JP4818773B2

JP4818773B2 - Ｔｏｃ計

Info

Publication number: JP4818773B2
Application number: JP2006090511A
Authority: JP
Inventors: 陽子林
Original assignee: DKK TOA Corp
Current assignee: DKK TOA Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-03-29
Also published as: JP2007263815A

Description

本発明は、試料水中のＴＯＣ（全有機体炭素）を測定するＴＯＣ計に関する。

ＴＯＣ計は、排水や河川水などの汚濁度を調べるために、試料水中に含まれる有機物量を測定する装置として用いられる。有機物の種類は数多く存在するため、個々の有機物の濃度を全て測定することは現実的に不可能である。そのため、ＴＯＣ計においては、試料水中の全ての有機物を燃焼酸化させ、このときに発生する二酸化炭素の濃度を測定し、炭素量を演算することにより、有機物の総量を得ている。

しかし、試料水中には、溶存している二酸化炭素、炭酸水素イオン、炭酸イオン、懸濁体炭酸塩類等の無機体炭素（ＩＣ）が含まれているため、有機物由来の二酸化炭素濃度を精度良く測定するには、予め試料水中のＩＣを除去したり、試料水中のＴＣ（全炭素）とＩＣを別々に測定し、ＴＣからＩＣを差し引いたりする必要がある。

予め試料水中のＩＣを除去する方法としては、試料水にＩＣ除去液として酸を添加し、ｐＨを１〜３にして通気を行うことにより、ＩＣを二酸化炭素に変換して除去する方法が用いられている（ＪＩＳ−Ｋ−０８０５）。

また、一般に試料水はＴＯＣ計の希釈部において希釈水と混合され、一定の割合に希釈された後に燃焼酸化されるが、上記希釈部とＩＣ除去処理部とを一体化させ、装置構成を簡素化させることが行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−９８３１０号公報

上述した特許文献１の装置では、試料水、希釈水およびＩＣ除去液（酸）の計量にシリンジ型計量ポンプを用いている。しかし、試料水の希釈倍率を高くする必要が想定される場合、例えば二酸化炭素の検出器の仕様を変えずにＴＯＣ濃度の測定レンジを広くとろうとするような場合には、シリンジ型計量ポンプとしてシリンジ本体の容量が大きいものを用いるか、あるいは２段階で希釈を行わなければならず、対応が難しいという問題がある。また、シリンジ型計量ポンプは高価であり、かつ、駆動部が必要である。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、試料水の希釈部とＩＣ除去処理部とを一体化したＴＯＣ計であって、試料水の希釈倍率が高い場合でも容易に対応することができ、かつＩＣの除去効率が高いとともに、構造が簡単で、コストの削減を図ることが可能なＴＯＣ計を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するため、内部で試料水、希釈水およびＩＣ除去液を混合する有底筒状の希釈・ＩＣ除去槽を備えたＴＯＣ計において、前記希釈・ＩＣ除去槽は、試料水導入ライン、希釈水導入ラインおよびＩＣ除去液導入ラインが接続され、かつ、底部に攪拌ガス導入ラインが接続されているとともに、内部に導入した試料水、希釈水およびＩＣ除去液の混合液により形成される柱状体の径（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との比が１：１０〜２０となるように前記混合液を収容できるものであり、試料水の希釈および試料水中のＩＣ除去を行う際に、前記希釈・ＩＣ除去槽内において試料水、希釈水およびＩＣ除去液の混合液により形成される柱状体の径（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との比を１：１０〜２０とすることを特徴するＴＯＣ計を提供する。

本発明のＴＯＣ計は、希釈・ＩＣ除去槽として、内部に導入した試料水、希釈水およびＩＣ除去液の混合液により形成される柱状体の径（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との比が１：１０〜２０となるように上記混合液を収容できるものを用い、希釈・ＩＣ除去槽の高さを高くしたので、希釈・ＩＣ除去槽の容積を大きくすることができ、そのため試料水の希釈倍率が高い場合でも容易に対応することができる。また、本発明のＴＯＣ計は、希釈・ＩＣ除去槽の内径を小さくしたので、試料水と攪拌ガスとの接触効率が良く、そのためＩＣの除去効率が高い。さらに、希釈部およびＩＣ除去処理部において駆動部（マルチポートバルブ、プランジャ、モータ等）が少ないため、構造が簡単で、製作が容易である。

本発明では、試料水導入ラインを希釈・ＩＣ除去槽の底部に接続することが好ましい。このようにすると、希釈・ＩＣ除去槽への試料水の導入と攪拌ガスの導入が同方向から行われ、ＩＣが除去されていない新しい試料水に新しい攪拌ガスが接触するため、この点でもＩＣの除去効率が高くなる。

本発明においては、希釈・ＩＣ除去槽として、内部における試料水、希釈水およびＩＣ除去液の混合液により形成される柱状体の径（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との比が１：１０〜２０、より好ましくは１：１５程度となるように上記混合液を収容できるものを用い、試料水の希釈および試料水中のＩＣ除去を行う際には、希釈・ＩＣ除去槽内における上記混合液により形成される柱状体の径（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との比を１：１０〜２０、より好ましくは１：１５程度とする。

また、希釈・ＩＣ除去槽の高さは、希釈・ＩＣ除去槽内の混合液の高さの１．５倍程度とすることが適当である。希釈・ＩＣ除去槽の高さが低すぎると希釈・ＩＣ除去槽内の上部のスペースが小さくなって攪拌ガスによるバブリングを行うことが難しくなり、希釈・ＩＣ除去槽の高さが高すぎると希釈・ＩＣ除去槽内の上部に無駄なスペースが生じる。

本発明において、希釈・ＩＣ除去槽の内径および高さの具体的な値は、特に限定されないが、内径は１０〜２０ｍｍとし、高さはその１０〜２０倍、特に１５倍程度とすることが適当である。

本発明のＴＯＣ計は、試料水の希釈倍率が高い場合でも容易に対応することができ、かつＩＣの除去効率が高いとともに、構造が簡単で、コストの削減を図ることが可能である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態の一例を示す。図１は本発明に係るＴＯＣ計の試料水前処理部（試料水の希釈および試料水中のＩＣ除去を行う部分）を示す概略図である。

図１において、１０は内部で試料水、希釈水およびＩＣ除去液を混合する有底円筒状の希釈・ＩＣ除去槽を示す。希釈・ＩＣ除去槽１０の材質に限定はなく、例えばプラスチック類、ガラス類あるいは金属類等とすることができる。上記希釈・ＩＣ除去槽１０は、内部に導入された試料水、希釈水およびＩＣ除去液の混合液により形成される柱状体１２の径ａ（ｍｍ）と高さｂ（ｍｍ）との比（ａ：ｂ）が１：１０〜２０となるように上記混合液を収容することができる。また、希釈・ＩＣ除去槽１０の底部には、試料水導入ライン１４、希釈水導入ライン１６、ＩＣ除去液導入ライン１８、攪拌ガス導入ライン２０およびドレインライン２２が接続されている。上記各ラインには、それぞれ開閉バルブ２４、２６、２８、３０、３２が介装されている。なお、上記各ラインは希釈・ＩＣ除去槽１０の底部の手前で合流している。

本例の試料水前処理部は、バルブの操作により試料水導入ライン１４、希釈水導入ライン１６、ＩＣ除去液導入ライン１８より希釈・ＩＣ除去槽１０内に試料水、希釈水（純水等）およびＩＣ除去液（塩酸等）を導入するとともに、バルブの操作により攪拌ガス導入ライン２０より希釈・ＩＣ除去槽１０内に攪拌ガス（エア等）を導入することにより、試料水、希釈水およびＩＣ除去液の混合液のバブリングを行い、試料水の希釈および試料水中のＩＣ除去を行うものである。なお、希釈・ＩＣ除去槽１０からの処理液の取り出しは適宜手段で行うことができる。例えば、希釈・ＩＣ除去槽１０の上部から処理液流出管を用いて試料液の取り出しを行うことができる。また、処理液の前処理後はドレインライン２２により処理液を排出した後、次の前処理を行う。

上述した実施形態の試料水前処理部は、例えば図２に示すような構成のＴＯＣ計に使用することができる。図２において、１００は試料水前処理部、１０２は試料水導入部、１０４は燃焼部、１０６はキャリヤガス供給手段、１０８は除湿器、１１０は検出器である非分散型赤外分析計（ＮＤＩＲ）を示す。

本例のＴＯＣ計は、試料水前処理部１００において試料水の希釈および試料水中のＩＣ除去を行った後、キャリヤガス供給手段１０６により燃焼部１０４内にキャリヤガスを流した状態で、試料水を試料水導入部１０２から燃焼部１０４内に導入する。燃焼部１０４内では、気化した試料水のガス中の有機物が触媒の作用により酸化され、ＣＯ_２に変換される。その後、ガスを除湿器１０８を通して検出器１１０に導入し、ガス中のＣＯ_２濃度を測定することにより、試料水中のＴＯＣ濃度を求めるものである。前述した実施形態の試料水前処理部は、本例のＴＯＣ計の試料水前処理部１００に使用することができる。

次に、実施例を示す。有底円筒状の容器内にＩＣ濃度が１０ｍｇ／Ｌの標準液（無機体炭素残留率試験液）およびＩＣ除去液（塩酸）を導入し、バブリング流量２００ｍｌ／分、バブリング時間６０秒でエアによるバブリングを行った。この場合、実施例および比較例１、２において、容器の内径および高さ、容器内の混合液により形成される柱状体の径および高さ、容器内の混合液により形成される柱状体の径と高さとの比をそれぞれ表１に示す値とした。

実施例、比較例で前処理を行った処理液中のＩＣ濃度をＴＯＣ計により前述のようにして測定した。この場合、処理液をＴＯＣ計の燃焼部に導入し、燃焼ガス中のＣＯ_２濃度を検出器で測定した。また、各容器に付き前処理およびＩＣ濃度測定を１０回ずつ行った。結果を図３のグラフに示す。ＩＣ除去率は、フルスケールの３％以内であれば、ＪＩＳの規格に準じていることになる。本実験では、０〜１０ｍｇ／Ｌのレンジの測定において、ＩＣ濃度が１０ｍｇ／Ｌの標準液を測定しているため、測定値が１０ｍｇ／Ｌの３％以内、すなわち０．３ｍｇ／Ｌ以下であれば、ＪＩＳの規格に準じていることになる。図１より、本発明のように容器内の混合液により形成される柱状体の径と高さとの比を１：１０〜２０とした場合、ＩＣの除去効率が高くなり、試料水中のＩＣ除去を短時間で行うことができることがわかる。

本発明に係るＴＯＣ計の試料水前処理部を示す概略図である。ＴＯＣ計の一例を示す概念図である。実施例における処理液中のＩＣ濃度の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１０希釈・ＩＣ除去槽
１２混合液
１４試料水導入ライン
１６希釈水導入ライン
１８ＩＣ除去液導入ライン
２０攪拌ガス導入ライン
２２ドレインライン

Claims

内部で試料水、希釈水およびＩＣ除去液を混合する有底筒状の希釈・ＩＣ除去槽を備えたＴＯＣ計において、前記希釈・ＩＣ除去槽は、試料水導入ライン、希釈水導入ラインおよびＩＣ除去液導入ラインが接続され、かつ、底部に攪拌ガス導入ラインが接続されているとともに、内部に導入した試料水、希釈水およびＩＣ除去液の混合液により形成される柱状体の径（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との比が１：１０〜２０となるように前記混合液を収容できるものであり、試料水の希釈および試料水中のＩＣ除去を行う際に、前記希釈・ＩＣ除去槽内において試料水、希釈水およびＩＣ除去液の混合液により形成される柱状体の径（ｍｍ）と高さ（ｍｍ）との比を１：１０〜２０とすることを特徴するＴＯＣ計。
試料水導入ラインが希釈・ＩＣ除去槽の底部に接続されていることを特徴する請求項１に記載のＴＯＣ計。