JP6179918B2 - Water quality monitoring method - Google Patents

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Description

本発明は、水質監視方法に関する。   The present invention relates to a water quality monitoring method.

例えば、河川水、地下水等を家畜の飼育、作物の栽培等に利用する場合、電解メッキ工程から排出されるメッキ廃水から金属を除去した後にその処理水を排出する場合等においては、水中に含まれる金属の種類および含有量を連続的に監視することが重要である。   For example, when river water, groundwater, etc. are used for livestock breeding, crop cultivation, etc., when removing the treated water after removing metal from the plating wastewater discharged from the electroplating process, it is included in the water. It is important to continuously monitor the type and content of metals that are produced.

液体中の金属成分を分析する方法としては、例えば、下記方法(i)および(ii)が知られている。
(i)採取した液体試料から含有重金属類を重金属吸着フィルタに捕集した後、重金属類を乾燥固化し、吸着している重金属類を乾燥固化させた重金属吸着フィルタを蛍光X線分析装置にかけて重金属類の種類および含有量を分析する方法(特許文献1)。
(ii)ケース内に収容された重金属イオン吸着剤に被検査液体中の重金属イオンを吸着させた後、該ケースを蛍光X線分析装置にかけて、該ケースの外部から蛍光X線を照射して重金属イオン吸着剤に吸着した重金属イオンを分析する方法(特許文献2)。
As a method for analyzing a metal component in a liquid, for example, the following methods (i) and (ii) are known.
(I) After collecting the heavy metal contained in the collected liquid sample in a heavy metal adsorption filter, the heavy metal is dried and solidified, and the heavy metal adsorption filter obtained by drying and solidifying the adsorbed heavy metal is applied to a fluorescent X-ray analyzer and applied to the heavy metal A method of analyzing the type and content of a kind (Patent Document 1).
(Ii) After the heavy metal ions in the liquid to be inspected are adsorbed to the heavy metal ion adsorbent accommodated in the case, the case is applied to a fluorescent X-ray analyzer, and the heavy metal is irradiated with fluorescent X-rays from the outside of the case A method for analyzing heavy metal ions adsorbed on an ion adsorbent (Patent Document 2).

特開2004−93272号公報JP 2004-93272 A 特開2006−220432号公報JP 2006-220432 A

しかし、方法(i)、(ii)では、精度の高い分析を行うためには、重金属吸着フィルタや重金属イオン吸着剤に重金属類を充分に吸着させる必要があるため、分析は断続的なものとなる。特に方法(i)では、捕集した重金属類を乾燥固化させる必要もあるため、操作が煩雑で時間を要する。
このように、方法(i)、(ii)では、液体中の金属を連続的に定量することが難しいことから、通水中の対象水の水質を連続的に監視することが困難である。そのため、対象水の水質が悪化した際等に即時に対処することが困難である。
However, in the methods (i) and (ii), in order to perform a highly accurate analysis, it is necessary to sufficiently adsorb heavy metals on a heavy metal adsorption filter or a heavy metal ion adsorbent. Therefore, the analysis is intermittent. Become. In particular, in the method (i), since the collected heavy metals need to be dried and solidified, the operation is complicated and takes time.
As described above, in the methods (i) and (ii), it is difficult to continuously quantitate the metal in the liquid, so it is difficult to continuously monitor the quality of the target water in the water flow. Therefore, it is difficult to deal with immediately when the quality of the target water deteriorates.

本発明は、通水中の対象水の水質を簡便かつ連続的に監視できる水質監視方法を提供する。   The present invention provides a water quality monitoring method capable of easily and continuously monitoring the quality of target water during running water.

本発明の水質監視方法は、通水中の対象水の一部を連続的に抜き出し、抜き出した対象水と、金属イオンが結合すると蛍光色が変化し、かつ金属イオン濃度が増大すると蛍光強度が増大する蛍光発色試薬とを混合し、混合液の蛍光スペクトルと蛍光強度から対象水の水質を連続的に監視する方法である。   In the water quality monitoring method of the present invention, a part of the target water in the running water is continuously extracted, the fluorescence color changes when the extracted target water and metal ions are combined, and the fluorescence intensity increases when the metal ion concentration increases. In this method, the water quality of the target water is continuously monitored from the fluorescence spectrum and fluorescence intensity of the mixed solution.

前記蛍光発色試薬は、Zn2+、Cr3+、Pb2+、Cd2+またはHg2+と結合して蛍光強度が増大する蛍光発色試薬であることが好ましい。
また、本発明の水質監視方法では、Cu2+、Fe2+およびFe3+から選ばれる少なくとも1種が前記蛍光発色試薬と結合することを阻害する結合抑制手法を併用することが好ましい。
The fluorescent coloring reagent is preferably a fluorescent coloring reagent that binds to Zn 2+ , Cr 3+ , Pb 2+ , Cd 2+, or Hg 2+ to increase the fluorescence intensity.
In the water quality monitoring method of the present invention, it is preferable to use in combination a binding suppression technique that inhibits at least one selected from Cu 2+ , Fe 2+, and Fe 3+ from binding to the fluorescent coloring reagent.

本発明の水質監視方法によれば、通水中の対象水の水質を簡便かつ連続的に監視できる。   According to the water quality monitoring method of the present invention, the water quality of the target water during water flow can be easily and continuously monitored.

本発明の水質監視方法を適用した廃水処理システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the wastewater treatment system to which the water quality monitoring method of the present invention is applied. 例1で測定した蛍光スペクトルを示したグラフである。2 is a graph showing a fluorescence spectrum measured in Example 1. FIG. 例1においてCr3+濃度とR値(=F566/F653))の関係を示した検量線である。2 is a calibration curve showing the relationship between Cr 3+ concentration and R value (= F 566 / F 653 ) in Example 1. 例2におけるR値(=F566/F653)の測定結果を示したグラフである。10 is a graph showing measurement results of R value (= F 566 / F 653 ) in Example 2. 例3におけるZn2+濃度をプロットしたグラフ(濃度範囲0〜150μg/L)である。It is the graph (concentration range 0-150 microgram / L) which plotted the Zn2 + density | concentration in Example 3. FIG. 例3におけるZn2+濃度をプロットしたグラフ(濃度範囲0〜500μg/L)である。It is the graph (concentration range 0-500 microgram / L) which plotted the Zn2 + density | concentration in Example 3. FIG. 例3におけるR値(=F567/F539)の測定結果を示したグラフである。10 is a graph showing measurement results of R value (= F 567 / F 539 ) in Example 3. 例4におけるZn2+濃度と(R−Rmin)/(Rmax−R)の関係を示したグラフである。10 is a graph showing the relationship between Zn 2+ concentration and (R−R min ) / (R max −R) in Example 4.

本明細書においては、式(1)で表される化合物を化合物(1)と示し、他の式で表される化合物についても同様に示す。   In the present specification, the compound represented by the formula (1) is referred to as a compound (1), and the same applies to compounds represented by other formulas.

本発明の水質監視方法は、通水中の対象水の一部を連続的に抜き出し、抜き出した対象水と、金属イオンが結合すると蛍光色が変化し、かつ金属イオン濃度が増大すると蛍光強度が増大する蛍光発色試薬とを混合し、混合液の蛍光スペクトルと蛍光強度から対象水の水質を連続的に監視する方法である。   In the water quality monitoring method of the present invention, a part of the target water in the running water is continuously extracted, the fluorescence color changes when the extracted target water and metal ions are combined, and the fluorescence intensity increases when the metal ion concentration increases. In this method, the water quality of the target water is continuously monitored from the fluorescence spectrum and fluorescence intensity of the mixed solution.

蛍光発色試薬としては、金属イオンが結合することで蛍光色が変化し、かつ金属イオンとの結合量の増加に伴ってその蛍光強度が増大し、その蛍光強度の変化から対象の金属イオンが対象水中に存在することが判別できるものであればよい。
蛍光発色試薬としては、蛍光を発する蛍光色素部分と、金属イオンと結合するキレート構造部分とが結合され、キレート構造部分に金属イオンが結合した際に蛍光色素部分の蛍光色が変化し、該金属イオンとの結合量の増加に伴って蛍光強度が増大する試薬が好ましい。
As a fluorescent coloring reagent, the fluorescence color changes due to the binding of metal ions, and the fluorescence intensity increases as the amount of binding to the metal ions increases. Any material that can be identified as existing in water may be used.
As a fluorescent coloring reagent, a fluorescent dye part that emits fluorescence and a chelate structure part that binds to a metal ion are bound, and when the metal ion is bound to the chelate structure part, the fluorescent color of the fluorescent dye part changes, and the metal A reagent whose fluorescence intensity increases with an increase in the amount of bonds with ions is preferred.

蛍光色素部分を形成する蛍光色素としては、例えば、4,4−ジフロロ−4−ボラ−3a,4a−ジアザ−s−インダセン(BODIPY)を母核構造とする蛍光色素等が挙げられる。該蛍光色素の具体例としては、例えば、下記化合物(A1)等が挙げられる。   Examples of the fluorescent dye forming the fluorescent dye portion include fluorescent dyes having 4,4-difluoro-4-bora-3a, 4a-diaza-s-indacene (BODIPY) as a mother nucleus structure. Specific examples of the fluorescent dye include the following compound (A1).

Figure 0006179918
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キレート構造部分を形成するキレート化合物としては、ピリジンの窒素原子の非共有電子対を利用して金属イオンと配位結合するキレート化合物が好ましく、例えば、下記化合物(B1)等のテルピリジン、下記化合物(B2)等のジピコリルアミン誘導体等が挙げられる。   As the chelate compound forming the chelate structure portion, a chelate compound that coordinates with a metal ion using a lone pair of nitrogen atoms of pyridine is preferable. For example, terpyridine such as the following compound (B1), And dipicolylamine derivatives such as B2).

Figure 0006179918
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蛍光発色試薬の具体例としては、例えば、下記化合物(1)(BDP−TPY)、下記化合物(2)(BDP−DPA)等が挙げられる。   Specific examples of the fluorescent coloring reagent include the following compound (1) (BDP-TPY) and the following compound (2) (BDP-DPA).

Figure 0006179918
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化合物(1)は、Zn2+に選択的に応答して蛍光スペクトルが変化し、化合物(1)とZn2+の錯体由来の蛍光極大波長の蛍光強度が増大する。また、Zn2+が存在しない場合は、Cd2+、Hg2+に応答して蛍光スペクトルが変化し、化合物(1)とCd2+またはHg2+の錯体由来の蛍光極大波長の蛍光強度が増大する。
化合物(2)は、Cr3+に選択的に応答して蛍光スペクトルが変化し、化合物(2)とCr3+の錯体由来の蛍光極大波長の蛍光強度が増大する。また、Cr3+が存在しない場合は、Cd2+、Zn2+、Fe2+、Pb2+、Fe3+、Hg2+に応答して蛍光スペクトルが変化し、かつ、化合物(2)とそれら金属イオンとの錯体由来の蛍光極大波長の蛍光強度が増大する。
蛍光発色試薬としては、Zn2+、Cr3+、Pb2+、Cd2+またはHg2+を検出対象とすることが水質管理の点で有効なことから、Zn2+、Cr3+、Pb2+、Cd2+またはHg2+と結合することで蛍光色が変化して蛍光強度が増大する蛍光発色試薬であることが好ましく、化合物(1)、化合物(2)がより好ましい。
Compound (1), the fluorescence spectrum is changed selectively in response to Zn 2+, the fluorescence intensity of the fluorescence maximum wavelength from complex compound (1) and Zn 2+ increases. In the absence of Zn 2+ , the fluorescence spectrum changes in response to Cd 2+ and Hg 2+ , and the fluorescence intensity at the fluorescence maximum wavelength derived from the complex of compound (1) and Cd 2+ or Hg 2+ increases.
Compound (2), the fluorescence spectrum is changed selectively in response to Cr 3+, the fluorescence intensity of the fluorescence maximum wavelength from complex compound (2) and Cr 3+ is increased. When Cr 3+ does not exist, the fluorescence spectrum changes in response to Cd 2+ , Zn 2+ , Fe 2+ , Pb 2+ , Fe 3+ , Hg 2+ , and a complex of compound (2) and these metal ions The fluorescence intensity at the fluorescence maximum wavelength derived from the source increases.
As a fluorescent coloring reagent, Zn 2+ , Cr 3+ , Pb 2+ , Cd 2+, or Hg 2+ is effective in terms of water quality management, so that Zn 2+ , Cr 3+ , Pb 2+ , Cd 2+, or Hg A fluorescent coloring reagent that changes fluorescence color by binding to 2+ and increases fluorescence intensity is preferable, and compound (1) and compound (2) are more preferable.

また、化合物(1)は、Cu2+、Fe2+、またはFe3+が高濃度に存在すると、Zn2+等が存在していても消光する。また、化合物(2)は、Cu2+が存在すると、Cr3+等が存在していても消光する。そのため、対象水にCu2+、Fe2+、Fe3+が存在する場合は、Cu2+、Fe2+およびFe3+から選ばれる少なくとも1種が前記蛍光発色試薬と結合することを阻害する結合抑制手法をさらに併用することが好ましい。結合抑制手法を用いることにより、Cu2+、Fe2+、Fe3+が存在しても、Zn2+等の検出が可能となる。
結合抑制手法としては、例えば、Cu2+、Fe2+、Fe3+と優先的に結合する結合物と反応させてフィルターで分離除去する手法等が挙げられる。結合物の例としては、陽イオン交換樹脂や活性炭等が挙げられる。
In addition, when Cu 2+ , Fe 2+ , or Fe 3+ is present at a high concentration, the compound (1) is quenched even if Zn 2+ or the like is present. In addition, when Cu 2+ is present, compound (2) is quenched even if Cr 3+ or the like is present. Therefore, when Cu 2+ , Fe 2+ , and Fe 3+ are present in the target water, a binding suppression technique that inhibits binding of at least one selected from Cu 2+ , Fe 2+, and Fe 3+ with the fluorescent coloring reagent is further provided. It is preferable to use together. By using the binding suppression technique, Zn 2+ and the like can be detected even if Cu 2+ , Fe 2+ , and Fe 3+ are present.
Examples of the binding suppression technique include a technique of reacting with a bond that preferentially binds to Cu 2+ , Fe 2+ , and Fe 3+ and separating and removing with a filter. Examples of the bound material include cation exchange resin and activated carbon.

また、本発明では、通水中の対象水の一部を抜き出したものを複数に分岐させ、蛍光発色試薬を混合した測定試料の蛍光強度の測定(α)と、蛍光発色試薬と結合抑制手法を併用した測定試料の蛍光強度の測定(β)を並列させてもよい。例えば、Zn2+の存在が疑われる対象水の水質監視に化合物(1)を用いた場合、測定(α)で消光し、測定(β)で蛍光強度の増大が見られれば、Zn2+の存在に加えて、Cu2+が存在することも同時に検知できる。 Further, in the present invention, a method in which a part of the target water extracted from the water is extracted and branched into a plurality of parts, and the fluorescence intensity measurement (α) of the measurement sample mixed with the fluorescence coloring reagent and the method for inhibiting the binding of the fluorescence coloring reagent are performed. You may make parallel the measurement ((beta)) of the fluorescence intensity of the measurement sample used together. For example, when using the compound (1) to the water quality monitoring of the subject water presence of Zn 2+ is suspected, quenching measured (alpha), as long observed increase in fluorescence intensity measurement (beta), the presence of Zn 2+ In addition, the presence of Cu 2+ can be detected at the same time.

抜き出した対象水に蛍光発色試薬を混合する方法としては、蛍光強度の測定が可能なものであれば特に限定されず、例えば、蛍光発色試薬を溶媒に溶解した試薬溶液を調製して、該試薬溶液を混合する方法が挙げられる。
蛍光発色試薬を溶解させる溶媒としては、蛍光強度の測定を妨げず、かつ蛍光発色試薬を溶解できるものであればよく、例えば、アセトニトリル等が挙げられる。
また、必要に応じて、抜き出した対象水に緩衝液(Tris−HCl、HEPES等。)を混合してもよい。
The method of mixing the fluorescent coloring reagent into the extracted target water is not particularly limited as long as the fluorescence intensity can be measured. For example, a reagent solution in which the fluorescent coloring reagent is dissolved in a solvent is prepared, and the reagent is mixed. The method of mixing a solution is mentioned.
The solvent for dissolving the fluorescent coloring reagent may be any solvent that does not interfere with the measurement of the fluorescence intensity and can dissolve the fluorescent coloring reagent, and examples thereof include acetonitrile.
Moreover, you may mix a buffer solution (Tris-HCl, HEPES, etc.) with the extracted object water as needed.

試薬溶液中の蛍光発色試薬の含有量は、蛍光スペクトルおよび蛍光強度が測定できる任意の濃度で一定に設定すればよい。一定の濃度条件下においては、結合する蛍光発色試薬と対象物との比は結合定数で決まるため、検量線に従って蛍光スペクトルと蛍光強度の変化から金属イオンの量を判断することができる。
測定溶液中の蛍光発色試薬の濃度は、0.1〜10μMが好ましい。下限値よりも「低い」と蛍光強度が低いため測定がしづらく、上限値よりも「高い」と色素同士が凝集し、蛍光消光が起きて測定しづらくなる。
また、目視での水質の判断が容易になる点では、測定溶液中の蛍光発色試薬の濃度は、0.1μM以上が好ましく、1.0μM以上がより好ましい。
The content of the fluorescent coloring reagent in the reagent solution may be set constant at an arbitrary concentration at which the fluorescence spectrum and fluorescence intensity can be measured. Under a certain concentration condition, since the ratio between the fluorescent coloring reagent to be bound and the target is determined by the binding constant, the amount of metal ions can be determined from the change in fluorescence spectrum and fluorescence intensity according to the calibration curve.
The concentration of the fluorescent coloring reagent in the measurement solution is preferably 0.1 to 10 μM. If it is “lower” than the lower limit value, the fluorescence intensity is low and measurement is difficult, and if it is “higher” than the upper limit value, the dyes aggregate together and fluorescence quenching occurs, making measurement difficult.
In addition, the concentration of the fluorescent coloring reagent in the measurement solution is preferably 0.1 μM or more, more preferably 1.0 μM or more, from the viewpoint that it is easy to visually judge the water quality.

以下、本発明の水質監視方法を適用する実施形態の一例について、図1に基づいて説明する。図1は、本発明の水質監視方法を適用した廃水処理システムを示した概略構成図である。上流側から順に、廃水Wを一旦貯留する貯留手段10と、酸化処理手段20と、不溶化処理手段30と、膜分離手段40と、pH調整手段50と、水質監視手段60とを具備して構成されている。 Hereinafter, an example of an embodiment to which the water quality monitoring method of the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a wastewater treatment system to which a water quality monitoring method of the present invention is applied. In order from the upstream side, a storage means 10 for temporarily storing wastewater W 0 , an oxidation treatment means 20, an insolubilization treatment means 30, a membrane separation means 40, a pH adjustment means 50, and a water quality monitoring means 60 are provided. It is configured.

廃水Wとしては、例えばメッキ工場等の金属表面処理工場等から発生した廃水(被処理水)であり、重金属、および前記重金属と配位結合して金属錯体を形成する化合物(以下、「錯体形成化合物」という。)を含む。
重金属としては、Cr、Cu、Zn、Cd、Ni、Hg、Pb、Fe、Mn等が挙げられる。
錯体形成化合物としては、クエン酸、グルコン酸、シュウ酸、酒石酸、コハク酸、シアンおよびこれらの塩等の酸性洗浄成分;エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、エチレンジアミン、トリエタノールアミン、およびアンモニア(アンモニウム塩を含む)等のアミン類等が挙げられる。
The waste water W 0 is, for example, waste water (treated water) generated from a metal surface treatment factory such as a plating factory, and is a heavy metal and a compound that forms a metal complex by coordination with the heavy metal (hereinafter referred to as “complex”). Forming compound ").
Examples of heavy metals include Cr, Cu, Zn, Cd, Ni, Hg, Pb, Fe, and Mn.
Complex forming compounds include acidic cleaning components such as citric acid, gluconic acid, oxalic acid, tartaric acid, succinic acid, cyanide and salts thereof; ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), ethylenediamine, triethanolamine, and ammonia (ammonium salt Amines) and the like.

この例の廃水処理システムによる廃水処理は、廃水W中の錯体形成化合物を酸化処理する酸化処理工程と、酸化処理した廃水中の重金属を不溶化処理する不溶化処理工程と、不溶化処理した廃水を膜分離する膜分離工程と、膜分離した濾過水のpHを調整するpH調整工程と、pH調整後の処理水の水質を監視する水質監視工程と、を有する。 The wastewater treatment by the wastewater treatment system in this example includes an oxidation treatment process for oxidizing the complex-forming compound in the wastewater W 0 , an insolubilization treatment process for insolubilizing heavy metals in the oxidized wastewater, and an insolubilized wastewater film. It has a membrane separation step for separating, a pH adjustment step for adjusting the pH of filtered water separated from the membrane, and a water quality monitoring step for monitoring the quality of treated water after pH adjustment.

<酸化処理工程>
まず、廃水Wを貯留手段10の貯留槽11に一旦貯留する。ついで、貯留槽11に貯留された廃水Wを酸化処理手段20の酸化槽21に移し、撹拌翼24で撹拌しながら、酸化剤添加手段22により酸化剤を添加して廃水W中の錯体形成化合物を酸化処理して分解する。
酸化処理工程で用いる酸化剤としては、次亜塩素酸、亜塩素酸、過塩素酸もしくはこれらの塩、および過酸化水素等が挙げられる。
酸化剤添加手段22としては、酸化剤を添加できるものであれば特に制限されず、電磁定量ポンプ、ダイヤフラムポンプ、およびマグネットポンプ等が挙げられる。
<Oxidation process>
First, the waste water W 0 is temporarily stored in the storage tank 11 of the storage means 10. Next, the waste water W 0 stored in the storage tank 11 is transferred to the oxidation tank 21 of the oxidation treatment means 20, and the oxidant is added by the oxidant addition means 22 while stirring with the stirring blade 24, and the complex in the waste water W 0 is added. The forming compound is decomposed by oxidation treatment.
Examples of the oxidizing agent used in the oxidation treatment step include hypochlorous acid, chlorous acid, perchloric acid or a salt thereof, and hydrogen peroxide.
The oxidizing agent adding means 22 is not particularly limited as long as it can add an oxidizing agent, and examples thereof include an electromagnetic metering pump, a diaphragm pump, and a magnet pump.

酸化処理工程では、廃水W中に含まれる錯体形成化合物を全て酸化した時点で、廃水W中への酸化剤の添加を停止し、酸化剤の過剰添加を抑制することが好ましい。酸化剤の添加終了点を検知する方法としては、水質計23を用いた酸化還元電位のモニタリング、酸化剤濃度のモニタリング、または錯体形成化合物の濃度のモニタリング、等が挙げられる。
水質計23としては、酸化還元電位計、酸化剤濃度計等が挙げられる。
In the oxidation treatment step, at the time of all oxidized complex forming compound contained in the wastewater W 0, the addition of an oxidizing agent to the waste water W 0 stops, it is preferable to suppress the excessive addition of the oxidizing agent. Examples of the method for detecting the end point of addition of the oxidizing agent include monitoring of the oxidation-reduction potential using the water quality meter 23, monitoring of the oxidizing agent concentration, monitoring of the concentration of the complex-forming compound, and the like.
Examples of the water quality meter 23 include an oxidation-reduction potentiometer and an oxidant concentration meter.

また、酸化処理工程は、廃水のpHを調整するpH調整工程を備えていてもよい。pH調整手段は、後述するpH調整工程と同様の手段を採用することができる。また、pHの調整は、酸化剤を添加する前に行うことが好ましい。
酸化処理工程における廃水のpHは、4〜8が好ましく、4〜6がより好ましい。これにより塩素ガスを発生させることなく、酸化剤による酸化力を向上させることができる。
Moreover, the oxidation treatment process may include a pH adjustment process for adjusting the pH of the wastewater. As the pH adjusting means, the same means as in the pH adjusting step described later can be adopted. Moreover, it is preferable to adjust pH before adding an oxidizing agent.
4-8 are preferable and, as for pH of the wastewater in an oxidation treatment process, 4-6 are more preferable. Thereby, the oxidizing power by an oxidizing agent can be improved without generating chlorine gas.

<不溶化処理工程>
不溶化処理工程では、酸化処理された廃水Wを不溶化処理手段30の不溶化槽31に移し、撹拌翼34により撹拌しながら、不溶化剤添加手段32により不溶化剤を添加して廃水W中の重金属を不溶化処理する。なお、不溶化とは、廃水W中に遊離している重金属イオンを難溶解性化合物(不溶化物)とすることによって析出させることである。ここで不溶化物とは、水酸化物、硫化物等、溶解度が非常に低い状態のものをいう。
不溶化処理の方法としては、水酸化剤を用いた水酸化物法と、硫化剤を用いた硫化物法がある。なお、硫化物法の場合は硫化水素発生のおそれがあるため、不溶化処理としては水酸化物法が好ましい。
<Insolubilization process>
In the insolubilization treatment step, the oxidized waste water W 0 is transferred to the insolubilization tank 31 of the insolubilization treatment means 30 and added with an insolubilizing agent by the insolubilizing agent addition means 32 while being stirred by the stirring blade 34, thereby causing heavy metals in the waste water W 0. Insolubilize. The insolubilization means that heavy metal ions that are liberated in the waste water W 0 are precipitated by using a hardly soluble compound (insolubilized product). Here, the insolubilized material means a material having a very low solubility, such as a hydroxide or a sulfide.
As the insolubilization method, there are a hydroxide method using a hydroxylating agent and a sulfide method using a sulfiding agent. In the case of the sulfide method, hydrogen sulfide may be generated, and therefore the hydroxide method is preferable as the insolubilization treatment.

水酸化物法は、水酸化剤(水酸化物イオン)と対象金属とを反応させ、溶解度の低い金属水酸化物として析出させる方法である。
水酸化剤としては、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カルシウム、および水酸化マグネシウム等が挙げられる。水酸化ナトリウムを用いるとスラッジ発生量が少なくなるためより好ましい。
The hydroxide method is a method in which a hydroxylating agent (hydroxide ion) and a target metal are reacted and precipitated as a metal hydroxide having low solubility.
Examples of the hydroxylating agent include sodium hydroxide, sodium carbonate, calcium hydroxide, and magnesium hydroxide. Sodium hydroxide is more preferable because sludge generation is reduced.

硫化物法は、硫化剤(硫化物イオン)と対象金属を反応させ、溶解度の低い金属硫化物として析出させる方法である。
硫化剤としては、硫化ナトリウム、硫化水素等が挙げられる。
The sulfide method is a method in which a sulfiding agent (sulfide ion) and a target metal are reacted and precipitated as a metal sulfide having low solubility.
Examples of the sulfurizing agent include sodium sulfide and hydrogen sulfide.

不溶化剤添加手段32としては、不溶化剤を添加できるものであれば特に制限されない。水酸化物法を用いる場合には、不溶化剤添加手段32として耐薬品性を有する水酸化ナトリウム溶液貯留タンクと、耐薬品性を有する電磁定量ポンプ、ダイヤフラムポンプ、またはマグネットポンプ等が用いられる。硫化物法を用いる場合には、不溶化剤添加手段32として、耐薬品性を有する硫化ナトリウム溶液貯留タンクと、耐薬品性を有する電磁定量ポンプ、ダイヤフラムポンプ、またはマグネットポンプ等が用いられる。   The insolubilizing agent adding means 32 is not particularly limited as long as an insolubilizing agent can be added. When the hydroxide method is used, a sodium hydroxide solution storage tank having chemical resistance and an electromagnetic metering pump, diaphragm pump, or magnet pump having chemical resistance are used as the insolubilizing agent adding means 32. When the sulfide method is used, as the insolubilizing agent adding means 32, a sodium sulfide solution storage tank having chemical resistance and an electromagnetic metering pump, diaphragm pump, or magnet pump having chemical resistance are used.

水酸化物法によって不溶化処理を行う場合、重金属は各金属種によって溶解度が最も低くなるpH領域が異なる。そのため、重金属の除去率を高めるために、溶解度が最も低くなるpHになるまで、不溶化剤(水酸化剤)を添加する。その際は、不溶化剤の添加量の制御は、水質計33により、不溶化槽31中の廃水WのpHを測定して行う。ただし、廃水の処理装置に供給される廃水W中の重金属の組成および濃度が、常時一定であることが判明している場合には、不溶化剤を一定量注入することによって制御することもできる。
水質計33としては、pH計等が挙げられる。
When the insolubilization treatment is performed by the hydroxide method, the pH range in which the solubility of the heavy metal is lowest depends on each metal species. Therefore, in order to increase the removal rate of heavy metals, an insolubilizing agent (hydroxylating agent) is added until the pH reaches the lowest solubility. In that case, the amount of the insolubilizing agent added is controlled by measuring the pH of the waste water W 0 in the insolubilizing tank 31 with the water quality meter 33. However, the composition and concentration of heavy metals in waste water W 0 to be supplied to the waste water treatment apparatus, if you are found to be constant at all times, can also be controlled by a certain amount injected insolubilizing agent .
An example of the water quality meter 33 is a pH meter.

<膜分離工程>
膜分離工程では、不溶化処理された廃水Wを膜分離手段40に移し、濾過膜41により不溶化物が除去された濾過水Wと、不溶化物が濃縮された膜分離濃縮水Wとに膜分離する。
この例の膜分離手段40は、加圧ポンプP1によって加圧する方式であり、濾過膜41を備える。
<Membrane separation process>
In the membrane separation step, the waste water W 0 that has been insolubilized is transferred to the membrane separation means 40, and the filtered water W 1 from which the insoluble matter has been removed by the filtration membrane 41 and the membrane separation concentrated water W 2 in which the insoluble matter has been concentrated. Membrane separation.
The membrane separation means 40 in this example is a system in which pressure is applied by a pressure pump P1, and includes a filtration membrane 41.

濾過膜41としては、中空糸膜、平膜、チューブラ膜、およびモノリス型膜等が挙げられるが、容積充填率が高いことから中空糸膜が好ましい。
濾過膜41として中空糸膜を用いる場合、その材質としては、セルロース、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデンジフロライド(PVDF)、およびポリ四フッ化エチレン(PTFE)などが挙げられる。中空糸膜の材質としては、上記のなかでもポリフッ化ビニリデンジフロライド(PVDF)、およびポリ四フッ化エチレン(PTFE)が好ましい。
濾過膜41としてモノリス型膜を用いる場合は、セラミック製の膜を用いることができる。
Examples of the filtration membrane 41 include a hollow fiber membrane, a flat membrane, a tubular membrane, and a monolith type membrane. A hollow fiber membrane is preferable because of its high volume filling rate.
When a hollow fiber membrane is used as the filtration membrane 41, examples of the material include cellulose, polyolefin, polysulfone, polyvinylidene fluoride difluoride (PVDF), and polytetrafluoroethylene (PTFE). Among the materials described above, polyvinylidene fluoride difluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE) are preferable as the material for the hollow fiber membrane.
When a monolith type membrane is used as the filtration membrane 41, a ceramic membrane can be used.

膜分離手段40の具体例としては、例えば、膜分離としてポリフッ化ビニリデンジフロライド製の中空糸膜エレメントを水槽内に浸漬し、膜エレメントの2次側(濾過水側)と濾過ポンプを接続したものが挙げられる。また膜エレメントの下方には、膜面洗浄用の曝気手段を設ける。
濾過水Wは、pH調整工程に送られる。一方、膜分離濃縮水Wは、通常、脱水され、脱水ケーキ等の産業廃棄物として処理される。
As a specific example of the membrane separation means 40, for example, a hollow fiber membrane element made of polyvinylidene difluoride is immersed in a water tank for membrane separation, and the secondary side (filtered water side) of the membrane element is connected to a filtration pump. The thing which was done is mentioned. Further, an aeration means for cleaning the membrane surface is provided below the membrane element.
Filtered water W 1 is sent to the pH adjusting step. On the other hand, membrane separation concentrated water W 2 is usually dehydrated, it is treated as industrial wastes such as dehydrated cake.

<pH調整工程>
pH調整工程では、濾過水WをpH調整手段50のpH調整槽51に移し、濾過水WのpHを河川等への放流に適したpHに調整する。特に、不溶化処理工程において水酸化物法を用いた場合、通常、濾過水Wはアルカリ性となっているため中和するのがよい。pHを調整された濾過水Wは処理水Wとして排出される。
pH調整工程における中和用のpH調整剤としては、塩酸、硫酸、炭酸ガス等の酸等が挙げられる。pH調整工程において酸を過剰に添加した場合には、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリを添加して、中性領域になるようにpHを再調整する。
なお、膜分離工程によって不溶化物を十分に除去しているので、濾過水WのpHを中和しても重金属が再溶解するおそれがない。
<PH adjustment step>
In pH adjustment step, transferring the filtered water W 1 to pH adjustment tank 51 of the pH adjusting means 50, the pH of the filtered water W 1 is adjusted to pH suitable for discharge into rivers. In particular, when the hydroxide method is used in the insolubilization treatment step, the filtered water W 1 is usually alkaline, so it is preferable to neutralize it. The filtered water W 1 whose pH has been adjusted is discharged as treated water W 3 .
Examples of the pH adjusting agent for neutralization in the pH adjusting step include acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and carbon dioxide. When an excessive amount of acid is added in the pH adjusting step, an alkali such as sodium hydroxide, sodium carbonate, calcium hydroxide, magnesium hydroxide is added to readjust the pH so that it becomes a neutral region.
In addition, since the insolubilized substances are sufficiently removed by the membrane separation step, there is no possibility that heavy metals are redissolved even if the pH of the filtered water W 1 is neutralized.

<水質監視工程>
pH調整手段50から排出中の処理水W(対象水)からその一部を連続的に水質監視手段60に抜き出し、水質監視手段60において、抜き出した処理水Wと、蛍光発色試薬を含む試薬溶液Lとを混合し、得られた混合液の蛍光スペクトルおよび蛍光強度を測定する。これにより、処理水W中に含まれるZn2+等の金属イオンを定量でき、排出する処理水Wの水質を連続的に監視することができる。
<Water quality monitoring process>
A part of the treated water W 3 (target water) discharged from the pH adjusting means 50 is continuously extracted to the water quality monitoring means 60, and the water quality monitoring means 60 includes the extracted treated water W 3 and a fluorescent coloring reagent. mixing the reagent solution L 1, the fluorescence spectrum and fluorescence intensity of the resulting mixture is measured. Thus, treated water W can quantify metal ions Zn 2+ and the like contained in the 3, the quality of treated water W 3 for discharging can be continuously monitored.

水質監視手段60としては、抜き出した処理水Wに試薬溶液Lを混合した混合液の蛍光スペクトルおよび蛍光強度を測定して連続的に水質を監視できるものであれば特に限定されない。
水質監視手段60の具体例としては、例えば、混合液流路を形成し、該流路に励起光が照射されるようになっている光導波路を有する、蛍光強度の測定が可能な光導波路分光装置を用いてもよい。該流路には、例えば、シリンジポンプ等を用いて混合液を流すことができる。蛍光発色試薬の蛍光の発光は通常半年以上は持続するため、このような蛍光発色試薬を用いた装置を用いればより簡便に連続的な水質の監視が行える。
また、水質監視手段60としては、公知の分光蛍光光度計や、公知のマイクロプレートリーダーを用いた蛍光測定機器を用いてもよい。これらの装置を用いる場合でも、測定に要する時間は数十秒程度でよいため、簡便に連続的な水質の監視ができる。
The water quality monitoring means 60 is not particularly limited as long as it can monitor the withdrawn treated water W 3 in reagent solution mixture fluorescence spectra and continuously quality fluorescence intensity was measured in a mixture of L 1.
As a specific example of the water quality monitoring means 60, for example, an optical waveguide spectrometer that has an optical waveguide in which a mixed liquid flow path is formed and excitation light is irradiated to the flow path can measure fluorescence intensity. An apparatus may be used. For example, a mixed liquid can be flowed into the channel using a syringe pump or the like. Since the fluorescence emission of the fluorescent coloring reagent usually lasts for more than half a year, continuous water quality monitoring can be performed more simply by using an apparatus using such a fluorescent coloring reagent.
As the water quality monitoring means 60, a known spectrofluorometer or a fluorescence measuring instrument using a known microplate reader may be used. Even when these apparatuses are used, the time required for the measurement may be about several tens of seconds, so that continuous water quality can be easily monitored.

水質監視工程において、水質の悪化、すなわち重金属の含有量の増大が確認された場合は、その結果をフィードバックして、酸化処理工程における酸化剤の添加量の増加、不溶化処理工程における不溶化剤の添加量の増加、膜分離工程における膜分離条件の変更、分離膜の交換等の対処を行う。   If water quality deterioration, that is, increase in heavy metal content is confirmed in the water quality monitoring process, the results are fed back to increase the amount of oxidant added in the oxidation treatment process, and the addition of insolubilizer in the insolubilization treatment process. Take measures such as increasing the amount, changing the membrane separation conditions in the membrane separation step, and replacing the separation membrane.

以上説明した本発明の水質監視方法によれば、通水中の対象水の水質を簡便かつ連続的に監視できる。そのため、対象水の水質が悪化した場合でも即時に対応が可能である。また、蛍光発光試薬の使用量を調節すれば、ブラックライト照射下での目視によっても簡便に水質を判断することも可能である。
なお、本発明の水質監視方法を適用する形態は、前記した廃水処理システムには限定されない。例えば、河川水、地下水等を家畜の飼育、作物の栽培等に利用する場合に、河川水、地下水等を飼育場所、栽培場所等に通水する途中で本発明の水質監視方法を適用し、その水質を連続的に監視するようにしてもよい。このような場合に水質の悪化が確認された場合は、その水の供給を即時に停止することで家畜や作物を守ることができる。
According to the water quality monitoring method of the present invention described above, the water quality of the target water during water flow can be monitored easily and continuously. Therefore, even if the quality of the target water deteriorates, it is possible to respond immediately. In addition, if the amount of the fluorescent reagent used is adjusted, the water quality can be easily judged by visual observation under black light irradiation.
In addition, the form which applies the water quality monitoring method of this invention is not limited to an above described waste water treatment system. For example, when river water, ground water, etc. are used for livestock breeding, crop cultivation, etc., the water quality monitoring method of the present invention is applied in the middle of passing river water, ground water, etc. to breeding place, cultivation place, etc. The water quality may be continuously monitored. In such a case, if the deterioration of water quality is confirmed, it is possible to protect livestock and crops by immediately stopping the supply of water.

以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
[金属イオン溶液の調製]
金属イオン溶液は、13種類の金属イオン(Na、Mg2+、K、Ca2+、Cr3+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+、Pb2+)の過塩素酸塩のいずれかを、各種濃度でTris−HClまたはHEPES緩衝液中に溶解して調製した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited by the following description.
[Preparation of metal ion solution]
The metal ion solution consists of 13 kinds of metal ions (Na + , Mg 2+ , K + , Ca 2+ , Cr 3+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Pb 2+ ). Were prepared by dissolving in Tris-HCl or HEPES buffer at various concentrations.

[蛍光スペクトルの測定]
測定機器:分光蛍光光度計(JASCO,FP−6600 Spectrofluorometer、日本分光社製)。
励起波長:525nm。
蛍光測定波長:300nm〜800nm。
安定化時間:30分。
[Measurement of fluorescence spectrum]
Measuring instrument: spectrofluorometer (JASCO, FP-6600 Spectrofluorometer, manufactured by JASCO Corporation).
Excitation wavelength: 525 nm.
Fluorescence measurement wavelength: 300 nm to 800 nm.
Stabilization time: 30 minutes.

[例1]
10mLのメスフラスコ中に、各種Cr3+濃度の金属イオン溶液と、蛍光発光試薬である化合物(2)(BDP−DPA)のアセトニトリル溶液(1μM)とを加え、水とアセトニトリルが体積比で1:9となるようにして試料を調製し、蛍光スペクトルを測定した。その結果を図2に示す。
[Example 1]
In a 10 mL volumetric flask, a metal ion solution having various Cr 3+ concentrations and an acetonitrile solution (1 μM) of the compound (2) (BDP-DPA) as a fluorescent reagent are added, and water and acetonitrile are mixed at a volume ratio of 1: A sample was prepared so as to be 9, and the fluorescence spectrum was measured. The result is shown in FIG.

図2に示すように、Cr3+濃度の増大に伴って、化合物(2)とCr3+との錯体由来の蛍光極大波長である566nmの蛍光強度が増大した。
また、Cr3+濃度に依存しない等蛍光点が653nmに観察された。653nmの蛍光強度F653に対する566nmの蛍光強度F566の比(R値(=F566/F653))をCr3+濃度に対してプロットすることで、シグモイド型の検量線を得た(図3)。Cr3+の定量範囲は1.5〜260mg/Lであり、検出限界は0.31mg/Lであった。
As shown in FIG. 2, as the Cr 3+ concentration increased, the fluorescence intensity at 566 nm, which is the fluorescence maximum wavelength derived from the complex of the compound (2) and Cr 3+ , increased.
In addition, an isofluorescent point independent of the Cr 3+ concentration was observed at 653 nm. The ratio of the fluorescence intensity F 566 at 566 nm to the fluorescence intensity F 653 at 653 nm (R value (= F 566 / F 653 )) was plotted against the Cr 3+ concentration to obtain a sigmoid calibration curve (FIG. 3). ). The quantitative range of Cr 3+ was 1.5 to 260 mg / L, and the detection limit was 0.31 mg / L.

[例2]
化合物(2)のアセトニトリル溶液(1μM)と、Naを含む金属イオン溶液(1mM)を用いて、例1と同様にして蛍光スペクトルを測定し、R値(=F566/F653)を算出した。Mg2+、K、Ca2+(以上、1mM)、Mn2+、Fe2+,Fe3+,Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+、Pb2+(以上、500μM)についても、それぞれ同様に蛍光スペクトルを測定し、R値(=F566/F653)を算出した。また、これらの12種の溶液に、Cr3+を含む金属イオン溶液を、Cr3+が500μMとなるように添加した後に同様に蛍光スペクトルを測定し、R値(=F566/F653)を算出した。その結果を図4に示す。図4におけるCont.は、Cr3+のみの場合のR値(=F566/F653)である。Cont.におけるCr3+添加前には金属イオンが含まれていない。
[Example 2]
Using an acetonitrile solution (1 μM) of compound (2) and a metal ion solution (1 mM) containing Na + , a fluorescence spectrum was measured in the same manner as in Example 1, and an R value (= F 566 / F 653 ) was calculated. did. Similarly , Mg 2+ , K + , Ca 2+ (above, 1 mM), Mn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Pb 2+ (above, 500 μM) are also similarly fluorescence spectra. Was measured, and the R value (= F 566 / F 653 ) was calculated. Further, after adding a metal ion solution containing Cr 3+ to these 12 kinds of solutions so that Cr 3+ becomes 500 μM, the fluorescence spectrum is measured in the same manner, and the R value (= F 566 / F 653 ) is calculated. did. The result is shown in FIG. In FIG. Is an R value (= F 566 / F 653 ) in the case of Cr 3+ only. Cont. Metal ions are not contained before Cr 3+ addition in.

図4に示すように、Na、Mg2+、K、Ca2+またはMn2+を含む溶液におけるCr3+の添加前後のR値は、Cr3+のみの場合(図4のCont.)と同等のR値となった。このように、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、Mn2+は、化合物(2)によるCr3+の定量に影響を及ぼさないことが確認された。
また、化合物(2)は、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Cd2+、Hg2+、Pb2+に応答した。Zn2+、Cd2+、Hg2+、Pb2+を含む溶液については、さらにCr3+を加えたものの蛍光スペクトルが、Cr3+のみの蛍光スペクトルと同様となった。このように、Zn2+、Cd2+、Hg2+、Pb2+が存在しても、化合物(2)はCr3+に選択的に応答した。
また、Cu2+は化合物(2)に対して消光作用を示した。また,Fe2+、Fe3+については、Cr3+のみの場合とほぼ等しいR値となった。以上の結果から、試料中にCu2+、Fe2+、Fe3+が含まれていない場合、化合物(2)単独でCr3+を選択的に検出できることが分かった。
As shown in FIG. 4, the R value before and after the addition of Cr 3+ in a solution containing Na + , Mg 2+ , K + , Ca 2+ or Mn 2+ is equivalent to the case of Cr 3+ alone (Cont. In FIG. 4). R value was obtained. Thus, it was confirmed that alkali metal ions, alkaline earth metal ions, and Mn 2+ do not affect the determination of Cr 3+ by the compound (2).
Compound (2) responded to Fe 2+ , Fe 3+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , and Pb 2+ . For the solution containing Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , and Pb 2+ , the fluorescence spectrum of Cr 3+ added was the same as that of Cr 3+ alone. Thus, even in the presence of Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ and Pb 2+ , compound (2) selectively responded to Cr 3+ .
Moreover, Cu <2+ > showed the quenching effect with respect to the compound (2). Moreover, about Fe < 2+> and Fe <3+ > , it became an R value substantially equal to the case of only Cr <3+> . From the above results, it was found that when the sample does not contain Cu 2+ , Fe 2+ , or Fe 3+ , Cr 3+ can be selectively detected by the compound (2) alone.

[例3]
雨天時の路面排水を複数採取し、各々のサンプルについて、蛍光発色試薬である化合物(1)(BDP−TPY)を用いた方法と、ICP分析によってZn2+濃度を測定した。化合物(1)を用いる方法では、採取したサンプルに化合物(1)(BDP−TPY)のアセトニトリル溶液(1μM)を加え、水とアセトニトリルが体積比で1:1となるようにして測定試料とし、蛍光スペクトルを測定することでZn2+濃度を求めた。検量線は超純水(milli-Q水)に過塩素酸亜鉛を添加した溶液で作成した。化合物(1)がZn2+が結合した際には蛍光極大波長である567nmの蛍光強度が増大し、Zn2+濃度に依存しない等蛍光点が539nmに観察された。
ICP分析によるZn2+濃度を横軸、化合物(1)を用いて測定した溶存態のZn2+濃度を縦軸としてプロットしたグラフを図5(濃度範囲0〜150μg/L)に、全亜鉛濃度を縦軸としてプロットしたグラフを図6(濃度範囲0〜500μg/L)に示す。なお、図5および図6における、四角、丸、三角、ひし形の各プロットは、それぞれ、T市、G市、H市、O市で採取された路面排水を意味する。
また、化合物(1)を用いてZn含有溶液(10μM)のR値(=F567/F539)を求めた測定試料に、さらにCd2+、Hg2+(以上、10μM)、Na、K、Ca2+(以上、1mM)を加えて、同様にR値(=F567/F539)を求めた結果を図7に示す。
[Example 3]
A plurality of road drains during rainy weather were collected, and the Zn 2+ concentration was measured for each sample by a method using a fluorescent coloring reagent compound (1) (BDP-TPY) and ICP analysis. In the method using compound (1), an acetonitrile solution (1 μM) of compound (1) (BDP-TPY) is added to the collected sample, and water and acetonitrile are used as a measurement sample so that the volume ratio becomes 1: 1. The Zn 2+ concentration was determined by measuring the fluorescence spectrum. The calibration curve was prepared with a solution obtained by adding zinc perchlorate to ultrapure water (milli-Q water). When the compound (1) was bonded to Zn 2+, the fluorescence intensity at 567 nm, which is the fluorescence maximum wavelength, increased, and an isofluorescent point independent of the Zn 2+ concentration was observed at 539 nm.
FIG. 5 (concentration range 0 to 150 μg / L) is a graph plotting the Zn 2+ concentration by ICP analysis as the horizontal axis and the dissolved Zn 2+ concentration measured using the compound (1) as the vertical axis. The graph plotted as the vertical axis is shown in FIG. 6 (concentration range 0 to 500 μg / L). In addition, each square, circle, triangle, and rhombus plot in FIG. 5 and FIG. 6 means road drainage collected in T city, G city, H city, and O city, respectively.
In addition, a measurement sample for which the R value (= F 567 / F 539 ) of a Zn-containing solution (10 μM) was obtained using the compound (1) was further added to Cd 2+ , Hg 2+ (more than 10 μM), Na + , K +. , Ca 2+ (above, 1 mM) was added, and the R value (= F 567 / F 539 ) was determined in the same manner as shown in FIG.

図5および図6に示すように、化合物(1)を用いて求めたZn2+濃度は、ICP分析により求めたZn2+濃度とほぼ同等であり、簡便に精度の高いZn2+濃度の測定が可能であった。また、図7に示すように、測定試料にCd2+、Hg2+、Na、Mg2+、K、Ca2+を添加したもののR値は、添加前のZnのみを含む測定試料のR値と同等であり、Cd2+、Hg2+、Na、Mg2+、K、Ca2+が存在しても、化合物(1)はZn2+に選択的に応答した。 As shown in FIG. 5 and FIG. 6, the Zn 2+ concentration obtained using the compound (1) is almost the same as the Zn 2+ concentration obtained by ICP analysis, and it is possible to easily measure the Zn 2+ concentration with high accuracy. Met. Further, as shown in FIG. 7, the R value of Cd 2+ , Hg 2+ , Na + , Mg 2+ , K + , and Ca 2+ added to the measurement sample is the R value of the measurement sample containing only Zn before addition. Compound (1) selectively responded to Zn 2+ even in the presence of Cd 2+ , Hg 2+ , Na + , Mg 2+ , K + , Ca 2+ .

[例4]
化合物(1)と化合物(2)を各々用いて、各種Zn2+濃度の金属イオン溶液と、蛍光発光試薬のアセトニトリル溶液(1μM)とを加え、水とアセトニトリルが質量比で1:9となるようにして測定試料を調製し、蛍光スペクトルを測定してR値を求めた。化合物(1)を用いた場合と化合物(2)を用いた場合のそれぞれについて、(R−Rmin)/(Rmax−R)を算出し、Zn2+濃度に対してプロットしたグラフを図8に示す。RminはR値の最小値、RmaxはR値の最大値を意味する。
[Example 4]
Using each of compound (1) and compound (2), a metal ion solution having various Zn 2+ concentrations and an acetonitrile solution (1 μM) of a fluorescent reagent are added so that water and acetonitrile have a mass ratio of 1: 9. A measurement sample was prepared, and a fluorescence spectrum was measured to obtain an R value. FIG. 8 is a graph in which (R−R min ) / (R max −R) is calculated and plotted against the Zn 2+ concentration for each of the case where the compound (1) is used and the case where the compound (2) is used. Shown in R min means the minimum value of the R value, and R max means the maximum value of the R value.

図8に示すように、化合物(1)および化合物(2)のいずれについてもZn2+の定量が可能であり、また化合物(1)と化合物(2)を用いることで、0.1μM〜5mM程度の広い濃度範囲でZn2+の定量が可能であった。 As shown in FIG. 8, Zn 2+ can be quantified in both compound (1) and compound (2), and by using compound (1) and compound (2), about 0.1 μM to 5 mM. Zn 2+ could be quantified in a wide concentration range.

10 貯留手段
20 酸化処理手段
30 不溶化処理手段
40 膜分離手段
50 pH調整手段
60 水質監視手段
廃水
濾過水
膜分離濃縮水
処理水
試薬溶液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Storage means 20 Oxidation treatment means 30 Insolubilization treatment means 40 Membrane separation means 50 pH adjustment means 60 Water quality monitoring means W 0 Waste water W 1 Filtration water W 2 Membrane separation concentrated water W 3 Treatment water L 1 Reagent solution

Claims (4)

通水中の対象水の一部を連続的に抜き出し、抜き出した対象水と、金属イオンが結合すると蛍光色が変化し、かつ金属イオン濃度が増大すると蛍光強度が増大する蛍光発色試薬である下式(1)で表される化合物とを混合し、混合液の蛍光スペクトルと蛍光強度から対象水中のZn 2+ 、Cd 2+ またはHg 2+ 濃度を連続的に監視する、水質監視方法。
Figure 0006179918
The following formula, which is a fluorescent coloring reagent that extracts a part of target water in water continuously, changes the fluorescence color when the extracted target water and metal ions are combined, and increases the fluorescence intensity when the metal ion concentration increases mixing a compound represented by (1), Zn 2+ eligible in water from the fluorescence spectrum and fluorescence intensity of the mixture is continuously monitoring the concentration of Cd 2+ or Hg 2+, water quality monitoring method.
Figure 0006179918
通水中の対象水の一部を連続的に抜き出し、抜き出した対象水と、金属イオンが結合すると蛍光色が変化し、かつ金属イオン濃度が増大すると蛍光強度が増大する蛍光発色試薬である下式(2)で表される化合物とを混合し、混合液の蛍光スペクトルと蛍光強度から対象水中のZnThe following formula, which is a fluorescent coloring reagent that extracts a part of target water in water continuously, changes the fluorescence color when the extracted target water and metal ions are combined, and increases the fluorescence intensity when the metal ion concentration increases The compound represented by (2) is mixed, and Zn in the target water is determined from the fluorescence spectrum and fluorescence intensity of the mixture. 2+2+ 、Cr, Cr 3+3+ 、Pb, Pb 2+2+ 、Cd, Cd 2+2+ またはHgOr Hg 2+2+ の濃度を連続的に監視する、水質監視方法。Water quality monitoring method that continuously monitors the concentration of water.
Figure 0006179918
Figure 0006179918
通水中の対象水の一部を連続的に抜き出し、抜き出した対象水を、金属イオンが結合すると蛍光色が変化し、かつ金属イオン濃度が増大すると蛍光強度が増大する蛍光発色試薬である下式(1)で表される化合物および下式(2)で表される化合物のそれぞれと混合し、混合液の蛍光スペクトルと蛍光強度から対象水中のZnThe following formula, which is a fluorescent coloring reagent that continuously extracts a part of the target water in the water flow, changes the fluorescence color when the metal ions bind to the extracted target water, and increases the fluorescence intensity when the metal ion concentration increases Zn in the target water is mixed with each of the compound represented by (1) and the compound represented by the following formula (2), and the fluorescence spectrum and fluorescence intensity of the mixture are used. 2+2+ の濃度を連続的に監視する、水質監視方法。Water quality monitoring method that continuously monitors the concentration of water.
Figure 0006179918
Figure 0006179918
Cu2+、Fe2+およびFe3+から選ばれる少なくとも1種が前記蛍光発色試薬と結合することを阻害する結合抑制手法を併用する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の水質監視方法。 The water quality monitoring method according to any one of claims 1 to 3, wherein a binding suppression technique that inhibits at least one selected from Cu 2+ , Fe 2+, and Fe 3+ from binding to the fluorescent coloring reagent is used in combination.
JP2013023872A 2013-02-08 2013-02-08 Water quality monitoring method Active JP6179918B2 (en)

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