水質分析計
【課題】海水などイオンを含む試料水を流した場合にも、分析上の支障をきたすことがない酸化反応部を備えた水質分析計を提供する。
【解決手段】本発明の水質分析計は、酸化触媒を保持して加熱部によって加熱され、採取されたキャリアガスによって送られてきた試料水中の成分を気化するとともに酸化する酸化反応部８、及び酸化反応部８からキャリアガスにより送られてきた試料成分の酸化物を検出する分析部９を備えている。そして、酸化反応部８は試料水が供給され気化する気化部と、その気化部の下部に配置されて気化された試料中の成分を酸化する触媒保持部とからなり、触媒保持部は石英ガラス管の内部に担体に担持された酸化触媒を保持しており、かつ担体はキャリアガスの流通方向に通った隙間をもつハニカム形状をしており、気化部では石英ガラス管の内壁に耐食性部材が配置されている。
【解決手段】本発明の水質分析計は、酸化触媒を保持して加熱部によって加熱され、採取されたキャリアガスによって送られてきた試料水中の成分を気化するとともに酸化する酸化反応部８、及び酸化反応部８からキャリアガスにより送られてきた試料成分の酸化物を検出する分析部９を備えている。そして、酸化反応部８は試料水が供給され気化する気化部と、その気化部の下部に配置されて気化された試料中の成分を酸化する触媒保持部とからなり、触媒保持部は石英ガラス管の内部に担体に担持された酸化触媒を保持しており、かつ担体はキャリアガスの流通方向に通った隙間をもつハニカム形状をしており、気化部では石英ガラス管の内壁に耐食性部材が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
排水、下水、環境水、海水、プラント用水などの試料水中に含まれる成分の測定、検査又は管理のための水質分析計に関し、特に、水質分析計に用いる酸化反応管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、水質調査において全有機体炭素及び全窒素の測定が重要な項目の一つになっており、全有機体炭素や全窒素の測定には燃焼酸化プロセスを用いた水質分析計が用いられている。
従来、例えば水中の全有機体炭素（ＴＯＣ）を測定する水質自動分析装置としては、予めバブリング等により無機体炭素（ＩＣ）が除去された試料を燃焼管で燃焼させ、発生した二酸化炭素を測定することで直接ＴＯＣ濃度を測定するもの、又はＩＣを含んだまま試料を燃焼させ、測定された全炭素（ＴＣ）の測定値から、別途測定したＩＣの測定値を差し引くことでＴＯＣ濃度を測定するもの等が知られている（特許文献１参照。）。
【０００３】
通常、燃焼酸化方式の水質計測器では、試料をキャリアガス通気のもと、一定量を６００〜９００℃に加熱された酸化反応管に注入し、燃焼酸化分解により検出したい元素成分をガス化することでキャリアガスと共に検出器に導入し、計測する。
【特許文献１】特開２００１−１５３８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで用いる酸化反応管は石英ガラス製であることが多く、その筒に貴金属を担持した触媒粒子を詰めたものを酸化反応管として使用している。しかし、特に海水を含んだ試料を当該酸化反応管に注入して測定すると海水の主成分である塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が触媒を伝って石英ガラスと接触し、石英ガラスを侵すことがあり、海水を含む試料では酸化反応部の寿命が短くなるということが起こる。
【０００５】
また、海水中には塩化ナトリウム以外にカルシウムやマグネシウムなどの金属イオンと対になる陰イオンが存在し、これらは酸化反応部で燃焼酸化すると塩化物塩や硫酸塩などを形成し触媒の隙間に入り込むことで酸化反応部に詰まりをきたす。酸化反応部が詰まるとキャリアガスが流れにくくなり、検出したい成分のピークがテーリングなどを起こし定量性が悪化する。
【０００６】
そこで本発明は、海水などイオンを含む試料水を流した場合にも、分析上の支障をきたすことがない酸化反応部を備えた水質分析計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】
【０００７】
本発明の水質分析計は、酸化触媒を保持して加熱部によって加熱され、採取されたキャリアガスによって送られてきた試料水中の成分を気化するとともに酸化する酸化反応部、及びその酸化反応部からキャリアガスにより送られてきた試料成分の酸化物を検出する分析部を備えている。そして、酸化反応部は試料水が供給され気化する気化部と、その気化部の下部に配置されて気化された試料中の成分を酸化する触媒保持部とからなり、触媒保持部は石英ガラス管の内部に担体に担持された酸化触媒を保持しており、かつその担体はキャリアガスの流通方向に通った隙間をもつハニカム形状をしており、気化部では石英ガラス管の内壁に耐食性部材が配置されている。
【０００８】
気化部の耐食性部材としてはハニカム形状のセラミック製筒を用いることができ、その内部に耐熱性繊維が充填されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
従来の触媒を詰めた酸化反応部では、海水など塩（例えば塩化ナトリウム）を含む試料水を用いた場合、塩の詰まりや塩の石英ガラスとの侵食反応が生じ、寿命は長くても１ケ月程度であったが、本発明は気化部では耐食性部材により試料水と石英ガラス管との接触を防ぎ、酸化反応部をハニカム形状としここに触媒を詰めることにより気化した試料成分と石英ガラス管との接触を防いだので、１時間に一回の割合で試料を測定した場合でも寿命は約５ケ月間にまで延びた。実施例では反応管の径が１７ｍｍのものを用いたが、反応管の径を広げることで、寿命はさらに延びると考えられる。
【００１０】
また、耐食性部材をハニカム形状のセラミック製筒にすると、熱変化に対する耐久性が増す効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の一実施例を説明する。
図１は水質分析計としての全有機体炭素測定装置の概略構成図である。
１は試料調製槽であり、試料水が常時流れており、チューブを介してマルチポートバルブ６の１つのポートに接続されており、測定時に試料水が採水される。
【００１２】
マルチポートバルブ６の他のポートには、試料水から無機体炭素を除去するための酸試薬容器２と、試料水を希釈するための希釈水容器３と、測定値の校正などに用いる標準液容器４が接続されている。
マルチポートバルブ６の共通ポートにはシリンジポンプ５が接続されている。シリンジポンプ５はマルチポートバルブ６の切り替えにより、各容器からの液を計量したり混合したり撹拌したりする。
【００１３】
８は試料水を酸化して気化するための酸化反応管（燃焼管）であり、マルチポートバルブ６のポートの一つに接続されている。
コンプレッサー７はシリンジポンプ５又は酸化反応管８に空気を送るための機構であり、空気の流量を制御する流量制御部１２を介して、シリンジポンプ５のスパージガス導入部５ａと酸化反応管８の試料水導入部８ａに接続されている。シリンジポンプ５に送られる空気は爆気処理により試料水中の無機体炭素を除去するスパージガスとして、酸化反応管８に送られる空気は試料水を導通するためのキャリアガスとして用いられる。
【００１４】
酸化反応部８の排出部８ｂは二酸化炭素検出部９に接続されている。二酸化炭素検出部９では、例えばＮＤＩＲ（非分散形赤外分光光度計）により二酸化炭素が測定されるようになっている。二酸化炭素検出部９で測定された値はデータ処理部１０によりＴＯＣ濃度に変換される。
【００１５】
図２（Ａ）は酸化反応部の垂直断面図を示し、（Ｂ）は触媒保持部の水平断面図を示している。
酸化反応部８は石英ガラス製の管であり、試料水を気化するための気化部２１と、気化部２１の下部に配置されて気化された試料中の成分を酸化する触媒保持部２２とからなっている。
【００１６】
気化部２１は石英ガラス管の内壁に耐食性部材２４が配置され、その内部に耐熱性繊維２５が充填されたものである。気化部２１の耐食性部材２４としてはセラミック製のものを用いることができ、耐熱性繊維２５としては、例えば、酸化アルミナ系シリカファイバーを用いることができる。
【００１７】
触媒保持部２２は石英ガラス管の内部に担体２３に担持された酸化触媒を保持しており、その担体２３はキャリアガスの流通方向に沿った隙間をもつハニカム形状をしている。
酸化触媒としては、例えば、ＮＨ触媒（日揮ユニバーサル製品、活性金属は白金）やＮＨＸ触媒（日揮ユニバーサル製品、活性金属はパラジウム主体）を用いることができる。ＮＨ触媒を用いた場合には、低圧損でかつ低温（４００〜５００℃）活性の効果があり、ＮＨＸ触媒を用いた場合には、低圧損でかつ高温（６００〜７００℃）活性の効果がある。
【００１８】
ハニカム形状としては、例えば蜂の巣形状とすることができ、それらの個々の穴の内径は１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度にすることが好ましい。酸化反応部８の内径は１５ｍｍ〜３０ｍｍ程度であるので、酸化反応部８内に約４０〜７００個程度の穴が形成されている。
【００１９】
試料水とキャリアガスは酸化反応部８の上端に設けられた試料水導入部８ａから導入され、反応後の試料は下端に設けられている排出部８ｂから排出される。
【００２０】
この石英ガラス管にハニカム形状の触媒としての担体を詰めることで、試料として海水を注入した場合にも気化した試料はハ二カム形状の隔壁された触媒内を下方向へ通過して進むため、石英ガラスと接触せず、石英ガラスを侵すことがない。また、試料が燃焼酸化した際に生成する塩はハニカム形状の触媒を下方向へ進み反応管の外へ排出されるため、管の内部に詰まりが生じにくくなる。
【００２１】
次に同実施例の動作を説明する。
シリンジポンプ５により試料調製槽１から試料水を採水し、それを計量する。採水した試料水に含まれている無機体炭素を除去するために、酸試薬容器２から酸を適量計量してシリンジポンプで混合する。酸としては塩酸や硫酸などを用いることができる。
シリンジポンプ５内の試料水にコンプレッサー７から空気を導入し、スパージにより混合し、無機体炭素を除去した後、キャリアガスとともに試料水を酸化反応部８へ導入する。
【００２２】
酸化反応部８へ導入された試料水はキャリアガスによって気化部２１に運ばれ、気化される。
気化された試料は触媒保持部２２によって酸化され、有機物中の炭素は二酸化炭素にまで酸化される。酸化反応部８の内部はハニカム構造であるため、塩等の不純物が触媒の隙間に入りにくく、長時間の使用においても触媒部の詰まりが生じにくくなる。この実施例では、１時間に一回の割合で試料を測定した場合でも寿命は約５ケ月間にまで延びた。
酸化されてガスとなった二酸化炭素はキャリアガスにより二酸化炭素検出部９に導かれて検出され、データ処理部１０で二酸化炭素濃度に換算される。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、排水、下水、環境水、海水、プラント用水などの試料水中に含まれる成分の測定、検査又は管理のための水質分析計に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】同実施例に用いる酸化反応部の概略図であり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は水平断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１ 試料調製槽
２ 酸試薬容器
３ 希釈水容器
４ 標準液容器
５ シリンジポンプ
５ａ スパージガス導入部
６ マルチポートバルブ
７ コンプレッサー
８ 酸化反応管
８ａ 試料導入部
８ｂ 排出部
９ 二酸化炭素検出部
１０ データ処理部
１２ 流量制御部
２１ 気化部
２２ 触媒保持部
２３ 担体
２４ 耐食性部材
２５ 耐熱性繊維
【技術分野】
【０００１】
排水、下水、環境水、海水、プラント用水などの試料水中に含まれる成分の測定、検査又は管理のための水質分析計に関し、特に、水質分析計に用いる酸化反応管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、水質調査において全有機体炭素及び全窒素の測定が重要な項目の一つになっており、全有機体炭素や全窒素の測定には燃焼酸化プロセスを用いた水質分析計が用いられている。
従来、例えば水中の全有機体炭素（ＴＯＣ）を測定する水質自動分析装置としては、予めバブリング等により無機体炭素（ＩＣ）が除去された試料を燃焼管で燃焼させ、発生した二酸化炭素を測定することで直接ＴＯＣ濃度を測定するもの、又はＩＣを含んだまま試料を燃焼させ、測定された全炭素（ＴＣ）の測定値から、別途測定したＩＣの測定値を差し引くことでＴＯＣ濃度を測定するもの等が知られている（特許文献１参照。）。
【０００３】
通常、燃焼酸化方式の水質計測器では、試料をキャリアガス通気のもと、一定量を６００〜９００℃に加熱された酸化反応管に注入し、燃焼酸化分解により検出したい元素成分をガス化することでキャリアガスと共に検出器に導入し、計測する。
【特許文献１】特開２００１−１５３８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで用いる酸化反応管は石英ガラス製であることが多く、その筒に貴金属を担持した触媒粒子を詰めたものを酸化反応管として使用している。しかし、特に海水を含んだ試料を当該酸化反応管に注入して測定すると海水の主成分である塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が触媒を伝って石英ガラスと接触し、石英ガラスを侵すことがあり、海水を含む試料では酸化反応部の寿命が短くなるということが起こる。
【０００５】
また、海水中には塩化ナトリウム以外にカルシウムやマグネシウムなどの金属イオンと対になる陰イオンが存在し、これらは酸化反応部で燃焼酸化すると塩化物塩や硫酸塩などを形成し触媒の隙間に入り込むことで酸化反応部に詰まりをきたす。酸化反応部が詰まるとキャリアガスが流れにくくなり、検出したい成分のピークがテーリングなどを起こし定量性が悪化する。
【０００６】
そこで本発明は、海水などイオンを含む試料水を流した場合にも、分析上の支障をきたすことがない酸化反応部を備えた水質分析計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】
【０００７】
本発明の水質分析計は、酸化触媒を保持して加熱部によって加熱され、採取されたキャリアガスによって送られてきた試料水中の成分を気化するとともに酸化する酸化反応部、及びその酸化反応部からキャリアガスにより送られてきた試料成分の酸化物を検出する分析部を備えている。そして、酸化反応部は試料水が供給され気化する気化部と、その気化部の下部に配置されて気化された試料中の成分を酸化する触媒保持部とからなり、触媒保持部は石英ガラス管の内部に担体に担持された酸化触媒を保持しており、かつその担体はキャリアガスの流通方向に通った隙間をもつハニカム形状をしており、気化部では石英ガラス管の内壁に耐食性部材が配置されている。
【０００８】
気化部の耐食性部材としてはハニカム形状のセラミック製筒を用いることができ、その内部に耐熱性繊維が充填されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
従来の触媒を詰めた酸化反応部では、海水など塩（例えば塩化ナトリウム）を含む試料水を用いた場合、塩の詰まりや塩の石英ガラスとの侵食反応が生じ、寿命は長くても１ケ月程度であったが、本発明は気化部では耐食性部材により試料水と石英ガラス管との接触を防ぎ、酸化反応部をハニカム形状としここに触媒を詰めることにより気化した試料成分と石英ガラス管との接触を防いだので、１時間に一回の割合で試料を測定した場合でも寿命は約５ケ月間にまで延びた。実施例では反応管の径が１７ｍｍのものを用いたが、反応管の径を広げることで、寿命はさらに延びると考えられる。
【００１０】
また、耐食性部材をハニカム形状のセラミック製筒にすると、熱変化に対する耐久性が増す効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の一実施例を説明する。
図１は水質分析計としての全有機体炭素測定装置の概略構成図である。
１は試料調製槽であり、試料水が常時流れており、チューブを介してマルチポートバルブ６の１つのポートに接続されており、測定時に試料水が採水される。
【００１２】
マルチポートバルブ６の他のポートには、試料水から無機体炭素を除去するための酸試薬容器２と、試料水を希釈するための希釈水容器３と、測定値の校正などに用いる標準液容器４が接続されている。
マルチポートバルブ６の共通ポートにはシリンジポンプ５が接続されている。シリンジポンプ５はマルチポートバルブ６の切り替えにより、各容器からの液を計量したり混合したり撹拌したりする。
【００１３】
８は試料水を酸化して気化するための酸化反応管（燃焼管）であり、マルチポートバルブ６のポートの一つに接続されている。
コンプレッサー７はシリンジポンプ５又は酸化反応管８に空気を送るための機構であり、空気の流量を制御する流量制御部１２を介して、シリンジポンプ５のスパージガス導入部５ａと酸化反応管８の試料水導入部８ａに接続されている。シリンジポンプ５に送られる空気は爆気処理により試料水中の無機体炭素を除去するスパージガスとして、酸化反応管８に送られる空気は試料水を導通するためのキャリアガスとして用いられる。
【００１４】
酸化反応部８の排出部８ｂは二酸化炭素検出部９に接続されている。二酸化炭素検出部９では、例えばＮＤＩＲ（非分散形赤外分光光度計）により二酸化炭素が測定されるようになっている。二酸化炭素検出部９で測定された値はデータ処理部１０によりＴＯＣ濃度に変換される。
【００１５】
図２（Ａ）は酸化反応部の垂直断面図を示し、（Ｂ）は触媒保持部の水平断面図を示している。
酸化反応部８は石英ガラス製の管であり、試料水を気化するための気化部２１と、気化部２１の下部に配置されて気化された試料中の成分を酸化する触媒保持部２２とからなっている。
【００１６】
気化部２１は石英ガラス管の内壁に耐食性部材２４が配置され、その内部に耐熱性繊維２５が充填されたものである。気化部２１の耐食性部材２４としてはセラミック製のものを用いることができ、耐熱性繊維２５としては、例えば、酸化アルミナ系シリカファイバーを用いることができる。
【００１７】
触媒保持部２２は石英ガラス管の内部に担体２３に担持された酸化触媒を保持しており、その担体２３はキャリアガスの流通方向に沿った隙間をもつハニカム形状をしている。
酸化触媒としては、例えば、ＮＨ触媒（日揮ユニバーサル製品、活性金属は白金）やＮＨＸ触媒（日揮ユニバーサル製品、活性金属はパラジウム主体）を用いることができる。ＮＨ触媒を用いた場合には、低圧損でかつ低温（４００〜５００℃）活性の効果があり、ＮＨＸ触媒を用いた場合には、低圧損でかつ高温（６００〜７００℃）活性の効果がある。
【００１８】
ハニカム形状としては、例えば蜂の巣形状とすることができ、それらの個々の穴の内径は１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度にすることが好ましい。酸化反応部８の内径は１５ｍｍ〜３０ｍｍ程度であるので、酸化反応部８内に約４０〜７００個程度の穴が形成されている。
【００１９】
試料水とキャリアガスは酸化反応部８の上端に設けられた試料水導入部８ａから導入され、反応後の試料は下端に設けられている排出部８ｂから排出される。
【００２０】
この石英ガラス管にハニカム形状の触媒としての担体を詰めることで、試料として海水を注入した場合にも気化した試料はハ二カム形状の隔壁された触媒内を下方向へ通過して進むため、石英ガラスと接触せず、石英ガラスを侵すことがない。また、試料が燃焼酸化した際に生成する塩はハニカム形状の触媒を下方向へ進み反応管の外へ排出されるため、管の内部に詰まりが生じにくくなる。
【００２１】
次に同実施例の動作を説明する。
シリンジポンプ５により試料調製槽１から試料水を採水し、それを計量する。採水した試料水に含まれている無機体炭素を除去するために、酸試薬容器２から酸を適量計量してシリンジポンプで混合する。酸としては塩酸や硫酸などを用いることができる。
シリンジポンプ５内の試料水にコンプレッサー７から空気を導入し、スパージにより混合し、無機体炭素を除去した後、キャリアガスとともに試料水を酸化反応部８へ導入する。
【００２２】
酸化反応部８へ導入された試料水はキャリアガスによって気化部２１に運ばれ、気化される。
気化された試料は触媒保持部２２によって酸化され、有機物中の炭素は二酸化炭素にまで酸化される。酸化反応部８の内部はハニカム構造であるため、塩等の不純物が触媒の隙間に入りにくく、長時間の使用においても触媒部の詰まりが生じにくくなる。この実施例では、１時間に一回の割合で試料を測定した場合でも寿命は約５ケ月間にまで延びた。
酸化されてガスとなった二酸化炭素はキャリアガスにより二酸化炭素検出部９に導かれて検出され、データ処理部１０で二酸化炭素濃度に換算される。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、排水、下水、環境水、海水、プラント用水などの試料水中に含まれる成分の測定、検査又は管理のための水質分析計に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】同実施例に用いる酸化反応部の概略図であり、（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は水平断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１ 試料調製槽
２ 酸試薬容器
３ 希釈水容器
４ 標準液容器
５ シリンジポンプ
５ａ スパージガス導入部
６ マルチポートバルブ
７ コンプレッサー
８ 酸化反応管
８ａ 試料導入部
８ｂ 排出部
９ 二酸化炭素検出部
１０ データ処理部
１２ 流量制御部
２１ 気化部
２２ 触媒保持部
２３ 担体
２４ 耐食性部材
２５ 耐熱性繊維
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化触媒を保持して加熱部によって加熱され、採取されたキャリアガスによって送られてきた試料水中の成分を気化するとともに酸化する酸化反応部、及び前記酸化反応部からキャリアガスにより送られてきた試料成分の酸化物を検出する分析部を備えた水質分析計において、
前記酸化反応部は試料水が供給され気化する気化部と、その気化部の下部に配置されて気化された試料中の成分を酸化する触媒保持部とからなり、
前記触媒保持部は石英ガラス管の内部に担体に担持された前記酸化触媒を保持しており、かつ前記担体はキャリアガスの流通方向に沿った隙間をもつハニカム形状をしており、
前記気化部では前記石英ガラス管の内壁に耐食性部材が配置されている水質分析計。
【請求項２】
前記気化部の耐食性部材はハニカム形状のセラミック製筒であり、その内部に耐熱性繊維が充填されている請求項１に記載の水質分析計。
【請求項１】
酸化触媒を保持して加熱部によって加熱され、採取されたキャリアガスによって送られてきた試料水中の成分を気化するとともに酸化する酸化反応部、及び前記酸化反応部からキャリアガスにより送られてきた試料成分の酸化物を検出する分析部を備えた水質分析計において、
前記酸化反応部は試料水が供給され気化する気化部と、その気化部の下部に配置されて気化された試料中の成分を酸化する触媒保持部とからなり、
前記触媒保持部は石英ガラス管の内部に担体に担持された前記酸化触媒を保持しており、かつ前記担体はキャリアガスの流通方向に沿った隙間をもつハニカム形状をしており、
前記気化部では前記石英ガラス管の内壁に耐食性部材が配置されている水質分析計。
【請求項２】
前記気化部の耐食性部材はハニカム形状のセラミック製筒であり、その内部に耐熱性繊維が充填されている請求項１に記載の水質分析計。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２３２６９５（Ｐ２００８−２３２６９５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７０００７（Ｐ２００７−７０００７）
【出願日】平成１９年３月１９日（２００７．３．１９）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１９日（２００７．３．１９）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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