JP3497429B2 - 水中アルカリ度測定装置 - Google Patents

水中アルカリ度測定装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水中、特に海水中
のアルカリ度測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】水のアルカリ度は、水に酸を加えて中和
し、中和に要する酸の当量数と定義される。したがって
水のpHが同じであっても溶存塩の量と種類とによって
アルカリ度は異なる。たとえば食塩(NaCl)のよう
な中性の塩は、アルカリ度はない。これに対して、炭酸
(H3CO3)、ホウ酸(B(OH)3)、リン酸(H3
4)、ケイ酸(H2SiO3)のような塩は、アルカリ
度がある。ホウ酸、リン酸、ケイ酸は水に対する溶解度
が小さい、または酸としての解離度が充分小さいため、
海水では、アルカリ度の95%以上が炭酸によってい
る。ホウ酸によるアルカリ度は数%、その他の弱酸によ
るアルカリ度はそれより1桁少ない。
【0003】従来のアルカリ度の測定は、一定量の海水
をビーカなどの開放容器に採取し、塩酸で滴定して、塩
酸の滴定量から求めている。しかし炭酸の解離した炭酸
水素イオン(HCO3 -)や炭酸イオン(CO3 2-)は、
中和が進むに従い炭酸(H2CO3)となり、さらに炭酸
ガス(CO2)となって海水中から気散し、正確なアル
カリ度の測定ができない。
【0004】図5は、開放容器による誤差をなくすため
に提案された従来技術のアルカリ度測定装置1の断面図
である。測定装置1は、外層2と内層3とから構成さ
れ、内層3は計量器を兼ね、その内部は海水などの被検
水で充満される。内層3の上部に蓋体4を取付け、余分
の被検水は、溢流バルブ5から内層3外へ放出される。
蓋体4には溢流バルブ5の外にシリンジ6、滴定チップ
7、pH電極8および温度検出手段9が取付けられ、滴
定チップ7から一定濃度の塩酸が滴下され、内層3の底
部に設けられたマグネティックスターラ10で、内層3
は内が撹拌され、被検水のpHがpH電極8で測定され
る。シリンジ6は、塩酸を滴下することによる内層3内
の容積の増加に対応するために設けられており、滴定が
進むに従ってシリンジ6が上昇し内層3内の容積を増加
させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図5に示す従来技術の
アルカリ度測定装置1では、溢流バルブ5、pH電極8
などが取付けられた蓋体4を被検水毎に取外し、取付け
せねばならず、その操作は複雑で熟練を要するものであ
る。このため自動化が困難であり、多くの被検水のアル
カリ度を連続して測定することができない。
【0006】本発明の目的は、前記従来技術の測定装置
の問題点を解決し、取扱操作が簡単で自動化が容易な水
中アルカリ度測定装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも滴
定手段と、pH測定手段と、撹拌手段と、弁を有する大
気開放細管と、シリンジとを備えた密閉された測定セル
と、前記測定セルの外部に設けられ、一定量の被検水を
計量する計量管と、計量管で計量された被検水を前記測
定セルに導入する送液手段とを含むことを特徴とする水
中アルカリ度測定装置である。
【0008】本発明に従えば、外部に計量管を有するの
で、送液手段と弁を有する大気開放細管とによって、一
定量の被検水が測定セルに供給される。このため、従来
技術の蓋体を取付け、取外しすることなく、簡単な操作
でアルカリ度の測定ができる。
【0009】また本発明は、前記密閉された測定セル
が、さらに排水手段を備えることを特徴とする。
【0010】本発明に従えば、測定セルには排水手段が
設けられるので、1つの被検水の測定が終了すれば、被
検水を排水し、測定セル内を洗浄し、引続いて次の被検
水の測定に移ることができる。これによって、自動化が
容易となり、連続して多くの被検水の測定が可能とな
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態によって、本発
明を具体的に説明する。
【0012】図1は、本発明の実施の一形態の水中アル
カリ度測定装置21の系統図である。本装置21は、本
体部A、切換部B、送液部Cおよび記録制御部Dを構成
要素とする。
【0013】本体部Aは、計量管22と、測定セル31
と滴定ビュレット26とを含む。計量管22は、一定量
の被検水を計量し、これを測定セル31に送る。測定セ
ル31は、通常は取付け、取外しすることのない蓋部に
ガラス電極32、シリンジ33、撹拌機34、大気開放
細管35および被検水送入管36、滴定管37が設けら
れる。大気開放細管35には大気開放弁V6が設けら
れ、また測定セル31の底部には排水弁V7が設けら
れ、排水管38に接続される。滴定ビュレット26は、
塩酸貯槽27と、一定時間、たとえば10秒毎に、一定
量、たとえば0.2mlの塩酸を滴定管37に送る手段
28とを含む。
【0014】送液部Cは、洗浄水貯槽41と、複数(図
1では3個)の被検水貯槽42(個別には42−1,4
2−2,…,42−n)とが設けられ、それぞれ開閉バ
ルブV3,V4(個別にはV4−1,V4−2,…,V
4−n)を介してポンプPの吸引部に接続される。また
ポンプPの吸引部は、シリカゲル層43およびソーダラ
イム層44によって湿分や炭酸ガスを除去した清浄空気
を開閉バルブV5を介して吸引する。ポンプPは、開閉
バルブV3〜V5のうち開いているバルブと接続され、
洗浄水、被検水または清浄空気を吸引して、切換部Bに
送る働きをする。
【0015】切換部Bは、六方弁である第1切換弁V1
と三方弁である第2切換弁V2とから構成され、2つの
切換弁によってポンプPの吐出部を後述するように切換
え、被検液を計量管22に送り、計量管22の被検液を
測定セル31に送り、洗浄水を直接測定セル31に送
る。
【0016】記録制御部Dは、測定セル31のpH測定
手段であるガラス電極32の出力を時間の経過とともに
記録する記録計51と、マイクロコンピュータなどで構
成され、タイマ53を含み、前記バルブV1〜V8、ポ
ンプP、撹拌機34、滴定ビュレット26などを一定の
プログラムによって運転制御する制御器52とから構成
される。
【0017】 図2は、制御器52に関連する電気結線
図である。次に制御器52による水中の全アルカリ度測
定の制御動作を図3のフローチャートで説明する。正常
に本装置21が停止された状態では、ガラス電極32は
洗浄水(純水)に浸漬された状態、すなわち測定セル3
1は洗浄水が満たされた状態にある。本装置21がスタ
ートすると、ステップS1に進み、排水バルブV7が開
く。大気開放バルブV6は開いているので、測定セル3
1内の洗浄水が排出される。一定時間の経過によって排
水が完了すると、ステップS2に進み、開閉弁V7が閉
じ、開閉弁V4が開き、第2切換弁V2がCOM−NO
方向に通じ、第1切換弁V1が実線方向に切換わり、ポ
ンプPが運転され、たとえば第1の被検水が一定時間排
水され、途中の配管が被検水で満たされる。気液センサ
46の位置に被検水が来ると、ステップS3に進み、第
2切換弁V2がCOM−NC方向に、第1切換弁V2が
鎖線方向に切換わり、被検水が計量管22に満たされ
る。気液センサ46の位置に被検水が来ると、ステップ
S4に進み、開閉弁V4が閉じ、開閉弁V5が開き、第
1切換弁V1が実線方向に切換わり、清浄空気によって
計量管22内の被検水が測定セル31に送られる。この
とき大気開放弁V6は開いているので、測定セル31内
の空気は大気開放細管35から放出される。気液センサ
47の位置に清浄空気が来ると、ステップS5に進み、
第1切換弁V2がCOM−NOに切換わり、大気開放弁
V6が閉じ、測定セル31が密閉状態となる。なお、こ
のときポンプPが停止し、開閉弁V5が閉じる。
【0018】測定セル31が密閉状態になると、ステッ
プS6に進み、被検水のアルカリ度の測定が行われる。
アルカリ度の測定のために、まず撹拌機34が回転し、
次に滴定ビュレット26から、たとえば10秒毎に0.
2mlの0.1N塩酸が被検水に加えられ、この間連続
して被検液の電位差がガラス電極32によって測定さ
れ、その結果が記録計51に記録される。ガラス電極3
2の出力(電位差)が塩酸の1回の滴下(0.2ml)
によってほとんど変化しなくなった時点で測定は終了
し、撹拌機34が停止し、記録計51の記録が停止す
る。
【0019】 アルカリ度の測定が停止すると、ステッ
プS7に進み、大気開放弁V6と排水弁V7とが開き、
測定セル31内の被検水が排出される。一定時間の経過
によって排水が完了すると、ステップS8に進み、排水
弁V7が閉じ、開閉弁V3が開き、第1切換弁V1が鎖
線に切換わり、ポンプPが運転され、測定セル31内に
洗浄水が計量管22を通さずに送られる。一定時間経過
して、洗浄水が測定セル内に満たされると、ステップS
9に進み、ポンプPが停止し、開閉弁V3が閉じ、撹拌
機34が運転され、測定セル31内が洗浄される。一定
時間洗浄されると、ステップS10に進み、撹拌機34
が停止する。次にステップS11に進み、次の被検水が
あるか否かが判断される。次の被検水があれば、ステッ
プS12で次の被検水に移る。図1の例では、第1の被
検水の測定が終われば、第2の被検水に移り、第2の被
検水の測定が終われば第3の被検水に移り、ステップS
2〜S11を繰返す。ステップS11で次の被検水がな
ければ、ステップS13に移り、開閉弁V3を開き、ポ
ンプPを運転して、測定セル31内に洗浄水を満たす。
一定時間経過して測定セル31内に洗浄水が満たされれ
ばステップS13に進み、ポンプPを停止し、開閉弁V
3を閉じ、ステップS14で一連の操作を終了する。
【0020】前記本装置21は、本体部A、切換部B、
送液部Cおよび記録制御部Dを含み、連続的に複数個の
被検水のアルカリ度を自動測定するものであるが、本体
部Aのみから構成され、作業員によって被検水を計量管
22に導入し、これを計量管22から測定セル31に移
し、撹拌機34を回転して、ガラス電極32の出力を見
ながら、手動のビュレットで滴定するものであってもよ
い。
【0021】図4は、本装置1を用いて計量管22で計
量された約100mlの海水を0.1N塩酸で滴定した
ときの塩酸滴定量と、ガラス電極で測定した電位差の関
係を示すグラフである。この場合、塩酸滴定量2.0m
lと2.2mlとでは電位差が変わらず、この時点で滴
定は終了する。これからアルカリ度は2.0mmol/
kgとなる(実際には計量管の容積が93mlであった
ので2,151μmol/kgとなった)。
【0022】表1は、外洋海水の被検水を10回繰返
し、本装置21を用いて、アルカリ度を測定した結果で
ある。
【0023】
【表1】
【0024】表1の結果から、本装置21を用いた場合
の標準偏差(1σ)は1.74であった。これは図5に
示す従来装置を用いるよりも充分小さい。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、測定セル
と計量管とを有するので、アルカリ度の測定の度に、ガ
ラス電極やシリンジなどを有する測定セルの蓋体を取外
し、取付ける必要がなく、簡単な操作で水中アルカリ度
の測定ができる。また自動化も容易である。測定セルに
は、シリンジ33が備えられ、さらに弁V6を有する大
気開放細管35が備えられ、この測定セルの外部には、
計量管が設けられる。したがって、密閉された測定セル
によるアルカリ度の測定が可能になるとともに、大気開
放細管35に設けられた弁V6を開くことによって、被
検水の供給、排出が可能となり、測定の自動化が可能に
なる。さらに排水手段を備えることによって、測定セル
内の洗浄も自動化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の水中アルカリ度測定装
置21の系統図である。
【図2】制御器52に関連する電気結線図である。
【図3】制御器52の制御操作を説明するフローチャー
トである。
【図4】0.1N−塩酸で約100mlの海水を滴定し
たとき、塩酸量とガラス電極の出力との関係を示すグラ
フである。
【図5】従来技術の水中アルカリ度測定装置1の断面図
である。
【符号の説明】
21 水中アルカリ度測定装置 22 計量管 26 滴定ビュレット 31 測定セル 32 ガラス電極 33 シリンジ 34 撹拌機 35 大気開放細管 36 被検水送入管 37 滴定管 41 洗浄水槽 42 被検水槽 43 シリカゲル層 44 ソーダライム層 46,47 気液センサ 51 記録計 52 制御器 A 本体部 B 切換部 C 送液部 D 記録制御部 P ポンプ V1,V2 切換弁 V3〜V7 開閉弁
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−99100(JP,A) 特開 平6−307994(JP,A) 特開 平7−151666(JP,A) 特開 平5−126794(JP,A) 特開 昭54−130088(JP,A) 特開 昭54−124789(JP,A) 特開 平8−101158(JP,A) 特開 平8−192195(JP,A) 特開 平5−264537(JP,A) 特開 平10−197521(JP,A) 特開 平8−68773(JP,A) 特開 平9−269323(JP,A) 特公 平6−30757(JP,B2) 特公 昭63−61620(JP,B2) 実公 平7−55491(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 33/00 - 33/46 G01N 27/416 G01N 35/00 - 35/10 G01N 1/00 - 1/44 JICSTファイル(JOIS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも滴定手段と、pH測定手段
    と、撹拌手段と、弁を有する大気開放細管と、シリンジ
    とを備えた密閉された測定セルと、 前記測定セルの外部に設けられ、一定量の被検水を計量
    する計量管と、 計量管で計量された被検水を前記測定セルに導入する送
    液手段とを含むことを特徴とする水中アルカリ度測定装
    置。
  2. 【請求項2】 前記密閉された測定セルが、さらに排水
    手段を備えることを特徴とする請求項1記載の水中アル
    カリ度測定装置。
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