JPH0645883Y2

JPH0645883Y2 - 炭素量測定装置

Info

Publication number: JPH0645883Y2
Application number: JP1852789U
Authority: JP
Inventors: 良夫妹尾; 道夫新田; 照史岩田
Original assignee: トキコ株式会社
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2004-02-20
Also published as: JPH02109256U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」この考案は、水中の炭素量自動測定装置（TOTAL ORGANI
C CARBON分析器）に係り、検出値を補正するための機能
内、特に、ゼロ点の設定に関するものである。

「従来の技術とその課題」従来の炭素量測定装置では、定量器である赤外線ガス分
析計に、基準ガスである二酸化炭素を全く含まない窒素
ガスと、既知濃度の二酸化炭素を含む窒素ガスとを個別
に導入せしめることにより、赤外線ガス分析計から得ら
れた検出値を校正することを行っている。

しかしながら、このような方式の校正では、特にゼロ点
の設定にあたって、赤外線ガス分析計と、試料水から二
酸化炭素ガスを発生させる手段とを切り離して校正を行
うために、該試料水中に配管からの漏れ込みなどにより
存在する二酸化炭素による測定の妨害については補正で
きないとい問題があった。

また、上述したような校正では、校正のみのために、高
価な基準ガスを用意しなければならず、これにより、校
正のために多くのコストが掛かるという不具合を招いて
いた。

更に、前記基準ガスを赤外線ガス分析計に送る場所に
は、赤外線ガス分析計に至るまでの経路途中に配置され
ている装置（例えば、脱気器、反応器）を経ずに、該基
準ガスを赤外線ガス分析計に送る必要があり、これによ
り、基準ガスを流すための専用の流路、基準ガスを選択
的に赤外線ガス分析計に送るための切換弁などの構成を
新たに設ける必要があって、装置自体の構造が複雑化す
るという不具合を招いていた。

この考案は、上記の事情に鑑みてなされたものであっ
て、基準ガスを用いることなく、また、特別な設備を用
いることなく、装置全体の校正を行うことができる、低
コストかつ簡易な構造の炭素量測定装置の提供を目的と
する。

「課題を解決するための手段」この考案は、試料液に反応液を添加する反応液供給手段
と、試料液内の無機炭素を除去する無機炭素除去手段
と、前記反応液供給手段により反応液が添加され、か
つ、該無機炭素除去手段により無機炭素が除去された試
料液を所定の温度に加熱することにより、試料液中の有
機炭素を二酸化炭素に変換する加熱器と、該加熱器によ
り試料液に発生した二酸化炭素量を計測する分析器と、
からなり、該分析器により計測した二酸化炭素量から試
料液中の有機炭素量を計測するようにした炭素量測定装
置において、ゼロ点の設定に際し、有機炭素を全く含ま
ない試料水を流通させてゼロ点を得るところを、有機炭
素を全く含まない試料水を得ることが事実上不可能であ
るため、その替りとして、試料液中の有機炭素が二酸化
炭素に変換されないように前記加熱器の温度を制御する
加熱器制御手段と、該加熱器制御手段により試料液中の
有機炭素が二酸化炭素に変換されないように前記加熱器
が制御されているときに、前記分析器により分析された
試料液の二酸化炭素量を補正値として記憶する補正記憶
手段と、該補正値記憶手段に記憶されている補正値に基
づいて、前記分析器が計測した試料液の二酸化炭素量の
計測値を補正する計測値補正手段と、を設けたことを特
徴とする。

「作用」この考案によれば、加熱器制御手段により加熱器の温度
を制御するだけで、分析器において検出される検出値に
対する補正値を検出することができるので、分析器の補
正に際して特別な設備が不要である。

また、前記分析器の検出値を補正するための作業は、基
本的に通常の炭素量分析と同じ作業であるので、通常運
転の合間にその補正作業を行うことができる。

更に、前記補正作業は、通常の炭素量分析作業と同じ経
路を用いて行われるものであるので、配管からの漏れ込
みなどを考慮した、装置全体を対象とした補正を行うこ
とができる。

また更に、従来のように特に高価な基準ガスを用いるこ
となく、検出値の補正を行うことができてコストダウン
を図ることができる。

「実施例」以下、この考案の実施例について第１図および第２図を
参照して説明する。

第１図において、符号１で示すものはポンプであって、
このポンプ１の吸込側には、第１の試料供給ライン２に
より直接供給される試料と、第２の試料供給ライン３に
より供給されるサンプリングされた試料とが、三方電磁
弁４により選択的に送り込まれる流路５が設けられてい
る。

また、前記ポンプ１の吐出側には、流路６が設けられて
おり、この流路６の途中には、前記ポンプ１から送られ
て、試料中の炭素化合物と反応する反応液を供給するた
めの反応液供給手段７が設けられている。

この反応液供給手段７は、硫酸水溶液などの酸性溶液、
過硫酸カリウム水溶液などの酸化剤が供給される第１の
反応液供給ライン８と、硫酸水溶液などの酸性溶液が単
独で供給される第２の反応液供給ライン９と、第１の反
応液供給ライン８あるいは第２の反応液供給ライン９の
いずれか一方を選択する三方電磁弁10と、前記流路６と
三方電磁弁10との間の流路11に設けられて、反応液を流
路６に輸送するためのポンプ12とから構成されている。

なお、前記第１の反応液供給ライン８から供給される酸
化剤は、試料中に含有される有機炭素を酸化して二酸化
炭素を生成するためのものであり、第１の反応液供給ラ
イン８あるいは第２の反応液供給ライン９から供給され
る酸性溶液は、試料中の無機炭素を二酸化炭素として分
離するためのものである。

一方、前記流路６の下流部には、該流路６を流路13A・1
3Bに分割して並列配置するための三方電磁弁14・15が設
けられ、前記一方の流路13Aの途中には、脱気器16が設
けられている。この脱気器16は、ヘリウム、窒素等の不
活性ガスを送り込む供気管16Aが下部に接続されたもの
であって、該供気管16Aを通じて供給された不活性ガス
は、脱気器16の内部で気泡状となって、反応液（第１の
反応液供給ライン８から供給された硫酸溶液）と試料と
を互いに混合攪拌し、該試料中の無機炭素を二酸化炭素
として脱気するものである。

なお、前記脱気器16の内部で分離された二酸化炭素、及
び供気管16Aにより供給されたヘリウム、窒素等の不活
性ガスは、該脱気器16の上部に接続されてなる複数の排
気管16Bにより外部に排出される。

また、前記三方電磁弁15が下流側には流路17が接続さ
れ、この流路17の途中には、加圧ポンプ18、反応器19、
固定絞り20が順次設けられている。

前記加圧ポンプ18は、後述する反応器19内に前記試料と
反応液とからなる混合液を一定の圧力で、かつ流量で供
給するためのものであり、前記反応器19は、ドラムヒー
タ21の周囲に形成された溝部（図示略）に沿うように、
流路17としての配管を螺旋状に巻回し、この配管の管壁
に、管内の温度を検出する熱電対（図示略）を取り付け
たものであって、該流路17内の温度が常時一定となるよ
うに制御されている。そして、この反応器19において、
反応液（酸化剤）と試料中の有機炭素とを反応させて、
該有機炭素から二酸化炭素を生成させるようになってい
る。

前記固定絞り20は、前記反応器19の内部の反応圧力を高
めるためのものであって、該反応器19の温度が水の沸点
を越えたとしても、反応液の気化が起こらないようにす
るものである。

また、前記流路17の末端には、反応器19において反応が
完了した試料水から二酸化炭素を抽出する抽出器22が設
けられている。

この抽出器22は、上下に向けて設けられて、流路17を通
じて供給された混合液を二酸化炭素とドレン水（残査）
とに気液分離する抽出塔23と、この抽出塔23の周囲に設
けられて、符号24A・24Bで示す流路を通じて給排出され
る冷却水により、前記抽出塔23を冷却する冷却管24とか
ら構成されたものであって、前記抽出塔23内には、前記
流路17から供給された流体（反応器19において反応が完
了して、有機炭素から生成された二酸化炭素が含有され
ている）が、ヘリウム、窒素等の不活性ガスとともに噴
出するようになっている。

また、前記抽出塔23の上部には、該抽出塔123内から排
出される抽出ガス（不活性ガスを含む二酸化炭素）中に
残留する水蒸気を除湿器25で除去した後、その抽出ガス
中の二酸化炭素の濃度を測定する赤外線ガス分析計26
（分析器）が設けられてなる流路27が接続されている。

そして、前記赤外線ガス分析計26によって分析された結
果に基づき、前記試料供給ライン２から供給された試料
中に有機炭素がどの位の割合で含有されるかが適宜演算
されるようになっている（但し、試料供給ライン２から
供給される試料の量は、単位時間当たり一定）。

次に、前述した三方電磁弁10・14・15を切換制御するた
めのセレクトスイッチ30について説明すると、（１）試料中の有機炭素を測定する場合、セレクトスイッチ30により、反応液供給ライン８と流路
11とが接続され、かつ、流路６と流路17との間が流路13
Aにより接続される。これにより、脱気器16において、
試料中に初めから含有されていた無機炭素が脱気され
（反応液中の酸性溶液による）、更に、反応器19におい
て、該試料中の有機炭素から二酸化炭素が生成されるこ
とにより（反応液中の酸化剤による）、試料中の有機炭
素のみが定量される。

（２）試料中の無機炭素を測定する場合、セレクトスイッチ30により、反応液供給ライン９と流路
11とが接続され、かつ、流路６と流路17との間が流路13
Bにより接続される。これにより、反応器19において、
試料中に初めから含有されていた無機炭素が二酸化炭素
として遊離され、試料中の無機炭素のみが定量されるこ
とになる。

また、前記第１図に符号31で示すものはコントローラで
あって、このコントローラ31には、反応器19の温度を検
出する熱電対からの温度信号が入力され、更に、このコ
ントローラ31からは、温度信号に基づいて、ドラムヒー
タ21の温度を一定となるように調整し、また、流路17内
の温度が急激に低下するなどの異常の際に、前記加圧ポ
ンプ18、ポンプ１・12の駆動を停止させ、ドラムヒータ
21に対する電力供給を停止させるための制御信号を、前
記加圧ポンプ18、ポンプ１・12、ドラムヒータ21に対し
て出力するようになっている。

次に、上記赤外線ガス分析計26から出力された検出値を
補正（校正）して表示器32に表示する演算装置33（補正
装置）について説明する。

前記赤外線ガス分析計26は、その検出値が０〔Ｖ〕から
1.0〔Ｖ〕の間の値を採るように出力される、すなわ
ち、二酸化炭素の濃度が０であるときに０〔Ｖ〕が出力
され、また、二酸化炭素の濃度が、検出できる最大の値
（例えば、1000μgC/l）を採るときに1.0〔Ｖ〕が出力
されるようスパン調整されたものであり、また、前記演
算装置33は、前記赤外線ガス分析計26で検出された検出
値に基づき、試料中に含有されている有機炭素あるいは
無機炭素の量を換算し（換算式は予め設定されている；
後述する）、その換算結果を０から1000〔μgC/l〕の範
囲で表示器32に表示させるものである。

次に、前記演算装置33内に設けられた、前記赤外線ガス
分析計26から出力された検出値を補正するための補正機
能（ｉ）〜（iii）について説明する。なお、この補正
機能を適用する場合には、上述したセレクトスイッチ30
により三方電磁弁14・15を（１）に示す状態にしてお
く。

（ｉ）０点の設定まず、第２の試料供給ラインより試料水（純水であるこ
とが好ましい）を供給する。

そして、第２の反応液供給ライン９より硫酸などの酸の
みを添加して、脱気器16において、酸性状態で曝気を行
い、試料水から無機炭素を除去した後、該試料水を、有
機炭素から二酸化炭素を生成させない条件で反応器19を
通過させるようにする。これにより、流路27に対して二
酸化炭素が送られない状態をつくり、この状態の下で赤
外線ガス分析計26の検出値V₀を測定する。

ここで、V₀は、いわゆるブランク値であり、脱気器16に
おいて除去しきれない無機炭素や、装置配管（流路）な
どから漏れ込む無機炭素やあるいは赤外線ガス分析計26
のゼロ点のずれなどに起因して発生するものである。

なお、反応器19において有機炭素から二酸化炭素を生成
させない条件とは、反応温度を低い状態、すなわち200
℃未満にする、好ましくは100〜160℃の条件にするこ
と、また、反応液供給手段７を通じて酸化剤を供給しな
いこと等である。

（ii）感度の補正０点調整が終了したならば反応器19の温度、反応液供
給手段７から供給する反応液を通常のものに戻し、この
状態で、基準となる試料水（第１の試料水）に含有され
る炭素量を分析するとともに、その結果得られた赤外線
ガス分析計26の検出値をV₁（炭素量測定値）として記憶
する。

次に、前記基準となる試料水に既知量（Ａ〔μgC/
l〕）の有機物を添加した上で、この試料水（第２の試
料水）の炭素量測定を行う。そして、その結果得られた
得られた赤外線ガス分析計26の検出値をV₂（炭素量測定
値）として記憶する。

次に、前記で求めた検出値V₁、で求めた検出値V₂
と、理想とされる炭素量と検出値との関係（Ｃが０〔μ
g/l〕のとき０〔Ｖ〕、Ｃが1000〔μg/l〕のとき1.0
〔Ｖ〕が出力される関係）とに基づき、以下に示す定数
Ｆを求める。

なお、この式に示すＦは、第２図に示す如く、実際に得
られる炭素濃度と赤外線ガス分析計26の検出値との関係
（実線で示す）の内、その検出感度である傾きを、理想
とされる炭素濃度と検出値との関係を示す傾き（点線で
示す傾き）に一致させるための定数である。

（iii）検出値の補正（実際に測定する場合の補正）ここで、濃度が未知の試料を測定し、V_Xなる赤外線ガス
分析計26の検出値が得られた場合には、以下の式に基づ
き、該試料中の炭素量ｘ〔μgC/l〕が計算される。

すなわち、ｘ＝Ｆ×（V_X−V₀ に示す関係式に従って、試料中の炭素量ｘ〔μgC/l〕が
計算される。

なお、上記の炭素量測定装置では、０点調整のためのV₀
が自動測定されるモードが設けられており、このモード
選択により、検出値V₀が演算装置32内に設けられた記憶
部（図示略）内に自動的に格納されるようになってい
る。また、で求めた検出値V₁・V₂を検出した場合に
は、各検出値V₁・V₂が検出された時点で、測定者に操作
される入力スイッチ（図示略）を押すことにより、各検
出値V₁・V₂がそれぞれ個別に記憶部（図示略）に格納さ
れるようになっている。なお、前記V₁・V₂は自動的に格
納されるように制御することも可能である。

また、上述した検出値V₀〜V₂が記憶部にそれぞれ格納さ
れた場合には、これら格納された検出値V₀〜V₂に基づ
き、定数Ｆが自動的に算出されて、以降、検出された炭
素量が自動補正されるようになっている。

以上説明したように、この実施例に示す炭素量測定装置
によれば、通常の炭素量測定ルートにより、脱気器16に
おいて無機炭素を除去し、かつ、試料水中の有機炭素か
ら二酸化炭素を発生させずに（試料水中の無機炭素及び
有機炭素から二酸化炭素を生成しない条件で）、該試料
水を反応器19に流通させ、このときの赤外線ガス分析計
26の検出値をシステムブランク値V₀として設定し、この
システムブランク値V₀を基にして、該赤外線ガス分析計
26から出力される検出値V_Xを補正することができ、ま
た、基準となる試料水、この基準となる試料水に既知量
Ａ〔μgC/l〕の有機物を添加してなる試料水をそれぞれ
を流通させることにより、赤外線ガス分析計26から出力
される検出値V_Xを補正することできるので、該赤外線ガ
ス分析計26の補正に際して特別な設備が不要であり装置
自体の複雑化が防止できる。

また、前記赤外線ガス分析計26において検出された検出
値を補正するための作業（上記定数Ｆを得るための作
業）は、基本的に通常の炭素量分析と同じ作業であるの
で、通常運転の合間にその補正作業を行うことができ、
常に正しい検出データを得ることができるという効果が
得られる。

また、従来のように、特に高価な基準ガスを用いること
なく、検出値の補正が行えるので、結果として、コスト
ダウンが図られるという効果が得られる。

また、ユーザーの都合により、試料水を用いず、基準ガ
スを用いた検出値の補正も可能であるので、汎用性が増
すという効果も得られる。

「考案の効果」この考案によれば、加熱器制御手段により加熱器の温度
を制御するだけで、分析器において検出される検出値に
対する補正値を検出することができるので、分析器の補
正に際して特別な設備が不要であり、その結果、装置自
体の複雑化が防止できる。

また、前記分析器の検出値を補正する作業は、基本的に
通常の炭素量分析と同じ作業であるので、通常運転の合
間にその補正作業を行うことができ、常に正しい検出デ
ータを得ることができるという効果が得られる。

また更に、従来のように、特に高価な基準ガスを用いる
ことなく、検出値の補正が行えるので、結果として、コ
ストダウンが図られるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の実施例を示す図であっ
て、第１図はその全体概略構成を示す系統図、第２図
は、炭素濃度と赤外線ガス分析計26の検出値との関係を
示す図である。 19……反応器、26……赤外線ガス分析計（分析器）、33
……演算装置（補正装置）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】試料液に反応液を添加する反応液供給手段
と、試料液内の無機炭素を除去する無機炭素除去手段と、前記反応液供給手段により反応液が添加され、かつ、該
無機炭素除去手段により無機炭素が除去された試料液を
所定の温度に加熱することにより、試料液中の有機炭素
を二酸化炭素に変換する加熱器と、該加熱器により試料液に発生した二酸化炭素量を計測す
る分析器と、からなり、該分析器により計測した二酸化炭素量から試
料液中の有機炭素量を計測するようにした炭素量測定装
置において、試料液中の有機炭素が二酸化炭素に変換されないように
前記加熱器の温度を制御する加熱器制御手段と、該加熱器制御手段により試料液中の有機炭素が二酸化炭
素に変換されないように前記加熱器が制御されていると
きに、前記分析器により分析された試料液の二酸化炭素
量を補正値として記憶する補正記憶手段と、該補正値記憶手段に記憶されている補正値に基づいて、
前記分析器が計測した試料液の二酸化炭素量の計測値を
補正する計測値補正手段と、を設けたことを特徴とする炭素量測定装置。