JPH03100453A - オゾン濃度の測定方法及び装置 - 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、電気化学的に溶液中のオゾン濃度を測定する
ための方法及び装置に関する。

（従来技術とその問題点） オゾンは塩素より酸化力が強く、殺菌、脱臭、脱色等に
効果を有しかつ酸化作用後に酸素に分解し二次公害の問
題も生じないため、近年オゾンの利用範囲が拡大されつ
つあり、水処理、医療、食品関係等の多方面でオゾンが
使用されている。

実際にはオゾンはオゾン水として各種用途に使用され、
その際に効率を最良に維持したり環境汚染を防止するた
めに前記オゾン水中のオゾン濃度の定量が必要になるこ
とが多い。

現在のオゾン濃度測定技術としては、ヨウ素滴定法、紫
外線法及び電気化学的方法等がある。電気化学的方法は
一般的にはガス透過性隔膜を通してオゾンを測定系セル
に導き、これを金等の電極上で還元しその電流を測定し
該電流値から換算してオゾン濃度を算出する方法である
。該電気化学的方法は他のヨウ素滴定法や紫外線法と比
較して安価かつ簡便であり、電位の値を適切に設定する
ことにより他の酸化物の影響を排除することが可能であ
り、又直接電気信号に変換できるため液相オゾンのモニ
タリングとして最適とされている。

しかしながら該電気化学的方法では溶存液の流速を一定
に維持しなければならず（拡散電流であるため）、又隔
膜や電極の劣化が生ずることがあり、更に寿命が短い等
の問題点があり、それらの解決が必要となる。

（発明の目的） 本発明は、電気化学的オゾン濃度測定法の現状の問題点
を改善し、より優れた液相オゾン濃度測定法及び装置を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、第１に、溶液中の溶存オゾン濃度を電極を使
用して電気化学的に測定する方法において、前記電極と
して炭素補強電極を使用することを特徴とする方法であ
り、第２に、オゾン溶存水中に設置された炭素補強電極
と対極を含むセンサー、及び該センサーにより検出され
る電流値を対応するオゾン濃度として表示する表示部を
含んで成るオゾン濃度測定装置である。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明に係わる溶存オゾン濃度の測定方法及び装置は、
該溶存オゾンを還元分解して酸素を生じさせる際に生ず
る電流値が前記溶存オゾン量に比例することを利用して
前記溶存オゾン濃度を測定する方法及び装置である。

炭素補強電極とは、炭素質材料を粘結材や鉱油等と混練
し成型し更に焼成して製造された成型炭素を主要な材料
として形成された電極である。ここで炭素質材料として
はグラファイトやアモルファスカーボン等があり、又粘
結材としてはアクリル樹脂やコールタールスビッチ及び
セルロース等があり、更に鉱油としてはシリコン油等が
ある。

このように製造された成型炭素としてはシャープペンシ
ル用の芯があり、本発明では該シャープペンシルの芯を
炭素補強電極として使用することが最も好ましい。シャ
ープペンシルの芯は通常０．３〜３ｓｍの直径を有し、
本発明ではこれをそのままセンサーに装着して使用する
ことができる。又検出電流の値をある程度以上に上げる
ために該シャープペンシルの芯の長さは５ｍａ＋〜５ｃ
ｍとすることが好ましい、該電極をセンサーに設置する
には、例えば絶縁エポキシ樹脂で前記電極中央を固定し
上部を銀ペースト等でシールして電気化学回路に接続す
ることが好ましい、なおシールを行わず液に触れた長さ
をそのまま電極とするようにしてもよい。

炭素補強電極のオゾンに対する特長的な応答性は他の白
金、金あるいはグラッシーカーボン電極と比較して非常
に良好である０例えば０．１Ｍの過塩素酸中で炭素補強
電極、白金電極又はグラソシーカーボン電極を使用して
サイクリックポルタンメトリーを行うと白金電極あるい
はグラフジ−カーボン電極では明瞭なピークがみられな
いが、炭素補強電極では約０．８Ｖに明瞭なピークが観
察される。又微分パルスを用いる場合でも炭素補強電極
を使用すると金電極を使用するよりも明確なオゾンピー
クを得ることができる。

本発明で使用されるセンサーは通常３種類の電極、つま
り炭素補強電極、基準電極及び対極を具備するが、前記
基準電極は必須ではな（、前記炭素補強電極と前記対極
間の電流値を測定してオゾン濃度を測定することもでき
る。なお基準電極としては市販の飽和カロメル電極や銀
／塩化銀電極を、又対極としては大面積の白金を用いる
ことが好ましい。該電極系は例えば塩化ビニル樹脂等を
用いて一体化してセンサーとしこれを直接オゾン水中に
挿入することが好ましい。非常に抵抗の大きい溶液やあ
るいは電極に吸着して測定を妨害する溶液の場合には従
来の隔膜を使用する測定系で間接的に利用することが好
ましいが、水道水の場合には直接挿入しても残留有効塩
素の影響を受けることなく十分応答する。

炭素補強電極を構成する炭素質材料は還元性であり一方
オゾンは強い酸化剤であるが、ピーク電流値をオゾン濃
度で割った値は常にほぼ一定で、前記炭素補強電極は測
定時間の経過によって劣化することは殆どなく安定した
測定を可能にする。

前記電極を具備する前記センサーは、生成するオゾン水
が外部へ取り出される近傍や配管中、あるいはオゾン処
理水や廃水中等適当な容器中の測定すべきオゾン溶存水
中に直接設置してオゾン濃度を測定することができ、該
センサーで検出された電流は公知の適宜の手段で外部に
取り出されて表示され、必要に応じて記録される。

本発明は、オゾン還元用電極として炭素補強電極特にシ
ャープペンシルの芯から成る電極を使用している。該電
極は、他の貴金属電極と比較して測定すべきオゾンに対
する感度が非常に良好で、又複数本の炭素補強電極を使
用してピークの高さを測定して５％以内の誤差した生じ
なかったことから、再現性にも優れていることが分かる
。特に炭素補強電極としてシャープペンシルの芯を使用
すると他の電極と比較して非常に安価であり、劣化が生
じても容易に交換して測定を継続することができる。

又本発明方法及び装置では検量線を得て該検量線に基づ
いてオゾン濃度を測定する方法を採用することが好まし
く、該方法によると１０−’Ｍまでのオゾン濃度を検出
することができ、金電極の１０−４Ｍ及びヨウ素滴定法
の１０−　’　Ｍの検出限界を迩かに上回る測定法とい
うことができる。

次に本発明装置の一例を添付図面により説明する。

第１図は、本発明装置の一例を示す概略断面図、第２図
は、第１図の装置のセンサ一部の拡大断面図である。

第１図において、配管１中を流れるオゾン水２は配管１
の途中に設置されたセンサー３に接触してそのオゾン濃
度が測定される。

前記センサー３は、第２図に拡大して示すようにシャー
プペンシルの芯である炭素補強電極４、飽和カロメル電
極である基準電極５及び白金電極である対極６の３種類
の電極を有し、前記炭素補強電極４の先端部と前記基準
電極５の先端部及び対極６は互いに接近してセンサー固
定部材７に配置し、液抵抗に起因する電流値の変化を最
小とするようにしている。該センサー３は、一般には配
管中の外、適当な容器中のオゾン水中に設置される。該
センサー３で発生した電流はポテンシオスタット８を通
して電流値として検出され、該検出値は更に表示部９に
表示されあるいは記録される。

（実施例） 次に本発明方法の実施例を記載するが、該実施例は本発
明を限定するものではない。

去鬼拠上 第１図及び第２図に示すシャープペンシルの芯を炭素補
強電極として用いた装置を使用し、異なった濃度のオゾ
ン水に０．１Ｍ過塩素酸を加えたオゾン供給水中で微分
パルス法により得たピーク電流とオゾン濃度の関係を測
定した。その結果を第３図に（イ）として示した。広い
範囲に亘って良好な比例関係が得られていることが分か
る。

笑止■叢 過塩素酸の代わりに濃度を変えたオゾン溶存水道水を使
用して、実施例１と同様にしてピーク電流とオゾン濃度
の関係を測定した。その結果を第３図に（ロ）として示
した。過塩素酸の場合と同様に広い範囲に亘って良好な
比例関係が得られていることが分かる。

大施炭主 実施例２の条件でオゾン水の濃度及び流量を変えて２０
日間定電位に保ちながら継続運転を行った。

その際のオゾン濃度と還元電流との関係を第４図に示し
た。第４図中（イ）はオゾン水流量が１１／分の場合、
（ロ）はオゾン水流量が０．３１！／分の場合のオゾン
濃度と還元電流の関係をそれぞれ示している。オゾン濃
度の変化に対応して電流が変化しているのが分かり、ま
た±５％以内の安定した電流応答が得られた。

（発明の効果） 本発明方法は、溶存オゾン濃度を炭素補強電極を使用し
て測定する方法である。

該炭素補強電極特にシャープペンシルの芯を使用する電
極は、他の貴金属電極と比較して格段に安価であり劣化
しても容易に交換し得るというコスト的な利点だけでな
く、感度が非常に良好で更に広範囲にオゾン濃度を測定
することができ、しかも再現性にも優れているため、該
電極を使用する本発明に係わるオゾン濃度測定方法は、
従来方法とは大きく異なった画期的な方法ということが
できる。

又炭素補強電極を使用する本発明装置も同様に経済性、
良好な感度、測定範囲の広さ及び良好な再現性という顕
著な効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の一例を示す概略断面図、第２図
は、第１図の装置のセンサ一部の拡大断面図、第３図は
、実施例１及び２におけるピーク電流とオゾン濃度の関
係を示すグラフ、第４図は、実施例３における還元電流
とオゾン濃度の関係を示すグラフである。 配管　２・・・オゾン水 センサー　４・・・炭素補強電極 基準電極　６・・・対極 センサー固定部材 ポテンシオスタット　９・・・表示部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶液中の溶存オゾン濃度を電極を使用して電気化
   学的に測定する方法において、前記電極として炭素補強
   電極を使用することを特徴とする方法。
2. （２）炭素補強電極がシャープペンシルの芯である請求
   項１に記載の方法。
3. （３）オゾン溶存水中に設置された炭素補強電極と対極
   を含むセンサー、及び該センサーにより検出される電流
   値を対応するオゾン濃度として表示する表示部を含んで
   成るオゾン濃度測定装置。