JP6512630B2 - Method and apparatus for concentration and analysis of selenium and / or arsenic - Google Patents
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- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Description
本発明は、溶液中のセレン(Se)及び/またはヒ素(As)を分析などのために濃縮する方法と、この方法によってセレン及び/またはヒ素を濃縮して高感度の定量する分析する方法と、これらの方法のための装置とに関する。 The present invention relates to a method of concentrating selenium (Se) and / or arsenic (As) in a solution for analysis and the like, and a method of concentrating selenium and / or arsenic by this method for highly sensitive analysis. , And apparatus for these methods.
セレンは、半導体装置やガラス製品などの各種の製造工程、火力発電所での排煙脱硫工程、石油精製工程などにおいて、原料、副生成物あるいは除外対象物質として取り扱われている。現在、排水からセレン及びセレン化合物を除去する方法としては、沈殿法、イオン交換膜法、活性炭吸着法などが知られており、セレンを価数別に定量することが、排水中のセレンを適切に処理するために必要となっている。ここでいう価数とは、原子の酸化状態を示す数のことであり、水溶液中に存在し得るセレン化合物においては、一般に、+4価のセレン[Se(IV);例えば亜セレン酸化合物]及び+6価のセレン[Se(VI);例えばセレン酸化合物]が知られている。セレンは、ヒトにおける健康被害も懸念される元素であるから、上述したように排水のほかに、飲用水、河川水、海水、地下水などに含まれる微量のセレンを価数別に定量することが求められている。 Selenium is handled as a raw material, a by-product, or a substance to be excluded in various manufacturing processes such as semiconductor devices and glass products, a flue gas desulfurization process in a thermal power plant, an oil refining process and the like. At present, precipitation, ion exchange membrane method, activated carbon adsorption method, etc. are known as methods for removing selenium and selenium compounds from waste water, and quantifying selenium according to the number of valences appropriately makes selenium in waste water It is necessary to process. The valence referred to here is a number indicating the oxidation state of the atom, and in the case of a selenium compound which can be present in an aqueous solution, generally + tetravalent selenium [Se (IV); eg selenite compound] and + 6-valent selenium [Se (VI); such as selenate compounds] is known. Since selenium is an element that may cause health hazards in humans, it is required to quantify trace amounts of selenium contained in drinking water, river water, sea water, groundwater, etc. according to the valence in addition to drainage as described above. It is done.
セレンをその価数別ごとに定量する方法として、特許文献1には、強酸性アニオン交換樹脂を充填したイオン交換クロマトグラフィーにより、試料中の亜セレン酸イオン(SeO3 2-)とセレン酸イオン(SeO4 2-)とを分離し、硫酸を添加した後、誘導結合プラズマ質量分析(ICP−MS;inductively-coupled plasma mass spectrometry)装置により、イオン交換クロマトグラフィ―での保持時間ごとすなわちセレンの価数ごとに、セレン原子をカウントする方法が示されている。特許文献1に記載されたものでは、イオン交換クロマトグラフィーにおける溶離液として、例えば、pH6.6に調整した1,3,5−ベンゼントリカルボン酸の0.0001〜0.003モル/L水溶液が用いられている。
As a method of quantifying selenium according to its valence number,
またヒ素も各種の製造工程や排煙脱硫工程、石油精製工程などにおいて、原料、副生成物あるいは除外対象物質として取り扱われている。水溶液中に存在し得るヒ素化合物においては、一般に、+3価のセレン[As(III);例えば亜ヒ酸化合物]及び+5価のヒ素[As(V);例えばヒ酸化合物]が知られている。特にヒ素は、よく知られているように高い毒性を示し、しかも、+3価のヒ素(As(III)と+5価のヒ素(As(V))とを比較すると、+3価のものの方がより高い毒性を示す。そのため、高い検出感度でヒ素を価数別に定量できることが求められている。また、排水や環境試料においてセレンとヒ素とが共存することが多いから、セレンとヒ素とを同時に価数別に高感度に測定できることは有益である。 Arsenic is also handled as a raw material, a by-product, or a substance to be excluded in various manufacturing processes, a flue gas desulfurization process, an oil refining process, and the like. Among the arsenic compounds which may be present in the aqueous solution, generally + trivalent selenium [As (III); eg arsenous acid compound] and + pentavalent arsenic [As (V); eg arsenate compound] are known . Arsenic, in particular, exhibits high toxicity as is well known, and when comparing + trivalent arsenic (As (III) with + 5valent arsenic (As (V)), + trivalent is more preferable Therefore, it is required to be able to quantify arsenic by valence with high detection sensitivity, and since selenium and arsenic often coexist in waste water and environmental samples, valence of selenium and arsenic is simultaneously determined. It is useful to be able to measure with high sensitivity depending on the number.
ヒ素を価数別に定量する方法として、特許文献2には、As(III)及びAs(V)を含有する溶液を、炭素数3以上のアルキル基を有する第4級塩を含む溶離剤を移動相として用いて逆相カラムに通液し、逆相カラムにおいてヒ素を価数別に分離させ、逆相カラムからの出口液を誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP−OES(otpical emissiotn spectrometry))装置に導いて定量する方法が示されている。
As a method of quantifying arsenic according to valence,
特許文献1に記載された方法は、イオン交換によってSe(IV)とSe(VI)とを分離するので、高塩濃度の試料、例えば海水や排水への適用が難しく、また、検出感度も十分なのものとはいえない。検出感度の向上のために、試料液中のセレン化合物を濃縮することも考えられるが、一般的な濃縮手法では、アニオン固定相交換基がカチオン型であるものを用いることとなるため、試料水の塩濃度が高い場合にその試料水中の塩化物イオン等のアニオンが固定相に結合するなどして、セレン化合物の濃縮能力が低下する。またイオン交換型の濃縮では、濃縮後にセレン化合物をイオン交換カラム等から溶出させるために、上記の特許文献1において用いられるような有機炭素溶離液やリン酸などの高濃度塩溶液が溶出剤として必要である。このため、セレン化合物が濃縮された溶出液には、これらの溶出剤成分も含まれることとなり、溶出液を後段の液体クロマトグラフ装置やICP−MS装置に導入するときに、クロマトグラフィーによる分離及びICP−MS検出に悪影響を与え、またこれらの装置に対しても悪影響を与えることが懸念される。
The method described in
同様に特許文献2に記載された方法も、検出感度の向上の余地がある。セレンとヒ素とは共存することが多いから、これらの同時分析も有効であるが、高感度に同時分析を行うための試料調整方法や分析方法も知られていない。
Similarly, the method described in
本発明の目的は、セレン及び/またはヒ素を含む試料液中のセレン化合物及びヒ素化合物の濃度を高め、試料液に対する処理を容易にすることができる濃縮方法及び装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a concentration method and apparatus capable of enhancing the concentration of selenium compounds and arsenic compounds in a sample solution containing selenium and / or arsenic to facilitate processing of the sample solution.
本発明の別の目的は、本発明の濃縮方法によってセレン及び/またはヒ素を濃縮することによってこれらの物質を高感度に価数別に分析できる方法及び装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a method and apparatus capable of sensitively analyzing these substances by valence by concentrating selenium and / or arsenic by the concentration method of the present invention.
本発明の濃縮方法は、セレン化合物及びヒ素化合物の少なくとも一方を対象物質として含む試料液中を濃縮する方法であって、アニオン性交換基を有するイオン排除カラムで構成された濃縮カラムに試料液を通液して濃縮カラム内で試料液中の対象物質を濃縮する段階と、硝酸と硫酸塩とを含む水溶液である溶離液を濃縮カラムに通液して、対象物質が濃縮された液を得る段階と、を有する。 The concentration method of the present invention is a method of concentrating in a sample solution containing at least one of a selenium compound and an arsenic compound as a target substance, and the sample solution is concentrated on an ion exclusion column having an anion exchange group. The target substance in the sample solution is concentrated by passing it through a concentration column, and the eluent, which is an aqueous solution containing nitric acid and a sulfate, is passed through the concentration column to obtain a liquid in which the target substance is concentrated. And have stages.
本発明の分析方法は、セレン化合物及びヒ素化合物の少なくとも一方を対象物質として含む試料液中の対象物質を価数別に分析する方法であって、本発明の濃縮方法により得た前記対象物質が濃縮された液を、アニオン性交換基を有するイオン排除カラムで構成された分離カラムに注入し、溶離液を分離カラムに流しながら試料液中の対象物質を価数別に分離する段階と、分離カラムから流出する液を誘導結合プラズマ質量分析装置に導入して対象物質を定量する段階と、を有する。 The analysis method of the present invention is a method of analyzing the target substance in a sample solution containing at least one of a selenium compound and an arsenic compound as a target substance according to the valence, and the target substance obtained by the concentration method of the present invention is concentrated The separated solution is injected into a separation column composed of an ion exclusion column having an anionic exchange group, and the target substance in the sample solution is separated according to the valence while flowing the eluent through the separation column; Introducing the outflowing liquid into the inductively coupled plasma mass spectrometer to quantify the target substance.
本発明の濃縮装置は、セレン化合物及びヒ素化合物の少なくとも一方を対象物質として含む試料液中の対象物質を濃縮する装置であって、アニオン性交換基を有するイオン排除カラムで構成された濃縮カラムと、試料導入段階と試料排出段階との間で切り替え可能であって、試料導入段階において試料液を濃縮カラム内に導入して濃縮カラム内で試料液中の対象物質を濃縮させ、試料排出段階において溶離液を濃縮カラムに通液させて対象物質が濃縮された液を濃縮カラムの外部に流出させるインジェクタと、を有する。 The concentration apparatus of the present invention is an apparatus for concentrating a target substance in a sample solution containing at least one of a selenium compound and an arsenic compound as a target substance, and the concentration column comprising an ion exclusion column having an anionic exchange group Switchable between the sample introduction step and the sample discharge step, wherein the sample solution is introduced into the concentration column in the sample introduction step to concentrate the target substance in the sample solution in the concentration column; And an injector for passing the eluent through a concentration column and causing the liquid in which the target substance is concentrated to flow out of the concentration column.
本発明の分析装置は、セレン化合物及びヒ素化合物の少なくとも一方を対象物質として、試料液中の対象物質を価数別に定量する装置であって、溶離液を送液するポンプと、アニオン性交換基を有するイオン排除カラムで構成された濃縮カラムと、アニオン性交換基を有するイオン排除カラムで構成された分離カラムと、ロードモードとインジェクトモードとの2つのモードの間で切り替え可能であって、ロードモードにおいてポンプからの溶離液を分離カラムに送るとともに試料液を濃縮カラム内に導入して濃縮カラム内で試料液中の対象物質を濃縮させ、インジェクトモードにおいてポンプからの溶離液を濃縮カラムを介して分離カラムに送るインジェクタと、分離カラムの出口に接続する誘導結合プラズマ質量分析装置と、を有し、誘導結合プラズマ質量分析装置において対象物質に対応する原子イオンをカウントする。 The analyzer according to the present invention is an apparatus for quantifying a target substance in a sample solution according to the valence by using at least one of a selenium compound and an arsenic compound as a target substance, a pump for feeding an eluent, an anionic exchange group A concentration column composed of an ion exclusion column having an ion exchange column, a separation column composed of an ion exclusion column having an anionic exchange group, and switching between two modes, a load mode and an inject mode, In the load mode, the eluent from the pump is sent to the separation column and the sample solution is introduced into the concentration column to concentrate the target substance in the sample solution in the concentration column, and in the inject mode, the eluent from the pump is concentrated , And an inductively coupled plasma mass spectrometer connected to the outlet of the separation column. In coupled plasma mass spectrometer for counting the corresponding atomic ions to the target material.
後述する実施例から明らかになるように、本発明によれば、試料液中に含まれる微量のセレン化合物及び/またはヒ素化合物を濃縮できる。これによって、例えば、試料液中の微量のセレン化合物やヒ素化合物の価数別の定量が可能になる。 As will be apparent from the examples described below, according to the present invention, it is possible to concentrate a trace amount of selenium compound and / or arsenic compound contained in a sample solution. This makes it possible, for example, to quantify the valence of trace amounts of selenium compounds and arsenic compounds in the sample solution.
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明に基づくセレン及び/またはヒ素の濃縮方法及び分析方法では、イオン排除カラムを濃縮カラムあるいは分離カラムとして用いるイオン排除クロマトグラフィーを利用する。そこでまず、イオン排除クロマトグラフィーの原理を説明する。図1は、イオン排除クロマトグラフィーの原理を示している。 The selenium and / or arsenic concentration method and analysis method according to the present invention utilize ion exclusion chromatography using an ion exclusion column as a concentration column or separation column. Therefore, first, the principle of ion exclusion chromatography will be described. FIG. 1 illustrates the principle of ion exclusion chromatography.
液体クロマトグラフィーでの固定相11として例えばH型の強酸性カチオン交換樹脂を用いるとすると、固定相11の表面には多数の細孔(ポア)12が形成されるとともに、固定相11の最表面は例えばスルホ基などの強酸性アニオン基13で修飾されている。ここへ移動相である液体とともに、中性の化学種21、弱酸性の化学種22及び強酸性の化学種23とが流れてくる場合を考える。すると、強酸性アニオン基13が有する負電荷によって、移動相中のより大きな負電荷を有する化学種(pKaが小さい化学種)ほど大きな静電気排除を受け、早く溶出することになる。また、負電荷の大きさにより、細孔12内への浸透力が決まり、負電荷量が小さいほどすなわちpKaが大きいほど、細孔12内への浸透力が大きくなる。これらの結果、中性の化学種21の溶出時間は長くなり、pKaの小さな化学種ほど、溶出時間が短くなる。イオン排除クロマトグラフィーでは、一般に、イオン交換作用による移動相から固定相への化学吸着の寄与は無視できる。結局、強酸性カチオン交換樹脂を用いるイオン排除クロマトグラフィ―では、一般に、pKaが小さなアニオン(陰イオン)ほど早く溶出すると考えられる。
When, for example, a strongly acidic cation exchange resin of H-type is used as the
セレンの代表的な化合物であるセレン酸及び亜セレン酸の酸解離指数(pKa)は次に示す通りである。 The acid dissociation index (pKa) of selenium, which is a representative compound of selenium, is as follows.
HSeO4 - ⇔ H+ + SeO4 2- pKa2=1.66
H2SeO3 ⇔ H+ + HSeO3 - pKa1=2.75
HSeO3 - ⇔ H+ + SeO3 2- pKa2=8.50
ヒ素の代表的な化合物であるヒ酸及び亜ヒ酸の酸解離指数(pKa)は次に示す通りである。
HSeO 4 - ⇔ H + + SeO 4 2- pKa 2 = 1.66
H 2 SeO 3 ⇔ H + + HSeO 3 - pKa 1 = 2.75
HSeO 3 - ⇔ H + + SeO 3 2- pKa 2 = 8.50
The acid dissociation index (pKa) of arsenic and arsenous acids, which are representative compounds of arsenic, is as follows.
H3AsO4 ⇔ H+ + H2AsO4 - pKa1=2.3
H2AsO3 - ⇔ H+ +HAsO4 2- pKa2=6.8
HAsO4 2- ⇔ H+ + AsO4 3- pKa2=11.6
H3AsO3 ⇔ H+ + H2AsO3 - pKa =9.28
セレン酸、亜セレン酸、ヒ酸及び亜ヒ酸が上記のような酸解離指数を持つことを考えると、試料液中に共存することが多いと考えられる塩化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオンなどの強酸性アニオンは、イオン排除カラムに試料液を通液したときにセレン酸、亜セレン酸、ヒ酸及び亜ヒ酸よりも早く流出するものと考えられる。したがって、イオン排除カラムの一端から試料液を通液するときにその通液条件を設定することにより、強酸性アニオンはイオン排除カラムの他端から流出するが、セレン酸、亜セレン酸、ヒ酸及び亜ヒ酸はイオン排除カラム中に残るようにすることができる。一方、試料液中のアルカリ金属イオンなどのカチオン(陽イオン)はイオン交換されてイオン排除カラム中の固定相に吸着する。吸着したカチオンは、pHが極端に低い酸を通液しない限り、イオン排除カラムから脱離しない。その一方で、イオン排除カラムに残ったセレン酸、亜セレン酸、ヒ酸及び亜ヒ酸は、溶離液として弱い酸性液体を流すことでイオン排除カラムから流出させることができる。結局、強酸性アニオンや各種のカチオン類の影響を排して、イオン除去カラムにより、セレン化合物及び/またはヒ素化合物の濃縮を行うことができることになる。このとき、イオン排除カラムは、セレン化合物及び/またはヒ素化合物に対する濃縮カラムとして機能することになる。
H 3 AsO 4 ⇔ H + + H 2 AsO 4 - pKa 1 = 2.3
H 2 AsO 3 - ⇔ H + + HAsO 4 2- pKa 2 = 6.8
HAsO 4 2- ⇔ H + + AsO 4 3- pKa 2 = 11.6
H 3 AsO 3 ⇔ H + + H 2 AsO 3 - pKa = 9.28
Considering that selenate, selenite, arsenate and arsenous acid have the above-mentioned acid dissociation index, chloride ion, sulfate ion, nitrate ion, etc. which are considered to be often present in the sample solution The strong acid anion is considered to elute faster than selenic acid, selenious acid, arsenic acid and arsenous acid when the sample solution is passed through the ion exclusion column. Therefore, by setting the flow conditions when passing the sample solution from one end of the ion exclusion column, the strongly acidic anion flows out from the other end of the ion exclusion column, but selenate, selenite, arsenate And arsenic trioxide can be left in the ion exclusion column. On the other hand, cations (cations) such as alkali metal ions in the sample solution are ion-exchanged and adsorbed on the stationary phase in the ion exclusion column. The adsorbed cations do not desorb from the ion exclusion column unless they pass through the acid at an extremely low pH. On the other hand, selenic acid, selenious acid, arsenic acid and arsenic acid remaining in the ion exclusion column can be made to flow out of the ion exclusion column by flowing a weak acidic liquid as an eluent. As a result, it is possible to concentrate the selenium compound and / or the arsenic compound by the ion removal column, excluding the influence of the strongly acidic anion and various cations. At this time, the ion exclusion column will function as a concentration column for selenium compounds and / or arsenic compounds.
特に本発明に基づく方法では、濃縮されたセレン化合物及び/またはヒ素化合物をイオン排除カラムである濃縮カラムから流出させるための弱酸性の溶離液として、希硝酸に低濃度硫酸塩を加えたものを使用する。その結果、濃縮カラムからの溶出液は、セレン化合物及びヒ素化合物の少なくとも一方である濃縮された対象物質のほかに希硝酸と低濃度硫酸塩のみを含むことととなるので、この溶出液を液体クロマトグラフ装置やICP−MS装置に導入しても、これら装置への悪影響が生じにくい。すなわち、本発明に基づく濃縮方法は、ICP−MS装置による高感度定量と組み合わせて用いることに適した方法であるといえる。 In particular, in the method according to the present invention, dilute nitric acid plus low concentration sulfate is used as a weakly acidic eluent for eluting concentrated selenium compounds and / or arsenic compounds from the concentration column which is an ion exclusion column. use. As a result, the eluate from the concentration column contains only dilute nitric acid and a low concentration sulfate in addition to the concentrated target substance which is at least one of a selenium compound and an arsenic compound, so Even if introduced into a chromatograph apparatus or ICP-MS apparatus, adverse effects on these apparatuses are unlikely to occur. That is, it can be said that the concentration method according to the present invention is a method suitable for use in combination with high sensitivity determination by an ICP-MS device.
図2は、本発明の濃縮方法の応用例としてセレンの価数別の定量分析を行う装置の構成の一例を示している。溶離液タンク31に貯えられている溶離液は、ポンプ32によって圧送されてインジェクタ33に供給されるようになっている。インジェクタ33としては、高速液体クロマトグラフィーにおいて試料の注入のために通常用いられる六方弁型のものが用いられる。インジェクタ33には、試料ポンプ39を介して試料瓶34からセレン化合物を供給されるようになっている。またインジェクタ33には、イオン排除カラムで構成された濃縮カラム40の両端が接続するともに、インジェクタ33の出口には、いずれもイオン排除カラムであるガードカラム36及び分離カラム37がこの順で直列に接続している。後述するようにガードカラム36は設けなくてもよいが、イオン排除カラムによりガードカラム36を構成した場合には、ガードカラム36も分離カラムとしての機能の一部を担うことになる。
FIG. 2 shows an example of the configuration of an apparatus for performing quantitative analysis according to the valence of selenium as an application example of the concentration method of the present invention. The eluent stored in the
インジェクタ33は、ロードモードとインジェクトモードとの2つのモード(動作状態)を備えてロードモードとインジェクトモードとの間で高速に切り替えることが可能としたものである。ロードモードでは、インジェクタ33は、ポンプ32からの溶離液をガードカラム36及び分離カラム37に直接送るとともに、試料液を濃縮カラム40に導入する。このとき、濃縮カラム40には試料液だけが通液されるようにする。これにより、濃縮カラム40内で、試料液中のセレン化合物が濃縮される。一方、インジェクトモードでは、インジェクタ33は、ポンプ32からの溶離液をまず濃縮カラム40に通し、濃縮カラム40から戻ってきた液をガードカラム36を介して分離カラム37に送る。これにより、濃縮カラム40内で濃縮されていたセレン化合物が分離カラム37に注入されることになる。
The
図3はこのようなインジェクタ33の動作を説明する図であり、(a)はインジェクトモード、(b)はロードモードを示している。インジェクタ33は、図示1〜6で示すように6個のポートを有し、インジェクトモードでは、1⇔2、3⇔4、5⇔6のようにポート間が接続され、ロードモードでは、2⇔3、4⇔5、6⇔1のようにポート間が接続されるようになっている。そして、濃縮カラム40の両端がそれぞれポート1とポート4に接続され、ポート2はガードカラム36を経て分離カラム37に接続し、ポート3にはポンプ32から溶離液が供給され、ポート5は排出(ドレイン)のために用いられ、ポート6には試料液が供給されるようになっている。このようにインジェクタ33に対して配管を接続することによって、ロードモードにおいて濃縮カラム40内に試料液中のセレン化合物が濃縮され、インジェクトモードにおいて濃縮されたセレン化合物がガードカラム36を介して分離カラム37に注入されることになる。ロードモードとインジェクトモードでは、濃縮カラム40内の液(試料液及び溶離液)の流れが逆になっている。
FIG. 3 is a view for explaining the operation of such an
上述したインジェクトモードは、濃縮カラムに対して溶離液を通液して、セレン化合物及び/またはヒ素化合物を濃縮カラム40の外部に流出させる段階でもあるので、濃縮カラム40におけるセレン化合物及び/またはヒ素化合物の濃縮という観点からすれば、インジェクトモードはインジェクタ33における試料排出段階であるともいえる。一方、ロードモードは、試料液を濃縮カラム40内に導入して濃縮カラム40内で試料液中のセレン化合物及び/またはヒ素化合物を濃縮させる段階であるから、インジェクタ33における試料導入段階であるといえる。
The above-described inject mode is also a step of passing the eluent through the eluent to the concentration column and causing the selenium compound and / or the arsenic compound to flow out of the
分離カラム37の出口が誘導結合プラズマ質量分析(ICP−MS)装置38の試料入口に接続している。ここでは、ICP−MS装置38は、イオン排除カラムである分離カラム37を用いたイオン排除クロマトグラフィーでのセレン元素の検出器として用いられている。
The outlet of
このような装置を用いてセレンの価数別の定量を行う場合には、硝酸と硫酸塩とを含む水溶液を溶離液として使用し、インジェクタ33をロードモードとして、ポンプ32及びインジェクタ33を介してこの溶離液を連続的にガードカラム36及び分離カラム37に通液しつつ、インジェクタ33を介して濃縮カラム40内に試料液を導入する。次に、インジェクタ33をインジェクトモードに切り替えて、溶離液のガードカラム36及び分離カラム37への通液状態を維持したまま、濃縮カラム40内の液がガードカラム36に注入されるようにする。これにより、濃縮カラム40内に導入されてセレン化合物及び/またはヒ素化合物が濃縮された試料液がガードカラム36、引き続いて分離カラム37に注入されることになる。このとき、上述したイオン排除クロマトグラフィーの原理によって、分離カラム37の出口からは、セレン酸が亜セレン酸に先行して流出することになり、試料液中のセレン化合物を価数別に分離されることになる。そして分離カラム37の出口からの液をICP−MS装置38に導き、ICP−MS装置の質量分析部においてセレンの原子イオン(例えば78Se+)を検出してカウントする。インジェクタ33において試料液を注入した時点(ロードモードからインジェクトモードに切り替えた時点)からの経過時間に応じてICP−MS装置でのカウント値を集計し、クロマトグラムを得ることにより、試料液中のセレンの価数別の定量が行われたことになる。
When performing determination according to the number of valences of selenium using such an apparatus, an aqueous solution containing nitric acid and sulfate is used as an eluent, and the
ロードモードでは濃縮カラム40内でセレン化合物の濃縮が行われるが、濃縮カラム40の固定相として例えばH形強酸性カチオン交換樹脂を用いた場合、試料液中に含まれるアルカリ金属イオンなどのカチオンはイオン交換されて濃縮カラム40に残留することになる。このようなカチオンは、本実施形態で用いるような溶離液では脱離することなく濃縮カラム40に残存しつつけることになる。また上述したように、塩化物イオンや硫酸イオンなどの強酸性アニオンは、セレン化合物やヒ素化合物よりも溶出速度が速いので、濃縮カラム40からインジェクタ33のポート5を介して外部に排出されてしまい、濃縮カラム40内には残らない。したがって本実施形態の方法によれば、分離カラム37やICP−MS装置38などがアルカリ金属イオンや強酸性アニオンなどの妨害成分の影響を受けることなく、セレンの価数別の定量を行うことが可能になり、高塩濃度の試料液について精度よく分析を行えることとなる。その一方で、濃縮カラム40内にアルカリ金属イオンなどが留まり続けることは好ましいことではないから、インジェクトモードに切り替え濃縮されたセレン化合物が分離カラム37に注入された後、インジェクタ33を再びロードモードに切り替え、試料液の代わりに洗浄用の液、例えば濃い酸を濃縮カラム40に流して、濃縮カラム40内に残存している物質を溶出させることが好ましい。洗浄用の液は、図3に示した例では、ポート5から排出されることになる。
In the loading mode, concentration of selenium compounds is performed in the
本発明において用いられる分離カラム37及び濃縮カラム40として用いられるイオン排除カラムの例としては、
(1)島津製作所製のShim−pack(登録商標) SCRシリーズ(例えば、SCR−102H:長さ300mm、内径8mm、粒子径7μm、固定相がスルホ基)、
(2)Shodex社製のSH1011及びSH1821、(例えば、SUGAR SH1011:サイズ8mm×300mm、粒径6μm、官能基スルホ基)、
(3)Shodex社製のKC−811(例えば、RSpak KC−811:サイズ8mm×300mm、粒径6μm、官能基スルホ基)、
(4)東ソー社製のTSKgel(登録商標) OApak−A及びOApak−P(例えば、TSKgel(登録商標) OApak−A:粒子径5μm、官能基カルボキシメチル基、基材ポリマー(メタクリレート系))、
(5)東ソー社製のTSKgel(登録商標) SCX(粒子径5μm、官能基スルホ基、基材ポリマー(スチレン系))、
(6)Transgenomic社製のICSepシリーズ(例えば、ICSep ION−300:耐圧7MPa、粒子径7μm、官能基スルホ基、対イオンH+、架橋率6%)、
(7)サーモフィッシャー社製のDionex IonPacイオン排除カラムシリーズ(例えば、Dionex IonPac ICE−AS1:サイズ9×250mm、あるいはDionex IonPac ICE−AS6:サイズ9×250mm、官能基スルホ基及びカルボキシ基)
などが挙げられる。特に、強酸性カチオン交換樹脂を固定相として有するものを用いることが好ましく、強酸性カチオン交換樹脂はイオン形が水素(H)形であることが好ましい。図2に示したものでは、分離カラム37の前段にガードカラム36が設けられているが、必ずしもガードカラムを設ける必要はない。上記に例示した各イオン排除カラム製品を分離カラム37として用いる場合には、当該イオン排除カラム製品に適合したガードカラムが指定されていることが多いから、そのように指定されたカラムをガードカラム36として用いればよい。一般には、ガードカラム36と分離カラム37とは相互に同種類の固定相が充填される。
As an example of the ion exclusion column used as the
(1) Shim-pack (registered trademark) SCR series (for example, SCR-102H:
(2) SH1011 and SH1821 manufactured by Shodex (for example, SUGAR SH1011: size 8 mm × 300 mm, particle size 6 μm, functional group sulfo group),
(3) KC-811 (for example, RSpak KC-811: size 8 mm × 300 mm, particle size 6 μm, functional sulfo group) manufactured by Shodex Corporation,
(4) TSKgel (registered trademark) OApak-A and OApak-P (for example, TSKgel (registered trademark) OApak-A:
(5) TSKgel (registered trademark) SCX (
(6) ICSep series manufactured by Transgenomic (eg, ICSep ION-300: pressure resistance 7 MPa, particle diameter 7 μm, functional sulfo group, counter ion H + , crosslinking rate 6%),
(7) Thermo Fisher Dionex IonPac ion exclusion column series (for example, Dionex IonPac ICE-AS 1: size 9 × 250 mm, or Dionex IonPac ICE-AS 6: size 9 × 250 mm, functional sulfo group and carboxy group)
Etc. In particular, it is preferable to use one having a strongly acidic cation exchange resin as a stationary phase, and the strongly acidic cation exchange resin is preferably in the hydrogen (H) form in ionic form. Although the
濃縮カラム40としては分離カラム37と同じイオン排除カラムを使用することができる。しかしながら、濃縮カラム40は、セレン化合物の価数別の分離を目的とするものではなく、例えば試料液中に存在するカチオンなどの妨害イオン等の影響を除去しセレン化合物を濃縮することを目的とするものであるので、分離カラム37よりもカラム長を短くすることができる。そこで濃縮カラム40としては、イオン排除カラムである限り、上述した分離カラム36と同種のカラムを用いることができる。
As the
次に、本発明において用いる溶離液について説明する。本発明においては、溶離液として、硝酸と硫酸塩とを含む水溶液を使用する。溶離液のpHは1以上5以下とすることが好ましい。pHが5を超えると、イオン排除カラムである分離カラムにおけるSe(IV)とSe(VI)との分離が悪くなる傾向を示す。pHが1未満であると、その強い酸性により、分離カラムやICP−MS装置、さらには溶離液を送液するポンプへの悪影響が懸念される。溶離液に含まれる硫酸塩としては、例えば、アルカリ金属の硫酸塩、アルカリ土類金属の硫酸塩、及び硫酸アンモニウムからなる群から選ばれた1以上の化合物を用いることが好ましい。ここでいうアルカリ金属とはLi,Na,K,Rb,Csの各元素を指し、アルカリ土類金属とはBe,Mg,Ca,Sr,Baの各元素を指す。具体的には、硫酸塩として、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸アンモニウムなどを用いることができる。溶離液中の硫酸塩の濃度は、0.002mmol/L以上100mmol/L以下とすることが好ましい。もっとも、硫酸塩の濃度を一定値以上に高めてもセレンの価数分離性能の向上は頭打ちとなり、むしろ、クロマトグラムにおける価数別の各ピークが拡がる傾向となり、測定感度も低下する傾向となり、ICP−MSの導入部における詰まりの発生のおそれも生ずるから、硫酸塩の濃度は例えば、1mmol/L以下といった低濃度の領域に設定する方がより好ましい。 Next, the eluent used in the present invention will be described. In the present invention, an aqueous solution containing nitric acid and sulfate is used as an eluent. The pH of the eluent is preferably 1 or more and 5 or less. When the pH exceeds 5, separation of Se (IV) and Se (VI) in the separation column which is an ion exclusion column tends to be deteriorated. If the pH is less than 1, the strong acidity may adversely affect the separation column, the ICP-MS apparatus, and the pump for feeding the eluent. As the sulfate contained in the eluent, for example, it is preferable to use one or more compounds selected from the group consisting of sulfates of alkali metals, sulfates of alkaline earth metals, and ammonium sulfate. The term "alkali metal" as used herein refers to each element of Li, Na, K, Rb and Cs, and the term "alkaline earth metal" refers to each element of Be, Mg, Ca, Sr and Ba. Specifically, for example, sodium sulfate, calcium sulfate, ammonium sulfate and the like can be used as the sulfate. The concentration of sulfate in the eluent is preferably 0.002 mmol / L or more and 100 mmol / L or less. However, even if the concentration of sulfate is increased to a certain value or higher, the improvement of the separation performance of selenium reaches a plateau, and rather, each peak by valence in the chromatogram tends to expand and the measurement sensitivity also tends to decrease. It is more preferable to set the concentration of the sulfate in a low concentration region of, for example, 1 mmol / L or less, since the occurrence of clogging at the introduction part of the ICP-MS also occurs.
さらにここで述べるような方法によれば、セレンと同時にヒ素(As)を価数別に定量することができる。セレンとヒ素とを含む試料液を対象として、試料液中のセレンとヒ素とを同時に価数別に定量する場合には、上記と同様のガードカラム36、分離カラム37及び溶離液を使用し、試料液をガードカラム36に導入し、分離カラム37の出口からの液をICP−MS装置38に導き、ICP−MS装置の質量分析部においてセレンの原子イオン(例えば78Se+)及びヒ素の原子イオン(一般に75As+)を検出してカウントする。そしてインジェクタ33において試料液を導入した時点からの経過時間に応じてICP−MS装置でのカウント値をセレンとヒ素とに分けて集計し、クロマトグラムを得ることにより、試料液中のセレン及びヒ素のそれぞれの価数別の定量が行われたことになる。
Furthermore, according to the method as described herein, arsenic (As) can be quantified according to valence simultaneously with selenium. In the case of simultaneously quantifying selenium and arsenic in a sample solution according to the number of valences for a sample solution containing selenium and arsenic, use the
次に、実施例及び参考例により本発明をさらに詳しく説明する。 Next, the present invention will be described in more detail by way of examples and reference examples.
まず、イオン排除カラムである分離カラムとICP−MSとを組み合わせ、溶離液として硝酸と硫酸塩とを含む水溶液を用いることにより、試料液中のセレンを価数別に定量できることについて行った実験結果を参考例として説明する。図4は、参考例で用いた装置の構成を示している。この装置は、図2に示す装置と比べ、試料瓶34及び試料ポンプ39が設けられず、マイクロシリンジなどによって試料液がインジェクタに供給されるようになっている点と、濃縮カラム40の代わりにサンプルループ35が設けられている点で相違する。サンプルループ35は、所定量の試料液を採取してガードカラム36及び分離カラム37に注入するためのものである。
First, experimental results were conducted on the ability to quantify selenium in a sample solution according to valence by combining an ion exclusion column, a separation column, with ICP-MS and using an aqueous solution containing nitric acid and sulfate as an eluent. It will be described as a reference example. FIG. 4 shows the configuration of the apparatus used in the reference example. Compared with the apparatus shown in FIG. 2, this apparatus is not provided with the
図4に示す装置を用いたセレンの価数別の定量では、硝酸と硫酸塩とを含む水溶液を溶離液として使用し、まず、インジェクタ33をロードモードとして、ポンプ32及びインジェクタ33を介してこの溶離液を連続的にガードカラム36及び分離カラム37に通液しつつ、インジェクタ33を介してサンプルループ35内に試料液を導入した。次に、インジェクタ33をインジェクトモードに切り替えて、溶離液がサンプルループ35を経由するようにし、これによって溶離液のガードカラム36及び分離カラム37への通液状態を維持したままサンプルループ35内の試料液がガードカラム36に注入されるようにした。その結果、サンプルループ35内に一定量採取された試料液がガードカラム36、引き続いて分離カラム37に注入されることになる。そして分離カラム37の出口からの液をICP−MS装置38に導き、後述するようにクロマトグラムを得て、定量を行った。各参考例では、サンプルループ35として50μLのものを使用し、1回の動作で注入される試料液の量が50μLとなるようにした。
In the determination according to the number of valences of selenium using the apparatus shown in FIG. 4, an aqueous solution containing nitric acid and a sulfate is used as an eluent, and first, the
以下、各実施例及び各参考例において共通の条件を以下に説明する。 Hereinafter, conditions common to each example and each reference example will be described below.
各実施例及び各参考例において、Se(IV)、Se(VI)、As(III)及びAs(V)を含む試料液を使用する。これらの試料液は、Se(IV)として関東化学社製の亜セレン酸(H2SeO3)、Se(VI)として関東化学社製のセレン酸(H2SeO4)、As(III)として関東化学社製のヒ素標準液、As(V)としてSPEX社製のSPEC−As5を使用し、所定の濃度となるようにこれらを混合して超純水により希釈して調製した。溶離液の一成分として用いる硝酸としては、比重が1.42であるもの(関東化学社製高純度試薬Ultrapur−100)を用いた。溶離液は、硝酸と添加する硫酸塩とを超純水で希釈して調製した。 In each example and each reference example, a sample solution containing Se (IV), Se (VI), As (III) and As (V) is used. These sample solutions are selenous acid (H 2 SeO 3 ) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. as Se (IV), and selenic acid (H 2 SeO 4 ) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. as Se (VI), As (III) Arsenic standard solution manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. and SPEC-As 5 manufactured by SPEX Co., Ltd. as As (V) were mixed to obtain a predetermined concentration and diluted with ultrapure water. As nitric acid used as one component of the eluent, one having a specific gravity of 1.42 (high purity reagent Ultrapur-100 manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was used. The eluent was prepared by diluting nitric acid and added sulfate with ultrapure water.
分離カラム37には島津製作所製のSCR−102Hを用いた。これは、硬質のスチレン−ジビニルベンゼン共重合体を基体としたH形強酸性カチオン交換樹脂を充填した内径8mm、長さ30cmのカラムであって官能基をスルホ基とするものである。ガードカラム36には、分離カラム37と同様の固定相を有する島津製作所社製のSCR102H(内径6mm、長さ5cm)を用いた。
As the
ICP−MS装置としてはAgilent社製7500ceを用い、これを高周波出力1550W、キャリアガス流量0.75L/分、メイクアップガス流量0.3L/分、及び水素(H2)ガス流量3mL/分の条件で運転した。セレンの検出には78Se+イオンを用い、ヒ素の検出には75As+イオンを用い、質量分析部での検出イオンの切り替えを高速に繰り返すことによって、セレンとヒ素とを同時に検出するようにした。 As an ICP-MS apparatus, 7500 ce manufactured by Agilent Technologies is used, which has a high frequency output of 1550 W, a carrier gas flow rate of 0.75 L / min, a make-up gas flow rate of 0.3 L / min, and a hydrogen (H 2 ) gas flow rate of 3 mL / min It operated on condition. By using 78 Se + ions for detection of selenium and 75 As + ions for detection of arsenic, it is possible to simultaneously detect selenium and arsenic by repeatedly switching the detection ions in the mass spectrometer at high speed. did.
ポンプ32による溶離液の流量は1.5mL/分とした。
The flow rate of the eluent by the
[参考例1]
試料液として、セレン原子換算でSe(IV)を50μg/L、Se(VI)を50μg/L含み、ヒ素原子換算でAs(III)を50μg/L、As(V)を50μg/L含むものを使用し、溶離液中に含ませる硫酸塩として硫酸ナトリウム(Na2SO4)を使用し、溶離液中の硫酸ナトリウム濃度を変化させ、変化させた硫酸ナトリウム濃度ごとにセレン及びヒ素についてのクロマトグラムを得た。溶離液中の硝酸濃度は10mmol/Lで一定とした。結果を図5に示す。なお図5に示す範囲で溶離液中の硫酸ナトリウム濃度を変化させても、溶離液のpHは2.1で一定であった。
[Reference Example 1]
Sample solution containing 50 μg / L of Se (IV) and 50 μg / L Se (VI) in terms of selenium atoms, containing 50 μg / L As (III) and 50 μg / L As (V) in terms of arsenic atoms Using sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) as the sulfate salt contained in the eluent, varying the sodium sulfate concentration in the eluent, and chromatographing selenium and arsenic for each of the varied sodium sulfate concentrations. I got a gram. The nitric acid concentration in the eluent was constant at 10 mmol / L. The results are shown in FIG. Even when the sodium sulfate concentration in the eluent was changed within the range shown in FIG. 5, the pH of the eluent was constant at 2.1.
図5(a)に示すように、セレンに関しては、硫酸ナトリウムを溶離液に全く添加しない場合には、セレンのピークがほとんど認められなかった。硫酸ナトリウムを0.0035mmol/L以上含む溶離液では、Se(IV)及びSe(VI)が分離し、これらを別々に定量することが可能であった。硫酸ナトリウム濃度が高いほど、Se(IV)及びSe(VI)が大きくなり、かつピークが先鋭なものとなった。これらから、セレンの価数別の定量には、希硝酸を主体とする溶離液に対し、硫酸塩を加えることが有効であることが分かった。 As shown in FIG. 5 (a), with respect to selenium, when sodium sulfate was not added to the eluent at all, almost no selenium peak was observed. With the eluent containing 0.0035 mmol / L or more of sodium sulfate, Se (IV) and Se (VI) could be separated and quantified separately. The higher the sodium sulfate concentration, the larger the Se (IV) and Se (VI), and the sharper the peaks. From these, it was found that it is effective to add a sulfate to the eluent mainly composed of dilute nitric acid in the determination according to the valence of selenium.
一方、図5(b)に示すように、ヒ素については、硫酸ナトリウムの量によらずにAs(III)とAs(V)とが良好に分離した。ピークの先鋭さの点では、硫酸ナトリウムを添加した方が良好な結果が得られた。ヒ素に関しては、価数別の分離に関し、硫酸塩の添加を添加した方がよいと考えられる。 On the other hand, as shown in FIG. 5 (b), with regard to arsenic, As (III) and As (V) were well separated regardless of the amount of sodium sulfate. The addition of sodium sulfate gave better results in terms of peak sharpness. With regard to arsenic, it is considered better to add the addition of sulfate for separation by valence.
[参考例2]
参考例1と同じ組成の試料液を使用し、溶離液中に含ませる硫酸塩として硫酸ナトリウムを使用し、溶離液中の硫酸ナトリウム濃度は0.7mmol/Lに固定し、硝酸濃度を変化させることによって溶離液のpHを変化させ、pHごとにセレン及びヒ素についてのクロマトグラムを得た。結果を図6に示す。
[Reference Example 2]
A sample solution of the same composition as in Reference Example 1 is used, sodium sulfate is used as a sulfate salt contained in the eluent, the sodium sulfate concentration in the eluent is fixed at 0.7 mmol / L, and the nitric acid concentration is changed. The pH of the eluent was changed thereby to obtain chromatograms for selenium and arsenic for each pH. The results are shown in FIG.
図6(a)に示すように、セレンに関しては、pHが2に近いほど、クロマトグラム上でSe(VI)のピークとSe(IV)のピークが大きく分かれた。これは、セレン酸のpKa2が1.66であるのに対し、亜セレン酸のpKa1が2.75であって、このpKaの差がイオン排除効果の差に大きく寄与している結果であると考えられる。この結果から、溶離液のpHは5以下とすることが好ましいことが分かった。 As shown in FIG. 6 (a), with regard to selenium, the peak of Se (VI) and the peak of Se (IV) were largely separated on the chromatogram as the pH was closer to 2. This is because the selenite pKa 2 is 1.66 while the selenite pKa 1 is 2.75, and this difference in pKa greatly contributes to the difference in the ion exclusion effect. It is believed that there is. From this result, it was found that the pH of the eluent is preferably 5 or less.
図6(b)に示すように、ヒ素に関しては、pHにあまり依存せずに、クロマトグラム上でAs(III)のピークとAs(V)のピークが大きく分かれた。 As shown in FIG. 6 (b), with regard to arsenic, the peak of As (III) and the peak of As (V) were largely separated on the chromatogram without depending largely on pH.
[参考例3]
参考例1と同じ組成の試料液を使用し、溶離液に加える硫酸塩の種類を異ならせたときにセレン及びヒ素のクロマトグラフがどのように異なるかを調べた。硫酸塩としては、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)、硫酸カルシウム(CaSO4)を使用した。また、比較例として、硫酸塩の代わりに塩化ナトリウム(NaCl)を溶離液に添加した場合も調べた。溶離液における硝酸濃度は10mmol/Lで一定とし、また、硫酸塩の濃度も硫酸イオン(SO4 2-)に換算して0.5mmol/Lで統一した。塩化ナトリウムを加える場合には、その濃度を0.5mmol/Lとした。結果を図7に示す。
[Reference Example 3]
A sample solution having the same composition as in Reference Example 1 was used to examine how the chromatographs of selenium and arsenic differ when different types of sulfate were added to the eluent. As sulfates, sodium sulfate, ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) and calcium sulfate (CaSO 4 ) were used. Further, as a comparative example, the case where sodium chloride (NaCl) was added to the eluent instead of the sulfate was also examined. The nitric acid concentration in the eluent was kept constant at 10 mmol / L, and the concentration of sulfate was standardized at 0.5 mmol / L in terms of sulfate ion (SO 4 2- ). When sodium chloride was added, the concentration was 0.5 mmol / L. The results are shown in FIG.
図7(a)から分かるように、セレンに関しては、溶離液中の硫酸塩の硫酸イオンとしての体積モル濃度が同じであれば、硫酸塩の種類によらず、Se(IV)とSe(VI)とを良好に分離して定量することができた。これに対し、塩化ナトリウムを用いた場合にはセレンのピーク自体を認めることができなかった。このことは、セレンの価数別の定量には、種類を問わずに硫酸塩を加えることが好ましいことを示している。また、塩化ナトリウムを用いた場合にセレンのピークが認められないことは、同じ溶離液を用いて濃縮カラム40中のセレン化合物を流出させることができないことも意味しており、本発明の濃縮方法において溶離液には硫酸塩を加えることが好ましいことを示している。
As can be seen from FIG. 7 (a), with regard to selenium, Se (IV) and Se (VI (VI) can be used regardless of the type of sulfate, provided that the volume molar concentration of sulfate in the eluent as sulfate ion is the same. Can be separated and quantified well. On the other hand, when sodium chloride was used, the selenium peak itself could not be recognized. This indicates that it is preferable to add sulfate regardless of the type for determination of selenium by valence number. Further, the absence of a selenium peak when sodium chloride is used means that the selenium compound in the
図7(b)から分かるように、ヒ素に関しては、硫酸塩の種類によらずにAs(III)とAs(V)とを良好に分離して定量できるほか、溶離液中に硫酸塩を含まずに塩化ナトリウムを含む場合であっても、As(III)とAs(V)とを分離できる。 As can be seen from FIG. 7 (b), with regard to arsenic, As (III) and As (V) can be well separated and quantified regardless of the type of sulfate, and the eluent contains sulfate. As (III) and As (V) can be separated even if sodium chloride is contained without it.
[参考例4]
参考例1と同じ組成の試料液を使用し、溶離液に加える硫酸塩を硫酸アンモニウムとし、その濃度を0.7mmol/L及び70mmol/Lとして、セレンについてのこれらの濃度でのクロマトグラフを得た。溶離液での硝酸濃度は10mmol/Lとした。結果を図8に示す。図8から分かるように、硫酸塩濃度が極端に高い場合には、Se(IV)とSe(VI)の各ピークが拡がって両者が相互に重なり合うようになる。ピークの重なりが大きいと分離しての定量が難しくなるから、溶離液中の硫酸塩の濃度は1mmol/L以下程度にすることが望ましいことが分かる。
[Reference Example 4]
A sample solution of the same composition as in Reference Example 1 was used, and the sulfate salt added to the eluent was ammonium sulfate, and the concentrations were 0.7 mmol / L and 70 mmol / L, and chromatographs at these concentrations for selenium were obtained. . The nitric acid concentration in the eluent was 10 mmol / L. The results are shown in FIG. As can be seen from FIG. 8, when the sulfate concentration is extremely high, the peaks of Se (IV) and Se (VI) spread and both overlap each other. Since it will be difficult to separate and quantify if the peak overlap is large, it is understood that it is desirable to set the concentration of sulfate in the eluent to about 1 mmol / L or less.
[参考例5]
参考例1での溶離液中の硫酸ナトリウム濃度を0.7mmol/Lとした場合に得たセレンのクロマトグラムとヒ素のクロマトグラムとを重ねて表示したものを図9に示す。同時にセレンとヒ素とのそれぞれについて価数別の定量を行えることが分かる。
[Reference Example 5]
What overlapped and displayed the chromatogram of the selenium and the chromatogram of the arsenic which were obtained when the sodium sulfate density | concentration in the eluent in the reference example 1 is 0.7 mmol / L is shown in FIG. It can be seen that valence-based quantification can be performed simultaneously for selenium and arsenic.
[参考例6]
セレン化合物及びヒ素化合物の濃度が異なる試料液を用意し、セレン及びヒ素の両方について同時に価数別の定量を行い、検量線を得た。同時に繰返し精度も求めた。溶離液としては、硝酸10mmol/L及び硫酸ナトリウム0.7mmol/Lを含むものを用いた。セレンについての検量線を図10(a)に、ヒ素についての検量線を図10(b)に示す。繰返し精度を示す変動係数(CV)は、Se(IV)に対し4.3%、Se(VI)に対し4.6%、As(III)に対し3.5%、As(V)に対し0.8%であった。その結果、図4に示す装置での測定下限、すなわちイオン排除カラムである分離カラムによる分離の前に同じくイオン排除カラムである濃縮カラムでの濃縮を行わない場合の測定下限は、Se(IV)に対し5μg/L、Se(VI)に対し5μg/L、As(III)に対し1μg/L、As(V)に対し1μg/Lであると見積もられる。またこの方法による再現性がよいことが確かめられた。
[Reference Example 6]
Sample solutions with different concentrations of selenium compound and arsenic compound were prepared, and quantification was performed by valence simultaneously for both selenium and arsenic to obtain a calibration curve. At the same time, the repeatability was also determined. As an eluent, one containing 10 mmol / L of nitric acid and 0.7 mmol / L of sodium sulfate was used. The calibration curve for selenium is shown in FIG. 10 (a), and the calibration curve for arsenic is shown in FIG. 10 (b). The coefficient of variation (CV) indicating repeatability is 4.3% for Se (IV), 4.6% for Se (VI), 3.5% for As (III), for As (V) It was 0.8%. As a result, the measurement lower limit in the apparatus shown in FIG. 4, that is, the measurement lower limit in the case where concentration is not performed in the concentration column which is also the ion exclusion column before separation by the separation column which is the ion exclusion column, is Se (IV) And 5 μg / L for Se (VI), 1 μg / L for As (III), and 1 μg / L for As (V). Moreover, it was confirmed that the reproducibility by this method is good.
[実施例1]
図2に示す構成の装置を組み立てた。濃縮カラム40としては、分離カラム37と同様の固定相を有する島津製作所社製のSCR102H(内径6mm、長さ5cm)を用いた。この濃縮カラム40は、分離カラム36と同一の仕様のものである。試料液として、Se(IV)、Se(VI)、As(III)及びAs(V)をそれぞれ0.5ppbずつ含むものを使用した。インジェクタ33をロードモードとしたときには、試料ポンプ39により、1.5mL/分の通液量で試料液を濃縮カラム40に導入した。その後、インジェクタ33をインジェクトモードとし、濃縮カラム40内の濃縮されたセレン化合物及びヒ素化合物をガードカラム36及び分離カラム37に注入し、ICP−MS装置38によってセレンとヒ素の同時カウントを行い、セレンとヒ素の両方についてそれぞれクロマトグラムを得た。ロード時間、すなわちインジェクタ33をロードモードとして試料液を濃縮カラム40に通液している時間を1分、2分、5分と変化させ、ロード時間の違いによるクロマトグラムの差を調べた。結果を図11に示す。図11(a)はセレンについてのクロマトグラムであり、図11(b)はヒ素についてのクロマトグラムである。なお、190秒から200秒の間あたりにみられるピークは、インジェクタ33をロードモードからインジェクトモードに切り替えたことに起因するノイズであるとみられる。
Example 1
An apparatus of the configuration shown in FIG. 2 was assembled. As the
図11に示すように、ロード時間、すなわち濃縮カラム40での濃縮時間を長くすることによって、特にSe(VI)、Se(IV)及びAs(V)についてはピークが高くなった。イオン排除カラムである濃縮カラム40に通液することによる濃縮によって感度が向上することが分かった。このことは、イオン排除カラムを用いることにより、試料液中のセレン化合物及び/またはヒ素化合物を濃縮できることを意味している。
As shown in FIG. 11, by increasing the loading time, that is, the concentration time in the
参考例1〜6は、溶離液として硝酸と硫酸塩とを含む水溶液を用いるイオン排除クロマトグラフィーにより、セレン化合物を価数別に分離することができ、またセレン化合物とヒ素化合物とを同時に価数別に分離できることを示している。実施例1で示すような濃縮カラムでの濃縮は、溶離液として硝酸と硫酸塩とを含む水溶液を用いるイオン排除クロマトグラフィーでの前処理に相当するものであり、参考例1〜6及び実施例1から、本発明の方法によれば試料中のセレン化合物及びヒ素化合物を価数別に高感度で定量できることが分かる。 In Reference Examples 1 to 6, selenium compounds can be separated according to valence by ion exclusion chromatography using an aqueous solution containing nitric acid and sulfate as an eluent, and selenium compounds and arsenic compounds can be simultaneously separated according to valence. It shows that it can be separated. The concentration in the concentration column as shown in Example 1 corresponds to the pretreatment by ion exclusion chromatography using an aqueous solution containing nitric acid and a sulfate as an eluent, and the reference examples 1 to 6 and the examples From the results, it can be seen from the results that according to the method of the present invention, selenium compounds and arsenic compounds in a sample can be quantified with high sensitivity by valence.
Claims (13)
アニオン性交換基を有するイオン排除カラムで構成された濃縮カラムに前記試料液を通液して前記濃縮カラム内で前記試料液中の前記対象物質を濃縮する段階と、
硝酸と硫酸塩とを含む水溶液である溶離液を前記濃縮カラムに通液して、前記対象物質が濃縮された液を得る段階と、
を有する方法。 A method of concentrating a sample liquid containing, as a target substance, at least one of a selenium compound which may be present as an anion in an aqueous solution and an arsenic compound which may be present as an anion in an aqueous solution ,
Passing the sample solution through a concentration column composed of an ion exclusion column having an anionic exchange group to concentrate the target substance in the sample solution in the concentration column;
Passing an eluent, which is an aqueous solution containing nitric acid and a sulfate, through the concentration column to obtain a solution in which the target substance is concentrated;
How to have it.
請求項1乃至6に記載の方法により得た前記対象物質が濃縮された液を、アニオン性交換基を有するイオン排除カラムで構成された分離カラムに注入し、前記溶離液を前記分離カラムに流しながら前記試料液中の対象物質を価数別に分離する段階と、
前記分離カラムから流出する液を誘導結合プラズマ質量分析装置に導入して前記対象物質を定量する段階と、
を有する方法。 A method of analyzing, according to valence, the target substance in a sample solution containing, as a target substance, at least one of a selenium compound which may be present as an anion in an aqueous solution and an arsenic compound which may be present as an anion in an aqueous solution ,
A liquid obtained by concentrating the target substance obtained by the method according to any one of claims 1 to 6 is injected into a separation column composed of an ion exclusion column having an anionic exchange group, and the eluent is allowed to flow through the separation column. While the target substance in the sample solution is separated according to valence,
Introducing the liquid flowing out of the separation column into an inductively coupled plasma mass spectrometer to quantify the target substance;
How to have it.
前記濃縮カラム内の濃縮されたセレン化合物及びヒ素化合物を前記分離カラムに注入して前記試料液中に含まれるヒ素化合物をセレン化合物と同時に価数別に分離し、
前記誘導結合プラズマ質量分析装置においてセレンとヒ素とを同時に定量する、請求項7に記載の方法。 The sample solution simultaneously contains selenium and arsenic, and the sample solution is introduced into the concentration column to simultaneously concentrate the selenium compound and the arsenic compound in the concentration column,
The concentrated selenium compound and arsenic compound in the concentration column are injected into the separation column, and the arsenic compound contained in the sample solution is separated according to valence simultaneously with the selenium compound,
The method according to claim 7, wherein selenium and arsenic are simultaneously quantified in the inductively coupled plasma mass spectrometer.
アニオン性交換基を有するイオン排除カラムで構成された濃縮カラムと、
試料導入段階と試料排出段階との間で切り替え可能であって、前記試料導入段階において前記試料液を前記濃縮カラム内に導入して該濃縮カラム内で前記試料液中の前記対象物質を濃縮させ、前記試料排出段階において溶離液を前記濃縮カラムに通液させて前記対象物質が濃縮された液を前記濃縮カラムの外部に流出させるインジェクタと、
を有する装置。 An apparatus for concentrating the target substance and the target substance including the sample solution of at least one of arsenic compounds which may be present as anions selenium compound and an aqueous solution may exist as anions in the aqueous solution,
A concentration column composed of an ion exclusion column having an anionic exchange group,
It is switchable between a sample introduction step and a sample discharge step, wherein the sample solution is introduced into the concentration column in the sample introduction step to concentrate the target substance in the sample solution in the concentration column. An injector for passing the eluent through the concentration column in the sample discharging step to cause the liquid in which the target substance is concentrated to flow out of the concentration column;
A device having
溶離液を送液するポンプと、
アニオン性交換基を有するイオン排除カラムで構成された濃縮カラムと、
アニオン性交換基を有するイオン排除カラムで構成された分離カラムと、
ロードモードとインジェクトモードとの2つのモードの間で切り替え可能であって、前記ロードモードにおいて前記ポンプからの前記溶離液を前記分離カラムに送るとともに試料液を前記濃縮カラム内に導入して該濃縮カラム内で前記試料液中の前記対象物質を濃縮させ、前記インジェクトモードにおいて前記ポンプからの前記溶離液を前記濃縮カラムを介して前記分離カラムに送るインジェクタと、
前記分離カラムの出口に接続する誘導結合プラズマ質量分析装置と、
を有し、前記誘導結合プラズマ質量分析装置において前記対象物質に対応する原子イオンをカウントする装置。 An apparatus for quantifying the target substance in a sample solution according to the valence, with at least one of a selenium compound which may be present as an anion in an aqueous solution and an arsenic compound which may be present as an anion in an aqueous solution as a target substance,
A pump for feeding the eluent;
A concentration column composed of an ion exclusion column having an anionic exchange group,
A separation column comprising an ion exclusion column having an anionic exchange group,
It is switchable between two modes, a loading mode and an injecting mode, and in the loading mode, the eluent from the pump is sent to the separation column and a sample solution is introduced into the concentration column to An injector for concentrating the target substance in the sample solution in a concentration column, and sending the eluent from the pump to the separation column through the concentration column in the inject mode;
An inductively coupled plasma mass spectrometer connected to the outlet of the separation column;
An apparatus for counting atomic ions corresponding to the target substance in the inductively coupled plasma mass spectrometer.
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