JPH02206752A

JPH02206752A - 土壌中成分の電気透析方法

Info

Publication number: JPH02206752A
Application number: JP2653889A
Authority: JP
Inventors: Fusao Shirato; 白土　房男; Yoshiaki Okajima; 岡島　義昭; Chiaki Maekoya; 前小屋　千秋; Yoshitada Takada; 高田　芳矩
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-02-07
Filing date: 1989-02-07
Publication date: 1990-08-16

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、土壌中成分分析における試料の前処理に係り
、特に、分析すべき目的成分を迅速効率的に抽出するこ
とを可能にした土壌中成分の電気透析方法に関する。

［従来の技術］近年、農業生産の合理化、高効率化のための技術革新が
著しいものとなっている。しかし、一方では、高収量を
目的とする多肥栽培から、土壌中への塩類蓄積の増加も
指摘されている。このため、土壌の診断を行う必要があ
り、各県の機関で実施されている。この土壌診断は、そ
の需要の多くが施肥前の期間に集中している。

そして、その診断のための測定方法は、一定濃度の酢酸
アンモニウム、塩化カリウム等の溶媒。

水等により土壌中成分を浸出した後、これを、農林水産
省農蚕園芸局農産課編、日本土壌肥料学会監修の分析法
を用いて行うものである。この方法は、土壌成分の浸出
に、抽出液を土壌中に自然落下させる方法、振どう機で
撹拌し濾過する方法等を用い、土壌成分の浸出液を分析
に供するものであるので、試料の前処理に長時間を必要
とする。

この種土壌成分の抽出を行うための従来技術として、例
えば、特開昭６１−３０７６４号公報。

特開昭６２−６７４５５号公報等に記載された技術が知
られている。前者の公報に記載された技術は、土壌の置
換性塩基類及び塩基置換容量測定のための抽出装置に関
するものであり、また、後者の公報に記載された技術は
、陽イオン交換容量抽出における交換、洗浄、抽出及び
濾過を行う土壌浸出濾過装置に関するものである。これ
らの公報に記載されている技術は、両者とも自動化され
た装置であるが、高価であり汎用性に欠けるものである
。

土壌成分の抽出を行うための、さらに他の従来技術とし
て、Ｍａｔｔｓｏｎ及びＳ　ａ　Ｑ　ｇａｄｏ等の電気
透析法が知られているが、この方法は、抽出液に水を用
いているため、透析効率が悪く、精度、迅速性等が劣る
ものである。

［発明が解決しようとする課題］前述したように、従来技術による土壌成分の抽出方法は
、その処理に多くの時間を要する、高価で汎用性に欠け
る、効率、精度が劣る等の問題点を有している。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、効率
的な電気透析手段を用いることにより、多数の試料を同
時に処理して短時間で抽出液中に土壌中成分を抽出する
ことを可能にした土壌中成分の電気透析方法を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］本発明によれば、前記目的は、イオン透過膜で３分割し
た透析槽の、中央の槽に抽出液を、両側の槽に土壌試料
を浸漬した浸出液を配置するか、あるいは、これと反対
に中央の槽に土壌試料を浸漬した浸出液を、両側の槽に
抽出液を配置し、さらに、陰極、極性逆転電極及び陽極
を設置して。

電気透析を実行し、土壌中成分である置換性塩基、陽イ
オン成分、陰イオン成分等を浸出させるようにすること
により達成される。

前述したような電気透析を効果的に行うためには、イオ
ン透過膜、浸出液、抽出液、電極及び土壌試料の形状、
印加電力等を最適化することが必要である。このため、
イオン透過膜は、電気抵抗が小さく、温度及び圧力に対
する耐性が大きく再使用可能な材質のものが適当であり
、浸出液及び抽出液は、電気透析時に、有毒性、腐食性
のガス及び蒸気を発せず、土壌抽出成分以外の陽イオン
及び陰イオンを含有する電解質溶液が有効である。

特に、浸出液は、イオン透過膜に対する選択吸着性が、
抽出成分より大きいイオン成分を含有させたものが良く
、これにより、土壌中成分の抽出効率を大幅に向上させ
ることが可能となる。

［作用］イオン交換膜を電気透析のための隔膜として用いる場合
、膜のイオン選択性が透析操作の電流効率を支配するこ
とになる。土壌中の各イオン成分について、抽出時間に
対する抽出効率を比較すると、一般に、選択吸着性の小
さいイオンの抽出効率が高くなり、また、抽出率の低い
イオン、例えば、鉄イオン（ｍ）等においても１選択吸
着性の大きいイオン、例えば、ランタンイオン（ＩＩＩ
）等が共存すると、その抽出率を著しく向上させること
ができる。すなわち、抽出を目的とするイオンよりイオ
ン交換膜に対して選択吸着性の高いイオンの適当量の含
有は、選択吸着性の小さい抽出を目的とするイオンの抽
出促進に寄与する。

一般のイオン交換樹脂に対する各種イオンの吸着性の順
位を調べてみると、陽イオン交換樹脂に対する陽イオン
の順位は、次のようになる。

（１）　　イオン価の異なる場合Ｔ　ｈ”）Ａ　Ｑ”〉Ｃａ”）Ｎ　ａ”（２）　　イオ
ン価が等しい場合１価：　Ａ　Ｑ”＞Ａ　ｇ”）Ｃｓ”、＞Ｒｂ”：＞Ｋ
”＝Ｎａ”）Ｈ”＞Ｌｉ” ２価：　Ｒａ”）Ｂ　ａ”）Ｐ　ｂ”）Ｓ　Ｓ”＞Ｃａ
”）Ｎ　ｉ”）Ｃａ″＋≧Ｃｕ”＋≧Ｃｏ”≧Ｚｎ”２
Ｍｇ１≧ＵＯ，ｘ＋）Ｂｅ” ３価：　Ａ　ｃ”）Ｌ　ａ”≧ｃｅ３＋≧Ｐｒ３＋≧Ｎ
ｄ３＋≧Ｐｍ”２８ｍ”≧Ｅｕ３＋≧Ｇｄ３＋≧Ｔｂ”
≧Ｄｙ３＋≧Ｙ３＋≧Ｈｏ３＋≧Ｅｒ”＋≧Ｔ　ｍ”≧
Ｙｂ３＋≧Ｌｕｆｆ＋≧Ｓ０３＋≧ＡＱ”また、弱塩基
性樹脂に対する陰イオンの吸着性の順位は、ＯＨ−＞Ｓ
Ｏ，”−＞ＣｒＯ，”−＞Ｎ。

−＞Ｈ２ＰＯ４−＞ＣＨ３ＣＯＯ−Ｉ−、Ｂ　ｒ＞ＣＱ
−＞Ｆ−である。

なを１以上は１日本科学会編：化学便覧、基礎編ＩＩ、
ｐ１４０７　（昭和４１年９月２５）を参照した。

本発明においても、これらイオン交換膜の選択吸着性の
性質を利用することにより、土壌抽出成分の抽出効率の
向上を図ることができる。

［実施例コ以下、本発明による土壌中成分の電気透析方法の実施例
を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例による浸出液中のランタン濃
度に対する土壌中成分抽出率の依存性を示す測定結果を
説明する図、第２図は本発明の一実施例による電気透析
時間に対する土壌中成分抽出率の依存性を示す測定結果
を説明する図である。

本発明の一実施例は、イオン透過膜で分割された複数槽
で構成される透析槽の１つまたは複数の槽に、土壌試料
を浸漬した浸出液を配置し、該浸出液内に、イオン透過
膜に対する選択吸着性が、土壌中の抽出成分より大きい
イオン成分として、通常土壌中に存在しないランタンイ
オンを混入させ、さらに、他の残りの槽に抽出液を配置
して電気透析を行うものである。

第１図は、土壌試料０．５　ｇに、既知土壌中成分とし
て、カルシウム（■）、マグネシウム（■）。

カリウム（■）、亜鉛（■）、鉄（■）、鉄（Ｉｎ）を
各５００μｇを添加して試料とし、該試料を浸漬する浸
出液に添加混入するランタン（ＩＩＩ）の濃度を変えて
、前述した方法により電気透析を行い、抽出液中に抽出
された前記既知土壌中成分の抽出率を測定した結果を示
すものである。前述の本発明の一実施例に用いる透析槽
の隔膜は、陽イオン交換膜であり、また、抽出液として
０．５モルの過塩素酸溶液５ｍΩ、土壌浸漬用の浸漬液
として０゜５モルの過塩素酸溶液５ｍＱを用いた。

電流密度０．１９Ａ　責１．透析時間３０分間の電気透
析を実行し、抽出液槽内の抽出液内に抽出された鉄（Ｉ
ＩＩ）及びカルシウム（Ｉｆ）の濃度を測定した結果が
第１図である。なお、他のマグネシウム（■）、カリウ
ム（■）、亜鉛（■）、鉄（ｎ）は、カルシウム（ＩＩ
）と同一の傾向を示したので、第１図での図示を省略し
た。

イオン交換膜に対する選択吸着性の大きい鉄（ｍ）の抽
出率は、他の土壊中成分に比較してランタン（ＩＩＩ）
の共存による寄与が顕著である。この実験の結果によれ
ば、ランタン濃度の最適量は、各成分とも、１ｍｇ１０
．５モル過塩素酸溶液ｍ１２であった。

このランタン濃度の最適量は、イオン交換膜の性質によ
って異なる値となり、同一の電気透析条件において、他
のイオン交換膜を用いた場合、ランタンの最適濃度は、
２．０ｍｇ１０．５モル過塩素酸溶液ｍＱであった。

前述の実験に基づき、土壌試料の浸出液として、ランタ
ン１．０ｍｇ１０．５モル過塩素酸溶液ｍＱを５ｍｇ用
い、第１図の場合と同一の土壌試料及び電気透析条件に
より、土壊中成分の抽出率に対する電気透析時間の依存
性を測定した結果が第２図に示されている。

この実験゛によれば、カルシウム（ｎ）及び鉄（ＩＩＩ
）とも、透析時間６０分間で、１００％抽出することが
できた。なお、他の成分についても。

同様であったので、図示を省略した。

比較のため、ランタン無添加の０．５モル過塩素酸溶液
を浸出液に用い、同一電気透析条件で抽出を行ったが、
その結果による抽出率は、透析時間６０分で、カルシウ
ム（ｎ）が約８７％、鉄（ｍ）が約４１％であった。

前述したように、土壌浸出液にランタンを混入させて電
気透析を行う本発明の一実施例によれば、短時間で土壊
中成分を容易に抽出することができ、土壌診断のための
土壌試料の前処理の効率を大きく向上させることができ
る。

なお、第１図、第２図の試験を行う場合、既知土壌中成
分未添加の土壌試料中に含まれる未知上懐中成分量を、
第１図、第２図の場合と同様にして、既知上懐中成分未
添加の土壌試料について測定することにより得ておき、
その結果を排除して添加した既知量の土壌中成分につい
ての抽出率を求めるようにする。

前述した本発明の実施例は、浸出液に添加するイオン成
分としてランタン（ｆＩ［）を用いたが１本発明は、イ
オン透過膜に対する選択吸着性が抽出成分より大きいイ
オン成分であれば、どのようなものであってもよく、例
えば、イツトリウム、バリウム等のイオンであってもよ
い。また、抽出液としては、浸出液と同一成分のものを
用いればよい。

本発明の方法は、前述したように、土壊中成分の抽出を
行うためだけでなく、−度用いた電気透析槽におけるイ
オン交換膜の洗浄のためにも用いることができる。

第３図はランタン濃度に対する洗浄効果を説明する図で
ある。

この例では、まず、第１図、第２図の場合に用いた電気
透析槽にカルシウム（■）２５０μｇ１０．５モル過塩
素酸溶液ｍＱの溶液５ｍＱを１時間充填した後、この充
填液を廃棄し、ランタン（Ｉｎ）を添加した０、５モル
過塩素酸溶液を電気透析槽に５ｍ１２を充填し、第１図
の場合と同一の条件で３０分回の電気透析を２回繰返し
て実行した。

このとき、第３図の曲ＭＡに示すように、ランタン添加
溶液によるイオン交換膜のカルシウム（ＩＩ）の洗浄は
、ランタン濃度１ｍｇ１０．５モル過塩素酸ｍＱ以上で
、はぼ完全に行われ、透析膜として用いられるイオン交
換膜の残存カルシウム（■）はほぼ零とできる。一方、
ランタン無添加の０．５モル過塩素酸溶液の場合には、
第３図の曲Ｉ！Ｂに示すように、３０分の電気透析によ
る洗浄を２回行っても、透析膜として用いるイオン交換
膜には、多量のカルシウム（Ｉｆ）の残存が認められ、
洗浄効果が認められない。このランタン（ＩＩＩ）の浸
出液への添加による効果は、第１図の場合に合致する。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、土壌中成分の置
換性塩基類、陽イオン成分及び陰イオン成分を簡易に迅
速に抽出することが可能であり、また１本発明の適用拡
大により、多試料に対する同時連続の抽出も、短時間で
処理可能である。これにより、土壌診断のための土壌試
料の前処理の効率を大幅に向上させることができる。さ
らに、電気透析の実施条件を一定に設定することにより
。

土壊中成分の抽出率の再現性を高くすることができるの
で、高精度の処理が可能である。また、本発明による土
壌中成分の抽出原理は単純であるので、電気透析装置の
操作及び保守管理を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による浸出液中のランタン濃
度に対する土壊中成分抽出率の依存性を示す測定結果を
説明する図、第２図は本発明の一実施例による電気透析
時間に対する土壌中成分抽量率の依存性を示す測定結果
を説明する図、第３図は本発明の一実施例によるイオン
透過膜に対する洗浄効果を説明する図である。１％）第図を気遁８′ｒＢｆ間（ｍｉｎ）ランタン１度（ｍ（ｊｌｏ、５−ａル運堝郵陵ｍｌ＞第
３

Claims

【特許請求の範囲】１、土壌中成分の抽出方法において、抽出すべき土壌中
成分よりもイオン透過膜に対する選択吸着性の大きいイ
オン成分を添加した浸出液中に土壌試料を浸漬し、該浸
出液とはイオン透過膜により隔てられ、土壌成分を含ま
ない抽出液中に、前記土壌中成分を移送することを特徴
とする土壌中成分の電気透析方法。２、イオン透過膜を介して２槽以上に分割された複数槽
を備える土壌中成分の抽出装置において、土壌試料充填
槽及び抽出槽を１槽または複数槽備え、土壌試料充填槽
の浸出液として、抽出すべき土壌中成分よりもイオン透
過膜に対する選択吸着性の大きいイオン成分を添加した
溶液を用い、前記抽出槽内の抽出液中に、前記土壌中成
分を移送することを特徴とする土壌中成分の電気透析方
法。３、前記浸出液は、土壌中から抽出すべき目的成分以外
のイオン成分が添加された溶液であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項または第２項記載の土壌中成分の
電気透析方法。４、前記抽出液は、抽出すべき土壌中成分よりもイオン
透過膜に対する選択吸着性の大きいイオン成分が添加さ
れた溶液であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
、第２項または第３項記載の土壌中成分の電気透析方法
。５、前記抽出液は、土壌中から抽出すべき目的成分以外
のイオン成分が添加された溶液であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の土壌
中成分の電気透析方法。６、前記イオン成分は、ランタンイオン、イットリウム
イオンまたはバリウムイオンであることを特徴とする特
許請求の範囲第１項ないし第５項のうち１項記載の土壌
中成分の電気透析方法。７、前記浸出液及び抽出液は、過塩素酸塩類または過塩
素酸を含有する溶液であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項ないし第６項のうち１項記載の土壌成分の電
気透析方法。８、土壌中成分抽出に用いる電気透析槽の汚染除去方法
において、前記浸出液中に土壌試料を加えることなく、
前記特許請求の範囲第１項ないし第７項のうち１項記載
の土壌中成分の電気透析方法を用いることを特徴とする
汚染除去方法。