JPH05223798A - イオンクロマトグラフィによる陰イオンと陽イオンの同時定量方法 - Google Patents
イオンクロマトグラフィによる陰イオンと陽イオンの同時定量方法Info
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Abstract
陽イオンを同時定量する。 【構成】 試料液と酸解離定数が2〜5の弱酸を含む溶
離液とを混合する工程と;混合液を弱酸性の陽イオン交
換基を有する水素型の陽イオン交換体分離カラムに導入
し、陽イオン交換体のイオン排除作用を利用して最初に
陰イオンを分離し、次に陽イオンを陽イオン交換体に対
する親和性の違いに基づいて分離する工程と;そして、
分離カラムからの溶離液の導電率を連続的にモニタし、
陰イオン及び陽イオンを逐次検出する工程と;を備えて
構成されてなるイオンクロマトグラフィによる陰イオン
と陽イオンの同時定量方法。
Description
ィによる陰イオンと陽イオンの同時定量方法に関し、特
に、酸性雨中に含まれる種々の陰イオンと陽イオン、即
ち、強酸の陰イオン、弱酸の陰イオン及び強塩基の陽イ
オン、弱塩基の陽イオンのすべてを導電率検出法を用い
るイオンクロマトグラフィにより同時定量する方法に関
する。
年、米国のダウ・ケミカル社のエッチスモール(H.S
mall)らによって発明された。これは、主として無
機の陽イオンあるいは陰イオンの分離定量を行うための
方法であり、イオン交換クロマトグラフィと導電率検出
法との組み合わせからなっている。この方法において
は、試料イオンの導電率を高感度に検出するため、ま
た、溶離液イオンの導電率の低減化と試料イオンの導電
率の増大化のために、イオン交換反応を利用したサプレ
ッサが使用されている。しかしながら、サプレッサにお
けるイオン交換体の再生操作に伴う装置の複雑性、サプ
レッサ内部で生じる種々の化学反応及びその維持管理等
に問題点が指摘されていた。
オワ州立大学のジェイ エス フリッツ(J.S.Fr
itz)らは、低導電率の溶離液を用い且つサプレッサ
を用いない導電率検出イオンクロマトグラフィを考案し
た。現在、この方法は、その簡便性に着目して種々の分
野での陰イオン及び陽イオンの分離定量に対して適用さ
れている。
ィでは低交換容量の陰イオン交換体分離カラムと稀薄な
塩基性の水溶液を用いて導電率検出を行い、陰イオンを
分離定量している。
では低交換容量の陽イオン交換体分離カラムと稀薄な酸
性の水溶液を溶離液として用いて導電率検出を行い、陽
イオンを分離定量している。
作により同時定量できる方法の開発が、環境科学、生化
学、医学、農学等の種々の研究分野において強く要望さ
れているが、上述のように、陰イオンと陽イオンは、導
電率検出器を除き、各々異なったイオン交換体分離カラ
ムと溶離液を用いる必要性から、1つの測定システムで
は同時分離定量は不可能であり、少なくとも2つの測定
システムを用いて各々別々に計測していた。
と種々の欠点を回避し得ることになるが、そのようなイ
オンクロマトグラフィにおいて、1つの測定システム、
すなわち、各々1台の送液ポンプ、試料注入器、分離カ
ラム、導電率検出器、記録計からなる簡便な測定システ
ムで陰イオンと陽イオンとを同時定量するためには、少
くとも、以下の技術的課題をクリアしなければならな
い。即ち、陰イオンと陽イオンの分離に対して共通して
使用可能な溶離液の開発、陰イオン交換基と陽イオン交
換基の両方を有するイオン交換体分離カラムの開発が不
可欠である。
離カラムと陽イオン交換体分離カラムを直結、あるい
は、これらを混合した分離カラムシステムを便宜的に使
用しているが、陰イオンと陽イオンの分離に対して共通
して使用可能な溶離液の開発はなされていない。
のであり、その目的は、陰イオン及び陽イオンの分離に
対して共通して使用可能な1つの溶離液を用い、1つの
分離カラムで陰イオン及び陽イオンを各々異なる分離作
用に基づいて分離した後、溶離液の導電率を連続的に測
定することによりクロマトグラムを得、これにより両イ
オンの同時定量を可能とする方法を提供することにあ
る。
マトグラフィによる陰イオンと陽イオンの同時定量方法
は、試料液と酸解離定数が2〜5の弱酸を含む水溶離液
あるいは水−有機溶媒溶離液とを混合する工程と;混合
液を弱酸性の陽イオン交換体分離カラムに導入し、陽イ
オン交換体のイオン排除作用を利用して最初に陰イオン
をその価数、解離定数の違い等に基づいて分離し、次に
陽イオンを陽イオン交換体に対する親和性の違いに基づ
いて分離する工程と;そして、分離カラムからの溶離液
の導電率を連続的にモニタし、溶離液の導電率に対して
陰イオンを正の検出器応答として、一方、陽イオンを負
の検出器応答として逐次検出する工程と;を備えて構成
されている。
液が、酒石酸、クエン酸、酪酸、エチレンジアミン4酢
酸及びトリメリト酸のグループから選択されたいずれか
の弱酸性の溶離液である。
に、水素イオンをガラス電極を用いる電位差計測装置に
より定量する工程を含んでいる。
〜5の弱酸を含む水溶離液あるいは水−有機溶媒溶離
液、例えば、酒石酸、クエン酸、酪酸、エチレンジアミ
ン4酢酸及びトリメリト酸のような弱酸の稀薄な水溶離
液が用いられる。また、分離カラムとして、弱酸性の陽
イオン交換基を有する水素型の陽イオン交換体分離カラ
ムが用いられる。
体分離カラムによるイオン排除作用により、その価数、
解離定数、疎水性の違い等に基づいて分離され、その
後、分離カラム内に陽イオン交換吸着している陽イオン
は、溶離液中の弱酸の水素イオンの作用による陽イオン
交換作用により順次分離溶出される。
ラムとして記録され、そのピークの高さあるいはピーク
面積から各々の陰イオン及び陽イオンが同時定量され
る。
の同時分離に関する共通な溶離液として弱酸を用いてい
るので、陰イオン(酸)のクロマトグラムのピークは溶
離液の導電率より高く、したがって、正のピークとして
記録され、一方、陽イオンのそれは、溶離液中の弱酸の
水素イオンと陽イオン交換された個々の陽イオンの当量
導電率が水素イオンよりも小さいので、溶離液の導電率
よりも低く、したがって、負のピークとして記録される
ものであり、きわめて選択性の高い検出が可能である。
オンと合算されるので、水素イオンはクロマトグラム上
では負の大きなピークとなり、計測不能である。そこ
で、水素イオンについては、ガラス電極を用いる電位差
計測装置により定量する。
て、負のピークを正のピークに反転させクロマトグラム
上に記録することもできる。
ィによる陰イオンと陽イオンの同時定量方法を、実施例
に基いて詳細に説明する。
体を内径7.8mm,長さ30cmのステンレス製のカ
ラムに充填して分離カラム(東ソー製:TSKgel
OApak−A)とした。これに、定流量送液ポンプ
(東ソー製:CCPD)により、1ml/分の流速で3
mMの酒石酸の5%メタノール水溶液を連続的に流して
おき、この分離カラムの上部に各々20μMの硫酸イオ
ン、硝酸イオン。塩化物イオン及び各々10μMの水素
イオン、ナトリウムイオン、アンモニウムイオン、カリ
ウムイオン、マグネシウムイオン及びカルシウムイオン
を含む試料液の0.1mlをレオダイン製:7125型
試料注入器により注入した。分離カラムから溶出してく
る溶離液の導電率を、東ソー製:CM−8000型導電
率検出器によりモニタして陰イオンと陽イオンのクロマ
トグラムを東ソー製:SC−8010型データ処理装置
により同時記録した。
ラムを図1に示す。図1中の陰イオンのクロマトグラム
は、イオン排除作用によって分離が進行していることを
示している。すなわち、最初に2価の強酸である硫酸イ
オンが、次に、1価の強酸である塩化物イオンが、そし
て、それよりも弱い1価の強酸である硝酸イオンが順次
溶出した。
オンのクロマトグラムは、陽イオン交換作用に基づい
て、1価の陽イオンがイオン半径の小さい順、すなわ
ち、ナトリウムイオン、アンモニウムイオン及びカリウ
ムイオンの順に、次に、2価の陽イオンがイオン半径の
小さい順、すなわちマグネシウムイオン、カルシウムイ
オンの順に溶出することを示している。
は、溶離液である酒石酸の負の大きなピーク(溶離液ピ
ーク)の位置に重なる正の小さなピークであったが、試
料中に存在する陽イオンの濃度に対応してそのピーク高
さが影響を受けるので、その計測は不能であった。
のピーク群と陽イオンのそれのほぼ中間に出現するの
で、陰イオンと陽イオンの定量に対して妨害せず、好適
な溶離液の1つと言えるが、この他にも、pKaが約2
から5を有する脂肪族系の1価及び多価のカルボン酸で
ある酪酸(pKa:4.7)、クエン酸(pKa:2.
8)及びエチレンジアミン4酢酸(pKa:2.0)等
も酒石酸とほぼ同じ挙動を示すので、本発明における溶
離液として使用可能であり、更に、トリメリト酸(pK
a:2.5)は、上述の脂肪族系のカルボン酸溶離液と
ほぼ同等な分離能力を有し、その溶離液ピークが陽イオ
ンのピーク群の直後に出現して陽イオンの定量に妨害し
ないので、このような芳香族系の多価のカルボン酸も、
本発明における溶離液として使用可能である。
弱酸の水溶液が使用されるが、陰イオンのピーク群及び
陽イオンのピーク群における相互の分離をより一層改善
するために、約5から10%の有機溶媒、例えば、メタ
ノールが溶離液中に添加して使用される。
C)及びそれ以下の温度において良好な陰イオンと陽イ
オンの分離を示したが、30から40°Cではその分離
が不十分であったので、室温付近の分離が好適である。
陽イオンが選択的に2種類の分離作用に基づいて同時分
離できることが明らかとなったので、本発明による陰イ
オンと陽イオンの定量性についての知見を得るために、
陰イオン及び陽イオンの濃度と得られたクロマトグラム
のピーク高さとの間の関係について検討したところ、す
べてのイオン種について0から0.5mMの濃度範囲で
良好な直線性を示した。これにより、本発明が、同時定
量分析に適用可能なことが明らかとなった。 (実施例2)実施例1で示した陰イオンと陽イオンは雨
水の構成成分でもあるので、本発明を種々のpHを有す
る実際雨水(酸性雨)試料中の陰イオン及び陽イオンの
同時分析定量に適用した。測定条件は、実施例1と同じ
である。
オンと陽イオンのクロマトグラムであり、硫酸イオン、
塩化物イオン、硝酸イオンに加え、ナトリウムイオン、
アンモニウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイ
オン及びカルシウムイオンの存在を示した。
用いてpHガラス電極法により測定した水素イオン濃度
の値と本発明の適用による定量値とを、それらの当量濃
度(μ当量/l)として第1表に各々示す。
対する全陽イオンの当量濃度がほぼ100%であること
を示し、本発明の有用性が明らかとなった。
交換作用を利用した導電率検出イオンクロマトグラフィ
とpHガラス電極法との組み合わせによる方法が、酸性
雨中の陰イオンと陽イオンの同時定量法に適用可能なこ
とを示し、酸性雨中の陰及び陽イオンの酸性雨成分を把
握するための監視法になり得ることを示した。
く且つ水系溶離液中でよく膨潤する弱酸性の水素型陽イ
オン交換体カラムと導電率検出器とを組み合わせ、溶離
液として解離定数が2から5程度の弱酸を用いることに
より、溶離液の導電率を大きく増大させることなく陰イ
オンをその酸としてイオン排除分離させ、しかる後、陽
イオン交換吸着した陽イオンを溶出力の小さな弱酸の水
素イオンでも溶出させ、両イオンの導電率検出すること
を可能とした効果を有する。
イオンと陽イオンの導電率検出イオンクロマトグラムで
ある。
オンと陽イオンの導電率検出イオンクロマトグラムであ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 試料液と酸解離定数が約2〜5の弱酸を
含む水溶離液あるいは水−有機溶媒溶離液とを混合する
工程と;混合液を弱酸性の陽イオン交換体分離カラムに
導入し、陽イオン交換体のイオン排除作用を利用して最
初に陰イオンをその価数、解離定数の違い等に基づいて
分離し、次に陽イオンを陽イオン交換体に対する親和性
の違いに基づいて分離する工程と;そして、 分離カラムからの溶離液の導電率を連続的にモニタし、
溶離液の導電率に対して陰イオンを正の検出器応答とし
て、一方、陽イオンを負の検出器応答として逐次検出す
る工程と;を備えて構成されてなるイオンクロマトグラ
フィによる陰イオンと陽イオンの同時定量方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載のイオンクロマトグラフ
ィによる陰イオンと陽イオンの同時定量方法において、 前記溶離液が、酒石酸、クエン酸、酪酸、エチレンジア
ミン4酢酸及びトリメリト酸のグループから選択された
いずれかの弱酸性の溶離液であるイオンクロマトグラフ
ィによる陰イオンと陽イオンの同時定量方法。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載のイオンクロマト
グラフィによる陰イオンと陽イオンの同時定量方法にお
いて、さらに、 水素イオンをガラス電極を用いる電位差計測装置により
定量する工程と;を含んで構成されてなるイオンクロマ
トグラフィによる陰イオンと陽イオンの同時定量方法。 - 【請求項4】 試料液である酸性雨に酸解離定数が約2
〜5の弱酸を含む水溶離液あるいは水−有機溶媒溶離液
とを混合する工程と;混合液を弱酸性の陽イオン交換体
分離カラムに導入し、陽イオン交換体のイオン排除作用
を利用して最初に陰イオンをその価数、解離定数の違い
等に基づいて分離し、次に陽イオンを陽イオン交換体に
対する親和性の違いに基づいて分離する工程と;分離カ
ラムからの溶離液の導電率を連続的にモニタし、溶離液
の導電率に対して塩化物、硝酸及び硫酸イオン等の陰イ
オンを正の検出器応答として、一方、ナトリウム、アン
モニウム、カリウム、マグネシウム及びカルシウムイオ
ン等の水素イオンを除く陽イオンを負の検出器応答とし
て逐次検出する工程と;そして、 水素イオンを電位差計測装置により定量する工程と;を
備えて構成されてなるイオンクロマトグラフィによる陰
イオンと陽イオンの同時定量方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4058937A JPH0769313B2 (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | イオンクロマトグラフィによる陰イオンと陽イオンの同時定量方法 |
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JP2002372521A (ja) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | Tosoh Corp | イオンクロマトグラフ法を用いるアルカリ度の測定方法および1価陽イオンとの同時測定方法 |
JP2021173688A (ja) * | 2020-04-28 | 2021-11-01 | 東亜ディーケーケー株式会社 | 溶離液およびスラッジ水の分析方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61114162A (ja) * | 1984-11-09 | 1986-05-31 | Showa Denko Kk | 有機酸の分析方法 |
JPS6344166A (ja) * | 1986-08-12 | 1988-02-25 | Tosoh Corp | 陰イオンの分析法 |
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1992
- 1992-02-12 JP JP4058937A patent/JPH0769313B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPS61114162A (ja) * | 1984-11-09 | 1986-05-31 | Showa Denko Kk | 有機酸の分析方法 |
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