JPS6232366A - 単一試料のフローインジェクション分析による少なくとも2個の独立した滴定可能な種の滴定当量点の定量法 - Google Patents

単一試料のフローインジェクション分析による少なくとも2個の独立した滴定可能な種の滴定当量点の定量法

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JPS6232366A
JPS6232366A JP15636386A JP15636386A JPS6232366A JP S6232366 A JPS6232366 A JP S6232366A JP 15636386 A JP15636386 A JP 15636386A JP 15636386 A JP15636386 A JP 15636386A JP S6232366 A JPS6232366 A JP S6232366A
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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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は改良されt−フローインジェクション滴定分析
用の新規な装置々び方法に関する。
〈従来の技術〉 再現性ある正確な化学分析法の要求は医学、農学、薬学
の分野で増加(7続けている。この要求に応じて様々の
分析器がつくられている。それぞれの新規な分析器につ
いては、焦点は分析能力を増加させる装置及び分析方法
で必要な工程数を減少させる装置の構成に重点が置かれ
ている。
フローインジェクション分析器はこれらの要求を満たす
べくつくられている。かかる分析器は連続して流れろ溶
液中に注入された試料の特性と成分とを検出できる装置
である。フローインジェクション法(Flow 1nj
ection analysis)は勾配曲線として検
出できろ試薬流中の試料の再現性ある勾配を形成できる
分析装置にもとづくものである。
生成する勾配曲線について実施した測定は試料の特性と
成分の定量に使用される、。
フローインジェクション法の新tFJ 域1;l:フロ
ーインジエクション法の最善の特徴を滴定法技術と複合
させたフローインジェクション定t m [F l o
winjeetion titrimetry (FI
T)コの分野である。FtTは反応が完結する迄、既知
強度の標準反応溶液をゆっくり添加する、既知容積の溶
液の成分の定量的定量である滴定から導かねている。反
応の完結は溶液の色相変化(指示薬)又は電気化学的変
化によって多くは示される。
FITはプロセス制御用途で迅速で、簡単で、信頼性が
あり、用途が広く、そして正確な分析器W1ieつくろ
ために開発さねている。他のフローインジェクション分
析法と違って、FITはピーク高さよりもピーク巾にも
とづくものである。他のフローインジェクション分析法
とは対照的に、FITは時間に就いての濃度勾配をつく
り出す多量の試料分散を利用している。この濃度勾配の
+41が試料濃度の対数(log)に比例している。こ
の濃度勾配は“指数関数的濃度勾配”として知られてい
る。この指数関数的濃度勾配はフローインジェクション
分析時の混合室内での濃度勾配である。
フローインジェクション分析法を用いる単一点の滴定の
m念は、アナリテイカ・シミ力・アクタ(入na yt
iea Chimiea Actり第105巻(197
9年)第[37−75頁に見られるオヴ工・アストロー
ム(Ove八sへrom)の報告、′シングルーポイン
ト・タイトレーションズ(Sir+41e−Point
 Titrations) ” 、にm/塩基系につい
て述べられでいろ。酸及び塩基用のIt−4滴定装置に
ついてのアストロームの方法は参照電極、ガラスTi極
、300屯長混合コイル、及びテフロン注入配管よゆ成
る反応セルを用いる。検出電極を持つ反応セルを用いて
ただ1個の分析が実施できる。二元的な分析装置に対す
る要望が多年感ぜられている。
非分割の連続的フロー分析を用いた多重成分の微量成分
分析器は“コレスポンデンス”、アナリテイカル3ケミ
ストリー(“Correspondence″。
Analytieal Chemistry) 、第5
0巻、第4号、 (1978年)第654−656頁に
述べられている。しかしこの分析方法は極めて一俵的な
方法でしか教示されていない。化合物4−(2−ピリジ
ルアゾ)レゾルシノール(PAR)、鉛(n)及びバナ
ジウム(V)についての非分割の連続的フローを用いる
多重成分の微量成分分析は滴定法というより比色法であ
る。
FITを用いた、多重成分の微量成分分析、殊に苛性/
炭酸塩系についてのもの、は特定的な教示が未だ見出さ
れていない。
多重成分の微量成分分析に使用される装置には、一般に
反応セル、測定装置及び記録計又はデータ処理装置が包
含されている、アナリティカ・シミ力・アクタ (An
alytiea Chimiei Acta) 、10
9巻(1979年)第1−24頁に出ているプンゴール
等(Pungor、 et at)による“インジェク
ション・テクニック・イン・ダイナミック・フロー−ス
ルー・アナリシス・エレクトロアナリテイカル・センづ
一ズ(Inject、ion Technique I
n Dynamic Flow −Through A
nalysis With Eleetroanaly
tieal 5en−sors) ”参照、この装置は
多重終点FITに対して反応セル及び検出セルの両方の
役を果たすことがでさていない。本発明はかかる装置及
びそれに付随するFIT法を提供する乙とを目的として
いる。
既知の分析法は、苛性/炭酸塩反応中の独立的に滴定可
能な種の終点検出用にバッチ分析法を利用シている。ス
コップ(5cotts)のスタンダード・メソ・ソズ・
オブ・ケミカル・アナリシス(加工dard Meth
ods of Chemieal Analysis)
  (第5版。
第2256頁)に記載された様に、あるバッチ法は、水
酸化すIリウふと炭酸ナトリウムの二重終点測定がfa
t 7 y−ノー ルーyタレイン終点(NaOHをN
 a HS O。
とii、、 oに変換し; NaCO3をNaHCO,
に変換する)への硫酸による滴定と(bl更にメチルオ
レンジ終点(NaHCO,をNaHSO,、Co2及び
水に変換する)ヘノ硫酸による滴定によって行われてい
る。然し、バッチ法は、連続的定量的測定又は連続的滴
定分析が不可能であるので、多くの欠点を有する。バッ
チ滴定は周期的に停止ずろ必要があり、そして各反応完
結後、反応器を清浄にする必要がある。この既知分析法
は必要な結果を得るために長い分析時間が必要である。
従って連続流中の、非バッチ型の滴定装置で、独立的に
滴定可能な種の多重終点滴定についての要望が存在(7
でいろ。
公知の連続フローインジェクション分析法は、ジェー・
ルチカ及びイー ・エッチ・へンゼシ(JRuziek
a、 and  E、lL[[ansen) 、フa−
・インジェクション・アナリシス、ウィリー−インタル
サイエンス・ハブリケ〜ジョン(ケミカル・アナリシス
、第62巻) 、1981年[旺−」ジW↓コへ1昼a
lysis。
Wiley−[ntergeiI!nce Publi
cation、 (ChcmiCa! Ana−1ys
is、 Vol、 62)、19811に記載されてい
る様な連続フロー酸−塩基滴定用に開発されている。
単一チャンネルのルチヵ(Ruzicka)装置につい
ての問題は結甲が1成分の分析に限定さ第1たことであ
る。この問題を克服するために、ルヂヵとハンゼン(R
uzieka and Hansen)は、パリセント
デイビロップメンツ・イン・フロー゛インジェ々ジョン
・アナリシス:グラデイエント・テウニ・ソクス・アン
ド・ハイドロダイナミック・インジェクション“、アナ
リティカ・シミ力・アクタ[ Reeent  Dev
elop+aents  in  Flow  Inj
ection^nalysis:  Gradient
  Techniques  and  Hydrod
yna−mie Injection” 、 Anal
 tiea Chim’ea Aeta] 、第145
巻(1983年)第1−15頁に記載された、別の滴定
装置を開発した。然し、この連続フロー多重終点滴定装
置は単−成分酸一塩基滴定用の教示に限られている。特
に、著者ばI X 1 0−’M水酸化ナトリウムによ
る燐酸の滴定に焦点をしぼっており、多重成分ブローイ
ンジェクション法多重終点装胃を意図していない。
また、別のフローインジェクション滴定法が米国特許第
4.2 8 3.2 0 1号(DeFord et 
al.)で教示されており、これでは滴定液が2本の平
行な流体連絡回路に供給される。デフオード( DeF
ord)の教示は、複合体試料の複数個の終点検出用の
複数個の反応物流、分析器及び検出装置を使用するFI
T用の方法と装置を提供する。この教示は分析装置に関
して医学、薬学及び農学の分野のすべての要求を満たす
ものでは無い。デフオードの教示よりもより少ない装置
とより短い時間しか要すせず、複数個の終点に関するデ
ータを提供するフローインジェクション分析法について
の要求がある。単一の分析で多重終点滴定を実施するた
めの方法及び装置が多年求められている。本発明はこれ
らの教示を乗り越左て、試料のいくつかの種について非
線形多重終点FITを提供することを目的としている。
〈発明の構成〉 本発明は非バッチ形の連続的に流れる反応物、特に苛性
/炭酸塩滴定系についての、独立して滴定可能な(複数
の)種についての終点を検出できろ装置と方法を提供す
る。
より特には本発明は、キャリヤーの流れを設け; キャ
リヤー流中に多成分試料を導入し; 試料を規定された
流速で混合及び検出室に流し;混合及び検出室内に指数
関数的稀釈勾配を形成する、諸工程からなり、試料混合
物のそれぞれの種を混合室中で複数個の終点に単一反応
物を用いて滴定し; 且っ混合室中の試料のそれぞれの
種の濃度を、それぞれの種の当量点上の滴定時間の問の
関係を形成することによって、定量することを特徴トす
る、単−gtsのフローインジェクション分析による少
なくとも2個の独立した滴定可能な種の滴定終点の定量
法を提供する。
この方法は、複数個の終点を得ろために少なくとも2個
の酸/塩基中和反応を使用する工程を含む。
別の方法では、本発明の方法は、複数個の終点を得ろた
めに少なくとも2個の還元又は酸化反応を使用する工程
を更に有する。
本発明は又、入口孔及び出口孔を有する主室、該主室中
での流体の混合時に形成される気泡収集用ガストラップ
、及び該ガストラップに隣接して混合セル中に配置され
ている独立した滴定可能な種の終点検出用の検出器を有
する二重室化した混合セル; 該混合セル中に配置され
た検出装置;及び該混合セル中に配置された、該混合セ
ル中に乱流だけをつくり出すための該流体混合用の混合
装置;  を有することを更に有するフローインジェク
ション分析による少なくとも2種の独立した滴定可能な
種の滴定終点測定用の装置である。
〈B様の詳細〉 それぞれの種の当量点迄の滴定時間の間の関係を形成さ
せることによる、混合室中の試料のそれぞれの種の濃度
の一つの決定方法は次の等式によって示される: t、 =Vm+/Q [ln (Vs/Vm) −In
 Ct] +Vm/Q In (c、+c2)  (1
9および t2=Vm/Q [In (Vs/Vm) −In C
,] +V+a/Q In (C,+2C2)  (1
t9但し、t、は第一の種の当量点迄の時間であり:t
2は第二の種の当量点迄の時間であり;Vsは試料の容
積であり; V園は混合セルの容積であり;” Qは流速であり; C1は第一の種のモル濃度であり;そしてC2は第二の
種のモル濃度である。
濃度Csを持つ試料枠(プラグ)が濃度Ctを持った流
れている滴定液流に注入され、そしてついで混合室中に
入った場合、そして混合及び化学反応が瞬間的である場
合には指数関数的濃度勾配が形成される。試料及び滴定
液混合物の指数関数的濃度勾配は次に検出器に行き、そ
こで2個以上の信号遷移が得られる。これらの信号遷移
は不連続な流れ部分がそれぞれ酸性から塩基性に、塩基
性から酸性に顕著な変化を示す点である。第一の信号変
化はキャリヤーpHのき激な変化によって記述される滴
定当量点の通過;及び単一の滴定種の場合には、滴定の
終了を示す。これらの急激なpH変化はpH指示薬の使
用によって比色定量的に又はpHの測定によって電気化
学的に容易に検出できる。その他の滴定可能な種は類似
の方法[例えば、イオン選択性電極又は電流滴定装置]
を用いて検出できろ。
本発明の装置の一態様を図1及び図2に示す。
装置はハウジング12及びハウジング中の空洞14を有
する二重室化した混合セルを有する。空洞14中に配置
されて攪拌機16がある。検出装置は比色検出器でもよ
く、これは次に電気的に増幅器又は記録装置のいずれか
に電気的に接続されてL)X −八r’y F> ・i
 Hl 9 It n * 1. / l+出r”+f
f+9111T1近傍に配置されたガストラップ24を
有する構造である。ガストラップ24は本質上第二の空
洞をハウジング中に、空洞14中での多重終点滴定時に
形成される気泡を捕捉するために形成している。
空洞14はキャリヤー/試料流中に乱流を与える構造で
あり、一方ガストラップ24は層流を与え、そして反応
時に形成される如何なる気泡も捕集、収容する構造であ
る。トラップ24は空洞14の頂部にあって、ガスが空
洞14中に捕集されて残っており、実施される滴定測定
を混乱させるのを防止する。出口孔20はガストラップ
の底部と頂部との間の如何なる点に配置することができ
るが、然し図1に示す様に頂部の近傍に好ましくは配置
する。
本発明の方法及び装置を用いる苛性/炭酸塩系について
の典型的結果は次の多重成分系;について表1及び図3
で示されている。但し Cs=試p濃度、 Ct=滴定液濃度、 R=試料容積
/セル容積比、 T−滴定液の平均セル滞留時間、及び
  T、(RF、)= t 、+T、、 Ct   t
Iη(式中2 tl−等1点1迄の時間、 Fi−試料
濃度関数である)である。
等1点lに対応し、そして次に苛性/炭酸塩系:n、N
aOH+n、HCI −” n、NaCL+n、H20
n2Na2Co、+n2HCI −= n2NaHCO
3+n2NaCIn2NaHC03+n2HCI + 
n2NaCI+n2CO2+n211120   t2
そして時間t での滴定された種については:そして、
時間t で滴定された分子種については:nモルのNa
OH(濃度=C) n2モルのNa2C03(a度二02)F=C+2C nモルのNaC0(Cの濃度の当量) Tln R+Tln F、= t、+Tln Ctt、
=T(In R−In Ct)+Tln F、=a+b
 In F。
t = a+ b In(C+ C) j2= a+ b In (C,+ 2 C2)C+ 
C= In−’ (t /b−a/b) −KC,+ 
2 C2= In−’ (t2/b −a/b) = 
K2C=K  −K C=K −C=K −(K −K )=2K −K  
であり、そして使用した装置定数は; C=0.001モル/ l     R= 0.081
6  であり、T = 4.57m1n の測定から見出された。
次のデータ実施例は表1にまとめせれており、そこでは
試料サイズ(Vs)は1051であった。セルの容積(
Vm)は12.87m1であゆ、そして流速(Q)は2
8m1/winであった。
表」工 1.2  0.3962 4.1375   λ915
8  1.875   λ063  1.124  0
.4531.2  0.7925   λ9158  
 λ5809   λ075 4.713  1.18
8  0. &471.5  1.3019   :(
5749119334,730B、470  1.59
8  1.2952、6  0.3962  λ507
8   λ383B  4.563 5.375 12
66  0.52814  0.7925  1444
4  12226  5.117  8.217  1
314  0.82711  0.9057  121
75  18283  6.083 7.n3   λ
227  1.613&8  0.6038 2.38
41  13018 10.016 10゜392 8
.157  0.740& 7  0.8962  λ
3438  2.2545 10.225 10.70
6  &300  1.0019、0  1.8019
  2.2254   λ0712 10.983 1
1.683 9.175  1.753:(64,39
622,5262108819,76711,6504
,2&6  4.1534、8  0.8019  2
.9184   λ7800  7.750  8.4
67  4.592  0.9054.4   ′L0
000 2.7489   ′L4769 8.7B3
 10.050  4.672   λ145濃度C4
はモル/lで、そして時間は分(1n)である。この多
重終点系の直線的関係は図3に図示されている。
本発明を定景及び評価について当量の原則に関連させて
説明したが、本発明の範囲は特許請求の範囲に規定され
るものである。
【図面の簡単な説明】
図1は装置発明の好ましい?1様の略図である。 図2は図1の態様の52−2に沿っての断面図である。 図3は本発明の方法によって得られたデータを図示した
ものである。 特r+出a人 ザ ダウ ケミカル カンパニー代理人
弁珂士 斉藤武彦 2.J 同   弁理士  川 瀬 良 治 ゛)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、キャリヤー液体の流れを設け;このキャリヤー流中
    に多成分試料を導入し;この試料を規定された流速で混
    合及び検出室に流し;混合及び検出室内に指数関数的稀
    釈勾配を形成する、諸工程からなり、試料混合物のそれ
    ぞれの種を混合室中で複数個の終点に単一反応物を用い
    て滴定し;そして混合室中の試料のそれぞれの種の濃度
    を、それぞれの種の当量点迄の滴定時間の間の関係を形
    成することによって、定量することを特徴とする、単一
    試料のフローインジェクション分析による少なくとも2
    個の独立した滴定可能な種の滴定終点の定量法。 2、複数個の終点を得るために少なくとも2個の酸/塩
    基中和反応を使用する工程を更に有する特許請求の範囲
    第1項記載の方法。 3、複数個の終点を得るために少なくとも2個の還元又
    は酸化反応を使用する工程を含む特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 4、入口孔及び出口孔を有する主室、該主室中での流体
    の混合中に形成される気泡収集用ガストラップ、及び該
    ガストラップに隣接して混合セル中に配置されている独
    立した滴定可能な種の終点検出用の検出器を有する二重
    室化した混合セル;該混合セル中に配置された検出装置
    ;及び該混合セル中に配置された、該混合セル中に乱流
    だけをつくり出すための該流体混合用の混合装置;を有
    することを特徴とするフローインジェクション分析によ
    る少なくとも2種の独立した滴定可能な種の滴定終点測
    定用の装置。 5、該混合セルが固定された容積を有する特許請求の範
    囲第4項記載の装置。 6、該検出装置がイオン特異性電極を有している特許請
    求の範囲第4項記載の装置。 7、該検出装置が電流滴定装置を有している特許請求の
    範囲第4項記載の装置。
JP61156363A 1985-07-10 1986-07-04 単一試料のフローインジェクション分析による少なくとも2個の独立した滴定可能な種の滴定当量点の定量法 Expired - Lifetime JPH0772732B2 (ja)

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