ｐＨ計を用いたＮａ＋濃度測定システム

【課題】標準ｐＨ計と比較電極としてｐＮａガラス電極を有する差動式ｐＨ計を用い、ｐＨの変化量からＮａ^＋濃度を算出することが可能なＮａ^＋濃度測定システムを提供する。
【解決手段】比較電極として液絡部を有する標準ｐＨ計と比較電極としてＮａ^＋選択性膜を有する差動式ｐＨ計を用い、測定液中のＮａ^＋濃度を測定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐＨ計を用いたＮａ⁺濃度測定システムに関し、比較電極としてＫＣｌ溶液と液絡部を有する標準ｐＨ計と比較電極としてＮａ⁺選択性膜を有する差動式ｐＨ計を用い、測定液中のＮａ⁺濃度を測定可能としたＮａ⁺濃度測定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ｐＨの測定には種々の方法があるが、そのうちの主なものとして、指示薬を用いるもの、水素電極を用いるもの、キンヒドロンを用いるもの、アンチモンを用いるものなどがあるが、現在工業用としてはガラス電極を用いたものが広く用いられている。
【０００３】
ガラス電極法はガラス膜の両側に異なった２種の溶液を置いたとき、両方の溶液（内部液と測定液）のｐＨの差に比例した起電力がガラス膜の両面に発生することを利用するものである。
図２はガラス電極法によるｐＨ測定装置の測定原理を示すものである。
図２に示すように、薄いガラス膜１ａで作られたガラス電極１の中にｐＨのわかっている溶液（ｐＨ７）２を入れ、これを測定液３の中に浸すとガラス膜１ａの両側に起電力が生じる。４は生じた起電力を取出す内部極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）である。
【０００４】
一方基準となる比較電極５は内部にＫＣｌ溶液（例えば３．３ＭＫＣｌ）６を満たし、この中に内部極７（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を浸漬する。比較電極５側は測定液３が多孔質セラミック製液絡部８に接しており、比較電極の内部液であるＫＣｌ溶液が液絡部８を通して流出し測定液３と接することで、温度、圧力、流量など測定液の性状の変化に係りなく測定液との間に一定の基準電位を得ている。
この方式は広い測定範囲、短い測定時間、優れた再現性、簡便な操作性を有するという特徴がある。
【０００５】
図３はこのようなガラス電極法によるｐＨと起電力（ｍＶ）の関係を示すものである。ガラス電極法においては、ｐＨガラス電極のスロープは−５９．１６ｍＶ／ｐＨ（理論値）であり、比較電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）の起電力はｐＨに依存せず一定の値（数ｍＶ）であり、ｐＨガラス電極の起電力と比較電極の起電力がそれぞれ出力されて変換器でｐＨガラス電極の演算が行われる。
図３において、破線：ｐＨガラス電極の起電力
点線：比較電極の起電力
である。本発明ではガラス電極１と液絡部８を有する比較電極５で構成されたｐＨ計を標準ｐＨ計という。
【０００６】
図４はＮａ⁺選択性膜を用いた比較電極（以下ｐＮａガラス電極という）を示す要部断面図である。
図４において、１０は内部液（ｐＨ７）１１が満たされた球状のｐＨ応答ガラス膜であり、上方に内部ガラス管１４が液密に接続されている。球状のｐＨ応答ガラス膜１０の中には塩化銀電極１２および温度センサ１３が浸漬されている。１２ａは塩化銀電極１２に接続されたリード線である。
【０００７】
１５はｐＨ応答ガラス膜１０の上方に内部ガラス管１４を覆って液密に形成された外部ガラス管で、ｐＨ応答ガラス膜１０に近い下部付近の外周にｐＮＡ応答ガラス膜１６が形成されている。１７はｐＮａ応答ガラス膜１６の上方に形成された白金電極で、この白金電極にはリード線１７ａが接続されている。１５ａは外部ガラス管１５の内面に貼付され白金電極部分を除いて一端が白金電極１７の下方まで延長されたシールド板である。
【０００８】
１８は外部ガラス管と内部ガラス管の間に配置された中部ガラス管で、一端はｐＮａ応答ガラス膜１６の上方と白金電極１７の間の外部ガラス管１５の内周に液密に接続されており、内部ガラス管１４と中部ガラス管１８の空間には1ＭＮａＣｌ内部液１９が満たされている。２０は内部ガラス管１４と中部ガラス管１８の間に配置されｐＮａ応答ガラス膜１６の近傍に配置された塩化銀電極、２０ａは塩化銀電極に接続されたリード線である。
【０００９】
図５は図２に示した液絡部を有する比較電極５の替りに図４に示すｐＮａガラス電極１０を有する比較電極２１を用いた例を示す模式図である。
この比較電極２１における基準電位は内部極２２の電位とｐＮａガラス膜１０の電位で決まる。
ここで、
（1）内部極電位は温度、ＫＣｌ濃度で決まる一定の単極電位を発生する。
（２）ｐＮａガラス電極の電位はＮａ⁺濃度が変化しなければ比較電極として使用できる。
【００１０】
比較電極としてｐＮａガラス電極を用いた差動式ｐＨ計は標準ｐＨ計と同様にＨ⁺濃度に選択的なｐＨガラス電極を使用しているが、比較電極にはＫＣｌや液絡ではなく、Ｎａ⁺選択性膜を使用している。その結果、
１）ｐＨガラス電極の起電力と比較電極の起電力がそれぞれ出力されて変換器で演算（ｐＨガラス電極の起電力−比較電極の起電力）が行われる。
【００１１】
２）ｐＮａガラス電極は、測定液中のＮａ⁺濃度に依存性を示す。
３）校正（二点校正は）は通常１ｍｏｌ／ｌＮａ⁺となるように調整したｐＨ標準液を使用する。次に、測定水のｐＨを標準のｐＨ検出器使って測定し、差動式ｐＨ計のｐＨ値標準ｐＨ値に合わせ込む（1点校正）。仮に測定液が１ｍｏｌ／ｌのＮａ⁺を含んでいれば、比較電極としてｐＮａガラス電極を用いたｐＨ計（差動式ｐＨ計）は標準ｐＨ計と同じｐＨ値を示し、1点校正の必要はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−２６８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、差動式ｐＨ計は比較電極にｐＮａガラス電極を使用しているため、液絡部やＫＣｌ溶液を必要としない利点があるが、比較電極であるｐＮａガラス電極の起電力はＮａイオンの濃度に依存してしまう。
【００１４】
そのため、ｐＨ測定をするためには、測定液中のＮａ⁺濃度は一定でなければならないという制約がある。（仮にＨ⁺の濃度が一定でも、Ｎａ⁺濃度が変化してしまうと、変換器に出力されるｐＨは変化してしまう。）
例えば、測定液のＮａ⁺濃度が２０％増加（減少）すると、指示値は０．１ｐＨ高く（低く）表示される。という課題があった。
【００１５】
従って本発明は、標準ｐＨ計と比較電極としてｐＮａガラス電極を用いた差動式ｐＨ計を用い、ｐＨの変化量からＮａ⁺濃度を算出することで、Ｎａ⁺濃度を測定することを可能としたＮａ⁺濃度測定システムを実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載のｐＨ計を用いたＮａ⁺濃度測定システムにおいては、
標準ｐＨ計と、比較電極としてｐＮａガラス電極を用いた差動式のｐＨ計を用い、ｐＨの変化量からＮａ⁺濃度を算出することで、Ｎａ⁺濃度を測定することをことを特徴とする。
【００１７】
請求項２においては、請求項１に記載のｐＨ計を用いたＮａ⁺濃度測定システムにおいて、
Ｎａ⁺濃度の算出は前記標準ｐＨ計により得られたｐＨ値と前記差動式ｐＨ計により得られたｐＨ値の差から演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したことから明らかなように本発明によれば、
標準ｐＨ計と比較電極としてｐＮａガラス電極を用いた差動式ｐＨ計を併用するため、ｐＨの値を測定しながらＮａ⁺濃度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】比較電極としてｐＮａガラス電極を用いた差動式ｐＨ計のＮａ⁺濃度に関連した出力の一例を示す説明図である。
【図２】標準ｐＨ計の測定原理を示す図である。
【図３】標準ｐＨ計によるｐＨと起電力（ｍＶ）の関係を示す図である。
【図４】ｐＮａガラス電極を用いた差動式ｐＨ計の構成図である。
【図５】比較電極としてｐＮａガラス電極を用いた差動式ｐＨ計の測定原理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１（ａ〜ｃ）はＮａ⁺濃度を１ｍｏｌ/ｌ（ｐＮａ＝０）から増減させた場合のｐＨガラス電極、ｐＮａガラス電極の起電力およびｐＨガラス電極の起電力−ｐＮａガラス電極の起電力を示す図である。
図１（ｂ）は、Ｎａ⁺濃度を１ｍｏｌ/ｌ（ｐＮａ＝０）とした場合の出力の一例を示すもので、ｐＮａガラス電極の起電力は点線で示されるゼロであるためｐＨガラス電極の起電力−ｐＮａガラス電極の起電力は図３に示される標準ｐＨ計のｐＨガラス電極の起電力の出力と一致している。
【００２１】
図１（ａ）はＮａ⁺濃度が減少した場合の出力の一例を示すもので、Ｎａ⁺濃度が薄くなるとｐＮａガラス電極の起電力は減少し、その結果（ｐＨガラス電極の起電力−ｐＮａガラス電極の起電力は大きくなる。
る。
【００２２】
図１（ｃ）はＮａ⁺濃度が増大した場合の出力の一例を示すもので、Ｎａ⁺濃度が濃くなるとｐＮａガラス電極の起電力は増加し、その結果、ｐＨガラス電極の起電力−ｐＮａガラス電極の起電力は小さくなる。
【００２３】
即ち、Ｎａ⁺濃度が１ｍｏｌ／ｌの場合は、差動式ｐＨ計におけるｐＮａガラス電極の起電力はほぼ０ｍＶで、出力されるｐＨは標準ｐＨ計とほとんど同じ挙動を示す。
Ｎａ⁺濃度が薄くなると、差動式ｐＨ計におけるｐＮａガラス電極の起電力は減少し、その結果ｐＨガラス電極の起電力−ｐＮａガラス電極の起電力は増加するため、結果として出力されるｐＨは小さくなる。Ｎａ⁺濃度が濃くなると、ｐＮａガラス電極の起電力は増加し、その結果ｐＨガラス電極の起電力−ｐＮａガラス電極の起電力は減少するため、結果として出力されるｐＨは大きくなる。
【００２４】
次に計算方法について説明する。
比較電極としてｐＮａガラス電極を用いたｐＨ計と標準ｐＨ計を用いて測定液のｐＨを同時に測定する。
【００２５】
そして、標準ｐＨ計で測定した値がｐＨ＝８、比較電極としてｐＮａガラス電極を用いたｐＨ計がｐＨ５を示したとする。この場合、比較電極としてｐＮａガラス電極を用いたｐＨ計で測定した値が標準ｐＨ計で測定した値よりｐＨが３減少しているので、ｐＮａで測定した値は３増加していることなり、ｐＮａガラス電極を用いたＮａ濃度＝３（Ｎａ= １０^-3ｍｏｌ／ｌ）であることが分かる。
【００２６】
また、標準のｐＨの出力がｐＨ＝８、比較電極としてｐＮ⁺ガラス電極を用いた差動式ｐＨ計がｐＨ８．７５を示したとする。この場合、比較電極としてｐＮａガラス電極を用いた差動式ｐＨ計で測定した値が標準ｐＨ計で測定した値よりｐＨが０．７５増加しているので、ｐＮａで測定した値は０．７５減少していることなり、ｐＮａ＝−０．７５（Ｎａ=５．６２ｍｏｌ／ｌ）であることが分かる。
【００２７】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
【符号の説明】
【００２８】
１ガラス電極
２ｐＨ７の溶液
３測定液
４、７、１１内部極
５比較電極
６３ＭＫＣＬ溶液
８液絡部
１０Ｎａ⁺選択性膜
１２、２０塩化銀電極
１２ａ、１７ａ、２０ａリード線
１３温度センサ
１４内部ガラス管
１５外部ガラス管
１５ａシールド板
１６ｐＮａ応答ガラス膜
１７白金電極
１８中部ガラス膜
１９１ＭＮａＣｌ内部液

【特許請求の範囲】
【請求項１】
比較電極として液絡部を有する標準ｐＨ計と比較電極としてＮａ⁺選択性膜を用いた差動式ｐＨ計を用い、測定液中のＮａ⁺濃度を測定することを特徴とするｐＨ計を用いたＮａ⁺濃度測定システム。
【請求項２】
Ｎａ⁺濃度の算出は前記標準ｐＨ計により得られたｐＨ値と前記差動式ｐＨ計により得られたｐＨ値の差から演算することを特徴とする請求項１に記載のｐＨ計を用いたＮａ⁺濃度測定システム。

【図１】