JP4158255B2 - 水質分析計 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水、河川水、工場排水などに含まれる窒素濃度や炭素濃度を測定する水質分析計に関し、特に水溶液試料を熱分解して気化するとともに、試料中の窒素成分を一酸化窒素(NO)に変換する酸化反応部と、試料の一定量を採取して酸化反応部に注入する試料注入機構と、酸化反応部にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部と、酸化反応部からキャリアガスとともに送られてきた試料気化ガス中のNOを検出するNO検出部とを備え、試料中の全窒素(TN)を測定する機能を少なくとも備えた水質分析計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
水溶液試料中のTNを測定する燃焼式の水質分析計では、酸化反応部で、試料を熱分解して気化するとともに、触媒との接触により試料中の窒素成分をNOに変換し、キャリアガス供給部から供給されるNOを含まないキャリアガスとともにその試料気化ガスをNO検出部に送って試料気化ガス中のNOを検出する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この測定では、TNの検出値が実際の濃度よりも低くなることがある。これは、酸化反応部で、試料中の窒素成分からNOが生成するとともに、試料に含まれるアルカリ金属の塩類に由来するアルカリ金属の酸化物が生成し、そのアルカリ金属酸化物が酸化反応部で生成したNOを再吸収するためであると考えられる。
そこで本発明は、TNの検出率の低下を抑制することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様は、水溶液試料を熱分解して気化するとともに、試料中の窒素成分をNOに変換する酸化反応部と、試料の一定量を採取して酸化反応部に注入する試料注入機構と、酸化反応部にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部と、酸化反応部からキャリアガスとともに送られてきた試料気化ガス中のNOを検出するNO検出部とを備えた水質分析計であって、試料注入機構は、採取した試料に塩酸を添加する機能を備えているものである。
【0006】
試料注入機構により、一定量の試料を採取し、その採取した試料に塩酸を添加した後、その試料を酸化反応部に注入すると、酸化反応部では、窒素成分がNOに変換されるとともに、試料に含まれるアルカリ金属の塩類に由来するアルカリ金の酸化物も生成するが、生成したアルカリ金属酸化物は、試料に添加した塩酸により、アルカリ金属塩化物に変換されて酸化反応部の触媒上に固定される。アルカリ金属塩化物はNOとは不活性なので、生成したNOが吸収されることがなくなり、TNの検出率の低下を抑制することができる。
【0007】
【実施例】
図1は、本発明をTNとTCをともに測定できるTN/TC計に適用した実施例を表す概略構成図である。
試料が収容された試料容器1と、塩酸が収容された塩酸ボトル3が備えられている。試料容器1と塩酸ボトル3は、試料ポンプ5、酸ポンプ7を介して、試料と塩酸を混合する混合槽9にそれぞれ接続されている。混合槽9は、混合槽9の試料を燃焼管13に注入する試料注入部11に接続されている。燃焼管13には、試料中の窒素成分をNOに変換し、炭素成分をCO2に変換する触媒が充填されている。
【0008】
燃焼管13にはキャリアガスを供給するキャリアガス供給部15が設けられており、燃焼管13で気化された試料は、キャリアガスとともに、NO及びCO2を検出する検出器17に送られる。検出器17の出力はデータ処理部19に入力される。
本発明の試料注入機構は試料容器1、塩酸ボトル3、試料ポンプ5、酸ポンプ7、混合槽9及び試料注入部11により構成され、酸化反応部は燃焼管13により構成され、NO検出部及びCO2検出部は検出器17により構成される。
【0009】
次に、動作を説明する。
試料ポンプ5により、試料容器1から所定量の試料を混合槽9に送り、酸ポンプ7により、塩酸ボトル3から所定量の塩酸を混合槽9に送って、試料に塩酸を添加する。混合槽9により試料と塩酸を撹拌した後、試料注入部11により、塩酸を添加した試料を燃焼管13に注入する。
【0010】
燃焼管13では、試料中の窒素成分がNOに、炭素成分がCO2に変換される。このとき、試料に含まれるアルカリ金属の塩類に由来するアルカリ金属酸化物が生成するが、そのアルカリ金属酸化物は試料に添加した塩酸により分解され、アルカリ金属塩化物として触媒に固定される。そのため、燃焼管13で生成したNOやCO2がアルカリ金属酸化物に吸収されることはない。
燃焼管13で生成したNO及びCO2を検出器17で検出する。データ処理部19により、その検出信号に基づいて、NO濃度及びCO2濃度を演算し、その演算結果からTN濃度及びTC濃度を算出する。
【0011】
図2は、TN測定における検出ピーク及びそのピーク面積を表す検出結果画面であり、(A)は試料に塩酸を添加したとき、(B)は試料に塩酸を添加しなかったときのものである。試料として34ppmの硝酸カリウム溶液を用い、(A)では採取した試料に2N−塩酸を0.5ml添加して総量を100mlにしたものを用い、(B)では試料のみ100mlを用いた。
【0012】
(A)と(B)の平均ピーク面積(MN)を比較すると、(A)の方が高い数値を得ている。これは、(B)では試料に含まれるカリウムイオンが燃焼時に酸化されてカリウムの酸化物が生成し、硝酸イオンから生成したNOがそのカリウムの酸化物に吸収されて減少したためである。(A)では燃焼時に生成したカリウムの酸化物は塩酸により塩化カリウムに変換されるので、硝酸イオンから生成したNOは減少しない。このように、試料に塩酸を添加することにより、TNの検出率の低下を抑制することができる。
TC測定については、試料に塩酸を添加してアルカリ金属酸化物を分解することにより、CO2の吸収を抑制でき、TCの検出率の低下を抑制することができる。
【0013】
図3は、本発明をTOC(全有機体炭素)とTNをともに測定できるTOC/TN計に適用した実施例を表す概略構成図である。
環境水などの試料が連続して流れる採水管21に、その試料の一部をTOC/TN計本体内の分岐部23を経てドレン出口25に排出する流路が接続されている。その試料用の流路の分岐部23には、試料を採取して分析部に導くために、試料注入機構27の8ポートバルブ29の1つのポートが接続されている。
【0014】
試料注入機構27は8ポートバルブ29とそれに接続されたマイクロシリンジ31で構成されており、マイクロシリンジ31は8ポートバルブ29のいずれのポートとも接続されるようになっている。8ポートバルブ29のそれぞれのポートには、試料用流路の分岐部23のほか、試料に添加するための塩酸33につながる流路、校正用の標準液35につながる流路、希釈や洗浄に使用する希釈水37につながる流路、オフライン試料39につながる流路、試料中の窒素成分をNOに、炭素成分をCO2に変換する触媒を備えた酸化反応部43の試料注入部45につながる流路、不要な気体を排出するためのドレン出口41につながる流路、不要な液体を排出するためのドレン出口25につながる流路がそれぞれ接続されている。
【0015】
空気入口51から取り込んだ空気から精製ガスを生成し、流量を調節して送り出すためにキャリアガス供給部53が設けられており、キャリアガス供給部53のガス出口には、キャリアガス供給部53で生成された精製ガスをスパージガス又はキャリアガスとしてマイクロシリンジ31に供給する流路55と、キャリアガスとして酸化反応部43に供給する流路57と、オゾン発生部67に精製ガスを供給する流路59が接続されている。
【0016】
酸化反応部43は、試料中の炭素成分をCO2に変換し、窒素成分をNOに変換する触媒が充填された燃焼管47、その燃焼管47に試料とキャリアガスを導入する試料注入部45、及び燃焼管47を加熱する加熱炉49から構成されている。燃焼管47の下流部は水分を除去する除湿器やハロゲン成分を除去するハロゲンスクラバーなどを備えた除湿・ガス処理部61を経て、CO2を検出するCO2検出部63に接続されている。CO2検出部63の下流部は、NOを検出するNO検出部65に接続されている。NO検出部65にはオゾン発生部67からオゾンが供給されている。NO検出部65の下流部は、オゾンキラー69を介してドレン出口71に接続されている。
CO2検出部63の出力及びNO検出部65の出力は演算部73に入力される。演算部73には、キーボード75、レコーダ77が接続されている。
【0017】
以下に、この実施例におけるTN及びTOC測定時の動作の一例を示す。TOC測定において、ここでは、試料中のTC濃度から無機体炭素(IC)濃度を差し引いてTOC濃度を求める方法を記載するが、この実施例におけるTOC測定方法はこれに限定されるものではなく、例えば酸性化・通気処理法によりIC除去した後の試料のTCを測定することによりTOC濃度を求めることができる。
【0018】
(TN及びTC測定)
8ポートバルブ29によりマイクロシリンジ31を分岐部23に接続し、マイクロシリンジ31に一定量の試料を採取する。次に、8ポートバルブ29を切り換えてマイクロシリンジ31を塩酸33に接続し、所定量の塩酸33をマイクロシリンジ31中の試料に添加する。
次に、8ポートバルブ29を切り換えてマイクロシリンジ31を酸化反応部43の試料注入部45に接続し、塩酸を添加した試料を試料注入部45を経て燃焼管47に注入する。試料中の炭素成分がCO2に変換され、窒素成分がNOに変換される。このとき、試料に含まれるアルカリ金属の塩類に由来するアルカリ金属酸化物が生成するが、そのアルカリ金属酸化物は試料に添加した塩酸により分解され、アルカリ金属塩化物として触媒に固定される。そのため、燃焼管47で生成したNOやCO2がアルカリ金属酸化物に吸収されることがなくなり、TN及びTCの検出率は低下しない。
【0019】
燃焼管47で発生したCO2及びNOをキャリアガス供給部53から流路57を経て供給するキャリアガスとともに除湿・ガス処理部61に送り、冷却、除湿、ハロゲン除去した後、CO2検出部63でCO2を検出し、続いてNO検出部65でNOを検出する。それらの検出出力を演算部73に送り、その信号からTC濃度とTN濃度を求める。
NO検出部65の排出ガスは、オゾンキラー69によりオゾン処理した後、ドレン出口71から排出する。
【0020】
(IC測定)
TN及びTC測定の時と同様にして、マイクロシリンジ31に一定量の試料を採取する。次に、8ポートバルブ29を切り換えてマイクロシリンジ31を塩酸33に接続し、マイクロシリンジ31中の試料に塩酸33を添加する。所定の希釈率が設定されている場合は、8ポートバルブ29を切り換えてマイクロシリンジ31を希釈水37に接続し、マイクロシリンジ31中の試料に所定量の希釈水を加える。
【0021】
次に、8ポートバルブ29を切り換えてマイクロシリンジ31を試料注入部45に接続した後、キャリアガス供給部53から流路55を経てスパージガスをマイクロシリンジ31に供給する。塩酸の添加によりマイクロシリンジ31中で試料中に含まれるICから発生したCO2をスパージガスとともに試料注入部45及び燃焼管47を経て除湿・ガス処理部61に送り、冷却、除湿、ハロゲン除去した後、CO2検出部63でCO2を検出する。検出信号を演算部73に送り、その信号からIC濃度を求める。
演算部73により、TC濃度とIC濃度の差からTOC濃度を求める。このとき用いるTC濃度は塩酸の添加により検出率の低下を抑制して得た値であるので、TOC濃度も正確に求めることができる。
【0022】
ここでは、オンライン試料測定時の動作のみを記載しているが、校正時及びオフライン試料測定時にも標準液及びオフライン試料に塩酸を添加して校正又は測定を行なう。
図1及び図2の実施例では、本発明をTN及びTCの両方を測定する水質分析計に適用しているが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、TNのみを測定する水質分析計にも適用することができる。
【0023】
【発明の効果】
本発明の水質分析計では、TNを測定する燃焼式の水質分析計において、試料に塩酸を添加する機能を備え、燃焼管での、試料に含まれるアルカリ金属の塩類に由来するアルカリ金属酸化物の生成によるNOの吸収を抑制するようにしたので、TNの検出率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一実施例を表す概略構成図である。
【図2】 同実施例を用いたTN測定における検出ピーク及びそのピーク面積を表す検出結果画面であり、(A)は試料に塩酸を添加したとき、(B)は試料に塩酸を添加しなかったときのものである。
【図3】 他の実施例を表す概略構成図である。
【符号の説明】
1 試料容器
3 塩酸ボトル
5 試料ポンプ
7 酸ポンプ
9 混合槽
11 試料注入部
13 燃焼管
15 キャリアガス供給部
17 検出器
19 データ処理部
Claims (1)
- 水溶液試料を熱分解して気化するとともに、試料中の窒素成分をNOに変換する酸化反応部と、試料の一定量を採取して酸化反応部に注入する試料注入機構と、酸化反応部にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部と、酸化反応部からキャリアガスとともに送られてきた試料気化ガス中のNOを検出するNO検出部とを備えた水質分析計において、
前記試料注入機構は、採取した試料に塩酸を添加する機能を備えていることを特徴とする水質分析計。
Priority Applications (1)
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JP37001798A JP4158255B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 水質分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP37001798A JP4158255B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 水質分析計 |
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ID=18495869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP37001798A Expired - Lifetime JP4158255B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 水質分析計 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4158255B2 (ja) |
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CN104730266B (zh) * | 2015-03-31 | 2016-07-20 | 烟台大学 | 一种总有机碳与总氮同步连续实时测定的方法与仪器 |
-
1998
- 1998-12-25 JP JP37001798A patent/JP4158255B2/ja not_active Expired - Lifetime
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