JPH11344427A - フローインジェクション分析用ガス透過装置 - Google Patents

フローインジェクション分析用ガス透過装置

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JPH11344427A
JPH11344427A JP18677098A JP18677098A JPH11344427A JP H11344427 A JPH11344427 A JP H11344427A JP 18677098 A JP18677098 A JP 18677098A JP 18677098 A JP18677098 A JP 18677098A JP H11344427 A JPH11344427 A JP H11344427A
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JP
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gas
gas permeation
flow
liquid
analysis
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JP18677098A
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Yoshio Higuchi
慶郎 樋口
Shoji Motomizu
昌二 本水
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は, 室温で気体になりやすい
物質を,流れの中であらかじめ,分離かつ捕集した後に
検出器に導くための装置に関するもので,高選択的な分
析方法を提供ことである。 【構成】 本発明の構成は,フローインジェクション分
析技術において,目的成分に適当な化学反応を与えるこ
とにより気体に変化させ,これを分離,捕集する装置
で,高い透過効率を有し,デッドボリュームを極端に小
さく抑えた構造で,かつ透過性チューブの耐久性を向上
させたことからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,分析対象のうち気体と
なりうる物質を,試料の中から分離かつ捕集した後に検
出系に導くための装置に関するものであり,室温で気体
になりやすい物質に対して高い分離,選択能を有し,環
境化学,臨床化学,食品,医薬品および工程管理に属す
る分野および他の分野において,高選択的な分析方法を
提供するものである。
【0002】
【従来の技術】フローインジェクション分析法(以下,
FIA)におけるガス透過法は適応範囲が,適当な化学
変化を与えることにより,気体となりやすい物質に限ら
れるため,非常に高い選択性を有する方法である。この
ような物質としては,アンモニア,二酸化炭素,硝酸,
亜硝酸,残留塩素,過酸化水素,オゾン,アルシン,水
銀などがあり,いずれも環境化学や臨床化学をはじめと
する多くの分野において重要な役割を持つ物質である。
アンモニアは環境化学の分野において,水質汚濁の有力
な指標として,日常の測定は非常に重要である。従来よ
りネスラー法やインドフェノールー吸光光度法が利用さ
れてきたが,水銀の使用による廃液処理,濃縮操作の必
要性,作業が熟練性を要するなどの問題がある。また,
二酸化炭素は地球温暖化の原因物質として近年大きく注
目されている物質で,大気中のみならず水中の総炭酸量
も含めて,正確な現状の把握は今後の対策を講じるうえ
で重要かつ急務であるが,従来の技術では簡便で高精度
な分析方法が見いだせなかった。
【0003】ガス透過を利用する方法は,室温で気体に
なりやすい成分のみ選択的に分離,捕集することが可能
で,共存イオンの妨害はほとんど受けず,操作も比較的
簡単であることから適応実験が試みられてきた。最初は
二枚のブロックに溝をほり,このブロックの間にガス透
過性の膜を挟みこんだガス透過ユニットが一般的であっ
たが[M.Van Son,R.C.Schothor
st and G.Den Boef,Anal Ch
im.Acta,153,271(1983).],細
工が非常に困難であり,実用には不充分であった。
【0004】次いで,ガス透過性の多孔質ポリテトラフ
ルオロエチレン(PTFE)チューブとガラス管および
接着剤を使用したガス透過ユニットが製作された[K.
Nagashima,M.Matsumoto and
S.Suzuki,Anal.Chem.,57,2
065(1985)やT.Aoki,J.FlowIn
jection Anal.,5,2(1988).な
ど]。多孔質PTFEチューブは平面の膜を用いる方法
に比べ表面積が大きく,またチューブを長くすることに
より,さらに効率良く分離,捕集することができるとい
う利点がある。しかし,各部分の接続に接着剤を使用す
ることが製作の煩雑さにつながり,接続部からの液漏れ
や接着材質からの成分の溶出による汚染の問題もあっ
た。
【0005】一方,多孔質膜や多孔質PTFEチューブ
は使用状態の変化による透過効率の変動や使用を重ねる
ことによる透過機能の低下,および再活性化に要する時
間と手間などが大きな問題となっており,これを使うこ
とが必ずしも満足できる分析手段になっていないのが現
状である。以上のことはアンモニア,二酸化炭素に限ら
ず,先にあげた他の物質をガス透過法により分析しよう
とするときにおいても全く同様の問題点を持っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで,本発明者らは
上記問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果,本発明
を見出し,完成するに至った。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は,FIAの分野
において,流れの中に注入された試料に,化学変化を与
え,目的物質を気体に変化させた後,その気体を検出系
に導びかれる別の流れの中に,効率良く,連続的に透過
させる機能を持つガス透過装置についてである。すなわ
ち,本発明はまず,ガス透過表面積が大きい多孔質PT
FEチューブを用い,しかもガラス管や他のチューブと
の接続には接着剤を使わない方式のガス透過ユニットの
製作にある。図1に本発明に用いたガス透過ユニットの
構造を示す。ガス透過ユニットはガラス管5(内径2.
2mm,外径6mm)の中に多孔性PTFEチューブ4
(内径1.0mm,外径1.9mm)を挿入した二重管
構造になっており,多孔質PTFEチューブ4の内側を
試薬溶液6が,多孔質PTFEチューブ4とガラス管5
の間をキャリヤー溶液7が流れている。ガス透過部分の
長さは透過効率に大きな影響を及ぼすことから,長さは
任意に変えることができるようにした。接続ブロックは
PEEK製またはテフロン製樹脂からできており,ガス
透過ユニットとFIA本体の流路の接続はPTFEチュ
ーブ(内径0.5mm,外径1.58mm)とPEEK
製のジョイントを用い,多孔質PTFEチューブ4やガ
ラス管5はOリング8やテフロン製樹脂フェラル3など
を使用して接続し,その細部においてもデッドボリュー
ムを極端に小さくし,得られるFIAピークのテーリン
グなどおこらないように工夫が施してある。さらに,多
孔質PTFEチューブの交換が簡単に行える構造にも配
慮してある。
【0008】一方,気体の透過効率は温度の上昇ととも
に増加する傾向にある。また,一定温度の環境下で使用
することがガス透過の安定性を増加させる。そのため
に,本発明では,精密に制御された恒温槽内に前述のガ
ス透過ユニットを格納することを特徴としている。恒温
槽の温度は30〜60℃の範囲で自由に設定できるよう
に設計し,恒温槽内にはガス透過ユニットのほか反応コ
イル,試料注入用のインジェクターなどを格納できる構
造にするほうが望ましい。
【0009】また,本発明は,使用を重ねることによる
多孔質PTFEチューブの気体の透過効率が低下する現
象を抑制し,また,ガス透過効率を活性化させる操作の
簡略化を遂行するための機能を有していることを特徴と
する。すなわち,透過効率低下の原因は,多孔質PTF
Eチューブが液体に長時間接触させられることにより,
チューブ表面の親水性が増大することによる。このた
め,ガス透過ユニット内は,使用するとき以外は液体を
抜いて乾いた状態にしておくことが,多孔質PTFEチ
ューブの性能維持のために重要となる。しかもその操作
がワンタッチで簡単に行えることが望ましい。本発明の
特徴をさらに,図2を用いて説明する。6方切り替えバ
ルブ14を2個とガス透過ユニット11を図のように接
続し実線で示したごとく6方切り替えバルブ14を回し
て分析を行う。このとき,キャリヤー溶液,試薬溶液と
もにガス透過ユニット11を通過することになってい
る。分析終了後は破線のごとく6方切り替えバルブ14
を回し,下方のバルブに接続されたキャリヤー溶液排液
用12と試薬溶液排液用13の2つの吸引ポート各々に
注射器を差し込み,中に滞留している液体を吸引する
と,ガス透過ユニットの内管,外管ともに液体が排出さ
れる。これをアスピレーターを用いて行うとより効果的
である。6方切り替えバルブ14をそのまま排液側にし
ておくと流路は開放系となっておりより効果的である。
【0010】
【実施例】以下に本発明の好ましい実施例を記載する
が,これは例示の目的であり,本発明を制限するもので
はない。本発明の範囲内で変形が可能なことは当業者に
は明らかであろう。
【0011】
【実施例1】アンモニアの定量:本発明の実施にあたっ
て,アンモニア定量のためのFIAフローダイアグラム
を図3に示す。0.01N水酸化ナトリウムからなるキ
ャリヤー溶液16とpH7.0に調節した1.25x1
−4Mクレゾールレッドを含む試薬溶液17を送液ポ
ンプ18にて各々0.8ml/minの流量で送液す
る。試料19を試料注入部20に備えた280μlのル
ープを通してキャリヤー溶液の流れに注入する。試料1
9に含まれるアンモニウムイオンは,反応コイル21を
流れる間に水酸化ナトリウムと反応してアンモニアガス
となり,ガス透過ユニット11に導かれる。ガス透過ユ
ニットを通過する間に生成したアンモニアガスは多孔質
PTFEチューブを透過して試薬溶液17に溶け込む。
このとき,透過したアンモニアガスの量に比例して試薬
溶液17の液性が変化し,クレゾールレッドの色調が変
化する。この色調の変化を,下流に施した検出器22の
550nmでの吸光度変化として測定し,記録計23で
記録することによりアンモニアの定量を行う。アンモニ
ウムイオンの標準液を試料として注入した時の検量線シ
グナルの結果を図4に示す。
【0012】
【実施例2】二酸化炭素の定量:本発明により,近年,
地球温暖化の原因物質として注目を集めている二酸化炭
素の定量が可能である。図3において1.8x10−3
M硫酸からなるキャリヤー溶液16の流れの中に,試料
19を注入すると試料中に含まれる炭酸イオンは反応コ
イル21を流れる間に二酸化炭素ガスとなり,ガス透過
ユニット11に導かれる。ガス透過ユニットを通過する
間に生成した二酸化炭素ガスは多孔質PTFEチューブ
を透過してpH9.0に調節した1.25x10−4
クレゾールレッドを含む試薬溶液17に溶け込む。この
とき,透過した二酸化炭素ガスの量に比例して試薬溶液
17の液性が変化し,クレゾールレッドの色調が変化す
る。この色調の変化を,下流に施した検出器22の41
0nmでの吸光度変化として測定し,記録計23で記録
することにより試料中の炭酸イオンの定量を行う。
【0013】
【実施例3】全水銀の定量:本発明のガス透過ユニット
を用いることにより,金属である水銀の定量が可能であ
る。図3のFIAフロー図において検出系に導く流れ
を,試薬溶液の代りに,空気の流れとして,検出には原
子吸光光度計を用いる。ここで,本発明の応用範囲は,
液体流れを用いる吸光光度法に限定されるものでなく,
気体の流れを利用して,原子吸光光度法まで検出系の範
囲の拡大が可能であることがわかる。また,原子吸光光
度法にとどまらず,ICPなどの発光検出も可能である
ことは明らかである。水銀を含む試料は,5M水酸化ナ
トリウムと10%塩化スズ(II)と混合され,反応コ
イル内に導かれる。反応コイル内で水銀イオンは還元,
気化され気体状の水銀となり,ガス透過ユニット内のガ
ス透過チューブを通過して空気の流れに取り込まれる。
その後,原子吸光光度計に導かれ,253.7nmにお
ける吸光度を測定して水銀の定量を行うことができる。
このとき,メチル水銀,エチル水銀などの有機水銀も反
応コイル内で水銀原子に還元することができるため,全
水銀量として定量することができる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように,本発明のガス透過
装置を用いることにより,室温で気体になりやすい物質
の分析において,非常に高い選択性を持って定量を行う
ことができた。本発明を用いることにより生じる特有の
効果として次のようなことを挙げることができる。1)
ガス透過ユニットの製作において,接着剤を使用しない
ことで,簡単に製作することができるようになり,液漏
れや接着材質からの成分の溶出による汚染の問題が解決
された。2)ガス透過ユニットのデッドボリュームを極
端に小さく設計することにより,FIAピークのテーリ
ングを最小にすることができた。3)空気恒温槽にガス
透過ユニット,反応コイル,試料注入器など必要な部分
を格納して,一定温度に加熱することにより,ガス透過
効率の増加と安定性が向上した。4)ガス透過ユニット
内の液体を簡単な操作で抜くことにより,ガス透過効率
の維持,耐久性を向上させることができた。5)通常の
FIA送液ポンプや検出器との接続が容易となり,気体
の流れを利用する原子吸光光度法やICP発光法などへ
の応用も可能となった。など特有の効果を有している。
本発明は,特殊な分析技術を必要とせず,高い感度と精
度および迅速性を特徴とするFIAの分野において,特
に共存する妨害物質の影響を受けやすい試料の分析に効
果を発揮することができ,環境分析から臨床化学分析,
医薬品,食品,肥料など化学製品の分析,また工程管理
分析まで応用は可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるガス透過ユニットの構成図であ
る。
【図2】本発明によるガス透過装置の構成図である。
【図3】本発明によるアンモニアを定量するためのFI
Aフローダイアグラムの概略図である。
【図4】本発明によるアンモニウムイオン標準液のFI
Aフローシグナルの図である。
【符号の説明】
1 キャリヤー溶液入口 2 試薬溶液入口 3 フェラル 4 多孔質PTFEチューブ 5 ガラス管 6 試薬溶液の流れ 7 キャリヤー溶液の流れ 8 Oリング 9 キャリヤー溶液廃液 10 試薬溶液出口,検出器へ 11 ガス透過ユニット 12 キャリヤー溶液排液用吸引口 13 試薬溶液排液用吸引口 14 六方切り替えバルブ 15 恒温槽 16 キャリヤー溶液 17 試薬溶液 18 送液ポンプ 19 試料 20 試料注入部 21 反応コイル 22 検出器 23 記録計 24 試薬溶液廃液

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フローインジェクション分析法におい
    て,注入した試料に,反応コイル内の流れの中で化学変
    化をおこさせ,目的成分を気体とした後,これを分離,
    捕集し,検出系に導く操作を連続した流れの中で行うこ
    とを可能にするガス透過装置。
  2. 【請求項2】 多孔質ポリテトラフルオロエチレンチュ
    ーブ,ガラス管,樹脂製ジョイント類およびポリテトラ
    フルオロエチレンチューブからなるガス透過ユニットを
    用いることを特徴とする請求項1のガス透過装置。
  3. 【請求項3】 ガス透過ユニット,反応コイルおよび試
    料注入部が格納でき,かつ精密な温度制御が可能な恒温
    槽を用いることを特徴とする請求項1のガス透過装置。
  4. 【請求項4】 ガス透過ユニットに滞留する液体を,こ
    れを分解することなく強制排除が可能となる機能を付加
    した請求項1のガス透過装置。
JP18677098A 1998-05-29 1998-05-29 フローインジェクション分析用ガス透過装置 Pending JPH11344427A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112114169A (zh) * 2020-08-26 2020-12-22 哈尔滨工业大学 一种用于微区电化学测试的双电解池装置及其使用方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112114169A (zh) * 2020-08-26 2020-12-22 哈尔滨工业大学 一种用于微区电化学测试的双电解池装置及其使用方法
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