JP6719051B2 - 塩素系化合物インジケータ - Google Patents

Description

本発明は、空気中の塩素系化合物を検出するインジケータに関するものである。

空気中に含まれる塩素分子や塩素系化合物を検出する場合、分析対象の試料ガスを、吸収瓶に保持された吸収液に通気することで分析対象を吸収し、吸収液中の塩素分子や塩素系化合物の濃度をガスクロマトグラフなどの分析装置で分析していた。

特開平１０−８２７７６号公報

吸収液を分析するために使用されるガスクロマトグラフなどの分析装置は、キャリアガスとしての高純度ガスと、高純度ガスの流量を精密に制御するためのガス配管系を必要とするため、化学分析用の分析室に設置されることが多い。そのため、塩素系化合物の存在を確かめたい場所でガスクロマトグラフなどの分析装置を用いた分析を実施することは困難であるという課題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決するものであり、塩素系化合物の存在を確かめたい場所で分析することが容易な、空気中に含まれる塩素系化合物をその場で検出する塩素系化合物インジケータを提供することを目的としている。

そして、この目的を達成するために本発明は、空気中に含まれる塩素分子または塩素酸系化合物を検出対象とする塩素系化合物インジケータであって、基材と、基材の一部に、１級アミノ基を有する化合物、アンモニア、及びアンモニウム塩のいずれかを担持する表示部と、を備えたことを特徴とする塩素系化合物インジケータである。そして、これら手段により、所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、簡易な構成であることから、吸収瓶内の吸収液への通気作業や、ガスクロマトグラフなどの分析装置を稼働させるためのガス配管系などの付帯設備を必要とせず、塩素系化合物の存在を確かめたい場所において塩素系化合物を塩素系化合物インジケータ内に保持するので、空気中に含まれる塩素系化合物の存在をその場で検出できるという効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１の塩素系化合物インジケータの概略図 本発明の実施の形態２の塩素系化合物インジケータの概略図

本発明に係る塩素系化合物インジケータは、空気中に含まれる塩素分子または塩素酸系化合物を検出対象とする塩素系化合物インジケータであって、基材と、基材の一部に、１級アミノ基を有する化合物、アンモニア、及びアンモニウム塩のいずれかを担持する表示部と、を備えたことを特徴とする。

これにより、簡易な構成であることから、吸収瓶内の吸収液への通気作業や、ガスクロマトグラフなどの分析装置を稼働させるためのガス配管系などの付帯設備を必要とせず、塩素系化合物の存在を確かめたい場所において塩素系化合物を塩素系化合物インジケータ内に保持するので、空気中に含まれる塩素系化合物の存在をその場で検出できるという効果を得ることができる。

また、本発明に係る塩素系化合物インジケータでは、１級アミノ基を有する化合物がスルファミン酸またはスルファミン酸塩であることを特徴とする。

これにより、空気中の塩素系化合物は結合塩素として安定なクロラミン化合物となり、塩素系化合物インジケータ上において結合塩素として持続的に保持されるので、塩素系化合物の検出精度を向上させるという効果を奏する。

また、本発明に係る塩素系化合物インジケータでは、表示部が白色であることを特徴とする。

これにより、表示部の色調の変化を認識しやすく、検出精度を向上させるという効果を奏する。

また、本発明に係る塩素系化合物インジケータでは、表示部は、空気中に含まれる塩素分子または塩素酸系化合物を結合塩素として保持し、表示部を呈色試薬により呈色させることで、空気中に含まれる塩素分子または塩素酸系化合物を検出することを特徴とする。

これにより、塩素系化合物インジケータに保持された塩素系化合物を呈色試薬の反応により検出するので、従来の方法のように、吸収液に塩素系化合物を吸収させ、その吸収液をガスクロマトグラフ等の分析装置で別に分析するというような複雑な作業を実施する必要がなく、迅速に結果を得ることが出来るという効果を奏する。

また、本発明に係る塩素系化合物インジケータでは、呈色試薬が結合塩素の酸化力によって反応し呈色することを特徴とする。

これにより、結合塩素以外の化合物が塩素系化合物インジケータに保持されていても検出されることはなく、結合塩素を特異的に検出できるという効果を奏する。

また、本発明に係る塩素系化合物インジケータでは、表示部の呈色の程度を比色することで、塩素分子または塩素酸系化合物の量を測定することを特徴とする。

これにより、簡易な構成で検出を確かめたい場所で塩素系化合物を保持し、呈色試薬により呈色させた塩素系化合物インジケータを比色表と比較して塩素系化合物の濃度を測定することができるので、塩素系化合物の存在をその場で測定できるという効果を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１には、本発明の実施の形態１に係る塩素系化合物インジケータ１の概略図を示す。

本実施の形態の塩素系化合物インジケータ１は、四角形状であり平板状の基材３の一部に表示部２を備えている。

基材３を構成する素材としては、セルロース等の紙や木質素材、絹・毛・綿・麻等の天然素材、ポリオレフィン、ポリエステル、アクリル、ナイロン、ビニロン、レーヨン、ポリノジック、キュプラ、アセテート、トリアセテート、プロミックス等の合成樹脂素材や、セラミックスなどの無機素材を用いることができる。特に合成樹脂素材としては、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコールスポンジ、ナイロンマイクロファイバー、ポリオレフィン系樹脂（ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等）、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタラート樹脂）、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等）等が使用される。

また、基材３は上記素材のいずれかまたは複数の上記素材の組合せにより構成され、その構造は内部に空隙を有するフィルタ状、または内部に空隙を有しない板状であってもよく、基材３の一部に表示部２を形成できればよい。

表示部２は、基材３の一部に１級アミノ基を有する化合物、アンモニア、及びアンモニウム塩のいずれかを担持することで形成されている。

以上の構成において、塩素系化合物インジケータ１により塩素系化合物を検出する原理を説明する。

空気中に存在する塩素系化合物は、例えば塩素、次亜塩素酸などが挙げられ、表示部２上の１級アミノ基を有する化合物、アンモニア、及びアンモニウム塩のいずれかと反応することで結合塩素として塩素系化合物インジケータ１の表示部２上に保持される。

表示部２上において、１級アミノ基を有する化合物としてのスルファミン酸と、空気中の塩素系化合物としての次亜塩素酸が反応して、結合塩素としてのモノクロロスルファミン酸が生成される反応を式１に示す。

Ｈ_３ＮＳＯ_３＋ＨＣｌＯ→Ｈ_２ＮＳＯ_３Ｃｌ＋Ｈ_２Ｏ ・・・式１
後述する呈色試薬を用いて、表示部２上に保持された結合塩素を呈色させることで塩素系化合物の検出ができる。

次に、本実施の形態の塩素系化合物インジケータを用いて空気中の塩素系化合物を測定する手順を説明する。

図示しない密閉パッケージから塩素系化合物インジケータ１を取り出し、塩素系化合物の存在の有無を確認したい場所に置き、表示部２を空気に曝露させる。一定時間空気に曝露させた後、塩素系化合物インジケータ１を回収し、図示しない呈色試薬を表示部２に滴下する。表示部２において一定時間呈色試薬を反応させた後、表示部２の呈色の有無を判定する。塩素系化合物と反応して赤色に発色する呈色試薬を用いる場合には、表示部２が赤色に呈色すれば空気中に塩素系化合物が含まれていたことがわかる。

上記のように本実施の形態は、簡易な構成の塩素系化合物インジケータであり、塩素系化合物の検出を確かめたい場所に塩素系化合物インジケータを設置し、一定時間後に呈色試薬を表示部に滴下するだけで、空気中の塩素系化合物の存在を検出できるので、その場で塩素系化合物を検出できるという効果を得ることができる。

また、ガスクロマトグラフなどの分析装置を用いる方法とは異なり、塩素系化合物の存在を確かめたい場所で塩素系化合物を吸収液に吸収させ、吸収液を分析室に運んだ後に分析装置により吸収液中の塩素系化合物の濃度を分析するなどの工程が不要であり、迅速に結果を得ることができる。

また、塩素系化合物を結合塩素として保持し、結合塩素に特異的に反応する呈色試薬により呈色させるので、結合塩素を形成する塩素系化合物を検出することができる。

本実施の形態において、表示部２に担持する成分は、１級アミノ基を有する化合物、アンモニア、及びアンモニウム塩のいずれかであるが、なかでもスルファミン酸、乃至スルファミン酸塩が望ましい。スルファミン酸、乃至スルファミン酸塩は他の物質に比べて、塩素系化合物と結合して結合塩素となる際に安定であるためである。

また、表示部２は白色が望ましい。呈色試薬により呈色した際に表示部２の色の変化が判別しやすいからである。

また、呈色試薬は結合塩素の酸化力によって反応し呈色するものが好ましい。これにより、結合塩素以外の化合物が表示部２に保持されていたとしても反応することがなく、結合塩素を特異的に検出できるためである。

また、呈色試薬は、オルトトリジン（ＯＴ）、Ｎ、Ｎ-ジエチルパラフェニレンジアミン（ＤＰＤ）、Ｎ、Ｎ‘-ビス（２、４-ジスルホベンジル）トリジン（ＳＢＴ）などが挙げられ、呈色試薬中にはヨウ化カリウムを含むことが望ましい。

これら呈色試薬は呈色反応の直前に調整され、表示部２と接触されることが望ましい。

また、本実施の形態の塩素系化合物インジケータ１の検出対象としての塩素系化合物は、塩素、次亜塩素酸と例示したが、それに限定されるものでなく、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、一酸化二塩素などでもよく、１級アミノ基を有する化合物、アンモニア、及びアンモニウム塩のいずれかと結合塩素を形成する塩素系化合物であれば塩素系化合物として同様に検出することができる。

なお、本実施の形態では、基材３は長方形の板状の部材として図示したが、基材３は塩素系化合物インジケータとしての形状を維持する機能を有し、空気中の塩素系化合物との反応や、呈色試薬との反応において変形することがなく、塩素系化合物を正確に検出し、呈色状態を適切に識別することができる形状であれば棒状であっても良く、その形状を制限するものではない。

また、本実施の形態では、基材３のおよそ１／２の面積を表示部２として構成している。しかし、この構成に限ったものではなく、これまで示したように、表示部２は塩素系化合物による呈色の様子を表すので、表示部２の面積が基材３の１／２よりも大きい場合には呈色の状態を容易に判別することができる。一方、基材３のうち表示部２でない部分は、塩素系化合物インジケータとして塩素系化合物の検出作業を行う際に、表示部２に手を触れずにハンドリングするための支持部として機能している。したがって、表示部２の面積が基材３の１／２よりも小さい場合には、塩素系化合物インジケータを容易にハンドリングすることができる。また、表示部２の面積が基材３の１／２である場合は、呈色の状態を容易に判別することと、容易にハンドリングすることを両立することができる。

なお、基材３の全面を表示部２として構成すると、塩素系化合物インジケータとして塩素系化合物の検出作業を行う際に、ハンドリングが困難となる。

（実施の形態２）
図２（ａ）を用いて本発明の実施の形態２に係る塩素系化合物インジケータ１の概略図を示す。表示部２は呈色試薬により呈色された状態を示す。

図２（ｂ）を用いて本実施の形態の比色表４の概略図を示す。比色表４は比色板５の表面において色の濃さと塩素系化合物の濃度の対比表として記載されている。最も薄い色調の場合は塩素系化合物の濃度は０．２ｐｐｍに対応し、最も濃い色調の場合は塩素系化合物の濃度は０．８ｐｐｍに対応する。

図１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、実施の形態１と同様に塩素系化合物の呈色を行うが、既知の濃度の塩素系化合物を含む空気と塩素系化合物インジケータ１を所定時間反応させた際の呈色の程度を示す比色表４と比較することで、塩素系化合物の量を測定している。

本実施の形態の手順を説明する。

実施の形態１と同様に、図示しない密閉パッケージから塩素系化合物インジケータ１を取り出し、塩素系化合物の存在の有無を確認したい場所に置き、表示部２を空気に曝露させる。所定時間空気に曝露させた後、塩素系化合物インジケータ１を回収し、図示しない呈色試薬を表示部２に滴下する。本実施の形態では、表示部２において一定時間呈色試薬を反応させた後、表示部２の呈色の程度を比色板５に掲示された比色表４と比較して測定する。前述したように、比色表４は塩素系化合物インジケータ１が既知の濃度の塩素系化合物を含む空気と所定時間反応した場合の呈色の程度を示している。したがって、呈色試薬により呈色した表示部２と、比色表４を比較して類似の色調に対応する濃度を読み取ることで空気中の塩素系化合物の濃度を知ることができる。

本実施の形態では、比色表４に表示する色調を得るために、既知の濃度の塩素系化合物を含む空気と塩素系化合物インジケータ１を所定時間反応させ、同様に検知対象の空気と塩素系化合物インジケータ１を所定時間反応させるとしたが、それぞれの反応時間は必ずしも同一にする必要はなく、検知対象の空気との反応時間を所定時間よりも２倍に長くした場合は、比色表４から読み取った濃度を０．５倍することで検知対象に含まれる塩素系化合物の濃度を検知することができる。すなわち、比色表４の色調を得るために実施した反応時間と、検知対象の空気との反応時間の相関を把握していれば適切な濃度に換算することができる。

なお、本実施の形態において、比色表４に表示する塩素系化合物の濃度の単位はｐｐｍであるとしたが、この表記に限ったものではなく、ｍｇ／ｌ、％、ｍｏｌ／ｌ、ｍｏｌ／ｍ^３など濃度を標記する単位であっても同様の効果を得ることができる。

塩素系化合物の検出、測定を目的とする測定手段としての活用が期待されるものである。

１ 塩素系化合物インジケータ
２ 表示部
３ 基材
４ 比色表
５ 比色板

Claims (6)

1. 空気中に含まれる塩素分子または塩素酸系化合物を検出対象とする塩素系化合物インジケータであって、
   基材と、
   前記基材の一部に、１級アミノ基を有する化合物、アンモニア、及びアンモニウム塩のいずれかを担持する表示部と、
   を備えたことを特徴とする塩素系化合物インジケータ。
2. 前記１級アミノ基を有する化合物がスルファミン酸またはスルファミン酸塩であることを特徴とする請求項１記載の塩素系化合物インジケータ。
3. 前記表示部が白色であることを特徴とする請求項１または２に記載の塩素系化合物インジケータ。
4. 前記表示部は、空気中に含まれる前記塩素分子または前記塩素酸系化合物を結合塩素として保持し、
   前記表示部を呈色試薬により呈色させることで、空気中に含まれる前記塩素分子または前記塩素酸系化合物を検出することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の塩素系化合物インジケータ。
5. 前記呈色試薬が結合塩素の酸化力によって反応し呈色することを特徴とする請求項４に記載の塩素系化合物インジケータ。
6. 前記表示部の呈色の程度を比色表と比色することで、前記塩素分子または前記塩素酸系化合物の量を測定することを特徴とする請求項４または５に記載の塩素系化合物インジケータ。