JP7260843B2 - 検水のpH測定方法 - Google Patents
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Description
本工程では、検水に対して所定の試薬組成物を添加する。試薬組成物を添加した検水は、添加した試薬組成物が均質に分散するよう適宜攪拌するのが好ましい。
ここで用いられる試薬組成物は、第1発色試薬、第2発色試薬および第3発色試薬を含むものである。ここで用いられる各発色試薬は、その存在環境のpHによって酸解離の度合い、すなわち、酸解離していない塩基型(HIn)のものと酸解離した酸型(In-)のものとの存在割合が変化し、それによって存在環境についての紫外可視領域の吸光度を変化させるものである。この種の発色試薬を検水に添加すると、当該検水のpHが発色試薬の酸解離し得るpH範囲にある場合、検水について紫外可視領域の任意の波長の吸光度を測定することで検水中における発色試薬の塩基型(HIn)に対する酸型(In-)の存在割合を求めることができ、当該存在割合と発色試薬の酸解離定数(pKa)とから次のヘンダーソン・ハッセルバルヒの式に基づいて検水のpHを計算することができる。ここで、pKaは、25℃での値である。
各形態例の具体例において選択された発色試薬の個々の吸収スペクトルは、発色試薬の濃度が1.00g/kgになるよう調整した試薬を希釈用水(例えば、蒸留水。)で150倍に希釈した溶液(以下、このように調製した溶液における発色試薬の濃度を「単位発色試薬濃度」ということがある。)について測定したものである。吸収スペクトルの測定では、日立ハイテクサイエンス株式会社の分光光度計(型番:U-2910型)を用い、光路長10mmのセルを使用して測定波長範囲を350nm~800nmに設定した。各発色試薬について、塩基型は酸解離前の状態のものを意味し、酸型は酸解離後の状態のものを意味する。フェノールレッドの強酸型は、後記する二段階目の酸解離後の状態のものを意味する。
本形態例は、検水のpHを概ね4~9の範囲(この範囲は炭酸の緩衝pH領域の全体を含む。)において測定可能なものであり、次の発色試薬を含む。
pKaが4.1~6.0の範囲にある発色試薬から選択したものである。例えば、メチルレッド(pKa:5.1)、ブロモフェノールブルー(pKa:4.2)およびブロモクレゾールグリーン(pKa:4.7)の群から選択することができる。
◎第2発色試薬
pKaが6.5~8.5の範囲にある発色試薬から選択したものである。例えば、フェノールレッド(pKa:1.2および7.7)、ニュートラルレッド(pKa:6.7および7.4)およびクレゾールレッド(pKa:1.0および8.0)の群から選択することができる。
◎第3発色試薬
pKaが5.5~7.5の範囲にある発色試薬から選択したものである。例えば、ブロモクレゾールパープル(pKa:6.3)およびブロモチモールブルー(pKa:7.1)の群から選択することができる。
◎第1発色試薬
メチルレッド
pKa:5.1
吸収スペクトル:図1
◎第2発色試薬
フェノールレッド
pKa:1.2および7.7
吸収スペクトル:図2
◎第3発色試薬
ブロモクレゾールパープル
pKa:6.3
吸収スペクトル:図3
本形態例は、検水のpHを概ね4~12の範囲(この範囲も炭酸の緩衝pH領域の全体を含む。)において測定可能なものであり、次の発色試薬を含む。
pKaが4.1~6.0の範囲にある発色試薬から選択したものである。例えば、メチルレッド(pKa:5.1)、ブロモフェノールブルー(pKa:4.2)およびブロモクレゾールグリーン(pKa:4.7)の群から選択することができる。
◎第2発色試薬
pKaが8.5~11.5の範囲にある発色試薬から選択したものである。例えば、アリザリンイエロー(pKa:11.06)およびチモールブルー(pKa:1.7および8.9)の群から選択することができる。
◎第3発色試薬
pKaが5.5~7.5の範囲にある発色試薬から選択した発色試薬Aと、pKaが7.0~9.5の範囲にある発色試薬から選択した発色試薬Bとの二種類である。但し、発色試薬Bは、発色試薬AよりもpKaが大きいものを選択する。発色試薬Aは、例えば、ブロモクレゾールパープル(pKa:6.3)およびブロモチモールブルー(pKa:7.1)の群から選択することができる。また、発色試薬Bは、例えば、フェノールレッド(pKa:1.2および7.7)、ニュートラルレッド(pKa:6.7および7.4)およびクレゾールレッド(pKa:1.0および8.0)の群から選択することができる。
◎第1発色試薬
ブロモフェノールブルー
pKa:4.2
吸収スペクトル:図5
◎第2発色試薬
アリザリンイエロー
pKa:11.06
吸収スペクトル:図6
◎第3発色試薬:次の発色試薬Aおよび発色試薬Bの二種類
発色試薬A
ブロモクレゾールパープル
pKa:6.3
吸収スペクトル:図3
発色試薬B
フェノールレッド
pKa:1.2および7.7
吸収スペクトル:図2
本工程では、工程1において試薬組成物が添加された検水について、紫外可視領域から任意に選択した特定の波長(以下、「特定波長」ということがある。)の吸光度を測定する。ここでは、特定波長の光を検水に対して照射し、検水を透過した当該光を受光することで所要の吸光度を測定する。この場合、吸光度を測定するための光源として入手が容易なものを用いることができる。例えば、発光色が異なる種々の発光ダイオード(LED)の群から特定波長の光を発色するLEDを選択して用いることができる。また、吸光度の測定では、分光光度計を用いて検水に対して紫外可視光領域の波長、通常は100nm~800nmの波長の光を照射することで吸収スペクトルを測定し、この吸収スペクトルから特定波長の吸光度を求めることもできる。
本工程では、工程2において測定した特定波長の吸光度に基づき、検水のpHを判定する。
本発明の測定方法は、検水に対して試薬組成物を添加するものであることから、検水そのもののpHを測定できるものではなく、添加された試薬組成物を含む検水のpHを測定することになる。試薬組成物に含まれる各発色試薬は、酸解離により発色するものであることから、検水中へ放出するプロトンにより検水のpHを低下方向へ変動させるよう作用し、検水の本来のpH値を変動させる可能性がある。検水のpHに対する試薬組成物の影響の程度は、検水の緩衝能により変動する。すなわち、検水は、緩衝能が高い場合(典型的には炭酸塩のような緩衝成分を含む場合。)は試薬組成物の影響によるpHの変動が生じにくいが、緩衝能が低い場合は試薬組成物の影響によりpHが変動しやすい。そこで、本発明の測定方法においては、試薬組成物の影響によるpHの変動を取り除くよう測定結果を補正するのが好ましい。
Claims (6)
- 検水のpHを所定範囲において測定するための方法であって、
前記検水に対し、前記所定範囲でのpHの変動により一段階で酸解離して紫外可視領域の吸光度が変動し得る第1発色試薬と、前記所定範囲でのpHの変動により一段階で酸解離して紫外可視領域の吸光度が変動し得る、第1発色試薬よりも酸解離定数(pKa)が大きい第2発色試薬と、前記所定範囲でのpHの変動により一段階で酸解離して紫外可視領域の吸光度が変動し得る、酸解離定数(pKa)が第1発色試薬と第2発色試薬との間にある少なくとも一種類の第3発色試薬とを含みかつ第1発色試薬、第2発色試薬および第3発色試薬のいずれもが前記所定範囲での紫外可視領域の吸光度が0を超えるものである試薬組成物を添加する工程1と、
前記試薬組成物が添加された前記検水について、紫外可視領域の任意の波長の吸光度を測定する工程2と、
工程2において測定した吸光度に基づいて前記検水のpHを判定する工程3と、
工程1から工程3を少なくとも1回繰返すことにより、各工程3において判定した前記検水のpH(y)と、その判定時における前記検水に対する前記試薬組成物の累積添加量(x)とを変数とする関数(y=Fx)を設定し、当該関数(y=Fx)において添加量(x)が0のときのpH(y)を前記検水のpHとして終局的に判定する工程4と、
を含み、
工程2において互いに異なる少なくとも三種類の複数の波長でのそれぞれの前記吸光度を測定し、複数の前記波長のうち前記検水のpHの変動によって吸光度が最も変化しにくい波長についての前記吸光度を分母とするとともに他の前記波長のそれぞれについての前記吸光度を個別に分子とする吸光度比と前記検水のpHとを変数として予め求めた相関分析結果に従って工程3において前記検水のpHを判定する、
検水のpH測定方法。 - 前記吸光度比のそれぞれ一つと前記検水のpHとを変数として予め求めた相関分析結果に従って工程3において前記検水のpHを前記吸光度比毎に個別に仮判定し、前記吸光度比の一つに基づいて仮判定した前記検水のpHと前記吸光度比の他の一つに基づいて仮判定した前記検水のpHとの差が所定値を超える場合は工程3を中止する、請求項1に記載の検水のpH測定方法。
- 前記関数(y=Fx)に基づき前記検水の緩衝能を併せて判定する、請求項1または2に記載の検水のpH測定方法。
- 前記検水について判定した緩衝能が所定値よりも高いとき、工程1において前記検水に添加する試薬組成物としてアミノ酸を含むものを用いる、請求項3に記載の検水のpH測定方法。
- pHの前記所定範囲が4~9であって、
工程1において、酸解離定数(pKa)が4.1~6.0の範囲のものから選ばれた第1発色試薬、酸解離定数(pKa)が6.5~8.5の範囲のものから選ばれた第2発色試薬、酸解離定数(pKa)が5.5~7.5の範囲のものから選ばれた一種類の第3発色試薬を含む前記試薬組成物を用い、
工程2において、410~430nmの範囲から選択した波長、515~535nmの範囲から選択した波長および580~600nmの範囲から選択した波長の三種類の波長の吸光度を測定する、
請求項1から4のいずれかに記載の検水のpHの測定方法。 - pHの前記所定範囲が4~12であって、
工程1において、酸解離定数(pKa)が4.1~6.0の範囲のものから選ばれた第1発色試薬、酸解離定数(pKa)が8.5~11.5の範囲のものから選ばれた第2発色試薬、酸解離定数(pKa)が5.5~7.5の範囲のものから選ばれた第1種の発色試薬および酸解離定数(pKa)が7.0~9.5の範囲のものから選ばれかつ酸解離定数(pKa)が第1種の発色試薬よりも大きい第2種の発色試薬の合計二種類の第3発色試薬を含む前記試薬組成物を用い、
工程2において、410~430nmの範囲から選択した波長、450~470nmの範囲から選択した波長、515~535nmの範囲から選択した波長および580~600nmの範囲から選択した波長の四種類の波長の吸光度を測定する、
請求項1から4のいずれかに記載の検水のpHの測定方法。
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