JP4292661B2 - Water quality analyzer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水、河川水又は工場排水などの試料水中に含まれるTOC(有機体炭素)やTN(全窒素)など水質に関係のある含有化学物質を測定するための水質分析計に関する。
【0002】
【従来の技術】
下水、河川水、工場排水などから採取した試料水には、有機体炭素、窒素、りんなど多種類の化合物質が含まれ、それらは試料水中に溶解、沈殿あるいは懸濁物の状態、すなわち不均一な分布状態で存在している。従来、懸濁物を含んだ試料水を測定する場合には、その試料水をいったん別の超音波破砕装置や粉砕装置などの容器内に移し替え、一定時間懸濁物を破砕、撹拌した後、その試料水をシリンジポンプで吸引して測定部に注入している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水質分析計は上記のように構成されているが、超音波破砕装置や粉砕装置を用いて試料水中の懸濁物を破砕する場合、試料水をいったんそれらの容器に移し替えねばならないことと、通常のサンプル量に比べて多量の試料水を取扱わねばならないため、懸濁物の破砕処理に手間と時間がかかるという問題がある。また、水質分析計の外部で破砕処理された試料水をシリンジポンプで採取すると、懸濁物がシリンジ内で再沈殿や再凝縮をしてしまい、複数回注入して測定する場合、その都度測定値がばらつくという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、試料水中の懸濁物の分布を均一化する手間がかからず、測定値のばらつきのない水質分析計を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の水質分析計は、シリンジポンプ内に吸引した試料水を測定部に注入して、試料水中の特定化学物質を測定する水質分析計において、前記シリンジポンプのプランジャ部に超音波発生振動子を固着すると共に、該超音波発生振動子に外部から駆動電源を印加する電源を備え、シリンジポンプ内の試料水に超音波振動を与えることにより、試料水中の懸濁物を破砕、撹拌して、該試料水の含有化学物質の分布を均一化できるようにしたことを特徴とするものである。
本発明の水質分析計は上記のように構成されており、試料水を吸引したシリンジポンプ内で懸濁物の破砕、撹拌が行えるので、短時間に含有化学物質を均一な分布状態にすることができる。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、試料水中の全炭素濃度、IC炭素濃度及び有機体炭素濃度を測定することができる水質分析計の実施例を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の水質分析計の概略構成図である。図において、シリンジポンプ1は、試料容器7内の試料水8等を吸引するプランジャ1bと、吸引した試料水8を保持するシリンジ1aとからなり、マルチポートバルブ2の共通ポート2aに接続されている。このプランジャ1bの先端部には超音波発生振動子として電歪振動子3が固着され、引出し線4及びスイッチ5を介して励振電源6が接続されている。前記電歪振動子3は、励振電源6が印加されると試料水8中に超音波を発射し、試料水中に含まれる懸濁物を破砕、撹拌して試料水8中の含有化学物質の分布を均一化する。
【0006】
マルチポートバルブ2は、一つの共通ポート2aと複数の分配ポート2b〜2eを有し、適宜、共通ポート2aと分配ポート2b〜2eを切り換え接続する。分配ポート2bには、接続管9を介して試料容器7が接続されており、試料水8はこのポート2bからシリンジ1a内に吸引される。分配ポート2cには、接続管10を介してIC反応器13が接続されており、シリンジ1a内の試料水8がIC反応器13に注入される。また、分配ポート2dには、接続管11を介してTC燃焼炉14が接続されており、シリンジ1a内の試料水8がTC燃焼炉14に注入される。そして、分配ポート2eには、ドレン排出管12が接続されており、シリンジ1a内の不要残留物がこのドレン排出管12を通して適宜排出される。
【0007】
前記IC反応器13に注入される試料水8に含まれているIC(無機)炭素は、IC反応液13aと反応して二酸化炭素に変換された後、赤外線ガス分析計15に送られてIC炭素濃度として測定される。また、前記TC燃焼炉14に注入された試料水8は、不図示のキャリアガスと共にヒータ14bにより燃焼管14a内で燃焼され、試料水8中の全炭素は二酸化炭素に変換された後、赤外線ガス分析計15に送られて全炭素濃度として測定される。
なお、有機炭素濃度は、前記赤外線ガス分析計15において、全炭素濃度からIC炭素濃度を差し引いて求められる。
【0008】
図2は、本発明の特徴である試料水内の懸濁物の破砕、撹拌手段を有するシリンジポンプ1の動作説明図である。シリンジ1a内に試料水8を吸入した状態では、電歪振動子3はその試料水8内に浸漬している。この状態でスイッチ5をオンにして励振電源6から高周波電圧を電歪振動子3の電極3a、3b間に印加すると、電極3a、3bの対向する方向に電歪振動子3が伸縮し超音波振動波が発生する。この超音波振動波は図2の矢印で示すように、試料水8の下方から上方に向かって伝播し、試料水8はシリンジ1aの下方から上方に向かって押し上げられ、表面に達した試料水8はシリンジ1aの側壁に沿って下方に向かって移動する撹拌作用と、超音波振動波及びその振動によって発生するキャビテーション(空洞)による懸濁物の破砕作用とで、試料水8の懸濁物が分散し、その分布が均一化される。
なお、図1において、マルチポートバルブ2を駆動するためのモータ16、プランジャ1bを駆動するモータ17及び電歪振動子3を駆動するためのスイッチ5の制御は、図3に示される制御手段18によってなされる。
【0009】
次に、本発明の水質分析計の動作を、図1及び前記制御手段18の動作を示す図4のフローチャート図に基づいて説明する。先ず、モータ16を駆動してマルチポートバルブ2の共通ポート2aを分配ポート2bに接続した後、モータ17を駆動してプランジャ1bを引き下げ、一定量の試料水8をシリンジ1a内に試料容器7から吸引する(S1)。シリンジ1a内に試料水8が吸引された後、スイッチ5をオンにして励振電源6から高周波電圧を電歪振動子3に印加し、懸濁物を含む含有物に超音波を発射して、破砕、撹拌する(S2)。
【0010】
続いて、モータ16を駆動してマルチポートバルブ2の共通ポート2aを分配ポート2dに接続した後、モータ17を駆動してプランジャ1bを引き上げて、試料水8をTC燃焼炉14に注入し燃焼させると、その全炭素が二酸化炭素に変換される(S3)。この二酸化炭素を赤外線ガス分析計に送り測定することにより、全炭素濃度が計測される(S4)。
さらに、前記(S1)と同一の手順により一定量の試料水8をシリンジ1a内に吸引する(S5)。シリンジ1a内に試料水8が吸引された後、前記(S2)と同一手順により試料水8の破砕、撹拌が行われる(S6)。
【0011】
そして、モータ16を駆動してマルチポートバルブ2の共通ポート2aを分配ポート2cに切り換えた後、モータ17を駆動してプランジャ1bを引き上げて試料水8をIC反応器13に注入し、IC反応液13aと反応させるとIC炭素が二酸化炭素に変換される(S7)。この二酸化炭素を赤外線ガス分析計15に送り、測定することによりIC炭素濃度が計測される。なお、有機体炭素は前記全炭素濃度からIC炭素濃度を差し引いて有機炭素濃度が計測される(S8)。
【0012】
図5は、本発明の水質分析計の他の実施例の概略構成図を示したものである。図において、マルチポートバルブ2の分配ポート2cは接続管19を介して酸溶液18に接続され、分配ポート2dは接続管10を介して赤外線ガス分析計に接続され、分配ポート2eは接続管11を介してTC燃焼炉14に接続されている。また、シリンジ1aにはスパージ口19が設けられスパージガスが導入される。その他の構成要素で図1と同じ機能を有するものには同記号が付されている。
【0013】
本発明の水質分析計によるIC炭素濃度の測定は、共通ポート2aを分配ポート2b及び2cに切り換え、それぞれ一定量ずつの試料水8及び酸溶液18をシリンジ1a内に吸引し、スパージ口19からスパージガス19aを注入して、さらに電歪振動子3に高周波電圧を印加して超音波を発生し、IC炭素を二酸化炭素に変換した後、この二酸化炭素を赤外線ガス分析計15により測定して行うものであり、試料水8の懸濁物の破砕、撹拌以外に二酸化炭素への変換を促進する効果が得られ、測定時間をさらに短縮することができる。
【0014】
また、全炭素濃度の測定は、共通ポート2aを分配ポート2bに切り換え、シリンジ1aに試料水8を吸引して、シリンジ1a内で試料水8の化学物質の分布の均一化を行った後、共通ポート2aを分配ポート2eに切り換え、この試料水をTC燃焼炉14で二酸化炭素に変換して赤外線ガス分析計で測定して行う。
上記のように、本発明によればシリンジ1a内に採取された懸濁物を含んだ試料水を超音波振動波により破砕、撹拌することができ、別容器への移し替えの手間が省略でき、短時間で容易に試料水中の含有化学物質の分布を均一化することができ、測定精度のバラツキを無くし高精度の測定が可能となる。
なお、上記実施例において、超音波発生振動子として電歪振動子を使用しているが、プランジャに励磁コイルを形成して磁界を発生させることにより、磁歪振動子を使用することも可能である。
【0015】
【発明の効果】
本発明の水質分析計は上記のように構成されており、水質分析計のシリンジ内で試料水内の懸濁物の破砕、撹拌を行うので、手間がかからず破砕処理時間が最小ですむ。また、測定の直前で懸濁物の破砕、撹拌を行うので、懸濁物の再沈殿や再凝縮が起こらず、測定値にバラツキがなく精度の良い測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による水質分析計の概略構成図である。
【図2】本発明にかかるシリンジポンプの動作説明図である。
【図3】本発明にかかる制御手段及びモータ等のブロック図である。
【図4】本発明の水質分析計の動作を示すフローチャート図である。
【図5】本発明の他の実施例による水質分析計の概略構成図である。
【符号の説明】
1…シリンジポンプ 9、10、11、19…接続管
1a…シリンジ 12…ドレン排出管
1b…プランジャ 13…IC反応器
2…マルチポートバルブ 13a…IC反応液
2a…共通ポート 14…TC燃焼炉
2b、2c、2d、2e…分配ポート
3…電歪振動子 14a…TC燃焼管
4…引出し線 14b…ヒータ
5…スイッチ 15…赤外線ガス分析計
6…励振電源 16、17…モータ
7…試料容器 18…制御手段
8…試料水[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a water quality analyzer for measuring contained chemical substances related to water quality such as TOC (organic carbon) and TN (total nitrogen) contained in sample water such as sewage, river water, or factory effluent.
[0002]
[Prior art]
Sample water collected from sewage, river water, factory effluent, etc. contains many kinds of compound substances such as organic carbon, nitrogen, phosphorus, etc., which are dissolved, precipitated, or suspended in the sample water, that is, insoluble. It exists in a uniform distribution. Conventionally, when measuring sample water containing a suspension, the sample water is once transferred to a container such as another ultrasonic crusher or crusher, and the suspension is crushed and stirred for a certain period of time. The sample water is sucked with a syringe pump and injected into the measuring section.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional water quality analyzers are configured as described above, but when crushing suspensions in sample water using an ultrasonic crushing device or crushing device, the sample water must be transferred to those containers once. Since a large amount of sample water has to be handled compared to the normal sample amount, there is a problem that it takes time and effort to crush the suspension. In addition, if sample water that has been crushed outside the water quality analyzer is collected with a syringe pump, the suspension will re-precipitate or re-condense inside the syringe, and measurement will be performed each time it is injected multiple times. There is a problem that the values vary.
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a water quality analyzer that does not require the effort to equalize the distribution of the suspension in the sample water and that does not cause variations in measured values. Objective.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the water quality analyzer of the present invention is a water quality analyzer for measuring a specific chemical substance in a sample water by injecting the sample water sucked into the syringe pump into the measurement unit. The ultrasonic wave generating vibrator is fixed to the plunger part, and the ultrasonic wave generating vibrator is provided with a power source for applying a driving power from the outside. By applying ultrasonic vibration to the sample water in the syringe pump, the suspension in the sample water is suspended. The turbid matter is crushed and stirred so that the distribution of chemical substances contained in the sample water can be made uniform.
The water quality analyzer of the present invention is configured as described above, and since the suspension can be crushed and stirred in the syringe pump that sucked the sample water, the contained chemical substances can be uniformly distributed in a short time. Can do.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a water quality analyzer capable of measuring the total carbon concentration, IC carbon concentration, and organic carbon concentration in sample water will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a water quality analyzer of the present invention. In the figure, a syringe pump 1 includes a plunger 1b that sucks
[0006]
The
[0007]
IC (inorganic) carbon contained in the
The organic carbon concentration is obtained by subtracting the IC carbon concentration from the total carbon concentration in the infrared gas analyzer 15.
[0008]
FIG. 2 is an explanatory view of the operation of the syringe pump 1 having means for crushing and stirring the suspension in the sample water, which is a feature of the present invention. In a state where the
In FIG. 1, the control of the
[0009]
Next, the operation of the water quality analyzer of the present invention will be described based on FIG. 1 and the flowchart of FIG. 4 showing the operation of the control means 18. First, the
[0010]
Subsequently, after driving the
Further, a predetermined amount of
[0011]
Then, the
[0012]
FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of another embodiment of the water quality analyzer of the present invention. In the figure, the distribution port 2c of the
[0013]
The IC carbon concentration is measured by the water quality analyzer of the present invention by switching the common port 2a to the
[0014]
The total carbon concentration is measured after switching the common port 2a to the
As described above, according to the present invention, the sample water containing the suspension collected in the syringe 1a can be crushed and stirred by the ultrasonic vibration wave, and the trouble of transferring to another container can be omitted. In addition, the distribution of the chemical substances contained in the sample water can be made uniform easily in a short time, and variations in measurement accuracy can be eliminated and high-precision measurement can be performed.
In the above embodiment, an electrostrictive vibrator is used as the ultrasonic wave generating vibrator. However, it is also possible to use a magnetostrictive vibrator by forming an exciting coil on the plunger to generate a magnetic field. .
[0015]
【The invention's effect】
The water quality analyzer of the present invention is configured as described above. Since the suspension in the sample water is crushed and agitated in the syringe of the water quality analyzer, there is no need for trouble and the crushing time is minimized. . In addition, since the suspension is crushed and stirred immediately before the measurement, the suspension is not re-precipitated or re-condensed, and the measurement value does not vary and the measurement can be performed with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a water quality analyzer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of a syringe pump according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a control unit and a motor according to the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the water quality analyzer of the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a water quality analyzer according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
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