JPH04343067A - 炭素量測定装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中に含有される微量
な炭素化合物を高い精度で検出できる炭素量測定装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の炭素量測定装置としては、特願
昭１ー１８６５５５号に示されるように、無機体炭素と
有機体とが含有される試料液を酸性下においてバブリン
グ処理して、はじめに試料液中の無機体炭素を除去した
後で有機体を定量する前処理法が採用されたものが従来
から知られている。具体的には、この炭素量測定装置で
は、有機体、無機体炭素が含有された試料液中に、硫酸
等の強酸を添加した後、前記試料液にヘリウム、窒素な
どの不活性ガスを送り込んで試料液をバブリングし、こ
れによって、まず、試料液中に溶存する二酸化炭素、炭
酸水素イオンなどの無機体炭素（弱酸）を二酸化炭素と
して外部に追い出し、次に、無機体炭素の除去された前
記試料液に、酸化剤であるオゾンを添加した後、該試料
液を高圧下で加熱することにより試料液中に残る有機体
を酸化して二酸化炭素に転換させ、これを検出器により
定量し、この定量結果から、前記試料液中の有機炭素量
を演算するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に構成された炭素量測定装置では、無機体炭素の除去さ
れた試料液に、酸化剤としてのオゾンを気体の状態で添
加するようにしている、すなわちオゾンと試料液とを気
液接触により反応させるようにしているので、反応効率
が悪く、これによって有機体が酸化されないまま反応器
を通過することがあり、有機炭素量を正確に測定するこ
とができないという不具合が生じていた。

【０００４】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
ものであって、試料液中の有機体と酸化剤であるオゾン
との反応効率を高め、正確な炭素量の測定を可能とした
炭素量測定装置の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、試料液中の有
機炭素を二酸化炭素に酸化する酸化手段を有し、該酸化
手段で生成された二酸化炭素を定量することにより、前
記試料液中の有機炭素量を測定するようにした炭素量測
定装置において、前記酸化手段には、前記有機体を酸化
させるための溶存オゾン水供給手段が設けられ、更に、
前記溶存オゾン水供給手段を、純水が供給される純水供
給路と、該純水供給部により供給された純水が貯留され
る液貯留部と、該液貯留部に貯留された純水に対してオ
ゾンガスを吹き込み、これによって該純水中にオゾンガ
スを溶解させるオゾンガス供給路と、オゾンガスが溶解
された液貯留部内の溶存オゾン液を前記酸化手段に供給
する溶存オゾン水供給路とから構成するようにしている
。

【０００６】

【作用】この発明によれば、液貯留部内において、純水
供給路から供給された純水に、オゾンガス供給路から供
給されたオゾンガスが吹き込まれて溶解され、これによ
って該純水中にオゾンガスが溶解された溶存オゾン水が
製造される。そして、このとき純水中にオゾンガスが吹
き込まれることにより、該純水中に含有されていた不純
物としての有機物が酸化分解され、これによって純度の
高い溶存オゾン水を製造することが可能となる。そして
、このようにして製造された溶存オゾン水は、オゾンガ
ス供給路を通じて酸化手段に供給されるようになってお
り、これによって酸化手段内において、従来のようにオ
ゾンガスが試料液に対して気液接触するのではなく、試
料液中の有機体と、純水に溶解されたオゾンとを同じ溶
液内において直接的に反応させることができ、該オゾン
と有機体との反応効率を高めることができるものである
。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１〜図３に基
づいて説明する。第１図中１は、炭素量測定装置におけ
る試料液の経路を示す。２はポンプであり、このポンプ
２の吸込口には　試料液供給源（図示せず）　が配管３
を介して接続され、ポンプ２の吐出口には配管４を介し
て順次脱気器５，反応器（酸化手段）６，抽出器７，検
出器８が接続されている。

【０００８】９は気体分離装置であり、この気体分離装
置９は、酸素が吸着される吸着筒を有し、まず、この吸
着筒に対して、配管１０を通じて導入された空気を案内
して該空気中の酸素を吸着させ、更に酸素が除去された
空気（すなわち窒素）を、配管１１，１２を通じて脱気
器５、検出器７に対してそれぞれ供給するものである。 また、前記気体分離装置９の吸着筒に吸着された酸素は
配管１３を通じてオゾン発生装置１４に供給されるよう
になっている。すなわち、前記気体分離装置９は、空気
を窒素と酸素とに分離し、分離した窒素を配管１１及び
１２に、酸素を配管１３にそれぞれ案内するものである
。なお、前記気体分離装置９の具体的構成は特願昭１ー
１８６５５５号出願に詳細に説明されている。

【０００９】前記オゾン発生装置１４は、配管１３を通
じて供給された酸素から酸化剤であるオゾンを生成する
ものであり、このオゾン発生装置１４において生成され
たオゾンは配管（オゾンガス供給路）１５を通じてオゾ
ン溶存器（溶存オゾン水供給手段）１６に供給される。

【００１０】次に、オゾン溶存器１６の具体的構成につ
いて図２を参照して説明する。まず、図２において符号
１７で示すものは純水が供給される配管（純水供給路）
であり、符号１８で示すものは配管１７により供給され
た純水が貯留される液貯留部である。この液貯留部１８
は互いに平行となるように立てられた４つの溶存筒１８
Ａからなり、かつこれらの溶存筒１８Ａが接続部１８Ｂ
により互いに連結された構造であり、これら４つの溶存
筒１８Ａの各下部には、オゾン発生装置１４において生
成されたオゾンが供給される配管１５Ａがそれぞれ設け
られている。前記配管１５Ａは配管１５が４つに分岐さ
れ、かつそれぞれが各溶存筒１８Ａの下部に接続される
ものであり、また、これら配管１５Ａの各先端には、各
配管１５Ａを通じて供給されたオゾンを小さな気泡にし
て、該オゾンを純水中にバブリングさせるためのフィル
タ１９が設けられている。そして、上記フィルタ１９に
より液貯留部１８内にバブリングされたオゾンは、該液
貯留部１８内において純水中に溶解され、かつ溶存され
るようになっている。また、前記液貯留部１８内におい
ては、バブリングされたオゾンにより、純水中に含まれ
ていた不純物である有機体が酸化されて二酸化炭素が生
成されるようになっており、この二酸化炭素は配管２０
を通じて外部に排出されるようになっている。

【００１１】また、前記液貯留部１８の各溶存筒１８Ａ
の上部には、前記液貯留部１８内において溶融されなか
ったオゾンと、該オゾンの酸化作用により不純物である
有機体から生成された二酸化炭素とを外部に排出するた
めの配管２０が設けられ、また、前記液貯留部１８の各
溶存筒１８Ａの側部には、オゾンが溶解された純水（こ
のものを以下、溶存オゾン水という）を排出して、反応
器６に供給するための配管２１（溶存オゾン水供給路）
が接続されている。なお、前記オゾン溶存器１６は全体
が耐オゾン性を有する材料（例えばガラス製の配管）に
より構成されている。また、液貯留部１８を構成する溶
存筒１８Ａの数は、該溶存筒１８Ａの容量、試料液の供
給量、オゾンガスの濃度に基づいて適宜決定される。

【００１２】以下、図１を参照して脱気器５，反応器６
，抽出器７，検出器８，演算手段２２について説明する
。脱気器５は、図２に示すオゾン溶存器１６と同様の構
成であって、配管１１を通じて供給された窒素ガスを試
料液に吹き込んで試料液を曝気し、試料液中に含有して
いる無機体炭素を除去する。無機体炭素を除去された試
料液は配管４を通り反応器６に送られる。なお、前記試
料液に含有される無機体炭素としては、例えば、溶存炭
酸ガスＣＯ２　の外、炭酸イオンＣＯ３２−、炭酸水素
イオンＨＣＯ３−などからなる無機塩類がある。

【００１３】反応器６は一種の熱交換器であって、試料
液を加熱、加圧して酸化反応（試料液中の炭素を酸化分
解する反応）を促進させる機能を持ち、例えば熱源（ヒ
ータ）との間に大きな接触面積をもつように配置された
配管中に試料液を流すことによりこれを加熱するように
なっており、試料液中の有機体を分解して二酸化炭素を
生成し、この二酸化炭素を含む試料液を抽出器７へ送り
込むようになっている。即ち反応器６においては、前記
試料液中の有機体がオゾン発生装置１４より送られたオ
ゾンガスによって効率良く二酸化炭素に転換され、配管
４を通り抽出器７に送られる。抽出器７は、配管１２を
通じて供給される抽出ガス（この実施例においては気体
分離装置９から供給される窒素ガス）によって試料液を
曝気して試料液中の二酸化炭素を抽出ガス中に抽出する
機能を持っており、さらに抽出器７においては、試料液
を冷却してガスの露点を下げることにより、試料ガス中
の水蒸気の含有量を下げるようにしている。即ち、抽出
器７においては、反応器６において生成された二酸化炭
素が試料液に溶存しているため、この二酸化炭素が気体
分離装置９より配管１２を介して抽出器７に送られた窒
素ガスによって気相中に抽出され、抽出後の試料ガスは
検出器８に送られる。また、二酸化炭素抽出後の試料液
は抽出器７からドレン配管２３を通じてドレン水として
排出される。検出器８に送られた試料ガスはこの検出器
８により定量され、この定量データから、演算手段２２
により試料液中に含有した全有機体炭素（ＴＯＣ）の濃
度が演算される。検出器８は、図示しないが、供給され
た二酸化炭素を含む不活性ガスが導入される試料セルと
、配管を通じて供給された二酸化炭素を含む不活性ガス
が導入される基準セルと、赤外線光源からの赤外線を分
配して、前記試料セル、基準セルに送る分配セルと、赤
外線光源からの赤外線を間欠的に遮断する回転セクタと
、前記試料セル、基準セルを通過した赤外線のスペクト
ル強度を検出することによって、不活性ガス中に含有さ
れる二酸化炭素を定量する検出部とが具備されたもので
ある。

【００１４】そして、以上のように構成された炭素量測
定装置によれば、純水にオゾンガスが溶解された溶存オ
ゾン水が、オゾン溶存器１６から反応器６に供給される
ようになっており、これによって、従来のようにオゾン
ガスが試料液に対して気液接触するのではなく、試料液
中の有機体と、純水に溶解されたオゾンとが同じ溶液内
において直接的に反応することから、オゾンと有機体と
の反応効率が高まり、正確な炭素量の測定を行うことが
できる効果が得られる。

【００１５】また、本実施例によれば、バブリング，抽
出に用いる不活性ガス（窒素ガス）を、気体分離装置９
において空気から生成するようにしたので、ボンベガス
あるいは液体窒素を用いる必要をなくし、これらの補充
を不必要とし、また、酸化手段においても、純水以外の
薬液の補給を不必要とする、すなわちメンテナンスフリ
ーとすることができて、連続分析の障害を除去すること
ができる。また、ボンベガスを使用する必要がないこと
から、装置全体の大きさを小さくすることでき、これに
よってクリーンルーム内に配置した場合に省スペース化
を図ることができる効果が得られる。なお、前記実施例
においては、反応器６にオゾン発生装置１４よりオゾン
ガスを供給するために、オゾン発生装置１４に気体分離
装置９から排出した酸素富化ガスを供給したが、必ずし
も気体分離装置９から排出した酸素富化ガスを使用しな
ければならないとは限らず、気体分離装置９の酸素富化
ガスとは別個の酸素供給源（ボンベ等）よりオゾン発生
装置１４に酸素を供給するようにしてもよい。

【００１６】次に、本発明の第２実施例を図１及び図３
を参照して説明する。図１に示すものは、気体分離装置
９から排出された酸素富化ガス内に含まれる二酸化炭素
を除去するための二酸化炭素除去手段３０である。この
二酸化炭素除去手段３０は、図３に詳細に示すようにア
ルカリ溶液が貯留されたトラップ３１を有し、このトラ
ップ３１のアルカリ溶液内に、前記気体分離装置９から
酸素富化ガスが供給される配管１３を位置させたもので
あって、前記配管１３からアルカリ溶液内に酸素富化ガ
スが排出される部分には、該酸素富化ガスがアルカリ溶
液内を広い範囲に亙って行き渡るように、該酸素富化ガ
スを小泡とするガラス多孔板１３Ａが設けられている。 また、前記トラップ３１のアルカリ溶液を通過した酸素
富化ガスは、前記トラップ３１の上部に設けられた配管
１３’を通じて前述したオゾン発生装置１４に送られる
ようになっている。そして、このような二酸化炭素除去
手段３０が設けられた炭素量測定装置では、気体分離装
置９から供給された酸素富化ガスに含まれる二酸化炭素
が、トラップ３１内のアルカリ溶液を通過する際に除去
されるようになっており、これによって、酸素富化ガス
に含まれる二酸化炭素が、オゾン発生装置１４、オゾン
溶存器１６を通じて反応器６に混入することが未然に防
止される。その結果、試料液中の全有機体炭素を高い精
度で測定することができる効果が得られるものである。

【００１７】次に、本発明の第３実施例を図１を参照し
て説明する。なお、本実施例は、試料液供給源（図示略
）から供給された試料液が脱気器５を経由せず、電導度
測定手段３２を経由する場合の例を示すものである。 図１に符号３２で示すものは試料液の電導度を測定する
ための電導度測定手段であって、この電導度測定手段３
２において測定された測定データは演算手段２２に供給
される。そして、この演算手段２２では、試料液に溶存
する電解質を二酸化炭素の濃度として換算する、すなわ
ち、試料液に含まれる無機体炭素の量を検出する。

【００１８】一方、前記検出器８では、試料液に含まれ
る無機体炭素及び有機炭素の量を赤外線分析により測定
するようになっており、その測定データは、前記演算手
段２２に供給される。そして、前記演算手段２２では、
前記検出器８の測定データに基づき得られた全炭素（無
機体炭素及び有機炭素量）から、前記電導度測定手段３
２の測定データに基づき得られた無機体炭素量を減算し
、これによって前記試料液に含まれる有機炭素量を求め
るものである。

【００１９】そして、以上のように電導度測定手段３２
を用いた炭素量測定装置では、特に無機体炭素を除去す
るための脱気器５を設ける必要がなく、これによって装
置の構成を大幅に簡素化することができるとともに、強
酸である硫酸を添加する必要がなくなり、メンテナンス
を簡易にすることができる効果が得られる。また、無機
体炭素を除去するための工程を省略できるぶん、測定時
間が短縮され、これによって試料液の状況の変動を素早
く把握することができ、その結果、異常が発生した場合
の対応を速やかに行うことができる効果が得られる。

【００２０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、純水にオゾンガスが溶解されたものが、酸化剤
として酸化手段に供給されるようになっており、これに
よって、従来のようにオゾンガスが試料液に対して気液
接触するのではなく、試料液中の有機体と、純水に溶解
されたオゾンとを同じ溶液内において直接的に反応させ
ることができるから、オゾンと有機体との反応効率が高
まり、正確な炭素量の測定を行うことができる効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】炭素量測定装置の配管図。

【図２】オゾン溶存器１６（溶存オゾン水供給手段）の
具体的構成を示す図。

【図３】二酸化炭素除去手段３０の具体的構成を示す図
。

【符号の説明】

６　　反応器（酸化手段） １５　　配管（オゾンガス供給路） １６　　オゾン溶存器（溶存オゾン水供給手段）１７　
　配管（純水供給路） １８　　液貯留部 ２１　　配管（溶存オゾン水供給路）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　試料液中の有機炭素を二酸化炭素に酸
   化する酸化手段を有し、該酸化手段で生成された二酸化
   炭素を定量することにより、前記試料液中の有機炭素量
   を測定するようにした炭素量測定装置において、前記酸
   化手段には、前記有機炭素を酸化させるための溶存オゾ
   ン水供給手段が設けられてなり、前記溶存オゾン水供給
   手段は、純水が供給される純水供給路と、該純水供給部
   により供給された純水が貯留される液貯留部と、該液貯
   留部に貯留された純水に対してオゾンガスを吹き込み、
   これによって該純水中にオゾンガスを溶解させるオゾン
   ガス供給路と、オゾンガスが溶解された液貯留部内の溶
   存オゾン水を前記酸化手段に供給する溶存オゾン水供給
   路とから構成されていることを特徴とする炭素量測定装
   置。