JPH0534291A - 金属試料中の微量の燐および硫黄の分析方法およびその装置 - Google Patents
金属試料中の微量の燐および硫黄の分析方法およびその装置Info
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- JPH0534291A JPH0534291A JP3188975A JP18897591A JPH0534291A JP H0534291 A JPH0534291 A JP H0534291A JP 3188975 A JP3188975 A JP 3188975A JP 18897591 A JP18897591 A JP 18897591A JP H0534291 A JPH0534291 A JP H0534291A
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- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属試料中の燐および硫黄をｐｐｍオーダー
で迅速に定量する。 【構成】 金属試料Ｓ中の燐および硫黄の水素化物ガ
スのうちの少なくとも一つを発生させ、不活性ガスと共
に前記水素化物ガスを水素化物ガス定量装置３１に導
く。前記水素化物ガスの種類および濃度に応じて発色す
る試薬を浸透したＰＨ3 検出用試験紙４６およびＨ2 Ｓ
検出用試験紙４６の少なくとも一つを、所要温度に加熱
するとともに所要湿度となるように加湿したのち水素化
物ガス定量装置３１のガス接触部に供給し、ＰＨ3 およ
びＨ2 Ｓのうちの少なくとも一つをそれぞれの試験紙４
６に接触させて試験紙４６を発色させ、発色した試験紙
４６の濃度を測定して燐および硫黄のうちの少なくとも
一つを定量する。発生する水素化物ガスが微量であって
も水素化物ガスの濃縮あるいは分離操作を行う必要はな
いので、高感度かつ高精度な分析を迅速に行うことがで
きる。
で迅速に定量する。 【構成】 金属試料Ｓ中の燐および硫黄の水素化物ガ
スのうちの少なくとも一つを発生させ、不活性ガスと共
に前記水素化物ガスを水素化物ガス定量装置３１に導
く。前記水素化物ガスの種類および濃度に応じて発色す
る試薬を浸透したＰＨ3 検出用試験紙４６およびＨ2 Ｓ
検出用試験紙４６の少なくとも一つを、所要温度に加熱
するとともに所要湿度となるように加湿したのち水素化
物ガス定量装置３１のガス接触部に供給し、ＰＨ3 およ
びＨ2 Ｓのうちの少なくとも一つをそれぞれの試験紙４
６に接触させて試験紙４６を発色させ、発色した試験紙
４６の濃度を測定して燐および硫黄のうちの少なくとも
一つを定量する。発生する水素化物ガスが微量であって
も水素化物ガスの濃縮あるいは分離操作を行う必要はな
いので、高感度かつ高精度な分析を迅速に行うことがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、金属試料中に含有さ
れる微量の燐，硫黄を迅速に定量分析することができる
燐，硫黄の分析方法およびその装置に関する。
れる微量の燐，硫黄を迅速に定量分析することができる
燐，硫黄の分析方法およびその装置に関する。
【０００２】この発明は、製鉄業あるいは各種非鉄金属
業などにおける製造工程管理や品質管理分析の分野で利
用される。
業などにおける製造工程管理や品質管理分析の分野で利
用される。
【０００３】
【従来の技術】金属の精練、製鋼プロセスなどの操業管
理には、可能な限り迅速に成分含有率を分析して把握
し、その結果によって操業上の対応処理をとる必要があ
る。たとえば、製鋼プロセスでは試料採取から分析結果
が得られるまでの時間は、通常５ないし６分である。ま
た、製品の検定にも高精度、迅速分析が必要である。分
析対象成分の中でも燐および硫黄については、特に製鉄
において品質を決定する上で重要である。
理には、可能な限り迅速に成分含有率を分析して把握
し、その結果によって操業上の対応処理をとる必要があ
る。たとえば、製鋼プロセスでは試料採取から分析結果
が得られるまでの時間は、通常５ないし６分である。ま
た、製品の検定にも高精度、迅速分析が必要である。分
析対象成分の中でも燐および硫黄については、特に製鉄
において品質を決定する上で重要である。
【０００４】微量硫黄を定量分析する方法として、たと
えばＪＩＳ Ｇ１２１５「鉄および鋼中の硫黄定量方
法」に定められた燃焼−赤外線吸収法がある。この方法
は、酸素気流中で金属試料を燃焼して、試料中の硫黄を
二酸化硫黄の酸化物ガスに変えてそれの赤外線吸収強度
から含有率を求めるものである。この燃焼−赤外線吸収
法は感度に優れるが、分析所要時間がかかる問題があ
る。また、この方法では燐は酸化物粒子になるといわ
れ、定量することはできない。
えばＪＩＳ Ｇ１２１５「鉄および鋼中の硫黄定量方
法」に定められた燃焼−赤外線吸収法がある。この方法
は、酸素気流中で金属試料を燃焼して、試料中の硫黄を
二酸化硫黄の酸化物ガスに変えてそれの赤外線吸収強度
から含有率を求めるものである。この燃焼−赤外線吸収
法は感度に優れるが、分析所要時間がかかる問題があ
る。また、この方法では燐は酸化物粒子になるといわ
れ、定量することはできない。
【０００５】また、本発明者らが特願平１−２０１３５
２号により提案した分析方法がある。この方法では、一
定流量に制御された水素ガス気流中で金属試料を加熱
し、試料中の炭素，硫黄，燐を水素で還元して水素化物
ガスを発生させ、水素化物ガスを共存ガスと分離、濃縮
して定量する。この方法では、水素化物ガスの分離、濃
縮を必要とし、操作が繁雑となる。
２号により提案した分析方法がある。この方法では、一
定流量に制御された水素ガス気流中で金属試料を加熱
し、試料中の炭素，硫黄，燐を水素で還元して水素化物
ガスを発生させ、水素化物ガスを共存ガスと分離、濃縮
して定量する。この方法では、水素化物ガスの分離、濃
縮を必要とし、操作が繁雑となる。
【０００６】上記定量方法の問題点を改良するものとし
て、本発明者らは「金属材料の電解ガス化分析方法およ
びその装置」（特願平２−４４４８５）により試料中の
燐、硫黄、炭素等の新しい分析方法を提案している。こ
の分析方法では、電解液中で金属試料を電解して燐、硫
黄、炭素等の定量目的成分を水素化物ガスとして発生さ
せ、これらのガス成分濃度を測定することにより、試料
中の各元素含有率を求めるものである。
て、本発明者らは「金属材料の電解ガス化分析方法およ
びその装置」（特願平２−４４４８５）により試料中の
燐、硫黄、炭素等の新しい分析方法を提案している。こ
の分析方法では、電解液中で金属試料を電解して燐、硫
黄、炭素等の定量目的成分を水素化物ガスとして発生さ
せ、これらのガス成分濃度を測定することにより、試料
中の各元素含有率を求めるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】最近、製品の高級化に
ともなって高純度金属、たとえば燐、硫黄などを微量に
含む高級鋼材が開発されている。このために、燐、硫黄
などをｐｐｍオーダーで分析する要求がある。また、分
析結果を製造工程管理や品質管理に利用するためには、
オンライン分析を必要とし、短期間で分析を終えなけれ
ばならない。
ともなって高純度金属、たとえば燐、硫黄などを微量に
含む高級鋼材が開発されている。このために、燐、硫黄
などをｐｐｍオーダーで分析する要求がある。また、分
析結果を製造工程管理や品質管理に利用するためには、
オンライン分析を必要とし、短期間で分析を終えなけれ
ばならない。
【０００８】しかし、上記「金属材料の電解ガス化分析
方法およびその装置」（特願平２−４４４８５）では、
ガス分析装置としてガスクロマトグラフ分析装置、誘導
結合プラズマ発光分光分析装置、原子吸光分析装置、ま
たは可視もしくは紫外吸光光度分析装置などを用いる。
これらの分析装置では、ｐｐｍオーダーの高感度で燐お
よび硫黄を定量することができず、極低濃度の燐または
硫黄を定量することはできない。また、質量分析装置も
用いられるが、分析に長時間を要する。
方法およびその装置」（特願平２−４４４８５）では、
ガス分析装置としてガスクロマトグラフ分析装置、誘導
結合プラズマ発光分光分析装置、原子吸光分析装置、ま
たは可視もしくは紫外吸光光度分析装置などを用いる。
これらの分析装置では、ｐｐｍオーダーの高感度で燐お
よび硫黄を定量することができず、極低濃度の燐または
硫黄を定量することはできない。また、質量分析装置も
用いられるが、分析に長時間を要する。
【０００９】この発明は、金属試料中に含まれる極低濃
度の燐および硫黄を迅速に定量することができる分析方
法およびその装置を提供しようとするものである。
度の燐および硫黄を迅速に定量することができる分析方
法およびその装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明の金属試料中の
微量の燐および硫黄の分析方法は、水素化物ガス発生装
置内で金属試料を電気分解または還元力を有する酸と反
応させて試料中の燐および硫黄の水素化物ガスのうちの
少なくとも一つを発生させつつ、前記水素化物ガスが存
在する水素化物ガス発生装置内に不活性ガスを供給し、
不活性ガスと共に前記水素化物ガスを水素化物ガス定量
装置に導き、燐および硫黄のうちの少なくとも一つを定
量する。前記水素化物ガスの種類および濃度に応じて発
色する試薬を浸透したＰＨ3 検出用試験紙およびＨ2 Ｓ
検出用試験紙の少なくとも一つを、所要温度に加熱する
とともに所要湿度となるように加湿したのち水素化物ガ
ス定量装置のガス接触部に供給し、ＰＨ3 およびＨ2 Ｓ
のうちの少なくとも一つをそれぞれの試験紙に接触させ
て試験紙を発色させ、発色した試験紙の濃度を測定して
燐および硫黄のうちの少なくとも一つを定量する。
微量の燐および硫黄の分析方法は、水素化物ガス発生装
置内で金属試料を電気分解または還元力を有する酸と反
応させて試料中の燐および硫黄の水素化物ガスのうちの
少なくとも一つを発生させつつ、前記水素化物ガスが存
在する水素化物ガス発生装置内に不活性ガスを供給し、
不活性ガスと共に前記水素化物ガスを水素化物ガス定量
装置に導き、燐および硫黄のうちの少なくとも一つを定
量する。前記水素化物ガスの種類および濃度に応じて発
色する試薬を浸透したＰＨ3 検出用試験紙およびＨ2 Ｓ
検出用試験紙の少なくとも一つを、所要温度に加熱する
とともに所要湿度となるように加湿したのち水素化物ガ
ス定量装置のガス接触部に供給し、ＰＨ3 およびＨ2 Ｓ
のうちの少なくとも一つをそれぞれの試験紙に接触させ
て試験紙を発色させ、発色した試験紙の濃度を測定して
燐および硫黄のうちの少なくとも一つを定量する。
【００１１】金属試料はブロック状または切削状のいず
れであってもよい。製鉄業においては、溶銑予備処理工
程で溶銑から採取し、試料調製機で調製した直径３０mm
のブロック状試料が用いられる。金属試料からの水素化
物ガスの発生は、密閉した室内で行われる。たとえば、
還元力を有する酸のみで反応させる場合にはＨＣｌを用
い、ＨＣｌの濃度は３〜１２Ｍが適当である。また、Ｈ
Ｃｌを３０〜１１０℃程度に加熱して反応を促進するこ
とが望ましい。さらに、ＨＣｌを電解液として用い、対
電極を設置して試料を電解するようにしてもよい。これ
により、水素化物ガスの発生を更に促進することができ
る。水素化物ガス発生装置に供給する不活性ガスとし
て、アルゴン、ヘリウムまたは窒素ガスが用いられる。
ＰＨ3 検出用試験紙およびＨ2 Ｓ検出用試験紙は、幅２
cmのテープ状となった市販品が利用できる。試験紙は一
定間隔で間欠的にまたは一定速度で連続的に走行する。
間欠的に走行する場合の間隔は５〜６０秒程度である。
また、連続的に走行する場合の速度は、１０〜１００mm
/min程度である。前記金属試料からの水素化物ガス発生
速度が遅い場合には間欠走行に、またガス発生が迅速に
生じる場合には連続走行にし、ガス接触部への試験紙の
走行速度をガス発生速度に合わせて適正に調整する。試
験紙の加熱温度は４０〜９０℃程度であり、加湿度は試
験紙１cm2 当り水分が０．１〜１mg程度である。発色し
た試験紙の濃度を測定するには、試験紙の発色部分を単
一波長のランプにより照射し、フォトダイオードなどで
反射光の強度を測定する。発生した水素化物ガスがＰＨ
3 およびＨ2 Ｓを含み、試験紙が定量を目的とするガス
以外のガスに反応する場合には、フィルタなどで目的以
外のガスを除去した後、目的ガスを検出する。燐および
硫黄の量と試験紙の発色濃度（反射光の強度）との関係
を示す検量線を実験により予め求めておき、反射光の検
出強度に基づいて燐および硫黄を定量する。
れであってもよい。製鉄業においては、溶銑予備処理工
程で溶銑から採取し、試料調製機で調製した直径３０mm
のブロック状試料が用いられる。金属試料からの水素化
物ガスの発生は、密閉した室内で行われる。たとえば、
還元力を有する酸のみで反応させる場合にはＨＣｌを用
い、ＨＣｌの濃度は３〜１２Ｍが適当である。また、Ｈ
Ｃｌを３０〜１１０℃程度に加熱して反応を促進するこ
とが望ましい。さらに、ＨＣｌを電解液として用い、対
電極を設置して試料を電解するようにしてもよい。これ
により、水素化物ガスの発生を更に促進することができ
る。水素化物ガス発生装置に供給する不活性ガスとし
て、アルゴン、ヘリウムまたは窒素ガスが用いられる。
ＰＨ3 検出用試験紙およびＨ2 Ｓ検出用試験紙は、幅２
cmのテープ状となった市販品が利用できる。試験紙は一
定間隔で間欠的にまたは一定速度で連続的に走行する。
間欠的に走行する場合の間隔は５〜６０秒程度である。
また、連続的に走行する場合の速度は、１０〜１００mm
/min程度である。前記金属試料からの水素化物ガス発生
速度が遅い場合には間欠走行に、またガス発生が迅速に
生じる場合には連続走行にし、ガス接触部への試験紙の
走行速度をガス発生速度に合わせて適正に調整する。試
験紙の加熱温度は４０〜９０℃程度であり、加湿度は試
験紙１cm2 当り水分が０．１〜１mg程度である。発色し
た試験紙の濃度を測定するには、試験紙の発色部分を単
一波長のランプにより照射し、フォトダイオードなどで
反射光の強度を測定する。発生した水素化物ガスがＰＨ
3 およびＨ2 Ｓを含み、試験紙が定量を目的とするガス
以外のガスに反応する場合には、フィルタなどで目的以
外のガスを除去した後、目的ガスを検出する。燐および
硫黄の量と試験紙の発色濃度（反射光の強度）との関係
を示す検量線を実験により予め求めておき、反射光の検
出強度に基づいて燐および硫黄を定量する。
【００１２】この発明の金属試料中の微量の燐および硫
黄の分析装置は、金属試料からＰＨ3 およびＨ2 Ｓのう
ちの少なくとも一つを発生させる水素化物ガス発生装
置、前記水素化物ガスが存在する水素化物ガス発生装置
内に不活性ガスを供給する装置、および不活性ガスと共
に導かれた前記水素化物ガスを定量する水素化物ガス定
量装置を備えた分析装置において、前記水素化物ガス定
量装置が、水素化物ガスの種類および濃度に応じて発色
する試薬を浸透したＰＨ3 検出用試験紙またはＨ2 Ｓ検
出用試験紙に前記水素化物ガスを接触させるガス接触
室、ＰＨ3 検出用試験紙またはＨ2 Ｓ検出用試験紙を一
定速度でガス接触室に供給する試験紙走行装置、発色し
た試験紙の濃度を検出する濃度検出装置、前記ガス接触
室の直前に配置され、加熱手段および噴霧ノズルを備え
た試験紙加温湿室、ならびに加熱電力および噴霧水量を
それぞれ制御する制御装置を備えている。
黄の分析装置は、金属試料からＰＨ3 およびＨ2 Ｓのう
ちの少なくとも一つを発生させる水素化物ガス発生装
置、前記水素化物ガスが存在する水素化物ガス発生装置
内に不活性ガスを供給する装置、および不活性ガスと共
に導かれた前記水素化物ガスを定量する水素化物ガス定
量装置を備えた分析装置において、前記水素化物ガス定
量装置が、水素化物ガスの種類および濃度に応じて発色
する試薬を浸透したＰＨ3 検出用試験紙またはＨ2 Ｓ検
出用試験紙に前記水素化物ガスを接触させるガス接触
室、ＰＨ3 検出用試験紙またはＨ2 Ｓ検出用試験紙を一
定速度でガス接触室に供給する試験紙走行装置、発色し
た試験紙の濃度を検出する濃度検出装置、前記ガス接触
室の直前に配置され、加熱手段および噴霧ノズルを備え
た試験紙加温湿室、ならびに加熱電力および噴霧水量を
それぞれ制御する制御装置を備えている。
【００１３】ガス接触室は気密となっており、水素化物
ガス導入管および吸引管が接続されている。また、濃度
検出装置は照射ランプおよび光強度検出器とから構成さ
れている。照射ランプにはたとえばフィルタを備えた水
銀ランプが用いられ、また光強度検出器にはフォトダイ
オードや光電管などが用いられる。加熱手段として、白
熱電球、赤外線電球またはシースヒーターなどがある。
ガス導入管および吸引管が接続されている。また、濃度
検出装置は照射ランプおよび光強度検出器とから構成さ
れている。照射ランプにはたとえばフィルタを備えた水
銀ランプが用いられ、また光強度検出器にはフォトダイ
オードや光電管などが用いられる。加熱手段として、白
熱電球、赤外線電球またはシースヒーターなどがある。
【００１４】
【作用】金属試料を電気分解または還元力を有する酸と
反応させることにより、金属試料中の燐または硫黄は還
元され、ＰＨ3 またはＨ2 Ｓが発生する。発生したこれ
ら水素化物ガスは、水素化物ガス発生装置内に供給され
た不活性ガスにより水素化物ガス定量装置に運ばれる。
水素化物ガス定量装置において、間欠的にまたは連続的
に走行する試験紙上に水素化物ガスが連続的に供給さ
れ、水素化物ガスの種類および濃度に応じて発色する。
試験紙は加熱、加湿されていることにより発色反応は促
進される。したがって、完全に発色反応が完了した状態
で発色濃度が測定され、未反応による発色濃度の測定誤
差は生じない。さらに、試験紙を加熱、加湿しない場合
よりも低濃度までＰＨ3 、Ｈ2 Ｓともに検出することが
できる。発色濃度は水素化物ガスの濃度に従って変化
し、試料中の燐または硫黄量の増加に従って試験紙の発
色部の反射率は単調に減少する。したがって、反射率を
測定することによって試料中の燐または硫黄を定量する
ことができる。ｐｐｍオーダーで定量可能であり、定量
値のばらつきは標準偏差で示すと測定値の１０％以下で
ある。試験紙は特定のガスにより発色するので、検出に
際しての妨害元素（成分）は少ない。たとえば、ＰＨ3
およびＨ2 Ｓが共存する水素化物ガスでは、Ｈ2 Ｓの検
出にはＰＨ3 は影響しない。一方、ＰＨ3 の検出にはＨ
2 Ｓが影響するので、酢酸鉛フィルタによりＨ2 Ｓは除
去する。
反応させることにより、金属試料中の燐または硫黄は還
元され、ＰＨ3 またはＨ2 Ｓが発生する。発生したこれ
ら水素化物ガスは、水素化物ガス発生装置内に供給され
た不活性ガスにより水素化物ガス定量装置に運ばれる。
水素化物ガス定量装置において、間欠的にまたは連続的
に走行する試験紙上に水素化物ガスが連続的に供給さ
れ、水素化物ガスの種類および濃度に応じて発色する。
試験紙は加熱、加湿されていることにより発色反応は促
進される。したがって、完全に発色反応が完了した状態
で発色濃度が測定され、未反応による発色濃度の測定誤
差は生じない。さらに、試験紙を加熱、加湿しない場合
よりも低濃度までＰＨ3 、Ｈ2 Ｓともに検出することが
できる。発色濃度は水素化物ガスの濃度に従って変化
し、試料中の燐または硫黄量の増加に従って試験紙の発
色部の反射率は単調に減少する。したがって、反射率を
測定することによって試料中の燐または硫黄を定量する
ことができる。ｐｐｍオーダーで定量可能であり、定量
値のばらつきは標準偏差で示すと測定値の１０％以下で
ある。試験紙は特定のガスにより発色するので、検出に
際しての妨害元素（成分）は少ない。たとえば、ＰＨ3
およびＨ2 Ｓが共存する水素化物ガスでは、Ｈ2 Ｓの検
出にはＰＨ3 は影響しない。一方、ＰＨ3 の検出にはＨ
2 Ｓが影響するので、酢酸鉛フィルタによりＨ2 Ｓは除
去する。
【００１５】
【実施例】図１は、ブロック状鋼試料を用い、電気分解
によって水素化物ガスを発生させる定量分析装置の一例
を模式的に示している。
によって水素化物ガスを発生させる定量分析装置の一例
を模式的に示している。
【００１６】水素化物ガス発生装置１１は反応室１２を
備えており、反応室１２の上部にニードル弁１６および
流量計１７を介して窒素ガスボンベ１５が接続されてい
る。ニードル弁１６の開度を調整して、反応室１２に供
給する窒素ガス量を一定に保持する。また、反応室１２
には窒素ガスボンベ１５が接続されたとは反対側に気液
分離器１９が接続されている。反応室１２の下部には電
解液ポンプ２２および熱交換器２３を介して電解液タン
ク２１が接続されている。電解液には、６ＭＨＣｌを用
いた。反応室１２の頂部はブロック状鋼試料の保持部と
なっており、試料Ｓは下端部が反応室１２内に入り込む
ようにして支持される。上記気液分離器１９の頂部はラ
インフィルタ３０を介して水素化物ガス定量装置３１
に、また底部は上記電解液タンク２１に接続されてい
る。
備えており、反応室１２の上部にニードル弁１６および
流量計１７を介して窒素ガスボンベ１５が接続されてい
る。ニードル弁１６の開度を調整して、反応室１２に供
給する窒素ガス量を一定に保持する。また、反応室１２
には窒素ガスボンベ１５が接続されたとは反対側に気液
分離器１９が接続されている。反応室１２の下部には電
解液ポンプ２２および熱交換器２３を介して電解液タン
ク２１が接続されている。電解液には、６ＭＨＣｌを用
いた。反応室１２の頂部はブロック状鋼試料の保持部と
なっており、試料Ｓは下端部が反応室１２内に入り込む
ようにして支持される。上記気液分離器１９の頂部はラ
インフィルタ３０を介して水素化物ガス定量装置３１
に、また底部は上記電解液タンク２１に接続されてい
る。
【００１７】水素化物ガス発生装置１１は電解装置２５
を備えており、試料用電極（正極）２６は試料Ｓの上面
に接触し、対極（負極；図示しない）は試料Ｓ下面に相
対するようにして反応室１２内に配置されている。試料
電極２６と対極とは電源２７に接続されており、電源２
７は電圧制御回路２８に接続されている。対極と試料Ｓ
下面との間に参照電極（図示しない）が挿入されてい
る。参照電極は電圧測定回路２９を介して上記電圧制御
回路２８に接続されている。参照電極により検出された
電圧に基づき、電解電圧は所要電圧を保持するように電
圧制御回路２８により制御される。
を備えており、試料用電極（正極）２６は試料Ｓの上面
に接触し、対極（負極；図示しない）は試料Ｓ下面に相
対するようにして反応室１２内に配置されている。試料
電極２６と対極とは電源２７に接続されており、電源２
７は電圧制御回路２８に接続されている。対極と試料Ｓ
下面との間に参照電極（図示しない）が挿入されてい
る。参照電極は電圧測定回路２９を介して上記電圧制御
回路２８に接続されている。参照電極により検出された
電圧に基づき、電解電圧は所要電圧を保持するように電
圧制御回路２８により制御される。
【００１８】水素化物ガス定量装置３１は、ガス接触室
３２および濃度検出室３４とが独立している。ガス接触
室３２の直下に吸引ノズル４１が配置されている。吸引
ノズル４１はガス排出管４２に接続されており、ガス排
出管４２に設けられた吸引ポンプ４３によりガス接触室
３２内の水素化物ガスを排出する。濃度検出室３４の頂
部には、照射ランプ３５およびフォトダイオード３７が
取り付けられている。フォトダイオード３７はマイクロ
コンピュータを含む解析装置３９に接続されている。こ
の実施例では、ガス接触室３２と濃度検出室３４との間
は１０cm離れている。したがって、ガス接触室３２で水
素化物ガスにさらされた試験紙４６は、発色反応が完了
したのち濃度検出室３４に入る。この結果、水素化物ガ
スと試薬との未反応による発色濃度の測定誤差は生じな
い。
３２および濃度検出室３４とが独立している。ガス接触
室３２の直下に吸引ノズル４１が配置されている。吸引
ノズル４１はガス排出管４２に接続されており、ガス排
出管４２に設けられた吸引ポンプ４３によりガス接触室
３２内の水素化物ガスを排出する。濃度検出室３４の頂
部には、照射ランプ３５およびフォトダイオード３７が
取り付けられている。フォトダイオード３７はマイクロ
コンピュータを含む解析装置３９に接続されている。こ
の実施例では、ガス接触室３２と濃度検出室３４との間
は１０cm離れている。したがって、ガス接触室３２で水
素化物ガスにさらされた試験紙４６は、発色反応が完了
したのち濃度検出室３４に入る。この結果、水素化物ガ
スと試薬との未反応による発色濃度の測定誤差は生じな
い。
【００１９】水素化物ガス定量装置３１は、試験紙走行
装置４５を備えている。試験紙走行装置４５は、テープ
状の試験紙４６を巻き取った巻戻しリール４８、巻取り
リール４９およびこれらリールを回転駆動する駆動装置
（図示しない）からなっている。試験紙４６はガス接触
室３２および濃度検出室３４の直下を走行する。上記駆
動装置は走行速度制御装置（図示しない）によって所要
の速度となるように制御される。
装置４５を備えている。試験紙走行装置４５は、テープ
状の試験紙４６を巻き取った巻戻しリール４８、巻取り
リール４９およびこれらリールを回転駆動する駆動装置
（図示しない）からなっている。試験紙４６はガス接触
室３２および濃度検出室３４の直下を走行する。上記駆
動装置は走行速度制御装置（図示しない）によって所要
の速度となるように制御される。
【００２０】ガス接触室３２の直前に、試験紙加温湿装
置５１が配置されている。試験紙加温湿装置５１は加温
湿室５２を備えている。図２に示すように試験紙４６が
通過するスリット状開口５３が、加温湿室５２の出入り
口側にそれぞれ設けられている。加温湿室５２は、壁に
シースヒーター５５が埋め込まれており、天井に噴霧ノ
ズル６１が取り付けられている。また、加温湿室５２内
には温度検出器（熱電対）５９が挿入されており、室内
の温度を検出する。シースヒーター５５の電源５６に温
度制御装置５７が接続されており、温度検出器５９から
の信号によりシースヒーター５５に供給される電力が制
御される。また、ノズル６１は流量調節弁６４および流
量計６５を介してポンプ６３に接続されている。ノズル
６１からの噴霧量は、流量調節弁６４により一定に保持
される。
置５１が配置されている。試験紙加温湿装置５１は加温
湿室５２を備えている。図２に示すように試験紙４６が
通過するスリット状開口５３が、加温湿室５２の出入り
口側にそれぞれ設けられている。加温湿室５２は、壁に
シースヒーター５５が埋め込まれており、天井に噴霧ノ
ズル６１が取り付けられている。また、加温湿室５２内
には温度検出器（熱電対）５９が挿入されており、室内
の温度を検出する。シースヒーター５５の電源５６に温
度制御装置５７が接続されており、温度検出器５９から
の信号によりシースヒーター５５に供給される電力が制
御される。また、ノズル６１は流量調節弁６４および流
量計６５を介してポンプ６３に接続されている。ノズル
６１からの噴霧量は、流量調節弁６４により一定に保持
される。
【００２１】ここで、上記図１のように構成された装置
により、硫黄を定量する方法について説明する。
により、硫黄を定量する方法について説明する。
【００２２】試料Ｓは円筒状の鋼であって、直径が３０
mm、高さが２０mmである。試料Ｓを反応室１２の頂部に
取り付け、試料用電極２６を接触させる。電解液ポンプ
２２を駆動して電解液である６ＭＨＣｌを反応室１２に
連続的に供給する。途中、ＨＣｌは熱交換器２３により
１１０℃に加熱される。このような状態で、試料Ｓに電
解電圧（０．７０ V）を印加するとともに、窒素ガスボ
ンベ１５から一定流量（１００ml/min）で窒素ガスを反
応室１２に供給する。試料Ｓ中の硫黄は還元されてＨ2
Ｓとなり、窒素ガスに伴われて気液分離器１９に入る。
気液分離器１９で、ＨＣｌは電解液タンク２１に戻り、
Ｈ2 Ｓは窒素ガスと共に水素化物ガス定量装置３１のガ
ス接触室３２内に流入する。途中、フィルタ３０により
ＨＣｌのミストを除去する。
mm、高さが２０mmである。試料Ｓを反応室１２の頂部に
取り付け、試料用電極２６を接触させる。電解液ポンプ
２２を駆動して電解液である６ＭＨＣｌを反応室１２に
連続的に供給する。途中、ＨＣｌは熱交換器２３により
１１０℃に加熱される。このような状態で、試料Ｓに電
解電圧（０．７０ V）を印加するとともに、窒素ガスボ
ンベ１５から一定流量（１００ml/min）で窒素ガスを反
応室１２に供給する。試料Ｓ中の硫黄は還元されてＨ2
Ｓとなり、窒素ガスに伴われて気液分離器１９に入る。
気液分離器１９で、ＨＣｌは電解液タンク２１に戻り、
Ｈ2 Ｓは窒素ガスと共に水素化物ガス定量装置３１のガ
ス接触室３２内に流入する。途中、フィルタ３０により
ＨＣｌのミストを除去する。
【００２３】試験紙走行装置４５は、試験紙４６を一定
速度（２cm/min）で連続的に送っている。試験紙４６
は、試験紙加温湿装置５１において５０℃、水分０．５
mg/cm2 に加熱、加湿される。ガス接触室３２内のＨ2
Ｓは、吸引ポンプ４３により吸引されて試験紙４６を流
通し、排出される。このとき、試験紙４６は流通するＨ
2 Ｓにより発色する。発色反応を生じた試験紙４６は一
定距離走行し、その間に発色反応を完了させて濃度検出
室３４へと移動する。濃度検出室３４において発色部分
はランプ３５により照射され、フォトダイオード３７に
より発色濃度が検出される。発色濃度は、反射率として
測定される。
速度（２cm/min）で連続的に送っている。試験紙４６
は、試験紙加温湿装置５１において５０℃、水分０．５
mg/cm2 に加熱、加湿される。ガス接触室３２内のＨ2
Ｓは、吸引ポンプ４３により吸引されて試験紙４６を流
通し、排出される。このとき、試験紙４６は流通するＨ
2 Ｓにより発色する。発色反応を生じた試験紙４６は一
定距離走行し、その間に発色反応を完了させて濃度検出
室３４へと移動する。濃度検出室３４において発色部分
はランプ３５により照射され、フォトダイオード３７に
より発色濃度が検出される。発色濃度は、反射率として
測定される。
【００２４】なお、発生した水素化物ガスがＰＨ3 およ
びＨ2 Ｓを含み、ＰＨ3 を定量する場合には、上記装置
においてラインフィルタ３０と水素化物ガス定量装置３
１との間に酢酸鉛フィルタを挿入する。
びＨ2 Ｓを含み、ＰＨ3 を定量する場合には、上記装置
においてラインフィルタ３０と水素化物ガス定量装置３
１との間に酢酸鉛フィルタを挿入する。
【００２５】図３は、ブロック状鋼試料を用い、電気分
解によってＨ2 Ｓを発生させたときの反射率の測定結果
を示している。電気分解を開始すると直ちにＨ2 Ｓが検
出され、反射率が急激に減少する。その後、電気分解を
行っている間はほぼ一定の反射率を示し、電気分解を停
止すると、Ｈ2Ｓの発生も停止し、反射率は急激に増加
し、最初の反射率まで戻る。
解によってＨ2 Ｓを発生させたときの反射率の測定結果
を示している。電気分解を開始すると直ちにＨ2 Ｓが検
出され、反射率が急激に減少する。その後、電気分解を
行っている間はほぼ一定の反射率を示し、電気分解を停
止すると、Ｈ2Ｓの発生も停止し、反射率は急激に増加
し、最初の反射率まで戻る。
【００２６】電解を行っている間の反射率は試料中の硫
黄濃度に依存して変化するため、一定時間（たとえば５
分間）電解を行い、電解開始３０秒後から電解停止まで
の間の反射率の平均値を取ることで試料中の硫黄濃度を
定量することができる。
黄濃度に依存して変化するため、一定時間（たとえば５
分間）電解を行い、電解開始３０秒後から電解停止まで
の間の反射率の平均値を取ることで試料中の硫黄濃度を
定量することができる。
【００２７】上記実施例では、電解によって水素化物ガ
スを発生させたが、単に還元力を有する酸を試料に作用
させてもよい。また、ガス接触室と濃度検出室とは独立
して設けられていたが、両室が一体となったものであっ
てもよい。
スを発生させたが、単に還元力を有する酸を試料に作用
させてもよい。また、ガス接触室と濃度検出室とは独立
して設けられていたが、両室が一体となったものであっ
てもよい。
【００２８】
【発明の効果】この発明によれば、水素化物ガスを濃縮
する必要がないので、コールドトラップや濃縮カラムは
不要である。さらに、定量分析は適切な温度および湿度
に保持された試験紙により行い、ガスクロマトグラフ分
析装置、誘導結合プラズマ発光分光分析装置などの分析
装置は用いない。この結果、燐および硫黄をppm オーダ
ーまで５〜６分以内で迅速に定量することができる。ま
た、鋼など金属材料の品質評価に最も重要な燐および硫
黄を分析対象としていることから、金属の精練や製造プ
ロセス等の操業管理に極めて効果が大きい。
する必要がないので、コールドトラップや濃縮カラムは
不要である。さらに、定量分析は適切な温度および湿度
に保持された試験紙により行い、ガスクロマトグラフ分
析装置、誘導結合プラズマ発光分光分析装置などの分析
装置は用いない。この結果、燐および硫黄をppm オーダ
ーまで５〜６分以内で迅速に定量することができる。ま
た、鋼など金属材料の品質評価に最も重要な燐および硫
黄を分析対象としていることから、金属の精練や製造プ
ロセス等の操業管理に極めて効果が大きい。
【図１】この発明の方法を実施する定量分析装置の一例
を示す装置構成図である。
を示す装置構成図である。
【図２】図１の装置の試験紙加温湿装置の詳細を示す図
面である。
面である。
【図３】Ｈ2 Ｓの分析における反射率の時間的変化の一
例を示す線図である。
例を示す線図である。
１１ 水素化物ガス発生装置 ３４ 濃度検出室
１２ 反応室 ３５ 照射ランプ
１５ 窒素ガスボンベ ３７ フォトダイ
オード １６ ニードル弁 ３９ 解析装置 １７ 流量計 ４１ 吸引ノズル １９ 気液分離器 ４３ 吸引ポンプ ２１ 電解液タンク ４５ 試験紙走行
装置 ２２ 電解液ポンプ ４６ 試験紙 ２３ 熱交換器 ５１ 試験紙加温
湿装置 ２５ 電解装置 ５２ 加温湿室 ２６ 試料用電極 ５５ ヒーター ２７ 電源 ５６ 電源 ２８ 電圧制御回路 ５７ 温度制御装
置 ３０ ラインフィルタ ６１ ノズル ３１ 水素化物ガス定量装置 ６３ ポンプ ３１ 水素化物定量装置 ６４ 流量調節弁 ３２ ガス接触室 Ｓ 試料
オード １６ ニードル弁 ３９ 解析装置 １７ 流量計 ４１ 吸引ノズル １９ 気液分離器 ４３ 吸引ポンプ ２１ 電解液タンク ４５ 試験紙走行
装置 ２２ 電解液ポンプ ４６ 試験紙 ２３ 熱交換器 ５１ 試験紙加温
湿装置 ２５ 電解装置 ５２ 加温湿室 ２６ 試料用電極 ５５ ヒーター ２７ 電源 ５６ 電源 ２８ 電圧制御回路 ５７ 温度制御装
置 ３０ ラインフィルタ ６１ ノズル ３１ 水素化物ガス定量装置 ６３ ポンプ ３１ 水素化物定量装置 ６４ 流量調節弁 ３２ ガス接触室 Ｓ 試料
Claims (2)
- 【請求項１】 水素化物ガス発生装置内で金属試料を電
気分解または還元力を有する酸と反応させて試料中の燐
および硫黄の水素化物ガスのうちの少なくとも一つを発
生させつつ、前記水素化物ガスが存在する水素化物ガス
発生装置内に不活性ガスを供給し、不活性ガスと共に前
記水素化物ガスを水素化物ガス定量装置に導き、燐およ
び硫黄のうちの少なくとも一つを定量する方法におい
て、前記水素化物ガスの種類および濃度に応じて発色す
る試薬を浸透したＰＨ3 検出用試験紙およびＨ2 Ｓ検出
用試験紙の少なくとも一つを、所要温度に加熱するとと
もに所要湿度となるように加湿したのち水素化物ガス定
量装置のガス接触部に供給し、ＰＨ3 およびＨ2 Ｓのう
ちの少なくとも一つをそれぞれの試験紙に接触させて試
験紙を発色させ、発色した試験紙の濃度を測定して燐お
よび硫黄のうちの少なくとも一つを定量することを特徴
とする金属試料中の燐および硫黄の分析方法。 - 【請求項２】 金属試料からＰＨ3 およびＨ2 Ｓのうち
の少なくとも一つを発生させる水素化物ガス発生装置、
前記水素化物ガスが存在する水素化物ガス発生装置内に
不活性ガスを供給する装置、および不活性ガスと共に導
かれた前記水素化物ガスを定量する水素化物ガス定量装
置を備えた分析装置において、前記水素化物ガス定量装
置が、水素化物ガスの種類および濃度に応じて発色する
試薬を浸透したＰＨ3 検出用試験紙またはＨ2 Ｓ検出用
試験紙に前記水素化物ガスを接触させるガス接触室、Ｐ
Ｈ3 検出用試験紙またはＨ2 Ｓ検出用試験紙を一定速度
でガス接触室に供給する試験紙走行装置、発色した試験
紙の濃度を検出する濃度検出装置、前記ガス接触室の直
前に配置され、加熱手段および噴霧ノズルを備えた試験
紙加温湿室、ならびに加熱電力および噴霧水量をそれぞ
れ制御する制御装置を備えていることを特徴とする金属
試料中の燐および硫黄の分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3188975A JPH0534291A (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 金属試料中の微量の燐および硫黄の分析方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3188975A JPH0534291A (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 金属試料中の微量の燐および硫黄の分析方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0534291A true JPH0534291A (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16233204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3188975A Pending JPH0534291A (ja) | 1991-07-29 | 1991-07-29 | 金属試料中の微量の燐および硫黄の分析方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0534291A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6319722B1 (en) * | 1999-03-24 | 2001-11-20 | Praxair Technology, Inc. | Analysis of hydrogen sulfide in hydride gases |
| CN106124497A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-11-16 | 东华大学 | 一种银离子修饰的磺酸硅胶复合材料的制备方法 |
| CN106226296A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-12-14 | 东华大学 | 一种检测硫化氢功能复合织物的制备方法 |
| CN111665204A (zh) * | 2019-03-08 | 2020-09-15 | 天津大学 | 基于光敏电阻光电特性的水体氮磷元素含量分析 |
| CN112505027A (zh) * | 2020-11-15 | 2021-03-16 | 厦门波耐模型设计有限责任公司 | 集成化检测试纸的检测方法、装置及系统 |
-
1991
- 1991-07-29 JP JP3188975A patent/JPH0534291A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6319722B1 (en) * | 1999-03-24 | 2001-11-20 | Praxair Technology, Inc. | Analysis of hydrogen sulfide in hydride gases |
| CN106124497A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-11-16 | 东华大学 | 一种银离子修饰的磺酸硅胶复合材料的制备方法 |
| CN106226296A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-12-14 | 东华大学 | 一种检测硫化氢功能复合织物的制备方法 |
| CN106226296B (zh) * | 2016-07-06 | 2019-01-11 | 东华大学 | 一种检测硫化氢功能复合织物的制备方法 |
| CN106124497B (zh) * | 2016-07-06 | 2019-01-15 | 东华大学 | 一种银离子修饰的磺酸硅胶复合材料的制备方法 |
| CN111665204A (zh) * | 2019-03-08 | 2020-09-15 | 天津大学 | 基于光敏电阻光电特性的水体氮磷元素含量分析 |
| CN112505027A (zh) * | 2020-11-15 | 2021-03-16 | 厦门波耐模型设计有限责任公司 | 集成化检测试纸的检测方法、装置及系统 |
| CN112505027B (zh) * | 2020-11-15 | 2021-11-26 | 厦门波耐模型设计有限责任公司 | 集成化检测试纸的检测方法、装置及系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990608 |