JPH01165938A - ｐＨの検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水のｐＨの検出方法及び装置に関し、％に水
のフェノールフクレンアルカリ度（ｐアルカリ度）及び
駒アルカリ度（Ｍアルカリ度）、又は鉱酸酸度及び総酸
酸度の測定方法及び装置に関する。さらに例示的に言え
ば、フェノールフタレイン指示薬を加えた検水を酸で滴
定し、水相の変色点であるｐＨ８，３を検出する方法及
び装置、並びにＭＲＲ合指示薬（メチルレッドブロムク
レゾールグリーン混合指示薬）を加えた検水を酸で滴定
し、水相の変色点であるｐＨ４，８を検出する方法及び
装置に関する。

〔従来の技術〕

水質検査においては各種の性質を測定しているが、その
中の一つにアルカリ度や酸度がある。アルカリ度とは、
水中に含まれている重炭酸塩、炭酸塩又は水酸化物など
のアルカリ分を炭酸カルシウムのｐｐｍで表わしたもの
で、それは総アルカリ度とフェノールツクレインアルカ
リ度に分けられる。総アルカリ度は、水中のアルカリ分
全部を、これに対応する炭酸カルシウムのｐｐｍ　で表
わしたものであり、これはＭＲＲ合指示薬（変色点ｐＨ
約４．８）を用いて０．０２Ｎ硫酸で滴定することによ
り測定する。フェノールフクンインアルカリ度は、水中
の水酸イオンによるアルカリ度であり、これはフェノー
ルフタレイン指示薬（変色点ｐＨ約８．６）を用いて０
．０２Ｎ硫酸で滴定することにより測定する。また、酸
度とは、水中に含まれる炭酸、鉱酸、有機酸などの酸分
を中和するに要するアルカリ分を、それに対応する炭酸
カルシウムのｐｐｍで表わしたもので、総酸度と鉱酸酸
度に分けられる。総酸度は、水中の酸分全部をこれに対
応する炭酸カルシウムのｐｐｍで表わしたもの〒あり、
これはフェノールフタレイン指示薬（変色点ｐＨ約８．
３）を用いて０．０２Ｎ水酸化ナトリウム溶液で滴定す
ることにより測定する。鉱酸酸度は、硫酸、塩酸及び硝
酸などの鉱酸による酸度であり、これはＭＲ混混相指示
薬変色魚釣４．８）を用いて０．０２Ｎ水酸ナトリウム
溶液で滴定することにより測定する。

これらの測定においては指示薬の変色点によりｐＨを検
出している。従来これらのｐＨ検出は、水相の色変化を
試験者の目視観察によるか、又はｐＨ計によって検出し
ていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

試験者の目視観察という従来の方法では、試験者の経験
によって個人差を生じ易（、またｐＨ計による検出では
ｐＨ計木本体検定を要し、さらに検水のｐＨ変化に追従
するのに時間がかかるという場合があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、指示薬を加えた検水を試薬を用いて滴定し、
変色点のｐＨを検出する方法において、検水に光を照射
し、透過光を電気信号に変換してその変化から変色点の
ｐＨを検出することを特徴とするｐｎの検出方法、及び
試薬供給管及び指示薬供給管を備えた滴定容器を用いて
滴定を行い、変色点のｐｎを検出する装置において、検
水に光を照射する発光部と検水を透過した光を受光し、
それを電気信号に変える受光部とを設けたことを特徴と
するｐＨの検出装置である。

〔作　用〕

水のアルカリ度の測定においては従来、水相の色変化を
試験者の目視観察によっていたが、本発明においては検
水に光を照射し、その透過光を電気信号に変換して測定
し、水相の色変化のさい透過光量、ひいては電気信号が
変化するので、その変化からその色変化ひいては対応す
るｐｎを検出するものである。このため本発明では試験
者の経験の有無にかかわらず、高精度で安定してｐＨを
検出することができる。透過光の変化は透過光量の変化
をみることによることにより行うことができるが、また
特定の波長における透過光量の変化をみることにより行
うようにすることができる。

そして、検出できるｐＨは使用する指示薬によって変え
ることができ、その指示薬の変色点毎に対応するｐＨを
検出することができるので、本発明はｐＨのい（つかを
検出するというものに限られるものではない。アルカリ
度の測定にさいして指示薬としてフェノールフタレイン
を用いれば変色点としてｐＨ８ｊのｐＨを検出すること
ができる。

このｐ　Ｉ−Ｉの検出をｐＩ−（計を用いて行う従来の
方法では、高精度で安定したｐＨ検出はできるものの、
ｐＨ計によるｐＨ測定では、検水のｐＨ変化に対してｐ
Ｈ計の応答が遅く、測定に時間を要していた。また、そ
の場合ｐＨ計の校正をその都度要していたが、本発明に
よればｐＨの変化に敏感な色変化を検出しているため、
滴定時間を短縮↑きる作用を有し、特定の波長の光を用
（・てその光量を検出するようにすれば、ｐＨ計のよう
な校正を必要としない。

本発明においては、指示薬が変色点で色の変化を生じ、
それに伴い光の吸収量が変化するため、検水を透過する
光の光量が変化する。そこでこの検水を透過する光の光
量の変化を測定すれば、その検水のｐＨを知ることがで
きる。透過する光の光量の変化として通常の光である全
波長の光の光量の変化をみることもできるが、指示薬に
よる変色反応を光の波長を変えて調べてみると、ｐＨが
変化しても光の吸収がほとんど生じないため透過光量が
変動しない波長の帯域（不検知帯域）と、一定の吸収は
あるが、ｐＨにかかわりなく光の吸収量が変化しないた
め透過光量も変化しない波長の帯域（等吸収点）、及び
ｐＨの変化に伴い透過光量が変化する波長の帯域（検知
帯域）とがあり、この検知帯域の光量変化をみれば色変
化による光量変化の程度が大きいので、この検知帯域で
光量測定を行うことが好ましい。

また、その光量の変化を知るために連続的に測定するさ
いには検水に透過させる光が変動することがありうるの
で、透過光量の基準値があれは正確に測定することがで
きる。そこで、前記の不検知帯域又は等吸収点の透過光
量を測定し、それを基準値とすることが好ましい。すな
わち、検知帯域の透過光量と不検知帯域又は等吸収点の
透過光量との三波長の透過光量を測定してｐｎを検出す
ることによりｐＨの変化を正確にとらえることができる
。

測定にさいしては、水質検査上使用する指示薬としては
フェノールフタレインとＭＲ混合指示薬が決められてい
るの↑、主としてこれらが用いられるが、それらの変色
点はｐｎａ、３と４．８であって、その外のｐＨを検出
する必要があるときにはそれ以外の指示薬を用いること
が！きる。指示薬としては１種類用いるだけではなく、
二種類混在しても相互の発色反応を検出する上に支障が
ない場合には、例えばある種類の指示薬を加えて滴定し
て測定した後、続けて他の種類の指示薬を加えて滴定し
て測定するようにすることもｆきる。

第１図は、検水にフェノールフタレイン指示薬を添加し
たのち０．０２Ｎの硫酸ｆ滴定したときのｐＨ変化に伴
う光の吸収曲線を示す。この吸収曲線は発光部の光量に
かかわりなく同じ曲線を描く。

光量変化の大きい波長は５５５　ｎｍ　Ｍあり、　ｐＨ
にかかわりなく光量が一定な波長は６１００ｍ以上であ
る。すなわち、前者が検知帯域〒あり、後者が不検知帯
域である。波長６１０　ｎｍ以上の光量と波長５５５　
ｎｍの光量との比率は、発光部の光量にかかわらず常に
一定ｆあり、ｐＨ８，３の時の波長５５５ｎｍの光量と
波長６１０　ｎｍ以上の光量との比率も同様に一定であ
る。この比率によりｐＨ８，３を検出できる。５５５　
ｎｍの波長は多少幅があり、±１０ｎｍまｆは同様のこ
とがいえる。

第２図は、検水にＭＲ混合指示薬を添加したのち０．０
２Ｎの硫酸フ滴定したときのｐＨ変化に伴う光の吸収曲
線を示す。この吸収曲線は発光部の光量にかかわりなく
同じ形の曲線を描く。光量変化の大きい波長は６１５ｎ
ｍｆｆｉあり、ｐＨにかかわりなく光量が一定な波長は
７００　ｎｍ以上と５６０　ｎｍ、４１５　ｎｍ、　５
６　Ｏｎｍｓ及び３２５　ｎｍの波長↑ある。

前者が検知帯域ｆあり、後者の７００　ｎｍ以上がまっ
たく吸収に無関係な帯域に当り、不検知帯域であり、５
６０ｎｍ、４１５ｎｍ、３６０ｎｍ、及び３２５ｎｍ”
Ｆは一定の吸収はあるが、ｐＨによっては吸収光量が変
化しないので、これらを等吸収点と呼び、波長の長い方
から第１等吸収点、第２等吸収点、第３等吸収点、及び
第４等吸収点と呼ぶ。測定のさいの基準値としては不検
知帯域、第１〜４等吸収点のいずれを取ってもよい。同
様に検知帯域としても光量の変動する帯域が５００　ｎ
ｍの波長などにあり、６１５、ｎｍの帯域を第１検知帯
域、５００ｎｍの帯域を第２検知帯域などとすることが
できるが、これらの中↑も変動の巾の大きい帯域を検知
帯域として採用することが検出上好ましい。

ただし、これら検知帯域及び等吸収点の位置は常に一定
量あるということはなく、ＭＲ混合指示薬の組成により
多少の変動をする。ＭＲ混合指示薬はメチルレツｌ’（
ＭＲ）とクロムクレゾールクリーン（ＢＣＧ）との混合
物からなっているが、前記の検知帯域及び等吸収点の位
置は、第３図に示すようにノチルレッドとブロムクレゾ
ールグリーンの混合割合忙よりある程度変動し、例えば
ＭＲ／ＢＣＧの比が１／７〜１／２に変化すると、第１
等吸収点は約５５５　ｎｍから約５８０　ｎｍに変化す
る。

これらの各波長の光量比率は１発光部の光量にかかわら
ず常に一定であり、ｐＨ４，８の時の波長６１５０ｍの
光量と波長７００　ｎｍ以上、５６０ｎｍ。

４１５ｎｍ、３６０ｎｍ、又は３２５　ｎｍの光量との
比率も同様に一定である。この比率によりｐＨ４，８を
検出フきる。前記の波長６１５ｎｍについても多少幅が
あり±１０　ｎｍまでは同じことがいえる。

５６０ｎｍ、４１５ｎｍ、３６０ｎｍ又は３２５　ｎｍ
についても同様であって、その幅は±５ｎｍである。

本発明のｐｎの検出装置は、光を照射する発光部によっ
て光を検水に照射し、透過させるが、発光部は滴定容器
の外側に置いてもよく、また滴定容器の内側に置いても
よく、場合により検水中に浸漬してもよい。発光部にお
いて全領域の波長をもつ光を出す光源を用いれば１個ｆ
よいが、特定の波長を出す光源、例えば発光ダイオード
を用いるときには、基準とする波長の光を用いる方式に
よる場合、検知帯域の波長の光を出す発光ダイオードと
不検知帯域又は等吸収点の波長の光を出す発光ダイオー
ドとを使用する必要がある。透過した光を受ける受光部
は５滴定容器の外側に置いてもよく、また滴定容器の内
側に置いてもよく、場合により検水中に浸漬してもよい
。受光部は基準とする波長の光を用いる方式の場合には
、検知帯域の波長の光を受ける受光器と不検知帯域又は
等吸収点の波長の光を受ける受光器とを用いる必要があ
る。ここで用いる受光器はその特定の波長の光のみを受
けるものである。

本発明のｐＨの検出装置を図面により説明すると、第４
図において、滴定容器１は両側に透明な窓を設けて、そ
れぞれの側に発光部２と受光器３及び４を両者が対向す
るように設け、測定容器１に採水弁から一定量の検水を
入れ、この検水に注入器６から少量のフェノールフタレ
イン指示薬を注入し、攪拌機で混合しながら注入器８か
ら０．０２Ｎ硫酸滴定薬を注入して滴定する。検索を透
溝５だ４」二検水を透過した光を受光器６及び４′ｔ％
受け。

それを電気信号に変換して計測器５へ送り１滴定による
指示薬の色変化を測定する。計測器５からの信号を制御
演算器１２へ送る。測定の終った検水は排水弁１１より
排出する。

〔実施例〕

以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。本発
明はこれらの実施例のみに限定されるものｆはない。

実施例１ 検水１００ｄを容積１５０ｍ／の滴定容器にとり、フェ
ノールフタ１ツイン指示薬４？１Ｎ（０，２ｍ／）ヲ加
え１発光部から光を照射する。受光部は、波長５５５　
ｎｍと６１０　ｎｍの光量を測定する受光器を有するも
の↑ある。この検水を０．０２Ｎ硫酸で滴定し、波長５
５５　ｎｍの光量と波長６１０ｎｍの光量の比率を求め
てｐＨ８，３’に検出し１こ・実施例２ 検水１００＋＋＋／を容積１５０−の滴定容器にとり、
ＭＲ混合指示薬３滴（０，１５ｍＪ）を加え、発光部か
ら光を照射する。受光部は波長６１５ｎｍと７００ｎｍ
の光量をそねそれ測定する受光器を有するものフある。

この検水を０．０２Ｎ硫酸で滴定し、波長６１５ｎｍの
光量と波長７００　ｎｍの光量との比率を求めてｐＨ４
，８を検出した、 実施例３ 第４図は、本発明装置の一実施例であるアルカリ度測定
装置を示す。

１は、発光部２からの光を受光器６及び４に受光できろ
ようにした滴定容器であり、６は波長６１５ｎｍの光量
を検出する受光器、４は波長５６０ｎｍの光量な検出す
る受光器であり、５は受光器及び４から光量と比例した
電気信号を受は各光量の比率を計測する計測器である。

６は、フェノールフタｌ／イン指示薬な注入する注入器
、７はＭＲ混合指示薬を注入する注入器、８は０．０２
Ｎ硫酸滴定薬を注入する注入器、９は検水、指示薬１滴
定薬を混合する攪拌機、１０は検水を定量採水する採水
弁、１１は滴定終了後横＋に排水する排水弁、１２は６
〜１１を制御し、５から滴定終点であるｐＩ（８，３及
びｐｎ　４．８の信号を受け、滴定した滴定薬の量から
フェノールフタレインアルカリ度及び総アルカリ度を演
算して表示する制御演算器である。

この装置を使用して水のアルカリ度を測定することが１
きた。

〔発明の効果〕

本発明によれば試験者の経験の有無にかかわらず、高精
度でかつ安定してｐＨを検出することが１きる。本発明
は水質検査に適用して水のアルカリ度又は酸度を正確に
かつ高精度で測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、検水にフェノールフタレイン指示薬を添加し
たのち０．０２Ｎの硫酸で滴定したときのｐＨ変化に伴
う光の吸収曲線を示し、第２図は、検水にＭＲ混合指示
薬を添加したのち０．０２Ｎの硫酸で滴定したときのｐ
Ｈ変化に伴う光の吸収曲線を示し、第６図は、ＭＲ混合
指示薬の組成による、ｐＨ変化に伴う光の吸収曲線を示
し、第４図は本発明の一実施例〒あるアルカリ度測定装
置を示す。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）指示薬を加えた検水を試薬を用いて滴定し、変色
   点のｐＨを検出する方法において、検水に光を照射し、
   透過光を電気信号に変換してその変化から変色点のｐＨ
   を検出することを特徴とするｐＨの検出方法。
2. （２）フェノールフタレイン指示薬を加えた検水に光を
   照射し、酸又はアルカリを用いて滴定し、透過光の電気
   信号の変化から水相が微紅色となるｐＨ８．３を検出す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のｐＨの
   検出方法。
3. （３）ＭＲ混合指示薬を加えた検水に光を照射し、酸又
   はアルカリを用いて滴定し、透過光の電気信号の変化か
   ら水相が赤紫色となるｐＨ４．８を検出することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のｐＨの検出方法。
4. （４）指示薬の変色反応における検知帯域の光量と不検
   知帯域もしくは等吸収点の光量とを検出して透過光の電
   気信号の変化をみることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のｐＨの検出方法。
5. （５）フェノールフタレイン指示薬の変色反応における
   検知帯域の光量と不検知帯域の光量とを検出して透過光
   の電気信号の変化をみることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項記載のｐＨの検出方法。
6. （６）ＭＲ混合指示薬の変色反応における検知帯域の光
   量と不検知帯域もしくは等吸収点近傍の光量とを検出し
   て透過光の電気信号の変化をみることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項記載のｐＨの検出方法。
7. （７）試薬供給管及び指示薬供給管を備えた滴定容器を
   用いて滴定を行い、変色点のｐＨを検出する装置におい
   て、検水に光を照射する発光部と検水を透過した光を受
   光し、それを電気信号に変える受光部とを設けたことを
   特徴とするｐＨの検出装置。
8. （８）受光部に指示薬の変色反応における検知帯域の光
   量を検出する受光器と不検知帯域の光量を検知する受光
   器とを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第７項記
   載のｐＨの検知装置。
9. （９）受光部に指示薬の変色反応における検知帯域の光
   量を検出する受光器と等吸収点の光量を検知する受光器
   とを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載
   のｐＨの検知装置。