KR20210031757A - 용액 중의 목적 성분을 분리 또는 분석하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
간편하면서도, 환경으로부터의 오염도 없고, 안전하고 또한 효율적으로 용액 중의 목적 성분을 분리하는 것이 가능한 분리 방법, 및 그러한 분리 방법을 사용한 신속하고 또한 고정밀도인 목적 성분의 분석 방법이 제공된다. 이 용액 중의 목적 성분의 분리 방법은, 목적 성분을 포함하는 용액 및 목적 성분을 가스화 가능한 반응 시약을 준비하는 공정과, 용액 및 반응 시약을 유로에 연속적으로 송액하면서, 유로에 기포를 단속적으로 주입하고, 용액 및 반응 시약을 포함하는 혼합액이 기포에 의해 복수의 액적으로 분절된 기액 슬러그류를 생성하는 공정과, 유로에 있어서의 기액 슬러그류의 송액을 계속하고, 그것에 의해 각 액적에 있어서의 용액 및 반응 시약의 혼합 및 그것에 의한 목적 성분의 가스화, 그리고 가스화에 의해 발생한 목적 성분 유래 가스의 기포로의 이동을 촉진하는 공정과, 기포로 이동한 목적 성분 유래 가스를 흡수액으로 회수하는 공정을 포함한다.
Description
본 발명은, 용액 중의 목적 성분을 분리 또는 분석하기 위한 방법 및 장치에 관한다.
용액 중에 포함되는 목적 성분의 함유량을 결정하는 정량 분석에 있어서, 목적 성분을 정량하는 데 방해가 되는 방해 성분이 당해 용액 중에 혼재되어 있는 경우가 있다. 이러한 경우, 목적 성분을 방해 성분으로부터 분리하는 조작이 일반적으로 행해지고 있다.
이 점에서, 용액 중의 목적 성분을 가스화시킴으로써 기화 분리하는 방법이 알려져 있다. 예를 들어, 비특허문헌 1(JIS H 1403-2001 「텅스텐 재료의 분석 방법」)에는, Si의 분리에 관하여, 시료를 과산화수소로 분해하고, 황산을 더하여 산성 용액으로 하고, 이 산성 용액에 또한 불화수소산을 더한 후, 질소 가스를 통기하여 Si를 SiF4의 형태로 기화 분리시키는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2017-146123호 공보)에는, 상술한 비특허문헌 1의 Si 분리 방법에 있어서, 황산 대신에 질산을 사용하여 산성 용액으로 함으로써, 비특허문헌 1의 방법에서는 적용이 곤란했던 황산에 불용의 시료 등에 있어서도 Si를 분리 가능한 것이 개시되어 있다.
또한, 목적 성분을 포함하는 기체 샘플을, 목적 성분에 대하여 용해력이 크거나 또는 선택적으로 반응하는 흡수액에 연속적으로 접촉시킴으로써, 목적 성분을 회수하는 방법도 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 2(일본 특허 공개 제2004-233061호 공보)에는, 측정 대상 성분을 포함하는 기체 시료를 네브라이저에서 분출하여 디뉴더관으로 보내고, 당해 디뉴더관 내부에서 기체 시료와 액적상의 흡수액을 접촉시킴으로써 측정 대상 성분을 흡수액에 포집하고, 그 후 기액 분리통에서 흡수액을 기체로부터 분리하여 회수하는 기체 채취 장치가 개시되어 있다.
그런데, 연속 흐름 분석법이라고 불리는, 시료를 기체에 의해 분절하면서 시약과 함께 관 내에 연속적으로 주입하여 혼합하고, 이 혼합액을 반응 매니폴드에서 분해한 후, 검출기로 분석하는 방법이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 3(일본 특허 공개 제2009-288228호 공보)에는, 반응 매니폴드에서 10 내지 30분간 혼합액을 정지시키고, 80 내지 90℃의 온도에서 UV 조사를 행하면서 가열함으로써 혼합액을 분해하도록 설정된, 전체 질소 및 전체 인의 자동 분석 정량 관측 방법 및 장치가 개시되어 있다.
JIS H 1403-2001 「텅스텐 재료의 분석 방법」
그런데, 상술한 용액 중의 목적 성분의 가스화에 의한 기화 분리 방법에 의하면, 방해 성분의 영향을 받지 않고 목적 성분의 분석을 행하는 것이 가능해지기 때문에, 고정밀도이며 또한 고감도인 정량 분석에 적합하다. 그러나, 비특허문헌 1 등에 기재되는 종래의 방법에서는, 목적 성분을 용액 중에서 분리하기 위해, 가스를 (예를 들어, 약 30분간) 통기할 필요가 있는 등, 기화 분리에 필요로 하는 시간이 길고, 목적 성분의 신속한 분리 및 분석이 방해받고 있었다. 또한, 시료나 시약의 교환 시에 약품 손상을 입힐 위험성이 있는 것 및 저농도 분석에서는 환경으로부터의 오염이 발생할 수 있는 것도 과제로 되어 있었다. 따라서, 방해 성분의 영향이 배제되어, 안전하며 또한 환경으로부터의 오염이 없는 조건에서 분석을 신속히 행하는 방법이 요망되고 있다.
본 발명자들은, 금번, 용액 및 반응 시약을 기포에 의해 분절하면서 유로에 송액을 계속함으로써, 간편하면서도, 유로 내이기 때문에 환경으로부터의 오염도 없고, 안전하게 효율적으로 용액 중의 목적 성분을 분리할 수 있고(예를 들어, 약 2분간), 그것에 의해 신속하고 또한 고정밀도로 목적 성분의 정량 분석을 행할 수 있다는 지견을 얻었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 간편하면서도, 환경으로부터의 오염도 없고, 안전하게 효율적으로 용액 중의 목적 성분을 분리하는 것이 가능한 분리 방법, 및 그러한 분리 방법을 사용한 신속하고 또한 고정밀도인 목적 성분의 분석 방법을 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 그러한 분리 방법 또는 분석 방법을 실현 가능한 분리 장치 및 분석 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 용액 중의 목적 성분의 분리 방법이며,
목적 성분을 포함하는 용액 및 상기 목적 성분을 가스화 가능한 반응 시약을 준비하는 공정과,
상기 용액 및 상기 반응 시약을 유로에 연속적으로 송액하면서, 상기 유로에 기포를 단속적으로 주입하고, 상기 용액 및 상기 반응 시약을 포함하는 혼합액이 상기 기포에 의해 복수의 액적으로 분절된 기액 슬러그류를 생성하는 공정과,
상기 유로에 있어서의 상기 기액 슬러그류의 송액을 계속하고, 그것에 의해 각 액적에 있어서의 상기 용액 및 상기 반응 시약의 혼합 및 그것에 의한 상기 목적 성분의 가스화, 그리고 상기 가스화에 의해 발생한 목적 성분 유래 가스의 상기 기포로의 이동을 촉진하는 공정과,
상기 기포로 이동한 상기 목적 성분 유래 가스를 흡수액으로 회수하는 공정을
포함하는, 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 일 양태에 의하면, 용액 중의 목적 성분의 분석 방법이며,
상기 방법에 따라, 상기 용액에서 상기 목적 성분을 분리하는 공정과,
상기 용액에서 분리한 상기 목적 성분을 정량 분석하는 공정을
포함하는, 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 의하면, 용액 중의 목적 성분을 분리하기 위한 분리 장치이며,
목적 성분을 포함하는 용액 및 상기 목적 성분을 가스화 가능한 반응 시약을 흐르게 하기 위한 유로와,
상기 유로의 상류측에 마련되어, 상기 용액을 상기 유로에 연속적으로 주입하기 위한 용액 주입 수단과,
상기 유로의 상류측에 마련되어, 상기 반응 시약을 상기 유로에 연속적으로 주입하기 위한 시약 주입 수단과,
상기 유로의 상류측이고, 또한 상기 용액 주입 수단 및 상기 시약 주입 수단의 하류측에 접속되어, 상기 유로에 기포를 단속적으로 주입하고, 상기 용액 및 상기 반응 시약을 포함하는 혼합액이 상기 기포에 의해 복수의 액적으로 분절된 기액 슬러그류를 생성하기 위한 기포 주입 수단과,
상기 유로에 있어서의 상기 기액 슬러그류의 송액을 촉진하고, 그것에 의해 각 액적에 있어서의 상기 용액 및 상기 반응 시약의 혼합 및 그것에 의한 상기 목적 성분의 가스화, 그리고 상기 가스화에 의해 발생한 목적 성분 유래 가스의 상기 기포로의 이동을 가능하게 하는, 송액 펌프와,
상기 유로의 하류측 단부에 접속되어, 상기 목적 성분 유래 가스를 포함하는 상기 기포를 상기 기액 슬러그류에서 분리하기 위한 기액 분리기와,
상기 기액 분리기의 기체 출구에 접속되어, 상기 목적 성분 유래 가스를 흡수액에 흡수시켜 회수하기 위한 회수 수단을
구비한, 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 의하면, 용액 중의 목적 성분을 분석하기 위한 분석 장치이며,
상기 분리 장치와,
상기 분리 장치의 상기 회수 수단에 접속되어, 상기 목적 성분을 정량 분석하기 위한 분석 기기를
구비한, 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 분리 장치의 일례를 도시하는 시스템 흐름도이다.
도 2는 유로 내에 있어서의 기액 슬러그류를 개념적으로 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 실시예에서 준비한 분석 장치의 시스템 흐름도이다.
도 4는 예 A1에서 작성한 Si 검량선이다.
도 5는 예 B1에서 작성한 Si 검량선이다.
도 2는 유로 내에 있어서의 기액 슬러그류를 개념적으로 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 실시예에서 준비한 분석 장치의 시스템 흐름도이다.
도 4는 예 A1에서 작성한 Si 검량선이다.
도 5는 예 B1에서 작성한 Si 검량선이다.
본 발명의 방법은, (1) 용액 및 반응 시약의 준비, (2) 기액 슬러그류의 생성, (3) 목적 성분의 가스화, (4) 목적 성분 유래 가스의 회수 및 (5) 원하는 바에 의해 행해지는 목적 성분의 정량 분석의 각 공정을 포함한다.
도 1에 본 발명의 분리 방법에 바람직하게 사용되는 분리 장치의 일례를 도시한다. 도 1에 도시되는 본 발명의 분리 장치(10)는, 유로(12), 용액 주입 수단(14), 시약 주입 수단(16), 기포 주입 수단(18), 송액 펌프(20), 기액 분리기(22) 및 회수 수단(26)을 구비한다. 용액 주입 수단(14) 및 시약 주입 수단(16)은, 유로(12)에 있어서 기포 주입 수단(18)보다도 상류측에 마련된다. 용액 주입 수단(14) 및 시약 주입 수단(16)은, 그 어느 한쪽이 유로(12)에 있어서 더 상류측이어도 된다. 보다 바람직하게는, 용액에 포함되는 황산 등에 의한 점성 등의 영향을 경감하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 유로(12)의 상류측으로부터, 시약 주입 수단(16), 용액 주입 수단(14)의 순으로 유로(12)에 접속된다. 시약 주입 수단(16) 및 용액 주입 수단(14)을 거친 유로(12)에는 기포 주입 수단(18)이 더 접속되고, 기포 주입 수단(18)을 거친 유로(12)는 코일부(12a)로 유도된다. 코일부(12a)보다도 하류측에서는, 유로(12)의 하류측 단부에 기액 분리기(22)가 접속된다. 원하는 바에 따라, 송기 장치(24)가 유로(12)에 있어서 기액 분리기(22)의 근방의 상류측에 마련되어 있어도 된다. 회수 수단(26)은, 기액 분리기(22)의 기체 출구에 접속된다. 이하, 도면을 적절히 참조하면서, 공정 (1) 내지 (5)의 각각에 대하여 설명한다.
(1) 용액 및 반응 시약의 준비
목적 성분을 포함하는 용액 및 목적 성분을 가스화 가능한 반응 시약을 준비한다. 목적 성분은 반응 시약과의 반응 등을 거쳐서 기체 상태로 변화 가능한 임의의 성분이어도 된다. 목적 성분의 바람직한 예로서는, Si, F, As, Sb, Se, Ge, Cl 및 이들의 화합물을 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 목적 성분이 Si 혹은 그의 화합물, 또한/또는, F 혹은 그의 화합물이고, 더욱 바람직하게는 Si 혹은 그의 화합물이다. 목적 성분을 분리하는 대상 물질이 액체인 경우에는, 그대로 사용해도 되고, 혹은 임의의 액체로 희석해도 된다. 한편, 상기 대상 물질이 고체인 경우에는, 산, 알칼리, 또는 물 등의 액체를 사용하여 공지의 방법으로 용해시킴으로써 목적 성분을 포함하는 용액으로 할 수 있다. 예를 들어, 상기 대상 물질이 금속 또는 금속 산화물인 경우, 당해 금속 또는 금속 산화물에 불화수소산(1＋1) 등의 산을 적량 첨가하여 가압 분해를 행함으로써, 목적 성분을 포함하는 용액의 조제를 바람직하게 행할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 「시약 R(m＋n)」이란, 시약 R 및 물이 m:n(m 및 n은 자연수)의 체적비로 혼합된 시약을 의미한다.
반응 시약은 2종 이상이어도 되고, 그 경우에는, 전종류의 반응 시약을 따로따로 준비해도 되고, 혹은 일부 또는 전종류의 반응 시약을 혼합한 것을 준비해도 된다. 또한, 용액에 일부 또는 전종류의 반응 시약을 첨가하는 것만으로는 반응이 진행되지 않는(즉, 목적 성분이 가스화되지 않은) 경우에는, 용액에 미리 반응 시약의 일부 또는 전종류를 첨가해 두는 것은 허용된다.
(2) 기액 슬러그류의 생성
상기 (1)에서 준비한 목적 성분 함유 용액 및 반응 시약을 각각 용액 주입 수단(14) 및 시약 주입 수단(16)으로부터 유로(12)에 연속적으로 송액한다. 또한, 상기 송액을 행하면서, 기포 주입 수단(18)으로부터 유로(12)에 기포를 단속적으로 주입한다. 이렇게 함으로써, 용액 및 반응 시약을 포함하는 혼합액이 기포에 의해 복수의 액적으로 분절된 기액 슬러그류를 생성한다. 기포는 공기, 질소 가스, 아르곤 가스 등을 포함하는 것이어도 되고, 그 종류는 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 용액에 미리 반응 시약의 전종류를 첨가해 두는 경우에는, 시약 주입 수단(16)을 별도 마련하지 않고, 용액 주입 수단(14)으로부터 용액 및 반응 시약을 유로(12)에 연속적으로 송액하면 된다. 이 경우, 용액 주입 수단(14)은 시약 주입 수단(16)으로서도 기능한다고 할 수 있다.
용액 주입 수단(14)은, 용액을 유로(12)에 연속적으로 주입 가능한 수단 내지 기기라면 특별히 한정되지는 않고, 시판되는 오토 샘플러 등이 바람직하게 사용 가능하다. 시약 주입 수단(16)은, 반응 시약을 유로(12)에 연속적으로 주입 가능한 수단 내지 기기라면 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어 튜브나 펌프를 사용하여 반응 시약을 유로(12) 내에 흡인하는 등의 수단도 있을 수 있다. 기포 주입 수단(18)은, 유로(12)에 기포를 단속적으로 주입하여 기액 슬러그류를 생성 가능한 수단 내지 기기라면 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어 튜브나 펌프를 사용하여 기포를 유로(12) 내에 흡인하는 등의 수단도 있을 수 있다. 기포 주입 수단(18)은 용액 및 반응 시약의 점성이나 유량 등에 따라 기포를 주입하는 타이밍을 변경 가능한 것이 바람직하다. 이러한 용액 주입 수단(14), 시약 주입 수단(16) 및 기포 주입 수단(18)을 구비한 연속 흐름 분석 장치는 시판되고 있고, 예를 들어 비엘 테크 가부시키가이샤제의 오토 애널라이저라고 칭해지는 제품군을 들 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기액 슬러그류는 유로(12)의 단면을 점유하는 기포 G와, 이 기포 G에 의해 분절된 액적 L이 교대로 존재함으로써 구성된다. 액적 L은 유로(12)의 단면을 점유하지 않는 크기의 소기포를 포함하고 있어도 된다. 어떻게 하든, 기포 G의 존재에 의해 인접하는 액적 L끼리의 혼합이 방지되기 때문에, 다른 종류의 용액이나 별도 로트의 용액 등으로부터 목적 성분을 연속해서 분리하는 경우에 있어서도, 각 용액 사이에서의 상호 오염을 최소한으로 억제할 수 있다.
유로(12)는, 목적 성분 함유 용액 및 반응 시약을 흐르게 하는 것이 가능한 부재라면, 시판되고 있는 튜브 등을 이용할 수 있고, 특별히 한정되지는 않는다. 기액 슬러그류의 생성을 용이하게 행하는 관점에서, 유로(12)의 내경은 0.05 내지 20㎜인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 10㎜, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2㎜이다. 유로(12)는 수지로 구성되는 것이 바람직하고, 수지의 바람직한 예로서는 불소 수지, PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌) 등을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 내산성의 관점에서 불소 수지이다. 바람직한 불소 수지의 예로서는, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), PFA(테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체), FEP(사불화에틸렌·육불화프로필렌 공중합체)를 들 수 있다. 유로(12)는 목적 성분이 포함되지 않는 재료로 구성되는 것이 콘타미네이션을 방지하는 관점에서 바람직하다.
(3) 목적 성분의 가스화
송액 펌프(20)에 의해 유로(12)에 있어서의 기액 슬러그류의 송액을 계속한다. 이렇게 함으로써, 각 액적 L에 있어서의 용액 및 반응 시약의 혼합 및 그것에 의한 목적 성분의 가스화, 그리고 가스화에 의해 발생한 목적 성분 유래 가스의 기포 G로의 이동을 촉진한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 기액 슬러그류가 유로(12)의 하류측(도 2에서는 우측)으로 송액됨으로써, 개개의 액적 L 내에서 대류가 발생하여, 용액 및 반응 시약의 혼합이 촉진된다(믹싱 효과). 그 결과, 용액 중의 목적 성분을 포함하는 성분 A(목적 성분 그 자체일 수 있음)와 반응 시약 중의 성분 B(반응 시약 그 자체일 수 있음)가 반응하여 성분 AB가 생성된다. 또한, 생성한 성분 AB가 목적 성분 유래 가스여도 되고, 도 2에 도시된 바와 같이, 성분 AB가 혼합액 중에서 더 변화되어 성분 AB'으로 되는 경우에는, 성분 AB'이 목적 성분 유래 가스여도 된다. 어떻게 하든, 액적 L 내에서 발생한 대류에 의해 용액 및 반응 시약의 혼합이 촉진됨으로써 용액 중에 포함되는 목적 성분이 가스화된다. 이렇게 하여 목적 성분의 가스화에 의해 발생한 목적 성분 유래 가스인 성분 AB 또는 성분 AB'이 기포 G로 이동함으로써, 목적 성분이 기화 분리되게 된다. 이 점에서, 본 발명의 방법에 있어서는, 상기 믹싱 효과에 의해 용액 및 반응 시약의 혼합 및 목적 성분의 가스화가 촉진되는 것, 그리고 액적 L 및 기포 G가 기액 슬러그류를 구성함으로써 액상과 기상의 접촉 면적이 커지는 것에 의해, 목적 성분 유래 가스를 기포 G 내에 효율적으로 추출할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 방법에 있어서, 기포 G는 액적 L을 분절하여 상호 오염을 방지하는 효과뿐만 아니라, 기액 분배에 의해 목적 성분 유래 가스를 효율적으로 추출하는 매체로서의 효과도 발휘하는 것이다.
예를 들어, 목적 성분으로서 Si 혹은 그의 화합물을 포함하는 용액의 경우, Si는 불화수소산 및 황산 용액 중에서 혼합됨으로써 이하의 반응 1 및 반응 2가 발생한다. 또한, 반응식 중의 「⇔」는 가역 반응을 나타낸다.
반응 1: H2SiO3＋6HF⇔H2SiF6＋3H2O
반응 2: H2SiF6⇔SiF4＋2HF
즉, 황산 탈수 반응에 의해 상기 반응 1의 가역 반응이 우방향으로 진행된다. 또한, 반응 2에 나타낸 바와 같이, H2SO4 분자와 H2SiF6 분자의 충돌에 의해 SiF4 분자가 생성되고, 또한 H2SO4와 SiF4 분자의 충돌에 의해 SiF4가 가스화된다. 이 점에서, 비특허문헌 1에는, SiF4의 기화 분리를 행하기 위해, 용액에 대하여 질소 가스를 매분 1.0L로 30분간 통기하는 것이 개시되어 있다. 이에 비해, 본 발명자들의 지견에 의하면, 본 발명의 방법을 사용한 경우, Si를 포함하는 목적 성분 가스(전형적으로는 SiF4)가 수십초 내지 수분(예를 들어, 약 2분)으로 기포 G에 추출 가능한 것을 알 수 있었다. 이와 같이, 본 발명의 방법은, 용액 및 반응 시약을 기포에 의해 분절하면서 송액을 계속한다는 간편한 방법이면서도, 효율적으로 용액 중의 목적 성분을 분리할 수 있고, 그것에 의해 신속하고 또한 고정밀도로 목적 성분의 정량 분석을 행하는 것이 가능해진다. 또한, 동일한 용액 및 반응 시약의 송액을 계속하는 것에 의해 목적 성분을 분리하기 위해, 시료 및 시약의 교환 횟수를 줄일(경우에 따라서는 교환을 행하지 않을) 수 있고, 결과적으로 시료 또는 시약의 교환에 기인하여 약품 손상 등을 입을 위험성을 줄일 수 있다. 게다가, 목적 성분의 분리를 유로 내에서 행하기 위해, 환경으로부터의 이물 혼입에 의한 시료의 오염을 효과적으로 방지 내지 억제하는 것도 가능해진다.
상기 관점에서, 용액은 불화수소산을 포함하는 것이 바람직하고, 반응 시약은 황산을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 용액이 황산에 불용인 경우나 황산염 등의 침전이 발생하는 경우에는, 황산 대신에 질산이나 발연 질산 등의 다른 산을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 목적 성분을 용이하게 기화 분리시키는 관점에서, 목적 성분 유래 가스는 불화물 및/또는 수소화물의 형태인 것이 바람직하고, 불화물의 형태인 것이 보다 바람직하다.
목적 성분의 가스화는, 정량 분석할 때에 사용한 산 등의 영향을 적게 하는 관점에서, 용액의 비점 미만의 온도에서 행해지는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 가열을 필요로 하지 않고, 보다 한층 신속하게 목적 성분의 분리를 행할 수 있다. 따라서, 유로(12)에 대하여 가열을 행하지 않는 것이 보다 바람직하다. 또한, 여기서 말하는 가열이란, 히터 등의 유로(12) 외부의 가열 수단으로부터 유로(12)에 열을 부여하는 것을 의미하는 것이고, 용액 및 반응 시약의 화학 반응에 수반하는 열(즉, 반응열)을 포함하는 것은 아니다. 바꾸어 말하면, 본 발명의 분리 장치(10)는 가열 수단을 갖지 않는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 분리 장치(10)를 보다 한층 간편하고 또한 저렴한 구성으로 하는 것이 가능해진다. 단, 정량 분석 시에 사용한 산 등의 영향이 적은 경우는 가열해도 된다.
송액 펌프(20)는, 유로(12)에 있어서의 기액 슬러그류의 송액을 촉진하고, 그것에 의해 각 액적에 있어서의 용액 및 반응 시약의 혼합 및 그것에 의한 목적 성분의 가스화, 그리고 가스화에 의해 발생한 목적 성분 유래 가스의 상기 기포로의 이동을 가능하게 하는 구동력을 액체에 부여 가능한 펌프라면 특별히 한정되지는 않고, 시판되는 다양한 펌프가 이용 가능하다. 특히 바람직하게는 연동 펌프 등의 튜브 펌프이다.
유로(12)의 적어도 일부는, 유로를 공간 절약으로 할 수 있는 관점에서, 나선상 또는 8자상으로 권회한 코일부(12a)를 이루고 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 나선상으로 권회한 코일부(12a)를 이루고 있다. 그리고, 기액 슬러그류의 송액을 계속하는 공정이 코일부(12a)를 통해 행해지는 것이 바람직하다. 특히, 코일부(12a)의 권회축의 방향을 수평 방향(즉, 코일부(12a)가 옆으로 쓰러진 상태)으로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 액적 L을 전도 혼화하는 것과 동일한 효과가 얻어지기 때문에, 용액 및 반응 시약 사이에서 비중에 차가 있는 경우 등에서도 혼합이 원활하게 행해져, 보다 한층 효율적으로 용액 중의 목적 성분을 분리하는 것이 가능해진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 코일부(12a)는, 기포 주입 수단(18)의 하류측이고, 또한 기액 분리기(22)(존재하는 경우에는 송기 장치(24))의 상류측에 위치하는 것이 바람직하다. 코일부(12a)는 시판되고 있는 코일 튜브를 사용할 수 있다. 코일부(12a)도, 유로(12)에 관하여 전술한 바와 같이, PTFE 수지, PFA 수지 등의 불소 수지제인 것이 바람직하다. 코일부(12a)의 코일 전체 길이는, 용액 중의 목적 성분의 분리가 충분히 행해지는 길이인 것이 바람직하고, 예를 들어 0.01 내지 10m, 전형적으로는 0.5 내지 2m이다.
목적 성분의 신속한 분리와 목적 성분의 회수율의 밸런스를 도모하는 관점에서, 예를 들어 기액 슬러그류의 송액 속도는 0.01 내지 100mL/분이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 50mL/분, 더욱 바람직하게는 1 내지 10mL/분이다.
(4) 목적 성분 유래 가스의 회수
기포 G로 이동한 목적 성분 유래 가스를 흡수액으로 회수한다. 이 공정은, 기액 슬러그류를 가스로 압출하면서 기액 분리기(22)에 도입하여 기액 분리를 행하고, 기액 슬러그류에서 분리한, 목적 성분 유래 가스를 포함하는 가스(즉, 기액 분리기(22)의 기체 출구로부터 배출된 가스)를 회수 수단(26)에 의해 흡수액에 접촉시킴으로써 행해지는 것이 바람직하다. 기액 분리기(22)는 목적 성분 유래 가스를 포함하는 기포를 기액 슬러그류에서 분리 가능한 것이라면 특별히 한정되지는 않고, 시판되는 기액 분리기가 사용 가능하다. 회수 수단(26)은, 목적 성분 유래 가스를 흡수액에 흡수시켜 회수 가능한 것이라면 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어 튜브나 송액 펌프 등을 사용하여 흡수액을 흡인 및 송액하는 등의 수단일 수 있다. 흡수액으로서는, 목적 성분 유래 가스를 충분히 용해 가능한 액체를 선택하면 된다. 바람직하게는, 흡수액은 목적 성분 유래 가스를 선택적으로 용해시키는 액체다. 예를 들어, Si 혹은 그의 화합물을 SiF4의 형태로 분리 및 회수하는 경우에는, SiF4를 용해 가능한 붕산, 알루미늄, 지르코늄 및/또는 희토류 원소를 포함하는 용액 등을 흡수액으로 할 수 있다. 또한, 기액 슬러그류를 기액 분리기(22)에 압출하기 위한 가스 종류는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 공기, 질소 가스, 아르곤 가스 등이어도 된다.
기액 분리를 효율적으로 행하는 관점에서, 기액 슬러그류에 가스를 더하여 기액 분리기(22)에 기액 분리 가능한 상태로 송입하기 위한 송기 장치(24)를 유로(12)의 기액 분리기(22)의 근방(예를 들어, 기포 주입 수단(18)의 하류측이고, 또한 기액 분리기(22)의 상류측)에 마련하는 것이 바람직하다. 송기 장치(24)의 예로서는 대기압 부근의 압력의 가스를 송기하는 에어 펌프나 압축 가스를 송기하는 컴프레서 등을 들 수 있다. 또한, 기액 분리기(22)의 하류측에 있어서, 목적 성분 유래 가스를 포함한 회수액(즉, 목적 성분 유래 가스를 회수한 흡수액)을 목적 성분 유래 가스를 포함하지 않는 가스(즉, 기액 분리기(22)의 기체 출구로부터 배출되어 흡수액과 접촉한 후의 가스)로부터 분리하기 위해, 추가적인 기액 분리기를 별도 마련해도 된다.
(5) 목적 성분의 정량 분석(임의 공정)
원하는 바에 따라, 상기 (1) 내지 (4)의 공정에 의해 용액에서 분리한 목적 성분을 정량 분석한다. 즉, 본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 상기 방법에 의해 용액으로부터 목적 성분을 분리하는 공정과, 용액에서 분리한 목적 성분을 정량 분석하는 공정을 포함하는, 용액 중의 목적 성분의 분석 방법이 제공된다. 본 발명의 분석 방법에 있어서는, 상술한 분리 방법에 의해 용액에 포함될 수 있는 방해 성분으로부터 목적 성분이 분리되어 있기 때문에, 당해 방해 성분의 영향이 배제된 고정밀도의 정량 분석을 행하는 것이 가능해진다.
목적 성분을 정량 분석하는 공정은, 분석 기기에 의해 행해지는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 본 발명의 분리 장치(10)와, 분리 장치(10)의 회수 수단(26)에 접속되어, 목적 성분을 정량 분석하기 위한 분석 기기(도시하지 않음)를 구비한, 분석 장치가 제공된다. 분석 기기는, 목적 성분의 종류나 농도 등에 따라 적절히 선택하면 되고, 그 종류는 특별히 한정되지는 않지만, 간편한 분석이 가능한 점 및 비교적 저렴한 점에서 흡광 광도계가 바람직하다.
목적 성분의 정량 분석을 행하기 전에, 회수액(즉, 목적 성분을 포함하는 흡수액)에 대하여 농축 조작이나 발색 조작 등의 전처리를 실시해도 된다. 전처리의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니고, 목적 성분의 종류나 농도, 혹은 분석 기기의 종류 등에 따라, 적절히 선택하면 된다. 예를 들어, 흡광 광도계에 의해 Si 혹은 그의 화합물을 정량 분석하는 경우에는, 비특허문헌 1 등에 기재되는 몰리브덴 블루법 등의 공지의 방법에 의한 발색 조작을 행하는 것이 바람직하다. 몰리브덴 블루법에 의한 발색 조작의 일례로서는, 회수액에 대하여, 산성 조건 하(예를 들어, pH0.9 부근)에서 몰리브덴산암모늄 용액 등의 발색 시약을 첨가하고, 반응 정지 후에 아스코르브산 용액 등의 환원 시약을 첨가하는 것을 들 수 있다. 이 점에서, 본 발명의 분석 장치는, 분리 장치(10)의 하류측이고, 또한 분석 기기의 상류측에 상기 발색 조작 등의 전처리를 행하는 수단(전처리 수단)을 구비하고 있어도 된다. 이와 같이 함으로써, 정량 분석 시에 필요한 전처리도 포함하고, 용액 중의 목적 성분의 분리로부터 정량 분석까지를 일괄하여 자동으로 행하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 본 발명의 방법 및 장치는 자동 분석 장치에 바람직하게 적용할 수 있다.
실시예
본 발명을 이하의 예에 의해 더욱 구체적으로 설명한다.
<분석 장치>
먼저, 이하의 예에 있어서 사용한 분석 장치의 구성 및 사양을 이하에 설명한다. 이 분석 장치는 도 3에 도시되는 시스템 흐름도로 표현되는 것이고, 이하에 나타나는 유로(코일부 이외), 코일부 및 기액 분리기 이외의 구성에 대해서는, 기본적으로 비엘 테크 가부시키가이샤제의 연속 흐름 분석 장치(오토 애널라이저, 형 번호: 오토 애널라이저 3형(AA3-R))에 상당한다. 또한, 각 구성 요소간을 연결하는 유로는, 이하에 나타나는 3종류의 튜브를 적절히 사용했다.
-유로: 불소 수지제 튜브(프레온 고교 가부시키가이샤제, 제품 번호: F-8007-009, 내경: 1.19㎜)
-유로: 불소 수지제 튜브(프레온 고교 가부시키가이샤제, 제품 번호: F-8011-001, 내경: 1㎜)
-유로: 불소 수지제 튜브(프레온 고교 가부시키가이샤제, 제품 번호: F-8007-007, 내경: 0.96㎜)
-제1 코일부: 불소 수지제 코일 튜브(비엘 테크 가부시키가이샤제, 제품 번호: TRA-8011-02, 튜브 전체 길이: 1m, 튜브 내경: 2㎜, 튜브 외경: 3㎜, 살 두께 0.5㎜, 코일 튜브의 개수: 1개)
-제2 코일부: 불소 수지제 코일 튜브(비엘 테크 가부시키가이샤제, 제품 번호: TRA-8011-02, 튜브 전체 길이: 1m, 튜브 내경: 2㎜, 튜브 외경: 3㎜, 살 두께 0.5㎜, 코일 튜브의 개수: 5개(서로 연결))
-제3 코일부: 불소 수지제 코일 튜브(비엘 테크 가부시키가이샤제, 제품 번호: TRA-8011-02, 튜브 전체 길이: 1m, 튜브 내경: 2㎜, 튜브 외경: 3㎜, 살 두께 0.5㎜, 코일 튜브의 개수: 2개(서로 연결))
-기액 분리기: (비엘 테크 가부시키가이샤제, 품명: PFA 정류탑, 제품 번호: PFA-1000-01)
도 3에 도시되는 분석 장치(110)는, 불소 수지제 튜브를 유로(112)로서 구비한다. 유로(112)는 상류측에서 분기되어 있고, 분기한 유로(112)는 송액 펌프(120)인 연동 펌프(튜브 펌프)를 개재시키면서, 오토 샘플러, 황산(5＋1)이 들어간 제1 시약 보틀 및 제1 기포 주입 장치에 각각 접속되어, 용액 주입 수단(114), 제1 시약 주입 수단(116) 및 제1 기포 주입 수단(118)을 구성한다. 또한, 제1 기포 주입 수단(118)은 용액 주입 수단(114) 및 제1 시약 주입 수단(116)의 하류측에 마련된다. 이 제1 기포 주입 수단(118)의 하류측에 있어서, 유로(112)는 나선상으로 권회된 제1 코일부(112a)를 갖고 있다. 유로(112)의 하류측 단부에는 제1 기액 분리기(122)가 접속되어 있고, 이 제1 기액 분리기(122)의 상류측 근방에 송기 장치(124)인 컴프레서가 마련되어 있다. 제1 기액 분리기(122)의 기체 출구에는 회수 수단(126)이 접속된다. 이 회수 수단(126)은 흡수액인 pH0.9의 붕산(농도 4w/v％)이 들어간 흡수액 보틀로부터 연동 펌프를 통해 당해 흡수액을 제1 기액 분리기(122)의 기체 출구로 송액하는 것이다. 회수 수단(126)의 하류측에 제2 기액 분리기(128)가 접속되고, 액체 출구측이 분석부에 접속되어 있다. 분석부에서는, 제2 기포 주입 장치 및 몰리브덴산암모늄(농도 10w/v％)이 들어간 제2 시약 보틀이 연동 펌프를 통해 하류측을 향해 이 순서로 유로(112)에 접속되어, 제2 기포 주입 수단(130) 및 제2 시약 주입 수단(132)을 각각 구성한다. 유로(112)는, 제2 시약 주입 수단(132)의 접속 위치보다도 하류측에 있어서, 제2 코일부(112b)를 갖고 있다. 제2 코일부(112b)의 하류측에 있어서, 염산(3N)이 들어간 제3 시약 보틀 및 아스코르브산(농도 1w/v％)이 들어간 제4 시약 보틀이 연동 펌프를 통해 이 순서로 유로(112)에 접속되어, 제3 시약 주입 수단(134) 및 제4 시약 주입 수단(136)을 각각 구성한다. 유로(112)는, 제4 시약 주입 수단(136)의 접속 위치보다도 하류측에 있어서, 제3 코일부(112c)를 갖고 있고, 이 제3 코일부(112c)의 하류측에서 분석 기기(138)인 흡광 광도계에 접속된다. 흡광 광도계는, 폭 1.5㎜, 광로 길이 50㎜의 플로셀을 구비한다. 제1 코일부(112a), 제2 코일부(112b) 및 제3 코일부(112c)는, 권회축의 방향이 수평 방향으로 되도록 배치했다. 또한, 이 분석 장치는 용액 중의 Si를 분석하기 위해 구성된 것이지만, 시약의 종류 등을 적절히 변경함으로써 Si 이외의 목적 성분을 분석 가능한 것은 물론이다.
[예 A1 및 A2]
소정 농도의 Si가 포함된 표준 용액을 제작하여, 상기 장치를 사용하여 본 발명의 방법에 따라 Si의 분리 및 분석을 행하고, 검량선을 작성함으로써 직선성을 확인했다. 또한, 소정 농도의 표준 용액을 사용하여, 종래의 장치 및 방법, 그리고 본 발명의 장치 및 방법을 비교했다. 구체적으로는, 이하와 같다.
예 A1
본 발명의 장치 및 방법에 따라 표준 용액 중의 Si의 분리 및 분석을 행하여, 검량선의 작성 및 반복 정밀도의 확인을 행하였다.
(1) 표준 용액의 조제
Si 1000㎎/L 용액(간토 가가쿠 가부시키가이샤제, 제품 번호: 37811-2B)으로부터 Si 중량 환산으로 0.02㎎, 0.05㎎, 0.1㎎ 및 0.5㎎ 상당의 용액량을 각각 분취하고, 각각의 메스플라스크(폴리프로필렌제, 용적 1000mL)에 투입했다. 또한, 블랭크 용액 조제용으로서, Si 1000㎎/L 용액을 분취하지 않는 빈 메스플라스크(폴리프로필렌제, 용적 1000mL)를 별도 준비했다. 각 메스플라스크에 불화수소산(모리타 가가쿠 고교사제, 농도 50체적％) 165mL를 더하고, 순수로 정용(定容)했다. 이렇게 하여, Si 농도가 0㎎/L(블랭크), 0.02㎎/L, 0.05㎎/L, 0.1㎎/L 및 0.5㎎/L의 표준 용액을 각각 조제했다.
(2) 검량선의 작성
준비한 분석 장치(110)를 사용하여, 각 표준 용액 중의 Si의 분리 및 분석을 행하였다. 먼저, 얻어진 표준 용액 약 2mL를 용액 주입 수단(114)에 의해 유로(112)에 연속적으로 송액함과 함께, 제1 시약 주입 수단(116)으로부터 반응 시약인 황산(5＋1)을 유로(112)로 연속적으로 송액했다. 제1 기포 주입 수단(118)으로부터 2초간에 1회의 간격으로 유로(112)에 기포를 단속적으로 주입하고, 검량선용 용액 및 황산(5＋1)을 포함하는 혼합액을 기포에 의해 복수의 액적으로 분절된 기액 슬러그류로 하고, 이 기액 슬러그류를 송액 펌프(120)에 의해 약 0.1mL/분의 유량으로 유로(112)의 하류측으로 송액했다. 제1 코일부(112a)를 거쳐서 제1 기액 분리기(122)의 직전까지 도달한 기액 슬러그류를, 송기 장치(124)로부터 0.06㎫의 압력으로 송기된 공기에 의해 제1 기액 분리기(122)로 압출하여, 기액 슬러그류를 가스부와 액체부로 분리했다. 기액 슬러그류에서 분리한 가스부를 회수 수단(126)으로부터 송액된 흡수액인 pH0.9의 붕산(농도 4w/v％)에 접촉시킴과 함께, 흡수액 및 혼재되어 있던 가스를 제2 기액 분리기(128)로 송입하고, 액체 출구로부터 배출된 회수액을 분석부로 송액했다. 또한, 표준 용액을 유로(112)로 송액하고 나서 제2 기액 분리기(128)의 액체 출구에 회수액이 도달할 때까지의 시간은 약 2분간이었다. 이어서, 회수액이 송액된 분석부의 유로(112)에 제2 기포 주입 수단(130)으로부터 4초간에 1회의 간격으로 기포를 단속적으로 주입하고, 또한 제2 시약 주입 수단(132)으로부터 발색 시약인 몰리브덴산암모늄 용액(농도 10w/v％)을 주입하고, 회수액 및 발색 시약을 포함하는 혼합액을 기포에 의해 복수의 액적으로 분절된 기액 슬러그류로 했다. 이 기액 슬러그류가 제2 코일부(112b)를 거친 후, 반응 정지액인 염산(3N) 및 환원 시약인 아스코르브산(농도 1w/v％)을 각각 제3 시약 주입 수단(134) 및 제4 시약 주입 수단(136)으로부터 유로(112)로 주입했다. 그 후, 제3 코일부(112c)를 거친 기액 슬러그류의 액체부를 유로(112) 단부에 접속된 분석 기기(138)인 흡광 광도계에 도입하고, 파장 800㎚에 있어서의 흡광도를 측정했다. 각 표준 용액 중의 Si 농도 및 얻어진 각 표준 용액의 흡광도로부터, Si의 검량선을 작성했다. 작성한 Si 검량선은 도 4와 같았다. 도 4에 도시된 바와 같이, Si 검량선은 양호한 직선성을 나타내고 있고, 그 상관 계수 r은 0.999 이상이었다.
(3) 반복 정밀도의 확인
Si 1000㎎/L 용액으로부터 0.25㎎ 상당의 용액량을 분취한 것 이외는, 상기 (1)과 마찬가지로 하여, Si 농도가 0.25㎎/L인 표준 용액을 조제했다. 0.25㎎/L 표준 용액에 대하여, 상기 (2)와 마찬가지로 하여 Si의 분리 및 분석을 행하여, 얻어진 흡광도 및 상기 (3)에서 작성한 Si 검량선으로부터 0.25㎎/L 표준 용액의 Si 농도를 산출했다. 이상의 조작을 10회 행하여, 표준 편차(σ) 및 표준 편차의 10배(10σ)를 구했다. 결과는 표 1에 나타낸 바와 같았다.
예 A2(비교)
종래의 장치 및 방법에 따라 표준 용액 중의 Si의 분리 및 분석을 행하여, 검량선의 작성 및 반복 정밀도의 확인을 행하였다.
(1) 표준 용액의 조제
예 A1의 (1)에서 조제한 Si 농도가 0㎎/L(블랭크), 0.02㎎/L, 0.05㎎/L, 0.1㎎/L 및 0.5㎎/L인 표준 용액을 그대로 사용했다.
(2) 검량선의 작성
JIS H 1403-2001 「텅스텐 재료의 분석 방법」의 「10. 규소 정량 방법」에 준하여 각 표준 용액 중의 Si의 분리 및 분석을 행하였다. Si의 분리 기구는, 기화 용기와 흡수 용기를 100mL로 변경한 것 이외는, JIS H 1403-2001의 도 1 「사불화규소 기화 장치의 예」와 마찬가지로 했다. 흡수액은, 붕산 용액(농도 4w/v％) 50mL를 사용하고, 흡수 시간은 30분간으로 했다. 정색 조작은, 이하와 같이 행하였다. 먼저, 메스플라스크(폴리프로필렌제, 용적 100mL)로 흡수액을 옮기고, 염산(간토 가가쿠 가부시키가이샤제, 제품 번호: 62900-03, 상품명: 「염산EL 1㎏」) 1mL 및 몰리브덴산암모늄 용액(농도 10w/v％) 5mL를 더한 후, 메스플라스크를 흔들어 섞어서 15분간 방치했다. 그 후, 이 메스플라스크에 염산 5mL 및 L-아스코르브산(농도 5w/v％) 1mL를 더하고, 붕산 용액으로 100mL로 정용했다. 정용한 메스플라스크를 흔들어 섞어서 30분간 방치한 후, 흡광 광도계로 800㎚의 흡광도를 측정하고, 얻어진 흡광도로부터 Si 검량선을 작성했다.
(3) 반복 정밀도의 확인
예 A1의 (3)에서 조제한 0.25㎎/L 표준 용액에 대하여, 상기 (2)와 마찬가지로 하여 Si의 분리 및 분석을 행하였다. 얻어진 흡광도 및 상기 (2)에서 작성한 Si 검량선으로부터 0.25㎎/L 표준 용액의 Si 농도를 산출했다. 이상의 조작을 10회 행하여, 표준 편차(σ) 및 표준 편차의 10배(10σ)를 구했다. 결과는 표 1에 나타낸 바와 같았다.
실시예(예 A1)와 비교예(예 A2)를 비교하면, 시료 농도가 실시예에서는 비교예에 비해 약 25분의 1로 낮음에도, 비교예와 거의 동일한 표준 편차가 얻어져 있는 점에서, 시료 농도가 저농도로 되어도 분석 정밀도를 유지할 수 있다고 할 수 있다. 이것은, 환경으로부터의 오염의 영향 등을 받는 일 없이 분석이 행해진 것에 의한 것이라고 할 수 있고, 저농도 분석에 있어서도 고정밀도 분석이 가능해졌다고 할 수 있다. 또한, 본 발명의 장치의 특징으로서 분리부의 공정을 복수로 증가시키고, 동일한 회수부의 흡수액에 흡수시키는 것이 용이하기 때문에, 더 고감도로 분석을 할 수 있다. 이것에 더하여, 용매를 사용하여 추출한 용액을 측정함으로써 측정 감도는 더욱 향상된다.
[예 B1 내지 B2]
Si의 첨가 회수 시험을 행하여, 회수율을 산출했다. 구체적으로는 이하와 같다.
예 B1
(1) 표준 용액의 조제
Si 1000㎎/L 용액으로부터 Si 중량 환산으로 0.5㎎, 1.0㎎, 2.0㎎ 및 5.0㎎ 상당의 용액량을 분취한 것 이외는, 예 A1의 (1)과 마찬가지로 하여, Si 농도가 0㎎/L(블랭크), 0.5㎎/L, 1.0㎎/L, 2.0㎎/L 및 5.0㎎/L인 표준 용액을 각각 조제했다.
(2) 검량선의 작성
상기 (1)에서 조제한 각 표준 용액에 대하여, 예 A1의 (2)와 마찬가지로 하여 Si의 분리 및 분석을 행하였다. 각 표준 용액 중의 Si 농도 및 얻어진 각 표준 용액의 흡광도로부터, Si의 검량선을 작성했다. 작성한 Si 검량선은 도 5와 같았다. 도 5에 도시된 바와 같이, Si 검량선은 양호한 직선성을 나타내고 있고, 그 상관 계수 r은 0.999 이상이었다.
(3) 시료 용액의 분리 및 분석
실제 시료로서 준비한 Ta2O5 시료 1.0g을 칭량하여 가압 분해 용기(산아이 가가쿠 가부시키가이샤제, 제품 번호: HUS-25)에 투입하고, 또한, 불화수소산(1＋1) 4.0mL를 더한 후, 가압 분해 용기에 대하여 건조기(야마토 가가쿠사제, 제품 번호: DS400)를 사용하여 150℃에서 5시간 가열을 행하였다. 또한, 불화수소산(1＋1)은, 불화수소산(모리타 가가쿠 고교 가부시키가이샤제, 농도 50체적％) 1체적에 대하여 1체적의 물을 더함으로써 조제했다. 이렇게 하여, 실제 시료가 가압 분해된 시료 용액을 얻었다. 이상의 조작을 2회 실시하여 2개의 시료 용액을 얻었다. 이 시료 용액에 대하여, 예 A1의 (2)와 마찬가지로 하여 용액 중의 Si의 분리 및 분석을 행하였다. 얻어진 흡광도 및 시료 용액 중의 Si 농도를 산출했다. 결과는 표 2에 나타낸 바와 같았다.
예 B2
실제 시료에 대하여, Si 1000㎎/L 용액을 희석하여 제작한 Si 100㎎/L 용액으로부터, 0.1mL을 분취하여 불화수소산(1＋1) 4.0mL를 더하고, 그 후 가압 분해를 행함으로써, Si 2.5㎎/L 상당을 첨가한 Si 첨가 시료 용액을 조제한 것 이외는, 예 B1의 (3)과 마찬가지로 하여, 용액 중의 Si의 분리 및 분석을 행하였다. 얻어진 흡광도 및 예 B1의 (2)에서 작성한 Si 검량선으로부터, Si 첨가 시료 용액 중의 Si 농도를 산출하여, Si 농도의 평균값을 구했다. 얻어진 Si 첨가 시료 용액의 Si 농도 평균값으로부터 예 B1에서 얻어진 시료 용액의 Si 농도 평균값을 빼고, Si 첨가 농도(2.5㎎/L 상당)로 나눔으로써, Si의 회수율을 구했다. 결과는 표 2에 나타낸 바와 같았다.
표 2에 나타낸 바와 같이, 실제 시료에 Si를 첨가한 경우의 Si 회수율은 98.94％로 100％에 가까운 값을 나타내고 있고, 그 때문에, Si의 기화 분리가 확실하게 행해진 것 및 실제 시료 등에 포함되는 방해 성분의 영향을 받는 일 없이 정확한 분석을 할 수 있던 것이 확인되었다고 할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 방법에 의하면, 신속하면서도 효율적으로 목적 성분을 분리할 수 있고, 그것에 의해 실제 시료 등에 포함되는 방해 성분의 영향이 배제된 목적 성분의 고정밀도의 정량 분석이 가능한 것을 알 수 있다.
Claims (18)
- 용액 중의 목적 성분의 분리 방법이며,
목적 성분을 포함하는 용액 및 상기 목적 성분을 가스화 가능한 반응 시약을 준비하는 공정과,
상기 용액 및 상기 반응 시약을 유로에 연속적으로 송액하면서, 상기 유로에 기포를 단속적으로 주입하고, 상기 용액 및 상기 반응 시약을 포함하는 혼합액이 상기 기포에 의해 복수의 액적으로 분절된 기액 슬러그류를 생성하는 공정과,
상기 유로에 있어서의 상기 기액 슬러그류의 송액을 계속하고, 그것에 의해 각 액적에 있어서의 상기 용액 및 상기 반응 시약의 혼합 및 그것에 의한 상기 목적 성분의 가스화, 그리고 상기 가스화에 의해 발생한 목적 성분 유래 가스의 상기 기포로의 이동을 촉진하는 공정과,
상기 기포로 이동한 상기 목적 성분 유래 가스를 흡수액으로 회수하는 공정을
포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 상기 유로의 적어도 일부가, 나선상 또는 8자상으로 권회한 코일부를 이루고, 상기 기액 슬러그류의 송액을 계속하는 공정이 상기 코일부를 통해 행해지는, 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흡수액으로 상기 목적 성분 유래 가스를 회수하는 공정이, 상기 기액 슬러그류를 가스로 압출하면서 기액 분리를 행하고, 상기 기액 슬러그류에서 분리한 가스를 상기 흡수액에 접촉시킴으로써 행해지는, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 목적 성분의 가스화가, 상기 용액의 비점 미만의 온도에서 행해지는, 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 목적 성분이 Si 혹은 그의 화합물인, 또한/또는 F 혹은 그의 화합물인, 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 목적 성분 유래 가스가 불화물의 형태인, 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용액이 불화수소산을 포함하고, 또한 상기 반응 시약이 황산을 포함하는, 방법.
- 용액 중의 목적 성분의 분석 방법이며,
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 따라, 상기 용액에서 상기 목적 성분을 분리하는 공정과,
상기 용액에서 분리한 상기 목적 성분을 정량 분석하는 공정을
포함하는, 방법. - 제8항에 있어서, 상기 목적 성분을 정량 분석하는 공정이, 흡광 광도계에 의해 행해지는, 방법.
- 용액 중의 목적 성분을 분리하기 위한 분리 장치이며,
목적 성분을 포함하는 용액 및 상기 목적 성분을 가스화 가능한 반응 시약을 흐르게 하기 위한 유로와,
상기 유로의 상류측에 마련되어, 상기 용액을 상기 유로에 연속적으로 주입하기 위한 용액 주입 수단과,
상기 유로의 상류측에 마련되어, 상기 반응 시약을 상기 유로에 연속적으로 주입하기 위한 시약 주입 수단과,
상기 유로의 상류측이고, 또한 상기 용액 주입 수단 및 상기 시약 주입 수단의 하류측에 접속되어, 상기 유로에 기포를 단속적으로 주입하고, 상기 용액 및 상기 반응 시약을 포함하는 혼합액이 상기 기포에 의해 복수의 액적으로 분절된 기액 슬러그류를 생성하기 위한 기포 주입 수단과,
상기 유로에 있어서의 상기 기액 슬러그류의 송액을 촉진하고, 그것에 의해 각 액적에 있어서의 상기 용액 및 상기 반응 시약의 혼합 및 그것에 의한 상기 목적 성분의 가스화, 그리고 상기 가스화에 의해 발생한 목적 성분 유래 가스의 상기 기포로의 이동을 가능하게 하는, 송액 펌프와,
상기 유로의 하류측 단부에 접속되어, 상기 목적 성분 유래 가스를 포함하는 상기 기포를 상기 기액 슬러그류에서 분리하기 위한 기액 분리기와,
상기 기액 분리기의 기체 출구에 접속되어, 상기 목적 성분 유래 가스를 흡수액에 흡수시켜 회수하기 위한 회수 수단
을 구비한, 장치. - 제10항에 있어서, 상기 유로의 상기 기액 분리기의 근방에 마련되어, 상기 기액 슬러그류에 가스를 더하여 상기 기액 분리기에 기액 분리 가능한 상태로 송입하기 위한 송기 장치를 더 구비하는, 장치.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 유로의 적어도 일부가, 나선상 또는 8자상으로 권회되어 코일부를 이루고 있는, 장치.
- 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유로의 내경이 0.05 내지 20㎜인, 장치.
- 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 목적 성분이 Si 혹은 그의 화합물인, 또한/또는 F 혹은 그의 화합물인, 장치.
- 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유로가 수지로 구성되는, 장치.
- 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 사용되는, 장치.
- 용액 중의 목적 성분을 분석하기 위한 분석 장치이며,
제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 분리 장치와,
상기 분리 장치의 상기 회수 수단에 접속되어, 상기 목적 성분을 정량 분석하기 위한 분석 기기를
구비한, 장치. - 제17항에 있어서, 상기 분석 기기가 흡광 광도계인, 장치.
Applications Claiming Priority (3)
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