JPH0721487B2 - Fluorine analyzer - Google Patents

Fluorine analyzer

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JPH0721487B2
JPH0721487B2 JP29519389A JP29519389A JPH0721487B2 JP H0721487 B2 JPH0721487 B2 JP H0721487B2 JP 29519389 A JP29519389 A JP 29519389A JP 29519389 A JP29519389 A JP 29519389A JP H0721487 B2 JPH0721487 B2 JP H0721487B2
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JP
Japan
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fluorine
inlet
tube
pyrolysis tube
oxygen
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JP29519389A
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Inventor
文男 角田
一好 板井
栄徳 窪田
Original Assignee
有限会社大和電子工業
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  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、試料中のフッ素を分析するための装置、特
に、パイロハイドロリシス法によるフッ素単離及びそれ
により単離されたフッ素を連続的に分析するための装置
に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for analyzing fluorine in a sample, and more particularly to fluorine isolation by a pyrohydrolysis method and continuous analysis of the fluorine thus isolated. It relates to a device for doing.

従来の技術 フッ素は空気、水、土壌等地球上のほとんどの物質に含
まれ、人間は呼吸、飲食等を通じて一生涯にわたりある
程度の量のフッ素を摂取することになる。フッ素摂取量
については、その欠乏よりもどちからといえば過剰摂取
による弊害が問題視されている。すなわち、高フッ素地
帯の人々や環境気中のフッ素濃度が高い職場で働く労働
者などには、フッ素の過剰摂取にもとづく班状歯や骨硬
化病などの発病が古くから知られている。
Conventional Technology Fluorine is contained in most substances on the earth such as air, water and soil, and humans ingest a certain amount of fluorine throughout their lives through breathing, eating and drinking. Concerning the amount of fluorine intake, the problem caused by excessive intake is regarded as a problem rather than its deficiency. That is, it has long been known that people in high-fluoride areas and workers who work in workplaces where the concentration of fluorine in the environment is high, such as plaque teeth and bone sclerosis due to excessive intake of fluorine.

このようなフッ素による慢性中毒病の診断や高濃度フッ
素環境における健康管理、さらには上水道におけるフッ
素添加の是非判断等において、まずフッ素の生体負荷量
の正確な把握が必要であり、また、固体を取り巻く環境
諸相、すなわち、空気、飲料水、及び食品などのフッ素
含有量の正確な測定が要求される。また、血液、尿、硬
組織、及び唾液などの生体試料中のフッ素量の測定も簡
便、かつ正確に実施できなければならない。
In diagnosing such chronic poisoning diseases due to fluorine, health management in a high-concentration fluorine environment, and further determining whether or not to add fluorine to the water supply system, it is necessary to accurately grasp the bioburden of fluorine, and Accurate measurements of the surrounding environmental aspects, namely the fluorine content of air, drinking water, and food are required. In addition, the amount of fluorine in biological samples such as blood, urine, hard tissue, and saliva must be easily and accurately measured.

発明が解決しようとする課題 フッ素量を測定するために現在実施されているフッ素単
離方法としては、乾式灰化−水蒸気蒸留法、乾式灰
化−微量拡散法、酸素ボンブ法、及びパイロハイド
ロリシス法、などがある。このうち、のパイロハイド
ロリシス法は、理論的にその有効性が確認されているに
もかかわらず、生体試料の測定及びフッ素含有量が極微
な試料の測定には構造的に無理があり、非能率的であっ
た。すなわち、生体試料中には多量のアルカリ金属が含
まれ、これが試料位置等監視のため通常採用される石英
ガラス製の熱分解管の内壁と反応して管寿命を著しく低
下させる。また、極低フッ素濃度試料の場合、管内に供
給する酸素ガス中の不純物フッ素の存在により測定値が
変化する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention As a fluorine isolation method currently implemented for measuring the amount of fluorine, there are a dry ashing-steam distillation method, a dry ashing-trace diffusion method, an oxygen bomb method, and a pyrohydrolysis method. Law, etc. Of these, the pyrohydrolysis method is structurally unreasonable for the measurement of biological samples and samples with extremely small fluorine content, although its effectiveness has been theoretically confirmed. It was efficient. That is, a large amount of alkali metal is contained in a biological sample, and this reacts with the inner wall of a pyrolysis tube made of quartz glass that is usually employed for monitoring the sample position and the like, and significantly shortens the tube life. Further, in the case of an extremely low fluorine concentration sample, the measured value changes due to the presence of impurity fluorine in the oxygen gas supplied into the tube.

本発明の一つの目的は、パイロハイドロリシス法におい
て、生体試料及び微量フッ素含有試料から効果的、かつ
再現性よく、フッ素を単離するための装置を提供するこ
とである。
One object of the present invention is to provide an apparatus for isolating fluorine from a biological sample and a sample containing a small amount of fluorine in a pyrohydrolysis method effectively and reproducibly.

本発明の装置において単離されたフッ素の測定は、近年
広く用いられているイオン電極法によるものとするが、
通常の静態的な方法においては、いわゆるメモリー効
果、及び電極構成物質からのフッ素の溶解による影響を
受け易いことに留意する必要がある。
The measurement of the fluorine isolated in the device of the present invention is based on the ion electrode method widely used in recent years,
It should be noted that the usual static method is susceptible to the so-called memory effect and the dissolution of fluorine from the electrode constituent material.

課題を解決するための手段 上記の目的を達するため、本発明のパイロハイドロリシ
ス−フッ素単離装置は、試料ボートを収容するための熱
分解管と、前記熱分解管の入口部から離れた部分を1000
〜1100℃に加熱することができるメインヒータと、前記
熱分解管に水蒸気を含む酸素気流を供給するための酸素
/水蒸気供給ラインと、前記熱分解管から排出される気
体を凝縮してフッ素イオンを含む水溶液を回収するため
の凝集回収ラインとを備えたフッ素高温気化分離装置に
おいて、 前記熱分解管が、サンプルボートの挿入口となる封閉可
能な入口端及びドレン分岐管を含む前記入口部と、前記
入口部から離れた部分を含む本体部、及び前記凝縮回収
ラインにつながら終端部とからなり、前記本体部を非石
英系耐熱材料より形成し、その両端を石英ガラス製の前
記入口部及び前記終端部に嵌合・連結したことを特徴と
するものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the pyrohydrolysis-fluorine isolation apparatus of the present invention is a pyrolysis tube for housing a sample boat, and a portion separated from the inlet of the pyrolysis tube. To 1000
A main heater capable of heating to ˜1100 ° C., an oxygen / steam supply line for supplying an oxygen stream containing water vapor to the pyrolysis tube, a gas discharged from the pyrolysis tube to condense fluorine ions In a fluorine high-temperature vaporization separation apparatus having a coagulation recovery line for recovering an aqueous solution containing, the pyrolysis tube, the inlet part including a sealable inlet end serving as an insertion port of a sample boat and a drain branch pipe, and A main body portion including a portion separated from the inlet portion, and a terminal portion connected to the condensation recovery line, the main body portion is formed of a non-quartz heat-resistant material, and both ends thereof are the quartz glass inlet portion and It is characterized in that it is fitted and connected to the end portion.

本発明の別の態様として、上記の構成中の酸素/水蒸気
供給ラインは、酸素供給端と、酸素ガス中の不純物有機
フッ素を熱分解し、かつ酸素ガス中に含まれる微量水分
により加水分解してフッ化水素を生成するための有機フ
ッ素熱分解管と、前記分解生成されたフッ化水素を吸着
除去するための吸着カラムと、前記フッ化水素吸着後の
酸素ガスを通す水蒸気発生器とを順次配列して構成され
たことを特徴とするものである。
As another aspect of the present invention, the oxygen / steam supply line in the above configuration is configured to thermally decompose the oxygen supply end and the impurity organic fluorine in the oxygen gas, and hydrolyze it with a trace amount of water contained in the oxygen gas. An organic fluorine pyrolysis tube for generating hydrogen fluoride, an adsorption column for adsorbing and removing the decomposed hydrogen fluoride, and a steam generator for passing oxygen gas after adsorbing the hydrogen fluoride. It is characterized by being arranged in order.

作用 本発明のフッ素単離装置においては、熱分解管はアルミ
ナ管等の非石英系耐熱材料からなる本体部において1000
〜1100℃の熱分解温度に加熱されるため、試料が血清な
どの生体溶液試料の場合でも、試料中のアルカリ金属と
管材料との反応は生じない。また、試料はメインヒータ
に対応する部分までの管内で緩衝的に数100℃まで加熱
され、急激な蒸散を生じないため、測定値のバラツキが
生じなくなる。また、溶液試料以外の場合においても、
これを直接メインヒータ部に導入し、急激に加熱するこ
とにより生ずる分解反応の不安定性を排除することがで
きる。
Action In the fluorine isolation apparatus of the present invention, the pyrolysis tube has a main body made of a non-quartz heat-resistant material such as an alumina tube, and is 1000
Since the sample is heated to a thermal decomposition temperature of ~ 1100 ° C, even if the sample is a biological solution sample such as serum, the reaction between the alkali metal in the sample and the tube material does not occur. Further, the sample is heated to several hundreds of degrees Celsius in the pipe up to the portion corresponding to the main heater, and rapid evaporation does not occur, so that the measured value does not vary. Also, in cases other than solution samples,
This can be introduced directly into the main heater section to eliminate instability of the decomposition reaction caused by rapid heating.

また、酸素/水蒸気供給ラインにおいて、水蒸気発生器
を挿入しているため、この水蒸気発生器内の水温調整を
行って熱分解管における凝縮水の留出液速度を試料中の
フッ素濃度の高低に応じて変化させ、フッ素測定に適合
させることができる。
In addition, since a steam generator is inserted in the oxygen / steam supply line, the water temperature inside the steam generator is adjusted so that the distillate speed of the condensed water in the pyrolysis tube can be adjusted to a high or low concentration of fluorine in the sample. It can be varied accordingly and adapted for fluorine measurements.

実 施 例 第1図は本発明のパイロハイドロリシス法によるフッ素
単離装置の好ましい実施例を示すものである。(1)は
熱分解管、(2)はその熱分解管(1)に水蒸気を含む
酸素気流を供給するための酸素/水蒸気供給ラインであ
り、O2ガス入口(3)を有するCuO充填管(4)と、CaO
充填カラム(5)と、フローメーター(6)、及び水蒸
気発生器としての水フラスコ(7)を配列したものであ
る。
Practical Example FIG. 1 shows a preferred embodiment of the fluorine isolation apparatus by the pyrohydrolysis method of the present invention. (1) is a pyrolysis tube, (2) is an oxygen / steam supply line for supplying an oxygen stream containing steam to the pyrolysis tube (1), and a CuO filled tube having an O 2 gas inlet (3) (4) and CaO
A packed column (5), a flow meter (6), and a water flask (7) as a steam generator are arranged.

CuO充填管(4)は石英等耐熱性がありフッ素を含まな
い材質からなり、その後半部に酸価第二銅(CuO)充填
材(8)を充填し、このCuO充填部に対応する外周に石
英管(4)及びCuO(8)を約850℃に加熱するためのヒ
ータ(9)を装備したものである。これにより入口
(3)から石英管(4)内に導入された酸素ガス中の不
純物である有機フッ素ガスを熱分解させ、これを酸素ガ
ス中にやはり含まれた水分で加水分解させることによ
り、フッ化水素として排出させ、このフッ化水素を石
灰、すなわちCaO充填カラム(5)において吸収し、こ
こからフッ素含量のきわめて低い酸素ガスを取り出すも
のである。この酸素グスはフローメーター(6)を通過
して水フラスコ(7)内に入り、ここから水蒸気ととも
に熱分解管(1)に送られる。水フラスコ(7)は適宜
の加熱装置を含む恒温槽(10)内に収納されている。
The CuO filling pipe (4) is made of a material such as quartz that has heat resistance and does not contain fluorine. The latter half of the pipe is filled with cupric acid (CuO) filling material (8) and the outer circumference corresponding to this CuO filling portion. A quartz tube (4) and a heater (9) for heating CuO (8) to about 850 ° C. As a result, the organic fluorine gas, which is an impurity in the oxygen gas introduced into the quartz tube (4) from the inlet (3), is thermally decomposed, and this is hydrolyzed by the water content also contained in the oxygen gas, It is discharged as hydrogen fluoride, and this hydrogen fluoride is absorbed by lime, that is, a CaO packed column (5), from which oxygen gas having an extremely low fluorine content is taken out. This oxygen gas passes through the flow meter (6) and enters the water flask (7), from which it is sent to the pyrolysis tube (1) together with steam. The water flask (7) is housed in a constant temperature bath (10) including an appropriate heating device.

熱分解管(1)は石英ガラス管からなる入口部(11)と
アルミナ管からなる本体部(12)、第2の石英ガラス管
からなる終端部(13)とからなり、これらは順次気密性
を維持して嵌合され、一本の管体を構成している。入口
管(11)は酸素/水蒸気供給ラインの終端を保持した蓋
(14)により封閉される入口開口を有するとともに、そ
の入口端に近傍してドレン枝管(15)を有するものであ
る。入口部(11)の後端部分における外周には、プレヒ
ータ(16)が配置され、本体部(12)の外周には上流側
にサブヒータ(17)が、また、下流側にはメインヒータ
(18)が配置される。図示の通り、メインヒータ(18)
の加熱範囲はサブヒータ(11)の加熱範囲よりも大きく
してある。サンプルボート(19)は試料の熱分解位置に
おいて本体管部(12)の後半部、すなわちメインヒータ
(18)の加熱範囲内に位置する。サンプルボート(19)
の後端から突出した柄部の先端は、このボート位置にお
いて入口部(11)内に位置し、この先端部にはサンプル
ボート(19)を外部磁界により駆動するためのマグネッ
ト(20)が固着されている。
The pyrolysis tube (1) consists of a quartz glass tube inlet (11), an alumina tube body (12) and a second quartz glass tube end (13), which are in turn airtight. Is maintained and fitted to form a single tubular body. The inlet pipe (11) has an inlet opening closed by a lid (14) holding the end of the oxygen / steam supply line, and a drain branch pipe (15) near the inlet end. A pre-heater (16) is arranged on the outer periphery of the rear end portion of the inlet portion (11), a sub-heater (17) is provided on the upstream side of the outer periphery of the main body (12), and a main heater (18) is provided on the downstream side. ) Is placed. As shown, main heater (18)
The heating range of is larger than that of the sub-heater (11). The sample boat (19) is located in the latter half of the main body tube portion (12), that is, within the heating range of the main heater (18) at the sample thermal decomposition position. Sample boat (19)
The tip of the handle protruding from the rear end is located in the inlet (11) at this boat position, and a magnet (20) for driving the sample boat (19) by an external magnetic field is fixed to this tip. Has been done.

熱分解管(1)の終端部(13)には、加水分解触媒とし
ての白金網(21)を充填し、試料の不完全分解を防止す
る。終端部(13)から突出し、L型に屈曲して垂下した
細管(22)はウォータジャケット(23)を貫通してスチ
レン製の受け瓶(24)内に開口している。したがって、
白金網(21)を通過した気相は細管(22)内で凝縮して
フッ化水素(HF)を経てケイフッ化水素酸となり、受け
瓶(24)内に滴下される。受け瓶(24)は電子天秤(2
5)上に載置され、滴下回収されるケイフッ化水素酸溶
液量が監視できるようになっている。
The terminal portion (13) of the pyrolysis tube (1) is filled with a platinum mesh (21) as a hydrolysis catalyst to prevent incomplete decomposition of the sample. The thin tube (22) protruding from the terminal end portion (13) and bent in an L shape and hanging down penetrates the water jacket (23) and opens into the styrene receiving bottle (24). Therefore,
The gas phase that has passed through the platinum mesh (21) is condensed in the thin tube (22), passes through hydrogen fluoride (HF) to become hydrosilicofluoric acid, and is dropped into the receiving bottle (24). The receiving bottle (24) is an electronic balance (2
5) It is possible to monitor the amount of hydrofluoric acid solution placed on the surface and collected by dropping.

なお、(26)は熱分解管(1)のための空冷用ブロワで
ある。
Incidentally, (26) is an air cooling blower for the pyrolysis tube (1).

熱分解管(1)自体の詳細な構造は第2図に示す通りで
ある。第2図において実施例の熱分解管(1)は全長約
750mm、外径約20mm、内径約16mmの管体であるが、その
うち約1/3以上の長さを石英管からなる入口部(11)が
占め、残りの部分をアルミナ管からなる本体部(12)及
び別の石英管からなる終端部(13)が占めているが、終
端部(13)の実質的な長さは白金網(21)の厚みを許容
する程度である。この場合、蓋(14)を開けて熱分解管
(1)内に導入されたサンプルボート(19)は、最初仮
想線で示す通り、本体部(12)において入口部(11)に
近い部分、すなわちサブヒータ(17)に対応する位置に
持たらされる。一方、入口部(11)の後部はプレヒータ
(16)により約200℃に加熱されるため、この部分にお
ける水蒸気の結露が防止される。これは、入口部におい
て多量の凝縮水が生じた場合、それが原因で熱分解後の
気相の凝縮回収速度(留出速度)を変化させるような不
都合を防止するものである。本体部に導入されたサンプ
ルボート(19)は、まず、前半部においてサブヒータ
(17)により、例えば2分間隔で150℃、300℃、さらに
は500℃まで段階的に昇温加熱され、次の熱分解温度へ
の急激な加熱により試料が蒸散して測定値がバラつくこ
と等を防止するものである。このような段階昇温加熱
は、溶液以外の試料においても試料を加熱分解前の効果
的な準備段階におくものである。なお、サブヒータ(1
7)による加熱は連続昇温又は一定温度によるものであ
ってもよい。最後に、第1図及び第2図の実線位置まで
挿入されたサンプルボート(19)内の試料はメインヒー
タ(18)により1000〜1100℃の温度に加熱され、熱分解
を生ずる。試料の熱分解により発生したフッ素ガスは、
直ちに水蒸気で加水分解され、フッ化水素(HF)となる
(2F2+2H2O→4HF+O2)。すなわち、HFは水蒸気ととも
に細管(23)を通って冷却され、HF水素液となって採取
瓶(24)に採取される。なお、HF水溶液は経路中に石英
ガラスを使用した場合はその成分であるSiO2と反応して
SiF4となるが、水溶液中のH2SiF6として回収されること
に代わりはない。
The detailed structure of the pyrolysis tube (1) itself is as shown in FIG. In FIG. 2, the pyrolysis tube (1) of the embodiment has a total length of about
750 mm, outer diameter of about 20 mm, inner diameter of about 16 mm, of which about 1/3 or more of the length is occupied by an inlet part (11) made of a quartz tube, and the remaining part is a body part made of an alumina tube ( 12) and the end portion (13) made of another quartz tube occupy, but the substantial length of the end portion (13) is such that the thickness of the platinum mesh (21) is allowed. In this case, the sample boat (19) which is introduced into the pyrolysis tube (1) by opening the lid (14) has a portion near the inlet portion (11) in the main body portion (12), as shown by the phantom line at first. That is, it is held at a position corresponding to the sub heater (17). On the other hand, the rear part of the inlet part (11) is heated to about 200 ° C. by the preheater (16), so that dew condensation of water vapor in this part is prevented. This prevents the inconvenience of changing the condensation recovery rate (distillation rate) of the vapor phase after thermal decomposition when a large amount of condensed water is generated at the inlet. The sample boat (19) introduced into the main body is first heated and heated stepwise by the sub-heater (17), for example, at intervals of 2 minutes to 150 ° C., 300 ° C., and further 500 ° C. in the first half. It prevents the sample from evaporating due to the rapid heating to the thermal decomposition temperature so that the measured values will not vary. Such stepwise heating by heating raises the sample to an effective preparatory stage before thermal decomposition even for samples other than the solution. The sub heater (1
The heating according to 7) may be continuous temperature increase or constant temperature. Finally, the sample in the sample boat (19) inserted to the position shown by the solid line in FIGS. 1 and 2 is heated to a temperature of 1000 to 1100 ° C. by the main heater (18) to cause thermal decomposition. Fluorine gas generated by thermal decomposition of the sample is
Immediately hydrolyzed with water vapor to form hydrogen fluoride (HF) (2F 2 + 2H 2 O → 4HF + O 2 ). That is, HF is cooled together with water vapor through the thin tube (23), becomes HF hydrogen liquid, and is collected in the sampling bottle (24). When quartz glass is used in the route, the HF aqueous solution reacts with SiO 2 which is its component.
Although it becomes SiF 4 , it cannot be recovered as H 2 SiF 6 in an aqueous solution.

本体部(12)はアルミナ製であるため、生体試料等にお
いて多量のアルカリ金属(Na、K)が含まれていても、
熱分解中においてこれらのアルカリ金属が管材料と反応
するおそれはない。すなわち、従来の如きアルカリ金属
と管材料(石英)との反応による寿命の短縮を解消し、
熱分解管の寿命を長くすることができた。
Since the main body (12) is made of alumina, even if a large amount of alkali metal (Na, K) is contained in a biological sample,
There is no risk of these alkali metals reacting with the tube material during pyrolysis. In other words, eliminating the shortening of life due to the reaction between alkali metal and tube material (quartz) as in the past,
The life of the pyrolysis tube could be extended.

実施例においては、フッ素含有量10μg以下の適量の試
料をサンプルボート(19)に精秤して、熱分解管(1)
内に挿入し、これをまず本体部(12)のサブヒータ(1
7)の部分まで押し込んだ。ここで、固体試料の場合は
約0.5分、血清等の液体試料の場合は約1分間300℃に加
熱し、その後、サンプルボート(19)をメインヒータ
(18)の部分まで押し込み、ここで、1000℃の温度によ
り完全に熱分解処理した。試料中のフッ素は凝縮水とと
もにフッ化水素水溶液として回収され、電子天秤(25)
により秤量しながら適量採取された。なお、酸素流量は
2.0/分、水フラスコの温度は90℃であった。
In the examples, an appropriate amount of a sample having a fluorine content of 10 μg or less is precisely weighed in a sample boat (19), and the pyrolysis tube (1) is
Insert it into the sub-heater (1) of the body (12) first.
I pushed it to the part of 7). Here, it is heated to 300 ° C. for about 0.5 minutes for a solid sample and about 1 minute for a liquid sample such as serum, and then the sample boat (19) is pushed to the main heater (18) portion. It was completely pyrolyzed at a temperature of 1000 ° C. Fluorine in the sample is collected as an aqueous solution of hydrogen fluoride together with the condensed water, and then electronic balance (25)
An appropriate amount was sampled while weighing. The oxygen flow rate is
The temperature of the water flask was 2.0 ° C./min, 90 ° C.

第3図は上記の如くして単離及び抽出された水溶液のフ
ッ素イオン濃度を測定するためのフローインジェクショ
ン−イオン電極システムの好ましい流路構成を示す図で
ある。第3図において、このフッ素イオン電極構体(3
0)の前流路はバッファーライン(31)及びキャリヤー
ライン(32)とその合流点から電極構体(30)の測定電
極に達するミキシングコイル(33)からなり、バッファ
ーライン(31)及びキャリヤーライン(32)の上流側に
はプランジャポンプ(34)が配置され、そのポンプ動作
によりバッファー溶液及びキャリヤー溶液がミキシング
コイル(33)内に1:1の割合で混合されるようになって
いる。プランジャポンプ(34)の下流側におけるキャリ
ヤーライン(32)には陰イオン交換樹脂カラム(35)、
及びサンプリングユニット(36)が直列に挿入され、サ
ンプリングユニット(36)より水溶液試料を注入したと
きは、この試料がキャリヤー液に支持されてミキシング
コイル(33)に送られる。電極構体(30)は電極膜とし
てフッ化ランタン(LaF3)を用いたフッ素イオン電極か
らなるる測定電極Esと、この測定電極Esに塩橋で接続さ
れた同様なフッ素イオン電極からなる参照電極Erからな
り、適量のフッ素濃度を有する液中に浸漬された参照電
極電位に対する試料液のフッ素濃度に応じた測定電極の
電位を取り出し、これをイオン計(37)で測定した後、
レコーダ(38)において記録し、かつ積分器(39)で積
分計算するようなっている。この場合、測定電極Esは急
激な温度変化による誤差を防止するため、約1.5の水
槽内に収容される。
FIG. 3 is a diagram showing a preferred flow path configuration of a flow injection-ion electrode system for measuring the fluorine ion concentration of the aqueous solution isolated and extracted as described above. In FIG. 3, this fluoride ion electrode assembly (3
The front flow path of (0) consists of a buffer line (31) and a carrier line (32) and a mixing coil (33) which reaches the measurement electrode of the electrode assembly (30) from the confluence of the buffer line (31) and the carrier line (32). A plunger pump (34) is arranged on the upstream side of 32), and the pump operation mixes the buffer solution and the carrier solution in the mixing coil (33) at a ratio of 1: 1. An anion exchange resin column (35) is installed in the carrier line (32) on the downstream side of the plunger pump (34).
When the sampling unit (36) is inserted in series and an aqueous solution sample is injected from the sampling unit (36), the sample is supported by the carrier liquid and sent to the mixing coil (33). The electrode structure (30) is a reference electrode composed of a measurement electrode Es composed of a fluoride ion electrode using lanthanum fluoride (LaF 3 ) as an electrode film and a similar fluoride ion electrode connected to this measurement electrode Es by a salt bridge. The potential of the measurement electrode, which consists of Er and is immersed in a liquid having an appropriate amount of fluorine concentration, is extracted according to the fluorine concentration of the sample liquid with respect to the reference electrode potential immersed in the liquid, and this is measured with an ion meter (37).
The data is recorded in the recorder (38) and integrated by the integrator (39). In this case, the measurement electrode Es is housed in a water tank of about 1.5 in order to prevent an error due to a rapid temperature change.

上記の構成において、バッファーライン(31)には適当
量のフッ素を添加した緩衝液を流通させることにより、
イオン電極のメモリー効果による影響を低減させ、キャ
リヤー液には全くフッ素を含まない蒸留水を用いてい
る。キャリヤーライン(32)における陰イオン交換樹脂
カラム(35)はプランジャポンプ(34)のシール材料と
して用いられるフッ素樹脂から溶出したフッ素を吸着除
去し、その測定値の影響を排除するものである。かくし
てミキシングコイル(33)内に導入された試料液はバッ
ファー溶液と1:1に混合され、かつその前後にはいずれ
も適当量のフッ素を含むバッファー溶液とキャリヤー溶
液の1:1の混合相が接しているため、前述のメモリー効
果の防止とともに試料溶液の拡散をも小さくし、それだ
け高感度化が図れるという期待も存在する。
In the above configuration, by circulating a buffer solution containing an appropriate amount of fluorine in the buffer line (31),
The influence of the memory effect of the ion electrode is reduced, and distilled water containing no fluorine is used as the carrier liquid. The anion exchange resin column (35) in the carrier line (32) adsorbs and removes the fluorine eluted from the fluororesin used as the seal material of the plunger pump (34), and eliminates the influence of the measured value. Thus, the sample solution introduced into the mixing coil (33) is mixed 1: 1 with the buffer solution, and before and after that, there is a 1: 1 mixed phase of the buffer solution and the carrier solution each containing an appropriate amount of fluorine. Since they are in contact with each other, there is also an expectation that the above-mentioned memory effect can be prevented and the diffusion of the sample solution can be reduced, and the sensitivity can be improved accordingly.

また、電極構体(30)において、参照電極Erにおいても
フッ素イオン電極を用いたことは、一般に で表わされる基準電位E0の値が、フッ素イオン電極とフ
ッ素イオン電極以外の常套的な参照電極(Ag/AgCl)に
おいて比較的大きい固有の値となり、測定値記録用レコ
ーダの測定範囲内に入らないという不都合を排除したも
のである。したがって、参照電極側の溶液フッ素濃度を
適当に調整することによりレコーダの感度を上げ、極低
濃度のフッ素を測定する場合においても、そのレコーダ
の許容範囲内にE0電位を設定することが可能となる。
Further, in the electrode structure (30), it is generally said that the fluorine ion electrode is also used as the reference electrode Er. The value of the reference potential E 0 represented by is a relatively large specific value for the fluorine ion electrode and the conventional reference electrode (Ag / AgCl) other than the fluorine ion electrode, and falls within the measurement range of the measurement value recording recorder. It eliminates the inconvenience of not being present. Therefore, the solution the fluorine concentration of the reference electrode side increases the recorder sensitivity by appropriately adjusting, in a case of measuring a very low concentration of fluorine also possible to set the E 0 potential within the allowable range of the recorder Becomes

上記の測定装置において、バッファー液(ヘキサミン緩
衝液)に添加するフッ素濃度とピーク値(電位差)の関
係は第4図に示す通りである。すなわち、バッファー溶
液中のフッ素濃度(パラメータ)を0.01、0.05、0.1、
0.5mgF/と変化させた場合、濃度の上昇とともにピー
ク値は低下するが、電極の応答は速くなり、一試料に要
する測定時間が短くなる。
In the above measuring device, the relationship between the concentration of fluorine added to the buffer solution (hexamine buffer solution) and the peak value (potential difference) is as shown in FIG. That is, the fluorine concentration (parameter) in the buffer solution is 0.01, 0.05, 0.1,
When the concentration is changed to 0.5 mgF /, the peak value decreases as the concentration increases, but the electrode response becomes faster and the measurement time required for one sample becomes shorter.

次に、流速とピーク値の関係は第5図に示す通りであ
る。すなわち、流速(パラメータ)の増大とともにピー
ク値は減少し、0.6ml/minのときのピーク値に比して1.8
ml/minのピーク値はその約80%、3.0ml/minで約68%に
減少している。一方、流速の増大とともに電極の応答は
速くなり、標準溶液を注入後、ピークの最大値までに要
する時間は0.6ml/minで約60秒、1.8ml/minで約20秒、そ
して、3.0ml/minでは約10秒であった。
Next, the relationship between the flow velocity and the peak value is as shown in FIG. That is, the peak value decreases as the flow velocity (parameter) increases, and the peak value decreases by 1.8% compared to the peak value at 0.6 ml / min.
The peak value of ml / min is reduced to about 80% and to 68% at 3.0 ml / min. On the other hand, as the flow rate increases, the electrode response becomes faster, and the time required to reach the maximum peak after injection of the standard solution is about 60 seconds at 0.6 ml / min, about 20 seconds at 1.8 ml / min, and 3.0 ml. It was about 10 seconds at / min.

次に、試料のループ容量とピーク値との関係は第6図に
示す通りである。第6図において、ループ容量(パラメ
ータ)が0.05、0.1、0.2及び0.3mlと増大するにつれ
て、ピーク高さも増大するが、0.3mlを越えると、0.4及
び0.5mlとなっても、ほとんどピーク高さは増大しな
い。これは当該条件下において、0.3ml以上の試料量で
電極がほぼ平衡電位に達するものと考えられる。
Next, the relationship between the loop capacity of the sample and the peak value is as shown in FIG. In Fig. 6, the peak height increases as the loop volume (parameter) increases to 0.05, 0.1, 0.2 and 0.3 ml, but when it exceeds 0.3 ml, the peak height almost reaches 0.4 and 0.5 ml. Does not increase. It is considered that under this condition, the electrode reaches almost equilibrium potential with a sample volume of 0.3 ml or more.

第7図には検量線作成中における2.0〜50.0μgF/の濃
度の標準溶液の記録チャートが示されている。この場
合、右端のピークは2.0μgF/の標準溶液0.1mlの測定
結果であり、このピーク形状の鋭敏性より見て約0.5μg
F/程度の極低濃度(絶対量0.05ngF)においても検出
し得ることが予測される。さらに、第8図は濃度20μgF
/での再現性を確認するための記録チャートであり、
これは変動係数で約2%という良好な結果を示してい
る。
FIG. 7 shows a recording chart of a standard solution having a concentration of 2.0 to 50.0 μgF / during preparation of a calibration curve. In this case, the peak at the right end is the measurement result of 0.1 μl of 2.0 μg F / standard solution, which is about 0.5 μg from the sensitivity of the peak shape.
It is expected that detection is possible even at an extremely low concentration of F / degree (absolute amount of 0.05 ngF). Furthermore, Figure 8 shows a concentration of 20 μgF.
It is a recording chart for confirming reproducibility at /
This shows a good result with a coefficient of variation of about 2%.

発明の効果 以上の通り本発明のフッ素単離装置によれば、従来は数
時間〜数日間という長時間を要したフッ素の分離をわず
か10分間程度で外部汚染のおそれもなく、高精度に実施
できるようになった。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the fluorine isolation device of the present invention, the separation of fluorine, which conventionally takes a long time of several hours to several days, is performed with high accuracy without fear of external contamination in only about 10 minutes. I can do it now.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明のフッ素単離装置の好ましい実施例を示
す断面略図、 第2図は第1図の装置の要部である熱分解管の構成を示
す断面図、 第3図は本発明によるフローインジェクション−イオン
電極法を実施するための好ましい流路構成を示す線図、 第4図は上記の測定装置を用いたバッファー液フッ素濃
度とピーク値を示すグラフ、 第5図はフローインジェクションにおける流速とピーク
値との関係を示すグラフ、 第6図は試料のループ容量とピーク値を示すグラフ、 第7図は検量線作成時における標準溶液の記録チャー
ト、 第8図は比較的低い同一フッ素濃度におけるピーク再現
性を示す記録チャートである。 (1)……熱分解管 (2)……酸素/水蒸気供給ライン (4)……CuO充填管 (5)……CaO充填カラム (6)……フローメータ (7)……水フラスコ (16)……プレヒータ (17)……サブヒータ (18)……メインヒータ (30)……電極構体 (31)……バッファーライン (32)……キャリヤーライン (33)……ミキシングコイル (34)……プランジャポンプ (35)……陰イオン交換樹脂カラム (36)……サンプリングユニット (37)……イオン計
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a preferred embodiment of the fluorine isolation apparatus of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the constitution of a pyrolysis tube which is a main part of the apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is the present invention. Flow injection-a diagram showing a preferred flow path configuration for carrying out the ion electrode method, FIG. 4 is a graph showing a buffer solution fluorine concentration and a peak value using the above-mentioned measuring device, and FIG. 5 is a flow injection. A graph showing the relationship between the flow velocity and the peak value, Fig. 6 is a graph showing the loop volume and the peak value of the sample, Fig. 7 is a recording chart of the standard solution at the time of preparing the calibration curve, and Fig. 8 is a relatively low same fluorine. 6 is a recording chart showing peak reproducibility in concentration. (1) …… Pyrolysis tube (2) …… Oxygen / steam supply line (4) …… CuO packing tube (5) …… CaO packing column (6) …… Flow meter (7) …… Water flask (16) ) …… Preheater (17) …… Sub heater (18) …… Main heater (30) …… Electrode structure (31) …… Buffer line (32) …… Carrier line (33) …… Mixing coil (34) …… Plunger pump (35) …… Anion exchange resin column (36) …… Sampling unit (37) …… Ion meter

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料ボートを収容するための熱分解管と、
前記熱分解管の入口部から離れた部分を1000〜1100℃に
加熱することができるメインヒータと、前記熱分解管に
水蒸気を含む酸素気流を供給するための酸素/水蒸気供
給ラインと、前記熱分解管から排出される気体を凝縮し
てフッ素イオンを含む水溶液を回収するための凝集回収
ラインとを備えたフッ素高温気化分離装置において、 前記熱分解管が、サンプルボートの挿入口となる封閉可
能な入口端及びドレン分岐管を含む前記入口部と、前記
入口部から離れた部分を含む本体部、及び前記凝縮回収
ラインにつながら終端部とからなり、前記本体部を非石
英系耐熱材料より形成し、その両端を石英ガラス製の前
記入口部及び前記終端部に嵌合・連結したことを特徴と
するフッ素単離装置。
1. A pyrolysis tube for accommodating a sample boat,
A main heater capable of heating a portion apart from the inlet of the pyrolysis tube to 1000 to 1100 ° C., an oxygen / steam supply line for supplying an oxygen stream containing steam to the pyrolysis tube, and the heat In a fluorine high-temperature vaporization separation device equipped with a coagulation recovery line for condensing gas discharged from a decomposition tube to recover an aqueous solution containing fluorine ions, the thermal decomposition tube can be sealed as an insertion port of a sample boat. An inlet end including a separate inlet end and a drain branch pipe, a main body including a portion distant from the inlet, and a terminal end connected to the condensation recovery line, the main body being formed of a non-quartz heat-resistant material. And both ends thereof are fitted and connected to the inlet and the end made of quartz glass.
【請求項2】前記酸素/水蒸気供給ラインが酸素供給端
と、酸素ガス中の不純物有機フッ素を熱分解し、かつ酸
素ガス中に含まれる水分により加水分解してフッ化水素
を生成するための有機フッ素熱分解管と、前記分解生成
されたフッ化水素を吸着除去するための吸着カラムと、
前記フッ化水素吸着後の酸素ガスを通す水蒸気発生器と
を順次配列して構成されたことを特徴とする請求項1記
載の装置。
2. An oxygen / steam supply line for thermally decomposing an oxygen supply end and impurity organic fluorine in oxygen gas, and hydrolyzing with water contained in oxygen gas to produce hydrogen fluoride. An organic fluorine pyrolysis tube, an adsorption column for adsorbing and removing the hydrogen fluoride produced by decomposition,
The apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is configured by sequentially arranging a steam generator for passing oxygen gas after adsorbing hydrogen fluoride.
【請求項3】前記サンプルボートの一端から突出した柄
部の先端に外部磁界により駆動されるマグネットを固着
し、前記サンプルボートが前記マグネットの移動に伴っ
て前記熱分解管の本体部前半から前記本体部の奥まで移
動する間において、前記マグネットが前記入口部内に維
持されるように、前記熱分解管の各部と、サンプルボー
トの柄部との寸法関係を設定し、前記入口部に水蒸気の
結露を防止するためのプレヒータを装備したことを特徴
とする請求項1記載の装置。
3. A magnet driven by an external magnetic field is fixed to the tip of a handle protruding from one end of the sample boat, and the sample boat moves from the first half of the main body of the pyrolysis tube as the magnet moves. While moving to the back of the main body part, the dimensional relationship between each part of the pyrolysis tube and the handle part of the sample boat is set so that the magnet is maintained in the inlet part, and water vapor is introduced into the inlet part. The apparatus according to claim 1, further comprising a preheater for preventing dew condensation.
【請求項4】前記熱分解管の本体部において前記入口部
とメインヒーター配置部分との中間の外周にサブヒータ
を装備し、前記サンプルボートがこの部分に位置する間
において百数10℃〜数100℃まで昇温加熱されるように
し、前記本体部の後半を含む主要部分の外周において前
記メインヒータを装備したことを特徴とする請求項1記
載の装置。
4. A sub-heater is provided on the outer periphery of the main part of the pyrolysis tube in the middle of the inlet part and the main heater arrangement part, and while the sample boat is located in this part, hundreds of degrees Celsius to several hundreds of degrees 2. The apparatus according to claim 1, wherein the main heater is provided so as to be heated up to 0 ° C. and provided on the outer periphery of the main part including the latter half of the main body.
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