JPH08233706A - 気体中の酸性・塩基性ガスの自動測定装置 - Google Patents
気体中の酸性・塩基性ガスの自動測定装置Info
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Abstract
化窒素及びアンモニア等の地球の酸性化に影響を与えて
いるガス成分を、一斉に分析できるようにする。 【構成】 水溶性ガス捕集用の拡散スクラバー(10)
と、二酸化窒素捕集用の第1の吸着管(20)と、一酸
化窒素捕集用の第2の吸着管(30)とを直列接続し、
順次一定量の試料気体を吸引する。次いで、前記拡散ス
クラバー(10)の吸収液及び第1、第2の吸着管(2
0、30)の抽出液として、それぞれに一定量の純水を
導入し、排出される水を、それぞれ回収して、それらの
溶液中のイオン濃度をそれぞれ定量分析し、各イオンの
定量結果に基づいて、試料気体中の塩酸、硝酸、二酸化
硫黄、一酸化窒素、二酸化窒素及びアンモニア等の酸性
ガスや塩基性ガスの濃度を一斉に求める。
Description
の酸性化等に影響を与えているガス成分の分別捕集回収
方法に係り、特に、排気ガスや環境大気中の塩酸、硝
酸、二酸化硫黄、一酸化窒素、二酸化窒素及びアンモニ
ア等の酸性ガスや塩基性ガス成分の濃度を一斉に測定す
ることが可能な、気体中の酸性・塩基性ガスの自動測定
装置に関するものである。
発展してきた近代文明社会において、燃焼に伴い、窒素
酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)等の有害物が
排出されている。これらの有害物に、大気中での光化学
反応が関与して、微量ではあるが、長い年月を経て、地
球を酸性化する多くのガス成分が、大気中に存在するこ
とが知られている。地球大気の酸性化に及ぼすメカニズ
ムを知る上で、これらの酸性・塩基性ガス成分の濃度を
把握することは重要である。
個別的に、その測定方法が検討され、例えば窒素酸化物
や、二酸化硫黄は、各国で排出規制が行われており、そ
れらの濃度が測定され、監視されている。
る未規制物質として注目され、低濃度であることから、
各種の前処理捕集法が検討されている。
は、前記酸性・塩基性ガス成分の濃度を、単一の測定装
置で、一斉に同時に分析する装置は存在せず、個別に測
定しなければならないため、測定に手間がかかるだけで
なく、同一の試料に対する各成分の分析を行うことがで
きないという問題点を有していた。
くなされたもので、気体中の塩酸、硝酸、二酸化硫黄、
一酸化窒素、二酸化窒素及びアンモニア等の酸性ガスや
塩基性ガス成分の濃度を、一斉に測定することが可能
な、気体中の酸性・塩基性ガスの自動測定装置を提供す
ることを目的とする。
性・塩基性ガスの自動測定装置において、多孔質中空管
の一方側に導入される水によって、該多孔質中空管の他
方側を流れる水溶性のガスを吸収するための、水溶性ガ
ス捕集用の拡散スクラバーと、酸性チタンの微粒子と吸
着剤が、ガス流路壁面に成膜固定され、該ガス流路壁面
に光が当たらないようにされた、二酸化窒素捕集用の第
1の吸着管と、酸化チタンの微粒子と吸着剤が、ガス流
路壁面に成膜固定され、該ガス流路壁面に紫外線が照射
されるようにされた、一酸化窒素捕集用の第2の吸着管
と、互いに直列接続され、前記拡散スクラバー及び第
1、第2の吸着管に、順次、一定量の試料ガスを吸引す
る手段と、前記拡散スクラバー及び第1、第2の吸着管
に、それぞれ、一定量の水を導入する手段と、前記拡散
スクラバー及び第1、第2の吸着管から排出される水
を、それぞれ回収する手段と、前記拡散スクラバー及び
第1、第2の吸着管から回収した水中の化学イオン種濃
度を、それぞれ分析定量する分析手段と、前記水を排出
した後の第1、第2の吸着管のガス流路を乾燥する手段
とを備え、各イオンの定量結果に基づいて、試料ガス中
の塩酸、硝酸、二酸化硫黄、一酸化窒素、二酸化窒素及
びアンモニア等の酸性ガスや塩基性ガス成分の濃度を一
斉に求めるようにして、前記目的を達成したものであ
る。
中空管の外側に水を導入し、該多孔質中空管の内側を流
れる水溶性のガスを吸収するようにしたものである。
その中心部に紫外線光源を挿入するようにしたものであ
る。
を一斉に求めるようにしたものである。
窒素、二酸化窒素及びアンモニア等の酸性ガスや塩基性
ガスを一斉に分離分析するために、各種の捕集方法を検
討した。
ば多孔質で撥水性を持つポリテトラフルオルエチレン
(PTFE)の樹脂からなる中空管の外壁に、吸収液、
例えば純水を円筒上に配した、いわゆる拡散スクラバー
で、これらのガスを100%捕集することができる。
又、二酸化硫黄も水に溶け易いので、この拡散スクラバ
ーの吸収水にほとんど吸収される。
ど水に溶けないので、この拡散スクラバーを通過する。
二酸化窒素及び一酸化窒素の分別的な捕集に関しては、
発明者等が特願平6−233173で提案した方法を用
いる。即ち、光半導体として知られる酸化チタンが、近
紫外光を受けて電子的に励起され、空気中で、その表面
に活性酸素やヒドロキシラジカルを生じて酸化作用を持
つので、一酸化窒素の酸化剤として用いると共に、例え
ば水酸化リン酸カルシウム(ハイドロキシアパタイトH
Ap)等の吸着剤と混合させることで、二酸化窒素の吸
着剤としても作用させることができる。具体的には、酸
化チタンの微粒子を、試料ガスが通過するガラス又は石
英管の内壁表面に、ガス吸着剤であるハイドロキシアパ
タイトと共に混合し、水性のテフロン等をバインダーと
して成膜化して吸着管として配置し、この表面に近紫外
線を照射することができる。
化チタンの微粒子の表面で電子励起する結果、活性種を
生じるので、一定の試料ガス流速では、二酸化窒素は勿
論、一酸化窒素も酸化されて、ハイドロキシアパタイト
の吸着効果によって膜表面に吸着される。その後、この
膜表面を脱イオン水等の純水に一定時間接触させるだけ
で、これらの窒素酸化物を亜硝酸イオン又は硝酸イオン
として、高い効率で抽出することができる。従って、こ
の抽出液中の亜硝酸イオンと硝酸イオンを定量すること
により、計算によって、試料ガス中の窒素酸化物の濃度
を求めることができる。
試料ガスを吸引すると、二酸化窒素は吸着する一方、一
酸化窒素は通過するので、二酸化窒素のみの濃度を求め
ることができる。即ち、この吸着管を2本直列に配置し
て、最初の吸着管には紫外線を照射せず、後の吸着管に
は紫外線を照射して、同流速、同時間、試料ガスを通過
させ、同量の純水抽出液で亜硝酸イオン又は硝酸イオン
としてそれぞれ回収し、定量することにより、二酸化窒
素と一酸化窒素の濃度を分別測定することができる。
又、この吸着管は、二酸化硫黄も吸着するので、二酸化
硫黄の濃度は、この吸収液中の硫酸イオン及び亜硫酸イ
オン濃度と、拡散スクラバーの外管吸収液中に硫酸イオ
ン及び亜硫酸イオンとして捕捉された濃度の合計として
求めることもできる。
タノール処理したり、乾燥ガスを通過させたり、加温す
ることで、短時間で乾燥させることができる。乾燥させ
ることにより、窒素酸化物ガスの酸化、吸着を繰り返し
て行うことができる。又、拡散スクラバーの外管は、水
を回収した後、純水を注入することによって、繰り返し
測定することができる。
例えばイオンクロマトグラフ等のイオン成分分析装置に
送入して、各捕集部の水の塩化物イオン、硫酸イオン、
亜硫酸イオン、亜硝酸イオン、硝酸イオン及びアンモニ
ウムイオン等を求め、これらの結果を演算することで、
ガス中の塩酸、硝酸、二酸化硫黄、二酸化窒素、一酸化
窒素及びアンモニア等、試料ガス中の酸性ガスや塩基性
ガス成分の濃度を、一斉に測定することが可能となる。
のみの濃度を一斉に測定することも可能である。
に説明する。
中空管12の外側に導入される水によって、該中空管1
2の一方側(実施例では内側)を流れる水溶性のガス
(HCl,HNO3 、SO2 、NH3 等)を吸収するた
めの、水溶性ガス捕集用の拡散スクラバー10と、酸化
チタンの微粒子と吸着剤が、ガス流路22の壁面に成膜
固定され、該ガス流路22の壁面に光が当たらないよう
にされた、二酸化窒素(NO2 )捕集用の第1の吸着管
20と、同じく酸化チタンの微粒子と吸着剤が、ガス流
路32の壁面に成膜固定され、該ガス流路32の壁面に
紫外線(UV)が照射されるようにされた、一酸化窒素
(NO)捕集用の第2の吸着管30と、互いに直列接続
された前記拡散スクラバー10及び第1、第2の吸着管
20、30に、順次、一定量の試料ガスを注入するため
の、拡散スクラバー10の後に設けられた試料ガス用ダ
ストフィルター40、第2の吸着管30の後に設けられ
た試料ガス用電磁(切換)弁41、42、ゼロガス用ダ
ストフィルター44、流量計46及び吸引ポンプ48
と、前記拡散スクラバー10の中空管12の他方側(実
施例では外側)及び第1、第2の吸着管20、30のガ
ス流路22、32内に、それぞれ一定量の水を導入する
ための、純水供給タンク50、52及び液用電磁弁56
と、前記拡散スクラバー10の中空管12の外側及び第
1、第2の吸着管20、30のガス流路22、32内か
ら排出される水を、それぞれ回収するための、液用電磁
弁60、62及び送液ポンプ64と、前記拡散スクラバ
ー10及び第1、第2の吸着管20、30から回収した
水中のイオン濃度を、それぞれ分析定量するための、イ
ンジェクタ72を有するイオンクロマトグラフ70と、
前記水を排出した後の吸着管20、30のガス流路2
2、32を乾燥するための、ゼロガス発生器80及びガ
ス用電磁弁81、82と、前記各構成機器を制御すると
共に、イオンクロマトグラフ70における各イオンの定
量結果に基づいて、試料ガス中の塩酸、硝酸、二酸化硫
黄、一酸化窒素、二酸化窒素及びアンモニア等の酸性ガ
ス及び塩基性ガス成分の濃度を一斉に計算して表示する
制御・演算部90とから構成されている。
示す如く、例えばPTFE製の中空管12と、外側のガ
ラス管14からなる二重管構造とされており、前記中空
管12の内側には、図の上方から試料ガスが導入され、
一方、中空管12とガラス管14の間は、純水が吸収水
として導入される。
に示す如く、酸化チタン微粒子とハイドロキシアパタイ
トがブレンドされ、バインダーであるPTFEを用いて
内壁面に塗布されたガラス管24と、その内側に装入さ
れた石英管26と、中心部に装入された紫外線ランプ2
8とを含んでおり、前記ガラス管24と石英管26の間
が、ガス流路22(32)とされている。
じ構成のものが用いられており、第1の吸着管20とし
て用いられる場合には、紫外線ランプ28が点灯され
ず、第2の吸着管30として用いられる場合に、該紫外
線ランプ28が点灯される。
前記拡散スクラバー10の後段に設けられ、試料ガス中
の粒子を取り除くものである。大気中の粒子には硝酸ア
ンモニウム、塩化アンモニウム等があり、これらのアン
モニウム塩は昇華性があり、フィルター上で捕集された
後、粒子の一部はHNO3 、HCl、NH3 として気化
してしまう。従って、これらのガスを捕集する場合、試
料ガス用ダストフィルター40は拡散スクラバー10の
後に配置する必要がある。又、試料ガス用ダストフィル
ター40で捕集された硝酸アンモニウムからのHNO3
の揮散を防ぐために、フィルターの材質は例えばポリア
ミドフィルター等が望ましい。
ゼロガスを生成するために外気を吸引ポンプ48で吸引
する際に、外気中のダスト等が吸引ポンプ48に流入し
て、ポンプを劣化させてしまうのを防止するために設け
られている。
導入される。この拡散スクラバー10の中空管12とガ
ラス管14との間には、純水供給タンク50から純水が
例えば自由落下により吸収液として供給されており、塩
酸、硝酸、アンモニア等の水に溶け易いガスが、100
%捕集される。同時に、水に吸収され易い二酸化硫黄ガ
スも、ほとんど吸収される。一方、水に吸収されない一
酸化窒素と、水に少ししか吸収されない二酸化窒素は、
このような条件下では吸収されず、拡散スクラバー10
を通過する。拡散スクラバー10を通過した試料ガス中
の粒子は、試料ガス用ダストフィルター40で取り除か
れる。
した窒素酸化物は、まず、紫外線ランプ28が点灯され
ていない第1の吸着管20に導入され、ここで、吸着剤
の作用により、二酸化窒素が吸着捕集される。前記吸着
管20に吸着された二酸化窒素は、後で、抽出回収用の
純水供給タンク52から例えば自由落下により一定量供
給された純水により抽出、回収される。
20、30のそれぞれに配管されて、電磁弁56の切換
え操作で、各吸着管20、30に吸着捕集されたガスの
抽出回収に用いられる。この吸着剤には、二酸化硫黄も
完全に吸着され、回収されるので、大気中の二酸化硫黄
は、拡散スクラバー10で捕集されたものと、吸着管2
0で捕集されたものとの合計として求められる。
は、第2の吸着管30に導入される。この第2の吸着管
30では紫外線ランプ28が点灯されているので、酸化
チタンの光触媒効果で一酸化窒素が二酸化窒素に酸化さ
れ、捕集される。そして、第1の吸着管20の場合と同
様に、純水供給タンク52から例えば自由落下により供
給される純水で抽出、回収される。一方、試料ガスは、
ガス用電磁弁81を経て、排出される。
に、再び、吸着管20及び30の酸化チタンと吸着剤の
塗布されたものを乾燥させて再生し、再度、試料ガスを
吸入してガスを吸着させるのに用いられ、2つの吸着管
20、30に接続されており、吸引ポンプ48とガス用
電磁弁81、82により、吸着管20、30に乾燥清浄
空気を供給する。この乾燥清浄空気は、ガス用電磁弁4
1を経て排出される。なお、乾燥清浄空気は、吸着部2
0を通過した後、吸着管30の試料ガス入口から導入さ
れるので、この場合、吸着管30のパージガス入口は使
用せず、盲栓をしておく。
吸収液及び2本の吸着管20、30からの抽出液は、電
磁弁60、62の切換え操作と送液ポンプ64によっ
て、順次、イオンクロマトグラフ70のインジェクタ7
2に送られる。
タ72に順次導入される3つの試料液のイオン成分を順
次測定、分析する。
グラフ70における分析結果を基にして、各酸性ガス及
び塩基性ガス成分の濃度を計算して表示する。
管20、30として、同じものを用い、第1の吸着管2
0として用いる場合には紫外線ランプ28を点灯せず、
第2の吸着管30として用いる場合には紫外線ランプ2
8を点灯するようにしたので、吸着管の種類が少なくて
すむ。なお、第1の吸着管20として、紫外線ランプ2
8を持たない専用の吸着管を用いることも可能である。
紫外線光源を、2重管の内側に配置しているので、構成
がコンパクトであり、且つ、高い励起効率が得られる。
なお、第2の吸着管の構成は、これに限定されず、光源
を2重管の外側に配置しても良い。
1を、ゼロガス発生器80の出側ではなく、入側の吸引
ポンプ48との間に設けて、排気がゼロガス発生器中を
流れないようにしているので、ゼロガス発生器の寿命を
延ばすことができる。
2を、試料ガス用ダストフィルター40と吸着管20の
間に設けているので、乾燥空気が拡散スクラバー10へ
流入するのを防止することができる。
は、拡散スクラバー及び吸着管を順次配置して、塩酸、
硝酸、二酸化硫黄、一酸化窒素、二酸化窒素及びアンモ
ニア等の酸性ガスや塩基性ガスを分別捕集しているの
で、拡散スクラバー又は吸着管に捕集された試料液中の
化学イオン種濃度を分析・演算することによって、単一
の装置で、地球の酸性化等に影響を与えているガス成分
を一斉に分析することができる。本発明装置は、特に、
地球の酸性化に影響するガス成分のモニタリング装置と
して有用である。
自動測定装置の実施例の全体構成を示す管路図
構成を示す縦断面図
Claims (4)
- 【請求項1】多孔質中空管の一方側に導入される水によ
って、該多孔質中空管の他方側を流れる水溶性のガスを
吸収するための、水溶性ガス捕集用の拡散スクラバー
と、 酸性チタンの微粒子と吸着剤が、ガス流路壁面に成膜固
定され、該ガス流路壁面に光が当たらないようにされ
た、二酸化窒素捕集用の第1の吸着管と、 酸化チタンの微粒子と吸着剤が、ガス流路壁面に成膜固
定され、該ガス流路壁面に紫外線が照射されるようにさ
れた、一酸化窒素捕集用の第2の吸着管と、 互いに直列接続された前記拡散スクラバー及び第1、第
2の吸着管に、順次、一定量の試料ガスを吸引する手段
と、 前記拡散スクラバー及び第1、第2の吸着管に、それぞ
れ、一定量の水を導入する手段と、 前記拡散スクラバー及び第1、第2の吸着管から排出さ
れる水を、それぞれ回収する手段と、 前記拡散スクラバー及び第1、第2の吸着管から回収し
た水中の化学イオン種濃度を、それぞれ分析定量する分
析手段と、 前記水を排出した後の第1、第2の吸着管のガス流路を
乾燥する手段とを備え、 各イオンの定量結果に基づいて、試料ガス中の塩酸、硝
酸、二酸化硫黄、一酸化窒素、二酸化窒素及びアンモニ
ア等の酸性ガスや塩基性ガス成分の濃度を一斉に求める
ことを特徴とする気体中の酸性・塩基性ガスの自動測定
装置。 - 【請求項2】請求項1において、前記拡散スクラバーを
構成する多孔質中空管の外側に水が導入され、該多孔質
中空管の内側を流れる水溶性のガスを吸収するようにさ
れていることを特徴とする気体中の酸性・塩基性ガスの
自動測定装置。 - 【請求項3】請求項1において、前記第2の吸着管が2
重管構造とされ、その中心部に紫外線光源が挿入されて
いることを特徴とする気体中の酸性・塩基性ガスの自動
測定装置。 - 【請求項4】請求項1乃至3のいずれか一項において、
試料ガス中の酸性ガスの成分濃度のみを一斉に求めるこ
とを特徴とする気体中の酸性・塩基性ガスの自動測定装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03803895A JP3192342B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 気体中の酸性・塩基性ガスの自動測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08233706A true JPH08233706A (ja) | 1996-09-13 |
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ID=12514373
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03803895A Expired - Fee Related JP3192342B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 気体中の酸性・塩基性ガスの自動測定装置 |
Country Status (1)
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---|---|
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Cited By (6)
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KR20010000717A (ko) * | 2000-10-14 | 2001-01-05 | 이동훈 | 대기중 기체 성분 농축 고효율 확산 스크러버 |
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-
1995
- 1995-02-27 JP JP03803895A patent/JP3192342B2/ja not_active Expired - Fee Related
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