すること
ができるが、このようなことが生じないような場合に
は、次に説明する第2実施例のようにすることができ
る。
【0020】すなわち、この実施例では、試料スペクト
ルI(λ)を求め、これに基づいて溶媒B0 および成分
1 ,B2 ,……,Bn の濃度を求めるところまでは、
第1実施例と同じであり。異なる点を以下に説明する。
【0021】すなわち、上述したように、溶液S中に気
泡が含まれている場合、濃度の合計値Tは100%より
も小さくなる。今、体積でk%の気泡が含まれている場
合、 T≒(100−k)% となる。このとき、溶媒B0 および各成分B1 ,B2
……,Bn の濃度C0 およびC1 ,C2 ,……,C
n は、気泡影響がない場合に比べて、(100−k)/
100倍、すなわち、T/100倍の大きさになってい
る。
【0022】したがって、前記データ処理によって得ら
れた各濃度C0 ,C1 ,C2 ,……,Cn に、前記T/
100の逆数、すなわち、100/Tを補正係数として
乗ずることにより、気泡影響を除去した濃度C0 ’,C
1 ’,C2 ’,……,Cn ’が得られる。すなわち、 Ci ’=Ci ×100/T ここで、i=0,1,
2,……n とするのである。
【0023】上記いずれの実施例においても、参照試料
として空気Gを用いているが、空気Gに代えて、溶液S
中の気泡と同じ成分の気体を用いてもよい。
【0024】
【発明の効果】この発明は、以上のような形態で実施さ
れ、以下のような効果を奏する。
【0025】この発明によれば、溶液中の溶媒の濃度が
判るので、溶媒および各成分の濃度の合計値を確実に求
めることができる。そして、前記合計値がある一定の範
囲にあるか否かによって、溶液に気泡が含まれているか
否かを判別することができる。したがって、溶液に気泡
が含まれている場合、これを除外して平均するなどして
濃度を求めたり、得られた濃度に適宜の補正係数を乗ず
るなどすることにより、溶液中に含まれる成分の正確な
濃度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の濃度分析方法を説明するための図で
ある。
【図2】従来の濃度分析方法を説明するための図であ
る。
【図3】溶液に気泡が含まれているときの吸光度スペク
トルと気泡が含まれていないときの吸光度スペクトルを
概略的に示す図である。
【符号の説明】
1…セル、4…光源,S…溶液、B0 …溶媒。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−161546(JP,A) 特開 平2−262034(JP,A) 特開 平8−82593(JP,A) 特表 昭64−500541(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/61 WPI(DIALOG)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からの光を、溶液および参照試料を
    透過させて、試料スペクトルと参照スペクトルを求め、
    これらのスペクトルから吸光度スペクトルを求め、さら
    に、この吸光度スペクトルをデータ処理して溶液中に含
    まれる複数成分の濃度を分析する方法において、前記参
    照試料として空気または気泡と同成分の気体を用いて濃
    度分析を行い、このときに得られる溶液中に含まれる成
    分の濃度の合計値が所定の範囲外の値であるとき、前記
    溶液に気泡が混入していると見なすことを特徴とする溶
    液中に含まれる複数成分の濃度分析方法。
  2. 【請求項2】 光源からの光を、溶液および参照試料を
    透過させて、試料スペクトルと参照スペクトルを求め、
    これらのスペクトルから吸光度スペクトルを求め、さら
    に、この吸光度スペクトルをデータ処理して溶液中に含
    まれる複数成分の濃度を分析する方法において、前記参
    照試料として空気または気泡と同成分の気体を用いて濃
    度分析を行い、このときに得られる溶液中に含まれる成
    分の濃度の合計値が所定の範囲外の値であるとき、前記
    溶液に気泡が混入していると見なして、そのデータを除
    外することを特徴とする溶液中に含まれる複数成分の濃
    度分析方法。
  3. 【請求項3】 光源からの光を、溶液および参照試料を
    透過させて、試料スペクトルと参照スペクトルを求め、
    これらのスペクトルから吸光度スペクトルを求め、さら
    に、この吸光度スペクトルをデータ処理して溶液中に含
    まれる複数成分の濃度を分析する方法において、前記参
    照試料として空気または気泡と同成分の気体を用いて濃
    度分析を行い、このときに得られる溶液中に含まれる成
    分の濃度の合計値が所定の範囲外の値であるとき、前記
    溶液に気泡が混入していると見なして、各成分の濃度に
    補正係数を乗ずるようにしたことを特徴とする溶液中に
    含まれる複数成分の濃度分析方法。
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