(57)【要約】【課題】バナジウムによる影響のある水処理機能材を有する水処理装置の設計や管理において重要である被処理水のバナジウム濃度をより正確に定量することができるＩＣＰ発光分光分析法を用いたバナジウムの定量方法を提供することにある。【解決手段】被検出水中のバナジウムをＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法により定量する際のバナジウムの検出波長として、２８９．３３２ｎｍ、２９０．８８２ｎｍ、２９２．４０２ｎｍ及び３１１．０７１ｎｍから選択された少なくとも１つを用いる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウムを含む被検出水中のバナジウムをＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法により定量する方法であって、バナジウムの検出波長として、２８９．３３２ｎｍ、２９０．８８２ｎｍ、２９２．４０２ｎｍ及び３１１．０７１ｎｍから選択された少なくとも１つを用いることを特徴とするバナジウムの定量方法。
【請求項２】
前記被検出水が、イオン交換樹脂を有する水処理装置での被処理水である、請求項１に記載の定量方法。
【請求項３】
前記被処理水が、純水または超純水製造用の被処理水である、請求項２に記載の定量方法。
【請求項４】
被検出水のバナジウム濃度が、１μｇ／Ｌ以上である、請求項１乃至３のいずれかに記載の定量方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中のバナジウムの定量方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン交換樹脂等の水処理機能材を用いた水処理において、被処理水中にバナジウムが含まれていると、水処理機能材が劣化し、その機能が低下する場合があることが知られている。特許文献１には、多くのバナジウム化合物は触媒活性を有しており、触媒活性を有するバナジウムがカチオン交換樹脂中に濃縮されると、カチオン交換樹脂はその触媒作用により酸化劣化を起こし、その結果カチオン交換樹脂の交換基を含む比較的高分子の分解生成物（例えばポリスチレンスルホン酸）が処理水中に流出し、カチオン交換能が低下する点について開示されている。
【０００３】
そこで、水処理機能材に被処理水を適用する際に、被処理水に含まれるバナジウムの量を正確に定量し、水処理機能材に対するバナジウムの影響を把握しておくことは、被処理水中のバナジウムの量に応じて水処理機能材を選択するなどの水処理装置を設計する上で重要である。
水中のバナジウムの定量方法については、日本工業規格（ＪＩＳ）  Ｋ  ０１０１の工業用水試験方法（非特許文献１）やＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の工場排水試験方法（非特許文献２）に定められており、バナジウムの測定に、Ｎ−ベンゾイル−Ｎ−フェニルヒドロキシルアミン吸光光度法、フレーム原子吸光法、電気加熱原子吸光法またはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法を適用することが規定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１９０９４８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】JIS  K0101：1998、工業用水試験方法、平成10年4月20日改正、発行元  一般財団法人  日本規格協会、平成10年5月31日、62.4項、ｐ286
【非特許文献２】JIS  K0102：2016、工場排水試験方法、平成28年3月22日改正、発行元  日本規格協会、平成28年3月22日、70.4項、ｐ298
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＩＣＰ発光分光分析法は、多元素一斉分析が可能であるという特長を有する。
ＪＩＳ  Ｋ  ０１０１及びＪＩＳ  Ｋ  ０１０２では、バナジウムのＩＣＰ発光分光分析法による定量用の検出波長は、３０９．３１１ｎｍとされているが、別の波長を用いても良い点が注釈として記載されており、また、備考には、測定用試料の塩濃度が高い場合においては、溶媒抽出法を行うとの記載がある。
本発明者の検討によれば、被検出水に含まれるバナジウムの濃度のＩＣＰ発光分光分析法による測定において、測定波長によってバナジウム濃度の測定値にバラツキが生じる場合があった。
本発明の目的は、バナジウムによる影響のある水処理機能材を有する水処理装置の設計や管理において重要である被処理水のバナジウム濃度を、より正確に定量することができるＩＣＰ発光分光分析法を用いたバナジウムの定量方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかるバナジウムの定量方法は、マグネシウムを含む被検出水中のバナジウムをＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法により定量する方法であって、バナジウムの検出波長として、２８９．３３２ｎｍ、２９０．８８２ｎｍ、２９２．４０２ｎｍ及び３１１．０７１ｎｍから選択された少なくとも１つを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＩＣＰ発光分光分析法によりバナジウムの定量における検出波長を２８９．３３２ｎｍ、２９０．８８２ｎｍ、２９２．４０２ｎｍ及び３１１．０７１ｎｍから選択された少なくとも１つとすることによって、マグネシウムを含む被検出水中でのバナジウムの定量を、より正確に行い、信頼性の高い定量結果を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明にかかるバナジウムの定量方法では、被検出水中のバナジウムの検出及び定量にＩＣＰ発光分光分析法が用いられる。バナジウムの検出波長としては、ＪＩＳにおいて規定されている３０９．３１１ｎｍでななく、２８９．３３２ｎｍ、２９０．８８２ｎｍ、２９２．４０２ｎｍ及び３１１．０７１ｎｍから選択された少なくとも１つが用いられる。これらの波長を用いることで、信頼性の高いバナジウムの定量が可能となる。
ＩＣＰ発光分光分析に用いる分析装置は、特に限定されず、公知の分析装置を用いることができる。
バナジウム定量の対象としての被検出水は、特に限定されないが、用水、排水等種々のマグネシウムを含む水を被検出水とすることができる。被検出水のバナジウムの濃度については、特に限定されないが、バナジウム濃度が１μｇ／Ｌ以上の水を被検出水とすることができる。被検出水のバナジウム濃度の上限としては、１００ｐｐｂを挙げることができる。
被検出水に対して、必要に応じて希釈等の前処理を行ってもよい。
更に、分析装置にかける被検出水のバナジウム濃度は、１０μｇ／Ｌ以上１０００μｇ／Ｌ以下の範囲から選択してもよい。
分析装置にかける被検出水に含まれるマグネシウムの濃度としては、３ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下の範囲を挙げることができる。
【００１０】
バナジウムの濃度が被検出水の利用形態において重要となる水を被検出水とすることがこのましい。このような水としては、イオン交換樹脂を有するイオン交換装置で処理される被処理水を挙げることができる。なかでも、純水または超純水の製造装置におけるイオン交換樹脂により処理される被処理水中のバナジウムの定量に本発明にかかる定量方法を用いることが好ましい。
本発明にかかる定量方法によって、被処理水中のバナジウムの濃度を正確に定量することで、イオン交換樹脂を有するイオン交換装置の設定、管理を的確に行うことが可能となる。
【実施例】
【００１１】
（実施例１）
以下の各測定用標準液を調製した。
使用薬品
マグネシウム標準液（１０００ｍｇ／Ｌ）  関東化学製
バナジウム標準液（１０００ｍｇ／Ｌ）  関東化学製
塩酸  特級  関東化学製
・マグネシウム５ｍｇ／Ｌ標準液
あらかじめ超純水を半分ほど加え更に塩酸１ｍＬを加えたメスフラスコ５０ｍＬに１０００ｍｇ／Ｌマグネシウム標準液２５０μＬを採り、超純水を加えて５０ｍＬにする。
・マグネシウム１０ｍｇ／Ｌ標準液
あらかじめ超純水を半分ほど加え更に塩酸１ｍＬを加えたメスフラスコ５０ｍＬに１０００ｍｇ／Ｌマグネシウム標準液５００μＬを採り、超純水を加えて５０ｍＬにする。
・マグネシウム２０ｍｇ／Ｌ標準液
あらかじめ超純水を半分ほど加え更に塩酸１ｍＬを加えたメスフラスコ５０ｍＬに１０００ｍｇ／Ｌマグネシウム標準液１０００μＬを採り、超純水を加えて５０ｍＬにする。
・マグネシウム４０ｍｇ／Ｌ標準液
あらかじめ超純水を半分ほど加え更に塩酸１ｍＬを加えたメスフラスコ５０ｍＬに１０００ｍｇ／Ｌマグネシウム標準液２ｍＬを採り、超純水を加えて５０ｍＬにする。
・バナジウム１ｍｇ／Ｌ標準液
あらかじめ超純水を半分ほど加え更に塩酸２ｍＬを加えたメスフラスコ１００ｍＬに１０００ｍｇ／Ｌバナジウム標準液１００μＬを採り、超純水を加えて１００ｍＬにする。
・マグネシウム２０ｍｇ／Ｌ＋バナジウム４０μｇ／Ｌ標準液
あらかじめ超純水を半分ほど加え更に塩酸１ｍＬを加えたメスフラスコ５０ｍＬに１０００ｍｇ／Ｌマグネシウム標準液１０００μＬと、１ｍｇ／Ｌバナジウム標準液２ｍＬを採り、超純水を加えて５０ｍＬにする。
各標準液をそれぞれ個々に用いて、以下の２種のＩＣＰ発光分光分析装置を用いて測定波長３０９．３１１ｎｍ及び３１１．０７１ｎｍでのバナジウム濃度を測定した。
装置１
誘導結合プラズマ発光分光分析装置（iCAP-6300、サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社）
装置２
誘導結合プラズマ発光分光分析装置（SPS3100、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社）
各標準液において得られたバナジウム濃度を表１に示す。
【００１２】
【表１】
2020076701.tif 000002
【００１３】
表１に示す結果から、装置１による測定において、測定波長３０９．３１１ｎｍの周辺にバナジウムの定量の妨害元素としてのマグネシウムがバナジウムの測定結果に影響していることが判明した。一方、装置１における波長３１１．０７１ｎｍでの検出では、マグネシウムの影響のないバナジウムの定量値を得ることができた。
【００１４】
（実施例２）
純水または超純水製造用のイオン交換樹脂によって処理する実際の被処理水の各種サンプルについて、実施例１で用いた装置１における２種の検出波長において得られるバナジウム濃度の結果を表２に示す。
なお、装置１において検出波長３０９．３１１ｎｍで検出される発光強度について、マグネシウム５ｎｇ／Ｌの発光強度は、バナジウム約１０μｇ／Ｌの発光強度に相当する。よって、表１のＡ／Ｂの理論値は約２となる。
また、表２のマグネシウム（Ｍｇ）の濃度は、イオンクロマトグラフ法により測定した値である。
【００１５】
【表２】
2020076701.tif 000003
【００１６】
表２の結果から、３１１．０７１ｎｍの測定結果が３０９．３１１ｎｍに比べて明らかに低くなること、３０９．３１１ｎｍと３１１．０７１ｎｍの測定結果の差がＭｇ濃度に比例していることがわかる。従って、被処理水中のバナジウム濃度をＩＣＰ発光で分析するとき、測定波長をＪＩＳ  Ｋ０１０１、ＪＩＳ  Ｋ０１０２の推奨波長３０９．３１１ｎｍにすると、その近傍にあるＭｇから得られる波長も合わせて計測し、Ｍｇ濃度分、バナジウムについて見掛け上、高い値が検出される。測定波長を３１１．０７１ｎｍに変更すると、この問題を解消できる。
【００１７】
（実施例３）
実施例１及び２における結果が示すとおり、バナジウムの定量分析において３０９．３１１ｎｍの波長での結果に対してＭｇによる妨害があり、３１１．０７１ｎｍを測定波長として用いることが有効であることが分かった。そこで、３１１．０７１ｎｍ以外の波長でも分析可能かどうかを以下の測定条件によって検討した。
・測定条件
・ＩＣＰ測定装置：実施例１で使用した装置１
・測定波長：３０９．３１１ｎｍ、３１０．２３０ｎｍ、２９２．４０２ｎｍ、３１１．０７１ｎｍ、２９０．８８２ｎｍ、２９２．４６４ｎｍ、２８９．３３２ｎｍ及び２６８．７９６ｎｍ
・被検出水：バナジウム濃度１０μｇ／Ｌ（組成：バナジウム０．０１ｍｇ／Ｌ、硝酸  約０．００２ｍｍｏｌ／Ｌ、塩酸  約０．１ｍｏｌ／Ｌ、超純水）の標準液及び超純水製造装置においてイオン交換樹脂での処理に実際に使用している被処理水
・測定手順：各検出波長において標準液による測定を５回繰り返し、各標準液での繰り返し測定の間に被処理水の測定を入れた。
得られた結果を表３及び表４に示す。
【００１８】
【表３】
2020076701.tif 000004
【００１９】
【表４】
2020076701.tif 000005
【００２０】
実際の発光強度値（Rel.int）の値の高さ、測定値の許容される誤差範囲を考慮すると、表３及び表４の結果から、１０μｇ／Ｌ〜１０００μｇ／Ｌの範囲でのバナジウム濃度の定量分析に利用可能な検出波長として以下の４波長の少なくとも１つが利用できることが分かった。
検出波長：
２９２．４０２ｎｍ、３１１．０７１ｎｍ、２９０．８８２ｎｍ及び２８９．３３２ｎｍ