JP3789697B2

JP3789697B2 - フローインジェクション分析装置

Info

Publication number: JP3789697B2
Application number: JP31590599A
Authority: JP
Inventors: 文夫長田
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: JP2001133465A; TW463049B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フローインジェクション方式を使用した分析装置において、１回のサンプル溶液導入で異なる複数の成分を同時に分析できるようにする技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発電施設のボイラー給水系等では、その給水中に鉄や銅等の金属成分が析出又は溶存していると、それらがボイラー、タービン、配管等に付着してそれらを劣化させ、発電に支障を来す場合があるところから、そのボイラ給水中の金属成分の量は厳しく管理しなければならない。
【０００３】
そこで、この銅や鉄等の金属成分の量を検出する手法のひとつとして、フローインジェクション分析が使用されている。
【０００４】
このフローインジェクション分析は、検出すべき成分を含むサンプル溶液を細管中に一定流量で流し、そこに薬液をセグメント状に注入してその細管内での両者の接触部分で例えば発色反応させ、その発色度合を下流の分光検出器等で検出してサンプル溶液の成分濃度分析を行うものである。
【０００５】
図６はその原理を説明するための図である。採取したサンプル溶液はまず前処理部Ａに給送され、そこでそのサンプル溶液中に析出している懸濁成分の溶解によるイオン化、還元や酸化による調整等の処理が行われた後、分析部Ｂに送られる。この分析部Ｂでは、サンプル切取部５１において一定量が切り取られて細管５２に給送される。この細管５２にはキャリアポンプ５３によってキャリア溶液が一定流量で供給されており、その流れの中にサンプル溶液がセグメント状に注入される。そして、この細管５２の途中には１又は複数の薬液注入ポンプ５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，・・・によりＰＨ調整用、発色反応用等その他の薬液が間欠的に注入されるようになっており、これらの薬液がサンプル溶液中にセグメント状に注入される。５５は吸光度計等からなる検出器であり、発色反応したサンプル溶液に特定波長光を透過させてその吸収程度をみることによりその成分の濃度等が検出される。そして、その検出内容は電気データ信号として取り出され、図示しない後段の演算処理部で処理されて表示／記録に供される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のフローインジェクション分析では、サンプル溶液中に２以上の成分が含まれていてこれらを分析する場合、１台の装置でこれを行うときは、サンプル溶液を複数回に分けて採取すると共に、分析対象を変更する毎に薬液の切り替え、検出器の光の波長の切り替え等を行うことが必要になり、非能率であった。また、同時に分析する場合には同様の分析装置を複数用意する必要があった。
【０００７】
本発明の目的は、サンプル溶液を１台の装置に１回導入することで複数の成分の同時分析が可能となるようにして、上記した問題を解決したフローインジェクション分析装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の発明は、導入したサンプル溶液を所定量づつ切り取り複数系統の細管に順次振り分ける切取振分け手段と該各系統の細管中のサンプル溶液を独立してフローインジェクション方式により分析する手段を有する分析部と、
該分析部の上流に設けられ、導入したサンプル溶液に溶解、酸化、還元等の処理を加える前処理部と、を具備し、
該前処理部が前記サンプル溶液を所定量切り取り第１キャリア溶液により押送する切取手段を具備し、前記分析部の前記切取振分け手段が前記前処理部から給送された前記切り取られたサンプル溶液及び該サンプル溶液の上流の一部と下流の一部を含むように切り取り第２のキャリア溶液により前記各系統の細管に順次振り分けることを特徴とするフローインジェクション分析装置である。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記分析部において、薬液注入用ポンプとしてダブルプランジャ型レシプロポンプを使用し、前記細管に異なる薬液を１８０度位相差で注入するよう構成した。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の原理説明用のフローインジェクション分析装置の系統図である。ここでは、前処理部Ａで処理したサンプル溶液を分析部Ｂに導入してフローインジェクション分析を行う。この分析部Ｂは２系統の反応分析部を具備し、各系統の細管１１，１２にはサンプル切取振分け部１３によって交互に一定量だけ切り取ったサンプル溶液をセグメント状にしてキャリア溶液（図示せず）によって押送する。一方の細管１１には薬液注入ポンプ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，・・・によって各種薬液が間欠的に注入され、他方の細管１２には別の薬液注入ポンプ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，・・・によって別の各種薬液が間欠的に注入される。１６は検出器であり、両細管１１，１２を流れるサンプル溶液の特定波長の吸収程度から目的成分の分析を行う。このとき異なる波長が要求されるときは、１個の光源から所望の波長の光を２種取り出して使用する。
【００１３】
このように本実施形態では、サンプル溶液を一定間隔で２系統の細管１１，１２に交互に振り分けて給送しているので、１回サンプル溶液を導入して異なる成分を独立し同時に分析できる。このとき、各系統の相互間で影響を及ぼすことはない。
【００１４】
図２は本発明をボイラ給水中に析出している銅と鉄を分析するフローインジェクション分析装置に適用した系統図である。前処理部Ａにおいて、２１は第１キャリア溶液供給ポンプであり、２系統の配管から供給される第１キャリア溶液（例えば純水）ａを給送する。２２はボイラ給水から採取したサンプル溶液ｂを切り取ってキャリア溶液ａにセグメント状にはめ込むためのサンプル切取弁であり、一定量の切り取りのためのサンプルループ２２ａを有する。２３は溶解液ポンプであり、２系統の配管から供給される溶解液（例えば塩酸）ｃをサンプル切取弁２２の下流に注入する。２４はマイクロ波を加熱エネルギーとして利用した溶解部であり、マイクロ波空胴共振器内の電界エネルギー集中部を溶液が通過するように構成されている。２５は溶解部２４の下流に設けた冷却部であり、所定温度に冷却管理した溶液ｄを配管２６に給送する。
【００１５】
分析部Ｂにおいて、３１は前処理部Ａから給送される溶液ｄのうちのサンプル溶液部分を完全に含む領域を一定量だけ切り取り、第２キャリア溶液（例えば、0.18モルの塩酸）ｅ１，ｅ２により第１細管３２と第２細管３３に交互に振り分けて押送する１６弁型のサンプル切取振分け弁であり、一定量の切取用のサンプルループ３１ａ，３１ｂを有する。３４はその第２キャリア溶液ｅをサンプル切取振分け弁３１にｅ１，ｅ２に分けて給送する第２キャリア溶液供給ポンプである。３５は銅発色用薬液ｆ（例えばＤＴＣＳ）と鉄マスク用薬液ｇ（例えば酒石酸）を第１細管３２に交互に間欠的に供給する薬液注入ポンプ、３６は鉄還元用薬液ｈ（例えば塩酸ヒドロキシルアミン）と鉄発色用薬液ｉ（例えばＴＰＴＺ）を第２細管３２に交互に間欠的に供給する薬液注入ポンプ、３７はＰＨ調整用薬液ｊ（例えば酢酸アンモニウム緩衝液）を第１配管３２と第２配管３３に交互に間欠的に供給する薬液注入ポンプである。
【００１６】
第１配管３２には、ＰＨ調整用薬液ｊ、鉄マスク用薬液ｇ、銅発色用薬液ｆの順序で下流方向に向けて注入点が設けられ、銅発色用薬液ｆの注点の下流に反応コイル３８、検出器３９、背圧コイル４０が順次設けられている。また、第２配管３３には、鉄還元用薬液ｈ、鉄発色用薬液ｉ、ＰＨ調整用薬液ｊの順序で下流方向に向けて注入点が設けられ、そのＰＨ調整用ｊの注入点の下流に検出器４１、背圧コイル４２が順次設けられている。
【００１７】
なお、以上において、ポンプ２１，２３，３４〜３７は、すべてダブルプランジャ型レシプロポンプであり、入力側に２系統で供給される溶液を１８０度の位相差で２系統の出力側に交互に間欠的に供給する。また、検出器３９，４１は共通の光源から出射した光から所定の同一又は異なる波長の光を選択してそれを検出光としたものであり、ここでは反応溶液を透過させてその吸収程度により成分分析を行う。この検出器３９，４１で検出された信号は図示しない演算処理部で処理され、表示／記録に供される。
【００１８】
さて、前処理部Ａのサンプル切取弁２２は、図３(a)に示すように第１の切替状態では開口部２−３，４−５，６−１が各々連通しており、サンプル溶液ｂがサンプルループ２２ａを経由してドレインに排出されている。ここで、図３(b)に示すような第２の切替状態に切り替えると、開口部１−２，３−４，５−６が各々連通してサンプルループ２２ａ内に一定量貯蔵されているサンプル溶液ｂがそのまま第１キャリア溶液ａによって下流に押し出される。
【００１９】
したがって、サンプル切取弁２２を所定の周期で第１と第２の切替状態に交互に切り替えることによって、第１キャリア溶液ａ内に所定のピッチで所定の長さ（量）のサンプル溶液ｂがセグメントの形で押し込まれて給送される。
【００２０】
このサンプル溶液ｂはポンプ２３で給送される溶解液ｃと混入されてから溶解部２４の方向の押送され、そこでマイクロ波加熱により溶解される。これによって、切り取られたサンプル溶液ｂ中に析出していた鉄成分や銅成分の懸濁物がイオン化される。そして、この後に冷却部２５で後段での化学反応に適した所定温度にまで冷却されてから、配管２６により分析部Ｂに給送される。
【００２１】
分析部Ｂのサンプル切取振分け弁３１は、図４(a)に示すように第１の切替状態では開口部１−２，３−４，５−６，７−８，９−１０，１１−１２，１３−１４，１５−１６が連通しており、溶液ｄがサンプルループ３１ｂを介してドレインに排出され、第２キャリア溶液ポンプ３４から供給される第２キャリア溶液ｅ１が第１細管３２に給送され、第２キャリア溶液ｅ２がサンプルループ３１ａ内の溶液ｄを第２細管３３に押送している。
【００２２】
ここで、図４(b)に示すような第２の切替状態に切り替えると、開口部１６−１，２−３，４−５，６−７，８−９，１０−１１，１２−１３，１４−１５が連通して、溶液ｄがサンプルループ３１ａを介してドレインに排出され、第２キャリア溶液ポンプ３４から供給される第２キャリア溶液ｅ１がサンプルループ３１ｂ内のサンプル溶液ｄを第１細管３２に押送し、第２キャリアｅ２が第２配管３３に給送される。
【００２３】
したがって、サンプル切取振分け弁３１を第１と第２の切替状態に一定の周期で切り替えれば、第１細管３２と第２細管３３に第２キャリア溶液ｅによって交互に溶液ｄがセグメント状に押し込まれて給送されるようになる。
【００２４】
ここで、サンプル切取振分け弁３１でのサンプル切取量（サンプルループ３１ａ，３１ｂの長さや関連する配管長によって決まる）を前記サンプル切取弁２２でのサンプル切取量（サンプルループ２２ａの長さや関連する配管長によって決まる）の２倍（例えば４００μｌ用）に設定しておけば、サンプル切取弁２２の切り替えタイミングとサンプル切取振分け弁３１の切り替えタイミングを調整することによって、配管２６の溶液ｄ内のサンプル溶液ｂ’（サンプル溶液ｂを溶解液ｃで溶解したもの）の長さ（例えば２００μｌ相当）の前後の長さ（例えば１００μｌ相当）を含む２倍の長さ（例えば４００μｌ相当）をサンプル切取振分け弁３１で切り取って、第１，第２の細管３２，３３に交互に押送することができる。すなわち、図５に示すように、サンプル切取弁２２で切り取られたサンプル溶液ｂの部分ｂ’を完全に含む形のサンプル溶液ｂ”をサンプル切取振分け弁３１で切り取ることができる。図５中のａ’は第１キャリア溶液ａに溶解液ｃを混入した領域部である。
【００２５】
以上のようにして、第１の細管３２に振り分けられたサンプル溶液ｂ”は、薬液ｊの注入によってＰＨ調整され、その下流での薬液ｇの注入によって鉄イオンがマスキングされ、その下流で銅発色用薬液ｆが注入されてから、反応コイル３８に至ってそこで反応が促進され、検出器３９で発色部分での特定波長の吸収程度が検出される。
【００２６】
一方、第２の細管３３に振り分けられたサンプル溶液ｂ”は、薬液ｈの注入によって鉄イオンFe²⁺、Fe³⁺等が全てFe²⁺に統一還元され、その下流で鉄発色用薬液ｉが注入され、最後に薬液ｊの注入によってＰＨ調整されてから、検出器４１で発色部分での特定波長の吸収程度が検出される。
【００２７】
背圧コイル４０，４２は、第１，第２の細管３２，３３の送液圧力に対して所定の背圧を与えて、反応によって生じる可能性のある気泡の発生を抑制する。
【００２８】
以上のように、ここでは前処理部Ａで前処理したサンプル溶液ｄを分析部Ｂにおいて銅分析用と鉄分析用の２系統に振り分けて分析しているので、１台の装置にサンプル溶液を１回導入することで、銅と鉄を同時に分析することができる。また、薬液注入用ポンプとしてダブルプランジャ型レシプロポンプを使用しているので、２種の薬液を１個のポンプで供給することができ必要ポンプ台数を半減できることは勿論、送られる液が１８０度位相差を持つので同一細管に注入するときは無脈流化を図ることができ、さらに、サンプル溶液を薬液でサンドイッチ状に挟むことができるので、両者を確実に接触させることができる。
【００２９】
なお、以上では銅と鉄を同時分析する例について説明したが、これに限られるものではなく、検出器３９，４１の波長を変更し、薬液を変更することにより、シリカとリン酸、亜鉛と鉄、亜鉛と銅、その他の２種の成分を同時に分析することができる。また、サンプル切取振分弁３１を３系統以上の系統に振り分ける弁に交換すれば、３種以上の成分を同時に分析することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、１台の装置に対する１回のサンプル溶液の取り込みによって複数の成分の分析を同時に実現することができる。このとき、個々の成分分析用のサンプル溶液は独立した別系統に分離されるので、薬液の選定に系統相互間の干渉について特別の注意を払う必要はない。また、薬液注入用ポンプとしてダブルプランジャ型レシプロポンプを使用しているので、必要ポンプ台数を半減でき、同一細管に注入するときは無脈流化を図ることができ、さらに、サンプル溶液を薬液でサンドイッチ状に挟むことができるので、両者を確実に接触させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明用のフローインジェクション分析装置の系統図である。
【図２】具体例のフローインジェクション分析装置の系統図である。
【図３】 (a)、(b)は図２のサンプル切取弁２２の切替説明図である。
【図４】 (a)、(b)は図２のサンプル切取振分け弁３１の切替説明図である。
【図５】サンプル切取振分け弁３１の切取振分けの説明図である。
【図６】従来のフローインジェクション分析装置の原理説明図である。
【符号の説明】
Ａ：前処理部、Ｂ：分析部
１１，１２：細管、１３：サンプル切取振分け部、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ：薬液注入ポンプ、１６：検出器
２１：第１キャリア溶液供給ポンプ、２２：サンプル切取弁、２３：溶解液供給ポンプ、２４：溶解部、２５：冷却部、２６：配管
３１：サンプル切取振分け弁、３２，３３：細管、３４：第２キャリア溶液供給ポンプ、３５，３６，３７：薬液注入ポンプ、３８：反応コイル、３９：検出器、４０：背圧コイル、４１：検出器、４２：背圧コイル。

Claims

導入したサンプル溶液を所定量づつ切り取り複数系統の細管に順次振り分ける切取振分け手段と該各系統の細管中のサンプル溶液を独立してフローインジェクション方式により分析する手段を有する分析部と、
該分析部の上流に設けられ、導入したサンプル溶液に溶解、酸化、還元等の処理を加える前処理部と、を具備し、
該前処理部が前記サンプル溶液を所定量切り取り第１キャリア溶液により押送する切取手段を具備し、前記分析部の前記切取振分け手段が前記前処理部から給送された前記切り取られたサンプル溶液及び該サンプル溶液の上流の一部と下流の一部を含むように切り取り第２のキャリア溶液により前記各系統の細管に順次振り分けることを特徴とするフローインジェクション分析装置。
前記分析部において、薬液注入用ポンプとしてダブルプランジャ型レシプロポンプを使用し、前記細管に異なる薬液を１８０度位相差で注入することを特徴とする請求項１に記載のフローインジェクション分析装置。