JPH10185874A - 溶液中硫黄の定量方法および装置 - Google Patents
溶液中硫黄の定量方法および装置Info
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- JPH10185874A JPH10185874A JP34480996A JP34480996A JPH10185874A JP H10185874 A JPH10185874 A JP H10185874A JP 34480996 A JP34480996 A JP 34480996A JP 34480996 A JP34480996 A JP 34480996A JP H10185874 A JPH10185874 A JP H10185874A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】溶液中の微量の硫黄を、簡便に、かつ高感度で
分析できる定量方法および装置を提供する。 【解決手段】加熱気化導入−ＩＣＰ質量分析法による溶
液中硫黄の定量方法であって、試料溶液１３を加熱気化
し、次いで脱水し、その後プラズマ発生部１８へ導き分
析する。気化した試料を加熱気化部からプラズマへ導く
管路１９内に脱水剤（過塩素酸マグネシウム、塩化カル
シウム等）が充填される脱水器２２が設けられた装置を
用いれば、簡便に、かつ高感度で分析できる。
分析できる定量方法および装置を提供する。 【解決手段】加熱気化導入−ＩＣＰ質量分析法による溶
液中硫黄の定量方法であって、試料溶液１３を加熱気化
し、次いで脱水し、その後プラズマ発生部１８へ導き分
析する。気化した試料を加熱気化部からプラズマへ導く
管路１９内に脱水剤（過塩素酸マグネシウム、塩化カル
シウム等）が充填される脱水器２２が設けられた装置を
用いれば、簡便に、かつ高感度で分析できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば鋼中微量硫
黄を定量する際に用いられる溶液中硫黄の定量方法とそ
のための装置に関する。
黄を定量する際に用いられる溶液中硫黄の定量方法とそ
のための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、鋼の溶製時における脱流技術の進
歩に伴って鋼材の低硫黄化が指向されており、硫黄含有
量が５ｐｐｍ以下の鋼が溶製されるようになった。これ
に伴い、１〜２ｐｐｍという微量の硫黄の定量が必要と
されるようになったが、現状では、このような微量の硫
黄を定量できる技術は完全には確立されておらず、微量
硫黄の定量法の確立が要望されている。
歩に伴って鋼材の低硫黄化が指向されており、硫黄含有
量が５ｐｐｍ以下の鋼が溶製されるようになった。これ
に伴い、１〜２ｐｐｍという微量の硫黄の定量が必要と
されるようになったが、現状では、このような微量の硫
黄を定量できる技術は完全には確立されておらず、微量
硫黄の定量法の確立が要望されている。
【０００３】鋼中微量硫黄の定量法としては、硫黄を還
元蒸留することにより生じる硫化水素ガスを発色液に吸
収させた後、その吸光度を測定する硫化水素気化分離メ
チレンブル−吸光光度法（ＪＩＳ Ｇ１２１５、鉄及び
鋼−硫黄定量方法（１９９４））、酸素気流中で金属試
料を燃焼し、試料中の硫黄を二酸化硫黄ガスに変え、そ
の赤外線吸収量を測定する燃焼−赤外線吸収法（ＪＩＳ
Ｇ１２１５、鉄及び鋼−硫黄定量方法（１９９４））
や、スパ−ク放電のエネルギーを供与することにより試
料中の硫黄分を励起してガス成分に変え、硫黄分の発光
強度を測定する固体発光分光分析法（ＪＩＳ Ｇ１２５
３、鉄及び鋼−スパ−ク放電発光分光分析方法（１９９
４））等がある。また、硫化水素ガスをアルカリ吸収液
に吸収させ、硫黄分の紫外線吸収量を測定する方法（特
開昭５５−１１３９５４号公報）、硫化水素ガスを発色
試薬を浸透させた試験紙に接触させ、発色強度を測定す
る方法（特開平６−１８６２２１号公報）、グロー放電
によって生成した硫黄イオンを質量分析計に導入し測定
する固体質量分析法（日本鉄鋼協会第１３回講演大会討
論会、（１９８７）Ａ１７３）等が提案されている。
元蒸留することにより生じる硫化水素ガスを発色液に吸
収させた後、その吸光度を測定する硫化水素気化分離メ
チレンブル−吸光光度法（ＪＩＳ Ｇ１２１５、鉄及び
鋼−硫黄定量方法（１９９４））、酸素気流中で金属試
料を燃焼し、試料中の硫黄を二酸化硫黄ガスに変え、そ
の赤外線吸収量を測定する燃焼−赤外線吸収法（ＪＩＳ
Ｇ１２１５、鉄及び鋼−硫黄定量方法（１９９４））
や、スパ−ク放電のエネルギーを供与することにより試
料中の硫黄分を励起してガス成分に変え、硫黄分の発光
強度を測定する固体発光分光分析法（ＪＩＳ Ｇ１２５
３、鉄及び鋼−スパ−ク放電発光分光分析方法（１９９
４））等がある。また、硫化水素ガスをアルカリ吸収液
に吸収させ、硫黄分の紫外線吸収量を測定する方法（特
開昭５５−１１３９５４号公報）、硫化水素ガスを発色
試薬を浸透させた試験紙に接触させ、発色強度を測定す
る方法（特開平６−１８６２２１号公報）、グロー放電
によって生成した硫黄イオンを質量分析計に導入し測定
する固体質量分析法（日本鉄鋼協会第１３回講演大会討
論会、（１９８７）Ａ１７３）等が提案されている。
【０００４】しかし、これらいずれの方法にも、以下に
述べるような問題があった。
述べるような問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記の、発生した硫化
水素ガスを発色液に吸収させ吸光度を測定する方法、紫
外線吸収量を測定する方法、あるいは試験紙に接触させ
発色量を測定する方法では、硫黄を硫化水素ガスに還元
し回収する必要があるが、その操作は煩雑であることか
ら、分析に長時間を要し、再現性の良い定量値が得られ
にくいという問題がある。また、燃焼−赤外線吸収法で
は、定量分析に対して標準試料が必要であり、ｐｐｍレ
ベルの硫黄に対して信頼性の高い標準試料がない現状で
は、定量分析は困難である。固体発光分析法や固体質量
分析法においても、標準試料が必要であり、ｐｐｍレベ
ルの硫黄の定量は困難である。
水素ガスを発色液に吸収させ吸光度を測定する方法、紫
外線吸収量を測定する方法、あるいは試験紙に接触させ
発色量を測定する方法では、硫黄を硫化水素ガスに還元
し回収する必要があるが、その操作は煩雑であることか
ら、分析に長時間を要し、再現性の良い定量値が得られ
にくいという問題がある。また、燃焼−赤外線吸収法で
は、定量分析に対して標準試料が必要であり、ｐｐｍレ
ベルの硫黄に対して信頼性の高い標準試料がない現状で
は、定量分析は困難である。固体発光分析法や固体質量
分析法においても、標準試料が必要であり、ｐｐｍレベ
ルの硫黄の定量は困難である。
【０００６】一般に微量元素の測定に対しては、ＩＣＰ
質量分析法が適用されている。この方法は、試料溶液を
Ａｒプラズマ中に噴霧し、イオン化した分析対象元素の
量を質量分析計により測定する方法であるが、硫黄に対
しては、水に起因して生じる16Ｏ2 +によって、質量数３
２のバックグランドが上昇し、硫黄の同位体の中で最も
存在比の高い32Ｓ+ を高感度で測定できないという問題
がある。
質量分析法が適用されている。この方法は、試料溶液を
Ａｒプラズマ中に噴霧し、イオン化した分析対象元素の
量を質量分析計により測定する方法であるが、硫黄に対
しては、水に起因して生じる16Ｏ2 +によって、質量数３
２のバックグランドが上昇し、硫黄の同位体の中で最も
存在比の高い32Ｓ+ を高感度で測定できないという問題
がある。
【０００７】これに対して、黒鉛管内で試料溶液を加熱
気化し、その蒸気をＡｒプラズマ中に導入する加熱気化
導入−ＩＣＰ質量分析法を用いれば、水を黒鉛管内で加
熱除去できることから、16Ｏ2 +による質量数３２、すな
わち32Ｓ+ のバックグランドの上昇を回避できるという
利点がある。また、事前に硫黄を硫化水素に還元するな
どの前処理操作が不要であることから、溶液中の硫黄を
簡便に定量できると考えられる。
気化し、その蒸気をＡｒプラズマ中に導入する加熱気化
導入−ＩＣＰ質量分析法を用いれば、水を黒鉛管内で加
熱除去できることから、16Ｏ2 +による質量数３２、すな
わち32Ｓ+ のバックグランドの上昇を回避できるという
利点がある。また、事前に硫黄を硫化水素に還元するな
どの前処理操作が不要であることから、溶液中の硫黄を
簡便に定量できると考えられる。
【０００８】しかしながら、実際に、加熱気化導入−Ｉ
ＣＰ質量分析法を用いて、試料溶液中の硫黄を測定する
と、以下に述べる問題が生じる。
ＣＰ質量分析法を用いて、試料溶液中の硫黄を測定する
と、以下に述べる問題が生じる。
【０００９】図２（Ａ）は、純水について、通常のＩＣ
Ｐ質量分析法により測定した場合の質量数３１〜３４に
おけるスペクトルを示す図であり、図２（Ｂ）は、水を
黒鉛管内に導入し、１２０℃で加熱気化して除去した
後、２５００℃に昇温した場合の質量数３１〜３４のス
ペクトルを示す図である。
Ｐ質量分析法により測定した場合の質量数３１〜３４に
おけるスペクトルを示す図であり、図２（Ｂ）は、水を
黒鉛管内に導入し、１２０℃で加熱気化して除去した
後、２５００℃に昇温した場合の質量数３１〜３４のス
ペクトルを示す図である。
【００１０】この結果から明らかなように、加熱気化導
入−ＩＣＰ質量分析法を用いた場合、質量数３２におけ
るバックグランドは大幅に低減するが、依然として５０
０００カウント／秒程度検出されており、微量の硫黄を
定量するのは困難である。これは、１２０℃に加熱した
際に水の大部分は除去できるが、一部は黒鉛管に吸着す
ることから、２５００℃に昇温した際に吸着した水が気
化し、16Ｏ2 +が発生したためと考えられる。
入−ＩＣＰ質量分析法を用いた場合、質量数３２におけ
るバックグランドは大幅に低減するが、依然として５０
０００カウント／秒程度検出されており、微量の硫黄を
定量するのは困難である。これは、１２０℃に加熱した
際に水の大部分は除去できるが、一部は黒鉛管に吸着す
ることから、２５００℃に昇温した際に吸着した水が気
化し、16Ｏ2 +が発生したためと考えられる。
【００１１】このような質量数３２におけるバックグラ
ンドを低減する方法として、水の加熱除去温度を１２０
℃より高温に上昇させる方法が考えられるが、吸着した
水をほぼ完全に除去するためには、１０００℃以上に昇
温する必要があり、この場合、分析対象元素の硫黄が気
化するという問題がある。
ンドを低減する方法として、水の加熱除去温度を１２０
℃より高温に上昇させる方法が考えられるが、吸着した
水をほぼ完全に除去するためには、１０００℃以上に昇
温する必要があり、この場合、分析対象元素の硫黄が気
化するという問題がある。
【００１２】また、水に起因する16Ｏ2 +のバックグラン
ドを回避する方法として、同位体存在比が32Ｓに次いで
大きい34Ｓ+ の強度を測定する方法が考えられる。この
方法によれば、図２（Ｂ）から明らかなように、質量数
３４のバックグランドは大幅に低減できる。しかしなが
ら、34Ｓの存在比は32Ｓと比べて１／２２程度であり、
しかも、Ｆｅが５００ｍｇ／ｌ（リットル）以上共存す
ると硫黄の強度が大幅に減少するため試料溶液を希釈す
る必要があることから、感度不足になるという問題があ
る。また、Ｆｅを事前に分離する方法も考えられるが、
操作が煩雑となり、分析に長時間を要する上、精度良く
定量できないという問題がある。
ドを回避する方法として、同位体存在比が32Ｓに次いで
大きい34Ｓ+ の強度を測定する方法が考えられる。この
方法によれば、図２（Ｂ）から明らかなように、質量数
３４のバックグランドは大幅に低減できる。しかしなが
ら、34Ｓの存在比は32Ｓと比べて１／２２程度であり、
しかも、Ｆｅが５００ｍｇ／ｌ（リットル）以上共存す
ると硫黄の強度が大幅に減少するため試料溶液を希釈す
る必要があることから、感度不足になるという問題があ
る。また、Ｆｅを事前に分離する方法も考えられるが、
操作が煩雑となり、分析に長時間を要する上、精度良く
定量できないという問題がある。
【００１３】本発明はこのような状況に鑑みなされたも
ので、溶液中の微量の硫黄を、簡便に、しかも、高感度
で分析できる定量方法およびそのための装置を提供する
ことを目的としている。
ので、溶液中の微量の硫黄を、簡便に、しかも、高感度
で分析できる定量方法およびそのための装置を提供する
ことを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために、微量元素の測定に対して一般に適
用されているＩＣＰ質量分析法（加熱気化導入−ＩＣＰ
質量分析法）について検討を加えた。この場合問題とな
るのは、前述した質量数３２におけるバックグランドで
あるが、検討を重ねた結果、加熱気化部からＡｒプラズ
マへの管路内に過塩素酸マグネシウム等の脱水剤を充填
した脱水器を設けることにより、前記バックグランドを
著しく低減できることを見いだした。
的を達成するために、微量元素の測定に対して一般に適
用されているＩＣＰ質量分析法（加熱気化導入−ＩＣＰ
質量分析法）について検討を加えた。この場合問題とな
るのは、前述した質量数３２におけるバックグランドで
あるが、検討を重ねた結果、加熱気化部からＡｒプラズ
マへの管路内に過塩素酸マグネシウム等の脱水剤を充填
した脱水器を設けることにより、前記バックグランドを
著しく低減できることを見いだした。
【００１５】本発明はこの知見に基づきなされたもので
あり、その要旨は、下記（１）の硫黄の定量方法および
（２）の定量装置にある。
あり、その要旨は、下記（１）の硫黄の定量方法および
（２）の定量装置にある。
【００１６】（１）加熱気化導入−ＩＣＰ質量分析法に
よる溶液中硫黄の定量方法であって、試料溶液を加熱気
化し、次いで脱水し、その後プラズマ中へ導くことを特
徴とする溶液中硫黄の定量方法。
よる溶液中硫黄の定量方法であって、試料溶液を加熱気
化し、次いで脱水し、その後プラズマ中へ導くことを特
徴とする溶液中硫黄の定量方法。
【００１７】（２）試料溶液導入口と不活性ガス導入口
を備え、試料溶液を加熱、気化する加熱気化部と、前記
気化した試料をプラズマ発生部へ導く管路と、前記管路
を通して導入された試料中の分析元素をイオン化するプ
ラズマ発生部と、イオン化された分析元素量を測定する
質量分析計を有する加熱気化導入−ＩＣＰ質量分析装置
において、前記管路内に脱水剤が充填される脱水器が設
けられていることを特徴とする溶液中硫黄の定量装置。
を備え、試料溶液を加熱、気化する加熱気化部と、前記
気化した試料をプラズマ発生部へ導く管路と、前記管路
を通して導入された試料中の分析元素をイオン化するプ
ラズマ発生部と、イオン化された分析元素量を測定する
質量分析計を有する加熱気化導入−ＩＣＰ質量分析装置
において、前記管路内に脱水剤が充填される脱水器が設
けられていることを特徴とする溶液中硫黄の定量装置。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の溶液中硫黄の定量
方法（本発明方法）および装置（本発明の装置）につい
て詳細に説明する。
方法（本発明方法）および装置（本発明の装置）につい
て詳細に説明する。
【００１９】図１は、本発明方法を実施するための装
置、すなわち本発明の装置の一例の要部の構成を模式的
に示す図で、図１の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は本発
明方法の工程を示している。
置、すなわち本発明の装置の一例の要部の構成を模式的
に示す図で、図１の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は本発
明方法の工程を示している。
【００２０】図示するように、本発明の装置は、試料溶
液導入口１４と不活性ガス導入口１７を備え、試料溶液
１３を加熱、気化する加熱気化部と、前記気化した試料
をプラズマ発生部（この例ではＡｒプラズマ１８−１を
使用）１８へ導く管路１９と、前記管路１９を通して導
入された試料中の分析元素をイオン化するＡｒプラズマ
１８−１と、イオン化された分析元素量を測定する質量
分析計２１を有する加熱気化導入−ＩＣＰ質量分析装置
であって、さらに、前記管路１９内に脱水剤が充填され
る脱水器２２が設けられている。なお、加熱気化部の試
料溶液１３を加熱、気化する部分は、通電加熱が可能な
黒鉛管１５で構成されている。また、図示した符号１１
は分析用溶液であり、符号１２はオートサンプラーであ
る。
液導入口１４と不活性ガス導入口１７を備え、試料溶液
１３を加熱、気化する加熱気化部と、前記気化した試料
をプラズマ発生部（この例ではＡｒプラズマ１８−１を
使用）１８へ導く管路１９と、前記管路１９を通して導
入された試料中の分析元素をイオン化するＡｒプラズマ
１８−１と、イオン化された分析元素量を測定する質量
分析計２１を有する加熱気化導入−ＩＣＰ質量分析装置
であって、さらに、前記管路１９内に脱水剤が充填され
る脱水器２２が設けられている。なお、加熱気化部の試
料溶液１３を加熱、気化する部分は、通電加熱が可能な
黒鉛管１５で構成されている。また、図示した符号１１
は分析用溶液であり、符号１２はオートサンプラーであ
る。
【００２１】本発明方法は、この装置を用いて以下のよ
うに実施するすることができる。
うに実施するすることができる。
【００２２】まず、微量の硫黄を含有する分析用溶液１
１（例えば、鋼を酸分解した溶液）がオ−トサンプラ−
１２により採取され（この採取された溶液を試料溶液１
３という）、試料溶液導入口１４から黒鉛管１５内に導
入される（図１（Ａ））。次いで、黒鉛管１５を通電加
熱することにより、試料溶液１３中の水や酸などは気化
し、生じた水蒸気や酸の蒸気は、加熱気化部の両端に設
けられた不活性ガス導入口１７から導入されるＡｒガス
と共に試料溶液導入口１４から黒鉛管１５外に排出され
る（図１（Ｂ））。
１（例えば、鋼を酸分解した溶液）がオ−トサンプラ−
１２により採取され（この採取された溶液を試料溶液１
３という）、試料溶液導入口１４から黒鉛管１５内に導
入される（図１（Ａ））。次いで、黒鉛管１５を通電加
熱することにより、試料溶液１３中の水や酸などは気化
し、生じた水蒸気や酸の蒸気は、加熱気化部の両端に設
けられた不活性ガス導入口１７から導入されるＡｒガス
と共に試料溶液導入口１４から黒鉛管１５外に排出され
る（図１（Ｂ））。
【００２３】続いて、黒鉛シ−ルド棒１６により試料溶
液導入口１４を塞いだ後、黒鉛管１５からプラズマ発生
部１８へ通じる管路１９を接続すると（図１（Ｃ））、
水蒸気は管路１９内に設けられた脱水器２２内に充填さ
れている脱水剤に吸着され、硫黄蒸気はＡｒプラズマ中
でイオン化される。発生した硫黄イオンはサンプリング
コ−ン２０を経て質量分析計２１へ導かれ、その量が測
定される。
液導入口１４を塞いだ後、黒鉛管１５からプラズマ発生
部１８へ通じる管路１９を接続すると（図１（Ｃ））、
水蒸気は管路１９内に設けられた脱水器２２内に充填さ
れている脱水剤に吸着され、硫黄蒸気はＡｒプラズマ中
でイオン化される。発生した硫黄イオンはサンプリング
コ−ン２０を経て質量分析計２１へ導かれ、その量が測
定される。
【００２４】本発明の硫黄の定量方法では、上記のよう
に、加熱、気化した試料をプラズマ発生部１８へ導入す
る前に脱水剤を充填した脱水カラムを通過させる。これ
によって試料中の水蒸気が除去され、以下に述べる図３
に示すように、質量数３２におけるバックグランド強
度、すなわちプラズマ中で水に起因して生じる16０2 +の
強度が大幅に減少する。
に、加熱、気化した試料をプラズマ発生部１８へ導入す
る前に脱水剤を充填した脱水カラムを通過させる。これ
によって試料中の水蒸気が除去され、以下に述べる図３
に示すように、質量数３２におけるバックグランド強
度、すなわちプラズマ中で水に起因して生じる16０2 +の
強度が大幅に減少する。
【００２５】図３は、加熱気化部からプラズマ発生部へ
通じる管路の途中に過塩素酸マグネシウムを充填した脱
水器を設けた加熱気化導入−ＩＣＰ質量分析装置を用
い、水を試料として測定した場合の質量数３１〜３４の
バックグランドスペクトルを示した図である。この図か
ら明らかなように、脱水器を設けることにより質量数３
２のバックグランドは大幅に低下している。
通じる管路の途中に過塩素酸マグネシウムを充填した脱
水器を設けた加熱気化導入−ＩＣＰ質量分析装置を用
い、水を試料として測定した場合の質量数３１〜３４の
バックグランドスペクトルを示した図である。この図か
ら明らかなように、脱水器を設けることにより質量数３
２のバックグランドは大幅に低下している。
【００２６】さらに、Ｆｅを含む溶液を本発明方法によ
り測定した場合、Ｆｅが１０００ｍｇ／ｌ共存する場合
でも、前述した32Ｓ+ の強度が低下するという現象はみ
られなかった。これは、加熱気化時に発生するＦｅ蒸気
のかなりの部分が脱水器を通過する間に吸着されたこと
によるもので、鋼中の硫黄を定量する際には、鋼を溶解
した溶液中の硫黄濃度をより高くできるという副次的な
効果も得られ、高感度で硫黄を定量することが可能であ
る。
り測定した場合、Ｆｅが１０００ｍｇ／ｌ共存する場合
でも、前述した32Ｓ+ の強度が低下するという現象はみ
られなかった。これは、加熱気化時に発生するＦｅ蒸気
のかなりの部分が脱水器を通過する間に吸着されたこと
によるもので、鋼中の硫黄を定量する際には、鋼を溶解
した溶液中の硫黄濃度をより高くできるという副次的な
効果も得られ、高感度で硫黄を定量することが可能であ
る。
【００２７】本発明方法で用いる脱水剤としては、過塩
素酸マグネシウム、塩化カルシウム、五酸化リン、シリ
カゲル等が考えられるが、五酸化リンは水分を吸収する
と発熱し、シリカゲルは脱水能力が他の脱水剤と比べて
劣るため、過塩素酸マグネシウムあるいは塩化カルシウ
ムを使用するのが好適である。
素酸マグネシウム、塩化カルシウム、五酸化リン、シリ
カゲル等が考えられるが、五酸化リンは水分を吸収する
と発熱し、シリカゲルは脱水能力が他の脱水剤と比べて
劣るため、過塩素酸マグネシウムあるいは塩化カルシウ
ムを使用するのが好適である。
【００２８】脱水剤の粒度、ならびに脱水剤を充填する
脱水器の径、脱水剤充填長さは、表１の範囲内とするの
が好ましい。脱水器の脱水剤充填長さや径が大きくなる
と、脱水能力は向上するがプラズマへの硫黄蒸気の到達
に時間がかかり、逆に小さすぎると脱水能力が不足す
る。
脱水器の径、脱水剤充填長さは、表１の範囲内とするの
が好ましい。脱水器の脱水剤充填長さや径が大きくなる
と、脱水能力は向上するがプラズマへの硫黄蒸気の到達
に時間がかかり、逆に小さすぎると脱水能力が不足す
る。
【００２９】
【表１】
【００３０】硫黄蒸気の脱水剤による吸着が懸念される
が、後述する鉄鋼標準試料を用いて行った硫黄の定量結
果からも明らかなように、上記の好適な脱水剤では、硫
黄蒸気の吸着は生じないことを確認した。
が、後述する鉄鋼標準試料を用いて行った硫黄の定量結
果からも明らかなように、上記の好適な脱水剤では、硫
黄蒸気の吸着は生じないことを確認した。
【００３１】試料中の分析元素をイオン化するプラズマ
は、Ａｒプラズマ以外に、Ｎ2 プラズマ、Ｈｅプラズマ
が考えられるが、Ｎ2 プラズマは不安定であり、Ｈｅガ
スは高価であるため、Ａｒプラズマを用いるのが好まし
い。
は、Ａｒプラズマ以外に、Ｎ2 プラズマ、Ｈｅプラズマ
が考えられるが、Ｎ2 プラズマは不安定であり、Ｈｅガ
スは高価であるため、Ａｒプラズマを用いるのが好まし
い。
【００３２】また、不活性ガスは、プラズマガスと異な
るものを用いると、プラズマに導入された場合、プラズ
マが不安定となり硫黄のイオン化が不十分となるため、
Ａｒガスを用いるのがよい。
るものを用いると、プラズマに導入された場合、プラズ
マが不安定となり硫黄のイオン化が不十分となるため、
Ａｒガスを用いるのがよい。
【００３３】上述したように、本発明方法および装置に
よれば、溶液中の微量の硫黄を、簡便に、しかも高感度
で分析することができる。
よれば、溶液中の微量の硫黄を、簡便に、しかも高感度
で分析することができる。
【００３４】
【実施例】前記の図１に示した装置を用い、本発明方法
により鋼中に含まれる硫黄の定量を行った。
により鋼中に含まれる硫黄の定量を行った。
【００３５】なお、本発明方法を実施するに当たり、鋼
中の共存元素によって硫黄の気化効率が変化し、32Ｓ+
の強度が変化したため、強度変動の補正が可能な同位体
希釈法を適用した。
中の共存元素によって硫黄の気化効率が変化し、32Ｓ+
の強度が変化したため、強度変動の補正が可能な同位体
希釈法を適用した。
【００３６】すなわち、試料溶液中に34Ｓの濃縮同位体
を加え、32Ｓ+ の強度Ｉ32と、34Ｓ+ の強度Ｉ34を測定
し、これより得られる強度比Ｉ34／Ｉ32と、32Ｓおよび
34Ｓの自然界における存在比（重量比）Ｆ32およびＦ34
と、34Ｓの濃縮同位体を加えた試料溶液中における32Ｓ
および34Ｓの存在比（重量比）Ｆ′32およびＦ′34と、
濃縮同位体を加えた試料溶液中の硫黄量Ｙを下記の
（１）式に代入し、未知量である試料溶液中の硫黄量Ｘ
を求めた。なお、自然界における32Ｓおよび34Ｓの存在
比と、濃縮同位体を加えた試料溶液中における32Ｓおよ
び34Ｓの存在比は、表２に示した値を用いた。
を加え、32Ｓ+ の強度Ｉ32と、34Ｓ+ の強度Ｉ34を測定
し、これより得られる強度比Ｉ34／Ｉ32と、32Ｓおよび
34Ｓの自然界における存在比（重量比）Ｆ32およびＦ34
と、34Ｓの濃縮同位体を加えた試料溶液中における32Ｓ
および34Ｓの存在比（重量比）Ｆ′32およびＦ′34と、
濃縮同位体を加えた試料溶液中の硫黄量Ｙを下記の
（１）式に代入し、未知量である試料溶液中の硫黄量Ｘ
を求めた。なお、自然界における32Ｓおよび34Ｓの存在
比と、濃縮同位体を加えた試料溶液中における32Ｓおよ
び34Ｓの存在比は、表２に示した値を用いた。
【００３７】 Ｉ34／Ｉ32＝（ＸＦ34＋ＹＦ′34）／（ＸＦ32＋ＹＦ′32） ・・（１）
【００３８】
【表２】
【００３９】鋼試料として表３に示した３種の鉄鋼標準
試料を使用し、それぞれ０．１ｇをはかりとり、34Ｓの
濃縮同位体を添加した後、塩酸および硝酸の混酸溶液で
分解し、１００ｍｌに希釈して試料溶液とした。この試
料溶液１０μｌをオ−トサンプラ−で採取し、質量数３
２、３４における強度（Ｉ32、Ｉ34）を測定し、上記の
同位体希釈法により鋼試料中の硫黄の定量を行った。
試料を使用し、それぞれ０．１ｇをはかりとり、34Ｓの
濃縮同位体を添加した後、塩酸および硝酸の混酸溶液で
分解し、１００ｍｌに希釈して試料溶液とした。この試
料溶液１０μｌをオ−トサンプラ−で採取し、質量数３
２、３４における強度（Ｉ32、Ｉ34）を測定し、上記の
同位体希釈法により鋼試料中の硫黄の定量を行った。
【００４０】
【表３】
【００４１】定量結果を表３に併せて示した。比較のた
めに、それぞれの鋼試料における硫黄の標準値も同表の
右欄に示した。なお、表３の定量値は、それぞれ１０個
の鋼試料に対して本発明方法を適用して得られた値の平
均値であり、定量値に付した±０．１ｐｐｍ等の幅は、
定量値の標準偏差の２倍量を表示したものである。
めに、それぞれの鋼試料における硫黄の標準値も同表の
右欄に示した。なお、表３の定量値は、それぞれ１０個
の鋼試料に対して本発明方法を適用して得られた値の平
均値であり、定量値に付した±０．１ｐｐｍ等の幅は、
定量値の標準偏差の２倍量を表示したものである。
【００４２】上記表３の結果から明らかなように、本発
明方法による定量値は標準値とよく一致している。検出
限界値は０．１ｐｐｍであり、本発明方法によれば、非
常に高感度の分析が可能で、５ｐｐｍ以下の硫黄を正確
かつ高精度で定量分析することができる。
明方法による定量値は標準値とよく一致している。検出
限界値は０．１ｐｐｍであり、本発明方法によれば、非
常に高感度の分析が可能で、５ｐｐｍ以下の硫黄を正確
かつ高精度で定量分析することができる。
【００４３】
【発明の効果】本発明の溶液中硫黄の定量方法によれ
ば、加熱、気化した試料中に含まれる水蒸気に起因して
生じる32Ｓ+ のバックグランドを著しく低減でき、微量
の硫黄を高感度で精度よく分析することができる。この
方法は、本発明の装置を用い簡便に実施できる。
ば、加熱、気化した試料中に含まれる水蒸気に起因して
生じる32Ｓ+ のバックグランドを著しく低減でき、微量
の硫黄を高感度で精度よく分析することができる。この
方法は、本発明の装置を用い簡便に実施できる。
【図１】本発明方法を実施するための装置（すなわち、
本発明の装置）の一例の要部の構成と本発明方法の工程
を模式的に示す図である。
本発明の装置）の一例の要部の構成と本発明方法の工程
を模式的に示す図である。
【図２】ＩＣＰ質量分析法による質量数３１〜３４にお
けるスペクトルの一例を示す図で、（Ａ）は、純水につ
いての測定結果であり、（Ｂ）は、純水を黒鉛管内で１
２０℃で加熱気化した後、２５００℃に昇温した場合の
測定結果である。
けるスペクトルの一例を示す図で、（Ａ）は、純水につ
いての測定結果であり、（Ｂ）は、純水を黒鉛管内で１
２０℃で加熱気化した後、２５００℃に昇温した場合の
測定結果である。
【図３】本発明方法により純水を測定した場合の質量数
３１〜３４におけるスペクトルの一例を示す図である。
３１〜３４におけるスペクトルの一例を示す図である。
１１：分析用溶液 １２：オ−トサンプラ− １３：試料溶液 １４：試料溶液導入口 １５：黒鉛管 １６：黒鉛シ−ルド棒 １７：不活性ガス導入口 １８：プラズマ発生部 １８−１：Ａｒプラズマ １９：管路 ２０：サンプリングコ−ン ２１：質量分析計 ２２：脱水器
Claims (2)
- 【請求項１】加熱気化導入−ＩＣＰ質量分析法による溶
液中硫黄の定量方法であって、試料溶液を加熱気化し、
次いで脱水し、その後プラズマ中へ導くことを特徴とす
る溶液中硫黄の定量方法。 - 【請求項２】試料溶液導入口と不活性ガス導入口を備
え、試料溶液を加熱、気化する加熱気化部と、前記気化
した試料をプラズマ発生部へ導く管路と、前記管路を通
して導入された試料中の分析元素をイオン化するプラズ
マ発生部と、イオン化された分析元素量を測定する質量
分析計を有する加熱気化導入−ＩＣＰ質量分析装置にお
いて、前記管路内に脱水剤が充填される脱水器が設けら
れていることを特徴とする溶液中硫黄の定量装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34480996A JPH10185874A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 溶液中硫黄の定量方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34480996A JPH10185874A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 溶液中硫黄の定量方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10185874A true JPH10185874A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=18372152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34480996A Pending JPH10185874A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 溶液中硫黄の定量方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10185874A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005010506A1 (ja) * | 2003-07-09 | 2005-02-03 | Tokyo Gas Company Limited | 同位体濃度の測定方法 |
-
1996
- 1996-12-25 JP JP34480996A patent/JPH10185874A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005010506A1 (ja) * | 2003-07-09 | 2005-02-03 | Tokyo Gas Company Limited | 同位体濃度の測定方法 |
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