JP5962880B1 - ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度測定方法及び濃度測定用試薬 - Google Patents
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- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
Description
次に、この被測定液に、測定セルを介して、発光体からの、吸収度合いの高い特定波長の光を透過させて、この被測定液に一部の光を吸収させた後、光源と対面に設置した受光体でこの透過光を受光し、このときの透過光強度を計測する。
続いて、このとき測定した透過光強度と、別に測定した、例えば透明液に対する特定波長の光の透過光強度とから吸光度(又は透過率)を求めることにより、この溶解物に関して予め既知濃度の試料により作成した、吸光度(又は透過率)と溶解物濃度との関係を示す検量グラフを用いて、試料中の溶解物濃度を求める。
また、本発明は、ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度を測定する際に、測定用セルに汚れが生じにくく、精度良く当該濃度の測定を可能とするジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度測定用試薬を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は下記のとおりである。
[2] 前記濃度測定用試料に、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸塩及び硫酸型アニオン性界面活性剤の少なくともいずれかを混合する[1]に記載のジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度測定方法。
[3] 前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルが下記式(I)で表される[1]又は[2]に記載のジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度測定方法。
R−O−(EO)m(PO)n−H ・・・式(I)
(Rは炭素数12〜22の直鎖又は分岐鎖の鎖式炭化水素基であり、EOはエチレンオキサイドを表し、POはプロピレンオキサイドを表し、n+mは10〜21の数である。)
[4] 前記式(I)におけるRが炭素数18〜22の直鎖又は分岐鎖の鎖式炭化水素基である[3]に記載のジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度測定方法。
[5] ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度を測定するために使用される濃度測定用試薬であって、前記ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤と反応して発色する発色剤とポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含有する濃度測定用試薬。
[6] さらに、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸塩及び硫酸型アニオン性界面活性剤の少なくともいずれかを含有する[5]に記載の濃度測定用試薬。
[7] 前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルが下記式(I)で表される[5]又は[6]に記載の濃度測定用試薬。
R−O−(EO)m(PO)n−H ・・・式(I)
(Rは炭素数12〜22の直鎖又は分岐鎖の鎖式炭化水素基であり、EOはエチレンオキサイドを表し、POはプロピレンオキサイドを表し、n+mは10〜21の数である。)
[8] 前記式(I)におけるRが炭素数18〜22の直鎖又は分岐鎖の鎖式炭化水素基である[7]に記載の濃度測定用試薬。
本発明のジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度測定方法は、
(1)ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤を含有する捕集剤含有液と、ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤と反応して発色する発色剤と、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルと、を混合して濃度測定用試料を作製する工程と、
(2)上記濃度測定用試料の透過率及び/又は吸光度を測定する工程と、
(3)測定した透過率及び/又は吸光度から前記ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度を求める工程と、を含む。
以下、本発明の測定方法に係る(1)〜(3)の工程について説明する。
本発明に係る測定方法は、例えば、重金属含有排水にジチオカルバミン酸系重金属捕集剤を添加して、重金属含有排水中の重金属を当該捕集剤と反応させて重金属を不溶化させた後、固液分離した後の処理水(捕集剤含有液)中のジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度測定に適用することができる。
なお、重金属含有排水に上記捕集剤を添加して生成した不溶化物を固液分離するための固液分離手段としては、沈降分離、濾過、遠心分離、膜分離などのいずれでもよい。
重金属含有排水中の重金属イオン濃度は、通常は約100ppm以下、例えば1〜50ppm程度であるが、これについても限定されない。
発色剤中の上記重金属の含有量は、5ppm以上であることが好ましく、25ppm以上であることがより好ましい。
R−O−(EO)m(PO)n−H ・・・式(I)
(Rは炭素数12〜22(好ましくは18〜22)の直鎖又は分岐鎖の鎖式炭化水素基であり、EOはエチレンオキサイドを表し、POはプロピレンオキサイドを表し、n+mは10〜21の数である。)
ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを添加するためのポンプを削減できるために経済的であること、あらかじめ発色剤と混合することにより、捕集剤含有液との混合性が向上することで、測定精度が良いことを考慮すると、(ii)発色剤とポリオキシアルキレンアルキルエーテルとを混合し、さらに捕集剤含有液を混合する態様が好ましい。
まず、ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤は1〜100ppmであることが好ましく、3〜30ppmであることがより好ましい。1〜100ppmであることで、ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤濃度を精度良く計測することができる。
また、発色剤は1〜10質量%であることが好ましく、3〜6質量%であることがより好ましい。1〜10質量%であることで、ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤濃度を精度良く計測することができる。
さらに、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルは10〜6000ppmであることが好ましく、15〜100ppmであることがより好ましい。10〜6000ppmであることで、本発明の効果を経済的に実現することができる。
アルキルジフェニルエーテルスルホン酸塩及び硫酸型アニオン性界面活性剤の少なくともいずれかを混合することにより、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルの曇点を上昇させ、長期間安定させることができる。これにより、高温下でも試薬を安定させ発色物質のセルへの付着を抑制することができ、安定的に精度の良い濃度測定を行うことができる。
特に、測定セルの汚れの原因となる鉄およびジチオカルバミル基のキレート物質を分散し、他に設備を設けることなくセルへの汚れの付着を抑制することができる。
硫酸型アニオン性界面活性剤としては、アルキル硫酸ナトリウム、アルキル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミン、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸トリエタノールアミンエステル硫酸ナトリウム、ポリオキシアルキレンエーテル硫酸、2−エチルヘキシル硫酸エステルナトリウム、高級アルコール硫酸ナトリウムが挙げられる。これらは、三洋化成工業社製サンデットEN、サンデットEND、サンデットONA、サンデットLNM、サンデットENR−20、サンデットET;花王社製エマール0、エマール0S、エマール10G、エマール2FG、エマール2F−30、エマール40、エマール20C、エマール270J、エマール20CM、エマールD−3−D、エマールD−4−D、ラムテルE−118B、ラムテルE−150、ラムテルWX、レベノールWX、エマール20T;ライオン社製サンノールLM−1130、サンノールLM−1140T、サンノールLMT−1430、サンノールTD−3130、サンノールPP−2030;日本BASF社製コリフォールSLS1216、コリフォールSLS、コリフォールSLSファイン等が挙げられる。
濃度測定用試料を作製した後は、当該試料の透過率及び/又は吸光度を測定する((2)の工程)。そして、予め求めておいた検量線(又は検量関係)に基づいて固液分離処理水中の捕集剤濃度を求めることが好ましい((3)の工程)。この検量線(又は検量関係)は、濃度既知の捕集剤水溶液に反応当量以上の重金属化合物を添加して測定した透過率及び/又は吸光度によって求められるものである。
もちろん、本発明では、被測定液の光の吸光度等を算出する必要性から、受光体は、発光体から発せられた光の被測定液に対する透過光強度を計測するとともに、被測定液による吸収が生じていない場合(例えば、被測定液に替えて透明液を使用する場合)の発光体からの光の透過光強度をも計測し、このことによって、この被測定液の光の吸光度等が算出される。そして、事前に作成した溶解物濃度と光の吸光度等との関係から、試料中の溶解物の濃度が算出される。
図1は濃度測定装置の主要部を示しており、図2はこの濃度測定装置の作用説明図である。
なお、液供給ライン4には、チューブポンプ40とストレーナ41とが設けられている。
なお、測定部2の内面の左右幅サイズTは、発光体31や受光体32の形状や性能、溶解物濃度によって変更できるようになっている。
この受光体32は、3つのフォトダイオードと、可視光域の光の波長帯を略3分割して得られる、レッド領域成分の光(以下赤色帯域光という)、グリーン領域成分の光(以下緑色帯域光という)、及びブルー領域成分の光(以下青色帯域光という)のみをそれぞれ透過させる3つのカラーフィルタF、すなわち、赤色(R)フィルタ、緑色(G)フィルタ、青色(B)フィルタとを有している。このように受光体32には、Rフィルタを備えたフォトダイオードD1と、Gフィルタを備えたフォトダイオードD2と、Bフィルタを備えたフォトダイオードD3とを有したRGBカラーセンサが使用されており(図3参照)、この受光体32により、被測定液S1等を透過した光のうち、各フィルタを透過した赤色帯域光と緑色帯域光と青色帯域光の、それぞれの光の強度が同時に計測される。
なお、Rフィルタは、赤色帯域光のうち赤色光を最も透過し、Gフィルタは、緑色帯域光のうち緑色光を最も透過し、Bフィルタは、青色帯域光のうち青色光を最も透過する。
次に、ジチオカルバミン酸を主成分とする重金属捕集剤を溶解した一定量(10mL)の試料に、発色試薬C1を一定量(例えば0.2mL)添加後、この試料を充分に発色させて、被測定液S1(濃度測定用試料)を作る。この場合、被測定液S1の色は、溶解物(重金属捕集剤)の濃度によって濃淡が異なる。
この場合、受光体32は、発光体31からの被測定液S1の透過光を、RGBの3つのカラーフィルタFを介して受光するので、受光体32は、可視光域の光の波長帯を略3分割した、赤色帯域光と緑色帯域光と青色帯域光の、それぞれの光の強度を同時に計測する。
そして、演算処理装置6は、1分間にわたる受光体32からの出力値を平均して、被測定液S1による光の吸収が無い場合(透過率100%)の、赤色帯域光と緑色帯域光と青色帯域光の、それぞれの平均の光強度を算出する。
演算処理装置6は、1分間にわたる受光体32からの出力値を平均して、被測定液S1により一部の光の吸収がなされた、赤色帯域光と緑色帯域光と青色帯域光の、それぞれの平均光強度を算出した後、透過率100%の調整液S0を用いて計測された、赤色帯域光と緑色帯域光と青色帯域光の、それぞれの平均光強度を用いて、赤色帯域光と緑色帯域光と青色帯域光についての、それぞれの吸光度(又は透過率)を算出する。
なお、被測定液S1が、試薬の添加により、例えば黄色に発色している場合は、この被測定液S1は、赤色帯域光と緑色帯域光をほとんど吸収せず、補色光である青色帯域光のみを吸収すると考えられるので、光の強度は、Bフィルタを備えたフォトダイオードD3により計測される青色帯域光のみを考慮すればよい。
本発明の濃度測定用試薬は、ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度を測定するために使用され、ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤と反応して発色する発色剤と既述のポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含有する。
ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤、発色剤、及びポリオキシアルキレンアルキルエーテル、並びにこれらの含有量については既述のとおりである。
この場合、測定セルGに試薬添加前の透明な試料を通液した際の発光体31からの光を反射板21で反射して、この反射光を受光体32で受光した場合の各帯域光の強度を初期受光強度とし、初期受光強度=透過率100%とした。
また、下記表1は、各実施例及び比較例によるセルの汚れ抑制効果を表にまとめたものである。
以上より、鉄とジチオカルバミン基とのキレートに対しては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを用いることが好ましく、特にRの炭素数が18〜22のポリオキシアルキレンアルキルエーテルを用いることが好ましいことがわかる。
試薬安定用界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤として、既述の式(I)のRの炭素数が12〜13、nが10〜14、mが0のポリオキシアルキレンアルキルエーテルである、三洋化成工業社製サンノニックFN−100(界面活性剤N5)、及びサンノニックFN−140(界面活性剤N6);アニオン性界面活性剤として、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム(C12〜15、EO3)である三洋化成工業社製サンデットEND(界面活性剤A1)、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム(C9〜14)である三洋化成工業社製サンデットALH(界面活性剤A2)、アルキル硫酸エステルナトリウム(C10〜18)である三洋化成工業社製サンデットLNM(界面活性剤A3)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム(C12〜13、EO1〜2.5)である花王社製エマール20CM(界面活性剤A4)を使用した。
この場合、測定セルGに試薬添加前の透明な試料を通液した際の発光体31からの光を反射板21で反射して、この反射光を受光体32で受光した場合の各帯域光の強度を初期受光強度とし、初期受光強度=透過率100%とした。
また、表2は、作製した発色試薬の曇点をまとめたものである。
なお、曇点は、恒温水槽で発色試薬を温め、発色試薬の温度を確認しながら、外観を目視確認して、試薬作製直後、及び常温で30日放置後のそれぞれについて測定した。
また、表2から、安定用界面活性剤のなかでもアニオン性界面活性剤を添加したものは曇点が高く、酸性液体中でも安定していることがわかる。
2 測定部
3 受発光部
4 液供給ライン
5 液排出ライン
21 反射板
22 右側面部
23 透明部
30 ケーシング
30a 開口
31 発光体
32 受光体
33 ケーブル
40 チューブポンプ
41 ストレーナ
S1 被測定液
S0 調整液
Claims (8)
- (1)ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤を含有する捕集剤含有液と、前記ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤と反応して発色する発色剤と、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルと、を混合して濃度測定用試料を作製する工程と、
(2)前記濃度測定用試料の透過率及び/又は吸光度を測定する工程と、
(3)測定した透過率及び/又は吸光度から前記ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度を求める工程と、を含むジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度測定方法。 - 前記濃度測定用試料に、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸塩及び硫酸型アニオン性界面活性剤の少なくともいずれかを混合する請求項1に記載のジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度測定方法。
- 前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルが下記式(I)で表される請求項1又は2に記載のジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度測定方法。
R−O−(EO)m(PO)n−H ・・・式(I)
(Rは炭素数12〜22の直鎖又は分岐鎖の鎖式炭化水素基であり、EOはエチレンオキサイドを表し、POはプロピレンオキサイドを表し、n+mは10〜21の数である。) - 前記式(I)におけるRが炭素数18〜22の直鎖又は分岐鎖の鎖式炭化水素基である請求項3に記載のジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度測定方法。
- ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤の濃度を測定するために使用される濃度測定用試薬であって、
前記ジチオカルバミン酸系重金属捕集剤と反応して発色する発色剤とポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含有する濃度測定用試薬。 - さらに、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸塩及び硫酸型アニオン性界面活性剤の少なくともいずれかを含有する請求項5に記載の濃度測定用試薬。
- 前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルが下記式(I)で表される請求項5又は6に記載の濃度測定用試薬。
R−O−(EO)m(PO)n−H ・・・式(I)
(Rは炭素数12〜22の直鎖又は分岐鎖の鎖式炭化水素基であり、EOはエチレンオキサイドを表し、POはプロピレンオキサイドを表し、n+mは10〜21の数である。) - 前記式(I)におけるRが炭素数18〜22の直鎖又は分岐鎖の鎖式炭化水素基である請求項7に記載の濃度測定用試薬。
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