説明

アンチモンの価数別分析方法

【課題】ガラス中のアンチモンの価数別分析と定量分析を高精度に行う方法を提供することを目的とする。
【解決手段】このアンチモンの価数別分析方法は、アンチモンを成分として含むガラスを粉砕し、ガラス粉末とする工程と、前記ガラス粉末を秤量し、フッ酸および塩酸で溶解しガラス溶解溶液を得る工程と、前記ガラス溶解溶液にアルミニウムイオンを添加し、フッ酸をマスキングする工程と、フッ酸をマスキングした前記ガラス溶解溶液中に水酸化ホウ素ナトリウムと塩酸を加えることによってアンチモン(III)の水素化物を発生させる工程と、前記水素化物から、前記ガラス溶解溶液中のアンチモン(III)の濃度を定量する工程と、前記ガラス溶解溶液中の総アンチモンの濃度を定量する工程と、前記総アンチモンの濃度と前記アンチモン(III)の濃度との差分をとり、アンチモン(V)の濃度を求める工程と、を具備することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガラス中におけるアンチモンの価数別分析方法に関する。
【背景技術】
【0002】
世界的な環境問題の高まりとともに、化学物質に関わる規制は非常に厳しくなっている。例えば、欧州RoHS指令により電気電子機器における特定有害6物質の使用が禁止された。また、化学物質に関する登録、評価、認可および制限に関する規制であるREACH規則(Registration, Evaluation, Authorisation and Restrictions of Chemicals)によって高懸念物質(SVHC:Substances of very high concern)を中心とした化学物質管理が行われている。このように近年化学物質の規制が厳しくなっているのが現状である。
【0003】
ところで、我々が多度使用するガラスには清澄剤としてアンチモンが添加されている。アンチモンはヒ素と同族の元素であり、今後REACH規則のSVHCとなりうる。アンチモンは価数によって毒性が異なるため、アンチモンを価数別に分析を行える方法が求められている。
【0004】
従前、アンチモン(III)等およびアンチモン(V)等の価数分離については溶媒抽出と水素化物分離ICP法を組み合わせた分析方法が試みられている(例えば、特許文献1)。
【0005】
しかしながら、ガラス中のアンチモンを価数別に分析しようとした場合、一度フッ酸溶液によってガラスを溶解し、その後フッ酸溶液中のアンチモンを測定する必要性が生じ、上記の方法では実施できないといった欠点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2000-317205号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は上記問題に鑑み、ガラス中のアンチモンの価数別分析と定量分析を高精度に行う方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係るアンチモンの価数別分析方法は、アンチモンを成分として含むガラスを粉砕し、ガラス粉末とする工程と、前記ガラス粉末を秤量し、フッ酸および塩酸で溶解しガラス溶解溶液を得る工程と、前記ガラス溶解溶液にアルミニウムイオンを添加し、フッ酸をマスキングする工程と、フッ酸をマスキングした前記ガラス溶解溶液中に水酸化ホウ素ナトリウムと塩酸を加えることによってアンチモン(III)の水素化物を発生させる工程と、前記水素化物から、前記ガラス溶解溶液中のアンチモン(III)の濃度を定量する工程と、前記ガラス溶解溶液中の総アンチモンの濃度を定量する工程と、前記総アンチモンの濃度と前記アンチモン(III)の濃度との差分をとり、アンチモン(V)の濃度を求める工程と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ガラス中のアンチモンの価数別分析と定量分析を高精度に行う方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】ガラス中のアンチモンの価数別分析方法の一例を示すフローチャートである。
【図2】水素化物発生装置およびICP質量分析装置の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、工程を下記のものに限定するものではない。
【0012】
本発明は図1に示すようにS1〜S7の工程を具備している。工程S1〜S3は試料の調製、工程S4〜S7はその濃度分析を目的としたものである。
【0013】
〔S1:ガラス粉砕工程〕
後に示すS2で溶解するように細かくするために、ガラスを乳鉢にて粉砕しガラス粉末を得る。ガラスは一般的に器具や装置に使用されているガラスを対象とする。なお、ガラス粉末は粒径が106μm以下となるようふるいにかける。
【0014】
〔S2:ガラス溶解工程〕
S1にて得られたガラス粉末を秤量し、フッ酸および塩酸を用いてガラス溶解溶液を作成する。ガラス粉末をテフロン(登録商標)ビーカー等の容器に入れ、フッ酸および塩酸で溶解し、容器を加熱することでガラス粉末を溶解する。
【0015】
ガラス粉末の秤量は一般的に精密分析に採用されている電子天秤等を用いた秤量方法を使用することができる。また、使用されるフッ酸の濃度は後述する水素化物の発生工程において、水素化物の発生を阻害することがないよう、2.5~3.0 Mが好ましい。またさらに、塩酸は8~10Mが好ましい。なお、容器を加熱する温度は100℃〜200℃が好ましい。
【0016】
〔S3:フッ酸マスキング処理工程〕
S2で得られたガラス溶解溶液におけるフッ化物イオンをアルミニウムイオンでマスキング処理する。ここでいうマスキングとはフッ化物イオンをアルミニウムイオンと錯形成させる処理を指す。フッ化物イオンをアルミニウムでマスキングすることによって、後に示すS4の工程においてフッ化物イオンの影響を受けずにアンチモンの水素化物を発生させることができる。
【0017】
具体的にはガラス溶解溶液に塩化アルミニウム溶液等水に溶解するものを添加する。マスキング後は純水で一定量に定容する。
【0018】
〔S4:水素化物発生工程〕
S3で得られた溶液におけるアンチモン(III)から水素化物(スチビン)を得る工程である。溶液中のアンチモン(III)はいわゆる水素化物発生法で測定する。図2に水素化物発生装置の一例を示す。
【0019】
溶液中のアンチモン(III)は以下の反応式により、水素化ホウ素ナトリウムと塩酸との反応で発生した水素によって水素化物(スチビン)となる。
【0020】
NaBH+HCl+3HO → HBO+NaCl+8H
Sb(III)+8H →SbH3+5/2H2
スチビンは常温で気化するため、気液分離管にでスチビンを分離する。なお、スチビンの発生条件としては1%水素化ホウ素ナトリウム、0.5%水酸化ナトリウム混合溶液に1mol/Lの塩酸を混合させることが好ましい。
【0021】
〔S5:アンチモン(III)定量工程〕
S4で得られた水素化物(スチビン)からアンチモン(III)の濃度を定量する工程である。水素化物を定量する手法としては、公知のICP発光分析装置、ICP質量分析装置、原子吸光装置が用いられるが、ガラス中のアンチモンはごく微量であるため、ICP質量分析装置を用いることが好ましい。いずれの装置を使用する場合においても、予めアンチモンの濃度とシグナルの強度を対比させた検量線を作成した後に分析対象の試料の定量を行い、アンチモン(III)濃度を算出する。
【0022】
〔S6:総アンチモン定量工程〕
S3で得られたガラス溶解溶液中の総アンチモンを定量する工程である。手法としては、S5と同様に公知のICP発光分析装置、ICP質量分析装置、原子吸光装置が用いられ、検量線法を用いて強度から濃度を算出する。
【0023】
〔S7:アンチモン(V)濃度算出工程〕
S6で得られた総アンチモン量からS5で得られたアンチモン(III)の差分をとることによって求める。
【0024】
以上の工程S1〜S7によってガラス中のアンチモンの価数別分析が可能となる。
【実施例】
【0025】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0026】
(ガラス溶液の調製)
三塩化アンチモンを塩酸3Mに溶解させ、アンチモン(III)の標準溶液とした。ヘキサヒドロキソアンチモン(V)酸カリウムを純水で溶解し、アンチモン(V)の標準溶液とした。
【0027】
石英ガラスを乳鉢で粉状になるまで粉砕し、このガラス粉末を粒径が106μm以下になるようにふるいを用いてメッシュ分けを行った。ふるいにかけたガラス粉末を50mg秤量した。秤量したガラス粉末にアンチモン(III)、アンチモン(V)をそれぞれ10μg/L添加し、さらにフッ酸と塩酸を加え加熱溶解し、ガラス溶解溶液を得た。
【0028】
(実施例1)
上記ガラス溶解溶液に、1wt%塩化アルミニウム溶液を3mL添加し、純水で50mLに定容しマスキング処理溶液を得た。
【0029】
水素化物発生装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製;THG−1200)にて1%水素化ホウ素ナトリウム、0.5%水酸化ナトリウム混合溶液に1mol/L塩酸をペリスタルティックポンプでミキシングし、上記マスキング処理溶液を反応させた。発生したスチビンは、ICP質量分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製;SPQ9000)にて定量した。
【0030】
検量線法を用い、強度からアンチモン(III)の濃度を算出した。その結果、アンチモン(III)は8.4μg/Lであった。添加したアンチモン(III)は10μg/Lであったので回収率は84.0%であった。なお、ここでいう回収率とは、ガラス溶解溶液に添加したアンチモン(III)の濃度に対する定量結果の濃度比である。
【0031】
(比較例1)
実施例1の操作において、マスキング処理を行わずに、水素化物発生装置―ICP質量分析装置にてアンチモン(III)の量を測定した結果、0.24μg/Lであった。これより回収率は2.4%となった。
【0032】
(比較例2)
実施例1の操作において、塩化アルミニウムに替えてホウ酸をマスキング剤として使用した。その結果、バックグラウンドが上昇してしまい正確に測定できなかった。
【0033】
以上、塩化アルミニウムによってフッ酸をマスキングすることにより、アンチモン(III)の回収率を高めることができた。よって、ガラス中のアンチモンを水素化物発生法により高精度に価数別分析することが可能となった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
アンチモンを成分として含むガラスを粉砕し、ガラス粉末とする工程と、
前記ガラス粉末を秤量し、フッ酸および塩酸で溶解しガラス溶解溶液を得る工程と、
前記ガラス溶解溶液にアルミニウムイオンを添加し、フッ酸をマスキングする工程と、
フッ酸をマスキングした前記ガラス溶解溶液中に水酸化ホウ素ナトリウムと塩酸を加えることによってアンチモン(III)の水素化物を発生させる工程と、
前記水素化物から、前記ガラス溶解溶液中のアンチモン(III)の濃度を定量する工程と、
前記ガラス溶解溶液中の総アンチモンの濃度を定量する工程と、
前記総アンチモンの濃度と前記アンチモン(III)の濃度との差分をとり、アンチモン(V)の濃度を求める工程と、
を具備することを特徴とするアンチモンの価数別分析方法。
【請求項2】
前記フッ酸をマスキングする工程において、
塩化アルミニウム溶液を添加することを特徴とする請求項1に記載のアンチモンの価数別分析方法。
【請求項3】
前記アンチモン(III)の濃度を定量する工程において、
ICP質量分析装置によって、前記ガラス溶解溶液中のアンチモン(III)の濃度を定量することを特徴とする請求項1または2に記載のアンチモンの価数別分析方法。
【請求項4】
前記総アンチモンの濃度を定量する工程において、
ICP質量分析装置によって、前記ガラス溶解溶液中の総アンチモンの濃度を定量することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のアンチモンの価数別分析方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2011−185730(P2011−185730A)
【公開日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−51110(P2010−51110)
【出願日】平成22年3月8日(2010.3.8)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】