JP3651821B2 - Total nitrogen measuring device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、全窒素測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、環境水や工場排水に含まれる全窒素を測定する装置として、紫外線吸光光度法による全窒素測定装置がある。この全窒素測定装置においては、試料液に沈澱物などの懸濁物が含まれていると、これに起因して光散乱が生じ、これによって測定誤差が生ずるところから、本来の測定波長である220nmにおける測定のほかに、波長400〜600nmの範囲における適宜の波長においても測定を行う所謂2波長測定を行うことにより濁度補正を行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記全窒素測定装置においては、試料液にアルカリ性試薬を添加してアルカリ性にし、このアルカリ性の試料液を酸化分解した後、試料液に酸性試薬を添加して酸性とした状態で吸光測定を行っている。ところで、Fe(鉄)を始めとする多くの重金属のイオンは、それらが存在している溶液がアルカリ性であると水酸化物となり沈殿し、溶液が酸性になると溶解してイオンに戻るといった性質がある。
【0004】
したがって、前記全窒素測定装置において測定を行う場合、紫外線の測定波長において吸収を持つ重金属イオンが試料液に含まれていると、これらは一旦は水酸化物として沈殿するが、測定時には試料液が酸性であるところから前記沈殿が溶解し、このため、上述の濁度補正は全く無意味となる。
【0005】
これに対して、酸性とした後の試料液を静置して水酸化物を完全に沈降させ、上澄み液のみを測定セルに供給する所謂沈降除去法を採用することが考えられるが、このようにした場合、水酸化物の完全沈降に時間を要し、自動測定や連続測定を行うことは困難となる。
【0006】
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、重金属イオンによる妨害を確実に排除して精度よく測定を行うことができる全窒素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】
上記目的を達成するため、この発明では、重金属のイオンを含む試料液にアルカリ性試薬を添加してアルカリ性にし、このアルカリ性の試料液を、前記重金属のイオンが前記アルカリ性試薬と反応して生じた重金属水酸化物を含む状態で酸化分解し、その後、この試料液に酸性試薬を添加して酸性とし、この酸性の試料液を測定部に供給するようにした全窒素測定装置において、前記酸化分解された後のアルカリ性の試料液を濾過して試料液中に含まれる前記重金属水酸化物を除去するフィルタを設け、この濾過処理後の試料液に前記酸性試薬を添加し、その酸性の試料液を前記測定部に供給するようにしている。
【0008】
上記全窒素測定装置においては、試料液がアルカリ性であり、重金属イオンが水酸化物の状態になっているときに、試料液を濾過して、重金属水酸化物を除去するようにしているので、従来技術とは異なり、重金属イオンによる妨害を受けることがない。また、重金属水酸化物の除去を濾過によって行うようにしているので、連続測定や自動測定に何ら支障を及ぼすことがない。
【0009】
そして、上記全窒素測定装置においては、測定後、試料液を濾過する前記フィルタに酸性溶液を供給し、これを酸洗浄して前記フィルタに捕捉された前記重金属水酸化物を溶解し、当該重金属水酸化物を重金属イオンの形態とした上で除去できるようにすれば、フィルタの目詰まりを効果的に防止することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細について図を参照しながら説明する。
【0011】
図1は、この発明の全窒素測定装置の一例を概略的に示すもので、この図において、1は試料液Sの入口、2は液排出口であり、これらの間の流路3には、その上流側から、試料計量管4、希釈槽5、混合槽6、酸化分解器7、計量管8および測定部9がこの順で設けられている。そして、10はブランク水wを収容したタンク、11はその入口である。また、12は酸化試薬としてのペルオキソニ硫酸カリウム水溶液aを収容したタンク、13はアルカリ試薬としての水酸化ナトリウム水溶液bを収容したタンク、14は酸性試薬としての塩酸溶液を収容したタンクである。
【0012】
前記試料計量管4は、試料液入口1から導入される試料液Sを所定量になるように計量するものである。そして、希釈槽5は、所定量の試料液Sとタンク10からのブランク水wとが供給され、試料液Sをブランク水wによって所定倍に希釈するものである。
【0013】
前記混合槽6は、希釈された試料液S、タンク12からの所定量の酸化試薬としてのペルオキソニ硫酸カリウム水溶液a、タンク13からの所定量のアルカリ試薬としての水酸化ナトリウム水溶液bおよびタンク10から所定量のブランク水wが供給され、これらを十分混合するものである。
【0014】
前記酸化分解器7は、混合槽6からの混合された試料液Sに対して、冷陰極型水銀ランプからの紫外線を照射して、試料液Sに含まれる窒素化合物を全て硝酸イオンに変換するものである。
【0015】
前記計量管8は、試料液Sとタンク14からの塩酸溶液cとが供給され、試料液Sを所定酸性に調整するものである。そして、測定部9は、図2に示すように、両端部が紫外線透過性のセル窓91,92で封止され、試料液Sの入口93、出口94を有するセル95の一端側に、例えばパルス点灯型のキセノンランプからなる紫外光源96と干渉フィルタ97とを設けて、波長220nm紫外線をセル95に照射できるようにするとともに、セル95の他端側に、例えば半導体検出器よりなる紫外線検出器98を設けてなるものである。
【0016】
なお、上記全窒素測定装置においては、試料液Sを始めとする各液体の供給機構については省略しているが、圧縮空気を図示してない配管や制御弁を介して前記各部に適宜供給することにより、各液体を送給できるように構成されている。
【0017】
ここまでの構成は、従来の全窒素測定装置の構成と変わるところはない。この発明の全窒素測定装置が従来のものと大きく変わる点は、酸化分解された後の試料液Sを濾過し、この濾過処理後の試料液Sを測定部9に供給するようにしたことである。このようにするため、この実施例においては、酸化分解器7と計量管8との間の流路3にフィルタ15を介装している。
【0018】
前記フィルタ15としては、図示は省略するが、フィルタケース内に、耐薬品性に優れた四フッ化エチレン樹脂のようなフッ素樹脂系材料よりなり、孔径が1μm程度の孔を多数設けた適宜厚さのフィルタ本体を保持させてなるものが用いられる。
【0019】
前記全窒素測定装置の動作について、図3をも参照しながら説明する。
試料液入口1を経由した試料液Sは、試料計量管4において計量され、(ステップS1)、所定量の試料液Sが希釈槽5に送られる。
【0020】
前記希釈槽5に所定量のブランク水wがタンク10から供給され、希釈槽5内の試料液Sが希釈され(ステップS2)、この希釈後の試料液Sは、混合槽6に送られる。
【0021】
前記混合槽6には、タンク12,13からそれぞれ、酸化試薬としてのペルオキソニ硫酸カリウム水溶液a、アルカリ試薬としての水酸化ナトリウム水溶液bが供給されるとともに、タンク10からブランク水wが供給され、前記希釈後の試料液Sは、これらの溶液などと混合される(ステップS3)。このとき、試料液SにFeなどの重金属のイオンが含まれていると、これが水酸化ナトリウム水溶液bと反応して、重金属水酸化物が生ずる。
【0022】
前記混合された試料液Sは、酸化分解器7に送られて、ここで紫外線の照射を例えば15分間受ける。この紫外線照射によって、試料液S中に含まれる窒素化合物が硝酸イオンに酸化される(ステップS4)。
【0023】
前記紫外線照射によって酸化分解された試料液Sは、酸化分解器7と計量管8との間の流路3に設けられたフィルタ15を通過して計量器8に供給されるが、このフィルタ15通過時、試料液S中に含まれる重金属水酸化物がフィルタ15に捕捉される(ステップS5)。
【0024】
前記濾過処理された試料液Sは、計量器8に送られ、所定量となるように計量される(ステップS6)とともに、タンク14から酸性試薬としての塩酸溶液cを添加することにより、試料液SはそのpHが2〜3程度に調整される。この場合、試料液Sが酸性になっても、前記ステップS5において、重金属水酸化物を除去しているので、従来とは異なり、重金属イオンが試料液Sに生ずることはない。
【0025】
前記pHが酸性に調整された試料液Sは、測定部9に送られて、波長220nmの紫外吸光度を測定する(ステップS7)。この場合、上述のように、試料液Sが酸性に調整されていても、試料液Sには重金属イオンが含まれてないので、これに起因する測定誤差が生ずることはない。そして、図示してない演算処理部において、前記吸光度に基づいて所定の処理を行うことにより、試料液Sに含まれる全窒素の濃度を得ることができる。そして、この場合、ダーク補正やゼロ点補正などを併せて行うことにより、より精度の高い結果を得ることができる。なお、測定に供された試料液Sは、液排出口2から図示してない廃液流路に送り出される。
【0026】
上記紫外吸光度の測定を終了した後に、混合槽6、酸化分解器7、フィルタ15、計量管8、測定部9のセル95(図2参照)およびこれらの間の流路3に塩酸など適宜の酸性溶液を流して酸洗浄し(ステップS8)、フィルタ15のフィルタ本体に捕捉された重金属水酸化物を溶解し、これを重金属イオンの形態とした上で除去することにより、フィルタ本体の目詰まりを効果的に防止することができる。
【0027】
重金属イオンとして鉄イオンを含む試料液Sを、従来のように、フィルタを設けてない状態と、上記実施例のように、フィルタ15を介装した状態とにおいてそれぞれ測定したときの測定結果の一例を下記表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
上記表1から、酸化分解された後の試料液Sをフィルタ15で濾過して、鉄イオン(Fe3+)を水酸化鉄〔Fe(OH)3 〕として除去することにより、測定結果が小さくなっていることが分かる。そして、別途、同じ試料液Sを定性試験を行うことにより、前記測定値が小さくなっていることは、鉄イオンが除去されたことによるものであることを確認している。
【0030】
図4は、約10ppmのFe3+を含む試料液Sをセル長10mmのセル95を用いて測定したとき得られるFe3+の吸収スペクトルを示すもので、この図から、Fe3+は紫外線に強い吸収を持ち、したがって、試料液SにFe3+が含まれていれば、これによって正の誤差がもたらされることが分かる。
【0031】
以上説明したように、上記構成の全窒素測定装置によれば、試料液Sに重金属イオンが含まれていた場合、これを確実に除去することができるが、この全窒素測定装置はこれに限られるものではなく、酸化試薬としてのペルオキソニ硫酸カリウム水溶液aやアルカリ試薬としての水酸化ナトリウム水溶液bが純度が低く、これらに例えば銅などの重金属イオンが混入しているような場合にも、重金属イオンを除去することができる。
【0032】
なお、試料液S自身が懸濁物を含む場合には、試料液Sを予め濾過したり、前記2波長測定による濁度補正を併用することで対応することができる。
【0033】
また、フィルタ15のフィルタ本体に形成される小さな孔は、重金属水酸化物を捕捉できる程度であればよく、したがって、数μm以下のものであればよい。
【0034】
【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。
【0035】
この発明の全窒素測定装置においては、酸化分解された後の試料液を濾過し、この濾過処理後の試料液を測定部に供給するようにしているので、試料液に重金属イオンが含まれている場合は勿論のこと、酸化分解処理の前に試料液に添加される試薬に重金属イオンが含まれているような場合であっても、重金属イオンを確実に除去することができ、重金属イオンによる妨害を確実に排除して精度よく測定を行うことができる。
【0036】
そして、上記全窒素測定装置においては、測定後、試料液を濾過するフィルタに酸性溶液を供給し、これを酸洗浄できるようにすれば、フィルタの目詰まりを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の全窒素測定装置の一例を概略的に示す図である。
【図2】 前記装置において用いる測定部の構成を概略的に示す図である。
【図3】 前記装置による測定手順の一例を示す図である。
【図4】 Fe3+の吸収スペクトルの一例を示す図である。
【符号の説明】
7…酸化分解器、9…測定部、S…試料液、b…アルカリ性試薬、c…酸性試薬。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a total nitrogen measuring device.
[0002]
[Prior art]
For example, as a device for measuring total nitrogen contained in environmental water and industrial wastewater, there is a total nitrogen measuring device by ultraviolet absorption photometry. In this total nitrogen measuring device, if the sample solution contains a suspension such as a precipitate, light scattering occurs due to this, and this causes a measurement error. In addition to the measurement at 220 nm, turbidity correction was performed by performing so-called two-wavelength measurement in which measurement was also performed at an appropriate wavelength in a wavelength range of 400 to 600 nm.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the total nitrogen measuring device, an alkaline reagent is added to the sample solution to make it alkaline, and after this alkaline sample solution is oxidatively decomposed, an absorption reagent is added to the sample solution to make it acidic, and then absorbance measurement is performed. Yes. By the way, many heavy metal ions such as Fe (iron) have the property that when the solution in which they are present is alkaline, they precipitate as hydroxides, and when the solution becomes acidic, they dissolve and return to ions. is there.
[0004]
Therefore, when measurement is performed in the total nitrogen measuring device, if heavy metal ions having absorption at the measurement wavelength of ultraviolet rays are contained in the sample liquid, they are once precipitated as hydroxides, but at the time of measurement, the sample liquid is The precipitate dissolves from being acidic, so the above turbidity correction is completely meaningless.
[0005]
On the other hand, it is conceivable to employ a so-called sedimentation removal method in which the sample liquid after acidification is allowed to stand to completely settle the hydroxide and only the supernatant liquid is supplied to the measurement cell. In this case, it takes time for the complete precipitation of the hydroxide, and it is difficult to perform automatic measurement or continuous measurement.
[0006]
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned matters, and an object of the present invention is to provide a total nitrogen measuring apparatus capable of accurately measuring the interference by heavy metal ions without fail.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, an alkaline reagent is added to a sample solution containing heavy metal ions to make it alkaline, and this alkaline sample solution is produced by reacting the heavy metal ions with the alkaline reagent. In the total nitrogen measuring device, which is oxidatively decomposed in a state containing hydroxide and then made acidic by adding an acidic reagent to this sample solution and supplying this acidic sample solution to the measuring section, the oxidative decomposition is performed. A filter is provided to remove the heavy metal hydroxide contained in the sample liquid by filtering the alkaline sample liquid after the addition, and the acidic reagent is added to the sample liquid after the filtration treatment , and the acidic sample liquid is removed. It supplies to the said measurement part.
[0008]
In the total nitrogen measuring device, when the sample solution is alkaline and the heavy metal ions are in a hydroxide state, the sample solution is filtered to remove the heavy metal hydroxide. Unlike the prior art, there is no interference from heavy metal ions. In addition, since the heavy metal hydroxide is removed by filtration, there is no hindrance to continuous measurement or automatic measurement.
[0009]
Then, in the total nitrogen measurement device, after the measurement, an acid solution is supplied to the filter for filtering the sample solution, which was acid washed by dissolving the heavy metal hydroxide entrapped in the filter, the heavy metal If the hydroxide can be removed in the form of heavy metal ions, clogging of the filter can be effectively prevented.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 schematically shows an example of a total nitrogen measuring apparatus according to the present invention. In this figure, 1 is an inlet for a sample liquid S, 2 is a liquid outlet, and a
[0012]
The sample measuring tube 4 measures the sample solution S introduced from the sample solution inlet 1 so as to be a predetermined amount. The
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
In the total nitrogen measuring apparatus, the supply mechanism of each liquid including the sample liquid S is omitted, but compressed air is appropriately supplied to each part via a pipe and a control valve (not shown). Thus, each liquid can be fed.
[0017]
The configuration so far is not different from the configuration of the conventional total nitrogen measuring device. The point that the total nitrogen measuring apparatus of the present invention greatly differs from the conventional one is that the sample liquid S after oxidative decomposition is filtered and the sample liquid S after the filtration treatment is supplied to the measuring section 9. is there. For this reason, in this embodiment, a
[0018]
Although not shown in the drawings, the
[0019]
The operation of the total nitrogen measuring device will be described with reference to FIG.
The sample solution S that has passed through the sample solution inlet 1 is weighed in the sample measuring tube 4 (step S1), and a predetermined amount of the sample solution S is sent to the
[0020]
A predetermined amount of blank water w is supplied from the
[0021]
The
[0022]
The mixed sample solution S is sent to the
[0023]
The sample solution S oxidatively decomposed by the ultraviolet irradiation passes through a
[0024]
The filtered sample solution S is sent to the
[0025]
The sample solution S whose pH has been adjusted to be acidic is sent to the measurement unit 9 to measure the ultraviolet absorbance at a wavelength of 220 nm (step S7). In this case, as described above, even if the sample solution S is adjusted to be acidic, the sample solution S does not contain heavy metal ions, so that a measurement error due to this does not occur. And in the arithmetic processing part which is not shown in figure, the density | concentration of the total nitrogen contained in the sample liquid S can be obtained by performing a predetermined process based on the said light absorbency. In this case, more accurate results can be obtained by performing dark correction and zero point correction together. Note that the sample liquid S subjected to the measurement is sent out from the
[0026]
After the measurement of the UV absorbance, the
[0027]
An example of measurement results when the sample solution S containing iron ions as heavy metal ions is measured in a state where no filter is provided as in the prior art and in a state where the
[0028]
[Table 1]
[0029]
From Table 1 above, the sample solution S after oxidative decomposition is filtered through a
[0030]
FIG. 4 shows an absorption spectrum of Fe 3+ obtained when the sample solution S containing about 10 ppm of Fe 3+ is measured using a
[0031]
As described above, according to the total nitrogen measuring device having the above-described configuration, when heavy metal ions are contained in the sample solution S, it can be reliably removed. However, the total nitrogen measuring device is not limited to this. Even when the potassium peroxodisulfate aqueous solution a as the oxidizing reagent and the sodium hydroxide aqueous solution b as the alkaline reagent have low purity and heavy metal ions such as copper are mixed in these, Can be removed.
[0032]
Note that when the sample solution S itself contains a suspension, it can be dealt with by filtering the sample solution S in advance or using the turbidity correction by the two-wavelength measurement together.
[0033]
Moreover, the small hole formed in the filter main body of the
[0034]
【The invention's effect】
The present invention is implemented in the form as described above, and has the following effects.
[0035]
In the total nitrogen measuring apparatus of the present invention, the sample solution after the oxidative decomposition is filtered, and the sample solution after the filtration treatment is supplied to the measuring unit, so that the sample solution contains heavy metal ions. Of course, even if the reagent added to the sample solution before the oxidative decomposition treatment contains heavy metal ions, the heavy metal ions can be reliably removed, Interference can be reliably eliminated and measurement can be performed with high accuracy.
[0036]
And in the said total nitrogen measuring apparatus, if an acidic solution is supplied to the filter which filters a sample liquid after a measurement and this can be acid-washed, clogging of a filter can be prevented effectively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a total nitrogen measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a measurement unit used in the apparatus.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a measurement procedure by the apparatus.
FIG. 4 is a diagram showing an example of an absorption spectrum of Fe 3+ .
[Explanation of symbols]
7 ... oxidative digester, 9 ... measuring part, S ... sample solution, b ... alkaline reagent, c ... acidic reagent.
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