JPH0674945A - イオン種の分析方法及びその装置 - Google Patents

イオン種の分析方法及びその装置

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JPH0674945A
JPH0674945A JP25385092A JP25385092A JPH0674945A JP H0674945 A JPH0674945 A JP H0674945A JP 25385092 A JP25385092 A JP 25385092A JP 25385092 A JP25385092 A JP 25385092A JP H0674945 A JPH0674945 A JP H0674945A
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JP
Japan
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ion
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nebulizer
fluid
remover
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JP25385092A
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English (en)
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Takatomo Matsumoto
恭知 松本
Yuzuru Hanaoka
譲 花岡
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YOKOKAWA ANALYTICAL SYST KK
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YOKOKAWA ANALYTICAL SYST KK
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Abstract

(57)【要約】 [目的]イオンクロマトグラフからマイクロ波誘導プラ
ズマ分析計に供給される流体の水分を所定量除去して、
水溶液中のイオン種を高感度かつ正確に分析できるイオ
ン種の分析方法及びその装置を提供する。 [構成]水溶液試料をイオンクロマトグラフのインジェ
クタに注入し該試料中のイオン種を分離カラムでクロマ
トグラフィックに分離し、該分離カラムから直接または
検出器を経由して導出された液体に含まれている水分を
水分器で所定量除去し、その後、水分除去器から導出さ
れた流体をネブライザで霧化し、該ネブライザから導出
された流体マイクロ波誘導プラズマ分析計に導く。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イオンクロマトグラフ
とマイクロ波誘導プラズマ分析計を結合させ試料中のイ
オン種を高感度に分析する方法及びその装置に係わり、
特に、水溶液試料をイオンクロマトグラフのインジェク
タに注入し該試料中のイオン種を分離カラムでクロマト
グラフィックに分離して検出器で検出し、該検出器から
導出された液体に含まれている水分の所定量を水分除去
器で除去し、その後、該水分除去器から導出される流体
をネブライザで霧化し、該ネブライザから導出された流
体をマイクロ波誘導プラズマ分析計に導いて該流体中の
イオン種を分析することにより水溶液試料中のイオン種
を高感度に分析するイオン種の分析方法及びその装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】周知の如く、イオンクロマトグラフは試
料中のイオン種を高感度に分析する装置として広く使用
されている。また、高周波誘導結合プラズマ分析計と分
光分析計を結合させた分析装置(以下「ICP/AE
S」という)や高周波誘導結合プラズマ分析計と質量分
析計を結合させた分析装置(以下「ICP/MS」とい
う)を用いて、試料中の金属成分を高感度に分析するこ
とも知られている。
【0003】しかし、非金属類の成分はイオン化エネル
ギーが大きく、一般的に使用されているアルゴンプラズ
マ中では発光効率やイオン化効率が極めて低くなってい
る。従って、一般的に使用されているアルゴンプラズマ
を用いるICP/AESやICP/MSによって、試料
中の非金属成分を高感度に分析することは不可能となっ
ている。
【0004】一方、ガスクロマトグラフとHeプラズマ
を用いるマイクロ波誘導プラズマ分析計を結合させた分
析装置(以下「GC/MIP」という)によって、試料
中の各成分を分離カラムで分離した後、それぞれの成分
を元素分析することも行われている。このようなGC/
MIPにおいては、ガスクロマトグラフ(GC)からマ
イクロ波誘導プラズマ分析計(MIP)に供給される流
体がガス状であるため、特に問題は生じない。
【0005】しかし、GC/MIPにおいては、分析で
きる試料が一般にガス状のものに限定され、水溶液試料
中のイオン種を分析することは極めて困難とされてい
た。即ち、F-,Cl-,Br-,I-,NO2-,NO3-2,SO3-
2,SO4-2,CO3-2,PO4-3などのイオン種は、ガス
クロマトグラフ(GC)の分離カラムで分離し難いうえ
該分離カラムなどに吸着され易く、また、マイクロ波誘
導プラズマ分析計(MIP)に水分が入るとプラズマが
消え易くなったり不安定になったりするなどの問題があ
り、結果的に、これらのイオン種を正確に定性したり定
量したりすることは困難となっていた。
【0006】当初、本発明者らは、F-,Cl-,Br-,I
-,NO2-,NO3-2,SO3-2,SO4-2,CO3-2,PO4-3
などのイオンが分離カラムで容易に分離され且つ該分離
カラムなどに吸着されないイオンクロマトグラフ(I
C)と、Heプラズマを用いるマイクロ波誘導プラズマ
分析計(MIP)を結合させた装置(以下「IC/MI
P」という)を試作して、これらのイオン種を分析する
ことを試みた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、このよう
なIC/MIPにおいては、イオンクロマトグラフ(I
C)から溶出する流体が液体であるため、該液体をネブ
ライザ(霧化器)を用いて霧化しなければならなかっ
た。この場合、試料が水溶液であるため、霧化用ガスと
してのHeガスの中にネブライザから多量の水分が混入
することが多かった。このため、マイクロ波誘導プラズ
マを不安定にせしめると共に、所謂クエンチングが発生
して感度を極端に低下させるなどの現象が生じていた。
【0008】従って、水溶液試料に含まれるイオン種を
高感度に分析することは事実上不可能となっていた。ま
た、IC/MIPにおいて、イオンクロマトグラフ(I
C)から溶出する流体を冷却して水分を除去することも
考えられる。しかし、文献などからも明らかなように露
点 0 ゜Cのときの水分が6000ppmにもなり、冷
却による水分除去は困難である。
【0009】更に、IC/MIPにおいてイオンクロマ
トグラフ(IC)から溶出する流体を、液体窒素などを
用いて極低温まで冷却することにより、該流体に含まれ
る水分を強力に除去することも考えられるが、コストア
ップになったり装置が大型化したりするという問題が生
ずる。本発明は、かかる状況に艦みてなされたものであ
り、被測定成分であるイオン種に悪影響を及ぼすことな
く、イオンクロマトグラフ(IC)からマイクロ波誘導
プラズマ分析計(MIP)に供給される流体の水分を除
去して、水溶液中のイオン種を高感度かつ正確に分析で
きるイオン種の分析方法及びその装置を提供することを
目的とする。
【0010】
【課題を達成するための手段】本発明は、イオンクロマ
トグラフとマイクロ波誘導プラズマ分析計を結合させ試
料中のイオン種を高感度に分析する方法及びその装置に
おいて、水溶液試料をイオンクロマトグラフのインジェ
クタに注入し該試料中のイオン種を分離カラムでクロマ
トグラフィックに分離して検出器で検出し、該検出器か
ら導出された液体に含まれている水分の所定量を水分除
去器で除去した後、該水分除去器から導出される流体を
ネブライザで霧化し、その後、該ネブライザから導出さ
れた流体をマイクロ波誘導プラズマ分析計に導くことに
より、前記課題を解決したものである。
【0011】同様にして、本発明は、イオンクロマトグ
ラフとマイクロ波誘導プラズマ分析計を結合させ試料中
のイオン種を高感度に分析する方法及びその装置におい
て、水溶液試料をイオンクロマトグラフのインジェクタ
に注入し該試料中のイオン種を分離カラムでクロマトグ
ラフィックに分離し、該分離カラムから導出された液体
に含まれている水分の所定量を水分除去器で除去した
後、該水分除去器から導出される流体をネブライザで霧
化し、その後、該ネブライザから導出される流体をマイ
クロ波誘導プラズマ分析計に導くことにより、前記課題
を達成したものである。
【0012】
【作用】本発明は、次のように作用する。即ち、マイク
ロシリンジなどを用いてインジェクタに試料を注入し、
該インジェクタをオンにすると、該試料が一定量だけ分
離カラムに搬送され、該試料中の被測定成分がクロマト
グラフィックに分離される。また、分離カラムの溶出液
は直接または検出器で導電率等が検出されたのち、水分
除去器で含有水分が所定量除去され、その後、ネブライ
ザに導かれて霧化される。
【0013】このようにして含有水分が所定量除去され
た後に霧化された流体は、マイクロ波誘導プラズマ分析
計の放電管内に導かれ、共鳴管内のプラズマに導かれて
発光する。 この光は光学系に導かれて検出され、該検
出信号が信号処理部で信号処理されて被測定成分濃度な
どが算出される。また、信号処理部の出力は記録部に送
出され、被測定成分のクロマトグラムなどが表示され
る。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳しく説明する。図1は本発明実施例の構成説明図で
ある。この図において、100はイオンクロマトグラフ
であって、溶離液を貯留する溶離液槽101、溶離液を
送液する送液ポンプ102、試料を一定量採取するイン
ジェクタ103、試料中の被測定成分をクロマトグラフ
ィックに分離する分離カラム104、及び導電率計など
でなる検出器105から構成されている。
【0015】また、200はイオンクロマトグラフ10
0から溶出する液体から水分を所定量除去する水分除去
器、300は水分除去器200で霧化された流体を霧化
するネブライザである。400はマイクロ波誘導プラズ
マ分析計であって、放電管401,共鳴管402、例え
ばマグネトロンでなるマイクロ波発生器403、集光レ
ンズやモノクロメーター等からなる光学系405、信号
処理部406、及び記録部407などから構成されてい
る。
【0016】図2は前記水分除去器200の具体的な実
施例を示す構成断面図であり、図中、200aは水分を
選択的に透過させる半透膜、200bは内室、200c
は外室、200dは前記検出器105から流出する液体
が導入される流体導入口、200eは内室200bを通
った流体が導出される流体導出口、200fは例えばH
eガスでなる搬出流体が導入される導入口、200gは
該搬出流体が導出される導出口である。
【0017】尚、半透膜200aに代えて、水分を選択
的に透過する多孔性物質若しくは水分を選択的に除去す
るのに好適な半透膜やナフィオン膜などを用いても良い
ものとする。図3は前記信号処理部406の具体的な実
施例を示す構成説明図であり、図中、406aは光電子
増倍管、406bは光電子増倍管406aの出力を受け
て信号処理するマイクロプロセッサである。尚、マイク
ロプロセッサ406bに代えてピコアンプリファイアな
どを用いても良いものとする。
【0018】以下、本発明実施例の動作について図1乃
至図3を参照しながら詳しく説明する。図1のような構
成からなる本発明の実施例において、最初、送液ポンプ
102が駆動すると、溶離液槽101内の溶離液が、送
液ポンプ102→インジェクタ103→分離カラム10
4→検出器105を経由し、水分除去器200で水分が
除去され、その後、ネブライザ300で霧化される。
【0019】水分除去器200において水分が除去され
るメカニズムは次のようになっている。即ち、検出器1
05から導出された流体が図2の太線矢印で示す如く水
分除去器200の内室200bに導びかれ、水分除去器
200の外室200cには搬送流体が図2の細線矢印で
示す如く内室200b内を流れる流体と向流方向に流れ
る。この状態で、内室200b内の流体に含まれている
水分の所定量が、半透膜200aを介して外室200c
に至り、外室200c内を流れる搬送流体に搬送されて
導出口200gから外部に排出される。
【0020】一方、図1のガスボンベ408のバルブが
開となった状態で開閉弁409a,409bを開にする
と、ガスボンベ408内の例えばHeが、開閉弁409
aと流量計410aを経由して放電管401の外管に供
給されると共に、開閉弁409bと流量計410bを経
由してネブライザ300に供給される。更に、開閉弁4
09cを開にすると、流量計410cを経由して水分除
去器200の外室(図2の200c)にガスボンベ40
8内の例えばHeが供給される。
【0021】また、共鳴管402には過熱を防止するた
めの冷却用空気や水が外側に供給されると共に、マイク
ロ波発生器403からマイクロ波が供給されプラズマ4
04を生じさせている。この状態で、マイクロシリンジ
などを用いてインジェクタ103に試料を注入し、該イ
ンジェクタをオンにすると、該試料が一定量だけ分離カ
ラム104に搬送され、該試料中の被測定成分がクロマ
トグラフィックに分離される。また、分離カラム104
の溶出液は検出器105を通過したのち、水分除去器2
00で水分が除去され、その後、ネブライザ300で霧
化される。
【0022】このようにして含有水分が所定量除去され
た流体は放電管401内に導かれ、その後、共鳴管40
2内のプラズマ404に導かれて発光する。この光は光
学系405を経由し、例えば、図3の光電子増倍管40
6aに導かれて検出されてのちマイクロプロセッサ40
6bで信号処理されて被測定イオン種の濃度などが算出
される。
【0023】また、図1における信号処理部406の出
力は記録部407に送出され、被測定イオン種のクロマ
トグラムなどが表示される。尚、本発明は上述の実施例
に限定されることなく種々の変形が可能であり、例え
ば、イオンクロマトグラフ100の検出器105を除去
し分離カラム104の溶出液を直接水分除去器200に
導くようにしても良い。このように分離カラム104の
溶出液を直接水分除去器200に導くことは、イオンク
ロマトグラフ100の検出器105で検出困難な極微量
の成分を検出する場合や被測定イオン種の定量だけを行
う場合などに好適である。
【0024】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、被測定成分であるイオン種に悪影響を及ぼすこと
なく、イオンクロマトグラフからマイクロ波誘導プラズ
マ分析計に供給される流体の水分を除去して、水溶液中
のイオン種を高感度に測定できるイオン種の分析方法及
びその装置が実現する。
【0025】また、次の〜のような効果も得られる
利点がある。即ち、 イオンクロマトグラフの分離カラムで被測定イオン種
をクロマトグラフィックに分離したのちマイクロ波誘導
プラズマ分析計で分析するような構成であるため、定性
能力が高く被測定イオン種をほぼ100%の確率で特定
できる。 クロマトグラフィ共通の短所としてイオンクロマトグ
ラフに現れていた多量成分中不純物による干渉も解消さ
れ、該不純物も容易に測定できる。 イオンクロマトグラフの分離カラムで被測定イオン種
をクロマトグラフィックに分離したのちマイクロ波誘導
プラズマ分析計で分析するような構成であるため、該分
離カラムによる被測定イオン種の分離が不十分な場合で
あっても被測定イオン種をマイクロ波誘導プラズマ分析
計で正確に分析できる。 マイクロ波誘導プラズマ分析計を逆相イオンクロマト
グラフィの検出器と位置づけ、本発明の分析装置を逆相
クロマトグラフとして使用することができる。 全有機窒素量(TON)、全有機炭素量(TOC)、
イオン性シリカやクラッドを含む全シリカを分析するシ
リカ計などとしても、本発明の分析装置を用いることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す構成説明図である。
【図2】水分除去器の構成断面図である。
【図3】信号処理部の具体例を示す構成説明図である。
【符号の説明】
100 イオンクロマトグラフ 103 インジェクタ 104 分離カラム 105 検出器 200 水分除去器 300 ネブライザ 400 マイクロ波誘導プラズマ分析計 401 放電管 402 共鳴管 404 プラズマ 405 光学系 406 信号処理部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イオンクロマトグラフとマイクロ波誘導プ
    ラズマ分析計を結合させた装置を用いて試料中のイオン
    種を高感度に分析する方法において、水溶液試料を前記
    イオンクロマトグラフのインジェクタに注入し該試料中
    のイオン種を分離カラムでクロマトグラフィックに分離
    して検出器で検出し、該検出器から導出された液体に含
    まれている水分の所定量を水分除去器で除去した後、該
    水分除去器から導出される流体をネブライザで霧化し、
    その後、該ネブライザから導出される流体を前記マイク
    ロ波誘導プラズマ分析計に導いて該流体中のイオン種を
    分析することを特徴とするイオン種の分析方法。
  2. 【請求項2】イオンクロマトグラフとマイクロ波誘導プ
    ラズマ分析計を結合させた装置を用いて試料中のイオン
    種を高感度に分析する方法において、水溶液試料を前記
    イオンクロマトグラフのインジェクタに注入し該試料中
    のイオン種を分離カラムでクロマトグラフィックに分離
    し、該分離カラムから導出された液体に含まれている水
    分の所定量を水分除去器で除去した後、該水分除去器か
    ら導出された流体をネブライザで霧化し、その後、該ネ
    ブライザから導出される流体を前記マイクロ波誘導プラ
    ズマ分析計に導いて該流体中のイオン種を分析すること
    を特徴とするイオン種の分析方法。
  3. 【請求項3】イオンクロマトグラフとマイクロ波誘導プ
    ラズマ分析計を結合させ試料中のイオン種を高感度に分
    析する装置において、イオンクロマトグラフの検出器か
    ら導出された液体に含まれている水分の所定量を除去す
    る水分除去器と、該水分除去器から導出された液体を霧
    化するネブライザとを、前記イオンクロマトグラフとマ
    イクロ波誘導プラズマ分析計の間に設け、水溶液試料を
    前記イオンクロマトグラフのインジェクタに注入し該試
    料中のイオン種を分離カラムでクロマトグラフィックに
    分離して前記検出器で検出し、該検出器から導出された
    液体に含まれている水分の所定量を前記水分除去器で除
    去し、その後、該水分除去器から導出された流体を前記
    ネブライザで霧化した後、前記ネブライザから導出され
    る流体を前記マイクロ波誘導プラズマ分析計に導いて該
    流体中のイオン種を分析することを特徴とするイオン種
    の分析装置。
  4. 【請求項4】イオンクロマトグラフとマイクロ波誘導プ
    ラズマ分析計を結合させ試料中のイオン種を高感度に分
    析する装置において、イオンクロマトグラフの分離カラ
    ムから導出された液体に含まれている水分の所定量を除
    去する水分除去器と、該水分除去器から導出された流体
    を霧化するネブライザとを、前記イオンクロマトグラフ
    とマイクロ波誘導プラズマ分析計の間に設け、水溶液試
    料を前記イオンクロマトグラフのインジェクタに注入し
    該試料中のイオン種を分離カラムでクロマトグラフィッ
    クに分離し、該分離カラムから導出された液体に含まれ
    ている水分の所定量を前記水分除去器で除去し、その
    後、該水分除去器から導出される流体を前記ネブライザ
    で霧化した後、前記ネブライザから導出された流体を前
    記マイクロ波誘導プラズマ分析計に導いて該流体中のイ
    オン種を分析することを特徴とするイオン種の分析装
    置。
  5. 【請求項5】請求項3若しくは請求項4において、前記
    水分除去器は水分を選択的に透過する多孔性物質で内室
    と外室が区切られた構造であることを特徴とするイオン
    種の分析装置。
  6. 【請求項6】請求項3若しくは請求項4において、前記
    水分除去器は半透膜で内室と外室が区切られた構造であ
    ることを特徴とするイオン種の分析装置。
  7. 【請求項7】請求項3若しくは請求項4において、前記
    水分除去器はナフィオン膜で内室と外室が区切られた構
    造であることを特徴とするイオン種の分析装置。
JP25385092A 1992-08-28 1992-08-28 イオン種の分析方法及びその装置 Pending JPH0674945A (ja)

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