JPH10511179A - 塩素品質監視装置及び方法 - Google Patents

塩素品質監視装置及び方法

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JPH10511179A JP8518907A JP51890796A JPH10511179A JP H10511179 A JPH10511179 A JP H10511179A JP 8518907 A JP8518907 A JP 8518907A JP 51890796 A JP51890796 A JP 51890796A JP H10511179 A JPH10511179 A JP H10511179A
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Abstract

(57)【要約】 塩素の試料流(30)を塩素流(32)から取り、その試料流(30)の一部分を三つの異なる分析器(14、16、18)の一つへ送り、種々の汚染物を検出する、塩素製品の品質を監視するための装置(10)及び方法。共通データー収集ネットワーク(20)は、各分析器からのデーターを受け、積分及び出力を与える。分析器は塩素中臭素分析器(14)、塩素中非凝縮性ガス分析器(16)、及び塩素中ハロカーボン分析器(18)を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 塩素品質監視装置及び方法 本発明は、一般に塩素の製品品質を監視することに関する。詳しくは、本発明 は、種々の汚染物の存在について塩素を監視するための装置及び方法に関する。 塩素生成物を一層純粋にする要求は一般に強まりつつある。工業的塩素の使用 者は、製造操作を改良することと同様、次第に厳しくなる安全性及び環境基準を 満たすように、塩素から誘導された生成物の品質を一層よくする必要がある。例 えば、酸素、窒素、及び二酸化炭素を含む非凝縮性ガスのような塩素中の汚染物 は、廃棄するのにコストがかかる不要な化学的廃棄物を生ずるために望ましくな い。化学的工程からの過剰の塩素中に残留することがあるこれらの汚染物は、そ の過剰の塩素を廃棄するために通過させる洗浄器を消耗させると共に、廃棄しな ければならない他の化合物を形成する傾向がある。塩素中の臭素は、塩素から形 成された生成物を汚染し、塩素から形成された中間生成物の反応性を低下し、そ れによって最終的生成物の製造に影響を与える。 更に、市当局のような公共的塩素使用者は、ハロメタン類のような発癌性物質 の除去に含まれるコストを減少させるため、水処理用に一層純粋な塩素を必要と する。通常塩素で消毒される飲料水は、クロロホルム及び四塩化炭素のような汚 染物について課せられた基準を満たさなければならない。 使用者が一層純粋な塩素を要求するため、塩素製造業者は、製造されつつある 塩素が純度についての要求を満たすように製造工程中の塩素中の種々の汚染物を 監視し、汚染物が現れ始めた時にそれらを減少するか又は除去するための迅速な 補正手段を取ることができるように益々せざるを得なくなってきている。製造さ れた塩素中に存在することがあり、除去するか、又は少なくとも著しく減少する ことが望まれる特定の汚染物には、臭素、非凝縮性ガス、例えば、酸素、窒素、 二酸化炭素、及び塩化メチレン、クロロホルム、及び四塩化炭素を含めたハロカ ーボンが含まれる。汚染物を監視し、補正作用をとる能力を持たせるため、その ような汚染物を正確に検出測定し、製造場所でオンラインで使用することができ 、 工程の流れから直接試料をとることができる適当な装置及び方法を入手すること が必要である。 上で述べたことを考慮して、本発明の目的は、塩素中の汚染物を測定するため の改良された装置及び方法を与えることにある。 本発明の更に特別な目的は、使用し易く、複数の異なった汚染物を測定するこ とができる、塩素中の汚染物質を測定するための装置及び方法を与えることにあ る。 本発明の更に別の目的は、オンラインで用いることができる塩素中の汚染物を 測定するための装置及び方法を与えることである。 本発明の更に別の目的は、連続的に使用することができる、塩素中の汚染物を 監視するための装置及び方法を与えることにある。 本発明の更に別の目的は、塩素中に存在する臭素を検出し、測定する方法及び 分析器を与えることにある。 本発明の更に別の目的は、塩素中に存在する非凝縮性ガスを検出及び測定する 、方法及び分析器を与えることである。 本発明の更に別の目的は、塩素中に存在するハロカーボンを検出し、測定する 方法及び分析器を与えることである。 本発明のこれら及び他の目的及び利点は、塩素の流れから塩素の試料流をとり 、前記試料流の異なった部分を複数の分析器の各々に送り、前記塩素試料流中に 存在する臭素を前記分析器の第一のもので検出し、前記塩素試料流中に存在する 非凝縮性ガスを前記分析器の第二のもので検出し、前記塩素試料流中に存在する ハロカーボンを前記分析器の第三のもので検出し、分析器の各々によって検出さ れた物質の存在に関するデーターを共通データー収集ネットワークへ送り、デー ターの積分及び出力を行うことからなる、塩素製品品質を監視するための方法を 与えることによって達成することができる。 本発明に従う、塩素製品品質を監視するための装置は、塩素流から塩素の試料 流を取り出すための導管、及び複数の分析器を有する。それら導管は、試料流の 複数の部分をとり、前記試料流の異なった部分を前記分析器の各々へ送るために 与えられており、前記分析器の第一のものは塩素中臭素分析器であり、前記分析 器の第二のものは塩素中非凝縮性ガス分析器であり、前記分析器の第三のものは 塩素中ハロカーボン分析器である。全ての分析器に共通なデーター収集ネットワ ークが、各分析器からデーターを受け、そのデーターを積分及び出力するために 与えられている。 本発明の別の態様によれば、塩素試料中に存在する臭素を検出する方法は、塩 素試料流と薬剤とを反応させて水性混合物中に臭化物イオン、塩化物イオン、及 びガスを形成し、前記ガスを臭化物イオン及び塩化物イオンを含む水性混合物か ら分離し、前記臭化物イオン及び塩化物イオンを含有する水性混合物の試料を液 体キャリヤー流中へ注入し、前記臭化物イオン及び前記塩化物イオンを前記キャ リヤー流中で分離し、前記分離されたイオンを含む前記キャリヤー流を紫外線検 出器に通し、そこを通過する試料中に存在する臭化物イオンを検出することから なる。 本発明による塩素試料中に存在する臭素を検出するための分析器は、塩素試料 の流れを薬剤と反応させて水性混合物中に臭化物イオン、塩化物イオン、及びガ スを形成するための反応領域、前記臭化物イオン及び塩化物イオンを含む水性混 合物からガスを分離するための分離器、液体キャリヤー流、前記臭化物イオン及 び塩化物イオンを含有する水性混合物の試料を前記液体キャリヤー流中へ注入す るための注入器、前記キャリヤー流中で前記臭化物イオンと前記塩化物イオンと を分離するためのクロマトグラフカラム、及び分離された臭化物イオン及び塩化 物イオンを含むキャリヤー流が通過した時に臭化物イオンの存在を検出するため の紫外線検出器を具えている。 本発明による塩素試料中に存在する非凝縮性ガスを検出する方法は、水性キャ リヤー流中へ塩素試料を注入し、前記試料を含む前記キャリヤー流を第一クロマ トグラフカラムへ送って前記試料中の非凝縮性ガスを塩素から分離し、前記キャ リヤー流と前記非凝縮性ガスとを第二クロマトグラフカラムへ送ると共に前記塩 素を前記第一カラムに残し、前記第二クロマトグラフカラム中で非凝縮性ガスの 第一組を少なくとも一種類の他の非凝縮性ガスから分離し、前記ガスの第一組を 第三クロマトグラフカラムに一時的に保存すると共に、前記別の非凝縮性ガスを 検出器へ送ってその特定のガスの検出及び測定を行い、分離後の前記非凝縮性ガ スの第一組を前記検出器へ、前記別の非凝縮性ガスの通過が終わった時に送り、 前記第一クロマトグラフカラムからの塩素をキャリヤーガスの流れで逆フラッシ ュし、前記カラム及び装置から塩素を除去することからなる。 更に本発明による、塩素試料中に存在する非凝縮性ガスを検出するための分析 器は、水性キャリヤー流中へ塩素試料を注入するための注入器、前記試料中の非 凝縮性ガスを塩素から分離するための第一クロマトグラフカラム、非凝縮性ガス の第一組を少なくとも一種類の他の非凝縮性ガスから分離するための第二クロマ トグラフカラム、ガスの前記第一組を一時的に保存し、互いに分離するための貯 蔵カラム、通過する前記非凝縮性ガスの存在を検出するための検出器、前記第一 組を前記貯蔵カラムに残したまま前記検出器へ前記別の非凝縮性ガスを送り、前 記非凝縮性ガスの第一組を前記検出器へ、前記別の非凝縮性ガスの通過が完了し た時に、前記塩素を前記第一クロマトグラフカラムへ残したまま送るためのバル ブ機構及び、前記第一クロマトグラフカラムからの塩素をキャリヤーガスの流れ で逆フラッシュし、前記カラム及び装置から塩素を除去するための手段を具えて いる。 本発明による塩素試料中に存在するハロカーボンを検出する方法は、塩素試料 を第一キャリヤー流中へ注入し、前記試料を含む前記第一流体をクロマトグラフ カラムに通してハロカーボンを互いに且つ塩素から分離し、塩素を、それがカラ ムを出た後にその系から偏向(divert)し、前記カラムから出るハロカーボンの 第一グループを火炎イオン化検出器へ送って前記第一グループの各成分を検出し 、前記ハロカーボンの第一グループがそこから出た後、第二キャリヤー流を前記 クロマトグラフカラムを通って前記第一流の流れとは反対の方向に送り、前記カ ラム中に残留しているハロカーボンを全て前記カラムから前記検出器へ送り、グ ループとして測定することからなる。 本発明による塩素の試料中に存在するハロカーボンを検出するための分析器は 、塩素の試料を第一キャリヤー流中に注入するための注入器、種々のハロカーボ ンを互いに、また塩素から分離するためのクロマトグラフカラム、前記ハロカー ボンを検出するための火炎イオン化検出器、前記塩素を、それが前記カラムから 出た後、前記検出器から遠く偏向させるための偏向器(diverter)、及びキャリ ヤ ー流体の第一流を、分離されたハロカーボンの第一グループを前記クロマトグラ フカラムから前記検出器へ運ぶように送り、第二キャリヤー流を、前記ハロカー ボンの第一グループがそこから出た後に、前記クロマトグラフカラムを通って逆 方向へ送り、カラム中に残った全てのハロカーボンをカラムから検出器へ送って グループとして測定するためのバルブ機構を具えている。 本発明の目的及び利点は、次の詳細な記述及び図面を参照することにより一層 明らかになるであろう。 第1図は、本発明の全監視装置の概略的図面である。 第2図は、第1図の装置の、塩素中の臭素を検出測定するための分析器を有す る部分の概略的図面である。 第2a図は、第2図と同様であるが、塩素中の臭素を検出測定するための修正 分析器を示す図面である。 第3図は、第2図に示した制御バルブの概略的図面で、そのバルブが注入位置 にある時の概略的図面である。 第4図は、第1図の装置の、塩素中の非凝縮性ガスを検出測定するための分析 器を有する部分の概略的図面であり、装置が非作動状態にある時のバルブの位置 及びその装置を通る流れを示す図である。 第4a図は、第4図と同様であるが、塩素中の非凝縮性ガスを検出測定するた めの修正分析器を示す図である。 第5図は、第4図に示した分析器の概略的図面であり、試料採取工程の一段階 中に装置を通る流れ及びバルブの位置を示す図である。 第6図は、第4図に示した分析器の概略的図面であり、試料採取工程の別の段 階中に装置を通る流れ及びバルブの位置を示す図である。 第7図は、第4図に示した分析器の概略的図面であり、試料採取工程の更に別 の段階中に装置を通る流れ及びバルブの位置を示す図である。 第8図は、第4図に示した分析器の概略的図面であり、試料採取工程の後者の 段階中に装置を通る流れ及びバルブの位置を示す図である。 第9図は、第1図の装置の、塩素中のハロカーボンを検出測定するための分析 器を有する部分の概略的図面であり、装置が非作動状態にある時のバルブの位置 及び装置を通る流れを示す図である。 第9a図は、第9図と同様であるが、塩素中のハロカーボンを検出測定するた めの修正分析器を示す図である。 第10図は、第9図に示した分析器の概略的図面であり、試料採取工程の一段 階中に装置を通る流れ及びバルブの位置を示す図である。 第11図は、第9図に示した分析器の概略的図面であり、試料採取工程の別の 段階中に装置を通る流れ及びバルブの位置を示す図である。 図面に関し、特に第1図に関し、そこには本発明の原理を組み込んだ塩素の品 質を監視するための装置10の概略的図面が示されている。一般に、好ましい装 置は、入って来る液体塩素をガス状塩素へ転化するための気化器12、塩素中の 臭素分析器14、塩素中の非凝縮性ガス分析器16、塩素中のハロカーボン分析 器18、及びデーター収集ネットワーク20を有する。データー収集ネットワー ク20は、コンピューター22、監視器24、キーボード26、及びプリンター 28のような出力装置を含んでいてもよい。 特に、塩素試料導入導管30を、塩素を含有する工程流の導管32へ接続する 。導入導管30を工程流導管32へ接続するのは、塩素を液体状に転化する工程 コンプレッサーより下流の点で行うのが好ましい。従って、工程流導管32から 取り出す塩素試料は、液体状になっているのが好ましい。工程コンプレッサーの 後で液体状になった試料を取ることにより、その試料は塩素生成物中に含まれて いる全ての汚染物を確実に含むようになる。そのような工程流導管32は、塩素 保存容器又は鉄道タンク車等のような輸送容器への供給導管でもよい。 導入導管30は、工程流導管32への接続部に隣接した遮断バルブ34を有す る。このバルブ34は、ニードルバルブのような遮断バルブの適当な型のもので もよい。入って来る液体塩素の圧力を調節するため、遮断バルブ34の下流の所 の導入導管30に圧力調節器36を配備する。入って来る塩素の圧力についての 指示を与えるため、圧力調節器36より下流の所の導入導管30に圧力計38を 配備する。 導入導管30の下流端を気化器12へ接続し、その気化器は液体塩素をガス状 塩素へ変化させる働きをする。気化器12は、電気加熱コイル42のような電力 によって加熱される熱交換器40でもよく、又は熱源として水蒸気を用いてもよ い。熱交換器40は、そこから出る塩素がガス状になり、完全な気化が行われて 、揮発分の分留は行われることがないようにするのに充分な温度に維持すべきで ある。例として、熱交換器40は100℃〜150℃の温度に維持する。 塩素試料流は、ガス状で気化器12を出てガス状塩素導管44に入り、その導 管は三つの導入導管、臭素分析器導入導管46、ハロカーボン分析器導入導管4 8、及び非凝縮性分析器導入導管50に別れる。導入導管46、48及び50の 各々は、その中に位置する遮断バルブ52を有し、例えば、個々の分析器の保守 が必要な場合のように、必要な時にはその個々の分析器へのガス状塩素の流れを 遮断する。そのようなバルブ52は塩素に対する抵抗性を持つどのような適当な 型の遮断バルブでもよく、流れを遮断するのに手動で作動させることができるも のでもよい。バルブ52はニードルバルブであるのが好ましい。 各分析器から余分な塩素を試料返還導管54を通って工程流導管56へ戻すよ うに排出する。戻される塩素がガス状の場合、その過剰の塩素は内部の塩素もガ ス状である点で工程流へ戻すべきである。流量計58を返還導管54中に配置し 、分析器14、16及び18の各々に伴われたものは、夫々の分析器からの過剰 の塩素の流れについての指示を与える。遮断バルブ60を、工程流導管56への 接続部の直前の返還導管54中に配置し、必要な時には工程流から装置10の分 離を与えることができるようにする。 データー収集ネットワーク20は、分析器14、16及び18の各々の個々の 制御器からの入力を受け、その入力を適当なデーターに変換して記録及び出力を 与える。 第2図は、塩素中臭素分析器14に関する概略的図面である。分析器14は、 一般にヒドラジン水溶液源64を有し、そのヒドラジンは反応領域66で塩素試 料と反応させ塩化物イオン、試料及び窒素ガス中に存在する全ての臭素からの臭 素化物イオンを形成する。反応した気・液混合物は分離器68へ流れ、その中で 窒素が通気口70を通って逃げ、一方液体の一部は廃棄物容器72中へ捨てる。 ポンプ74により、試料採取バルブ76へ行く残留液体の一部分を計量する。試 料採取バルブ76は、ポンプ74からの液体を試料経路78へ周期的に接続する 働きをする。源80からのキャリヤー流体を、試料採取バルブ76へ流すために 接続する。試料採取バルブ76は、試料経路78からの試料をクロマトグラフカ ラム82を通って次に紫外線検出器84へ送るために試料経路78とキャリヤー 流体とを周期的に接続する。マイクロプロセッサー85は、検出器84からの信 号を試料中に存在する臭素の量を指示する出力へ変換する。 特に、更に第2図に関し、塩素中臭素分析器14は、導管46を通って気化器 12からガス状塩素を受る。導管46からの塩素の一部分を導管86によって反 応領域66へ送る。過剰の塩素は、塩素中臭素分析器14を出て試料返還導管5 4を通り、塩素工程流へ戻す。流れ制御バルブ88を導管86中に配備し、反応 領域66への塩素の流れを制御する。流量計89も導管86中に配置し、反応領 域66への塩素の流量についての指示を与える。 ヒドラジン水溶液の源64は、タンク90のような適当な貯蔵容器中に入って いてもよく、そのタンクにはヒドラジン水溶液の供給源(N24)が入っており 、塩素と反応するヒドラジンの源を与える。導管92は貯蔵容器90の内容物を ポンプ94に接続し、そのポンプは導管96へ入るヒドラジン溶液の僅かな流れ を計量する働きをし、その導管は流量計89の上流に位置する接合部98の所で 塩素試料の入った導管86と接続している。ヒドラジンが導管86に入った時、 それは直ちに塩素と反応し始め、次の式に従い、塩素化物イオン、その塩素試料 中に存在する可能性のある全ての臭素から臭素化物イオン、及び窒素ガスを形成 する: この反応は導管86中で進行し続け、反応器100中へ入る。反応器100は 、気・液混合物が反応器100を出て分離器68へ入る前にこの反応が完了する のに充分な長さを持つ単なるコイル状の管でもよい。反応出口導管102は、反 応器100の出口104と分離器68の底108中の入口106とを接続し、反 応した気・液混合物が分離器68へ行く通路を与える。分離器68はどのような 適切な型の閉じた容器でもよく、好ましくはその頂部表面110に通気口70が あり、分離器68の底108から適当な高さの所の側壁114中に溢流出口11 2を有する。溢流出口112は、U字型トラップ118及び通気口120を中に 有 する廃棄物導管116に接続されている。廃棄物導管116は廃棄物容器72に 接続されており、その容器は分離器68から捨てられた液体を収集する働きをす る。廃棄物導管116中のトラップ118は、全てのガスが、分離器68から廃 棄物容器72へ行くのを防止する働きをする。 このように分離器68は、液体の一部分を廃棄物容器72へ捨てながら、窒素 ガスを通気口70を通って逃がす働きをする。残留液体の一部分は分離器68の 底108中の試料出口122を通過し、その分離器には試料供給導管124の一 方の端が接続されている。試料供給導管124の他方の端は計量ポンプ74に接 続されている。試料供給導管126は、ポンプの出口を試料採取バルブ76へ接 続する。 試料採取バルブ76は、反応した液体混合物の流れを計量ポンプ74から試料 経路78へ周期的に接続するか、又は廃棄物容器130へ通ずる廃棄物導管12 8へ直接接続する。更に、試料採取バルブ76は、キャリヤー流体の源80を、 経路78中の試料をクロマトグラフカラム82へ送るために試料経路78か、又 はクロマトグラフカラム82へ直接行く導管132へ周期的に接続する働きをす る。 キャリヤー流体供給源導管134が、キャリヤー流体の源80を計量ポンプ1 38の入口136へ接続するために配備されている。キャリヤー流体供給導管1 40は、計量ポンプ138の出口142へ接続された一方の端と、試料採取バル ブ76へ接続された他方の端を有する。 キャリヤー流体は、塩化ナトリウム水溶液であるのが好ましいが、塩化カリウ ムのような他の塩を使用してもよい。 試料採取バルブ76は、標準六口試料注入バルブであるのが好ましい。この種 のバルブは、一般に第2図に示した小さな丸で示してあるように、六つの口14 6、148、150、152、154及び156を中に有する固定子144を含 んでいる。図面に示した二つの太い弧158及び160は、回転子密封部中の接 続通路を表している。点線の円は、バルブ76の回転子及び回転子密封部(図示 されていない)中の試料入口162を表しており、それはバルブと共に移動する 。試料採取バルブ76は空気圧で作動させてもよく、適当な接続部材によりマイ ク ロプロセッサー85により電気的に接続された四方向ソレノイド駆動バルブ(図 示されていない)を用いることにより制御することができる。適当な試料採取バ ルブの一例は、カリフォルニア州コタチのレオダイン社(Rheodyne Incorporated )により製造されたレオダイン7126型自動試料採取インジェクターである。 他の適当なバルブ又はバルブ機構を、そのようなバルブ又はバルブ機構が試料経 路に試料を導入し、クロマトグラフカラムのフラッシュを行い、試料をクロマト グラフカラム中へ、下に記述するように、キャリヤー液体により注入することが できるような機能を果たす限り用いることができる。 第2図に示したように、試料経路78の一方の端を試料採取バルブ76の口1 46に接続し、他方の端を口152へ接続する。キャリヤー流体供給導管140 を口154に接続する。廃棄物導管128を口148に接続し、第二廃棄物導管 164を口150に接続する。廃棄物導管128と164は一緒になって共通の 廃棄物導管168を形成し、それは廃棄物容器130に接続している。クロマト グラフカラム82へ行く導管132は、試料採取バルブ76の口156に接続さ れている。クロマトグラフカラムは、導管170により紫外線検出器84に接続 されており、その出口は導管172により廃棄物容器130に接続されている。 試料が試料経路78を通って流れる時の試料採取バルブ76の非作動位置では 、バルブの口は第2図に示したように位置している。この非作動位置では、試料 供給導管126が接続されている試料入口162は、試料採取バルブ76の固定 子中の口146と通じており、それに試料経路78の一方の端が取付けてある。 バルブ76中の接続通路158は、試料経路76の他方の端が接続されている口 152と、廃棄物導管164が接続されている口150との間の連通を与える。 従って、試料採取バルブ76の非作動位置では、ポンプ74からの液体試料の流 れは、導管126から入口162を通ってバルブ76中へ流れ、口146を通っ てバルブを出、試料経路78を通過し、口152を通ってバルブ76へ戻るよう に流れる。液体試料流は、次にバルブ76中の通過158を通り、口150を通 ってバルブ76から出、廃棄物導管164及び168へ入り、廃棄物容器130 へ行く。 更に、試料採取バルブ76がその非作動位置にある時、キャリヤー流体はキャ リヤー供給導管140からバルブ76の口154へ流れ、次にバルブ回転子中の 通路160を通ってバルブ76の口156を通って導管132中へ流れ出る。そ の導管はクロマトグラフカラム82へ接続されている。従って、バルブ76の非 作動位置では、キャリヤー流体はバルブ76を通って直接クロマトグラフカラム 82へ流れ、次に紫外線検出器84を通って廃棄物容器130へ行く。これはク ロマトグラフカラム82及び検出器84を、次の分析を行う前にフラッシュする 働きをする。 クロマトグラフカラム82は、過剰のヒドラジン薬品及び大きな濃度の塩化物 イオンから臭化物イオンを分離するどのような市販の標準的高性能イオンクロマ トグラフカラムでもよい。一つの適当なクロマトグラフカラムは、カリフォルニ ア州サニーベールのディォネクス社(Dionex Corporation)により製造されている イオンパック(IONPAC)(登録商標名)AS10分析カラムである。 紫外線検出器84は、液体と共に使用することができるどのような標準的市販 紫外線検出器でもよい。そのような検出器の一例は、イスコ社(Isco,Inc.)によ るイスコ(ISCO)(登録商標名)299型UV/可視光検出器である。この検出器 を、臭化物イオンがヒドラジン及び塩化物イオンよりも一層多くの光を実質的に 吸収する周波数である210nmの波長で作動するように設定する。工程流から とった塩素試料中におそらく存在している臭素の関数として臭化物イオンを測定 することは、マイクロプロセッサー85による計算により行い、データー収集ネ ットワーク20へ伝達する。 分析工程のための連続的タイミングは、マイクロプロセッサー85にプログラ ムしてもよい。その工程を開始する時、マイクロプロセッサー85は試料採取バ ルブ76を駆動してその作動位置になるように指令を送る。第3図は、試料採取 バルブ76がその作動位置へ駆動された時のそのバルブ76の口及び通路の関係 を示している。図に示されているように、バルブ76の回転子及び回転子密封部 は、固定子に対して通路158及び160を移動させ、通路158が口152と 154を相互に接続するようになる。通路160は口146と156を相互に接 続する。試料入口162も移動し、作動位置では、それは口148と接続する。 この配置では、キャリヤー流体は導管140からバルブ76中の口154へ入 り、通路158を通り、口152及び試料経路78を通って出る。キャリヤー流 体は試料経路78中の試料を口146を通ってバルブ76中へ運び、通路160 を通り、口156を通って出て導管132中へ入り、クロマトグラフカラム82 の方へ運ぶ。試料導入導管126からの塩素試料の流れは、バルブ76の入口1 62へ入り、バルブ76から口148を通って流れ出、廃棄物導管128及び1 68中へ入り、廃棄物容器130へ行く。 キャリヤー流体により運ばれる試料経路78からの試料がクロマトグラフカラ ム82を通過した時、臭化物イオンがヒドラジン及び塩化物イオンから分離され る。塩化物イオン及びヒドラジンの溶離が先ず起き、次に臭化物イオンの溶離が 起きる。塩化物イオン及びヒドラジンが先ずカラム82を出、次に臭化物イオン が出て、この順序で検出器84へ行く。検出器84は、その検出器の室を通過す る試料に紫外線を通過させる。紫外線はイオンにより吸収され、その励起を起こ し、電流を発生させる。この電流は存在するイオンの量に比例する。この電流を マイクロプロセッサー85へ送り、そこでこの電流信号を試料中に存在する臭素 について指示する読みへ変換する。試料がキャリヤー流により試料経路78から クロマトグラフカラムへ運ばれた後の与えられた時点で、バルブ76をマイクロ プロセッサー85からの指令に呼応してその不活性位置へ戻すように作動し、入 って来る試料供給導管126からの試料を試料経路78を通って流し、次の分析 に使用する。 図には特に示されていないが、反応領域66、試料流体源80、試料採取バル ブ76、試料経路78、クロマトグラフカラム82、及び検出器84、その他付 随する配管は全て温度制御されている。これにより装置を補正した後に、分析毎 に読みの精度に影響を与えるような温度の変動はなくなるようにすることができ る。 最初の補正は、既知の量の臭素を含んだ補正塩素試料を反応領域中へ送ること により行うことができる。試料採取バルブを作動させ、検出器84を臭化物イオ ンが検出測定される波長に設定する。塩素試料、ヒドラジン、及びキャリヤー流 体の流量を定め、それらを分析工程毎に一定に維持し、キャリヤー流体が試料を 試料経路78からクロマトグラフカラム82へ送り、臭化物イオンの溶離及びそ の検出器を通過するための時間を調べる。この情報を用いて分析工程のタイミン グを設定することができる。補正試料が通過した時の検出器信号から計算したマ イクロプロセッサーの読みを、試料中の臭素の真の量を反映するように調節する 。これによって他の濃度に対する設定点を与える。 例として、分析器14は入って来る塩素試料について100ml/分の流量を 与えるようにしてもよい。ヒドラジンは2.5%の水溶液の形で、2ml/分の 流量で反応領域へ行くようにする。反応温度は25℃に維持する。キャリヤー流 体は50mMの塩化カリウム(KCl)水溶液で、1.5ml/分の流量を持つ ようにする。上で述べたようなクロマトグラフカラムはイオンパックAS−10 でもよく、それを40℃に維持する。検出器は210nmに設定した紫外線検出 器でもよい。 この構成では、分析工程は約400秒になるであろう。時間0秒の工程開始時 に試料採取バルブ76をその作動位置へ切り替える。工程に入って約80秒〜1 50秒の間の点で塩化物イオン及びヒドラジン薬品の溶離が起きる。工程に入っ て約200〜350秒で臭化物イオンの溶離が起きる。いずれの成分もその溶離 が起きる前の時点で試料経路76から塩素試料を除去し、試料採取バルブ76を 工程に入って50秒位の早い時にその非作動位置へ戻し、試料経路78へ新しい 塩素試料の流れを供給する。次の工程の開始は少なくとも400秒(臭化物イオ ンの溶離後約50秒)遅延させ、試料の全ての成分が検出器を通過し、キャリヤ ー流体がクロマトグラフカラム及び検出器を、それらが次の試料を受ける前に、 パージするのに充分な時間が存在するようにすべきである。 塩素分析器中の非凝縮性ガスは、第4図中に模式的に示されている。この分析 器は非凝縮性ガス、通常酸素、窒素、及び二酸化炭素の検出及び分析をクロマト グラフ分析法により与える。 第4図に示した構成に従って、気化器12からのガス状塩素の流れの入った試 料供給導管48を試料遮断バルブ202の一つの口200へ接続する。このバル ブ202は、電気的に制御されるオン・オフバルブのように、マイクロプロセッ サー203によって制御することができるどのような適当な種類のものでもよい 。バルブ202は、非作動位置と作動位置との間で空気圧により駆動される改良 六 口スライダープレートバルブであるのが好ましい。マイクロプロセッサー203 により制御されるソレノイドバルブ(図示されていない)は、それら二つの位置 の間でバルブを動かすことができるように、バルブ202への機械用空気のよう な空気流体の供給を制御することができる。 バルブ202は、通常バルブの一方の側(第4図では頂部側)にある一連の孔 を除くか、又は遮蔽することにより修正する。また、他方の側の三つの口200 、204、及び206のうち、口206を図示したように遮蔽する。これにより 実際に二つの作動口200及び204を残す。 バルブ202内の移動可能なスライダープレート208は、その中に溝又は通 路210を有し、それらは図中実線で示したように、バルブ202がその非作動 位置にある時、二つの口200と204を相互に接続する。バルブ202がその 作動位置へ駆動された時、スライダープレート208は、図中の点線で示したよ うに、オフ・位置へ移動し、通路210は口200との接続から外れ、連通はな くなり、従って口200と204との間の流れはなくなる。 試料供給導管212の一方の端はバルブ202の口204に接続される。試料 供給導管212の他方の端は試料採取バルブ214に接続される。 試料採取バルブ214は、非作動又は試料導入位置と、作動又は試料注入位置 との間で空気圧により駆動される市販の標準八口スライダープレートバルブでも よい。マイクロプロセッサー203により制御されるソレノイドバルブ(図示さ れていない)は、それら二つの位置の間でのバルブの移動を起こすように、バル ブ214への機械用空気のような空気流体の供給を制御することができる。 試料採取バルブ214は、バルブの二つの位置の間で本体218中で移動可能 なスライダープレート216を有する。スライダープレート216は、第4図か ら分かるように、スライダープレート216の頂部表面中に同軸的に伸びている 第一溝又は通路220を有する。第二溝又は通路222は、スライダープレート 216の底面中を同軸的に伸びている。スライダープレート216の頂部表面と 底面との間には貫通孔又は通路224が伸びている。 試料採取バルブ214の本体218は、六つの口226、228、230、2 32、234及び236を有し、第4図に示したようにバルブを配向した時、口 226、228及び230は本体の頂部表面内に位置し、口232、234及び 236は本体218の底面内に位置している。 試料採取バルブ214が非作動又は導入位置にある時、スライダープレート2 16は、第4図の実線で示したような位置にある。非作動又は導入位置では、通 路220が口226と228を接続し、一方通路222が口232と234を接 続する。スライダープレート216中の貫通孔又は通路224は、口230と2 36を接続する。バルブ214をその作動、即ち注入位置へ駆動した時、スライ ダープレート216は、第4図から分かるように、右の方へ動き、点線で示した 位置を取る。作動即ち注入位置では、通路220は口228と230を接続し、 通路222は口234と236を接続する。口226と232は遮蔽されて、貫 通孔又は通路224は作動していない。 試料遮断バルブ202からの試料供給導管212は、試料採取バルブ214の 口232に接続されている。。流量計58が中にある試料返還導管54は、口2 26に接続されている。試料経路238は一方の端240が口228に接続され ており、他方の端242が口234に接続されている。試料出口導管244は口 236に接続され、キャリヤー流導管246が口230に接続されている。 試料採取バルブ214からの試料出口導管244は、第一クロマトグラフカラ ム248をその中に有する。このカラム248は、塩素及び二酸化炭素から主要 部として酸素及び窒素を分離する働きをする。一つの適当な型のクロマトグラフ カラムは、管状カラム内に油含浸珪藻土材料を充填したものでもよい。例として 、好ましいカラムは、SF−96シリコーン油を15重量%含浸させたクロモソ ーブ(Chromosorb)(登録商標名)W材料(珪藻シリカ)を充填した長さ10フィ ートの1/4 in管である。クロモソーブはマンビル・プロダクツ(Manville Prod ucts)の商標名である。 第一クロマトグラフカラム248を有する試料出口導管244を逆フラッシュ バルブ250に接続する。逆フラッシュバルブ250は、非作動位置と作動位置 との間で空気圧により駆動される市販の標準八口スライダープレートバルブでも よい。電気的に作動されるソレノイドバルブ(図示されていない)を用いて、二 つの位置の間で逆フラッシュバルブ250を駆動するように、バルブ250への 機械用空気のような空気流体の供給を制御する。ソレノイドバルブは、今度はマ イクロプロセッサー203によって制御することができる。 一般に、逆フラッシュバルブ250は、八つの口254、256、258、2 60、262、264、266及び268を中に有するバルブ本体252を含ん でいる。スライダープレート270は、バルブ250の非作動位置と作動位置と の間の動きのため、本体252に滑動可能に取付けられている。スライダープレ ート270はその上表面に二つの溝又は通路272及び274(第4図に示され ている)及びその底面に二つの溝又は通路276及び278を有する。貫通孔又 は通路279は、図に示したように、スライダープレート270の上表面と下表 面との間に伸びている。 第4図で実線で示したように、スライダープレート270がその後退した位置 に配置されている逆フラッシュバルブ250の非作動位置では、通路272が口 254だけと一線に並んでおり、それによって口254を効果的に遮蔽している 。通路274は口256と258を接続している。通路276は口262とだけ 一線に並び、それによって口262を効果的に遮蔽している。通路278は口2 64と266を接続し、貫通孔又は通路279は口260と268とを接続して いる。 逆フラッシュバルブ250の作動位置では、第4図に示したように、スライダ ープレート270は右へ伸び、点線で示した位置に入っている。この位置では通 路272が口254と256を相互に結合し、通路274が通路258と260 とを互いに接続している。また作動位置では、通路276が口262と264を 互いに接続し、通路278が口266と268とを互いに接続している。貫通孔 又は通路279は、このバルブ250の位置では非作動状態にある。 第一クロマトグラフカラム248を有する試料採取バルブ214からの試料出 口導管244は、逆フラッシュバルブ250の口264に接続されている。試料 供給導管280は口266に取付けられている。調節可能な流れ抑制器284を 含む経路282は、口260に接続された一方の端と、口268に接続された他 方の端を有する。 キャリヤーガスの源286はキャリヤーガス供給導管288に接続してもよく 、 その導管は第一キャリヤーガス流導管290及び第二キャリヤーガス流導管29 2に別れている。キャリヤーガス供給導管288は、入って来るキャリヤーガス の圧力を制御するための圧力調節器294、及び圧力についての指示を与えるた めの圧力計296を持っていてもよい。キャリヤーガスは、試料流のどの成分と も反応せず、分析が行われる成分のいずれをも含まず、検出器による成分の検出 を妨害しないどのような適当な種類のガスでもよい。特にキャリヤーガスは適当 な不活性ガスでもよく、適当な貯蔵タンク298に与えられている高度に純粋な ヘリウムガスであるのが好ましい。 第一キャリヤーガス流導管290は、逆フラッシュバルブ250の口258に 接続されており、第二キャリヤーガス流導管292は口262に接続されている 。廃棄物塩素排出導管300は、適当な洗浄器302へ廃棄物塩素を排出するた めに、逆フラッシュバルブ250の口254に接続されている。 逆フラッシュバルブ250からの試料供給導管280は、その中に第二クロマ トグラフカラム304を有する。このカラム304は二酸化炭素からの酸素及び 窒素を分離する働きをする。カラム304は重合体を充填したコイル状の管の形 をしていてもよい。好ましい形として、カラムはハイエセプ(HayeSep)(登録商標 名)R粉末、重合体粉末を充填した長さ10フィートのコイル状1/4 in管であ る。そのような粉末はイリノイ州デアフィールドのオールテク・アソシエーツ社 (Alltech Associates,Inc.)から市販されている。ハイエセプはハイエス・セパ レーション社(Hayes Separation,Inc.)の商標名である。 逆フラッシュバルブ250と反対側の試料供給導管280の端は、貯蔵バルブ 306に接続されている。貯蔵バルブ306は、バルブ250と同様な市販の標 準八口スライダープレートバルブで、非作動位置と作動位置との間で空気圧によ り駆動されるものでもよい。電気的に操作されるソレノイドバルブ(図示されて いない)を用いて、二つの位置の間でバルブを駆動するように、バルブ306へ の機械用空気のような空気流体の供給を制御することができる。ソレノイドバル ブは、今度はマイクロプロセッサー203によって制御される。 一般に、貯蔵バルブ306は、八つの口310、312、314、316、3 18、320、322及び324を中に有するバルブ本体308を含んでいる。 スライダープレート326は、バルブ306の非作動位置と作動位置との間の動 きのため、本体308中に滑動可能に取付けられている。スライダープレート3 26はその上表面に二つの溝又は通路328及び330(第4図に示されている )及びその底面に二つの溝又は通路332及び334を有する。貫通孔又は通路 335は、図に示したように、スライダープレート326の上表面と下表面との 間に伸びている。 第4図で実線で示したように、スライダープレート326がその後退した位置 に配置されているバルブ306の非作動位置では、通路328が口310だけと 一線に並んでいる。通路330は口312と314を接続している。通路332 は口318とだけ一線に並んでいる。通路334は口320と322を接続し、 貫通孔又は通路335は口316と324とを接続している。口310及び31 8は、プラグ336又は他の適当な手段により永久的に閉ざされていてもよく、 それによってそれらの口は貯蔵バルブ306の両方の位置で作動しないようにな る。八口バルブは好ましい態様として用いられているが、六口スライダープレー トバルブのような他の型のバルブを用いてもよい。 貯蔵バルブ306の作動位置では、スライダープレート326は、第4図で分 かるように、点線で示した位置へ右の方へ伸びている。この位置では通路328 が口310と312を相互に結合し、通路330が口314と316とを互いに 接続している。また作動位置では、通路332が口318と320を互いに接続 し、通路334が口322と324を互いに接続している。貫通孔又は通路27 9は、このバルブ250の位置では作動しない。更に、口310と318が閉鎖 されている場合、口312と320はバルブ306の作動位置では遮蔽されてお り、それによって分子篩カラム346を遮断又は分離する。 逆フラッシュバルブ250に一方の端が接続され、第二クロマトグラフカラム 304を有する試料供給導管280が、貯蔵バルブ306の口314にその他方 の端が取付けられている。検出器339へ通ずるキャリヤー・試料流導管338 が、貯蔵バルブ306の口322に取付けられている。調節可能な流れ抑制器3 42を含む経路340は、貯蔵バルブ306の口316に接続された一方の端と 、口324に接続された他方の端を有する。分子篩カラム346の形をした第三 ク ロマトグラフカラムを有する貯蔵経路344は、貯蔵バルブ306の口312に 接続された一方の端と、口320に接続された他方の端とを有する。 分子篩カラム346は、下で説明するように、経路344中に一時的に貯蔵さ れた酸素と窒素とを分離する機能を果たす。分子篩は、酸素と窒素の希望する分 離を達成することができるどのような適当な材料でもよく、長さ10フィートの コイル状1/4 in管中に入れた5Å篩であるのが好ましい。 貯蔵バルブ306の口322からのキャリヤー・試料流導管338が、分析の ため検出器へ試料を供給するために放電イオン化検出器339に接続されている 。試料は検出器から廃棄物導管348へ行き、その導管は試料材料を捨てるため 苛性洗浄器350へ通じている。 検出器339は、それ自身の電力制御を有する放電イオン化検出器であるのが 好ましい。市販されているどのような適当な放電イオン化検出器を用いてもよい 。そのような検出器の一つの例は、ゴウ・マック・インストルーメント社(Gow-M ac Instrument Co.)から販売されている24−600型である。検出器339は 、分析される試料流の特定の成分の量に比例した電気信号をマイクロプロセッサ ー203へ送り、そこでその信号をその特定の成分の量を示す読みに変換する。 マイクロプロセッサー203は、特定の成分についての情報を共通データー収集 ネットワーク20へ送り、処理する。 操作上、試料遮断バルブ202、試料採取バルブ214、逆フラッシュバルブ 250、及び貯蔵バルブ306を、分析の開始を希望するまで、それらの非作動 位置に維持する。分析工程の操作はマイクロプロセッサー203により制御する 。 バルブ202、214、250及び306の非作動位置では、気化器12から のガス状の塩素試料は試料遮断バルブ202中へ口200を通って流入し、通路 210を通って流れ、口204を通って遮断バルブ202から出、試料採取バル ブ214へ通ずる供給導管212へ流れ込む。 ガス状塩素試料は供給導管212から口232を通って試料採取バルブ214 に入り、通路222を通過して口222を通ってバルブ214を出、試料経路2 38に入る。試料経路238からガス状塩素試料は口228を通ってバルブ21 4へ戻り、通路220を通過し、口226を通ってバルブ214を出、返還導管 54へ入り、そこで試料は工程流へ供給されて戻る。 非作動期間中も、キャリヤーガス貯蔵タンク298からの第一キャリヤーガス 流は、タンク298から導管288及び第一キャリヤーガス流導管290を通っ て逆フラッシュバルブ250の口258へ流れ、そこで通路274を通過し、口 256を通ってバルブ250を出る。次に第一キャリヤーガス流は、導管246 を通って試料採取バルブ214へ流れ、そこで口230に入り、通路224を通 過し、口236を通ってバルブ214を出、第一クロマトグラフカラム248を 有する導管244へ入る。次に第一キャリヤーガス流は第一クロマトグラフカラ ム248を通って流れ、逆フラッシュバルブ250へ戻り、そこで口264を通 ってバルブ250へ入り、通路278を通過し、口266を通ってバルブ250 を出、第二クロマトグラフカラム304を有する導管280へ入る。 次に第一キャリヤーガス流は、第二クロマトグラフカラム304を通って口3 14から貯蔵バルブ306に入る。バルブ306では、第一キャリヤーガス流は 通路330を通過し、口312を通ってバルブ306を出、分子篩カラム346 の入った経路344を通り、口320からバルブ306に再び入る。次に第一キ ャリヤーガス流は、バルブ306内の通路334を通り、口322を通ってバル ブ306を出、キャリヤー・試料流導管338へ入り、それを通って検出器33 9へ流れ、検出器を出て廃棄物導管348に入り、苛性洗浄器350へ行く。 このように、分析器16の非作動即ち導入位置では、気化器12によりガス状 に転化された工程流からのガス状塩素試料が、試料経路238を通って連続的に 流れ、工程流へ戻る。同時に第一キャリヤーガス流は、二つのクロマトグラフカ ラム248及び304、分子篩カラム346、及び検出器339を通る。このキ ャリヤーガス流体の流れは、クロマトグラフカラム248及び304、分子篩カ ラム346、及び検出器339から、前の分析で残っている試料を追い出す働き をする。それらバルブの非作動位置では、導管292中の第二キャリヤーガス流 の流れは逆フラッシュバルブ250により遮蔽又は遮断されていることは分かる であろう。 分析を行いたい場合、その直前にマイクロプロセッサー203の制御下にある 試料遮断バルブ202をその作動位置へ駆動し、それはガス状塩素試料が試料採 取バルブ214へ流れるのを遮断する働きをする。これにより試料経路中のガス 状塩素試料の圧力を低下させることができる。圧力低下を達成するのに充分な短 時間の後、試料採取バルブ214をその作動位置へ駆動し、逆フラッシュバルブ 250及び貯蔵バルブ306をそれらの非作動位置にしたまま、分析を開始する 。分析のこの段階でのバルブ202、214、250及び306の位置は第5図 に示されている。 バルブ202、214、250及び306を第5図に示すような位置にすると 、導管246中の第一キャリヤーガス流は試料採取バルブ214の口230に入 り、通路220を通過し、口228を出、試料経路238を通り、それと共に経 路238中の塩素試料を運ぶ。第一キャリヤーガス流は塩素試料を経路238か ら口234を通ってバルブ214へ戻し、次に通路222を通り、バルブ214 の口236を通って出、第一クロマトグラフカラム248を有する導管244へ 入る。キャリヤーガスは第一クロマトグラフカラム248からの試料を、口26 4及び通路278により逆フラッシュバルブ250を通って輸送し続け、口26 6を通って出、第二クロマトグラフカラム304を有する導管280中へ入る。 試料と共に第一キャリヤーガス流は口314を通って貯蔵バルブ306中へ続い て入り、通路330を通過し、口312からバルブ306を出、分子篩カラム3 46の入った貯蔵経路344中へ入る。貯蔵経路344からキャリヤーガスは口 320を通って貯蔵バルブ306中へ戻り続け、通路334を通過し、口322 を通ってバルブ306出て導管338に入り、そこでキャリヤーガスは検出器3 39を通過し、次に導管348に入り、苛性洗浄器350へ行く。 第一キャリヤーガス流及び試料が第一クロマトグラフカラム248を通過する 間、カラム248は他のガス、特に酸素、窒素及び二酸化炭素から塩素を分離す る働きをし、酸素及び窒素が塩素及び二酸化炭素から主要部として分離される。 最も重い物質である塩素は、第一クロマトグラフカラム248を出るようにする ことはできない。最も軽い酸素及び窒素は、最初にカラム248を通過し、次に 二酸化炭素が続き、第二クロマトグラフカラム304中に入り、そこで酸素及び 窒素の二酸化炭素からの分離が完了する。第二クロマトグラフカラム304から の酸素及び窒素は、貯蔵バルブ306の口314を通過し、通路330を通過し 、 そして口312を通ってバルブ306を出、分子篩カラム346の入った経路3 44中へ入ることにより、分子篩カラム346へ入れることができる。酸素及び 窒素が分子篩カラム346中へ入ると、直ちに貯蔵バルブ306がその作動位置 へ移動する。貯蔵バルブ306が駆動された後のバルブ202、214、250 及び306の位置は、第6図に示されている。 第6図に示したように、分析のこの段階により、試料遮断バルブ202及び試 料採取バルブ214はそれらの不活性位置へ戻すことができる。逆フラッシュバ ルブ250はその非作動位置のままであり、貯蔵バルブ306はその作動位置へ 駆動されている。貯蔵バルブ306が駆動された時、バルブ306の孔312及 び320は効果的に遮蔽される。なぜなら、スライダープレート308の通路3 28及び332が、今度は孔312と遮蔽された孔310との間の連通を与え、 通路332が孔320と遮蔽された孔318との間の連通を与えるからである。 これは、分子篩カラム346中に酸素及び窒素を補足する働きをする。 貯蔵バルブ306の駆動は、試料と一緒になった第一キャリヤーガスが導管2 80中を第二クロマトグラフカラムから、偏向している貯蔵バルブ306の口3 14中へ流れる結果を与え、それによりそれはバルブ306中の通路330を通 って流れ、口316を通ってバルブ306から出、抑制器342を通り、口32 4を通ってバルブ306へ戻るようになる。試料と一緒になった第一キャリヤー ガス流は、次に通路334を通過し、口322を通ってバルブ306を出、導管 338へ入って検出器へ行く。 貯蔵バルブ306を駆動した後、全ての二酸化炭素が第一クロマトグラフカラ ム248から出て第二クロマトグラフカラム304へ運ばれたならば、直ちに逆 フラッシュバルブ250を、試料遮断バルブ202及び試料採取バルブ214を 非作動状態にしたまま駆動し、その結果それらバルブが第7図に示したような位 置をとるようにする。バルブ202、214、250及び306のこの位置では 、導管290からの第一キャリヤーガス流は、試料採取バルブ214及び第一ク ロマトグラフカラム248を迂回し、逆フラッシュバルブ250に伴われた抑制 器284を通過し、第二クロマトグラフカラム304を通り、貯蔵バルブ306 に伴われた抑制器342を通り、検出器339へ行き、第二クロマトグラフカラ ム 304からの二酸化炭素を検出器339へ運び、試料の第一成分として検出器3 39により測定されることになる。 第7図から分かるように、これは、逆フラッシュバルブ250の駆動で、第一 キャリヤーガス流が導管290から口258を通って逆フラッシュバルブ250 に入り、通路274により口260へ偏向され、そこから抑制器284を有する 経路282中へ出て行くことにより達成される。抑制器284から、第二キャリ ヤーガス流は再び口268を通ってバルブ250へ入り、通路278を通過し、 口266を通ってバルブ250を出、第二クロマトグラフカラム304を有する 導管280へ入る。第二クロマトグラフカラム304を通過し、それと一緒にカ ラム304中の二酸化炭素を運んだ後、第一キャリヤーガス流は口314を通っ て貯蔵バルブ306に入り、通路330に沿って流れ、口316を通ってバルブ 306を出、抑制器342を有する抑制器導管340へ入る。抑制器342を通 過した後、測定すべき二酸化炭素を含む第一キャリヤーガス流は再び口324を 通ってバルブ306に入り、通路334を通過し、口322を通ってバルブ30 6を出、導管338中へ入って検出器339の方へ行く。試料が検出器339を 通過する時、検出器は試料中に存在する二酸化炭素の量に比例した電気信号を発 生し、それをマイクロプロセッサー203へ送る。マイクロプロセッサー203 は、検出器339からの電気信号を、二酸化炭素の実際の量を指示する信号に変 換する。次にこの信号をデーター収集ネットワーク20へ送り、記録及び表示す ることができる。 逆フラッシュバルブ252に伴われた抑制器284は、逆フラッシュバルブ2 50がその作動位置にあった場合、第二クロマトグラフカラム304へ行く第一 キャリヤーガス流の流量を減少する働きをする。このことは必要である。なぜな ら、第一キャリヤーガス流はその源からの充分高い圧力下にあり、そのため逆フ ラッシュバルブ250が非作動状態にあって、キャリヤーガス流が第一カラムを 通過している時、第一クロマトグラフカラム248の流れに対する抵抗を克服す るのに充分な流量を持つようになるからである。逆フラッシュバルブ250が作 動している時、第一キャリヤーガス流は第一クロマトグラフカラム248を迂回 するので、第一キャリヤーガス流の流量は、それがクロマトグラフカラム248 により減少するのと実質的に同じ量減少させなければならない。さもないと第一 キャリヤーガス流の流量は、それが第二クロマトグラフ304を通過し、最終的 に検出器339を通る時、余りにも高くなって正確な測定を行うことができなく なるであろう。従って、抑制器284は第一キャリヤーガス流の流量を、第一ク ロマトグラフカラムによって起こされる減少と実質的に同じ位減少するように設 定されるべきである。 同様なやり方で、貯蔵バルブ306に接続された経路340中の流れ抑制器3 42は、貯蔵バルブ306がその作動位置にあり、第一キャリヤーガス流が分子 篩カラム346を迂回している時、第一キャリヤーガス流の流量を減少する働き をする。流量抑制器342は、バルブ306から導管338へ入る第一キャリヤ ーガス流の流量が、それが分子篩カラム346を迂回する時、それが分子篩カラ ム346を通過する時と同じになるように設定すべきである。従って、流れ抑制 器284及び342は、第一キャリヤーガス流が第一クロマトグラフカラム24 8及び分子篩カラム346を通過しようとも、或はそれがそれらの一方又は両方 を迂回しようとも、検出器339への第一キャリヤーガス流の流量を一定値に維 持する働きをする。 更に、第7図に示したように、逆フラッシュバルブが駆動された時、第二キャ リヤーガス流は導管292を通って逆フラッシュバルブ250へ流れ、口262 を通ってバルブ250へ入る。次に第二キャリヤーガス流は逆フラッシュバルブ 250中の通路276を通過し、口264を通ってバルブ250から出る。第二 キャリヤーガス流は、次に第一クロマトグラフカラム248を通って導管244 の中を逆方向へ流れ、それと共にカラム248中の塩素を試料採取バルブ214 の口236へ運ぶ。第一クロマトグラフカラム248中に存在していた塩素と共 に第二キャリヤーガス流はバルブ214中の貫通孔224を通過し、口230を 通って導管246中へ出る。第二キャリヤーガス流及び塩素は導管246からバ ルブ250の口256へ入り、通路272を通過し、口254を通ってバルブ2 50を出、導管300中へ入り、苛性洗浄器302へ行く。このようにして、逆 フラッシュバルブ250が作動している時、第一クロマトグラフカラム248が 逆フラッシュされて塩素をそこから除去し、それを装置から苛性洗浄器302の 方へ運ぶ。 検出器339により二酸化炭素の量を測定及び記録した後、貯蔵バルブ306 を、逆フラッシュバルブ250をその作動位置に維持したまま、非作動状態にす る。この段階でのバルブ202、214、250及び306は、第8図に示した ような位置にある。第8図から分かるように、第一キャリヤーガス流は、逆フラ ッシュバルブ250に伴われた抑制器284及び第二クロマトグラフカラム30 4を通って流れ続け、口314を通って貯蔵バルブ306に入る。今度は貯蔵バ ルブ306がその非作動位置にあり、第一キャリヤーガス流は次に通路330を 通過し、バルブ306の口312を通って、分子篩カラム346を有する導管3 44へ出て行く。キャリヤーガスは分子篩カラム346を通過し、今やカラム3 46により完全に分離された酸素と窒素を運び、口320を通ってバルブ306 中へ戻る。酸素及び窒素を運ぶ第一キャリヤーガス流は、次にバルブ306の通 路334を通過し、口322を通ってバルブ306から出て、導管338中へ入 り、そこで酸素及び窒素が検出器339へ運ばれ、夫々試料の成分2及び3とし て測定される。酸素及び窒素を測定した後、逆フラッシュバルブ250を非作動 状態にすると、第4図に示したように、全てのバルブ202、214、250及 び306がそれらの非作動位置になり、上で述べた分析工程を繰り返すことによ り次の分析に直ちに利用することができる。 図面には特に示していないが、種々のバルブ202、214、250及び30 6、キャリヤー流体源286、試料経路238、クロマトグラフカラム248及 び304、分子篩カラム346及び検出器339、及び付随する配管は、強制空 気又は電気加熱器のような適当な加熱手段により維持された適当な温度を持つ温 度制御環境中に全て維持する。これにより、分析毎に読みの制度に影響を与える ような温度の変動は、その装置を補正した後には確実に存在しなくなる。 個々のバルブをそれらの非作動位置と作動位置との間で駆動するタイミングは 、分析器16の最初の補正で実験的に決定することができる。そのような最初の 補正は、既知の量の非凝縮性ガスを含む補正塩素試料を試料経路中へ導入し、工 程を始動させることにより達成することができる。種々のガスが種々のカラム組 合せから溶離し、検出器339へ送られる時間を調べ、それにより成分の完全な 分 離を達成できるように種々のバルブ202、214、250及び306の駆動を 設定する。既知の量の種々の非凝縮性ガスの試料を用いることにより、マイクロ プロセッサーをその試料の個々の成分の実際の濃度を反映するように調節し、そ れが他の濃度に対する設定点を与えるようにすることができる。 例として、第4図〜第8図に示したような装置は、第一クロマトグラフカラム 248については15%のSF−96を含浸したクロモソーブWを用いた長さ1 0フィートの 1/4″管、第二クロマトグラフカラムとしてハイエセプR粉末の入 った長さ10フィートの 1/4′管、分子篩カラム346として5Å分子篩の入っ た長さ10フィートの 1/4″管を用いて操作することができる。クロマトグラフ カラム248及び304、分子篩カラム346は75℃の温度に維持してもよい 。キャリヤーガスは50ml/分の流量を有する高純度ヘリウムでもよい。検出 器は上で述べたように、24−600型放電イオン化検出器でもよい。 直ぐ上で述べたような構成を用いて、分析工程は約1500秒である。試料採 取バルブ214をその作動位置へ駆動した時に工程が開始されると仮定して、試 料遮断バルブ202を、工程の実際の始動より約25秒前に先ず駆動する。これ により試料経路238中の試料が減圧される時間を与えることができる。約25 秒後に、時間を0とし、試料採取バルブ214を駆動して工程を始動させる。工 程に入って約10秒後に、キャリヤーガス流が試料経路238から試料を除去す るための時間を与え、試料採取バルブ214をその非作動位置へ戻すように移動 させ、次に工程に入って約15秒で試料遮断バルブ202をその非作動位置へ駆 動する。試料遮断バルブ202及び試料採取バルブ214をそれらの非作動位置 へ戻すように駆動する正確な時間点は、逆フラッシュバルブ250の駆動前に試 料採取バルブ214が非作動状態にされる限り、特に限定する必要はない。好ま しくは、試料採取バルブ214は、遮断バルブ202をその非作動位置へ駆動す る少し前にその非作動位置へ動かし、その結果遮断バルブ202からの試料が試 料採取バルブ214を通る路を有するようにすべきである。 貯蔵バルブ306を、工程に入って約245秒でその作動位置へ駆動する。二 酸化炭素の溶離は工程に入って約250〜545秒で起き、従って、逆フラッシ ュバルブ250は約550秒でその作動位置へ駆動する。次に貯蔵バルブ306 を、約613秒でその非作動位置へ駆動し、貯蔵経路344をキャリヤー流体に 対し開く。工程に入って約620〜818秒で酸素の溶離が起き、約825〜1 090秒で窒素の溶離が起きる。約1470秒で逆フラッシュバルブ250をそ の非作動位置へ駆動し、次の工程を開始するための位置へ持って行く。 第9図〜第11図に概略的に示したように、塩素分析器18中のハロカーボン を、塩素試料中に存在することのある塩素化炭化水素、特に塩化メチレン、クロ ロホルム、及び四塩化炭素を測定するのに用いる。塩素試料中に潜在的に存在し ていた他の全ての塩素化炭化水素は、グループとして測定する。 塩素中ハロカーボン分析器18は、一般に工程流からの塩素試料の供給を遮断 するための試料遮断バルブ400、工程流からの試料を試料経路404へ供給す るための試料採取バルブ402、キャリヤーガスの流れを制御するための逆フラ ッシュバルブ406、塩素を偏向させてそれが検出器へ行くのを防ぐための偏向 バルブ408、試料流の成分を分離するためのクロマトグラフカラム410、試 料の希望の成分を検出測定するための検出器412、及び分析工程のタイミング を調節し、検出器412からの信号を読取り可能な出力へ変換するためのマイク ロプロセッサー414を含んでいる。 特に第9図に関し、塩素試料は導管50及びバルブ52を通って分析器へ入り 、遮断バルブ400の口415に入る。遮断バルブ400は、マイクロプロセッ サー414によって制御することができるどのような型の電気駆動オン・オフバ ルブでもよい。バルブ400は、第4図〜第8図に示した分析器に関連して記述 した遮断バルブ202と同様に、ソレノイドバルブ(図示されていない)により 制御される修正空気圧作動六口スライダープレートバルブであるのが好ましい。 バルブ400は二つの作動口415及び416、及び遮蔽された口418を有す る。バルブ400中の移動可能なスライダープレート420は、バルブ0が図面 中、実線で示した非作動位置にある時、口415と口416を相互に結合する溝 又は通路422を有する。バルブ400を作動状態にした時、スライダープレー ト420は、図の点線で示したオフ位置へ移動し、通路422は口415と食い 違った状態になり、連通しなくなり、従って口415と416との間には流れは ない。 バルブ400の口416は、試料供給導管424の一方の端が結合されている 。 試料供給導管424の他方の端は、試料採取バルブ402に接続されている。 試料採取バルブ402は、第4図〜第8図の塩素中非凝縮性ガス分析器16に 関連して記述して示した試料採取バルブ214と同様なものでもよい。試料採取 バルブ402は、非作動又は試料導入位置と、作動又は試料注入位置との間で空 気圧により駆動される市販の標準六口スライダープレートバルブでもよい。マイ クロプロセッサー414により制御されるソレノイドバルブ(図示されていない )は、その二つの位置の間でバルブ402を動かすことができるように、機械用 空気のような空気流体のバルブ402への供給を制御することができる。 試料採取バルブ402は、バルブ2の二つの位置の間で本体428中で移動可 能なスライダープレート426を有する。スライダープレート426は、第9図 に示されているように、スライダープレート426の頂部表面中軸方向に伸びて いる第一溝又は通路430を有する。第二溝又は通路432は、スライダープレ ート426の底面中軸方向に伸びている。スライダープレート426には、その 頂部表面と底面との間に伸びる貫通孔又は通路434が与えられている。 試料採取バルブ402の本体428は、六つの口436、438、440、4 42、444及び446を有し、バルブ402が第9図に示したような空間的位 置にきた時、口436、438及び440は本体428の頂部表面中に位置して おり、口442、444及び446は本体428の底面に位置している。 試料採取バルブ402の非作動又は導入位置は、第9図に示したように、スラ イダープレート426の実線によって示されており、作動又は注入位置は、スラ イダープレート426の点線によって示されている。非作動又は導入位置では、 通路430は口436と438とを接続し、一方、通路432は口442と44 4を接続する。貫通孔又は通路434は口440と446とを接続する。バルブ 402を作動状態にした時、スライダープレート426は第9図に示したように 右へ移動し、作動又は注入位置へきて、点線で示した位置をとる。バルブ402 の作動又は注入位置では、通路430は口438と440を接続し、通路432 は口444と446とを接続し、一方、口436と442は遮蔽されている。試 料採取バルブ404の作動位置では、貫通孔434は作動しない。 試料遮断バルブ400からの試料供給導管424は、試料採取バルブ402の 口442に接続されている。流量計58が中にある試料返還導管54は口436 に接続されている。試料経路404は、一方の端448が口438に接続されて おり、他方の端450は口444に接続されている。キャリヤー・試料出口導管 452は、試料採取バルブ402の口446に接続されており、第一キャリヤー 流導管453は口440に接続されている。 試料採取バルブ402に一方の端が接続されたキャリヤー・試料出口導管45 2は、その他方の端が逆フラッシュバルブ406に接続されている。逆フラッシ ュバルブ406は、非作動位置と作動位置との間で空気圧で駆動される特に修正 された六口スライダープレートバルブである。電気で作動するソレノイドバルブ (図示されていない)は、その二つの位置の間で逆フラッシュバルブ406の駆 動を起こすように、機械用空気のような空気流体のバルブ406への供給を制御 するのに用いることができる。ソレノイドバルブは、今度はマイクロプロセッサ ー414により制御することができる。 逆フラッシュバルブ406は、そのバルブの二つの位置の間で本体456中で 移動可能なスライダープレート454を有する。スライダープレート454は、 第9図に示されているように、スライダープレート454の頂部表面中軸方向に 伸びている第一溝又は通路458を有する。第二溝又は通路460は、スライダ ープレート454の底面中軸方向に伸びている。スライダープレート454には 、その頂部表面と底面との間に伸びる貫通孔又は通路462が与えられている。 しかし、この貫通孔462は挿入体464により塞がれている。別法として、ス ライダープレートは貫通孔464を持たないように作ってもよい。 逆フラッシュバルブ406の本体456は、六つの口468、470、472 、474、476及び478を有し、バルブ406が第9図に示したような空間 的位置にきた時、口468、470及び472は本体456の頂部表面中に位置 しており、孔474、476及び478は本体456の底面に位置している。 逆フラッシュバルブ406の非作動位置は、第9図のスライダープレート45 4の実線によって示されており、作動位置は、スライダープレート454の点線 によって示されている。バルブ406の非作動位置では、通路458は口468 と470とを接続し、通路460は口474と476を接続する。貫通孔又は通 路462中の挿入体464により口472と478は効果的に遮蔽されている。 バルブ406を作動状態にした時、スライダープレート454は第9図に示した ように右へ移動し、点線で示した位置をとる。この作動位置では、通路458は 口470と472を接続し、通路460は口476と478とを接続し、一方、 口468と474は遮蔽されている。逆フラッシュバルブ406は、このように 標準的形状から修正されており、それは六つの口468、470、472、47 4、476及び478を有するが、それはそれら口の間の連通を与えるため二つ の通路458及び460しかもたず、バルブ6の一方の位置では口472、47 8の一組が非作動状態にされ、バルブの他方の位置では口468、474の第二 組が非作動状態にされる結果になる。 クロマトグラフカラム410を有するクロマトグラフ経路480は、逆フラッ シュバルブ6の口470に接続された一方の端482、及びバルブ6の口476 接続された他方の端484を有する。クロマトグラフカラム410は、塩化メチ レン、クロロホルム、及び四塩化炭素を互いに且つ塩素から分離するものである 。カラムの好ましい形態は、40%のKel−F(登録商標名)油、クロロフル オロカーボン油を含浸させた酸洗浄クロモソーブWを充填した長さ4フィートの 1/4 インチのコイル状管であり、60℃の温度に維持する。 導管486がキャリヤーガスの源に結合されている。キャリヤーガスは、試料 流中のどの成分とも反応せず、分析が行われた成分のいずれをも含まず、クロマ トグラフカラム410中の成分の分離又は検出器による検出及び測定を妨害しな いどのような適当な種類のガスでもよい。特に、キャリヤーガスはどのような適 当な不活性ガスでもよい。キャリヤーガスは、導管486が接続された適当な貯 蔵タンク487から供給されるヘリウムであるのが好ましい。 導管486は、圧力調節器488及びヘリウムの流れを制御し、その圧力につ いての指示を与える圧力計490を有する。ヘリウムの流量は比較的低く、約5 5ml/分であるのが好ましい。導管486は二つのキャリヤー流導管に別れ、 第一キャリヤーガス流導管453は試料採取バルブ402の口440に接続され 、第二キャリヤーガス流導管492は逆フラッシュバルブ406の口478に接 続されている。 キャリヤー・試料出口導管494は、逆フラッシュバルブ406の口474に 接続された一方の端と、偏向(diverter)バルブ408の入口496に接続され た他方の端を有する。逆流試料出口導管498は、偏向バルブ408の上流で、 逆フラッシュバルブ406の口474に隣接した位置にある「T」500の所の キャリヤー・試料出口導管494に接続された他方の端を有する。 偏向バルブ408は、その入口496に入る流れをその二つの出口502と5 04のどちらかへ向けるようにマイクロプロセッサー414により電気制御する ことができるどのような型のバルブでもよい。偏向バルブ408は、ソレノイド で駆動される三口スライダープレートバルブであるのが好ましい。偏向バルブ4 08の出口502は、導管506に接続されており、その導管は今度は検出器4 12に接続されている。他の出口504は、苛性洗浄器510に通ずる導管50 8に接続されている。 検出器412は火炎イオン化検出器であるのが好ましい。検出器412は、希 望の成分を検出測定することができるどのような市販の火炎イオン化検出器でも よい。そのような検出器の一つの例は、ゴウ・マック・インストルーメント社に よる40−900型ゴウ・マックFID装置である。そのような検出器に共通し ているように、燃料を検出器へ供給するが、それは水素及び空気であるのが好ま しい。水素は貯蔵タンク512のような適当な源から導管514を通って供給す ることができ、その導管は希望の圧力を維持するための圧力調節器516、夫々 水素の圧力及び流れについての指示を与える圧力計518及び流量計520を有 する。空気は、入手可能な空気プラントのような適当な源から導管522を通っ て検出器412へ供給することができるが、その導管は希望の圧力を維持するた めの圧力調節器524、夫々空気の圧力及び流れについての指示を与える圧力計 526及び流量計528を有する。 火炎イオン化検出器412は、クロマトグラフカラム410から溶離し、導管 506から検出器412に入る分離された化学的成分をイオン化する。イオン化 された成分は検出器412中の収集板(図示されていない)に集まり、検出され る個々の成分の量に比例した電流を発生する。電流信号はマイクロプロセッサー 414に伝達され、その信号を特定の成分の濃度を示す読取り可能な形に変換す る。マイクロプロセッサー414は収集したデーターを共通データー収集ネット ワーク20へ送り、図表化し、印刷する。燃焼した試料は検出器412を出口導 管530を通って通気孔へ出る。 操作上、試料遮断バルブ400、試料採取バルブ402、及び逆フラッシュバ ルブ406は、分析を開始したい時まで、それらの非作動位置に維持する。分析 工程の操作はマイクロプロセッサー414により制御する。バルブ400、40 2及び406の非作動位置では、気化器12からのガス状の塩素試料は口415 を通って試料遮断バルブへ流れ、通路422を通って流れ、口416を通って遮 断バルブ400から試料採取バルブ402に通ずる供給導管424へ出て行く。 ガス状塩素試料は、供給導管424から口442を通って試料採取バルブ40 2に入り、通路432を通過し、口444を通ってバルブ402を出て試料経路 404へ入る。試料経路404からガス状塩素試料は口438を通ってバルブ4 02へ戻り、通路430を通過し、口436を通ってバルブ402から返還導管 54中へ出るが、試料は低圧点で工程流中へ供給され戻る。 非作動期間中でも、キャリヤーガス貯蔵タンク487からの第一キャリヤーガ ス流は導管486及び第一キャリヤーガス流導管453を通って試料採取バルブ 402の口440へ流れ、そこでそれは通路434を通過し、口446を通って バルブ402から導管452へ出、逆フラッシュバルブ406へ行く。次に第一 キャリヤーガス流は逆フラッシュバルブ406の口468に入り、通路458を 通過し、口470を通ってバルブ406を出、クロマトグラフカラム410を有 するクロマトグラフ経路480中へ出る。第一キャリヤーガス流は、次にクロマ トグラフカラム410を通って流れ、逆フラッシュバルブ406へ戻り、そこで 476を通ってバルブ406に入る。第一キャリヤーガス流は、次に通路460 を通過し、口474を通ってバルブ406を出て導管494へ入り、偏向バルブ 408へ行く。分析のこの段階での偏向バルブ408はその非駆動位置にあり、 それによってバルブ408を通り、出口502を通って導管506へ出る流れを 与える。第一キャリヤーガス流は偏向バルブ408を通って導管506へ行き、 それを通って検出器412へ流れ、次に検出器412を出て導管530に入り、 通気口へ行く。 このように、バルブ400、402、406及び408の非作動又は非検出位 置では、気化器12によって気化された工程流からのガス状塩素試料は、連続的 に試料経路4を通って流れ、工程流へ戻る。同時に、第一キャリヤーガス流は、 クロマトグラフカラム410及び検出器412を通過する。キャリヤーガスのこ の流れは、クロマトグラフカラム410及び検出器412から前の分析で残留す る全ての試料を追い出す働きをする。それらバルブの非作動位置では、貯蔵タン ク487からの第二キャリヤーガスの流れは、逆フラッシュバルブ406の通路 462中に与えられた挿入体464により遮蔽又は遮断されていることは分かる であろう。 分析を行いたい場合には、その直前にマイクロプロセッサー414の制御下に ある試料遮断バルブ400を駆動して作動位置にし、それはガス状塩素試料が試 料採取バルブ402へ流れるのを遮断する働きをする。これにより試料経路40 4中のガス状塩素試料の圧力を低下させることができる。圧力低下を完了するの に充分な短時間の後、試料採取バルブ402を駆動して作動位置にし、分析を開 始する。分析のこの段階でのバルブ400、402及び406の位置は第10図 に示されている。 バルブ400、402及び406を第10図に示すような位置にすると、導管 453中の第一キャリヤーガス流は試料採取バルブ402の口440に入り、通 路430を通過し、口438を出、試料経路404を通過し、それと一緒に塩素 試料を試料経路404中に運ぶ。キャリヤーガスは経路404からの試料を運ん で口444を通りバルブ402へ戻し、次に通路432を通り、口446を通っ てバルブ402から導管452中に入り、逆フラッシュバルブ406へ行く。 第一キャリヤーガス流は試料を逆フラッシュバルブ406の口468中へ運び 続け、通路458を通り、口470を通ってバルブ406からクロマトグラフカ ラム410中へ運ぶ。カラム410は、試料の成分を塩化メチレン、クロロホル ム、四塩化炭素、塩素、及び他の塩素化炭化水素へ分離する働きをする。塩素は 先ずクロマトグラフカラム410から溶離し、カラム410から第一キャリヤー ガス流により口476を通って逆フラッシュバルブ406中へ運ばれ、そこでそ れは通路460を通過し、口474を通ってバルブ6から導管494中へ出、偏 向バルブ408へ行く。 クロマトグラフカラム410から塩素が溶離する直前に、偏向バルブ408を 駆動してその作動位置にする。導管494中で第一キャリヤーガス流により運ば れた塩素は偏向バルブ408中へ流れ、出口504を通って導管508中へ偏向 され、苛性洗浄器510へ流れる。従って、塩素が検出器412に入ることは決 して出来ない。 塩化メチレン、クロロホルム、及び四塩化炭素は、この順序でクロマトグラフ カラム410により分離される。これらの成分はカラム410からの塩素に続き 、口476を通って逆フラッシュバルブ406へ入り、通路460を通って、バ ルブ406から口474を通って導管494中へ出る。全ての塩素が偏向バルブ 408によって洗浄器510の方へ偏向されたならば、直ちに偏向バルブ408 をその非作動位置にして作動を止める。次にキャリヤーガスが塩化メチレン、ク ロロホルム、及び四塩化炭素を導管494から偏向バルブ408の入口496へ 運び、出口502を通ってバルブ408から導管506中へ運び、そこでそれら は検出器412へ流れ、その順序で検出器412により検出測定される。 クロマトグラフカラム410から塩化メチレン、クロロホルム、及び四塩化炭 素が溶離して導管494中へ入った後、逆フラッシュバルブ406を駆動してそ の作動位置にする。逆フラッシュバルブ406を駆動した後のバルブ400、4 02及び406の位置は、第11図に示されている。 第11図に示したように、分析のこの段階までに試料遮断バルブ400及び試 料採取バルブ402をそれらの非作動位置へ戻す。偏向バルブ408はその非作 動位置のままになっており、逆フラッシュバルブ406はその作動位置へ駆動さ れている。バルブが図示した位置にある時、バルブ402を通って導管452中 へ入った後の第一キャリヤーガス流は、スライダープレート454により逆フラ ッシュバルブ406の口468の所で流れないように遮蔽される。今度は第二キ ャリヤーガス流が導管492を通って流れ、逆フラッシュバルブ406の口47 8に入る。次に第二キャリヤーガス流はバルブ406中の通路460を通過し、 口476を通って出、クロマトグラフ経路480の端484へ入る。第二キャリ ヤーガス流はクロマトグラフカラム410を通って逆方向に流れ、逆フラッシュ バルブ406の口470の方へ行く。その逆方向の流れは、バルブ406の通路 458を通り、口472を通って導管498中へ出、導管494へ流れ続ける。 第二キャリヤーガス流は、導管494中を非作動状態の偏向バルブ408の方へ 流れ続け、バルブ408を通って導管506中へ入り、検出器412の方へ行く 。第二キャリヤーガス流によるクロマトグラフカラム410を通るこの逆フラッ シュ作用により、最初の塩素試料中に存在していたかも知れない、クロマトグラ フカラム410を出なかった他の全ての塩素化炭化水素がカラム410を出、再 び集まり、検出器によりグループとして検出される。逆の流れで全ての炭化水素 を検出測定する充分な時間が経過した後、逆フラッシュバルブ406を非作動状 態にし、装置を次の分析工程のために用いる。 図面には特に示されてはいないが、種々のバルブ400、402、406及び 408、キャリヤー流体源487、試料経路404、クロマトグラフカラム41 0、及び検出器412、及び付随する配管は、強制空気又は電気加熱器のような 適当な加熱手段により維持された適当な温度を持つ温度制御環境中に全て維持さ れている。これにより、分析毎に読みの制度に影響を与えるような温度の変動は 、その装置を補正した後には確実に存在しなくなる。 個々のバルブ400、402、406及び408をそれらの非作動位置と作動 位置との間で駆動するタイミングは、分析器18の最初の補正で実験的に決定す ることができる。そのような最初の補正は、既知の量のハロカーボンを含む塩素 の補正試料を試料経路中へ導入し、工程を始動させることにより達成することが できる。種々のハロカーボンが溶離し、検出器412へ送られる時間を調べ、そ れにより種々のバルブ400、402、406及び408の駆動を設定する。既 知の量の種々のハロカーボンの試料を用いることにより、マイクロプロセッサー 414をその試料の個々の成分の実際の濃度を反映するように、検出器412か ら受けた信号に基づき調節し、それが他の濃度に対する設定点を与えるようにす ることができる。 例として、第9図〜第11図に示したような装置は、クロマトグラフカラム4 10については40%のKel−F(登録商標名)を含浸した酸洗浄クロモソー ブWを用いた長さ4フィートの1/4″管を用いて操作することができる。クロマ トグラフカラム410は60℃の温度に維持してもよい。キャリヤーガスは55 ml/分の流量を有する高純度ヘリウムでもよい。検出器412は、それへの水 素流量を45ml/分、それへの空気流量を250ml/分にした上で述べた型 の火炎イオン化検出器でもよい。 直ぐ上で述べたような構成を用いて、分析工程は約780秒である。試料採取 バルブ402をその作動位置へ駆動した時に工程が開始されると仮定して、試料 遮断バルブ400を、工程の実際の始動より約30秒前にその作動位置へ先ず駆 動する。これにより試料経路404中の試料が減圧される時間を与えることがで きる。約30秒後に、時間を0とし、試料採取バルブ402を駆動してその作動 位置にし、工程を始動させる。工程に入って約10秒後に、キャリヤーガス流が 試料経路404から試料を除去するための時間を与え、試料採取バルブ402を その非作動位置へ戻すように移動し、次に工程に入って約15秒で試料遮断バル ブ400をその非作動位置へ駆動する。試料遮断バルブ400及び試料採取バル ブ402をそれらを非作動位置へ戻すように駆動する正確な時間点は、次の工程 前に、試料経路404中へ新しい試料を流入するのに充分な時間のところでそれ らが非作動状態にされる限り、特に限定する必要はない。好ましくは、試料採取 バルブ402は、試料遮断バルブ400をその非作動位置へ駆動する少し前にそ の非作動位置へ動かし、その結果遮断バルブ400からの試料が試料採取バルブ 402を通る路を有するようになるようにすべきである。 クロマトグラフカラム410からの塩素の溶離は、工程に入って約20〜10 0秒の間で起きるので、偏向バルブ408は、その偏向バルブに塩素が到達する 前の時間である約15秒の所でその作動位置へ駆動する。塩化メチレンの溶離は 工程に入って約120〜168秒で起きるので、偏向バルブ408を約105秒 の所でその非作動位置へ駆動して戻し、塩化メチレンが検出器412へ流れるこ とができるようにする。クロロホルムの溶離は約175〜240秒で起き、四塩 化炭素の溶離は250〜363秒で起きる。逆フラッシュバルブ406は、工程 に入って約365秒の所でその作動位置へ駆動する。一層重いハロカーボンは約 420〜600秒の間で溶離する。逆フラッシュバルブ406は760秒の所で その非作動位置へ駆動して戻し、次の工程の開始に備える。 塩素中臭素分析器14、塩素中非凝集性ガス分析器16、及び塩素中ハロカー ボン分析器18は、夫々第2図〜第3図、第4図〜第8図、及び第9図〜第11 図に関連して上で述べたように、ガス状の塩素試料を受けるのに用いる。上で述 べたように、塩素が液体状になっている点で工程流から試料を取るならば、それ は気化器12を通過させてガス状態へ変換し、然る後、それを夫々の分析器へ送 る。 もし望むならば、夫々の分析器14、16及び18を、気化器12を省略し、 塩素試料を工程流から直接液体状態で夫々の分析器へ送るように、少し変更する ことは可能である。 液体状態の塩素を受ける塩素中臭素分析器14aの修正した形の一例が第2a 図に示されている。この態様では第2図の修正で気化器12から導管44へ接続 された導管46は、その代わり工程流から直接くる導管30に接続する。従って 、図2aの修正で塩素試料は導管46を通って液体状態で分析器へ入る。 過剰の液体塩素は、試料返還導管54を通って分析器14aを出、工程流へ戻 す。導管52からの塩素の一部分を、導管86を通って反応領域66へ送る。こ の場合、導管86にはバルブ88の上流に調節可能な孔600を配備する。孔6 00は、反応領域へ入る液体塩素試料を計量する働きをし、孔600の上流の導 管46中の塩素試料は孔に対し一定の圧力に維持される。その孔の代わりに適当 な計量ポンプを用いてもよい。 図2aの態様では、液体塩素を反応領域66中のヒドラジン中へ計量して入れ たならば、反応及び分析工程及び分析器自体は、第2図及び第3図の態様に関連 して説明したのと同じである。従って、同じ参照番号を同じ部材に対して用いて ある。 第4a図は液体状で塩素試料を受け取ることができる修正した塩素中非凝縮性 ガス分析器16aを示している。この態様の場合、試料遮断バルブ202、試料 採取バルブ214、及び試料経路238を含めた、第4図〜第8図の態様の試料 収集及び注入手段は、試料注入バルブ620によって置き換えられている。 第4a図に関し、試料注入バルブ620は、市販の標準空気圧駆動四口スライ ダープレートバルブでもよい。バルブ620は、非作動位置と試料注入作動位置 との間で空気圧により駆動することができる。マイクロプロセッサー203によ り制御されるソレノイドバルブ(図示されていない)は、その二つの位置の間で バルブ620の動きを起こすようにバルブ620への機械用空気のような空気流 体の供給を制御することができる。 試料注入バルブ620は、バルブの二つの位置の間で本体624中で移動可能 なスライダープレート622を有する。スライダープレート622は、三つの軸 方向に間隔を開けた貫通孔又は通路626、628及び630を有し、その各々 はスライダープレート622の頂部表面と底面との間に伸びている。 試料注入バルブ620の本体624は、四つの口632、634、636及び 638を有し、バルブを第4a図に示したように配向した時、口632及び63 4は本体624の頂部表面に位置し、口636及び638は本体624の底面に 位置する。 試料注入バルブ620がその作動又は導入位置にある時、スライダープレート 622は第4a図に示したような位置にある。この非作動又は導入位置では、通 路628は口632と636を接続し、一方通路630は口634と638を接 続する。通路626は非作動状態になる。 バルブ620がその作動又は注入位置に駆動されると、スライダープレート6 24は第4a図に見られるように右の方へ移動する。この作動又は注入位置では 、通路626は口632と636を接続し、通路628は口634と638を接 続する。通路630は非作動状態になる。 第4a図の修正例の場合、第4図〜第8図の修正で、気化器12からの導管4 4に接続された導管48を、その代わり工程流から直接来た導管30に接続する 。従って、第4a図の修正例では塩素試料は液体状態で導管48を通って分析器 へ入る。導管48は試料注入バルブ620の口636へ接続されている。流量計 58を中に有する試料返還導管54は、バルブ620の口632に接続されてい る。 第4a図の態様では、試料返還導管54は、バルブ620に隣接した点に、ニ ードルバルブ640又は他の型の圧力制御バルブが配備されており、導管48中 に入って来る液体塩素試料の圧力を維持し、それがバルブ620を通って返還導 管54中へ入った時、バルブ620を通過する塩素試料が塩素状態のままになっ ているようにする。 第一クロマトグラフカラム248を有する試料出口導管244を口638に接 続し、キャリヤー流導管246を口634に接続する。分析器16aの残りは、 第4図〜第8図の態様に関連して記述したようになっており、同様な部材は同じ 参照番号を有する。 分析器16aの非作動位置では、工程流からの液体塩素試料は導管48を通っ て分析器へ入り、口636を通って試料注入バルブ620に入り、通路628を 通過し、口632を通ってバルブ620を出、返還導管54中へ入る。第一キャ リヤーガス流は導管246を通って試料注入バルブ620の方へ流れ、口634 に入り、通路630を通過し、口638を通ってバルブ620を出て導管244 へ入り、第4図〜第8図の態様の路と同様なやり方で進行する。 分析をしたい場合には、試料注入バルブ620をマイクロプロセッサー203 の制御下にその作動位置へ移動させる。バルブ620の作動位置では、一定体積 量の液体塩素試料の入った通路628を、バルブ620の口634と638と一 線に並ぶように移動させる。この位置で口634を通って導管246からバルブ 620へ流れるキャリヤー流体はその量の塩素試料を試料注入バルブ620から 口638を通って導管244へ運び、クロマトグラフカラム248へ運ぶ。圧力 を減少させると共に上昇させた温度に維持されたキャリヤーガスは、塩素試料を 、それがバルブ620を出る時、気化させてガス状態にする。次に分析工程は、 第4図〜第8図の態様に関連して記述したように進行する。 第9a図には、液体状態で塩素試料を受けることができる修正した塩素中ハロ カーボン分析器18aが示されている。この態様の場合、試料遮断バルブ400 、試料断採取バルブ402、及び試料経路404を含めた、第9図〜第11図の 態様の試料収集及び注入手段は、試料注入バルブ650により置き換えられてい る。 第9a図に関し、試料注入バルブ650は、第4a図に関連して記載して示し たバルブ620と同様であり、市販の標準空気圧駆動四口スライダープレートバ ルブでもよい。バルブ650は、非作動位置と試料注入作動位置との間で空気圧 により駆動することができる。マイクロプロセッサー414により制御されるソ レノイドバルブ(図示されていない)は、その二つの位置の間でバルブの動きを 起こすようにバルブ650への機械用空気のような空気流体の供給を制御するこ とができる。 試料注入バルブ650は、バルブの二つの位置の間で本体654中で移動可能 なスライダープレート652を有する。スライダープレート652は、三つの軸 方向に間隔を開けた貫通孔又は通路656、658及び660を有し、その各々 はスライダープレート652の頂部表面と底面との間に伸びている。 試料注入バルブ650の本体654は、四つの口662、664、666及び 668を有し、バルブ650を第9a図に示したように配向した時、口662及 び664は本体654の頂部表面に位置し、口666及び668は本体654の 底面に位置する。 試料注入バルブ650がその非作動又は導入位置にある時、スライダープレー ト652は第9a図に示したような位置にある。この非作動又は導入位置では、 通路658は口662と666を接続し、一方通路660は口664と668を 接続する。通路656は非作動状態になる。 試料注入バルブ650がその作動又は注入位置に駆動されると、スライダープ レート652は第9a図に見られるように右の方へ移動する。この作動又は注入 位置では、通路656は口662と666を接続し、通路658は口664と6 68を接続する。通路660は非作動状態になる。 第9a図の修正例の場合、第9図〜第11図の修正で、気化器12から来る導 管44に接続された導管50を、その代わり工程流から直接来る導管30に接続 する。従って、第9a図の修正例では塩素試料は液体状態で導管50を通って分 析器へ入る。導管50は試料注入バルブ650の口666へ接続されている。流 量計58を中に有する試料返還導管54は、バルブ650の口662に接続され ている。 第9a図の態様では、試料返還導管54は、バルブ650に隣接した点に、ニ ードルバルブ670又は他の型の圧力制御バルブが配備されており、導管50中 に入って来る液体塩素試料の圧力を維持し、それがバルブ650を通って返還導 管54中へ入った時、バルブを通過する試料が液体状態のままになっているよう にする。キャリヤー・試料出口導管452を口668に接続し、第一キャリヤー ガス流導管453を口664に接続する。分析器18aの残りは、第9図〜第1 1図の態様に関連して記述して示した通りであり、同様な部材は同じ参照番号を 有する。 分析器18aの非作動位置では、工程流からの液体塩素試料は導管50を通っ て分析器へ入り、口666を通って試料注入バルブ650に入り、通路658を 通過し、口662を通ってバルブ650を出、返還導管54中へ入る。第一キャ リヤーガス流は導管453を通って試料注入バルブ650の方へ流れ、口664 に入り、通路660を通過し、口668を通ってバルブ650を出て導管452 へ入り、第9図〜第11図の態様の路と同様なやり方で進行する。 分析をしたい場合には、試料注入バルブ650をマイクロプロセッサー414 の制御下にその作動位置へ移動させる。バルブ650の作動位置では、一定体積 量の液体塩素試料の入った通路658を、バルブ650の口664と668と一 線に並ぶように移動させる。バルブ650のこの位置で、口664を通って導管 453からバルブ650へ流れるキャリヤー流体は、通路660からその量の塩 素試料を試料注入バルブ650の口668を通って導管452へ運び、逆フラッ シュバルブ406へ運ぶ。圧力を減少させると共に上昇させた温度に維持された キャリヤーガスは、塩素試料を、それがバルブ650を出る時、気化させてガス 状態にする。次に分析工程は、第9図〜第11図の態様に関連して記述したよう に進行する。 上で述べた全ての態様の場合について、新しい塩素試料、又は比較的高濃度の 塩素を含むキャリヤーガスによって運ばれる或る量の塩素試料に曝される種々の 分析器の各々及び全装置のバルブ及び配管を含めた全構成部品は、適当な耐塩素 性材料から作られているべきである。そのような材料には、テフロン(ポリテト ラフルオロエチレン)及びKel−Fプラスチック(クロロフルオロハイドロカ ーボン重合体)のような耐塩素性プラスチック及びニッケルのような金属及び他 の耐塩素性金属が含まれる。 例として、第2図及び第3図の態様では、分離器68まで達する導管46、5 4及び86、バルブ52及び88、流量計58及び89、及び反応器100を含 めた全ての構成部品を、耐塩素性材料で作るべきである。第2a図では、孔60 0は耐塩素性材料で作るべきである。 第4図〜第8図の態様の場合、試料遮断バルブ202及び試料採取バルブ21 4は、Kel−Fプラスチックで作るのが好ましいが、導管48、54及び21 2及び管状試料経路238は、ニッケルから作るのが好ましい。第4a図の態様 の場合、試料採取バルブ620は、Kel−Fプラスチックのような耐塩素性材 料で作るのが好ましい。 第9図〜第11図の態様では、試料遮断バルブ400、試料採取バルブ402 、逆フラッシュバルブ406、及び偏向バルブ408は、Kel−Fプラスチッ クのような耐塩素性プラスチックで作るのが好ましいが、試料経路404を形成 する管及びクロマトグラフカラム410及びクロマトグラフカラムから偏向バル ブへ或る量の試料を運ぶ配管の外、工程流から入って来る塩素試料に曝される配 管は、ニッケル又はテフロンで作るのが好ましい。そのような配管には、導管5 0、54、424、452、494及び508が含まれる。そのような導管内の 全てのバルブ又は流量計も、耐塩素性材料で作るべきである。夫々第4a図及び 第9a図の態様の試料注入バルブ620及び650も、Kel−Fプラスチック のような耐塩素性材料で作るのが好ましい。 上で述べた装置及び分析器により、塩素製品の品質を決定するために有効な手 段が配備されている。その装置は、臭素、非凝縮性ガス及びハロカーボンを含め た塩素中に存在することがある重要な汚染物のオンライン検出及び測定を行うこ とができる。種々の分析器が、精密且つ正確にそれらの低い濃度の各汚染物を連 続的に検出及び測定することができ、この装置はリアルタイムに基づいた塩素の 品質に関する情報及びデーターを連続的に与えるための手段を提供する。 本発明をその特定の態様に関連して上に記述してきたが、そこに開示した概念 から離れることなく、多くの変化、修正及び変更を行えることは明らかである。 従って、本発明は、広い請求の範囲及びその本質内に入る全てのそのような変化 、修正及び変更を含むものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G01N 30/74 G01N 30/74 E 30/78 30/78 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AL,AM,AU,BB,BG,BR, BY,CA,CN,CZ,EE,FI,GE,HU,I S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK,LR ,LT,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX, NO,NZ,PL,RO,RU,SD,SG,SI,S K,TJ,TM,TT,UA,UG,UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.塩素の純度を測定する方法において、 a.塩素源(32)から塩素の試料流(30)をとり、 b.前記試料流(30)の別々の第一、第二、及び第三部分を、第一臭素分 析器(14)、第二非凝縮性ガス分析器(16)、及び第三ハロカーボン分析器 (18)に夫々送り、然も、第一、第二、及び第三分析器(14、16、18) の各々は、塩素環境中で指定された検出を行い、各分析器(14、16、18) は夫々の試料流(30)に呼応して第一、第二、及び第三信号を発生し、 c.前記第一、第二、及び第三信号をデーター収集ネットワーク(20)中 で収集し、前記信号を積分及び補正して塩素の純度を測定する、 ことを特徴とする塩素純度測定法。 2.試料流(30)を液体塩素の流れから取り、前記流れの複数の部分を分析 器(14、16、18)へ送る前に、前記液体塩素の試料流(30)をガス状に 転化する工程を更に有する、請求項1に記載の方法。 3.塩素の純度を測定するための装置(10)において、 a.塩素源(32)から塩素の試料流を取るための手段、 b.前記試料流(30)の別々の第一、第二、及び第三部分を、夫々第一臭 素分析器(14)、第二非凝縮性ガス分析器(16)、及び第三ハロカーボン分 析器(18)へ送るための手段で、然も、前記第一、第二、及び第三分析器(1 4、16、18)の各々は塩素環境中で指定された検出を行い、各分析器(14 、16、18)は各試料流(30)に呼応して第一、第二、及び第三信号を発生 する、それら分析器へ送るための手段、及び c.前記第一、第二、及び第三信号を、データー収集ネットワーク機構(2 0)で収集するための手段であって、該機構は前記信号の各々を積分及び補正し て、塩素の純度の測定値を発生する、前記の手段、 を有することを特徴とする塩素純度測定装置。 4.塩素の試料流(30)を液体塩素流から取り、前記試料流の複数の部分を それらの各分析器(14、16、18)へ送る前に、前記液体塩素試料流をガス 状塩素流へ転化するための気化器(12)を更に具えている、請求項3に記載の 装置。 5.塩素の試料中に存在する臭素を検出する方法において、 a.塩素試料流(80)と薬剤(64)とを反応させて水性混合物中に臭化 物イオン、塩化物イオン、及びガスを形成し、 b.前記ガスを、臭化物イオン及び塩化物イオンを含む水性混合物から分離 し、 c.前記臭化物イオン及び塩化物イオンを含有する水性混合物の試料を液体 キャリヤー流中へ注入し、 d.前記臭化物イオン及び前記塩化物イオンを前記キャリヤー流中で分離し 、そして e.前記分離されたイオンを含む前記キャリヤー流(80)を紫外線検出器 (84)に通し、そこを通過する試料中の臭化物イオンの存在を検出する、 ことを特徴とする臭素検出法。 6.前記反応工程が、塩素試料とヒドラジン水溶液とを反応させて塩化物イオ ン、臭化物イオン、及び窒素ガスを形成することからなり、前記分離工程が、注 入された試料を含むキャリヤー液体(80)をクロマトグラフカラム(82)に 通して塩化物イオンを臭化物イオンから分離することからなる、請求項5に記載 の方法。 7.塩素試料中の臭素の存在を検出するための分析器(14)において、 a.塩素試料の流れを薬剤(64)と反応させて水性混合物中に臭化物イオ ン、塩化物イオン、及びガスを形成するための反応領域(66)、 b.前記臭化物イオン及び塩化物イオンを含む水性混合物からガスを分離す るための分離器(68)、 c.液体キャリヤー流(80)、 d.前記臭化物イオン及び塩化物イオンを含有する水性混合物の試料を前記 液体キャリヤー流中へ注入するための注入器(76)、 e.前記キャリヤー流中で前記臭化物イオンと前記塩化物イオンとを分離す るためのクロマトグラフカラム(82)、及び f.分離された臭化物イオン及び塩化物イオンを含むキャリヤー流が通過し た時に臭化物イオンの存在を検出するための紫外線検出器(84)、 を具えた臭素検出分析器。 8.塩素試料中のハロカーボンの存在を検出する方法において、 a.塩素試料を第一キャリヤー流中へ注入し、 b.前記試料を含む前記第一流をクロマトグラフカラム(410)に通して ハロカーボンを互いに且つ塩素から分離し、 c.塩素を、それがカラムを出た後に、装置から偏向(divert)し、 d.前記カラムから出るハロカーボンの第一グループを火炎イオン化検出器 (412)へ送って前記第一グループの各成分を検出し、そして e.前記ハロカーボンの第一グループがそこから出た後、第二キャリヤー流 を前記クロマトグラフカラム(410)を通って前記第一流の流れとは反対の方 向に送り、前記カラム中に残留しているハロカーボンを前記カラムから前記検出 器412へ送り、グループとして測定する、 ことを特徴とするハロカーボン検出法。 9.塩素試料中のハロカーボンの存在を検出するための分析器(18)におい て、 a.塩素の試料を第一キャリヤー流中に注入するための注入器(402)、 b.種々のハロカーボンを互いに且つ塩素から分離するためのクロマトグラ フカラム(410)、 c.前記ハロカーボンを検出するための火炎イオン化検出器(412)、 d.前記塩素を、それが前記カラムから出た後、前記検出器から遠く偏向さ せるための偏向器(diverter)(408)、及び e.キャリヤー流体の第一流を、分離されたハロカーボンの第一グループを 前記クロマトグラフカラム(410)から前記検出器(412)へ運ぶように送 り、前記ハロカーボンの第一グループがそこから出た後に、第二キャリヤー流を 前記クロマトグラフカラム(410)を通って逆方向へ送り、カラム中に残った ハロカーボンをカラムから検出器(412)へ送ってグループとして測定するた めのバルブ配列機構(400)、 を具えたハロカーボン検出用分析器。 10.バルブ機構(400)が逆フラッシュバルブ(402)を有し、該逆フラ ッシュバルブは、それが第二キャリヤー流の流れを妨げる第一位置と、それが前 記第二キャリヤー流の流れをクロマトグラフカラム(410)を通るように向け る第二位置とを有する、請求項9に記載の分析器。
JP8518907A 1994-12-16 1995-11-29 塩素品質監視装置及び方法 Pending JPH10511179A (ja)

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