JPH02254357A

JPH02254357A - イオンの分析方法および装置

Info

Publication number: JPH02254357A
Application number: JP7787789A
Authority: JP
Inventors: Jun Torikai; 潤鳥飼; Yoshiki Shibata; 柴田　嘉樹; Hiroyuki Igaki; 井垣　浩侑
Original assignee: Toray Research Center Inc; Toray Industries Inc; Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Research Center Inc; Toray Industries Inc; Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1989-03-28
Publication date: 1990-10-15

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、水中の各種のイオンを分析する方法および
装置に関する。

（従来の技術）近年、たとえば特開昭６２−２５５８６５号公報に記載
されているように、水中の各種のイオンの分析にイオン
クロマトグラフィが使用されている。このイオンクロマ
トグラフィは、イオン交換樹脂を充填したカラムに電解
質溶離液を用いて一定量の被験水を導入し、その分離カ
ラムで被験水中に含まれている各種イオンをイオン種ご
とに分離し、それを電気電導度検出器で定量するもので
ある。ところが、このイオンクロマトグラフィには、以
下において説明するような問題がある。

すなわち、上記イオンクロマトグラフィは、あらかじめ
作成した、既知の各種イオンを含む試料水を測定して各
イオン種と分析ピークの位置との対応関係を求めておく
必要があるので、未知のイオンを含む被験水を分析した
とき、注目した分析ピークが真に分析したいイオンによ
るピークなのか否か、また、そのピークに他のイオンに
よるピークが重なっていないかといったことの確認が大
変難しく、分析精度に問題がある。

また、イオン分析器は、すべてのイオンを分析する必要
があることから電気電導度検出器に頼らざるを得ないが
、電気電導度検出器は感度が低いために、微量なイオン
の高精度な定量には無理がある。

（発明が解決しようとする課題）この発明の目的は、従来のイオンクロマトグラフィにお
ける上述した問題点を解決し、所望のイオンのみを高精
度で定量することができる、イオンの分析方法および装
置を提供するにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、この発明は、電解質溶離液
を用いて分離カラムに一定量の被験水を導入する工程と
、上記分離カラムによって、上記被験水中に含まれてい
る各種イオンをイオン種ごとに時系列的に分離する工程
と、上記電解質溶離液の、上記分離カラムによって時系
列的に分離された各種イオンのうちの分析したい特定イ
オンのみが含まれている部分を分取する工程と、その、
分取した電解質溶離液中の、上記特定イオンを定量する
工程とを含むことを特徴とする、イオンの分析方法を提
供する。

また、この発明は、上述した目的を達成するために、被
験水供給ラインと、溶離液供給ラインと、計量ループと
、これら被験水供給ライン、溶離液供給ラインおよび計
量ループに接続して設けた第１切替弁と、この第１切替
弁に接続して設けた分離カラムと、この分離カラムに接
続して設けた第２切替弁と、この第２切替弁に接続して
設けたイオン分析器とを有し、かつ、上記第１切替弁お
よび第２切替弁の切替操作によって、電解質溶離液の、
上記分離カラムによって時系列的に分離された各種イオ
ンのうちの分析したい特定イオンのみが含まれている部
分を分取し、上記イオン分析器に送り込むようにしたこ
とを特徴とする、イオンの分析装置を提供する。

この発明の詳細な説明するに、まず、第１切替弁に、被
験水供給ラインから被験水を導入する。

この第１切替弁には、任意の一定長の計量ループが接続
されていて、導入された被験水は、この計量ループを通
って系外に排出される。第１切替弁としては、６個のポ
ートを有する６方切替弁が適している。また、計量ルー
プは、所望長の合成樹脂チューブ等をコイル状に巻いた
ようなものである。

また、このとき同時に、第１切替弁に、電解質溶離液供
給ラインから電解質溶離液を導入し、その第１切替弁に
接続されている分離カラム、さらにその分離カラムに接
続されている電気電導度検出器へと導く。

上記分離カラムは、スチレンとジビニルベンゼンとの共
重合体、メタクリル酸とジビニルベンゼンとの共重合体
、アクリル酸とジビニルベンゼンとの共重合体等の基材
に、スルホン酸基、カルボン酸基、４級アンモニウム基
、１〜３級アミン等をイオン交換基として導入したイオ
ン交換樹脂を、分析したいイオン種に応じて選択、使用
してなるようなものである。

また、電解質溶離液としては、陰イオンに対しては、水
酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の
アルカリ金属の水酸化物の水溶液や、塩化カリウム、塩
化ナトリウム、塩化リチウム等のアルカリ金属の塩の水
溶液や、エチレンジアミン等のアミンの水溶液や、安息
香酸、ヒドロキシ安息香酸、フタル酸等の有機酸の塩の
水溶液と上記アルカリ金属の水酸化物の水溶液またはア
ルカリ金属の塩の水溶液との混合水溶液を使用すること
ができる。安息香酸ナトリウム、安息香酸カリウム、ヒ
ドロキシ安息香酸ナトリウム、ヒドロキシ安息香酸カリ
ウム、フタル酸カリウム、フタル酸水素カリウム、クエ
ン酸カリウム等の有機酸のアルカリ金属の塩の水溶液と
上記アルカリ金属の水酸化物の水溶液またはアルカリ金
属の塩の水溶液との混合水溶液を使用することもできる
。

一方、陽イオンに対しては、硝酸、塩酸、硫酸等の無機
酸の水溶液や、クエン酸、酢酸、酒石酸、安息香酸、フ
タル酸等の有機酸の水溶液や、それら無機酸の水溶液と
有機酸の水溶液との混合水溶液や、エチレンジアミン等
のアミンの水溶液や、エチレンジアミン４酢酸等のアミ
ン化合物の水溶液を使用することができる。

さて、電気電導度検出器には、第２切替弁が接続されて
いて、電気電導度検出器を通った電解質溶離液は、第２
切替弁を介して系外に排出される。

第２切替弁も、６方切替弁が適している。

第２切替弁には、また、キャリア液供給ラインが接続さ
れていて、そのキャリア液供給ラインから、キャリア液
を、第２切替弁を介してイオン分析器へと供給する。そ
うして、イオン分析器によってこのキャリア液を分析し
、その出力をブランク値として得ておく。

キャリア液としては、蒸留水や、上述した電解質溶離液
を用いることができる。また、比色測定によるイオン分
析器を用いる場合には、発色試薬をキャリア液として作
用させてもよい。そのような発色試薬としては、たとえ
ば、ケイ酸イオンの分析にはモリブデン酸アンモニウム
と硫酸との混合液が、アンモニアイオンの分析にはナト
リウムフェノラート、次亜塩素酸ナトリウムおよびニト
ロプルシドの混合液が、塩素イオンの分析には硝酸第２
銀アンモニウムとチオシアン酸第２水銀との混合液が、
それぞれ用いられる。

また、イオン分析器は、定量したいイオンの種類に応じ
て、比色測定によるものや、紫外線吸収測定によるもの
や、赤外線吸収測定によるもの等を適宜使い分けること
ができる。

この発明においては、次に、第１切替弁を操作し、被験
水供給ラインからの被験水が上記計量ループを通らない
で系外に排出されるようにするとともに、電解質溶離液
供給ラインからの電解質溶離液が上記計量ループに導か
れるようにして、電解質溶離液によって計量ループ内の
一定量の被験水を分離カラムへと導く。

分離カラムにおいては、被験水中に含まれている各種イ
オンがイオン種ごとに時系列的に分離され、その分離さ
れたイオンが電気電導度検出器に導かれる。電気電導度
検出器は、各種イオンの流れを検出できるので、あらか
じめ測定しておいた、分析したい特定イオンの遅延時間
と、電気電導度検出器の信号とから、電解質溶離液の、
分析したい特定イオンのみを含む部分が電気電導度検出
器から流れ出たことを知ることができる。そこで、第２
切替弁を操作し、電気電導度検出器から流れ出た電解質
溶離液の、分析したい特定イオンのみを含む部分を第２
切替弁を介してイオン分析器に導くとともに、キャリア
液供給ラインからのキャリア液が、第２切替弁を介して
系外に排出されるようにする。そうして、イオン分析器
で上記特定イオンの定量を行う。電解質溶離液の、分析
したい特定イオンを含む部分がすべて第２切替弁を通っ
た後は、第２切替弁を再び切替前の状態に戻す。

かくして、電解質溶離液の、特定イオンのみを含む部分
だけがイオン分析器に送られ、他のイオンの妨害を受け
ることな（その特定イオンを定量することができる。

第１、第２切替弁の切替操作は、周知のコントローラに
よって行うことができる。第１、第２の切替弁を電気的
に駆動できるものとするとともに、それら第１、第２切
替弁と電気電導度検出器とにコントローラを接続すれば
よい。もっとも、電気電導度検出器は、必須のものでは
ない。電気電導度検出器を用いないで、遅延時間のみで
切替弁の切替操作を行うことも可能である。しかしなが
ら、分離カラムに使用しているイオン交換樹脂の劣化等
によって遅延時間が異なってくるので、電気電導度検出
器を用いて、特定イオンの流出の開始、終了を検出する
ようにするのが好ましい。

（実施態様）第１・図において、第１切替弁７には、圧力ダンパ（図
示せず）およびポンプ８を有する被験水供給ライン１１
が接続されている。第１切替弁７は、６個のポートａ　
％　ｆを有する６方切替弁であり、上記被験水供給ライ
ン１１はポートｆに接続されている。また、ポートａと
ｄとの間には、計量ループ１４が接続されている。ポー
トｅは、排出ライン１５に接続されている。

第１切替弁７には、そのポートｂに、圧力ダンパ（図示
せず）およびポンプ９を有する電解質溶離液供給ライン
１２が接続されている。また、ポートｃは、分離カラム
１に接続され、その分離カラム１は電気電導度検出器２
に接続されている。

この装置は、もう１個の６方切替弁、すなわち第２切替
弁４を備えている。そうして、この第２切替弁４のポー
トｄには上記電気電導度検出器２が接続され、ポートｃ
にはイオン分析器５が接続されている。また、第２切替
弁４のポートｅ、　ｆ間にはパスライン１７が接続され
、ポートａには排出ライン１６が接続されている。さら
に、ポートｂには、圧力ダンパ（図示せず）およびポン
プ１０を有するキャリア液供給ライン１３が接続されて
いる。

上述した第１切替弁７、第２切替弁４および電気電導度
検出器２には、コントローラ３が電気的に接続されてい
る。

上述した装置の作用を説明するに、まず、予備分析を行
う。

予備分析は、まず、被験水供給ライン１１から、ポンプ
８によって、分析したい特定イオンのみを含む試料水を
、第１切替弁７のポー）ｆＳａを介して計量ループ１４
に流し、さらにポートｄ、　ｅおよび排出ライン１５を
介して系外に排出する。

また、電解質溶離液供給ライン１２から、ポンプ９によ
って、電解質溶離液を、第１切替弁７のポートｂ、ｃを
介して分離カラム１、電気電導度検出器２に導き、さら
に第２切替弁４のポートｄ１ｅ１パスライン１７、ポー
トｆＳａ、排出ライン１６を介して系外に排出する。

次に、コントローラ３によって第１切替弁７を切り替え
、被験水供給ライン１１からの試料水が、計量ループ１
４を通らないで、ポートｆ、ｅ、排出ライン１５を介し
て系外に排出されるようにする。と同時に、電解質溶離
液供給ライン１２からの電解質溶離液が、ポートｂ、ａ
、計量ループ１４、ポートｄ　ｓ　ｃを通って分離カラ
ム１に導かれるようにする。これによって、計量ループ
１４内の一定量の試料水が押し出され、分離カラム１に
導かれるようになる。

分離カラム１を通る、特定イオンを含む電解質溶離液は
、そのイオン種に応じて定まる遅延時間を経た後、電気
電導度検出器２で電気型導度変化のピークとして検出さ
れる。そうして、第１切替弁を切り替えたときから、電
気電導度検出器２の出力が変化し始めるまでの時間を、
その特定イオンの遅延時間として記録しておく。

以上で予備分析を終えるが、かかる操作は、以下に述べ
る本分析のたびに行う必要はなく、一つのイオン種につ
いて１回行っておけばよいものである。

次に、本分析であるが、まず、被験水供給ライン１１か
ら、ポンプ８によって、被験水を、第１切替弁７のポー
トｆ、ａを介して計量ループ１４に流し、ポートｄ、ｅ
および排出ライン１５を介して系外に排出する。

また、電解質溶離液供給ライン１２から、ポンプ９によ
って、電解質溶離液を、第１切替弁７のポートｂ　ｚ　
ｃを介して分離カラム１、電気電導度検出器２に導き、
さらに第２切替弁４のポートｄ１ｅ１パスライン１７、
ポートｆＳａ、排出ライン１６を介して系外に排出する
。

さらに、キャリア液供給ライン１３から、ポンプ１０に
よって、キャリア液を、第２切替弁４のポートｂ、ｃを
介してイオン分析器５に導く。そうして、このときのイ
オン分析器５の出力をブランク値として求めておく。

次に、コントローラ３によって第１切替弁７を切り替え
、被験水供給ライン１１からの被験水が、計量ループ１
４を通らないで、ポートｆ、ｅ、排出ライン１５を介し
て系外に排出されるようにする。と同時に、電解質溶離
液供給ライン１２からの電解質溶離液が、ポートｂ、ａ
、計量ループ１４、ポートｄ、ｃを通って分離カラム１
に導かれるようにする。これに伴い、計量ループ１４内
の一定量の被験水が押し出され、分離カラム１、電気電
導度検出器２に導かれるようになる。

コントローラ３は、電気電導度検出器２の出力の変化と
、予備分析における、分析したい特定イオンの遅延時間
とから、電解質溶離液の、分析したい特定イオンのみを
含む部分が分離カラム１から流れ出てきたことを検知し
、第２切替弁４に切替信号を出し、その第２切替弁４を
切り替える。

第２切替弁４が切り替わると、キャリア液は、第２切替
弁４のポートｂ、ａ、排出ライン１６を介して系外に排
出されるようになり、一方、分離カラム１から流れ出る
電解質溶離液の、分析したい特定イオンのみを含む部分
は、第２切替弁４のポートｄ、ｃを介してイオン分析器
５に導かれるようになる。

コントローラ３は、電気電導度検出器２の出力の変化か
ら、電解質溶離液の、特定イオンのみを含む部分の分離
カラム１からの流出が終了したことを検知して切替信号
を第２切替弁４に送り、その第２切替弁４を元に戻す。

かくして、電解質溶離液の、分析したい特定イオンのみ
を含む部分だけがイオン分析器５に送られる。したがっ
て、特定イオン以外の他のイオンによって分析が妨害を
受けることはない。

第２図は、別の実施態様を示すもので、第２切替弁を第
１図に示した態様における第１切替弁と同様に構成して
、電気電導度検出器２から流れ出てきた電解質溶離液が
第２切替弁４のポートｆ。

ａ１計量ループ６、第２切替弁のポートｄＳｅを通って
系外に排出されるようにしたものである。

そうして、コントローラ３は、電気電導度検出器２の出
力の変化と、予備分析における、分析したい特定イオン
の遅延時間とから、電解質溶離液の、分析したい特定イ
オンのみを含む部分が分離カラム１から流れ出てきたこ
とを検知し、その流速と計量ループ６の長さとの関係か
ら定まる一定時間が経過した後に第２切替弁４に切替信
号を出し、それを切り替える。計量ループの長さは、電
解質溶離液の、分析したい特定イオンのみを含む部分を
確保できるように調整されており、その部分を分取でき
る。

第２切替弁が切り替わると、分離カラム１からの電解質
溶離液は、第２切替弁のポートｆ、ｅ。

排出ライン１６を介して系外に排出される。

一方、キャリア液は、第２切替弁４のポートｂ１ａ１計
量ループ６、第２切替弁４のポートｄＳｃを介してイオ
ン分析器５に導かれるようになる。

また、コントローラ３は、キャリア液の流速と計量ルー
プ６の長さとから定まる一定時間が経過した後に第２切
替弁４に切替信号を送り、その第２切替弁を元に戻す。

かくして、電解質溶離液の、分析したい特定イオンのみ
を含む部分だけがイオン分析器５に送られるようになる
。

この第２図に示す態様のものは、イオン分析器に送られ
る電解質溶離液の量を常に一定にできるので、一定量の
サンプルを必要とするイオン分析器を使用するときに好
適である。

（発明の効果）この発明は、電解質溶離液を用いて分離カラムに一定量
の被験水を導入し、その分離カラムによって、被験水中
の、分析したい特定イオンを他のイオンと分離した後、
電解質溶離液の、その特定イオンのみを含む部分を分取
してイオン分析器に送るようにしているから、他のイオ
ンの妨害を受けることなく分析を行うことができるよう
になり、分析精度が大きく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この発明のそれぞれ異なる実施
態様の装置を示す概略ブムロツタ図である。分離カラム電気電導度検出器コントローラ第２切替弁イオン分析器計量カラム第１切替弁ポンプポンプポンプ被験水供給ライン電解質溶離液供給ラインキャリア液供給ライン計量ループ排出ライン排出ラインパスライン

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電解質溶離液を用いて分離カラムに一定量の被験
水を導入する工程と、上記分離カラムによって、上記被
験水中に含まれている各種イオンをイオン種ごとに時系
列的に分離する工程と、上記電解質溶離液の、上記分離
カラムによって時系列的に分離された各種イオンのうち
の分析したい特定イオンのみが含まれている部分を分取
する工程と、その、分取した電解質溶離液中の、上記特
定イオンを定量する工程とを含むことを特徴とする、イ
オンの分析方法。
（２）被験水供給ラインと、電解質溶離液供給ラインと
、計量ループと、これら被験水供給ライン、電解質溶離
液供給ラインおよび計量ループに接続して設けた第１切
替弁と、この第１切替弁に接続して設けた分離カラムと
、この分離カラムに接続して設けた第２切替弁と、この
第２切替弁に接続して設けたイオン分析器とを有し、か
つ、上記第１切替弁および第２切替弁の切替操作によっ
て、電解質溶離液の、上記分離カラムによって時系列的
に分離された各種イオンのうちの分析したい特定イオン
のみが含まれている部分を分取し、上記イオン分析器に
送り込むようにしたことを特徴とする、イオンの分析装
置。