JPH02248851A - 試料水中の遊離塩素の測定方法 - Google Patents

試料水中の遊離塩素の測定方法

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JPH02248851A
JPH02248851A JP6958889A JP6958889A JPH02248851A JP H02248851 A JPH02248851 A JP H02248851A JP 6958889 A JP6958889 A JP 6958889A JP 6958889 A JP6958889 A JP 6958889A JP H02248851 A JPH02248851 A JP H02248851A
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西方 聡
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星川 寛
Masaru Kono
勝 河野
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義 高田
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酒井 才
Toyoaki Aoki
青木 豊明
Yukio Hama
幸男 濱
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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〕 この発明は上下水道水、工業用水、河川水等に存在する
遊離塩素の測定方法に係り、特に結合塩素の影響を受け
ない試料水中の遊離塩素の測定方法に関する。
〔従来の技術〕
水の消毒には一般に塩素(0りあるいは次亜塩素酸ナト
リウム (Nac!O)が用いられる。塩素あるいは次
亜塩素酸ナトリウムを水中に注入した場合、次亜塩素酸
(HCjO)および次亜塩素酸イオン (CjO−)を
生じる。
塩素の場合は式(11,(21の反応を行う。
CZ t  +  Hz  O:    HCZ O+
  H(J    −・−・・−・・・・−−−・イ1
)HCjO:+αO−+H”    −・・・−−一−
−−・−・−・・−(2)次亜塩素酸ナトリウムの場合
は式+31. (41の反応を行う。
NaC70+ Hx O;’  HαO+ Na OH
−−−−−−−−−=(31HC70:: Cj O−
+ H”    −−−−−−−−−−−−−−−−−
+41ここで塩素1次亜塩素酸および次亜塩素酸ナトリ
ウムを総称して遊離塩素といい、これらは強い殺菌力を
持つ。
実際に殺菌を要する上下水道水、工業用水および河川水
等にはアンモニア (NH3)が含まれており、式+5
1. (6)、 (?)で示されるようにモノクロラミ
ン (NH冨CZ)、ダイクロラミン(NHC7よ)オ
ヨヒトリクロラミン<NCJs)が生成する。
N Hz + H0Ct−N HxCI + HtO−
・・−−−−−−−(5)N H,(J +H0CJ−
N HCjt + H!O−・−−−−(a)N 1(
Cjt +HOC1→NC1z +H*O(?)これら
は結合塩素とよばれ、モノクロラミン、グイクロラミン
は殺菌力を有するが、トリクロラミンは殺菌力がない。
さて、この殺菌処理における塩素の注入量は、例えば水
道法では「給水せんにおけろ水が、遊離残留塩素をo、
xppm以上保持するように塩素消毒すること」と義務
付けられているので、遊離塩素の監視は不可欠である。
この遊離塩素の測定には一般にポーラログラフ法が用い
られ、試薬式と無試薬式とがあるが、試薬および試薬ポ
ンプが不要で保守の必要性がかなり少ないことから、最
近では無試薬式が多く用いられる。
この測定原理を説明する。試料水中に回転電極(金電極
)と対極(銀電極)とを浸漬させ、この間に適当な電圧
を印加するとilI′g&極上では、式(8)。
(9)の反応 Ag−lAg’ + e −−−=−−−−−(81A
g” + OCj −=AgC1+ ’A Ot −−
−−(91金電極上では、弐Qlの反応 HOCf + e −−% H,+ 0(J−−・−−
−−−01が生じ、対極から回転電極へ向かって試料水
中の遊離塩素濃度に比例した電流が流れる。この電流を
測定して遊離塩素濃度が求められる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のポーラログラフ法による遊離塩素の測定において
は、遊離塩素と結合塩素の還元電圧が近いため遊離塩素
のみを検出することは難しく、結合塩素の影響を受ける
という問題があった。特に結合塩素の感度は遊離塩素の
約×であるのでその影響は大きい。
特に最近は河川、湖沼等の環境水の汚染が進み、アンモ
ニア濃度が高くなっていることから結合塩素の生成量が
多い、このため結合塩素に妨害されて遊離塩素を正確に
測定できず、殺菌が十分に行われているかどうかが把握
できないという問題があった。
この発明は上述の点に鑑みてなされ、その目的は試料水
中の遊離塩素に選択的なセンサを用いることにより、結
合塩素による妨害のない遊離塩素の測定方法を提供する
ことにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らはこの問題を解決するために鋭意研究を重ね
た結果、半導体式ガスセンサが試料水中の遊離塩素に応
答することを見出し、この知見に基づいて本発明をなす
に至った。
上述の目的はこの発明によれば、次亜塩素酸を含む試料
水をキャリアガスと接触させ次いでキャリアガスを半導
体式ガスセンサを用いて測定することにより達成される
試料水とキャリアガスを接触させる方法とじては、 ■多孔質チューブを試料水中に浸漬し、このチューブの
中にキャリアガスを通じるチュービング法、 ■試料水上部の気相部で接触させるヘッドスペース法、 ■試料水中に気体を吹き込むバブリング法、などがある
半導体式ガスセンサは、電気絶縁性基板の表面にInB
O3を主成分とする金属酸化物半導体薄膜を形成したも
ので、この半導体薄膜の抵抗変化によりガス成分の検出
が行われる。
〔作用〕
試料水中の次亜塩素酸、結合塩素はともにキャリアガス
との接触によりキャリアガス中に移行する。半導体式ガ
スセンサは結合塩素には応答しない、試料水からキャリ
アガス中に移行した次亜塩素酸は、そのままの形である
いは分解した状態で半導体式ガスセンサの抵抗を変化さ
せるものと推定される。
〔実施例〕
以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図はこの発明の実施例に係る装置の構成を示す配置
図である。第1図において、1は清浄な除湿空気を得る
ための活性炭とシリカゲルが充填されたフィルタ、2お
よび3はそれぞれ乾燥ガス、キャリアガス用の流量計、
4は抽出槽で内部に試料水があり、さらに試料水中には
多孔質チューブ5が浸漬されている。この多孔質チュー
ブ5は例えば孔径0.2〜5.On程度で、気孔率約2
0〜80%程度の連続微気孔と疎水性を有する連続多孔
質四弗化エチレン樹脂製のものである。6は気相部の遊
離塩素を検出するための半導体式ガスセンサを内蔵した
測定チェンバ、7は半導体式ガスセンサの出力を記録す
るためのレコーダ、8は乾燥ガスおよびキャリアガスを
吸引するためのポンプである。
測定チェンバ6に内蔵された半導体式ガスセンサの詳細
が第2図(a)、(blに示される。半導体式ガスセン
サは電気絶縁性基板、例えばアルミナ基板11、アルミ
ナ基板11の表面に蒸着により形成されたInzOiを
主成分とする金属酸化物半導体薄膜12、半導体薄膜1
2の抵抗変化を測定するptt電極13A。
13B、アルミナ基板11の裏面に形成された気相中の
水分、油脂骨による感度の経時的劣化を避けるためのp
t膜上ヒータ14より構成される。
第1図、第2図に示した装置において、遊離塩素の測定
が如何に行われるかについて以下に述べる。
ポンプ8によって周囲空気が装置内に吸引される。この
空気はフィルタ1で除湿、清浄化され、一方は流量計2
を通って乾燥ガスに、もう一方は流量計3を通ってキャ
リアガスになる。キャリアガスは抽出槽4内の試料水中
に浸漬された多孔質チューブ5を経由して測定チェンバ
6に至るが、多孔質チューブ5を通過するときに試料水
中の遊離塩素が多孔質チューブ5の微気孔を透過し、キ
ャリアガス中に拡散してくる。
このキャリアガス中には遊離塩素だけではなく、水蒸気
や結合塩素も拡散してくる。多孔質チューブ5から測定
チェンバ6に至る配管の温度が低ければこの水蒸気は凝
縮し、液滴になる。このようにして液滴ができれば、多
孔質チューブ5で抽出した遊離塩素が液滴部分で再び気
液平衡を起こし気相部の遊離塩素濃度が変化するから、
測定誤差の原因になる。この装置では水蒸気が凝縮しな
いように、多孔質チューブ5から測定チェンバ6に至る
配管の途中で、流量針2を経由してきた乾燥ガスと混合
している。この混合する箇所は多孔質チューブ5になる
べく近いところが望ましい。
乾燥ガスと混合されたキャリアガスは、ついで測定チェ
ンバ6に導かれて半導体式ガスセンサで遊離塩素濃度が
測定され、その出力はレコーダ7に記録される。
第3図に検量線が示される。測定条件は乾燥ガス流量3
0cal / sin、キャリアガス流量120aZ/
sinで、多孔質チューブは最大孔径2.0m、気孔率
50%、内径2.0鶴、肉厚0.4鶴、長さ600fl
のものである。試料水には次亜塩素酸ナトリウムを適宜
希釈し、リン酸緩衝液でpH−6,93に調整したもの
を用いた0次亜塩素酸濃度に応じたセンサ出力が得られ
ている。
また結合塩素の妨害についてはモノクロラミン4.9r
ng/l、ダイクロラミン7.0mg/lの溶液をそれ
ぞれ調整し、上記装置で測定したところ、半導体センサ
の出力は全く得られず、これらの成分には妨害されない
ことが明らかになった。
次亜塩素酸はその一部が次亜塩素酸イオンと水素イオン
の両イオンに解離する。第4図の実線がこの解離の状態
を理論的に示すもので、pH=6以下では大部分が次亜
塩素酸として、pH−9以上では逆に大部分が次亜塩素
酸イオンとして存在する。
第4図中のO印は塩素として0.65mg/lの次亜塩
素酸ナトリウム溶液のpHを変化させて試料水とし、こ
れを測定したときの半導体式ガスセンサの電圧出力を第
3図の検量線を用いて濃度換算してHOC/の存在割合
を実験的に求めたものである。半導体式ガスセンサを使
用して得られた実験値は次亜塩素酸の存在割合を示す理
論値(実線)と非常によく近似していることから、半導
体式ガスセンサは試料水中の次亜塩素酸に応答している
ことがわかる。
以上、試料水中の遊離塩素の抽出方法としてチュービン
グ法を用いた測定方法について説明してきたが、この発
明の抽出方法はチュービング法に限定されるものではな
く、試料水中の遊離塩素を気相中に拡散させ抽出する方
法であればその方法を問わない。
第5図には、抽出方法としてヘッドスペース法を用いた
ときの装置構成が示される。抽出槽4内の試料水中の遊
離塩素は水面から気相部に拡散してくるので、第1図に
示した装置と同様に試料水中の遊離塩素が測定される。
このヘッドスペース法は多孔質チューブを使用していな
いので構成が簡単でチューブ表面の汚れによる経時変化
がないという利点がある。
第6図には抽出方法としてバブリング法を用いたときの
装置構成が示される。ポンプ8でガスを吸引すると抽出
槽4内は減圧になるから、ポールデイフユーザ21から
キャリアガスが試料水中に吹き込まれ、試料水中の遊離
塩素は気相部に抽出される。したがって第1図に示した
装置と同様に試料水中の遊離塩素が測定される。このバ
ブリング法はヘッドスペース法と同様にチューブ表面の
汚れによる経時変化がないという利点があり、さらに試
料水中に強制的にキャリアガスを吹き込んでいることか
ら応答速度が速く、低濃度まで測定可能であるという利
点がある。
〔発明の効果〕
この発明によれば、次亜塩素酸を含む試料水をキャリア
ガスと接触させ次いでキャリアガスを半導体式ガスセン
サを用いて測定するので、試料水中の結合塩素の影響を
受けずに試料水中の次亜塩素酸のみを正確に測定するこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例に係る装置の構成を示す配置
図、第2図はこの発明の実施例に係る半導体式ガスセン
サを示し第2図(alはその斜視図、第2図(blはそ
の断面図、第3図はこの発明の実施例に係る検量関係を
示す線図、第4図はHot:J存在割合のpH依存性に
つき理論値(実vA)と実験値(○)を対比して示す線
図、第5図はこの発明の異なる実施例に係る装置の構成
を示す配置図、第6図はこの発明のさらに異なる実施例
に係る装置の構成を示す配置図である。 1:フィルタ、4:抽出槽、5:多孔質チューブ、6:
測定チェンバ、7:レコーダ、8:ポンプ、11:アル
ミナ基板、12:半導体薄膜、13A。 13B:Pt膜電極、14 : Pt膜上ヒータ21:
ボールデ(a) /3 /4 第2区 シ欠′豐τl素醒慮ハ霞(a3−d)fノ第3 図 5各液 I−1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)次亜塩素酸を含む試料水をキャリアガスと接触させ
    次いでキャリアガスを半導体式ガスセンサを用いて測定
    することを特徴とする試料水中の遊離塩素の測定方法。
JP6958889A 1989-03-22 1989-03-22 試料水中の遊離塩素の測定方法 Expired - Lifetime JPH0778478B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04204242A (ja) * 1990-11-30 1992-07-24 Osaka Prefecture 溶液中のオゾンの分析装置

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JPH04204242A (ja) * 1990-11-30 1992-07-24 Osaka Prefecture 溶液中のオゾンの分析装置

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