JP4894003B2 - Silica concentration measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、サンプルのシリカ濃度を測定するシリカ濃度測定装置に関する。 The present invention relates to a silica concentration measuring apparatus for measuring the silica concentration of a sample.
クーリングタワー、ボイラなどの循環水中のシリカ(二酸化ケイ素:SiO2)濃度が一定以上になると、スケールの付着など深刻な問題を引き起こすため、ボイラに供給される給水やボイラ水等の試料水(サンプル)中のシリカ濃度を測定するシリカ濃度測定装置が提供されている。 If the silica (silicon dioxide: SiO 2 ) concentration in circulating water such as cooling towers and boilers exceeds a certain level, serious problems such as scale adhesion will occur. A silica concentration measuring device for measuring the silica concentration in the inside is provided.
シリカ濃度測定方法は、日本工業規格(JIS K 0101:1998 44.シリカ)にも定められており、代表的なものとして、モリブデン黄吸光光度法(モリブデンイエロー法)とモリブデン青吸光光度法(モリブデンブルー法)がある。 The silica concentration measurement method is also stipulated in Japanese Industrial Standard (JIS K 0101: 1998 44. Silica). Typical examples are molybdenum yellow absorptiometry (molybdenum yellow method) and molybdenum blue absorptiometry (molybdenum). Blue method).
モリブデン黄吸光光度法は、イオン状シリカが、七モリブデン酸六アンモニウムと反応して生成するヘテロポリ化合物の黄色の吸光度を測定してシリカを定量する方法である。また、モリブデン青吸光光度法は、イオン状シリカが、七モリブデン酸六アンモニウムと反応して生成するヘテロポリ化合物をL(+)-アスコルビン酸で還元してモリブデン青に変え、その吸光度を測定してシリカを定量する方法である。 The molybdenum yellow absorptiometry is a method for quantifying silica by measuring the yellow absorbance of a heteropoly compound produced by reacting ionic silica with hexaammonium heptamolybdate. Molybdenum blue absorptiometry is a method in which the heteropoly compound produced by the reaction of ionic silica with hexaammonium heptamolybdate is reduced with L (+)-ascorbic acid to molybdenum blue, and the absorbance is measured. This is a method for quantifying silica.
従来のシリカ濃度測定装置は、例えば、下記特許文献に開示されている。
特許文献1には、所定の波長領域のみを透過させる複数の干渉フィルタを切り替えることで、モリブデンイエロー法による高速分析と、モリブデンブルー法による高精度分析の自動切り替えができるシリカ濃度測定装置が開示されている。また、特許文献2には、モリブデン黄吸光光度法において、発光ダイオードを光源として用いるシリカ濃度測定装置が開示されている。
ところで、従来のシリカ濃度測定装置では、シリカ濃度が高くなると分解能が低下するといった問題がある。これは、シリカ濃度の変動に対する透過率の変化量が、シリカ濃度が大きくなるにつれて小さくなることに起因している。特に、ある濃度以上に達すると、シリカ濃度の変動に対する透過率の変化が極端に小さくなって、分解能が大幅に低下し、測定精度が悪くなってしまう。 By the way, the conventional silica concentration measuring apparatus has a problem that the resolution decreases when the silica concentration increases. This is due to the fact that the amount of change in transmittance with respect to the change in silica concentration decreases as the silica concentration increases. In particular, when the concentration exceeds a certain level, the change in the transmittance with respect to the change in the silica concentration becomes extremely small, the resolution is greatly lowered, and the measurement accuracy is deteriorated.
例えば、ボイラに供給される給水と、ボイラ水とのシリカ濃度は大きく異なるため、一つのシリカ濃度測定装置で双方のシリカ濃度を測定しようとすると、シリカ濃度の高いボイラ水を測定する際の分解能が低く、測定不能となる場合もあった。しかし、従来のシリカ濃度測定装置は、シリカ濃度が高いときの分解能の低下について考慮していなかった。 For example, since the silica concentration of the feed water supplied to the boiler and the boiler water differ greatly, if you try to measure both silica concentrations with a single silica concentration measuring device, the resolution when measuring boiler water with a high silica concentration In some cases, measurement was impossible. However, the conventional silica concentration measuring apparatus does not consider the decrease in resolution when the silica concentration is high.
本発明は、このような課題に鑑みてなされた発明であり、サンプル中のシリカ濃度によって分解能が大きく変動し、測定精度が悪化するのを防止することが可能なシリカ濃度測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and provides a silica concentration measuring apparatus capable of preventing the resolution from greatly fluctuating depending on the silica concentration in a sample and degrading the measurement accuracy. With the goal.
上記課題を解決するために、本発明に係るシリカ濃度測定装置は、試薬を注入したサンプルの透過率又は吸光度から当該サンプルのシリカ濃度を測定するシリカ濃度測定装置において、少なくとも高低二種類の測定波長を選択的に発光可能な発光素子と、受光素子と、シリカ濃度が、所定の閾値よりも低い低濃度領域では前記低測定波長を用い、前記所定の閾値よりも高い高濃度領域では前記高測定波長を用いるように前記発光素子を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a silica concentration measuring device according to the present invention is a silica concentration measuring device that measures the silica concentration of a sample from the transmittance or absorbance of a sample into which a reagent has been injected. A light emitting element capable of selectively emitting light, a light receiving element, and the low measurement wavelength in the low concentration region where the silica concentration is lower than the predetermined threshold, and the high measurement in the high concentration region higher than the predetermined threshold. And a control means for controlling the light emitting element so as to use a wavelength.
また、本発明に係るシリカ濃度測定方法は、試薬を注入したサンプルの透過率又は吸光度から当該サンプルのシリカ濃度を測定するシリカ濃度測定方法において、少なくとも高低二種類の測定波長を選択的に発光可能な発光素子と受光素子とを用いて、前記サンプルの透過率を測定する工程と、測定した透過率を用いて前記サンプルのシリカ濃度を算出する工程と、前記低測定波長を使用しているときに、シリカ濃度が所定の閾値よりも高い高濃度領域に入ると、測定波長を前記高測定波長に切り替える工程と、前記高測定波長を使用しているときに、シリカ濃度が所定の閾値よりも低い低濃度領域に入ると、測定波長を前記低測定波長に切り替える工程と、を備えることを特徴とする。 Further, the silica concentration measurement method according to the present invention can selectively emit at least two types of measurement wavelengths in the silica concentration measurement method of measuring the silica concentration of the sample from the transmittance or absorbance of the sample into which the reagent is injected. Using the light emitting element and the light receiving element, measuring the transmittance of the sample, calculating the silica concentration of the sample using the measured transmittance, and using the low measurement wavelength In addition, when entering a high concentration region where the silica concentration is higher than a predetermined threshold, the step of switching the measurement wavelength to the high measurement wavelength, and when using the high measurement wavelength, the silica concentration is lower than the predetermined threshold. And a step of switching the measurement wavelength to the low measurement wavelength when entering a low low concentration region.
本発明に係るシリカ濃度測定装置によれば、サンプル中のシリカ濃度によって分解能が大きく変動し、測定精度が悪化するのを防止することが可能なシリカ濃度測定装置を提供することができる。 According to the silica concentration measuring device according to the present invention, it is possible to provide a silica concentration measuring device capable of preventing the resolution from greatly fluctuating depending on the silica concentration in the sample and degrading the measurement accuracy.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、モリブデンイエロー法に本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。図1は、本実施形態に係るシリカ濃度測定装置を概略的に示す断面図である。同図に示すように、シリカ濃度測定装置1は、透明容器10、液体吐出装置11、測定器20、試料水の供給ライン30、排出ライン40を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the present invention is applied to the molybdenum yellow method will be described as an example. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a silica concentration measuring apparatus according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the silica
透明容器10は、アクリル樹脂から成型された透明の筒状のものであって、供給ライン30との連結部に小孔14、排出ライン40との連結部に小孔15が形成されている。透明容器10の上面には液体吐出装置11が裁置されており、液体吐出装置11の吐出液が透明容器10内に注入されるように構成されている。液体吐出装置11は、モリブデン酸アンモニウムを含む試薬を内部に保持しており、所望の量の試薬を透明容器10内に吐出供給する。また、透明容器10の底部には、撹拌装置12が設置されており、容器内のサンプルを撹拌して、濃度の均一化等を図ることができる。
The
測定器20は、発光素子21、受光素子22及びこれらを制御すると共に各種演算を行う制御手段としての制御回路23を備えている。発光素子21は、制御回路23の制御により発光波長を切換可能な発光素子であり、本実施形態では、430nm(低測定波長)と450nm(高測定波長)の二種類の波長の光を切り替えて発光する。測定波長として430nmと450nmを選択した理由は後述する。制御回路23は、後述する検量線を、測定波長毎に内部のメモリに格納している。
The
波長の切換は、発光波長の異なるLED(発光ダイオード)を複数用意しておき、機械的に切り替えれば良い。また、所定の発光帯域をもつ発光素子に対して、透過波長の異なる干渉フィルタを用意しておき、干渉フィルタを切り替えることで、測定波長を切り替えるようにしても良い。また、受光素子(PD:Photodiode)22は、全ての測定波長を受信できる受光素子であれば、一つで良いし、対応できない場合には、複数の受光素子を用意しておいて切り替えたり、各LEDに受光素子をそれぞれ対向配置しておき、出力を選択したりするようにしても良い。 The wavelength can be switched by preparing a plurality of LEDs (light emitting diodes) having different emission wavelengths and switching them mechanically. Alternatively, an interference filter having a different transmission wavelength may be prepared for a light emitting element having a predetermined emission band, and the measurement wavelength may be switched by switching the interference filter. The light receiving element (PD: Photodiode) 22 may be one as long as it is a light receiving element capable of receiving all the measurement wavelengths. A light receiving element may be arranged opposite to each LED, and an output may be selected.
受光素子22の出力は、制御回路23へと送信され、制御回路23は、検量線を用いて、測定された透過率からサンプルである試料水中のシリカ濃度を算出する。検量線は、予めシリカ標準液を用いてシリカ濃度と透過率との関係線として作成されており、制御回路23内のメモリに保持されている。
The output of the
供給ライン30は、サンプルとしてボイラ水や給水等の試料水を透明容器10内に供給するものであり、小孔14を介して透明容器10内に試料水を供給する。供給ライン30は、電磁弁31を備えている。排出ライン40は、小孔15を介して透明容器10内の液体を外部へ排出する。
The
次に、本実施形態において、測定波長として、430nmと450nmを選択した理由について説明する。図2は、モリブデンイエロー法における測定波長別のシリカ濃度と透過率との関係(検量線)を示す図であり、横軸がシリカ濃度[mgSiO2/l]、縦軸が透過率[%T]を示している。測定波長として、410nm、420nm、430nm、440nm、450nm、460nm、470nmの7つの測定波長を示している。図2において、それぞれ、太二点鎖線が410nm、太短波線が420nm、二点鎖線が430nm、一点鎖線が440nm、短波線が450nm、波線が460nm、実線が470nmの場合の検量線を示している。 Next, the reason why 430 nm and 450 nm are selected as the measurement wavelengths in this embodiment will be described. FIG. 2 is a graph showing the relationship (calibration curve) between silica concentration and transmittance for each measurement wavelength in the molybdenum yellow method, where the horizontal axis is silica concentration [mgSiO 2 / l] and the vertical axis is transmittance [% T ] Is shown. As measurement wavelengths, seven measurement wavelengths of 410 nm, 420 nm, 430 nm, 440 nm, 450 nm, 460 nm, and 470 nm are shown. In FIG. 2, calibration curves are shown when the thick two-dot chain line is 410 nm, the thick short wave line is 420 nm, the two-dot chain line is 430 nm, the one-dot chain line is 440 nm, the short wave line is 450 nm, the wavy line is 460 nm, and the solid line is 470 nm. Yes.
同図に示すように、波長が短い測定波長ほど、低濃度領域(例えば、0〜30mgSiO2/l)におけるグラフの傾きが大きく、濃度が変化するときの透過率の変化量も大きい。すなわち、分解能が高いので、低濃度領域では、波長の短い測定波長で測定するのが望ましい。しかし、測定波長が410nm及び420nmの場合には、60mgSiO2/lを超えたあたりから、急激に分解能が低下しており、410nm及び420nmの検量線は、60mgSiO2/l超の濃度測定には適さない。 As shown in the figure, the shorter the measurement wavelength, the larger the slope of the graph in the low concentration region (for example, 0 to 30 mg SiO 2 / l), and the larger the change in transmittance when the concentration changes. That is, since the resolution is high, it is desirable to measure at a measurement wavelength with a short wavelength in the low concentration region. However, when the measurement wavelength is 410nm and 420nm from around beyond 60mgSiO 2 / l, which rapidly decreases resolution, 410nm and 420nm of the calibration curve, the concentration measurement of 60mgSiO 2 / l than is Not suitable.
一方、450nm及び460nmの測定波長は、高濃度領域(例えば、100〜200mgSiO2/l)においても、ある程度検量線が傾いており、所望の分解能を維持している。したがって、高濃度領域では、波長の長い測定波長を用いることが望ましい。 On the other hand, at the measurement wavelengths of 450 nm and 460 nm, the calibration curve is inclined to some extent even in a high concentration region (for example, 100 to 200 mg SiO 2 / l), and the desired resolution is maintained. Therefore, it is desirable to use a measurement wavelength having a long wavelength in the high concentration region.
このように、シリカ濃度が異なると、測定に適した波長も異なる。したがって、複数の測定波長を用意しておいて、シリカ濃度に応じて適切な測定波長を選択するようにすれば、所望の分解能を得ることができる。 Thus, when the silica concentration is different, the wavelength suitable for the measurement is also different. Therefore, a desired resolution can be obtained by preparing a plurality of measurement wavelengths and selecting an appropriate measurement wavelength according to the silica concentration.
そこで、本発明者らは、図3を参照して、複数の適切な測定周波数を選択した。図3は、測定波長別の各シリカ濃度における透過率を示す図であり、横軸が測定波長、縦軸がシリカ濃度(ppm=mgSiO2/l。以下、mgSiO2/lをppmと表記する場合もある)を示し、交差する各マスは、その測定波長及びシリカ濃度における透過率[%T]を示している。また、各透過率の右横には、上下に隣接するマス間の透過率の差、すなわち10ppmあたりの透過率の変化量[%T/10ppm]が示されている。 Therefore, the inventors selected a plurality of appropriate measurement frequencies with reference to FIG. FIG. 3 is a graph showing the transmittance at each silica concentration for each measurement wavelength. The horizontal axis represents the measurement wavelength, and the vertical axis represents the silica concentration (ppm = mgSiO 2 / l. Hereinafter, mgSiO 2 / l is expressed as ppm. In some cases, each mass that intersects indicates the transmittance [% T] at the measurement wavelength and silica concentration. In addition, on the right side of each transmittance, a difference in transmittance between the vertically adjacent cells, that is, a change amount of transmittance per 10 ppm [% T / 10 ppm] is shown.
本発明者らは、まず、低測定波長の選定にあたって、0〜70ppmの低濃度領域に着目し、この領域における透過率変化量/10ppmが4.5以上であれば、適切な分解能が維持できると考え、430nmと440nmとを候補に挙げた。そして、430nmのほうが、低濃度領域の大部分の領域で変化量が大きいため、低測定波長として、430nmを選択した。 First, in selecting a low measurement wavelength, the present inventors focused on a low concentration region of 0 to 70 ppm, and considered that if the transmittance change amount / 10 ppm in this region is 4.5 or more, an appropriate resolution can be maintained. , 430 nm and 440 nm are listed as candidates. Since 430 nm has a larger amount of change in most of the low concentration region, 430 nm was selected as the low measurement wavelength.
続いて、高測定波長の選定にあたっては、70〜200ppmの高濃度領域に着目し、この領域における透過率変化量/10ppmが、2.0以上であれば、適切な分解能が維持できると考え、70〜200ppmの全てにおいて2.0以上の変化率を満たす測定波長は無いが、450nm及び460nmであれば、70〜170ppm又は70〜180ppmにおいて、この条件を満たしており、450nm及び460nmを高測定波長の候補とした。そして、450nmのほうが、変化量が大きい領域が多いため、高測定波長として、450nmを選択した。 Subsequently, in selecting a high measurement wavelength, paying attention to the high concentration region of 70 to 200 ppm, it is considered that if the transmittance change amount / 10 ppm in this region is 2.0 or more, an appropriate resolution can be maintained. There is no measurement wavelength that satisfies a change rate of 2.0 or more at all 200 ppm, but if it is 450 nm and 460 nm, this condition is satisfied at 70 to 170 ppm or 70 to 180 ppm, and 450 and 460 nm are candidates for high measurement wavelength. did. Since 450 nm has more regions where the amount of change is larger, 450 nm was selected as the high measurement wavelength.
このようにして、本実施形態では、低波長発光素子として430nmのLEDと、高波長発光素子として450nmのLEDを備えた発光素子21を用意し、これを切り替えることで、なるべく広いシリカ濃度領域で高分解能を維持し、高い測定精度を実現している。
In this way, in this embodiment, a
もちろん、発光素子21の波長は、430nmと450nmに限定されるものではなく、広いシリカ濃度領域(本実施形態では、0〜200mgSiO2/l)で高分解能を維持できる波長の組み合わせであれば、適宜他の測定波長を用いることができる。また、低測定波長を用いる低濃度領域の範囲や、高測定波長を用いる高濃度領域の範囲も、選択した測定波長に応じて適宜設定可能である。
Of course, the wavelength of the
例えば、0〜40ppmの低濃度領域では410nmを低測定波長として、40〜200ppmの高濃度領域では460nmを高測定波長として選択するようにしても良い。さらに、低、中、高の3つの測定波長や、4つ以上の測定波長を設定するように構成しても良い。 For example, 410 nm may be selected as the low measurement wavelength in the low concentration region of 0 to 40 ppm, and 460 nm may be selected as the high measurement wavelength in the high concentration region of 40 to 200 ppm. Further, three measurement wavelengths of low, medium and high, or four or more measurement wavelengths may be set.
なお、本実施形態においては、図2及び図3に示すシリカ濃度と透過率との検量線から測定波長を設定したが、シリカ濃度と吸光度(Abs)との検量線を参照して測定波長を選択することもできる。吸光度は、透過率から求めることができ、吸光度=-log(透過率/100)である。したがって、吸光度の検量線の傾きも、上記透過率の変化量と同じように、分解能を表すことになるからである。 In this embodiment, the measurement wavelength is set from the calibration curve of silica concentration and transmittance shown in FIGS. 2 and 3, but the measurement wavelength is determined with reference to the calibration curve of silica concentration and absorbance (Abs). You can also choose. The absorbance can be determined from the transmittance, and absorbance = −log (transmittance / 100). Therefore, the slope of the absorbance calibration curve also represents the resolution in the same way as the change in transmittance.
続いて、発光素子21における測定波長の高低切り替えのタイミングについて説明する。この測定波長の切替は、制御回路23の制御により実行される。上述したように、シリカ濃度0〜70ppmの低濃度領域では、10ppmあたりの透過率[%T]の変化量が4.5以上あることが、分解能の面から望ましく、低測定波長430nmでは、シリカ濃度が70ppmから80ppmの間の領域、すなわち、透過率[%T]が16.84から13.13の間の領域で透過率の変化量[%T/10ppm]が4.5以下になっている。
Next, the timing of switching the measurement wavelength between the
したがって、本実施形態においては、低測定波長(430nm)を使用している際に、透過率が16.5以下になったときに、シリカ濃度が所定の閾値よりも高い高濃度領域であるとして、測定波長を高測定波長(450nm)に切り替えるように構成している。具体的には、制御回路23が受光素子22の出力を監視し、透過率が16.5以下になった場合に、LEDを切り替えるように制御する。
Therefore, in this embodiment, when using a low measurement wavelength (430 nm), when the transmittance is 16.5 or less, the silica concentration is measured as a high concentration region higher than a predetermined threshold. The wavelength is switched to the high measurement wavelength (450 nm). Specifically, the
もちろん、透過率から検量線によって算出したシリカ濃度を基準にして、シリカ濃度が所定の値よりも大きくなった場合に、測定波長を切り替えるように構成しても良い。例えば、本実施形態では、70ppmを閾値として、シリカ濃度が70ppmを超えた場合に、高測定波長に切り替えるように構成すれば良い。また、同じく透過率から算出される吸光度を基準にして、測定波長を切り替えるように構成しても良い。 Of course, the measurement wavelength may be switched when the silica concentration is higher than a predetermined value based on the silica concentration calculated by the calibration curve from the transmittance. For example, in the present embodiment, 70 ppm may be used as a threshold, and the silica may be switched to a high measurement wavelength when the silica concentration exceeds 70 ppm. Similarly, the measurement wavelength may be switched based on the absorbance calculated from the transmittance.
また、高測定波長から低測定波長への切り替えに関しては、図3を参照すると、測定波長450nmにおけるシリカ濃度80ppmのときの透過率[%T]が48.13であるから、本実施形態では、透過率が48.5以上になった場合に、シリカ濃度が所定の閾値よりも低い低濃度領域であるとして、450nmから430nmへとLEDを切り替えるように構成している。 Regarding the switching from the high measurement wavelength to the low measurement wavelength, referring to FIG. 3, the transmittance [% T] at a silica concentration of 80 ppm at the measurement wavelength of 450 nm is 48.13. When the value becomes 48.5 or more, the LED is switched from 450 nm to 430 nm on the assumption that the silica concentration is a low concentration region lower than a predetermined threshold value.
もちろん、高測定波長から低測定波長への切り替えにおいても、シリカ濃度を基準にして切り替えても良い。この場合には、低測定波長から高測定波長への切り替えの場合と同じ70ppmを閾値とすることができ、シリカ濃度が70ppm以下になった場合に、低測定波長へと切り替えれば良い。また、高測定波長から低測定波長への切り替えにおいても吸光度を基準にして切り替えるように構成しても良い。 Of course, the switching from the high measurement wavelength to the low measurement wavelength may be performed based on the silica concentration. In this case, the same 70 ppm as in the case of switching from the low measurement wavelength to the high measurement wavelength can be set as the threshold value, and when the silica concentration becomes 70 ppm or less, the low measurement wavelength may be switched. Further, even when switching from the high measurement wavelength to the low measurement wavelength, it may be configured to switch based on the absorbance.
以上、本実施形態に係るシリカ濃度測定装置1の構成について詳細に説明したが、続いて、シリカ濃度測定装置1によりシリカ濃度を測定する際の処理の流れについて説明する。図4は、本実施形態に係るシリカ濃度測定の際の処理の流れを示すフローチャートである。なお、ここでは、シリカ濃度を基準にして測定波長の切り替えを行う場合を例に挙げて説明し、初期設定では、測定波長として低測定波長(430nm)が設定されているものとする。
The configuration of the silica
同図に示すように、まず、S10において、電磁弁31を開いて供給ライン30から試料水サンプルを透明容器10内に流入させる。続いて、S11において、液体吐出装置11から試薬を透明容器10内に注入する。本実施形態では、モリブデンイエロー法によりシリカ濃度を測定しており、試薬は、モリブデン酸アンモニウム水溶液10w%及び47%硫酸溶液24w%からなる試薬を用いている。
As shown in the figure, first, in
S11で試薬を注入した後、撹拌装置12で撹拌しながら10分間放置する(S12)。続いて、S13に進み、透過率の測定を行う。発光素子21から発光され、透明容器10内のサンプル中を透過してきた光を受光素子22で受光し、受光素子22の出力から制御回路23において透過率が得られる。
After injecting the reagent in S11, the reagent is left for 10 minutes while stirring with the stirring device 12 (S12). Then, it progresses to S13 and the transmittance | permeability is measured. The light emitted from the
S14では、制御回路23が、S13で測定された透過率から、低測定波長の場合の検量線に基づき、シリカ濃度を算出する。S16では、S14で算出したシリカ濃度が70ppmより大きいか否かを判定する。70ppm以下の場合には、低濃度領域であり、上述したように低測定波長による測定で充分な分解能が得られるため、S14で算出したシリカ濃度をそのまま測定値とし、測定が終了する。
In S14, the
S16において、算出濃度が70ppmよりも大きい場合には、高濃度領域であり、上述したように低測定波長による測定では分解能が充分ではないから、S17に進み、制御回路23の制御により、測定波長の切り替えを行う。すなわち、発光素子21において、430nmのLEDから450nmのLEDに切り替えることで、測定波長を低測定波長から高測定波長へと切り替える。
If the calculated concentration is larger than 70 ppm in S16, it is a high concentration region, and the resolution at the low measurement wavelength is not sufficient as described above. Therefore, the process proceeds to S17 and the measurement wavelength is controlled by the
その後、S18へと進み、高測定波長により透過率の測定を行い、S19において、制御回路23が、S18で測定した透過率から検量線を用いてシリカ濃度を算出し、測定が終了する。なお、このような処理は、制御回路23が、回路内のメモリに格納されているシーケンスプログラムを実行することで、実現される。
Thereafter, the process proceeds to S18, where the transmittance is measured with a high measurement wavelength. In S19, the
以上、本実施形態に係るシリカ濃度測定装置1について詳細に説明したが、本実施形態によれば、シリカ濃度の測定において、低濃度領域と高濃度領域に分け、それぞれ所望の分解能を満たす適切な測定波長を設定して濃度測定を行うので、広い濃度領域で、高精度な測定が可能になる。特に、一つの測定波長のみで測定していた従来のシリカ濃度測定装置では、高濃度領域における測定の精度に問題があったが、本実施形態では、高濃度領域においても高精度に測定が可能である。
As described above, the silica
なお、本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、モリブデン黄吸光光度法に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、モリブデン青吸光光度法等、他のシリカ濃度測定装置にも適用できる。この場合には、複数の測定波長の設定や、波長切替のための濃度領域の境界である閾値は、それぞれの測定方法の検量線等を参照して、適宜設定する必要がある。 The embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the present embodiment, the case where the present invention is applied to the molybdenum yellow absorptiometry is described as an example, but the present invention can also be applied to other silica concentration measuring apparatuses such as a molybdenum blue absorptiometry. In this case, the setting of a plurality of measurement wavelengths and the threshold value that is the boundary of the concentration region for wavelength switching need to be appropriately set with reference to the calibration curve of each measurement method.
(変形例1)
続いて、本実施形態の変形例1について説明する。図5は、本変形例1に係る希釈ユニット50の構成を概略的に示す図である。本変形例1は、本実施形態に係るモリブデンイエロー法では、シリカ濃度が200mgSiO2/lを超える場合には、シリカ濃度の測定が困難であることに鑑み、試料水のシリカ濃度が測定範囲(0〜200mgSiO2/l)内に収まるように、シリカ濃度測定装置1に試料水を希釈するための希釈ユニットを追加設置したことを特徴としている。
(Modification 1)
Subsequently,
図5に示すように、希釈ユニット50は、多方バルブ51、シリンジ52、プレフィルタ53,54を備え、図1の供給ライン30の電磁弁31の上流側に接続・配置される。プレフィルタ53の上流側の配管には、試料水が供給され、プレフィルタ54の上流側の配管には、希釈水が供給されるように構成されている。
As shown in FIG. 5, the
希釈水としては、冷却塔やボイラのように内部で水を濃縮する機器の一次側の供給水(例えば、原水,軟水,薬品を投入していない給水)またはドレン水等を用いることができる。また、希釈ユニット50内に、希釈水を内蔵するように構成しても良い。なお、希釈水を内蔵する場合には、次亜塩素酸ナトリウムを添加した希釈水を使用することで、希釈水中に菌が発生するのを防止できる。
As dilution water, supply water (for example, raw water, soft water, feed water into which chemicals are not added), drain water, or the like on the primary side of equipment that condenses water such as a cooling tower or a boiler can be used. Further, the
このような構成において、多方バルブ51とシリンジ52とを用いることで、透明容器10内に供給するサンプルを、試料水のみ、希釈水のみ、試料水に所望の量の希釈水を混合したもの、とに容易に切り替えることができる。
In such a configuration, by using the
測定においては、まず、希釈水のみのシリカ濃度を測定し、その後、試料水と希釈水との混合サンプルのシリカ濃度を測定する。そして、混合サンプルのシリカ濃度から、混合比に応じて希釈水のシリカ濃度を差し引くことで、試料水のシリカ濃度を算出することができる。 In the measurement, first, the silica concentration of only the dilution water is measured, and then the silica concentration of the mixed sample of the sample water and the dilution water is measured. Then, the silica concentration of the sample water can be calculated by subtracting the silica concentration of the dilution water from the silica concentration of the mixed sample according to the mixing ratio.
なお、希釈水の混合比については、測定可能な上限シリカ濃度(本実施形態では200mgSiO2/l)以下になるように希釈すれば良い。例えば、管理値が600mgSiO2/lのボイラ水の場合には、最初から試料水(ボイラ水)を10倍に希釈するように設定しておけば良い。また、本変形例1に係るシリカ濃度測定装置を適用する用途が決まっているのであれば、希釈倍率を一定に固定し、混合サンプルのシリカ濃度に補正係数をかけることで試薬水のシリカ濃度を測定するように構成すれば良い。 The mixing ratio of the dilution water may be diluted so as to be not more than a measurable upper limit silica concentration (200 mg SiO 2 / l in the present embodiment). For example, in the case of boiler water with a control value of 600 mg SiO 2 / l, the sample water (boiler water) may be set to be diluted 10 times from the beginning. If the application to which the silica concentration measuring apparatus according to the first modification is applied is fixed, the dilution rate is fixed, and the silica concentration of the reagent water is adjusted by applying a correction coefficient to the silica concentration of the mixed sample. What is necessary is just to comprise so that it may measure.
本変形例1によれば、上記実施形態に係るシリカ濃度測定装置では測定することが困難なシリカ濃度の高い試料水であっても、シリカ濃度の測定が可能になる。また、大幅な装置の改良をすることなく、シリカ濃度測定装置1の供給ライン30の手前に希釈ユニット50を追加するといった簡単な改良で、高濃度の試料水を測定することが可能である。
According to the first modification, the silica concentration can be measured even with sample water having a high silica concentration, which is difficult to measure with the silica concentration measuring apparatus according to the embodiment. Further, it is possible to measure a high concentration of sample water by a simple improvement such as adding the
なお、ボイラ水等のシリカ濃度が高いサンプルの場合には、本変形例1に係る希釈ユニットを用いて、常に10倍程度に希釈して測定を行うことが望ましい。 In the case of a sample having a high silica concentration, such as boiler water, it is desirable to always perform measurement by diluting about 10 times using the dilution unit according to the first modification.
(変形例2)
続いて、本実施形態の変形例2について説明する。本変形例2は、水温による測定誤差を無くすために、測定されたシリカ濃度に対して温度補正を行うことを特徴としている。試料水や試薬の温度が低いと、ケイ酸とモリブデン酸の反応が遅いため、ケイモリブデン酸錯体の生成が鈍くなり、最高呈色に達する時間が長くかかってしまう。したがって、充分な時間をおかずに透過率を測定した場合には、測定結果に誤差が生じる可能性がある。
(Modification 2)
Then, the modification 2 of this embodiment is demonstrated. This modification 2 is characterized in that temperature correction is performed on the measured silica concentration in order to eliminate measurement errors due to water temperature. When the temperature of the sample water or the reagent is low, the reaction between silicic acid and molybdic acid is slow, so the formation of silicomolybdic acid complex becomes dull and it takes a long time to reach the maximum coloration. Therefore, if the transmittance is measured without sufficient time, an error may occur in the measurement result.
このため、本変形例2では、透明容器10内に温度センサを設置し、サンプルの水温が低い場合には、測定時間は一定で、測定値に水温を考慮した補正係数を掛けることで、温度により測定精度が低下することを防止している。
For this reason, in the second modification, when a temperature sensor is installed in the
具体的には、15℃以下の水温について、試薬を注入してから充分な時間が経過した状態で測定した各温度の検量線と、上記実施形態のS12と同様に10分間経過した状態での各温度の検量線とから、予め各温度の温度補正係数を求めておく。そして、測定にあたっては、上記実施形態と同様に試薬を注入してから10分経過後に測定を行い、この測定値に当該温度の温度補正係数を掛けることで、最終的なシリカ濃度を求める。 Specifically, with respect to a water temperature of 15 ° C. or less, a calibration curve for each temperature measured in a state where a sufficient time has elapsed since the injection of the reagent, and a state in which 10 minutes have passed in the same manner as in S12 of the above embodiment. A temperature correction coefficient for each temperature is obtained in advance from a calibration curve for each temperature. In the measurement, as in the above embodiment, the measurement is performed 10 minutes after the reagent is injected, and the final silica concentration is obtained by multiplying the measured value by the temperature correction coefficient of the temperature.
なお、10℃以下のように水温が低すぎる場合には、試薬を注入してから充分な時間が経過しても最高呈色に達しない場合がある。このような場合には、加温して測定した検量線を利用すれば、適切な温度補正係数を求めることができる。 If the water temperature is too low, such as 10 ° C. or lower, the maximum color may not be reached even after a sufficient time has elapsed since the reagent was injected. In such a case, an appropriate temperature correction coefficient can be obtained by using a calibration curve measured by heating.
このように、測定値に対してサンプルの水温を考慮した温度補正を行うことで、反応に時間がかかる低温のサンプルを測定する場合や、充分な時間が経過しても最高呈色に達しないような水温のサンプルを測定する場合でも、短時間で高精度なシリカ濃度測定が可能である。 In this way, by performing temperature correction for the measured value in consideration of the water temperature of the sample, when measuring a low-temperature sample that takes a long time to react, or even when sufficient time has passed, the maximum color is not reached. Even when measuring a sample having such a water temperature, it is possible to measure the silica concentration with high accuracy in a short time.
(変形例3)
続いて、本実施形態の変形例3について説明する。本変形例3は、サンプルを加温するための加温装置を追加したことを特徴としている。上述したように、サンプルの水温が低い場合には、最高呈色に達するのに、非常に長い時間がかかる場合がある。また、サンプルの水温が低すぎる場合には、充分な時間が経過しても最高呈色に達しないことがある。
(Modification 3)
Then, the modification 3 of this embodiment is demonstrated. The third modification is characterized in that a heating device for heating the sample is added. As described above, when the water temperature of the sample is low, it may take a very long time to reach the maximum coloration. Further, when the water temperature of the sample is too low, the maximum color may not be reached even after a sufficient time has elapsed.
このような問題を解決するために、本変形例3に係るシリカ濃度測定装置は、透明容器10内に加熱装置としてのヒータを有しており、上記S12の撹拌・放置工程において、サンプルを例えば40℃に加温するように構成されている。よって、本変形例3によれば、サンプルの水温が低い場合でも、最高呈色に達しないといった問題が生じず、高精度に短時間でシリカ濃度を測定可能である。
In order to solve such a problem, the silica concentration measuring device according to the third modification has a heater as a heating device in the
1 シリカ濃度測定装置
10 透明容器
11 液体吐出装置
12 撹拌装置
14,15 小孔
20 測定器
21 発光素子
22 受光素子
23 制御回路
30 供給ライン
31 電磁弁
40 排出ライン
DESCRIPTION OF
Claims (5)
少なくとも高低二種類の測定波長を選択的に発光可能な発光素子と、
受光素子と、
シリカ濃度が、所定の閾値よりも低い低濃度領域では前記低測定波長を用い、前記所定の閾値よりも高い高濃度領域では前記高測定波長を用いるように前記発光素子を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするシリカ濃度測定装置。 In the silica concentration measuring device that measures the silica concentration of the sample from the transmittance or absorbance of the sample injected with the reagent,
A light emitting device capable of selectively emitting at least two types of measurement wavelengths,
A light receiving element;
Control means for controlling the light emitting element to use the low measurement wavelength in a low concentration region where the silica concentration is lower than a predetermined threshold, and to use the high measurement wavelength in a high concentration region higher than the predetermined threshold;
A silica concentration measuring device comprising:
前記低測定波長は410nmから440nmの間の波長であり、前記高測定波長は450nmから460nmの間の波長であることを特徴とする請求項1又は2記載のシリカ濃度測定装置。 The silica concentration measuring device is a measuring device for measuring silica concentration by molybdenum yellow absorptiometry,
3. The silica concentration measuring apparatus according to claim 1, wherein the low measurement wavelength is a wavelength between 410 nm and 440 nm, and the high measurement wavelength is a wavelength between 450 nm and 460 nm.
少なくとも高低二種類の測定波長を選択的に発光可能な発光素子と受光素子とを用いて、前記サンプルの透過率を測定する工程と、
測定した透過率を用いて前記サンプルのシリカ濃度を算出する工程と、
前記低測定波長を使用しているときに、シリカ濃度が所定の閾値よりも高い高濃度領域に入ると、測定波長を前記高測定波長に切り替える工程と、
前記高測定波長を使用しているときに、シリカ濃度が所定の閾値よりも低い低濃度領域に入ると、測定波長を前記低測定波長に切り替える工程と、
を備えることを特徴とするシリカ濃度測定方法。 In the silica concentration measurement method for measuring the silica concentration of the sample from the transmittance or absorbance of the sample injected with the reagent,
A step of measuring the transmittance of the sample using a light emitting element and a light receiving element capable of selectively emitting at least two types of measurement wavelengths;
Calculating the silica concentration of the sample using the measured transmittance;
When using the low measurement wavelength, when entering a high concentration region where the silica concentration is higher than a predetermined threshold, switching the measurement wavelength to the high measurement wavelength;
When using the high measurement wavelength, when entering a low concentration region where the silica concentration is lower than a predetermined threshold, switching the measurement wavelength to the low measurement wavelength;
A method for measuring silica concentration, comprising:
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