JPH08262005A - 溶液中のアンモニア定量方法および装置 - Google Patents
溶液中のアンモニア定量方法および装置Info
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- JPH08262005A JPH08262005A JP7060397A JP6039795A JPH08262005A JP H08262005 A JPH08262005 A JP H08262005A JP 7060397 A JP7060397 A JP 7060397A JP 6039795 A JP6039795 A JP 6039795A JP H08262005 A JPH08262005 A JP H08262005A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 河川水などの一般水域、あるいは生活排水、
工場排水、し尿などの排廃水などに含有されるアンモニ
アを簡便に定量する。 【構成】 陽極と陰極とを正対させ、その間隙に、陽極
側に陽イオン交換膜、陰極側に陰イオン交換膜を配置し
て陽極室、中央室および陰極室の３室を構成した電解セ
ルに、アンモニアを含有した試料溶液を連続的に供給し
て電気分解を行い、陰極室を流通した溶液のみを回収し
て試料溶液中のアンモニアを定量する。陰極室を流通し
た溶液はアンモニア気化装置に導入され、溶液中のアン
モニアをガス中に移行させた後、ガスセンサによって検
出・定量を行う。
工場排水、し尿などの排廃水などに含有されるアンモニ
アを簡便に定量する。 【構成】 陽極と陰極とを正対させ、その間隙に、陽極
側に陽イオン交換膜、陰極側に陰イオン交換膜を配置し
て陽極室、中央室および陰極室の３室を構成した電解セ
ルに、アンモニアを含有した試料溶液を連続的に供給し
て電気分解を行い、陰極室を流通した溶液のみを回収し
て試料溶液中のアンモニアを定量する。陰極室を流通し
た溶液はアンモニア気化装置に導入され、溶液中のアン
モニアをガス中に移行させた後、ガスセンサによって検
出・定量を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、河川水などの一般水
域、あるいは生活排水、工場排水、し尿などの排廃水な
どに含有されるアンモニアの定量方法および装置に関す
る。本発明は、水質環境汚染の評価や製造業における排
廃水の処理管理の分野で利用される。
域、あるいは生活排水、工場排水、し尿などの排廃水な
どに含有されるアンモニアの定量方法および装置に関す
る。本発明は、水質環境汚染の評価や製造業における排
廃水の処理管理の分野で利用される。
【０００２】
【従来の技術】アンモニアは自然界や人工の発生源から
排出される塩基性の大気汚染物質である。水溶性であ
り、容易に大気中の水滴、水分に移行し、河川などの水
源の富栄養化の原因となる。このため、河川水などの一
般水域において、水中のアンモニア濃度を測定すること
は、水質汚濁の指標を得る上で重要である。また、生活
排水、工場排水、し尿などの排廃水の処理においても、
排出規制値の基準レベルを維持しているかどうかを判断
する上でアンモニアの測定は重要である。
排出される塩基性の大気汚染物質である。水溶性であ
り、容易に大気中の水滴、水分に移行し、河川などの水
源の富栄養化の原因となる。このため、河川水などの一
般水域において、水中のアンモニア濃度を測定すること
は、水質汚濁の指標を得る上で重要である。また、生活
排水、工場排水、し尿などの排廃水の処理においても、
排出規制値の基準レベルを維持しているかどうかを判断
する上でアンモニアの測定は重要である。
【０００３】水中に存在するアンモニアの定量方法とし
ては、ＪＩＳ Ｋ０１０２「アンモニウムイオンの定量
方法」に定められたインドフェノール青吸光光度法、中
和滴定法、イオン電極法がある。中でも最も広く用いら
れているのは、簡便性および迅速性に優れた隔膜型アン
モニア電極である。これは、試料溶液に水酸化ナトリウ
ムを添加して試料をアルカリ性（ｐＨ１１以上）とし、
その際に生成したアンモニアを気液分離膜を通して電極
内部液中に吸収させ、そのときの内部液のｐＨの変化を
ガラス電極で検知するものである。これは、水中のアン
モニウムイオンと水素イオンとの平衡におけるｐＫａ
（酸解離定数）が９．２であり、ｐＨが１１以上のアル
カリ領域ではアンモニアがほとんど溶存状態として存在
していることに基づいた方法である。
ては、ＪＩＳ Ｋ０１０２「アンモニウムイオンの定量
方法」に定められたインドフェノール青吸光光度法、中
和滴定法、イオン電極法がある。中でも最も広く用いら
れているのは、簡便性および迅速性に優れた隔膜型アン
モニア電極である。これは、試料溶液に水酸化ナトリウ
ムを添加して試料をアルカリ性（ｐＨ１１以上）とし、
その際に生成したアンモニアを気液分離膜を通して電極
内部液中に吸収させ、そのときの内部液のｐＨの変化を
ガラス電極で検知するものである。これは、水中のアン
モニウムイオンと水素イオンとの平衡におけるｐＫａ
（酸解離定数）が９．２であり、ｐＨが１１以上のアル
カリ領域ではアンモニアがほとんど溶存状態として存在
していることに基づいた方法である。
【０００４】さらに、イオン電極を直接溶液に浸漬する
ことなく、ｐＨを１１以上に調整した溶液にガスを通
じ、溶液中に溶存しているアンモニアを気相に移行させ
た後、アンモニアイオン電極で測定する方法もある（工
業化学雑誌，７２，１４０７（１９６８）、および分析
化学，３９，６４３（１９９０））。
ことなく、ｐＨを１１以上に調整した溶液にガスを通
じ、溶液中に溶存しているアンモニアを気相に移行させ
た後、アンモニアイオン電極で測定する方法もある（工
業化学雑誌，７２，１４０７（１９６８）、および分析
化学，３９，６４３（１９９０））。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の隔離型アンモニ
ア電極は、簡便な装置で水中に含まれるアンモニウムイ
オンを連続的に測定することができるが、試料溶液のｐ
Ｈを調整するために水酸化ナトリウム溶液が必要なこ
と、さらには測定試料が汚泥、油、界面活性剤などを含
んでいることが多いため、長時間の測定を行うには試料
のろ過装置や電極の洗浄装置が必要となり、イオン電極
の隔膜（ガス透過膜）を定期的に交換することが不可欠
となる。溶液中のアンモニアを一旦気相に移行させた後
に測定を行ったとしても、溶液のｐＨ調整のために水酸
化ナトリウム溶液が必要なことに変わりはなく、いずれ
の方法を採ったとしても、試料の前処理および装置のメ
ンテナンスの問題を避けることはできない。
ア電極は、簡便な装置で水中に含まれるアンモニウムイ
オンを連続的に測定することができるが、試料溶液のｐ
Ｈを調整するために水酸化ナトリウム溶液が必要なこ
と、さらには測定試料が汚泥、油、界面活性剤などを含
んでいることが多いため、長時間の測定を行うには試料
のろ過装置や電極の洗浄装置が必要となり、イオン電極
の隔膜（ガス透過膜）を定期的に交換することが不可欠
となる。溶液中のアンモニアを一旦気相に移行させた後
に測定を行ったとしても、溶液のｐＨ調整のために水酸
化ナトリウム溶液が必要なことに変わりはなく、いずれ
の方法を採ったとしても、試料の前処理および装置のメ
ンテナンスの問題を避けることはできない。
【０００６】そこで本発明では、試料溶液の前処理およ
び装置のメンテナンスを必要とせず、河川水などの一般
水域、あるいは生活排水、工場排水、し尿などの排廃水
などに含有されるアンモニアを連続的に、かつ簡便に測
定することができる定量方法および装置を提供すること
を目的とする。
び装置のメンテナンスを必要とせず、河川水などの一般
水域、あるいは生活排水、工場排水、し尿などの排廃水
などに含有されるアンモニアを連続的に、かつ簡便に測
定することができる定量方法および装置を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明者らは次の方法および装置が有効である
ことがわかった。すなわち、試料溶液のｐＨを１１以上
に調整した後、該溶液中のアンモニア濃度を測定する方
法であって、陽極と陰極を正対させ、その間隙に、陽極
側に陽イオン交換膜、陰極側に陰イオン交換膜を配置
し、陽極と陽イオン交換膜によって挟まれた陽極室と、
陽イオン交換膜と陰イオン交換膜によって挟まれた中央
室と、陰イオン交換膜と陰極とによって挟まれた陰極室
との３室を有する電解セルに、該溶液を連続的に供給し
て電気分解を行い、陰極室を流通した溶液のみを回収す
ることによってｐＨ１１以上の試料溶液を調整した後、
この試料溶液をアンモニア検出器に導くことによって、
該溶液中のアンモニア濃度を測定することを特徴とする
溶液中のアンモニア定量方法である。
ために、本発明者らは次の方法および装置が有効である
ことがわかった。すなわち、試料溶液のｐＨを１１以上
に調整した後、該溶液中のアンモニア濃度を測定する方
法であって、陽極と陰極を正対させ、その間隙に、陽極
側に陽イオン交換膜、陰極側に陰イオン交換膜を配置
し、陽極と陽イオン交換膜によって挟まれた陽極室と、
陽イオン交換膜と陰イオン交換膜によって挟まれた中央
室と、陰イオン交換膜と陰極とによって挟まれた陰極室
との３室を有する電解セルに、該溶液を連続的に供給し
て電気分解を行い、陰極室を流通した溶液のみを回収す
ることによってｐＨ１１以上の試料溶液を調整した後、
この試料溶液をアンモニア検出器に導くことによって、
該溶液中のアンモニア濃度を測定することを特徴とする
溶液中のアンモニア定量方法である。
【０００８】この方法において、試料溶液のｐＨを１１
以上に調整した後、該溶液中に乾燥した空気を通じ、こ
のガスを金属酸化物を検出素子としたガスセンサに導
き、ガス中のアンモニア濃度を求めることによって、該
溶液中のアンモニアを定量してもよい。
以上に調整した後、該溶液中に乾燥した空気を通じ、こ
のガスを金属酸化物を検出素子としたガスセンサに導
き、ガス中のアンモニア濃度を求めることによって、該
溶液中のアンモニアを定量してもよい。
【０００９】さらに、この方法を実現するために、正対
した陽極と陰極との間隙に、陽極側に陽イオン交換膜、
陰極側に陰イオン交換膜を配置し、陽極と陽イオン交換
膜によって挟まれた陽極室と、陽イオン交換膜と陰イオ
ン交換膜によって挟まれた中央室と、陰イオン交換膜と
陰極とによって挟まれた陰極室との３室を有する電解セ
ルを形成し、陽極室、中央室、陰極室のそれぞれに、試
料溶液を流入させる流入口、および試料溶液を排出させ
る排出口を設け、電解セルに一定流量の試料溶液を供給
することのできる試料溶液供給装置と、陽極および陰極
の間に一定電圧を印加することのできる電解装置を有
し、さらに、陰極室の排出口にアンモニア検出器を接続
したことを特徴とする溶液中のアンモニア定量装置を用
いる。
した陽極と陰極との間隙に、陽極側に陽イオン交換膜、
陰極側に陰イオン交換膜を配置し、陽極と陽イオン交換
膜によって挟まれた陽極室と、陽イオン交換膜と陰イオ
ン交換膜によって挟まれた中央室と、陰イオン交換膜と
陰極とによって挟まれた陰極室との３室を有する電解セ
ルを形成し、陽極室、中央室、陰極室のそれぞれに、試
料溶液を流入させる流入口、および試料溶液を排出させ
る排出口を設け、電解セルに一定流量の試料溶液を供給
することのできる試料溶液供給装置と、陽極および陰極
の間に一定電圧を印加することのできる電解装置を有
し、さらに、陰極室の排出口にアンモニア検出器を接続
したことを特徴とする溶液中のアンモニア定量装置を用
いる。
【００１０】このとき、陰極室の排出口に、アンモニア
気化装置が接続され、アンモニア気化装置に導入された
試料溶液に、乾燥空気を供給するガス供給装置と、試料
溶液を通過した後のガス中の水分ミストを除去するフィ
ルタと、ガス加熱装置を備え、さらにガス中のアンモニ
ア検出器として、金属酸化物を検出素子としたガスセン
サを備えていることを特徴とする前記の溶液中のアンモ
ニア定量装置を用いてもよい。
気化装置が接続され、アンモニア気化装置に導入された
試料溶液に、乾燥空気を供給するガス供給装置と、試料
溶液を通過した後のガス中の水分ミストを除去するフィ
ルタと、ガス加熱装置を備え、さらにガス中のアンモニ
ア検出器として、金属酸化物を検出素子としたガスセン
サを備えていることを特徴とする前記の溶液中のアンモ
ニア定量装置を用いてもよい。
【００１１】
【作用】アンモニアはｐＨ１１以上のアルカリ溶液中の
おいてはほとんど溶存状態として存在し、溶液中にガス
を通じることで容易に気相中に移行させることができ
る。
おいてはほとんど溶存状態として存在し、溶液中にガス
を通じることで容易に気相中に移行させることができ
る。
【００１２】一般に、河川水や生活排水などの中には、
電解質としてＣｌ- ，ＳＯ4 2-，Ｎａ+ ，Ｃａ2+などが
含まれている。これらの電解質が含まれた溶液を比較的
高い電位で直流電解すると、陽極側においては、塩素ガ
ス（Ｃｌ2 ）や次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、あるいは酸素
ガス（Ｏ2 ）などが生成する。一方、陰極側において
は、試料溶液中の陽イオンが還元されるとともに、水素
ガスの発生が生じる。
電解質としてＣｌ- ，ＳＯ4 2-，Ｎａ+ ，Ｃａ2+などが
含まれている。これらの電解質が含まれた溶液を比較的
高い電位で直流電解すると、陽極側においては、塩素ガ
ス（Ｃｌ2 ）や次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、あるいは酸素
ガス（Ｏ2 ）などが生成する。一方、陰極側において
は、試料溶液中の陽イオンが還元されるとともに、水素
ガスの発生が生じる。
【００１３】水溶液中のアンモニウムイオンは次のよう
に水素イオンを解離し、アンモニアと平衡状態にある。 ＮＨ3 ＋Ｈ＋＝ＮＨ4 + その平衡式は、 〔ＮＨ4 + 〕／〔Ｈ+ 〕〔ＮＨ3 〕＝１／Ｋａ（ｐＫａ
＝９．２） であり、これを〔ＮＨ3 〕と〔ＮＨ4 + 〕の比で表すと 〔ＮＨ3 〕／〔ＮＨ4 + 〕＝１０pH-9.2 となり、例えばｐＨ１１のアルカリ溶液中のアンモニア
濃度を１０-4mol/ｌとすると、そのときは解離度は２％
程度であり、ほとんどは溶存状態のアンモニアとして存
在していることがわかる。
に水素イオンを解離し、アンモニアと平衡状態にある。 ＮＨ3 ＋Ｈ＋＝ＮＨ4 + その平衡式は、 〔ＮＨ4 + 〕／〔Ｈ+ 〕〔ＮＨ3 〕＝１／Ｋａ（ｐＫａ
＝９．２） であり、これを〔ＮＨ3 〕と〔ＮＨ4 + 〕の比で表すと 〔ＮＨ3 〕／〔ＮＨ4 + 〕＝１０pH-9.2 となり、例えばｐＨ１１のアルカリ溶液中のアンモニア
濃度を１０-4mol/ｌとすると、そのときは解離度は２％
程度であり、ほとんどは溶存状態のアンモニアとして存
在していることがわかる。
【００１４】しかし、アンモニウムイオン以外に、上述
したような電解質を含んだ溶液を電気分解した場合に
は、Ｈ+ イオンが同時に存在しているため、水酸化ナト
リウムなどのｐＨ調整剤を添加しない限り、溶液全体の
ｐＨを１１以上のアルカリ性にすることは困難である。
したような電解質を含んだ溶液を電気分解した場合に
は、Ｈ+ イオンが同時に存在しているため、水酸化ナト
リウムなどのｐＨ調整剤を添加しない限り、溶液全体の
ｐＨを１１以上のアルカリ性にすることは困難である。
【００１５】本発明では、陽極と陰極とを正対させ、そ
の間隙に、陽極側に陽イオン交換膜、陰極側に陰イオン
交換膜を配置して、陽極と陽イオン交換膜とで挟まれた
陽極室、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とで挟まれた
中央室、および陰イオン交換膜と陰極とで挟まれた陰極
室の３室を有する電解セルを形成し、各室に試料溶液を
連続的に供給して電気分解を行うことで、ｐＨ１１以上
の試料溶液を簡便に得ることができるようにした。
の間隙に、陽極側に陽イオン交換膜、陰極側に陰イオン
交換膜を配置して、陽極と陽イオン交換膜とで挟まれた
陽極室、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とで挟まれた
中央室、および陰イオン交換膜と陰極とで挟まれた陰極
室の３室を有する電解セルを形成し、各室に試料溶液を
連続的に供給して電気分解を行うことで、ｐＨ１１以上
の試料溶液を簡便に得ることができるようにした。
【００１６】各室の試料溶液流入口からは同一組成の試
料溶液が導入され、一定電位で電気分解されるが、各室
において生成されるイオンは２枚のイオン交換膜によっ
て分離・移動（イオン交換）され、電解セルの３室内に
はそれぞれ異なったイオンが存在することになる。
料溶液が導入され、一定電位で電気分解されるが、各室
において生成されるイオンは２枚のイオン交換膜によっ
て分離・移動（イオン交換）され、電解セルの３室内に
はそれぞれ異なったイオンが存在することになる。
【００１７】すなわち、陽極室では、電気分解にともな
って陽極生成物であるＨ+ あるいはＨＣｌＯなどが生成
し、溶液組成は弱酸性を呈する。Ｈ+ は陽イオン交換膜
を通過し、中央室に移動するが、ＨＣｌＯは酸性条件下
では解離しないため、イオン交換は行われず、拡散によ
って微量が中央室へ移動するだけである。
って陽極生成物であるＨ+ あるいはＨＣｌＯなどが生成
し、溶液組成は弱酸性を呈する。Ｈ+ は陽イオン交換膜
を通過し、中央室に移動するが、ＨＣｌＯは酸性条件下
では解離しないため、イオン交換は行われず、拡散によ
って微量が中央室へ移動するだけである。
【００１８】中央室では陽極室と同様、試料溶液が流通
しているため、微量のＨＣｌＯが移動してきたとして
も、ほとんどがそのまま電解セル外へ排出される。ま
た、中央室には陽極室から移動してきたＨ+ や試料中に
含まれていたＮＨ4 + などが存在しており、これらの陽
イオンは印加電位によって陰極側に引き寄せられるが、
これらのイオンは陰イオン交換膜を通過することができ
ないため、中央室から電解セル外へ排出されることにな
る。
しているため、微量のＨＣｌＯが移動してきたとして
も、ほとんどがそのまま電解セル外へ排出される。ま
た、中央室には陽極室から移動してきたＨ+ や試料中に
含まれていたＮＨ4 + などが存在しており、これらの陽
イオンは印加電位によって陰極側に引き寄せられるが、
これらのイオンは陰イオン交換膜を通過することができ
ないため、中央室から電解セル外へ排出されることにな
る。
【００１９】一方、陰極室ではＨ+ やＨ2 Ｏが還元・解
離されることにより、Ｈ2 ガスやＯＨ- イオンが大量に
生成する。その結果、溶液組成は強アルカリ性を示し、
ＮＨ3 は溶存状態として存在することになる。ＯＨ- の
一部は陰イオン交換膜を通過し、中央室へ移動するが、
陰極室のｐＨを大きく変化させるほどではなく、陰極室
内のＮＨ3 濃度に変化が生じることはない。
離されることにより、Ｈ2 ガスやＯＨ- イオンが大量に
生成する。その結果、溶液組成は強アルカリ性を示し、
ＮＨ3 は溶存状態として存在することになる。ＯＨ- の
一部は陰イオン交換膜を通過し、中央室へ移動するが、
陰極室のｐＨを大きく変化させるほどではなく、陰極室
内のＮＨ3 濃度に変化が生じることはない。
【００２０】すなわち、本発明の方法を用い、陰極室を
流通した溶液を回収することにより、水酸化ナトリウム
などのｐＨ調整剤を用いることなく、ｐＨ１１以上の試
料溶液を得ることができ、溶液中のアンモニア濃度を簡
便に測定することができる。陰極室を流通した溶液中の
アンモニア濃度を測定するには、周知のアンモニア検出
器を用いることができる。すなわち、溶液状態のまま測
定するのであれば、隔膜型アンモニア電極などを用い、
アンモニウムイオンを気相に移行させた後アンモニアと
して検出するのであれば、アンモニアイオン電極などを
用いればよい。
流通した溶液を回収することにより、水酸化ナトリウム
などのｐＨ調整剤を用いることなく、ｐＨ１１以上の試
料溶液を得ることができ、溶液中のアンモニア濃度を簡
便に測定することができる。陰極室を流通した溶液中の
アンモニア濃度を測定するには、周知のアンモニア検出
器を用いることができる。すなわち、溶液状態のまま測
定するのであれば、隔膜型アンモニア電極などを用い、
アンモニウムイオンを気相に移行させた後アンモニアと
して検出するのであれば、アンモニアイオン電極などを
用いればよい。
【００２１】しかし、より簡便にかつ安定に測定を行う
ためには、溶液中に溶存しているアンモニアを気相中に
移行させた後、金属酸化物を検出素子としたガスセンサ
によって測定する方法が望ましい。金属酸化物、特に酸
化錫の多孔質焼結体を検出素子とし、素子表面での被検
ガスの吸脱着による素子全体の抵抗変化を利用してガス
を検出するタイプのセンサを利用することができる。現
在、このタイプのセンサはガス漏れ警報器などの用途と
して広く利用されているが、溶液中に溶存しているガス
の検出に用いられたことはない。なぜならば、このタイ
プのセンサはガス選択性に乏しく、共存成分や水分の影
響を大きく受けるからである。しかし、気相中に存在し
ているアンモニアの検出に関しては、アンモニアイオン
電極と同等の感度を有し、長期安定性およびメンテナン
スの面でははるかに優れた検出器として利用可能なもの
である。本発明では、水分除去フィルターで水分ミスト
を除去した後、ガス加熱器を内蔵したアンモニア気化装
置によりガスの加熱を行って、気相中のアンモニアガス
の測定を行った。
ためには、溶液中に溶存しているアンモニアを気相中に
移行させた後、金属酸化物を検出素子としたガスセンサ
によって測定する方法が望ましい。金属酸化物、特に酸
化錫の多孔質焼結体を検出素子とし、素子表面での被検
ガスの吸脱着による素子全体の抵抗変化を利用してガス
を検出するタイプのセンサを利用することができる。現
在、このタイプのセンサはガス漏れ警報器などの用途と
して広く利用されているが、溶液中に溶存しているガス
の検出に用いられたことはない。なぜならば、このタイ
プのセンサはガス選択性に乏しく、共存成分や水分の影
響を大きく受けるからである。しかし、気相中に存在し
ているアンモニアの検出に関しては、アンモニアイオン
電極と同等の感度を有し、長期安定性およびメンテナン
スの面でははるかに優れた検出器として利用可能なもの
である。本発明では、水分除去フィルターで水分ミスト
を除去した後、ガス加熱器を内蔵したアンモニア気化装
置によりガスの加熱を行って、気相中のアンモニアガス
の測定を行った。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、試料溶液を電気分解し、ｐＨ１１以上の溶液を得
るための電解セルの一例を断面図を示している。
１は、試料溶液を電気分解し、ｐＨ１１以上の溶液を得
るための電解セルの一例を断面図を示している。
【００２３】電解セル本体１はフッ化エチレン樹脂など
の非導電性材料によって成形されており、その中央付近
にグラファイト製の陽極２と陰極３が正対して配置され
ている。陽極２と陰極３の間には定電圧電源１０が接続
されており、陽極２と陰極３の間隙を流れる試料溶液を
任意の電位で電気分解することができるようになってい
る。陽極２と陰極３との間隙には、陽極２側に陽イオン
交換膜４、陰極３側に陰イオン交換膜５が配置され、陽
極２と陽イオン交換膜４によって挟まれた陽極室６と、
陽イオン交換膜４と陰イオン交換膜５によって挟まれた
中央室７と、陰イオン交換膜５と陰極３に挟まれた陰極
室８の３つの電解室が形成されるように構成されてい
る。陽極室６、中央室７、陰極室８の容積はそれぞれ
０．３mlであり、それぞれの電解室内には厚さ０．４mm
のガラスフィルター９が陽イオン交換膜４および陰イオ
ン交換膜５に平行に挿入されている。これにより、陽イ
オン交換膜４と陰イオン交換膜５との間隙が一定に保た
れ、各電解室の容積が一定に保持される。ガラスフィル
ター９の両端はバイトン製の板リングによって電解セル
本体１に固定されている。
の非導電性材料によって成形されており、その中央付近
にグラファイト製の陽極２と陰極３が正対して配置され
ている。陽極２と陰極３の間には定電圧電源１０が接続
されており、陽極２と陰極３の間隙を流れる試料溶液を
任意の電位で電気分解することができるようになってい
る。陽極２と陰極３との間隙には、陽極２側に陽イオン
交換膜４、陰極３側に陰イオン交換膜５が配置され、陽
極２と陽イオン交換膜４によって挟まれた陽極室６と、
陽イオン交換膜４と陰イオン交換膜５によって挟まれた
中央室７と、陰イオン交換膜５と陰極３に挟まれた陰極
室８の３つの電解室が形成されるように構成されてい
る。陽極室６、中央室７、陰極室８の容積はそれぞれ
０．３mlであり、それぞれの電解室内には厚さ０．４mm
のガラスフィルター９が陽イオン交換膜４および陰イオ
ン交換膜５に平行に挿入されている。これにより、陽イ
オン交換膜４と陰イオン交換膜５との間隙が一定に保た
れ、各電解室の容積が一定に保持される。ガラスフィル
ター９の両端はバイトン製の板リングによって電解セル
本体１に固定されている。
【００２４】陽極室６、中央室７、陰極室８にはそれぞ
れ試料溶液流入口１１，１２，１３、およびそれと反対
側に試料溶液排出口１４，１５，１６が設けられてお
り、流入口１１，１２，１３の前段には試料溶液を一定
流量、一定圧力で供給するための試料溶液供給装置１７
が設けられている。
れ試料溶液流入口１１，１２，１３、およびそれと反対
側に試料溶液排出口１４，１５，１６が設けられてお
り、流入口１１，１２，１３の前段には試料溶液を一定
流量、一定圧力で供給するための試料溶液供給装置１７
が設けられている。
【００２５】陽極２および陰極３の間に直流２４Ｖの電
圧が印加された状態で、試料溶液供給装置１７から陽極
室６、中央室７、陰極室８の各電解室に２ml/minの流量
で試料溶液を連続的に供給し、定電位電解を行う。試料
溶液中には、アンモニア以外にＣｌ- ，ＳＯ4 2-，Ｃａ
2+，Ｎａ+ などが通常含まれている。試料溶液を電解セ
ルに流通し、電気分解を行うと、陽極室６においては、
塩素ガス（Ｃｌ2 ）や次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、あるい
は酸素ガス（Ｏ2 ）などが生成するが、これらは陽イオ
ン交換膜４を通過することができないため、陽極室出側
に設けられた排出口１４から電解セル外へ排出される。
さらに、陽極室６に存在しているＨ+ やＮＨ4+などの陽
イオンの一部は、陽イオン交換膜４を通過し、中央室７
に移動するが、中央室７にも試料溶液が流通しているた
め、これらのイオンも中央室出側に設けられた排出口１
５から電解セル外へ排出される。
圧が印加された状態で、試料溶液供給装置１７から陽極
室６、中央室７、陰極室８の各電解室に２ml/minの流量
で試料溶液を連続的に供給し、定電位電解を行う。試料
溶液中には、アンモニア以外にＣｌ- ，ＳＯ4 2-，Ｃａ
2+，Ｎａ+ などが通常含まれている。試料溶液を電解セ
ルに流通し、電気分解を行うと、陽極室６においては、
塩素ガス（Ｃｌ2 ）や次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、あるい
は酸素ガス（Ｏ2 ）などが生成するが、これらは陽イオ
ン交換膜４を通過することができないため、陽極室出側
に設けられた排出口１４から電解セル外へ排出される。
さらに、陽極室６に存在しているＨ+ やＮＨ4+などの陽
イオンの一部は、陽イオン交換膜４を通過し、中央室７
に移動するが、中央室７にも試料溶液が流通しているた
め、これらのイオンも中央室出側に設けられた排出口１
５から電解セル外へ排出される。
【００２６】一方、陰極室８では、Ｈ+ やＨ2 Ｏが還元
・解離されることにより、水素ガス（Ｈ2 ）やＯＨ- イ
オンが生成する。その結果、陰極室出側に設けられた排
出口１６から得られる溶液は強アルカリ性を示し、ｐＨ
調整を一切行うことなく、直接アンモニア濃度の測定を
行うことができる。
・解離されることにより、水素ガス（Ｈ2 ）やＯＨ- イ
オンが生成する。その結果、陰極室出側に設けられた排
出口１６から得られる溶液は強アルカリ性を示し、ｐＨ
調整を一切行うことなく、直接アンモニア濃度の測定を
行うことができる。
【００２７】図２は、排出口１６から得られた溶液を採
取し、これに乾燥空気を通じて溶液中に溶存しているア
ンモニアをガス中に移行させるアンモニア気化装置２０
と、それに接続し、ガス中のアンモニアを検出するため
のガスセンサを内蔵したガス検出装置３１の断面図を示
している。
取し、これに乾燥空気を通じて溶液中に溶存しているア
ンモニアをガス中に移行させるアンモニア気化装置２０
と、それに接続し、ガス中のアンモニアを検出するため
のガスセンサを内蔵したガス検出装置３１の断面図を示
している。
【００２８】アンモニア気化装置２０では、電解セルの
試料溶液排出口１６から排出された試料溶液が溶液流入
口２１から気化部２２に流入する。アンモニア気化装置
の下部に位置し、溶液流入口２１の反対側に設置されて
いる排液口２３は溶液流入時は閉じられており、気化部
２２内の溶液を排出する際に利用する。溶液流入口２１
から気化部２２に流入した溶液は液面センサ２４に達す
るまで導入され、溶液が液面センサ２４まで導入された
後は、溶液が排液口２５から排出され、気化部２２に充
填される溶液容量は常に１６mlで一定となる。アンモニ
ア気化装置２０の最下部中央にはガス供給口２６が設置
され、ガス供給口２６には気化部２２へ一定流量、一定
圧力の乾燥空気を供給し、気化部２２内の試料溶液中に
溶存しているアンモニアを回収するための乾燥空気を供
給するガス供給装置２７が接続されている。この例で
は、流量５０ml/min、圧力１kg／cm2 の条件で乾燥空気
を連続２０分間供給した。
試料溶液排出口１６から排出された試料溶液が溶液流入
口２１から気化部２２に流入する。アンモニア気化装置
の下部に位置し、溶液流入口２１の反対側に設置されて
いる排液口２３は溶液流入時は閉じられており、気化部
２２内の溶液を排出する際に利用する。溶液流入口２１
から気化部２２に流入した溶液は液面センサ２４に達す
るまで導入され、溶液が液面センサ２４まで導入された
後は、溶液が排液口２５から排出され、気化部２２に充
填される溶液容量は常に１６mlで一定となる。アンモニ
ア気化装置２０の最下部中央にはガス供給口２６が設置
され、ガス供給口２６には気化部２２へ一定流量、一定
圧力の乾燥空気を供給し、気化部２２内の試料溶液中に
溶存しているアンモニアを回収するための乾燥空気を供
給するガス供給装置２７が接続されている。この例で
は、流量５０ml/min、圧力１kg／cm2 の条件で乾燥空気
を連続２０分間供給した。
【００２９】ガス供給口２６から供給された乾燥空気
は、気化部２２中に満たされている試料溶液中を上昇
し、溶液中に溶存しているアンモニアを回収してミスト
除去スペース２８に至る。ミスト除去スペース２８の容
積は１０mlであり、その上部には、ガス中に混入した水
分などのミストを完全に除去するための２枚の脱泡目皿
２９およびテフロン製フィルター３０が設置されてい
る。
は、気化部２２中に満たされている試料溶液中を上昇
し、溶液中に溶存しているアンモニアを回収してミスト
除去スペース２８に至る。ミスト除去スペース２８の容
積は１０mlであり、その上部には、ガス中に混入した水
分などのミストを完全に除去するための２枚の脱泡目皿
２９およびテフロン製フィルター３０が設置されてい
る。
【００３０】テフロン製フィルター３０を通過したガス
は、これに接続しているガス検出装置３１に流入する。
ガス検出装置３１の入口には、希釈空気流入口３２およ
びガス供給装置３３が接続されており、アンモニア気化
装置２０から搬送されてきたガス中のアンモニア濃度が
高い場合に、適宜ガス中アンモニア濃度を希釈・調整で
きるようになっている。ガス検出装置３１に流入したガ
スはまず、真鍮で作られ、内部にヒーターおよびサーミ
スター温度センサ（図示せず）を内蔵したガス加熱器３
４に流入し、５０℃以上の一定温度にガス温度が調整さ
れた後、アンモニアガスセンサ３５に導入される。この
例においては、室温変動の影響を除去するために、ガス
温度を５０℃に加熱し、酸化錫を検出素子とした半導体
型のガスセンサを用いてアンモニアの検出を行った。ア
ンモニアガスセンサ３５に導入されたガスは、含有アン
モニア濃度が測定された後、ガス排出口３６からガス検
出装置３１の系外へ排出される。
は、これに接続しているガス検出装置３１に流入する。
ガス検出装置３１の入口には、希釈空気流入口３２およ
びガス供給装置３３が接続されており、アンモニア気化
装置２０から搬送されてきたガス中のアンモニア濃度が
高い場合に、適宜ガス中アンモニア濃度を希釈・調整で
きるようになっている。ガス検出装置３１に流入したガ
スはまず、真鍮で作られ、内部にヒーターおよびサーミ
スター温度センサ（図示せず）を内蔵したガス加熱器３
４に流入し、５０℃以上の一定温度にガス温度が調整さ
れた後、アンモニアガスセンサ３５に導入される。この
例においては、室温変動の影響を除去するために、ガス
温度を５０℃に加熱し、酸化錫を検出素子とした半導体
型のガスセンサを用いてアンモニアの検出を行った。ア
ンモニアガスセンサ３５に導入されたガスは、含有アン
モニア濃度が測定された後、ガス排出口３６からガス検
出装置３１の系外へ排出される。
【００３１】以上が、本発明の方法および装置を用いて
溶液中のアンモニアを定量するための測定手順であり、
上記の手順を繰り返し行うことにより短時間のうちに、
簡便に溶液中のアンモニア濃度を測定することができ
る。図１に示した電解セル１の試料溶液排出口１６から
得られる試料溶液を一定時間間隔で図２のアンモニア気
化装置２０の気化部２２に導入する機構を設けること
で、溶液中のアンモニアを連続的に定量するようにする
こともできる。
溶液中のアンモニアを定量するための測定手順であり、
上記の手順を繰り返し行うことにより短時間のうちに、
簡便に溶液中のアンモニア濃度を測定することができ
る。図１に示した電解セル１の試料溶液排出口１６から
得られる試料溶液を一定時間間隔で図２のアンモニア気
化装置２０の気化部２２に導入する機構を設けること
で、溶液中のアンモニアを連続的に定量するようにする
こともできる。
【００３２】図３には、実際の工場排水を図１に示した
電解セルにより、ＤＣ２４Ｖで電気分解し、試料溶液排
出口１６から得られた溶液を図２のアンモニア気化装置
２０およびガス検出装置３１を用いて測定を行ったとき
に得られた結果を示した。図３の縦軸はアンモニアガス
センサの出力電圧を示している。また横軸は、図２のア
ンモニア気化装置２０の気化部２２に試料溶液を満たし
た後、ガス供給口２６から試料溶液中へ乾燥空気を通気
し始めた後の経過時間を示している。
電解セルにより、ＤＣ２４Ｖで電気分解し、試料溶液排
出口１６から得られた溶液を図２のアンモニア気化装置
２０およびガス検出装置３１を用いて測定を行ったとき
に得られた結果を示した。図３の縦軸はアンモニアガス
センサの出力電圧を示している。また横軸は、図２のア
ンモニア気化装置２０の気化部２２に試料溶液を満たし
た後、ガス供給口２６から試料溶液中へ乾燥空気を通気
し始めた後の経過時間を示している。
【００３３】通気開始直後に大きなピークが検出されて
いるが、これは試料溶液中に電解の陰極生成物として存
在していた水素ガスを検出したものである。ピークを検
出した後、センサの出力電圧は徐々に低下しているが、
これがアンモニアの検出信号である。気化部２２中に満
たされている試料溶液中に連続的に乾燥空気を通気して
いるため、溶液中のアンモニア濃度は徐々に低下し、そ
れに従って、センサの検出信号も徐々に低下しているの
である。この測定結果からアンモニア濃度を求めるに
は、水素ガスの検出ピークをピーク分離した後の一定時
間、すなわちこの例においては例えば測定開始後５〜１
０分のデータの積算値を求め、アンモニア濃度が既知の
標準溶液を測定したときのデータと比較すればよい。よ
り簡便に濃度測定を行う場合には、測定データの積算を
行わず、ある一定時刻、例えば測定開始後１０分の測定
値を標準溶液のデータと比較するだけでもよい。
いるが、これは試料溶液中に電解の陰極生成物として存
在していた水素ガスを検出したものである。ピークを検
出した後、センサの出力電圧は徐々に低下しているが、
これがアンモニアの検出信号である。気化部２２中に満
たされている試料溶液中に連続的に乾燥空気を通気して
いるため、溶液中のアンモニア濃度は徐々に低下し、そ
れに従って、センサの検出信号も徐々に低下しているの
である。この測定結果からアンモニア濃度を求めるに
は、水素ガスの検出ピークをピーク分離した後の一定時
間、すなわちこの例においては例えば測定開始後５〜１
０分のデータの積算値を求め、アンモニア濃度が既知の
標準溶液を測定したときのデータと比較すればよい。よ
り簡便に濃度測定を行う場合には、測定データの積算を
行わず、ある一定時刻、例えば測定開始後１０分の測定
値を標準溶液のデータと比較するだけでもよい。
【００３４】以上のように本発明を用いれば、約２０分
間隔で連続的に溶液中のアンモニア濃度を測定すること
ができる。
間隔で連続的に溶液中のアンモニア濃度を測定すること
ができる。
【００３５】
【発明の効果】この発明によれば、これまでｐＨ調整な
ど試料溶液の前処理が不可欠であり、しかも頻繁な装置
メンテナンスが必要であった溶液中のアンモニアの定量
を簡便に行うことができる。本発明では、溶液を電気分
解することによってｐＨ調整を行うため、ｐＨ調整剤は
不要であり、アンモニア気化装置により、溶液中のアン
モニアを気相に移行させた後、ガスセンサにより検出を
行うため、従来に比べ簡便かつ安定に溶液中のアンモニ
アを定量することができる。このため、水質環境汚染の
評価や製造業における排廃水の処理管理の分野に与える
効果は大きい。
ど試料溶液の前処理が不可欠であり、しかも頻繁な装置
メンテナンスが必要であった溶液中のアンモニアの定量
を簡便に行うことができる。本発明では、溶液を電気分
解することによってｐＨ調整を行うため、ｐＨ調整剤は
不要であり、アンモニア気化装置により、溶液中のアン
モニアを気相に移行させた後、ガスセンサにより検出を
行うため、従来に比べ簡便かつ安定に溶液中のアンモニ
アを定量することができる。このため、水質環境汚染の
評価や製造業における排廃水の処理管理の分野に与える
効果は大きい。
【図１】図１に用いる、ｐＨ１１以上の試料溶液を得る
ための電解セルの断面図である。
ための電解セルの断面図である。
【図２】本発明に用いる、アンモニア気化装置と、それ
に接続するガス検出装置の断面図である。
に接続するガス検出装置の断面図である。
【図３】本発明の装置を用い、工場排水中のアンモニア
濃度を測定したときに得られた検出信号を示す線図であ
る。
濃度を測定したときに得られた検出信号を示す線図であ
る。
１ 電解セル ２ 電気分解用陽極 ３ 電気分解用陰極 ４ 陽イオン交換膜 ５ 陰イオン交換膜 ６ 陽極室 ７ 中央室 ８ 陰極室 ９ ガラスフィルター １０ 定電圧電源 １１，１２，１３ 試料溶液流入口 １４，１５，１６ 試料溶液排出口 １７ 試料溶液供給装置 ２０ アンモニア気化装置 ２１ 溶液流入口 ２２ 気化部 ２３ 排液口 ２４ 液面センサ ２５ 排液口 ２６ ガス供給口 ２７ ガス供給装置 ２８ ミスト除去スペース ２９ 脱泡目皿 ３０ テフロン製フィルター ３１ ガス検出装置 ３２ 希釈空気流入口 ３３ ガス供給装置 ３４ ガス加熱器 ３５ アンモニアガスセンサ ３６ ガス排出口
フロントページの続き (72)発明者 緑川 正博 埼玉県坂戸市泉町３−15−10
Claims (4)
- 【請求項１】 試料溶液のｐＨを１１以上に調整した
後、該溶液中のアンモニア濃度を測定する方法であっ
て、 陽極と陰極とを正対させ、その間隙に、陽極側に陽イオ
ン交換膜、陰極側に陰イオン交換膜を配置し、 陽極と陽イオン交換膜によって挟まれた陽極室と、陽イ
オン交換膜と陰イオン交換膜によって挟まれた中央室
と、陰イオン交換膜と陰極とによって挟まれた陰極室と
の３室を有する電解セルに、該溶液を連続的に供給して
電気分解を行い、 陰極室を流通した溶液のみを回収することによってｐＨ
１１以上の試料溶液を調整した後、この試料溶液をアン
モニア検出器に導くことによって、該溶液中のアンモニ
ア濃度を測定することを特徴とする溶液中のアンモニア
定量方法。 - 【請求項２】 試料溶液のｐＨを１１以上に調整した
後、該溶液中のアンモニア濃度を測定する請求項１記載
の方法であって、 ｐＨを１１以上に調整した該溶液中に乾燥した空気を通
じ、このガスを金属酸化物を検出素子としたガスセンサ
に導き、ガス中のアンモニア濃度を求めることによっ
て、該溶液中のアンモニア濃度を測定することを特徴と
する溶液中のアンモニア定量方法。 - 【請求項３】 正対した陽極と陰極との間隙に、陽極側
に陽イオン交換膜、陰極側に陰イオン交換膜を配置し、 陽極と陽イオン交換膜によって挟まれた陽極室と、陽イ
オン交換膜と陰イオン交換膜によって挟まれた中央室
と、陰イオン交換膜と陰極とによって挟まれた陰極室と
の３室を有する電解セルを形成し、 陽極室、中央室、陰極室のぞれぞれに、試料溶液を流入
させる流入口、および試料溶液を排出させる排出口を設
け、 電解セルに一定流量の試料溶液を供給することのできる
試料溶液供給装置と、 陽極および陰極の間に一定電圧を印加することのできる
電解装置を有し、 さらに、陰極室の排出口にアンモニア検出器が接続され
たことを特徴とする溶液中のアンモニア定量装置。 - 【請求項４】 陰極室の排出口に、アンモニア気化装置
が接続され、 アンモニア気化装置に導入された試料溶液に、乾燥空気
を供給するガス供給装置と、試料溶液を通過した後のガ
ス中の水分ミストを除去するフィルタと、ガス加熱装置
を備え、さらにガス中のアンモニア検出器として、金属
酸化物を検出素子としたガスセンサを備えていることを
特徴とする請求項３記載の溶液中のアンモニア定量装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7060397A JPH08262005A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 溶液中のアンモニア定量方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7060397A JPH08262005A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 溶液中のアンモニア定量方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08262005A true JPH08262005A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=13140995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7060397A Withdrawn JPH08262005A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 溶液中のアンモニア定量方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08262005A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003075424A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-12 | Horiba Ltd | 窒素化合物分析方法および窒素化合物分析装置 |
| JP5958653B2 (ja) * | 2013-10-02 | 2016-08-02 | 味の素株式会社 | アンモニア制御装置およびアンモニア制御方法 |
| CN115326794A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-11 | 浙江西热利华智能传感技术有限公司 | 一种基于电化学处理的痕量铁离子检测系统及方法 |
-
1995
- 1995-03-20 JP JP7060397A patent/JPH08262005A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003075424A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-12 | Horiba Ltd | 窒素化合物分析方法および窒素化合物分析装置 |
| JP5958653B2 (ja) * | 2013-10-02 | 2016-08-02 | 味の素株式会社 | アンモニア制御装置およびアンモニア制御方法 |
| JPWO2015050234A1 (ja) * | 2013-10-02 | 2017-03-09 | 味の素株式会社 | アンモニア制御装置およびアンモニア制御方法 |
| US9708577B2 (en) | 2013-10-02 | 2017-07-18 | Ajinomoto Co., Inc. | Apparatus for controlling ammonia and a method for controlling ammonia |
| EP3053999B1 (en) * | 2013-10-02 | 2019-11-20 | Ajinomoto Co., Inc. | Ammonia control apparatus and ammonia control method |
| CN115326794A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-11 | 浙江西热利华智能传感技术有限公司 | 一种基于电化学处理的痕量铁离子检测系统及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020604 |