JP4425054B2 - 二酸化窒素検知材 - Google Patents

Description

本発明は、大気中に存在する二酸化窒素を呈色反応により検出するガス検知材に関する。

大気中に存在する二酸化窒素は、通常、電気化学式ガスセンサーが使用されているが、二酸化窒素以外、例えばオゾンに対しても感度を有するため、大気中に存在する低い濃度の二酸化窒素の検出に対して測定誤差が生じるという問題がある。
このため出願人は、特許文献１に見られるようにＮ−１−ナフチルエチレンジアミン二塩酸塩、スルファニル酸、パラトルエンスルフォン酸、及びアルコール系保湿剤を担持用シート材に展開した二酸化窒素検出用の検知材を提案した。
特許公開2000-88750号公報

しかしながら、反応試薬にパラトルエンスルフォン酸が含有されているため、担持用シート材に安価なセルロース系材料の濾紙を使用すると、セルロースがパラトルエンスルフォン酸により劣化されて自動計測装置に適用した場合には、自動繰り出し時のテンションを受けて検知材が切断されるという問題がある。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、セルロース系材料を担持体に使用しても長期間にわたって担体の強度を維持することができる自動測定装置に適した二酸化窒素検知材を提供することにある。

このような問題を解消するために本発明においては、シート材に反応促進用の微粉末シリカゲル、またはアルミナを担持させた担体にＮ、Ｎジメチル−１−ナフチルアミンを展開した。

従来のようにアゾ染料を生成させるための酸が不要となり、担体として安価なセルロースを使用しても酸による劣化がなく、自動測定装置に適用しても高い信頼性で二酸化窒素を測定することが出来る。
また、従来のように保湿剤を含まないため、製造過程での乾燥時間を短縮でき、また製品化後は、保湿剤によるべとつきがないため、ほこりなどの付着が少なく、また通気抵抗を担体自体の通気抵抗程度に保持できる。

そこで以下に本発明の詳細を実施例に基づいて説明する。
Ｎ、Ｎジメチル−１−ナフチルアミンを易揮発性溶媒、たとえばメタノールに溶解して発色液を調製する。

この発色液を、担持用の、好ましくは白色の担体、たとえばセルロースを原料とするろ紙に含浸させ、必要に応じて加温しながらエタノールを揮散させる。この担体は、反応を促進させるために予めシリカゲルやアルミナ等の微粉末が混入されたものを用いるか、シリカゲルやアルミナ等の微粉末を発色液に混入してシート材に担持させるのが望ましい。

メタノールが揮散した後においては、担持用シートにＮ、Ｎジメチル−１−ナフチルアミンが担体に展開保持される。

このようにして構成した担体を二酸化窒素を含むサンプリングガスに一定時間晒すと、二酸化窒素と反応して黄色に変色して反応痕を生じさせる。もとよりこの反応痕の光学濃度は、二酸化窒素の濃度に比例するから、反応痕を例えば黄色を検出するのに適した波長、例えば４７０ｎｍ程度の光、つまり青色光により光学濃度を検出すると、反応痕の光学的濃度の変化が小さくても検出光が反応痕の色に対して補色の関係にあるから二酸化窒素の濃度を確実に測定することができる。

このシート材は、テープに裁断されて自動測定装置の検知テープや、また紙片に裁断して検知バッジの検知素材として使用することができる。

特にテープに加工すると、図１に示したようにテープ１をカセット２に収容して、比較的容易に入手できる波長４７０ｎｍの発光ダイオードからなる発光素子４と受光素子５を備えた測定ヘッド６の位置に、テープ搬送機構３により一定時間毎に搬送して二酸化窒素を自動的に測定することができる。
この測定ヘッド６は、サンプリングパイプ７を介して被測定環境に連通されていて、パイプ８を介して吸引ポンプに接続された吸引ヘッド９と共同してテープ１を封止するように構成されている。

このような構成により、吸引ポンプを一定時間作動させることにより、所定量の空気がテープ１を通過し、二酸化窒素の濃度に比例した反応痕がテープ１に形成される。発光素子４からテープ１に照射された波長４７０ｎｍの反射光量を受光素子５により検出すると、反応痕の相対的光学濃度を検出することができ、二酸化窒素の濃度を測定することができる。

図２は、上述した二酸化窒素検知材を用い、サンプリング時間をパラメータとした検量線の一例で、３０秒、及び６０秒程度のサンプリング時間でも、１ｐｐｍ未満の二酸化窒素を高い直線性で検出できることが判明した。なお、図中符号Ａ乃至Ｄはそれぞれサンプリング時間を３０秒、６０秒、１２０秒、１８０秒に設定したときの検量線を示す。

また、サンプリング時間を５分以上に設定すると、図３に示したように０．０２ないし０．１２ｐｐｍ程度の二酸化窒素を検出できることが判明した。なお、図中符号Ａ乃至Ｅは、それぞれサンプリング時間を５分、１０分、１５分、２０分、３０分に設定したときの検量線を示す。

なお、本発明は漂白が容易でかつ安価なセルロースを原材料とするろ紙を担体とした場合に好適ではあるが、それ以外の材料、たとえば親溶媒性を有し、かつグリセリン等の保湿剤を保持できる多孔質化処理を施された高分子シート材を用いても同様の作用を奏する。

またタブとして構成する場合には、粉末シリカゲルを圧縮固化させて担体を構成し、これに含浸させるようにしても同様の作用を奏する。

ところで、Ｎ、Ｎジメチル−１−ナフチルアミンをエタノールに溶解した発色液に、さらにトリエタノールアミン（ＴＥＡ）を添加して発色液を調製し、この発色液を担体に展開すると図４に示したように２．５ｖｏｌ％を最大値とするようにＮＯ2の検出感度が向上した。なお、図４は、標準空気に５０ｐｐｂのＮＯ2を混合した標準ガスによる測定結果を示す。
このことから、トリエタノールアミンを０．５乃至４．５ｖｏｌ％の範囲で添加するのが望ましいことが判明した。

本発明の二酸化検出材をテープに整形して使用するのに適した測定装置の一実施例を示す断面図である。 本発明の二酸化窒素検知材のサンプリング時間と応答値との関係を示す線図である。 本発明の二酸化窒素検知材のサンプリング時間と応答値を、サンプリング時間を延長した場合について示す線図である。 本発明の二酸化窒素検知材の他の実施例による測定結果を示す線図である。

符号の説明

１ テープ ２ カセット ３ テープ搬送機構 ４ 発光素子 ５ 受光素子 ６ 測定ヘッド ８ パイプ ９ 吸引ヘッド

Claims (2)

1. シート材に反応促進用の微粉末シリカゲル、またはアルミナを担持させた担体にＮ、Ｎジメチル−１−ナフチルアミンを展開した二酸化窒素検知材。
2. 粉末シリカゲルを圧縮固化して構成された担体にＮ、Ｎジメチル−１−ナフチルアミンを担持させた二酸化窒素検知材。

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