JPS5817343A - 紫外線式アンモニアガス分析計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は環境大気中あるいは煙道排ガス中のアンモニア
ガス濃度を瞬間的にしかも連続でかつ自動的に測定を行
う紫外線式アンモニアガス分析計に関するものである。

特に不飽和炭化水素、芳香族炭化水素郷の炭化水素が含
まれている試料ガスに適用できる紫外線式アンモニアガ
ス分析計に関するものである。

従来の紫外線式アンモニアガス分析計として。

９等が先に出願し九特願昭５２−９４０００号および特
願昭５２−９４００１号などがある。これらの出願の明
細書に開示されている紫外線式アンモニアガス分析計に
、アンモニアガスの紫外吸収を測定する方法である。ア
ンモニアガスの吸収波長は１８０ｎｍから２２０ｎｍま
での範囲にあり、この付近には、また、各種炭化水素の
吸収が存在し、吸収スペクトルが重なるからＮ　Ｈｓ測
定に際し、これらの干渉を受ける。一般に飽和炭化水素
の吸収は２０（Ｉｎｍ　　より短波長側にあるので＋　
　２００ｎｍ　　より長い波長でＮ　Ｈｓを測定すれば
飽和炭化水素の干渉は避けられる。しかしながら、π電
子を持つ活性度が高い不飽和炭化水素や芳香族炭化水素
では、吸収が長波長側へ伸びると同時に吸収係数も大き
くなる。したがって従来の紫外線式アンモニアガス分析
計は。

はぼ完全燃焼された排ガス測定かまたは炭化水素を含ま
ない非當にきれいな大気測定にしか適用できなかった。

近年、溶液導電率法によるＳＯｓメータにＮＨｓが負の
干渉を与えるという事実が認識されて以来、環境大気中
のＮＨｓ濃度の測定の必要性が大きくクローズアップさ
れてきたが、この要求を満たす自動Ｂ１測器はまだ存在
しない。この要求を満たすには紫外線式アンモニアガス
分析計が最も適しており、前記炭化水素の干渉除去を考
えなければならなかった。

本発明社、前記従来技術の欠点を解消して、不飽和炭化
水素や芳香族炭化水素が含まれている環境大気中または
排ガス中のアンモニアガス濃度を連続測定する紫外線式
アンモニアガス分析計を提供することを目的とするもの
であり、その骨子とするところは次のとおりである。す
なわち、π電子を持つ活性度の高い不飽和炭化水素およ
び芳香族炭化水素などは酸化温度がアンモニアに比べて
低いので２本発明はこの点に着目し、不飽和炭化水素お
よび芳香族炭化水素などを反応管で実質的に完全に酸化
し、アンモニアはそのまま通過させ。

干渉のない正確なアンモニア濃度を測定しようとするも
のである。

以下１本発明について図面によって説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。試
料ガス＃−ｔｌ　吸入ポンプｌによって試料ガス導入口
２より連続的に吸入される。吸入された試料ガスは反応
管３を経由通過して紫外線式分光計（紫外線式アンモニ
アガス分析計）４のセル４１に導入される。５は配管で
例えばテフロン製の管である。試料ガス中の不飽和炭化
水素および芳香族炭化水素は反応管３で実質的に完全に
酸化され。

一方アンモニアは酸化されず、また、他の物質に変化す
ることもなく、セル４１に導入され紫外線式分光計４に
よってセル４１内のアンモニア濃度が連続測定される。

炭化水素の酸化生成物すなわち。

水蒸気、炭酸ガスは紫外域で吸収を生じないのでアンモ
ニア測定の干渉とならない。

第２図は前記反応管３の一実施例を示す断面図。

である。石英管３１がステンレス管３２に挿入され。

ステンレス管３２にヒータ３３が巻かれ、その外側は保
温材３５で覆われている。ステンレス管３２の中央部に
熱電対３６が装着され、この熱電対３６からの信号は補
償導線３９を通して温度調節器３７に導かれ、ステンレ
ス管３２の温度が一定に保たれている。３８はヒータ３
３に電流を流す電線であり、この電流を温度調節器３７
でオン・オフして温度調節する。石英管３１の内部には
石英ウール３４が納められている。高温に加熱されたス
テンレス’１Ｆ３２の熱は１石英管３１を介して石英ウ
ール３４に達するから１石英ウール３４も高温に維持さ
れている。

この石英ウールは、低濃度の不飽和炭化水素および芳香
族炭化水素を効率良く酸化させるための熱媒体部材であ
る。ステンレス管３２はヒータ３３の熱を均一に石英管
に伝えるためであり、ヒータを均一に巻くことができれ
ば必ずしも必要としない。

このような構成をとることにより、試料ガスは反応管の
中に備えられた部材（石英ウール）３４　の表面に接触
しながら反応管を通過して行くことになる。しかも、こ
の石英ガラスの温度はアンモニアガス分子に対しては分
解など化学変化を生ぜしめない程度の高温であり、他方
、不飽和炭化水素。

莢香族炭化水素などの分子に対しては、界面に衝突し通
過する際に、＃１は完全にそれらを酸化させ。

水蒸気や炭酸ガスに化学変化させる温度に加熱保持され
ているようＫすることができる。３３．３５゜３６、３
７．３８および３９が一体となって、妨害物質である不
飽和炭化水素および芳香族炭化水素を実質的に完全に酸
化する特性を反応管に％＋しめるような高温に加熱し保
持する手段を構成している。

第２図で示した反応管を第３図の系に用いて炭化水素の
干渉を除去する実験を行った。この実験に用いた反応管
の寸法は９石英管３１の内径が１０Φ、加熱部分の長さ
が２０ｗであり、ステンレス管３２の温１１１ｔ６２０
ＤＫ保った。試料ガスの流量は５００ｅｅ／ｍｉｎであ
る。試料ガス人口２よりアンモニアガスと炭化水素と空
気（清浄した空気）の混合ガスを導入し、三方コツ２６
の切換えにより反応管３を通ら々い流路Ｂを通して測定
した場合と。

反応管３を通る流路Ａを通して測定した場合を比較した
。またこの実験に用いた紫外線式分光計４はたとえば特
願昭５２−９４００１号に開示した分光計と同等のもの
であり１分光計４の出力信号を記録Ｎ［７で記録した。

第４図（３）にこの実験結果を示した。同図は記録計７
で記録した連続測定の実測チャートであり。

横軸ｔは時間軸を示し、縦軸■は紫外線式分光計４の出
力電圧でありアンモニアガス濃度に対応する大きさであ
る。時間軸ｔの下に書かれたＡ〜Ｆの記号は測定のモー
ドを示すものであり、Ａは流路Ａを通して測定したもの
であり、Ｂｅ−を流路Ｂを通して測定したものである。

モードＣ−ＦＦ１．試料ガスの種類が異り、各モードに
対する試料ガスの内容を第４図（ｂ）に示した。すカわ
ち、モードＣはアンモニアを含まぬゼロガスであり、し
たがって第４図（ａ）の■・はゼロ点である。次にモー
ドＤはアンモニアが９．５ｐｐｍであるから、　Ｖｔ　
＃′ｉ９．５ｐｐｔｎＫ相当する出力である。モードＥ
ではアンモニア９．５ｐｐｍにさらにベンゼン１０　ｐ
ｐｍが加えられた試料ガスを測定しておりす　この時の
出力Ｖｍはベンゼンの干渉分（Ｖ茸−Ｖ＋）がアンモニ
アの出力（Ｖｔｌに重畳したものである。以上は試料ガ
スは流路Ａｆ通して測定したものであるが１次に三方コ
ック５を切抄換えて流路Ｂを通して、すなわち反応管３
を通して測定すると、先の同じモードＥの試料ガスを流
しても■で示した期間でわかるように出力Ｖ＋となる。

このことは、試料ガスにぺ／ゼンｌＯｐｐｍが含まれて
いるにもかかわらす一ベンゼンの干渉が危く、アンモニ
ア濃Ｗ　（９，５ｐｐｍｌ　Ｋ正確に対応した出力が得
られたことを示してお粉１反応管３を通すと七によって
ベンゼンが実質的に完全に酸化されたことを示している
。次に、モードＦではアンモニアをゼロとし、ベンゼン
１０ｐｐｍを流した時も、ベンゼンは実質的に完全に酸
化され、アンモニア（Ｏｐｐｍ）Ｋ相当する出力■・を
示した。同様な実験を、アセチレン、エチレン、プロピ
レン。

トルエン等でも打力い反応管３を通すことＫよ抄全て実
質的に完全に酸化され、したがって干渉がゼロとなるこ
とを確認した。

第２図の石英管３１およびその内部に置かれた部材であ
る石英ウール３４は、それぞれガラス管およびガラスウ
ールであってもよい。要はアンモニアガスに還元作用と
か特定の酸化作用とかを含む化学変化を与える触媒作用
を持った物質でなければ良い。また石英管３１の代りに
ステンレス管を用いてもよく２石英ウールの代９に酸化
触媒を用いてもよい。酸化触媒としては気相酸化触媒と
して−Ｎに良く知られているＶ＊ＯＩｍ　ＭｍＯｎ　ｍ
　Ａｇｍ０ｅＦｅ＊Ｏｓ。

Ｃｕ驚０．　ＭｎＯ富、　Ｃｏｏ、　８％０なとの金属
酸化物、’ｐｔ。

Ｐｄ＊　Ａｇｏ　Ｃｕ１Ｎｔなどの金属、マンガン、コ
バルト。

クロム、鏑などの有機酸塩が用いられる。これらの酸化
触媒を用いれば、第５図に示した酸化温度は下がり、し
たがって反応管３の温度（触媒の温度）が１００〜４０
０Ｃで実質的に７全に酸化することができる。

環境大気中のアンモニアを測定する場合は、アンモニア
濃度が高々数１０１）Ｐｂと低いため、紫外線式アンモ
ニア分析計のセル社長光路セルを使用せざるを得ない。

この場合、セル容積が数リッターと大きいため試料ガス
流量もおよそ１０ｔ／ｍｉｎ　程度で吸入する必要があ
る。したがって、この場合は反応管の長さを増すこと、
および断面積を増すことが必要である。要は流量を増減
する場合は反応管内部の熱媒体または酸化触媒と試料ガ
ス中の炭化水素との接触機会を同等に保つように反応管
を設計すればよい。

また２石英管３１を十分長くすれば、それ自身が熱媒体
となるから、その内部に部材３４（実施例でけ石英ウー
ル、または酸化触媒等）を結める必要はない。このよう
な構成の反応管にあっては、試料ガス分子は反応管の管
壁に繰り返し衝突しながら１反応管を通過して行くこと
になる。管壁の温度はアンモニア分子に対しては反応を
生ぜず、しかも、不飽和炭化水素、芳香族炭化水素など
、測定の妨害となる分子を実質的に完全に酸化させる温
度に加熱保持されていることになる。また、この場合で
も９石英管３１の代りにガラス管、ステンレス管、アン
モニアに化学変化を与えないその他の金属管、または酸
化触媒作用のある物質で作られた管であって屯よい。

実施例で用いた分析計（４）は特願昭５２−９４００１
号に開示した分析計と同等のものであるが、これの代り
に吸光度を測定する分光光度計式の分析計でもよい。

以上説明した通り２本発明は不飽和炭化水素および芳香
族炭化水素などを実質的に完全に酸化させ、しかもアン
モニア分子に対しては不活性な反応管を試料ガス系に採
用した。また、この反応管社試料ガスを通過可能とし９
通過する試料ガス中に含まれるアンモニアに対しては反
応な生ぜしめることがなく、シかも、試料ガ玉中に含ま
れる不飽和炭化水素およ・び芳香族炭化水素に対しては
。

それぞれをほぼ完全に酸化せしめる特性を有する温度に
加熱保持する手段を備えた。このような特性であるから
、炭化水素を含まぬ試料ガスを測定することに何ら支障
を生じないことは明らかである。筐た１反応管を試料ガ
ス流路に沿って試料ガス導入口に続く前段位置に配置し
９反応管の後段に紫外線式分光計のセルを配置する構成
より々ってお抄、従来不可能であった前記炭化水素が含
まれている試料ガス中のアンモニアの連続測定が可能と
なった。特に、近年環境大気中のアンモニア計測の必要
性が叫ばれてはいるが０本発明はこの用途に使用できる
自動計測器として唯一の本のを現に捉供することができ
たのである。

【図面の簡単な説明】

ａｔ図は本発明の一実施例を示すブロック図。 第２図は反応管の一実施例を示す図。 第３図は反応管の性能を調べる実験のブロック図を 第４図（ａ）　Ｆｉ反応管の性能を調べる実験の結果を
示す図、（ｂ）は実験の各モードの説明図。 第５図は各物質の最低酸化温度を示す。 ３・・・・・・反応管、４・・・・・・紫外線式分光計
。 ５・・・・・・テフロン管、３３・・・・・・ヒータ。 ３４・・・・・・部材（石英ウール）、３５・・・・・
・保温材。 ３６・・・・・・熱電対、３７・・・・・・温度調節器
。 ３８・・・・・・ヒータに電流を流す電線。 ３９・・・・・・補償導線、　ＮＨｓ・・・・・・アン
モニア。 Ａｉｒ・・・・・・清浄空気。 代理人　　小　池　龍太部 １１　国 宵　、５−［１ ｖＪｚ園 ￥）４図　　（Ｑ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　アンモニアを含有し、ときに不飽和炭化水素
   および／または芳香族炭化水素を含有することがある試
   料ガスを吸入する試料ガス導入口（２）と；前記吸入さ
   れた試料ガスを通過可能とし、前記通過する試料ガス中
   に含まれるアンモニアに対しては反応を生ぜしめること
   がなく、シかも前記不飽和炭化水素および芳香族炭化水
   素に対して祉それを実質的に完全に酸化する特性を有す
   るように高温に加熱保温する手段（３３，３５，３６，
   ３７，３８゜３９）を備えた反応管（３）と： 前記反応管を通過した試料ガスを受は入れるセル（４１
   ）とから成る試料ガス系（１，２，３，６，４１）を有
   することを特徴とする紫外書式アンモニアガス分析計。
2. （２）　前記反応管が、試料ガス分子をその管壁に繰り
   返し衝突させ力から通過せしめ得る長さの経路を有し、
   かつ該経路の管壁が前記特性を有するように高温に加熱
   保持されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の紫外線式アンモニアガス分析計。 悔　前記反応管が、試料ガス通過経路中に前記特性を有
   するように高温に加熱保持された部材（３４）を備えて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の紫外
   線式アンモニアガス分析計。