KR20160048897A - ｐＨ 자동 조정 장치 - Google Patents

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KR20160048897A
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시스템 인스트루먼츠 컴퍼니 리미티드
고쿠리츠켄큐카이하츠호진 상교기쥬츠 소고켄큐쇼
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Abstract

실시 형태에서는, pH 조정의 도달비율(f)에 응하여 3방밸브(40)를 조작하는 제어를 실행한다. 스텝 128, 136의 처리를 행함으로써, 네뷸라이저(28) 내에 생긴 암모니아의 기포를 공기에 의해 압출하여 네뷸라이저(28) 내에 남은 암모니아수와 함께 분사구(28a)로부터 분사할 수 있다. 따라서, 네뷸라이저(28) 내에 암모니아의 기포가 대량으로 생기는 것을 억제하면서 pH 조정할 수 있다.

Description

ｐＨ 자동 조정 장치{AUTOMATIC PH ADJUSTMENT DEVICE}
본 발명은, pH 자동 조정 장치에 관한 것으로, 상세하게는, 고상(固狀) 추출의 전처리로서의 pH 조정에 사용하는 pH 자동 조정 장치에 관한 것이다.
중금속을 포함하는 미량원소의 분석은, 해양에서의 물질 순환 연구·수도물의 수질 검사·호수나 하천수의 수질 조사 등을 위해 행하여지고 있다. 이 미량원소의 분석에 즈음하여, 간섭 성분으로부터의 분리나 분석의 감도 향상을 목적으로 하여, 킬레이트 수지(chelate resin) 등을 이용한 고상 추출에 의한 미량원소의 분리 농축이 필요해지는 경우가 있다. 이 분리 농축을 행할 때에는, 액체 샘플을 미리 최적의 pH 조건으로 조정할 것이 요구된다.
또한, 미량원소의 분석 목적을 감안하면, pH 조정에서의 콘타미네이션(contamination) 요인은 극력 배제하여 두는 것이 바람직하다. 이에 관해, 본 발명자들은, pH 지시약의 변색 특성을 이용한 간접 측정법을 개발하고 있다(비특허 문헌 1). 이 간접 측정법에서는, pH 측정 기기로서 광센서를 사용하기 때문에, 측정 기기와 샘플의 접촉에 기인하는 콘타미네이션을 배제할 수 있다. 또한, 이 간접 측정법에서는, pH 지시약으로서 메틸옐로, 메틸오렌지 또는 메틸레드를 사용하고, pH 조정액으로서 암모니아를 사용하고 있다. 이들 지시약 및 조정액은 금속 성분을 충분히 낮게 억제한 고순도 시약을 사용함에 의해, 지시약이나 조정액에 기인하는 콘타미네이션도 배제할 수 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개2003-177093호 공보
비특허 문헌 1 : 쥬 얀베이 쥬(Zhu Yanbei), 아사카이 도시아키(Asakai Toshiaki), 치바 고이치(Chiba Koichi), 오노 미츠마사(Ono Mitsumasa), 쿠로다 토시하루(Kuroda Toshiharu), 나라 도미오(Nara Tomio), "미량원소의 분리 농축용 고상 추출 전자동 처리 시스템의 개발", 2011년도 일본 해양학회 춘계 대회 강연 요지집, 2011년 3월 14일, 159페이지
비특허 문헌 1의 개시 내용에 더하여, 본 발명자들은, pH 조정액의 공급 장치에 분무기를 채용하는 것을 검토하고 있다. 이와 같은 것도 분무기에 의하면 캐리어 가스에 의해 pH 조정액을 흡인·무화(霧化)할 수 있기 때문에, pH 조정액을 액상인 채로 공급하는 경우에 비하여 샘플 내의 수소 농도 분포의 치우침을 작게 하여, 조정 목표로 하는 pH에 안정적으로 도달시키는 것이 가능해지기 때문이다.
그런데, pH 조정액으로서의 암모니아수를 분무기로부터 분사하려고 하면, 분무기 내에 기포가 생긴다는 문제가 드러났다. 이것은, 캐리어 가스가 분무기로부터 토출될 때에 생기는 부압(負壓) 작용에 의해 pH 조정액 중에 녹아 있던 암모니아가 기화하기 때문이다. 암모니아의 기포가 많이 발생한 경우에는, 표면장력의 영향에 의해 연속 분사를 할 수 없게 되기 때문에, 안정적인 pH 조정에 지장을 초래한다는 문제가 있다.
본 발명은, 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것이다. 즉, pH 조정액의 공급 장치에 분무기를 채용하는 경우에 있어서, pH 조정을 안정적으로 행하는 것이 가능한 pH 자동 조정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1의 발명은, 상기한 목적을 달성하기 위해, pH 자동 조정 장치로서,
pH에 응하여 변색하는 pH 지시약이 첨가된 액체 샘플을 수용한 용기와,
pH 조정액으로서의 암모니아수 또는 탄산수를 저류(貯留)하는 조정액 보틀과,
상기 용기 내의 샘플 액면(液面)에 대향 배치된 분사구를 구비하고, 캐리어 가스에 의해 무화한 상기 조정액 보틀 내의 pH 조정액을 당해 분사구로부터 분사하는 분무기와,
상기 분무기와 상기 조정액 보틀의 사이에 배치되고, 상기 분무기와 상기 조정액 보틀을 연통하여 상기 분사구로부터 pH 조정액을 분사하는 액 분사 상태와, 상기 분무기와 외기를 연통하여 상기 분사구로부터 공기를 분사하는 공기 분사 상태를 전환하는 다방밸브(multi-way valve)와,
상기 용기의 외부로부터 조사되고 상기 용기를 투과한 광의 강도를 검출하는 검출 장치와,
상기 검출 장치에서 검출되는 광의 강도에 의거하여 상기 다방밸브의 연통상태를 전환하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
제2의 발명은, 제1의 발명에 있어서,
상기 검출 장치는, 상기 샘플이 목표 pH로 조정된 경우에 상기 pH 지시약에 흡수되는 특정 파장의 광의 강도와, 상기 pH 지시약에 흡수되지 않는 참조 파장의 광의 강도를 검출 가능하게 구성되고,
상기 제어 장치는, 상기 검출 장치에서 검출되는 상기 특정 파장 및 상기 참조 파장의 광의 강도로부터 강도비를 산출하고, 상기 목표 pH에 응하여 설정되는 목표 강도비와 당해 산출 강도비를 비교함으로써 상기 다방밸브의 연통상태를 전환하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
제3의 발명은, 제2의 발명에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 목표 강도비에 대한 상기 산출 강도비의 비율이 1을 포함하는 소정 범위 내에 있는 경우, 당해 비율이 1에 근접할수록 상기 액 분사 상태로 하는 기간을 단축하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
제1의 발명에 의하면, 액체 샘플을 수용한 용기를 투과한 광의 강도에 의거하여 다방밸브의 연통상태(連通狀態)를 전환할 수 있다. 이 연통상태의 전환은, 분무기와 조정액 보틀을 연통하는 상태(액 분사 상태)와, 분무기와 외기를 연통하는 상태(공기 분사 상태)와의 사이에서 행하여진다. 액 분사 상태로 제어함으로써, 조정액 보틀 내의 pH 조정액을 분무기에 보내고, 그 분사구로부터 분사할 수 있다. 공기 분사 상태로 제어함으로써, 분무기 내에 생긴 pH 조정액의 기포를 공기에 의해 압출하여 분무기 내에 남은 pH 조정액과 함께 분무기의 분사구로부터 분사할 수 있다. 따라서, 분무기 내에 pH 조정액의 기포가 대량으로 생기는 것을 억제할 수 있다. 따라서, pH 조정을 안정적으로 행할 수 있다.
제2의 발명에 의하면, 참조 파장의 광의 강도를 기준으로 하여 산출한 목표 강도비와 산출 강도비를 비교함으로써 다방밸브의 연통상태를 전환할 수 있다. 따라서, 용기의 불균일성이나, 용기의 설치 위치의 다름에 의한 영향을 최소화할 수 있기 때문에, 샘플의 pH 조정을 안정적으로 행할 수 있다.
제3의 발명에 의하면, 목표 강도비에 대한 산출 강도비의 비율이 1을 포함하는 소정 범위 내에 있는 경우, 당해 비율이 1에 근접할수록 분사 상태로 하는 기간을 단축하기 때문에, 샘플의 pH가 목표 pH에 근접할수록 pH 조정액의 분사량을 줄일 수 있다. 따라서, 샘플의 pH를 목표 pH에 맞출 수 있다.
도 1은 실시 형태의 pH 자동 조정 장치의 구성을 도시하는 개략도.
도 2는 네뷸라이저(28)의 확대 모식도.
도 3은 3방밸브(40)의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 4는 PC(42)에서 실행되는 처리 루틴을 도시하는 플로 차트.
이하, 도 1 내지 도 4와 실험례를 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태에 관해 설명한다.
[pH 자동 조정 장치의 구성]
도 1은, 본 실시 형태의 pH 자동 조정 장치의 구성을 도시하는 개략도이다. 본 실시 형태의 pH 자동 조정 장치(10)는, pH 지시약(메틸옐로, 메틸오렌지 또는 메틸레드)을 첨가한 액체 샘플(12)의 pH를 자동적으로 조정하기 위한 장치이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, pH 자동 조정 장치(10)는, 샘플(12)을 수용 가능한 4각형상의 본체부(14a)와, 샘플(12)을 출입하기 위한 개구부(14b)로 구성된 용기(14)를 구비하고 있다. 용기(14)는 폴리프로필렌제의 투명 용기이다. 단, 후술하는 특정 파장(λa) 및 참조 파장(λr)의 광의 양자(兩者)에 대해 높은 투과성을 나타내는 것이면, 용기(14)의 재료는 특히 한정되지 않는다.
본체부(14a)는 교반기(16)상에 설치되어 있다. 본체부(14a)의 내부에는 교반자(18)가 설치되어 있다. 교반기(16)는 전자 코일에 의해 교반자(18)를 저속 회전시키는 것이다. 교반자(18)를 저속 회전시킴으로써 샘플(12)을 완만하게 교반할 수 있다. 또한, 교반자(18)로서는, 회전 중에 본체부(14a)와의 접촉에 의해 마모하는 일이 없는 형상, 재료의 것이라면 특히 한정되지 않는다.
본체부(14a)의 일방의 측면에는, 특정 파장(λa) 및 참조 파장(λr)의 광을 발생시키는 광원(20)과, 핀 홀 판(22)이 설치되어 있다. 광원(20)으로서는, 예를 들면 LED 광원, 할로겐 광원, 텅스텐 램프 등이 채용된다. 핀 홀 판(22)의 중심에는, 광원(20)에서 발생시킨 광속 중의 일부를 투과하는 핀 홀(22a)이 마련되어 있다.
본체부(14a)의 타방의 측면에는, 그 중심에 핀 홀(24a)이 형성된 핀 홀 판(24)과, 상기 특정 파장광의 신호 강도(Ia) 및 참조 파장광의 신호 강도(Ir)를 측정하는 분광기(26)가 설치되어 있다. 분광기(26) 대신에, 상기 특정 파장광 및 참조 파장광에 대해 충분한 감도를 갖는 포토 다이오드, 광센서 등을 이용할 수도 있다.
또한, pH 자동 조정 장치(10)는, 암모니아수(36)를 분사 가능한 분무기(네뷸라이저)(28)를 구비하고 있다. 네뷸라이저(28)는 높이 조절 부재(도시 생략)에 부착되고, 개구부(14b)측부터 본체부(14a) 내에 삽입되어 있다. 네뷸라이저(28)의 분사구(28a)의 높이는, 샘플(12)의 액면에 접촉하는 일이 없도록 조절되어 있다.
도 2를 참조하면서, 네뷸라이저(28)의 구성에 관해 설명한다. 도 2는, 네뷸라이저(28)의 확대 모식도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 네뷸라이저(28)는, 캐리어 가스로서의 질소 가스를 유통 가능한 가스 공급관(30)과, 암모니아수(36)를 유통 가능한 액체 공급관(32)을 구비하고 있다. 가스 공급관(30)은, 가스 공급구(30a)와 가스 분사구(30b)를 구비하고 있다. 가스 공급구(30a)는, 질소 가스를 압축 토출하는 컴프레서(도시 생략)에 접속되어 있다. 액체 공급관(32)은, 액체 공급구(32a)와 액체 분사구(32b)를 구비하고 있다. 액체 공급구(32a)는, 비금속제의 튜브(34)와 접속되어 있다. 또한, 도 2에서는, 가스 공급관(30)의 내측에 액체 공급관(32)이 배치된 이중관 구조를 갖는 동축형의 네뷸라이저를 도시하였지만, 이 밖에 다중관 구조를 갖는 동축형이나, 크로스 플로형의 미세 분무를 특징으로 하는 네뷸라이저를 이용할 수도 있다.
재차 도 1로 되돌아와, pH 자동 조정 장치(10)의 구성에 관해 설명한다. 네뷸라이저(28)는, pH 조정액으로서의 암모니아수(36)를 내부에 수납한 조정액 보틀(38)과 튜브(34)를 통하여 접속되어 있다. 튜브(34)의 도중에는, 전자식의 다방밸브(3방밸브)(40)가 마련되어 있다. 3방밸브(40)는 내부 통로(40a)와 외기 연통관(40b)을 구비하고 있다.
도 3은, 3방밸브(40)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 내부 통로(40a)를 조정액 보틀(38)측으로 조작하면, 네뷸라이저(28)와 조정액 보틀(38)이 연통한다(열림상태). 한편, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 외기 연통관(40b)측으로 내부 통로(40a)를 조작하면, 네뷸라이저(28)가 외기와 연통한다(닫힘상태).
가스 분사구(30b)로부터 캐리어 가스가 토출될 때에는 부압 작용이 생긴다. 그 때문에, 3방밸브(40)를 열림상태로 하면, 조정액 보틀(38) 내의 암모니아수(36)가 내부 통로(40a) 내로 끌려가, 네뷸라이저(28)에 보내진다. 3방밸브(40)를 닫힘상태로 하면, 외기 연통관(40b)측의 공기가 내부 통로(40a) 내로 끌려가, 네뷸라이저(28)에 보내진다. 네뷸라이저(28)에 보내진 암모니아수(36) 또는 공기는, 질소 가스와 함께 분사된다. 단, 액체 분사구(32b)로부터 분사된 암모니아수(36)는 가스 분사구(30b)에 충돌하여 미세한 액적(液滴)으로 되기 때문에, 샘플(12)의 액면에는 무화한 암모니아수(36)가 분사된다.
또한, pH 자동 조정 장치(10)는, 제어 장치로서의 PC(42)를 구비하고 있다. PC(42)의 입력측에는 분광기(26)가 접속되어 있고, 분광기(26)로부터의 투과광 신호(44)가 PC(42)에 입력된다. 한편, PC(42)의 출력측에는 I/O 보드(46)를 통하여 3방밸브(40)가 접속되어 있고, PC(42)로부터의 개폐 신호(48)가 3방밸브(40)에 입력된다. 3방밸브(40)와 마찬가지로, PC(42)의 출력측에 교반기(16)나, 상기 높이 조절 부재가 접속되어 있어도 좋다. 또한, PC(42) 및 I/O 보드(46) 대신에, 기판 집적 컨트롤러를 사용하여도 좋다.
PC(42)는, 투과광 신호(44)에 의거하여 pH 조정의 도달비율(f)(후술)을 산출하고, 이 도달비율(f)에 응하여 개폐 신호(48)를 출력하고, 3방밸브(40)의 개폐 상태를 제어하도록 구성되어 있다. 또한, PC(42)의 내부 메모리에는, 각종 계산 모델이나 맵 등이 미리 기억되어 있다. 예를 들면, 도달비율(f)을 산출하기 위한 알고리즘이나, pH와 신호 강도(I)의 상관을 나타내는 신호 강도 맵 등이 기억되어 있다. 또한, 신호 강도 맵은, 예를 들면, pH 이미 알고 있는 샘플에 사전 설정한 파장의 광을 조사하고, 샘플을 투과한 당해 설정 파장의 강도를 측정하여 상관 관계를 얻음에 의해 작성된다.
[pH 자동 조정 장치의 특징]
상술한 바와 같이, pH 조정액으로서의 암모니아수를 분무기로부터 분사하려고 하면, 분무기 내에 암모니아의 기포가 생겨 버린다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 도달비율(f)에 응하여 3방밸브(40)를 조작하는 제어를 실행하고 있다. 도달비율(fi)은, 신호 강도비의 목표치(R0)에 대한 신호 강도비의 현재치(Ri)의 비율로서 표시된다. 현재치(Ri)는, 참조 파장의 신호 강도(Ir)에 대한 특정 파장의 신호 강도(Ia)의 비율로서 표시된다.
도 4는, 본 실시 형태에서, PC(42)에서 실행되는 pH 조정 처리 루틴을 도시하는 플로 차트이다. 또한, 본 처리 루틴의 시작시에 있어서, 목표 pH, 특정 파장(λa) 및 참조 파장(λr)은, pH 지시약의 변색 특성에 응하여 결정되어 PC(42)에 입력되어 있는 것으로 한다. 또한, 3방밸브(40)는 닫힘상태로 제어되어 있는 것으로 한다.
도 4에 도시하는 루틴에서는, 우선, 반복 회수(n)의 값이 제로로 설정된다(스텝 100). 반복 회수(n)는 도달비율(f)의 계측을 1회 행할 때마다 카운트되는 것이 고, 스텝 100의 처리를 행함으로써 전회 조정시의 카운트 수를 리셋한다.
계속해서, 목표 pH로부터 신호 강도비의 목표치(R0)가 계산된다(스텝 102). 구체적으로는, 우선, 상기 신호 강도 맵 중에서 목표 pH에 대응하는 맵이 탐색되고, 특정 파장(λa) 및 참조 파장(λr)의 각각에 대응하는 신호 강도(Ia0, Ir0)가 산출된다. 그리고, 신호 강도(Ia0)를 신호 강도(Ir0)로 나눔으로써 목표치(R0)가 산출된다.
계속해서, 신호 강도(Ia, Ir)가 계측된다(스텝 104). 신호 강도(Ia, Ir)의 계측은, 구체적으로, 광원(20)으로부터 특정 파장(λa) 및 참조 파장(λr)의 광을 교대로 조사함에 의해 행하여진다. 특정 파장광의 조사 중에 분광기(26)로부터 PC(42)에 입력되는 투과광 신호(44)에 의거하여, 신호 강도(Ia)가 계측된다. 참조 파장광의 조사 중에 분광기(26)로부터 PC(42)에 입력되는 투과광 신호(44)에 의거하여, 신호 강도(Ir)가 계측된다.
계속해서, 신호 강도비의 현재치(Ri)가 계산된다(스텝 106). 구체적으로는, 스텝 104에서 계측된 신호 강도(Ia)를 신호 강도(Ir)로 나눔으로써 현재치(Ri)가 계산된다.
계속해서, 도달비율(fi)이 계산된다(스텝 108). 구체적으로는, 스텝 106에서 계산된 현재치(Ri)를 스텝 102에서 계산된 목표치(R0)로 나눔으로써 도달비율(fi)이 계산된다.
계속해서, 도달비율(fi)에 대한 평가가 이루어진다(스텝 110∼136). 구체적으로는, 우선, 도달비율(fi)≤1이 성립하는지가 판정된다(스텝 110). 도달비율(fi)≤1이 성립한다고 판정된 경우는, 0.95<도달비율(fi)이 성립하는지가 판정된다(스텝 112). 0.95<도달비율(fi)이 성립한다고 판정된 경우는, 0.97<도달비율(fi)이 성립하는지가 판정된다(스텝 114). 0.97<도달비율(fi)이 성립한다고 판정된 경우는, 0.99<도달비율(fi)이 성립하는지가 판정된다(스텝 116). 0.99<도달비율(fi)이 성립한다고 판정된 경우는, 반복 회수(n)를 카운트한다(스텝 118).
스텝 110에서, 도달비율(fi)≤1이 성립하지 않는다고 판정된 경우, 스텝 118로 진행한다. 스텝 112에서, 0.95<도달비율(fi)이 성립하지 않는다고 판정된 경우, 3방밸브(40)가 열림상태로 제어된다(스텝 120). 이에 의해, 조정액 보틀(38) 내의 암모니아수(36)가 네뷸라이저(28)에 보내지고, 액체 분사구(32b)로부터 분사된다. 스텝 120의 처리 후는, 스텝 104로 되돌아와, 신호 강도(Ia, Ir)가 계측된다. 즉, 스텝 120부터 스텝 104로 되돌아오는 처리는, 0.95<도달비율(fi)이 성립할 때까지 반복해서 실행된다.
스텝 114에서, 0.97<도달비율(fi)이 성립하지 않는다고 판정된 경우, 3방밸브(40)가 열림상태로 제어되고(스텝 122), 대기 시간(0.1초)이 계측된다(스텝 124). 이에 의해, 조정액 보틀(38) 내의 암모니아수(36)가 당해 대기 시간이 경과할 때까지 네뷸라이저(28)에 보내지고, 액체 분사구(32b)로부터 분사된다. 대기 시간의 경과 후, 3방밸브(40)가 닫힘상태로 제어되고(스텝 126), 대기 시간이 재계측된다(스텝 128). 이에 의해, 당해 대기 시간이 경과할 때까지 외기 연통관(40b)측의 공기가 네뷸라이저(28)에 보내지고, 네뷸라이저(28) 내에 남은 암모니아수와 함께 액체 분사구(32b)로부터 분사된다. 본 스텝의 처리 후는, 스텝 104로 되돌아와, 신호 강도(Ia, Ir)가 계측된다. 즉, 스텝 122, 124, 126, 128을 경유하여 스텝 104로 되돌아오는 처리는, 0.97<도달비율(fi)이 성립할 때까지 반복해서 실행된다.
스텝 116에서, 0.99<도달비율(fi)이 성립하지 않는다고 판정된 경우, 3방밸브(40)가 열림상태로 제어되고(스텝 130), 대기 시간(0.05초)이 계측된다(스텝 132). 대기 시간의 경과 후, 3방밸브(40)가 닫힘상태로 제어된다(스텝 134). 스텝 130, 132, 134의 처리는, 기본적으로는 스텝 122, 124, 126의 처리와 마찬가지이다. 단, 스텝 132의 대기 시간은, 스텝 124의 대기 시간보다도 짧게 설정된다. 스텝 134의 처리 후, 대기 시간이 재계측된다(스텝 136). 스텝 136의 대기 시간은, 스텝 128의 대기 시간과 동일하게 설정된다. 스텝 136의 처리 후는, 스텝 104로 되돌아와, 신호 강도(Ia, Ir)가 계측된다. 즉, 스텝 130, 132, 134, 136을 경유하여 스텝 104로 되돌아오는 처리는, 0.99<도달비율(fi)이 성립할 때까지 반복해서 실행된다.
스텝 118에 계속해서, 반복 회수(n)≥3이 성립하는지가 판정된다(스텝 138). 스텝 138의 판정을 행함에 의해, 스텝 110∼116의 판정의 정밀도를 담보한다. 반복 회수(n)<3으로 판정된 경우는, 스텝 104로 되돌아와, 신호 강도(Ia, Ir)가 계측된다. 반복 회수(n)≥3으로 판정된 경우는, 3방밸브(40)가 닫힘상태로 제어된다(스텝 140). 이에 의해, pH 조정을 종료한다.
이상, 도 4에 도시한 루틴에 의하면, 스텝 128, 136의 처리를 행함에 의해, 네뷸라이저(28) 내에 생긴 암모니아의 기포를 공기에 의해 압출(押出)하여 네뷸라이저(28) 내에 남은 암모니아수와 함께 분사구(28a)로부터 분사할 수 있다. 따라서, 네뷸라이저(28) 내에 암모니아의 기포가 발생하는 것을 억제하면서 pH 조정할 수 있다. 따라서, 샘플(12)의 pH 조정을 연속적으로 행할 수 있다. 또한, 스텝 132의 대기 시간을 스텝 124의 대기 시간보다도 짧게 설정하기 때문에, 도달비율(fi)이 1.00에 근접할수록 암모니아수의 분사량을 적게 할 수 있다. 따라서, 샘플(12)의 pH를 목표 pH에 맞출 수 있다. 또한, 스텝 138의 판정을 행함에 의해, 스텝 110∼116의 판정의 정밀도를 담보할 수 있다. 따라서, 샘플(12)의 pH 조정을 고정밀도로 행할 수 있다.
더하여, 도 4에 도시한 루틴에 의하면, 스텝 110∼116의 판정에 이용하는 도달비율(fi)을 신호 강도비(Ra, Rr)에 의거하여 계산할 수 있다. 따라서, 용기(14)의 불균일성이나, 용기(14)의 설치 위치의 다름에 의한 영향을 최소화할 수 있기 때문에, 샘플(12)의 pH 조정을 안정적으로 행할 수도 있다.
그런데, 본 실시 형태에서는 pH 조정액에 암모니아수를 사용하였지만, 암모니아수와 마찬가지로, 금속 성분을 포함하지 않고, 또한, 감압 상태에서 기포가 생기는 성질을 갖는 탄산수를 사용하여도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는 pH와 신호 강도(I)의 상관을 나타내는 신호 강도 맵을 이용하여 신호 강도(Ia0, Ir0)를 산출하고, 이 신호 강도(Ia0, Ir0)로부터 신호 강도비의 목표치(R0)를 산출하였지만, pH와 신호 강도비(R)의 상관을 나타내는 신호 강도비 맵을 이용하여 목표치(R0)를 직접적으로 산출하여 좋다. 또한, 신호 강도비 맵은, 신호 강도 맵과 마찬가지로, pH와 신호 강도비(R)의 상관 관계를 얻음에 의해 작성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 스텝 112, 114, 116에 도시한 바와 같이 도달비율(fi)의 범위를 3단계로 설정하였지만, 4단계 이상으로 설정하여도 좋다. 이 경우에도, 스텝 124, 126에 도시한 바와 같이, 도달비율(fi)이 1.00에 근접할수록 대기 시간을 단축하면, 샘플(12)의 pH가 목표 pH에 근접할수록 암모니아수의 분사량을 적게 할 수 있다. 따라서, 샘플(12)의 pH를 목표 pH에 맞출 수 있다.
[실험례]
다음에, 실험례를 참조하면서, 본 실시 형태의 pH 자동 조정 장치에 관해 더욱 설명한다.
테스트 시료 : 0.7% 질산 용액 50㎖ 중에, 메틸레드 지시약(0.1%) 및 아세트산(99%) 0.5㎖을 첨가하고, 암모니아수(28%)를 사용하여 pH 조정을 행하였다. 특정 파장(λa)은 550㎚, 참조 파장(λr)은 650㎚로 하였다.
결과 : 특정 파장(λa) 및 참조 파장(λr)의 광의 신호 강도는 동시에 변화하기 때문에, 용기(14)의 설치 위치를 바꾸어도 안정적으로 pH 조정을 할 수 있다. 조정 목표 pH=6.0으로 하여 pH 조정을 행한 바, 8개의 독립한 테스트 시료 중, pH=5.9가 된 것이 1개, pH=6.0이 된 것이 5개, pH=6.1인 된 것이 2개였다. 각 테스트 시료의 조정은 5분 이내에 완료할 수 있었다.
이 결과로부터, 고상 추출에서의 미량원소의 회수율의 재현성을 확보하는데 충분한 정밀도로 pH 조정할 수 있음이 확인되었다.
10 : 자동 조정 장치 12 : 샘플
14 : 용기 20 : 광원
26 : 분광기 28 : 네뷸라이저
28a : 분사구 36 : 암모니아수
38 : 조정액 보틀 40 : 3방밸브
42 : PC 44 : 투과광 신호
48 : 개폐 신호

Claims (3)

  1. pH에 응하여 변색하는 pH 지시약이 첨가된 액체 샘플을 수용한 용기와,
    pH 조정액으로서의 암모니아수 또는 탄산수를 저류하는 조정액 보틀과,
    상기 용기 내의 샘플 액면에 대향 배치된 분사구를 구비하고, 캐리어 가스에 의해 무화한 상기 조정액 보틀 내의 pH 조정액을 당해 분사구로부터 분사하는 분무기와,
    상기 분무기와 상기 조정액 보틀의 사이에 배치되고, 상기 분무기와 상기 조정액 보틀을 연통하여 상기 분사구로부터 pH 조정액을 분사하는 액 분사 상태와, 상기 분무기와 외기를 연통하여 상기 분사구로부터 공기를 분사하는 공기 분사 상태를 전환하는 다방밸브(multi-way valve)와,
    상기 용기의 외부로부터 조사되어 상기 용기를 투과한 광의 강도를 검출하는 검출 장치와,
    상기 검출 장치에서 검출되는 광의 강도에 의거하여 상기 다방밸브의 연통상태를 전환하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 pH 자동 조정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 검출 장치는, 상기 샘플이 목표 pH로 조정된 경우에 상기 pH 지시약에 흡수되는 특정 파장의 광의 강도와, 상기 pH 지시약에 흡수되지 않는 참조 파장의 광의 강도를 검출 가능하게 구성되고,
    상기 제어 장치는, 상기 검출 장치에서 검출되는 상기 특정 파장 및 상기 참조 파장의 광의 강도로부터 강도비를 산출하고, 상기 목표 pH에 응하여 설정된 목표 강도비와 당해 산출 강도비를 비교함으로써 상기 다방밸브의 연통상태를 전환하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 pH 자동 조정 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 목표 강도비에 대한 상기 산출 강도비의 비율이 1을 포함하는 소정 범위 내에 있는 경우, 당해 비율이 1에 근접할수록 상기 액 분사 상태로 하는 기간을 단축하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 pH 자동 조정 장치.
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