JPH0727758A - Analytical method of nitrogen compound and phosphorus compound in water and photooxidation and decomposition apparatus - Google Patents
Analytical method of nitrogen compound and phosphorus compound in water and photooxidation and decomposition apparatusInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は工場や事業所などから出
る排水や、河川や湖沼などの環境水に含まれる微量の窒
素化合物とリン化合物を分析する方法に関するものであ
る。本発明はまた、そのような分析方法で試料水中の窒
素化合物とリン化合物を酸化してそれぞれ硝酸イオンと
リン酸イオンに変える酸化分解装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for analyzing trace amounts of nitrogen compounds and phosphorus compounds contained in wastewater discharged from factories and business establishments and environmental water such as rivers and lakes. The present invention also relates to an oxidative decomposition apparatus which oxidizes nitrogen compounds and phosphorus compounds in the sample water by such an analysis method to convert them into nitrate ions and phosphate ions, respectively.
【0002】[0002]
【従来の技術】我が国においては水中の窒素化合物やリ
ン化合物の分析方法は、JISのK0102や環境庁告
示140号によって公的に規格化されている。水中の窒
素化合物は硝酸イオン、亜硝酸イオン、アンモニウムイ
オン又は有機態窒素として存在している。これらの水中
窒素を全て測定するTN(全窒素)分析方法では、全て
の窒素化合物を硝酸イオンに変えて測定するが、アンモ
ニウムイオンや有機体窒素は硝酸イオンに酸化されにく
い。そこで、TN測定では試料水にアルカリ性ペルオキ
ソ二硫酸カリウム溶液を加えて120℃で30分間加熱
し、全ての窒素化合物を硝酸イオンに酸化する。それを
冷却した後、pHを2〜3に調整し、硝酸イオンによる
波長220nmでの紫外線吸光度を測定している。2. Description of the Related Art In Japan, analysis methods for nitrogen compounds and phosphorus compounds in water are officially standardized by JIS K0102 and Environmental Agency Notification No. 140. Nitrogen compounds in water are present as nitrate ions, nitrite ions, ammonium ions or organic nitrogen. In the TN (total nitrogen) analysis method for measuring all nitrogen in these water, all nitrogen compounds are converted into nitrate ions for measurement, but ammonium ions and organic nitrogen are not easily oxidized to nitrate ions. Therefore, in the TN measurement, an alkaline potassium peroxodisulfate solution is added to sample water and heated at 120 ° C. for 30 minutes to oxidize all nitrogen compounds into nitrate ions. After cooling it, the pH was adjusted to 2-3, and the ultraviolet absorbance at a wavelength of 220 nm due to nitrate ions was measured.
【0003】一方、水中のリン化合物はリン酸イオン、
加水分解性リン、又は有機態リンとして存在している。
TP(全リン)測定では中性状態でペルオキソ二硫酸カ
リウムを酸化剤として添加し、120℃で30分間加熱
することによって全てのリン化合物をリン酸イオンに酸
化する。リン酸イオンは特有の光吸収を持たないので、
リン酸イオンを測定するには、冷却後に発色剤としてモ
リブデン酸アンモニウム溶液とL−アスコルビン酸溶液
を添加して発色させ、波長880nmでの吸光度を測定
している。On the other hand, phosphorus compounds in water are phosphate ions,
It exists as hydrolyzable phosphorus or organic phosphorus.
In TP (total phosphorus) measurement, potassium peroxodisulfate is added as an oxidant in a neutral state, and all phosphorus compounds are oxidized to phosphate ions by heating at 120 ° C. for 30 minutes. Since the phosphate ion does not have a unique light absorption,
To measure the phosphate ion, after cooling, an ammonium molybdate solution and an L-ascorbic acid solution are added as color formers to develop color, and the absorbance at a wavelength of 880 nm is measured.
【0004】他のTN測定方法では、酸化触媒を用いて
500℃以上の高温で硝酸イオンに酸化した後、化学発
光法により窒素酸化物として測定したり、窒素酸化物を
さらに酸化還元反応管(約600℃)に通して窒素ガス
に分解してガスクロマトグラフ法で窒素として測定して
いる。さらに他の方法としては、試料水にオゾンを供給
してオゾン酸化する方法も行なわれており、そのオゾン
酸化は、TN測定ではアルカリ性下、TP測定では酸性
下で行なわれている。In another TN measuring method, after oxidation to nitrate ions at a high temperature of 500 ° C. or higher using an oxidation catalyst, it is measured as a nitrogen oxide by a chemiluminescence method, or the nitrogen oxide is further analyzed in a redox reaction tube ( It is passed through about 600 ° C.) to decompose into nitrogen gas and measured as nitrogen by gas chromatography. As another method, a method of supplying ozone to sample water to oxidize ozone is also performed. The ozone oxidation is performed under alkaline conditions in TN measurement and under acidic conditions in TP measurement.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】試料水中のTN測定と
TP測定を共通の分析計で分析するようにした装置はな
い。これは、酸化剤による酸化やオゾン酸化では、窒素
化合物の酸化をアルカリ性下で行ない、リン化合物の酸
化を中性下又は酸性下で行なうというように、酸化の際
のpH条件が異なるためである。また、酸化剤による酸
化方法では水の沸点以上の120℃というような高温に
加熱するため、耐圧構造の反応釜を必要とし、酸化装置
の構造や操作が複雑になり、高価格になる問題がある。
酸化剤は消耗するため頻繁に補充しなければならず、ラ
ンニングコストが高くなる問題もある。There is no device that analyzes TN measurement and TP measurement in sample water with a common analyzer. This is because in the oxidation by an oxidant and the ozone oxidation, the pH condition at the time of oxidation is different such that the oxidation of the nitrogen compound is carried out under alkaline condition and the oxidation of the phosphorus compound is carried out under neutral condition or acidic condition. . In addition, in the oxidation method using an oxidant, since it is heated to a high temperature such as 120 ° C., which is higher than the boiling point of water, a reaction vessel having a pressure resistant structure is required, and the structure and operation of the oxidizer becomes complicated, resulting in high cost. is there.
Since the oxidant is consumed, it must be replenished frequently, which causes a problem of high running cost.
【0006】触媒を用いて窒素化合物を酸化する方法
は、500℃以上というような高温が必要であり、かつ
触媒の劣化が激しい。装置も構造が複雑になり、保守が
困難であるだけでなく、触媒を使用した分析法は一般に
モニタとして現場で使用するのに不向きである。オゾン
酸化法では中性域での酸化力が弱いため、窒素化合物の
酸化についてもリン化合物の酸化についてもそれぞれp
Hを調整する機構を要し、装置の構造が複雑になる。ま
た、酸とアルカリのpH調整液も消耗品として必要にな
る。このように、従来の分析方法では窒素化合物とリン
化合物を共通に測定することができないだけでなく、コ
スト高にもなり、また連続モニタとしての適性に欠け、
使用するのが困難である。The method of oxidizing a nitrogen compound using a catalyst requires a high temperature such as 500 ° C. or higher, and the deterioration of the catalyst is severe. Not only is the device complicated in structure and difficult to maintain, but also analytical methods using catalysts are generally unsuitable for on-site use as monitors. Since the ozone oxidation method has a weak oxidizing power in the neutral range, both the oxidation of nitrogen compounds and the oxidation of phosphorus compounds are p.
A mechanism for adjusting H is required, and the structure of the device becomes complicated. Further, a pH adjusting liquid of acid and alkali is also required as a consumable item. In this way, the conventional analysis method not only cannot measure nitrogen compounds and phosphorus compounds in common, but also increases the cost and lacks the suitability as a continuous monitor.
Difficult to use.
【0007】そこで、本発明は試料水中の窒素化合物と
リン化合物を共通に測定できるようにするとともに、長
時間連続して分析することも可能な分析方法を提供する
ことを目的とするものである。本発明はまた、そのよう
な分析方法で窒素化合物とリン化合物をともに酸化して
硝酸イオンとリン酸イオンに変換するのに好都合な装置
を提供することを目的とするものである。Therefore, it is an object of the present invention to provide an analysis method that enables common measurement of nitrogen compounds and phosphorus compounds in sample water and that enables continuous analysis for a long time. . It is another object of the present invention to provide a convenient device for oxidizing both nitrogen compounds and phosphorus compounds into nitrate ions and phosphate ions by such an analytical method.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の分析方法は、次
の工程(A)から(C)を含んで水中の窒素化合物とリ
ン化合物とをともに分析するようにした。(A)試料水
を50〜100℃に加温し、酸素又はオゾンを含有した
ガスを吹き込みながら、その試料水に紫外線を照射する
酸化工程、(B)酸化された試料水の硝酸イオンを吸光
光度法により測定する工程、(C)酸化された試料水に
リン酸イオンと選択的に反応する発色剤を添加し、その
発色液を吸光光度法により測定する工程。The analysis method of the present invention includes the following steps (A) to (C) to analyze both nitrogen compounds and phosphorus compounds in water. (A) An oxidizing step of heating sample water to 50 to 100 ° C. and irradiating the sample water with ultraviolet rays while blowing a gas containing oxygen or ozone, and (B) absorbing nitrate ions of the oxidized sample water. Step of measuring by photometric method, (C) Step of adding a color-developing agent that selectively reacts with phosphate ion to oxidized sample water, and measuring the color-developing solution by absorptiometric method.
【0009】本発明の分析方法で用いる光酸化分解装置
は、試料水出入口とガス供給口を有する酸化反応槽と、
その酸化反応槽内に紫外線を照射する紫外光源と、その
酸化反応槽を加温する加温手段と、を備え、その酸化反
応槽に収容された試料水をその加温手段により50〜1
00℃に加温し、ガス供給口から酸素又はオゾンを含有
したガスをその試料水に吹き込みながら、紫外光源から
その試料水に紫外線を照射して試料水中の窒素化合物と
リン化合物をともに酸化してそれぞれ硝酸イオンとリン
酸イオンとする。The photo-oxidative decomposition apparatus used in the analysis method of the present invention comprises an oxidation reaction tank having a sample water inlet / outlet port and a gas supply port,
An ultraviolet light source for irradiating the inside of the oxidation reaction tank with an ultraviolet ray and a heating means for heating the oxidation reaction tank are provided, and the sample water contained in the oxidation reaction tank is heated by the heating means to 50 to 1
While heating to 00 ° C and blowing a gas containing oxygen or ozone into the sample water from a gas supply port, the sample water is irradiated with ultraviolet rays from an ultraviolet light source to oxidize both nitrogen compounds and phosphorus compounds in the sample water. And nitrate and phosphate, respectively.
【0010】[0010]
【作用】試料水に吹き込まれたガス中の酸素やオゾンに
紫外線が照射されると次のような反応が起こり、水中に
酸素原子やオゾンが発生する。 O2+UV(185nm) → 2O O+O2 → O3 O3+UV(254nm) → O+O2 酸素原子やオゾンは酸化力をもっているので、試料水中
の窒素化合物やリン化合物を酸化してそれぞれ硝酸イオ
ンやリン酸イオンに変える。When oxygen or ozone in the gas blown into the sample water is irradiated with ultraviolet rays, the following reaction occurs and oxygen atoms or ozone are generated in the water. O 2 + UV (185 nm) → 2O O + O 2 → O 3 O 3 + UV (254 nm) → O + O 2 Since oxygen atoms and ozone have oxidizing power, nitrogen compounds and phosphorus compounds in the sample water are oxidized to form nitrate ions and phosphorus ions, respectively. Change to acid ions.
【0011】また、有機化合物が存在している場合に
は、その有機化合物の不飽和結合を切断する。不飽和結
合による紫外線吸収は硝酸イオンの特有の吸収の干渉と
なるが、不飽和結合が酸素原子やオゾンにより切断され
ることによって干渉が除去される。例えば、図3はNO
2C6H4OHを含む試料水(窒素濃度で1ppmに相当
する試料水)の紫外線照射前の吸収スペクトルaと空気
を吹き込みながら紫外線照射した後の吸収スペクトルb
を表わしたものである。紫外線照射前の試料水には、約
340nm付近に最大吸収をもち、400nm以下に吸
収帯をもつ不飽和結合の紫外線吸収が見られる。空気を
吹き込みながら紫外線を照射して光酸化分解を行なわせ
ると、不飽和結合が消滅し、硝酸イオン特有のスペクト
ルのみが検出されるようになる。これにより、硝酸イオ
ン測定の精度が大幅に向上する。試料水を50〜100
℃に加温するのは、加温により光酸化分解反応が大幅に
促進されるからである。If an organic compound is present, the unsaturated bond of the organic compound is cleaved. Ultraviolet absorption by the unsaturated bond causes interference of absorption peculiar to nitrate ion, but the interference is removed by cutting the unsaturated bond by oxygen atom or ozone. For example, NO in FIG.
Absorption spectrum a of sample water containing 2 C 6 H 4 OH (sample water equivalent to 1 ppm in nitrogen concentration) before ultraviolet irradiation and absorption spectrum b after ultraviolet irradiation while blowing air.
It represents. In the sample water before ultraviolet irradiation, ultraviolet absorption of an unsaturated bond having a maximum absorption at about 340 nm and an absorption band at 400 nm or less is observed. When UV irradiation is performed while blowing air to cause photooxidative decomposition, the unsaturated bond disappears and only the spectrum specific to nitrate ion is detected. This greatly improves the accuracy of nitrate ion measurement. Sample water 50-100
The temperature is raised to 0 ° C. because the photooxidative decomposition reaction is greatly promoted by the heating.
【0012】[0012]
【実施例】図1は本発明方法の一実施例を工程順に示し
たものであり、図2は測定装置の概略構成を示したもの
である。また図4は光酸化分解を行なう光酸化分解槽の
一例を表わしたものである。図2の構成図において、2
は光酸化分解槽であり、50〜100℃に加温できるよ
うに加温手段を備え、試料水に酸素又は空気を供給する
手段と、試料水に紫外線を照射する手段も備えている。
光酸化分解槽2で紫外線照射により窒素とリンの化合物
がそれぞれ硝酸イオンとリン酸イオンに酸化された後の
試料水が、測定槽8へ導かれる。10は測定槽8の試料
水の硝酸イオンの吸光度と、発色剤が添加された後のリ
ン酸イオンによる発色量を吸光度として測定する吸光光
度計である。測定槽8にはリン酸イオンの測定のため
に、モリブデン酸アンモニウム溶液とL−アスコルビン
酸溶液がそれぞれ計量器12,14で計量され、混合さ
れて供給される。光酸化分解槽2及び測定槽8には洗浄
のために洗浄水が供給される。FIG. 1 shows one embodiment of the method of the present invention in the order of steps, and FIG. 2 shows a schematic structure of a measuring apparatus. FIG. 4 shows an example of a photo-oxidative decomposition tank for performing photo-oxidative decomposition. In the configuration diagram of FIG. 2, 2
Is a photo-oxidative decomposition tank, which is provided with a heating means so that it can be heated to 50 to 100 ° C., a means for supplying oxygen or air to the sample water, and a means for irradiating the sample water with ultraviolet rays.
The sample water after the nitrogen and phosphorus compounds are oxidized to nitrate ions and phosphate ions by the irradiation of ultraviolet rays in the photooxidation decomposition tank 2 is introduced into the measurement tank 8. Reference numeral 10 is an absorptiometer for measuring the absorbance of nitrate ions of the sample water in the measuring tank 8 and the amount of color development by the phosphate ions after the addition of the coloring agent as the absorbance. The ammonium molybdate solution and the L-ascorbic acid solution are measured by the measuring instruments 12 and 14 and mixed and supplied to the measuring tank 8 for the measurement of phosphate ions. Cleaning water is supplied to the photo-oxidative decomposition tank 2 and the measuring tank 8 for cleaning.
【0013】図4に光酸化反応槽2の一例を示す。
(A)は上面図、(B)は正面断面図である。図4は内
筒式光酸化分解槽であり、反応槽20内に紫外線照射用
の低圧水銀灯22が設けられ、反応槽20内で試料水と
直接接触する。低圧水銀灯22は短波長の紫外線、例え
ば185nmに輝度を有する。反応槽20の底部には空
気入口24、試料水入口26及び試料水出口28が設け
られ、それらの入口や出口にはチューブ接続できるよう
に接手が設けられている。試料液導入時のオーバーフロ
ー液を排出するために、反応槽20の上部には側管30
が設けられている。側管30にもチューブ接続用の接手
が設けられている。FIG. 4 shows an example of the photooxidation reaction tank 2.
(A) is a top view and (B) is a front sectional view. FIG. 4 shows an inner cylinder type photo-oxidative decomposition tank, in which a low-pressure mercury lamp 22 for irradiating ultraviolet rays is provided in the reaction tank 20 and is in direct contact with sample water in the reaction tank 20. The low-pressure mercury lamp 22 has a short-wavelength ultraviolet light, for example, 185 nm. An air inlet 24, a sample water inlet 26, and a sample water outlet 28 are provided at the bottom of the reaction tank 20, and joints are provided at these inlets and outlets so that a tube can be connected. In order to discharge the overflow liquid at the time of introducing the sample liquid, a side tube 30 is provided at the upper part of the reaction tank 20.
Is provided. The side tube 30 is also provided with a joint for tube connection.
【0014】反応槽20はアルミニウム製であり、カー
トリッジヒータ32と温度センサ34が埋め込まれてお
り、反応槽20は約90℃に温度制御される。反応槽2
0の周囲は保温材としての断熱材36で被われている。
反応槽20の内面は紫外線を多重反射させるために、鏡
面研磨されてミラー構造になっている。反応槽20の材
質はアルミニウムに限らず、ステンレスやガラスなどを
用いることもできる。ステンレスの場合も鏡面研磨して
ミラー構造とするのが好ましい。ガラスの場合、パイレ
ックスガラスは紫外線を透過しないので、内面を銀鏡や
アルミニウム蒸着膜によりミラー構造とし、紫外線透過
ガラスの場合は外面に銀鏡やアルミニウム蒸着膜を形成
してミラー構造とすることができる。反応槽20をミラ
ー構造にすれば紫外線放射光を有効に活用することがで
き、分解効率が著しく向上する。The reaction tank 20 is made of aluminum, a cartridge heater 32 and a temperature sensor 34 are embedded, and the temperature of the reaction tank 20 is controlled to about 90.degree. Reaction tank 2
The periphery of 0 is covered with a heat insulating material 36 as a heat insulating material.
The inner surface of the reaction tank 20 is mirror-polished to have a mirror structure for multiple reflection of ultraviolet rays. The material of the reaction tank 20 is not limited to aluminum, but stainless steel, glass, or the like can be used. Also in the case of stainless steel, it is preferable to mirror-polish to form a mirror structure. In the case of glass, since Pyrex glass does not transmit ultraviolet rays, it is possible to form a mirror structure by forming a silver mirror or an aluminum vapor deposition film on the inner surface and by forming a silver mirror or aluminum vapor deposition film on the outer surface in the case of ultraviolet ray transmitting glass. If the reaction tank 20 has a mirror structure, the ultraviolet radiation can be effectively used, and the decomposition efficiency is significantly improved.
【0015】紫外線放射源としては低圧水銀灯22に限
らず、エキシマレーザ、重水素ランプ、キセノンラン
プ、Hg−Zn−Pbランプなど、強いエネルギーで紫
外線を放射できる光源であればいずれも使用することが
できる。低圧水銀灯は安価で長寿命である点でモニタと
しての適性があるので好都合である。低圧水銀灯22と
して直径が約18mmの紫外線透過ガラスからなる紫外
線ランプは、放電電流0.8A、放電電圧100Vで、
U字型に加工されている。これを2本反応槽に装着し、
試料水に浸漬すれば、反応槽20内の水量は約100m
lになる。23は低圧水銀灯22を点灯させる電源トラ
ンス、37は反応槽20の温度を制御する温調器であ
る。酸化分解時に低圧水銀灯22が点灯され、紫外線が
反応槽20内の試料水に照射され、空気入口24から約
0.1リットル/分で空気が供給される。The ultraviolet radiation source is not limited to the low-pressure mercury lamp 22, but any light source capable of emitting ultraviolet light with strong energy, such as an excimer laser, a deuterium lamp, a xenon lamp, or a Hg-Zn-Pb lamp, can be used. it can. The low-pressure mercury lamp is convenient because it is inexpensive and has a long life and is suitable as a monitor. As the low-pressure mercury lamp 22, an ultraviolet lamp made of ultraviolet-transparent glass with a diameter of about 18 mm is a discharge current of 0.8 A and a discharge voltage of 100 V.
It is processed into a U shape. Attach this to two reaction vessels,
If immersed in the sample water, the amount of water in the reaction tank 20 is about 100 m.
It becomes l. 23 is a power transformer for lighting the low-pressure mercury lamp 22, and 37 is a temperature controller for controlling the temperature of the reaction tank 20. At the time of oxidative decomposition, the low pressure mercury lamp 22 is turned on, the sample water in the reaction tank 20 is irradiated with ultraviolet rays, and air is supplied from the air inlet 24 at about 0.1 liter / minute.
【0016】次に、この実施例について図1のフローチ
ャートを参照して動作を説明する。試料水はフィルタな
どで予め大きな汚物が除去された後、計量されながら試
料入口26を経て反応槽20へ供給される。反応槽20
では試料水が90℃に加温され、空気入口24から空気
が供給されながら、20分間にわたって低圧水銀灯22
により紫外線が試料水に照射される。この紫外線照射に
より、反応槽20内では次の反応が起こっていると考え
られる。 O2+UV(185nm) → 2O O+O2 → O3 O3+UV(254nm) → O+O2 O+O3 → 2O2 (O,O3)+(窒素化合物,リン化合物)→ 硝酸イ
オン,リン酸イオン (O,O3)+不飽和化合物 → 飽和化合物,CO2,
H2ONext, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The sample water is supplied to the reaction tank 20 through the sample inlet 26 while being measured after the large dirt is removed by a filter or the like. Reaction tank 20
Then, the sample water is heated to 90 ° C., and air is supplied from the air inlet 24 while the low pressure mercury lamp 22 is supplied for 20 minutes.
The sample water is irradiated with the ultraviolet rays. It is considered that the next reaction occurs in the reaction tank 20 due to the irradiation of ultraviolet rays. O 2 + UV (185 nm) → 2O O + O 2 → O 3 O 3 + UV (254 nm) → O + O 2 O + O 3 → 2O 2 (O, O 3 ) + (nitrogen compound, phosphorus compound) → nitrate ion, phosphate ion (O , O 3 ) + unsaturated compound → saturated compound, CO 2 ,
H 2 O
【0017】光酸化分解終了後、反応槽20内の試料水
の一部又は全部を測定槽8へ取り出して吸光光度計10
により波長220nmで硝酸イオンを測定する。次に、
測定槽8にモリブデン酸アンモニウム溶液とL−アスコ
ルビン酸溶液を添加して発色反応させる。その発色した
液を吸光光度計10により波長880nmでリン酸イオ
ンを測定する。After the photo-oxidative decomposition is completed, a part or all of the sample water in the reaction tank 20 is taken out to the measuring tank 8 and the absorptiometer 10 is used.
To measure nitrate ion at a wavelength of 220 nm. next,
An ammonium molybdate solution and an L-ascorbic acid solution are added to the measuring tank 8 to cause a color reaction. Phosphate ion of the color-developed liquid is measured with an absorptiometer 10 at a wavelength of 880 nm.
【0018】この方法により、標準物質を用いて窒素化
合物とリン化合物を測定したときの回収率を表1に示
す。回収率とは試料水中の窒素化合物やリン化合物がそ
れぞれ硝酸イオンやリン酸イオンに酸化された割合を示
している。回収率100%は全ての窒素化合物やリン化
合物が酸化されてそれぞれ硝酸イオンやリン酸イオンに
変換されたことを意味する。各標準物質の窒素とリンの
濃度はそれぞれ1ppm(w/v)とした。Table 1 shows the recovery rates when nitrogen compounds and phosphorus compounds were measured using standard substances by this method. The recovery rate indicates the ratio of the nitrogen compounds and phosphorus compounds in the sample water oxidized to nitrate ions and phosphate ions, respectively. A recovery rate of 100% means that all nitrogen compounds and phosphorus compounds were oxidized and converted into nitrate ions and phosphate ions, respectively. The concentration of nitrogen and phosphorus of each standard substance was 1 ppm (w / v).
【0019】[0019]
【表1】 成分 回収率(%) 窒素化合物 NaNO2 103 NO2C6H4OH 101 NH4Cl 101 (NH4)2SO2 98 HOOCCH2CH(NH2)COOH 99 リン化合物 (HOCH2)2CHONO2PO3 98 C6H5Na2PO4 106 CH3P(C6H5)3Br 94[Table 1] Component recovery rate (%) Nitrogen compound NaNO 2 103 NO 2 C 6 H 4 OH 101 NH 4 Cl 101 (NH 4 ) 2 SO 2 98 HOOCCH 2 CH (NH 2 ) COOH 99 Phosphorus compound (HOCH 2 ) 2 CHONO 2 PO 3 98 C 6 H 5 Na 2 PO 4 106 CH 3 P (C 6 H 5 ) 3 Br 94
【0020】表1の結果から、いずれも回収率がほぼ1
00%であり、良好な値を示している。このように、反
応槽20では窒素化合物とリン化合物がともに酸化され
てそれぞれ硝酸イオンとリン酸イオンに変換され、1台
の分析装置で窒素化合物とリン化合物がともに測定でき
ることが明らかになった。From the results of Table 1, the recovery rate is almost 1 in all cases.
The value is 00%, which is a good value. As described above, it has been clarified that both the nitrogen compound and the phosphorus compound are oxidized in the reaction tank 20 to be converted into nitrate ion and phosphate ion, respectively, and both the nitrogen compound and the phosphorus compound can be measured by one analyzer.
【0021】ここで、図4の光酸化分解槽を用い、標準
試料として1ppmの臭化メチルトリフェニルホスホニ
ウムを含んだ試料水を測定した結果から紫外線照射時の
温度効果と曝気効果を図5により説明する。まず、試料
水を60℃に加温した状態で、空気入口26から空気を
供給した場合と供給しない場合とを比較すると、回収率
に約3倍の開きがある。紫外線照射の際に空気を供給す
ることによって酸素原子又はオゾンによる酸化が有効に
作用していることが分かる。紫外線照射時に試料水に空
気を供給しながら、温度を変えた場合について比較して
みると、60℃と80℃で回収率に差がみられ、温度が
高い方が酸化反応が促進されることが明らかである。Here, using the photo-oxidative decomposition tank of FIG. 4, the sample water containing 1 ppm of methyltriphenylphosphonium bromide as a standard sample was measured and the temperature effect and aeration effect at the time of ultraviolet irradiation are shown in FIG. explain. First, when the sample water is heated to 60 ° C. and the case where air is supplied from the air inlet 26 and the case where it is not supplied are compared, there is a difference in recovery rate of about three times. It can be seen that the supply of air during the irradiation of ultraviolet rays effectively acts on the oxidation by oxygen atoms or ozone. When comparing the case where the temperature was changed while supplying air to the sample water during UV irradiation, there was a difference in the recovery rate between 60 ° C and 80 ° C, and the oxidation reaction was promoted at higher temperatures. Is clear.
【0022】図6には反応槽内面での紫外線多重反射の
効果を測定した結果を示す。反応槽20としてその内面
が紫外線反射するように鏡面処理された場合aと、され
ていない場合bの比較である。試料水は1ppmの窒素
を含む塩化アンモニウム水溶液であり、温度を90℃に
し、空気を約100ml/分で供給した。この結果、紫
外線の多重反射により光酸化分解反応に著しい効果がみ
られる。FIG. 6 shows the results of measuring the effect of multiple reflection of ultraviolet rays on the inner surface of the reaction vessel. A comparison is made between a case where the inner surface of the reaction tank 20 is mirror-finished so as to reflect ultraviolet rays, and b where it is not. The sample water was an ammonium chloride aqueous solution containing 1 ppm of nitrogen, the temperature was set to 90 ° C., and air was supplied at about 100 ml / min. As a result, the multi-reflection of ultraviolet rays has a remarkable effect on the photo-oxidative decomposition reaction.
【0023】光酸化分解槽2は種々の変形が可能であ
る。例えば試料水が海水や塩分の多い水である場合は、
反応槽はガラス製であることが好ましい。図7は反応槽
をガラス製とした内筒式光酸化分解槽の例を示したもの
である。(A)は上面図、(B)は正面断面図である。
パイレックスなどのガラス製反応槽40の底部に空気入
口24、試料入口26及び試料出口28が設けられ、上
部には側管としてオーバーフロー液出口30が設けられ
ている。反応槽40の側部及び底部には反応槽40の外
側に接して熱伝導性のよい金属製保護槽42が設けら
れ、保護槽42にはカートリッジヒータ32と温度セン
サ34が埋め込まれている。他の構造は図4のものと同
じであり、反応槽40内に低圧水銀灯22が装着される
ようになっており、保護槽42の外側は断熱材36で被
われている。The photo-oxidation decomposition tank 2 can be modified in various ways. For example, if the sample water is seawater or salty water,
The reaction tank is preferably made of glass. FIG. 7 shows an example of an inner cylinder type photooxidation decomposition tank in which the reaction tank is made of glass. (A) is a top view and (B) is a front sectional view.
An air inlet 24, a sample inlet 26, and a sample outlet 28 are provided at the bottom of a glass reaction tank 40 such as Pyrex, and an overflow liquid outlet 30 is provided as a side tube at the top. A metal protective tank 42 having good thermal conductivity is provided in contact with the outside of the reaction tank 40 at the side and bottom of the reaction tank 40, and the cartridge heater 32 and the temperature sensor 34 are embedded in the protective tank 42. The other structure is the same as that of FIG. 4, the low-pressure mercury lamp 22 is mounted in the reaction tank 40, and the outside of the protection tank 42 is covered with the heat insulating material 36.
【0024】図4及び図7の光酸化分解槽において、試
料入口26は底部に限らず、側部又は上部に設けてもよ
い。また、試料入口が底部に設けられている場合に試料
入口と空気入口が合流し、反応槽に接続される部分では
共通の1つの入口となるようにすることもできる。In the photooxidation decomposition tank of FIGS. 4 and 7, the sample inlet 26 is not limited to the bottom portion, but may be provided at the side portion or the upper portion. Further, when the sample inlet is provided at the bottom, the sample inlet and the air inlet may be merged, and a common one inlet may be provided at a portion connected to the reaction tank.
【0025】図8には紫外線光源を反応槽の外側に配置
した外筒式光酸化分解槽の一例を示す。図8では、2本
の低圧水銀灯50は反応槽52の外側に配置されてい
る。反応槽52は紫外線透過ガラスで形成されている。
54は反応槽52の支持部材である。空気入口、試料入
口、試料出口、オーバーフロー液出口などの図示は簡略
化されている。紫外線の多重反射を行なわせるために
は、低圧水銀灯50の外側に紫外線反射用の外筒55を
設ける。56はヒータであり、外筒55の外側に設けら
れている。内筒式光酸化分解槽と外筒式光酸化分解槽を
比較すると、内筒式は放射線を有効に活用できるが、紫
外線ランプの汚れが発生しやすい。外筒式はその逆の特
性を備えている。FIG. 8 shows an example of an outer cylinder type photooxidation decomposition tank in which an ultraviolet light source is arranged outside the reaction tank. In FIG. 8, the two low-pressure mercury lamps 50 are arranged outside the reaction tank 52. The reaction tank 52 is made of ultraviolet transparent glass.
Reference numeral 54 is a support member for the reaction tank 52. Illustrations of the air inlet, sample inlet, sample outlet, overflow liquid outlet, etc. are simplified. In order to perform multiple reflection of ultraviolet rays, an outer tube 55 for reflecting ultraviolet rays is provided outside the low pressure mercury lamp 50. A heater 56 is provided outside the outer cylinder 55. Comparing the inner cylinder type photo-oxidative decomposition tank and the outer cylinder type photo-oxidative decomposition tank, the inner cylinder type can effectively utilize radiation, but the ultraviolet lamp is apt to be contaminated. The outer cylinder type has the opposite characteristic.
【0026】本発明の分析方法は必ずしも回収率が10
0%になる条件で使用しなければならないというもので
はない。例えば酸化剤による酸化と吸光光度法を用いる
従来の確立された方法と、本発明方法での回収率が10
0%に満たない状態での分析値との間の一定の相関関係
を予め測定しておくことにより、回収率が100%未満
の状態でも使用することができる。The analysis method of the present invention does not necessarily have a recovery rate of 10.
It does not mean that it must be used under the condition of 0%. For example, the recovery rate of the method of the present invention and the conventional established method using oxidation with an oxidant and absorption spectrophotometry is 10 or less.
By measuring in advance a certain correlation with the analysis value in the state of less than 0%, it can be used even in the state of the recovery rate of less than 100%.
【0027】[0027]
【発明の効果】本発明では試料水を50〜100℃に加
温し、酸素又はオゾンを含有したガスを吹き込みなが
ら、その試料水に紫外線を照射して酸化反応を起こさ
せ、試料水中の窒素化合物とリン化合物とをそれぞれ硝
酸イオンとリン酸イオンに変換させた後、硝酸イオンと
リン酸イオンをそれぞれ分析するようにしたので、1台
の分析装置で窒素化合物とリン化合物をともに分析する
ことができる。また、酸素又はオゾンを含むガスを吹き
込みながら試料水に紫外線を照射するという物理的手段
を用いる方法であるので、消耗品が著しく少なく、保守
作業が容易になる。また試料水を加温することと、酸素
又はオゾンを含有したガスを供給することによって酸化
効率が高まる。このように、本発明の方法を用いると窒
素化合物とリン化合物のモニタを安価に実現することが
できるようになる。また、その構成も簡単なものです
む。INDUSTRIAL APPLICABILITY In the present invention, the sample water is heated to 50 to 100 ° C., while the gas containing oxygen or ozone is blown, the sample water is irradiated with ultraviolet rays to cause an oxidation reaction, and nitrogen in the sample water is caused. After converting the compound and phosphorus compound into nitrate ion and phosphate ion respectively, and then analyze nitrate ion and phosphate ion respectively, analyze both nitrogen compound and phosphorus compound with one analyzer. You can In addition, since the method uses a physical means of irradiating the sample water with ultraviolet rays while blowing a gas containing oxygen or ozone, the consumables are remarkably small and the maintenance work becomes easy. Further, by heating the sample water and supplying a gas containing oxygen or ozone, the oxidation efficiency is increased. Thus, the use of the method of the present invention makes it possible to inexpensively monitor nitrogen compounds and phosphorus compounds. Also, its configuration is simple.
【図1】本発明の分析方法を示す一実施例のフローチャ
ート図である。FIG. 1 is a flow chart of an embodiment showing an analysis method of the present invention.
【図2】本発明の分析方法を実現する装置の一例を概略
的に示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram schematically showing an example of an apparatus that realizes the analysis method of the present invention.
【図3】含窒素不飽和有機化合物の紫外線照射前と照射
後の吸収スペクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing absorption spectra of a nitrogen-containing unsaturated organic compound before and after ultraviolet irradiation.
【図4】本発明の光酸化分解装置の一例を示す図であ
り、(A)は上面図、(B)は正面断面図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a photo-oxidative decomposition apparatus of the present invention, (A) is a top view and (B) is a front sectional view.
【図5】リン化合物の光酸化分解反応における温度と酸
素の効果を示す測定データの図である。FIG. 5 is a diagram of measurement data showing the effects of temperature and oxygen on the photooxidative decomposition reaction of phosphorus compounds.
【図6】窒素化合物の光酸化分解反応における紫外線の
多重効果を示す測定データの図である。FIG. 6 is a diagram of measurement data showing the multiple effect of ultraviolet rays on the photooxidative decomposition reaction of nitrogen compounds.
【図7】本発明の光酸化分解装置の他の例を示す図であ
り、(A)は上面図、(B)は正面断面図である。FIG. 7 is a diagram showing another example of the photo-oxidative decomposition apparatus of the present invention, (A) is a top view, and (B) is a front sectional view.
【図8】本発明の光酸化分解装置のさらに他の例を示す
図であり、(A)は上面図、(B)は正面断面図であ
る。FIG. 8 is a diagram showing still another example of the photo-oxidative decomposition apparatus of the present invention, (A) is a top view and (B) is a front sectional view.
2 光酸化分解槽 8 測定槽 12,14 計量器 10 吸光光度計 20,40,52 反応槽 22 低圧水銀灯 24 空気入口 26 試料水入口 28 試料出口 32 ヒータ 34 温度センサ 37 温調器 2 Photo-oxidation decomposition tank 8 Measuring tank 12, 14 Measuring instrument 10 Absorptiometer 20, 40, 52 Reaction tank 22 Low pressure mercury lamp 24 Air inlet 26 Sample water inlet 28 Sample outlet 32 Heater 34 Temperature sensor 37 Temperature controller
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 31/00 N ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G01N 31/00 N
Claims (2)
の窒素化合物とリン化合物とを分析する分析方法。 (A)試料水を50〜100℃に加温し、酸素又はオゾ
ンを含有したガスを吹き込みながら、その試料水に紫外
線を照射する酸化工程、(B)酸化された試料水の硝酸
イオンを吸光光度法により測定する工程、(C)酸化さ
れた試料水にリン酸イオンと選択的に反応する発色剤を
添加し、その発色液を吸光光度法により測定する工程。1. An analytical method for analyzing nitrogen compounds and phosphorus compounds in water, which comprises the following steps (A) to (C). (A) An oxidizing step of heating sample water to 50 to 100 ° C. and irradiating the sample water with ultraviolet rays while blowing a gas containing oxygen or ozone, and (B) absorbing nitrate ions of the oxidized sample water. Step of measuring by photometric method, (C) Step of adding a color-developing agent that selectively reacts with phosphate ion to oxidized sample water, and measuring the color-developing solution by absorptiometric method.
反応槽と、前記酸化反応槽内に紫外線を照射する紫外光
源と、前記酸化反応槽を加温する加温手段と、を備え、
前記酸化反応槽に収容された試料水を前記加温手段によ
り50〜100℃に加温し、酸素又はオゾンを含有した
ガスを前記ガス供給口からその試料水に吹き込みなが
ら、前記紫外光源からその試料水に紫外線を照射して試
料水中の窒素化合物とリン化合物をともに酸化してそれ
ぞれ硝酸イオンとリン酸イオンとする光酸化分解装置。2. An oxidation reaction tank having a sample water inlet / outlet port and a gas supply port, an ultraviolet light source for irradiating the inside of the oxidation reaction tank with ultraviolet rays, and a heating means for heating the oxidation reaction tank,
The sample water contained in the oxidation reaction tank is heated to 50 to 100 ° C. by the heating means, and a gas containing oxygen or ozone is blown into the sample water from the gas supply port while the sample light is supplied from the ultraviolet light source. A photo-oxidative decomposition device that irradiates sample water with ultraviolet rays to oxidize both nitrogen compounds and phosphorus compounds in the sample water to form nitrate ions and phosphate ions, respectively.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1993
- 1993-07-14 JP JP19796493A patent/JP3269195B2/en not_active Expired - Fee Related
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