JPS60178353A - 水中の窒素化合物の分析方法および装置 - Google Patents

水中の窒素化合物の分析方法および装置

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JPS60178353A
JPS60178353A JP3499484A JP3499484A JPS60178353A JP S60178353 A JPS60178353 A JP S60178353A JP 3499484 A JP3499484 A JP 3499484A JP 3499484 A JP3499484 A JP 3499484A JP S60178353 A JPS60178353 A JP S60178353A
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water
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Koji Shimizu
康次 清水
Satoshi Nishikata
西方 聡
Hiroshi Hoshikawa
星川 寛
Tadashi Kato
忠 加藤
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Fuji Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18Water
    • G01N33/182Water specific anions in water

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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は工場排水、下水処理場放流水、河川水などに
含有される微量の窒素化合物の分析方法および装置に係
り、特に懸濁物質などを含有する水中の微量の窒素化合
物量を簡便に、しかも精度よく測定する分析方法および
装置に関する。
〔従来技術とその問題点〕
近年、湖沼や内海などの閉鎖性水域において窒素、リン
などによる富栄養化が問題となっておシ、水道水の異臭
味の発生、魚貝類の死滅等の障害も発生している。この
ため環境庁では富栄養化防止対策の一環として湖沼の窒
素、リン等に係る環境基準を告示した1、今後はさらに
海域の環境基準、排水規制などの告示も予定されている
これらの告示により水中の低濃度の窒素、リン等ケ鞘度
よく測定する必要があり、この告示の中には水中の低濃
度の窒素、リン等の分析方法が示されている。このうち
、窒素の分析方法は一定量の試別にアルカリ性ベルオキ
ソニ硫酸カリウムを添加し、オートクレーブ中で120
℃の議席で30分間加熱分解して窒素化合物を硝hβイ
オノ(以下No、と記す)にしたのち、生成し/ξNO
3Elを測定して水中に含まれる全窒素量をめる方法で
ある。
この分析方法において、オートクレーブ中で加熱分解丈
る操作は反応容器が高温、高圧にさらされるため、該容
器の劣化が起こり、容器の密閉性が悪くなって繁雑な保
守を必要とする。またこの方法はオートクレーブを使用
するため、自動化が困難であるー さらに、水中の全窒素量を測定する装置とじて全窒素分
析装置が市販されているが、試料をマイクロンリンジで
採取するため、懸濁物質を含む水の分析はできない。ま
た、これらの装置は試料中の窒素化合物を800℃〜1
000℃の温度で加熱分解する方式を採用しているため
、分解後の残亙が分解炉内に張り、閉塞の恐れがある。
〔発明の目的J この発明は懸濁物質などを含有する水中の微量の窒素化
合物を簡便に、かつ精度よく測定する、水中の窒素化合
物の分析方法および装置を提供することを目的とする。
〔発明の要点〕
前述の目的を達成するため、本発明分析方法によれば、
窒素化合物を含有する試料水をアルカリ性の条件下でオ
ゾンと接触させて前記窒素化合物を硝酸イオンに酸化分
解し、次いで前記試料水中に共存する未分解物質を吸着
材で吸着除去したのち、前記硝酸イオンを紫外線吸収法
により測定して試料水中の窒素化合物量をめることを特
徴とし、さらに本発明装置によれば、窒素化合物を含何
する試料水の採取系統、アルカリ剤供給系統およびオゾ
ン供給系統をそれぞれ備えた、前記試別水中の窒素化合
物をアルカリ性の条件下でオゾンと接触させて硝酸イオ
ンに酸化分角?rする反応槽と、前記試別水に共存する
未分解物質を吸着除去する吸着利の充填された吸着塔と
、前記酸化分解により生成された硝酸イオンを測定する
紫外線吸収計とからなることを特徴とする。
〔発明の実施例〕
通常、水中の窒素化合物はアンモニウムイオン(NH,
) 、糠硝酸イオン(No、、 )などの無機態窒素お
よびタフバク質などの有機態窒素として存在している。
水中の全窒素量を測定する場合、これらの窒素化合物を
酸f上方層してNo3− に変えたのち、このNO,−
を測定して全窒素量をめるのが一般的である3、 以下、本発明にかかる分析方法および装置を添イ」図面
を用いて詳述する。第1図は本発明装置の一具体例を示
すフローシートであって、試料水の採取系統A1アルカ
リ剤供給系統Bおよびオゾン供給系統Cをそれぞれ備え
た反応槽5を含む前処理部D、試料水中に共存する未分
解物質を吸着除前処理部りにおける試料水の採取系統A
は試料採取管1、ポンプ2ならびにストップバルブ7か
ら構成され、また、アルカリ剤供給系統Bld′フルカ
リ溶液タンク3、ポンプ4ならびにストップバルブ6か
ら構成され、かつオゾン供給系統Cは酸素ガスボンベ、
オゾン発生機9、切換コックJ1、ならびに散気管10
から構成され、それぞれ反応槽5に連結される。
試料水は試料採取管1全通してポンプ2によって反応槽
5に一定量採取される。次いでアルカリ溶液タンク3に
入れられている水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液を
ポンプ4によって反応槽5に滴下し、上記試II水のp
H値をアルカリ住処する。その後、ストップバルブ6.
7を閉じて試料水中にオゾンを通気する。オゾンは酸素
ガスボンベ8中の酸素ガスをオゾン発生機9に送って発
生させる。このときの原木1ガスは酸素ガス以外に空気
であってもかまわない。しかし、空気を原料ガスとした
ときには空気中に含まれる窒素に起因する窒素酸化物も
オゾンと同時に発生する。この窒素酸化物は試料水に溶
解してNO3−となり、測定値に正誤差を与えるため、
試料水にオゾンを通気する前にアルカリ溶液などによっ
てこの窒素酸化物を吸収°除去する必要がある。オゾン
の濃度は酸素ガスの流量とオゾン発生機9の電圧調整器
(図示せず)により変えられる。オゾン発生機9により
発生したオゾンは切換コック11を通して散気管10か
・ら試Fl水中に送られて試料水中の窒素化合物を酸化
分解する。反応に使われなかったオゾンは切換コック1
2を通して排オゾン分解器14により無害な酸素に分解
されて大気中に放出される。一定時間オゾンを試料水に
通気したのち、切換コックI1. 、12を切換えてオ
ゾンをバイパス管13を通して排オゾン分解器14に導
入し、前述と同様、オゾンは無害な酸素に分解され、大
気中に放出される。
水中の窒素化合物とオゾンとの反応は溶液のpHにより
変化する。このため溶液のpHと窒素化合物の分解率の
関係を塩化アンモニウム水溶液を標準試料として調べ、
結果を第2図に示した。
第2図は塩化アンモニウム(窒素として1on17tの
濃度)の水溶液1.5tに硫酸あるいは水酸化ナトリウ
ム溶液を添加混合してpHを2.5〜12.8に調整し
、オゾン発生機で発生したオゾンを反応槽に散気管を通
して送9込んで試料と60分間気液接触させ、塩化アン
モニウムの分解率と溶液のpHの関係を調べたものであ
る。この結果によれば、溶液のpHが44附近から塩化
アンモニウムはオゾンによりl!112化分解され、p
HIt以上では塩化アンモニウムの約90%(従来法と
ほぼ同率)以上が分解していることがわかる。寸だ、こ
の分解により塩化アンモニウムはNO3′ になってい
る1、シたがって、水中の窒素化合物をオゾンで分解し
てNo3−にするためには溶液のpHを11以上にすれ
ばよいことがわかる。
オゾンを通気して含有窒素化合物をNo、−に酸比分解
された試料水はストッパー15を開いて試料すなわち、
受器】6に入れられた試料水はポンプ17によってろ退
部J8に送られ、ここで懸濁物質を除去した後、吸着利
、例えば活性炭の充填された吸着塔19を1.Ijって
試オー1水中に共存するn機物質等の未分7II11!
物質が吸着除去される。しかし、試料水中にはNa+イ
オンが存在しているのでNo、は吸着されずに吸着塔1
9を通過する。
第3図は活性炭の添加層を変化させてNO「 が活性炭
に吸着されるかどうかを調べたもので、窒素として1.
 mg/ tの濃度のNO,、−標準溶液に活性炭を添
加し、そのろ液中のNO3−濃度を測定してNOi の
回収率をめたものである。それと同時にNa+イオンと
してNacl Q、8gをNO,標準溶液1.00m1
!に添加した試料水にも活性炭を添加してNO3−の回
収率をめた結果も記しである。このようにNa+イオン
を添加すれば試料水中のNo。
は活性炭に吸着されないので好都合である。
吸着塔19を通って紫外領域に吸収を示す着色成NO,
’−測定部Fに送られる。すなわち、前記試料水は紫外
線吸収計20に送られ、22onm の波長での吸収量
を測定し、あらかじめ作成された検量線からNo、の濃
度をめ、試料水中の全窒素濃度が計算される。測定が終
了した試料水は試料排出管22を通って排出される。2
Jは記録計である。
NOi の吸収は第4図に示すように302nmと20
5 nm に吸収の極大があることが知られている。
しかしながら302nmでの吸収は205nm での吸
収にくらべてその感度は低く 、5omy/ tの濃度
の標準液を測定した場合、302nmでの吸光度が0.
02であるのに対し、205nInでは2,25である
。したがって、本発明で対象とするような低濃度(]O
mg/を以下)の窒素化合物を含む試料水の場合は20
5nmで測定すれば試料水を濃縮せずにそのまま測定で
きる。しかし、20Onm付近は第4図に示したように
NO「 以外のハロゲン化物イオンの吸収も大きいので
、このハロゲン化物イオンの影響が少なく、かつ感度の
あまり低くない220〜250250n’m にするこ
とにより低濃度のNO3″ を濃縮せJ″、かつ他の共
存イオンの妨害もなく測定することが可能となった。検
量線の−・例を第5図に示す。この倹最線は長さ10胴
の測定セルを用い、220 nmの波長で作成したもの
で、定量下限は0、(J5 hq/lである。またセル
長さをこれより長くすれば、″よシ低濃度のNo、を測
゛ア≧できる。この紫外線吸収計は220nm (7)
波長の光を透過する干渉フィルタを備えた吸収量である
が、220nmの測定波長を設定できる分光々度量でも
よい。
上述した本発明装置を用いて某下水処理場の2次放流水
を試料水としてオゾンによる分)φfを行ない、NOE
用−の測定を行った。試料水中の全窒素量ハ環境庁告示
のベルオキソニ硫酸カリウムヲ用いた分解方法で分解し
、測定した結果、11.9■/lであった。そのときの
吸収量l線を第6図に示す。
第6図の吸収曲線はNO3−濃度が高いため、試料水を
10倍に希釈して測定した。この結果、測定の妨害とな
る有(森物等は吸着塔により除去されており、第5図の
検量線よりNO3鼠をめると、11.11ny/lで全
窒素量の94%が分解されていることがわかる。
以上述べてきたように、オゾンによシ水中の窒素化合物
を分解し、生成したNO3−を紫外線吸収計で測定すれ
ば、水中の全窒素量が精度よくめられる。このオゾンに
よる分解方法は従来のオートクレーブによる分解方法と
異なり、試料水を加熱する必要がないため、反応槽の劣
化がなく、繁雑な保守をする必要がないばかりか、試料
水の量を少なくとも100Tnl程度採水できるので懸
濁物質中の窒素分も定量できる。また、220〜250
 n mの波長で生成したNOiを測定するの丁、試料
水の濃縮の必要もなく、かつ、フローセルを用いること
ができるので自動化した装置が構成できる。
〔発明の効果〕
上述のよおυ、この発明によれば、試料水のpHをアル
カリ性にしてオゾンを該試料水中に通気するようにした
ので、従来方法のように加熱の必要がないため、反応槽
の密閉性が悪くならず、保守を繁雑に行なう必要がなく
、かつ試料水をマイクロンリンジで採水する必要がない
ため、懸濁物質を含む試料水でも正確な全窒素−含有量
をめることができる。また分解により生成したNO3−
を波長を220〜250 nmに設定した紫外線吸収計
で測定し、試料水中の全窒素量をめるようにしたので、
懸濁物質を含む水中の微量の窒素fヒ合物量を簡便に、
しかも精度よく測定する分析方法ならびに装置が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの本発明装置の一具体例のフロー7−ト、第
2図は塩化アンモニウムの分解率と溶液のpH値の関係
を示すグラフ、第3図は活性炭の添加量とNOiの回収
率の関係を示すグラフ、第4図はNO3′の吸収曲線を
示すグラフ、第5図はNOiの吸光度と濃度の関係を示
す検量線図、第6図は吸着塔に有機物が吸着除去される
ことを示すグラフである。 A・・・試料水の採取系統、B・・アルカリ剤供給■ 
・試料水の採取管、3・・・アルカリ溶液タンク、5・
・・反応槽、9・・・オゾン発生機、10・散気管、 
】4・・排オゾン分解器、I6・・・受器、 18・ろ
退部、 19・・・吸着塔、 20 紫外線吸収計。 特許出願人 株式会社富士電機総合研究所同 1富士電
機製造株式会社 箋2周 Pli 箋3レ トb狂、!添力峰 (り/inθ勿l)答q目 製表λ(71m) 洛、5劇

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)窒素化合物を含有する試料水をアルカリ性の条件
    下でオゾンと接触させて前記窒素化合物を硝酸イオンに
    酸化分解し、次いで前記試料水中に共存する未分解物質
    を吸着材で吸着除去したのち、前記硝酸イオンを紫外線
    吸収法により測定して試料水中の窒素化合物量をめるこ
    とを特徴とする水中の窒素化合物の分析方法。 (2、特許請求の範囲第1項に記載の方法において、前
    記試料水がpH11以上のアルカリ性条件下でオゾンと
    接触されることを特徴とする分析方法。 紫外線吸収法によシ測定されることを特徴とする分析方
    法。 (4)窒素化合物を含有する試料水の採取系統、アルカ
    リ剤供給系統およびオゾン供給系統をそれぞれ備えた、
    前記試料水中の窒素化合物をアルカリ性の条件下でオゾ
    ンと接触させて硝酸イオンに酸化分解する反応槽と、前
    記試料水に共存する未分解物質を吸着除去する吸着材の
    充填された吸着塔と、前記酸化分解により生成された硝
    酸イオンを測定する紫外線吸収計とからなる水中の窒素
    化合物の分析装置。
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Cited By (5)

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