(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒と、該溶媒中に含有されるジフェニルカルバジド及び塩化ヒドロキシルアンモニウムを含むクロム測定試薬。
【請求項２】
前記溶媒が、水と有機溶媒を含む水性溶媒である請求項１に記載のクロム測定試薬。
【請求項３】
塩化ヒドロキシルアンモニウムの含有量が、０．１〜１０ｇ／Ｌである請求項１または２に記載のクロム測定試薬。
【請求項４】
試料液と請求項１〜３の何れか一項に記載のクロム測定試薬とを、酸性条件下で反応させて吸光度を測定するクロム測定方法。
【請求項５】
試料液と請求項１〜３の何れか一項に記載のクロム測定試薬と酸とを反応させて吸光度を測定するクロム測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロム測定試薬及びクロム測定方法に関する。さらに詳しくは、水中のクロムの自動分析計に、好適に使用可能なクロム測定試薬及びクロム測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
六価クロムは、酸性条件下でジフェニルカルバジドと反応して赤紫の錯体を生成することが知られている。例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２では、クロム（六価クロム、全クロム）測定のためのジフェニルカルバジド吸光光度法が規定されている。このジフェニルカルバジド溶液は、時間の経過と共に溶媒中に溶け込んでいる溶存酸素によって酸化され、六価クロムと反応した際の発色強度（感度）が低下する。特に、ジフェニルカルバジド溶液を高温下で保管した場合には、顕著に感度が低下する。そのため、自動分析計等で長期間にわたり使用すると、所望の感度が得られなくなるという問題があった。
ジフェニルカルバジド溶液の感度低下を抑制するために、非特許文献１では、塩酸や硫酸を添加したり、アセトン溶媒を用いたりすることが開示されている。また、特許文献１では、アスコルビン酸等の酸化防止剤を加えて、ジフェニルカルバジドの酸化を抑制することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２４２９１４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】分析化学、Ｖｏｌ．３３（１９８４）、ｐ５３３−５３７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１のように塩酸や硫酸を添加したり、アセトン溶媒を用いたりすれば、ある程度の経時による感度低下抑制効果は得られる。しかし、自動分析計等において長期間にわたりクロムを測定するには不充分であった。
また、特許文献１のようにアスコルビン酸等の酸化防止剤を添加すると、経時による感度低下抑制効果は高いものの、溶液調製直後の初期の発色強度（初期感度）が低く、自動分析計等において精度良くクロムを測定するには不適当であった。アスコルビン酸等の酸化防止剤を添加すると初期感度が低下するのは、酸化防止剤が、ジフェニルカルバジドと競合的に、測定対象である六価クロムと反応してしまうためではないかと推測される。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、経時による感度低下の充分な抑制が可能であるクロム測定試薬、また、初期感度が高いクロム測定試薬を提供することを課題とする。
また、経時による感度低下の少ないクロム測定方法、また、初期感度が高いクロム測定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を達成するために、本発明は以下の態様を含む。
［１］溶媒と、該溶媒中に含有されるジフェニルカルバジド及び塩化ヒドロキシルアンモニウムを含むクロム測定試薬。
［２］前記溶媒が、水と有機溶媒を含む水性溶媒である［１］に記載のクロム測定試薬。
［３］塩化ヒドロキシルアンモニウムの含有量が、０．１〜１０ｇ／Ｌである［１］または［２］に記載のクロム測定試薬。
［４］試料液と［１］〜［３］の何れか一項に記載のクロム測定試薬とを、酸性条件下で反応させて吸光度を測定するクロム測定方法。
［５］試料液と［１］〜［３］の何れか一項に記載のクロム測定試薬と酸とを反応させて吸光度を測定するクロム測定方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のクロム測定試薬は経時による感度低下が充分に抑制されている。また、本発明のクロム測定試薬は初期感度が高い。そのため、このクロム測定試薬を用いたクロム測定方法は、自動分析計等に好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】種々の添加剤によって得られるジフェニルカルバジド溶液の感度低下抑制効果を評価した結果を示すグラフである。
【図２】種々の濃度で塩化ヒドロキシルアンモニウムを添加した際に得られるジフェニルカルバジド溶液の感度低下抑制効果を評価した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［クロム測定試薬］
本発明のクロム測定試薬は、溶媒と、該溶媒中に含有されるジフェニルカルバジド及び塩化ヒドロキシルアンモニウムを含む。
溶媒は水性溶媒、非水性溶媒のいずれでもよいが、水性溶媒であることが好ましい。本発明における水性溶媒とは、水と有機溶媒を含む溶媒である。
【００１０】
水性溶媒に含まれる有機溶媒は、ジフェニルカルバジドを溶解できるものであれば特に限定はない。例えば、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、アセトン等のケトン類が挙げられる。
中でも、樹脂やゴム製の配管部品，バルブ類に対し低攻撃性であることから、アルコール類が好ましく、低毒性であることから、エチルアルコールが特に好ましい。
水性溶媒に占める有機溶媒の割合は、２５〜７５容量％が好ましく、３５〜６５容量％がより好ましく、４５〜５５容量％が特に好ましい。
水性溶媒に占める有機溶媒の割合が好ましい下限値以上であることにより、ジフェニルカルバジドを溶解させやすい。また、水性溶媒に占める有機溶媒の割合が好ましい上限値以下であることにより、樹脂やゴム製の配管部品，バルブ類に対する攻撃性を低減できる。
非水性溶媒としては、アセトンとエタノールの混合溶媒、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、アセトン、およびそれらの混合溶液等が挙げられる。
【００１１】
クロム測定試薬中のジフェニルカルバジドの含有量は、０．５〜５ｇ／Ｌであることが好まししく、０．５〜３ｇ／Ｌであることがより好ましく、１〜２ｇ／Ｌであることが特に好ましい。
クロム測定試薬中のジフェニルカルバジドの含有量が好ましい下限値以上であることにより、経時による感度低下がより一層抑制されやすい。また、クロム測定試薬中のジフェニルカルバジドの含有量が好ましい上限値以下であることにより、経時によるジフェニルカルバジド結晶の析出を防止しやすい。
【００１２】
クロム測定試薬中の塩化ヒドロキシルアンモニウムの含有量は、０．１〜１０ｇ／Ｌであることが好まししく、０．５〜５．０ｇ／Ｌであることがより好ましく、０．５〜１ｇ／Ｌであることが特に好ましい。
クロム測定試薬中の塩化ヒドロキシルアンモニウムの含有量が好ましい下限値以上であることにより、経時による感度低下がより一層抑制されやすい。また、クロム測定試薬中の塩化ヒドロキシルアンモニウムの含有量が好ましい上限値以下であることにより、高い初期感度を得やすい。また、温度変化による感度変化も抑制しやすい。
したがって、感度低下抑制効果を重視する場合は、塩化ヒドロキシルアンモニウムの含有量を高めにすればよく、高い初期感度及び温度変化による感度変化の抑制を重視する場合は、塩化ヒドロキシルアンモニウムの含有量を低めにすればよい。
特に、クロム測定試薬中の塩化ヒドロキシルアンモニウムの含有量が０．５〜１ｇ／Ｌの場合、経時による感度低下抑制効果と高い初期感度及び温度変化による感度変化の抑制を両立しやすい。
【００１３】
クロム測定試薬中のジフェニルカルバジドに対する塩化ヒドロキシルアンモニウムの割合は、５〜５０質量％が好ましく、１０〜４０質量％がより好ましく、２０〜３０質量％が特に好ましい。
クロム測定試薬中のジフェニルカルバジドに対する塩化ヒドロキシルアンモニウムの割合が好ましい下限値以上であることにより、経時による感度低下がより一層抑制されやすい。また、クロム測定試薬中のジフェニルカルバジドに対する塩化ヒドロキシルアンモニウムの割合が好ましい上限値以下であることにより、高い初期感度を得やすい。また、温度変化による感度変化も抑制しやすい。
したがって、感度低下抑制効果を重視する場合は、塩化ヒドロキシルアンモニウムの割合を高めにすればよく、高い初期感度及び温度変化による感度変化の抑制を重視する場合は、塩化ヒドロキシルアンモニウムの割合を低めにすればよい。
特に、クロム測定試薬中のジフェニルカルバジドに対する塩化ヒドロキシルアンモニウムの割合が２０〜３０質量％の場合、経時による感度低下抑制効果と高い初期感度及び温度変化による感度変化の抑制を両立しやすい。
【００１４】
本発明のクロム測定試薬は、溶媒と、ジフェニルカルバジドと塩化ヒドロキシルアンモニウムに加えて、本発明の効果を阻害しない範囲で、他の成分を含んでいてもよい。
他の成分としては、例えば、硫酸、塩酸，リン酸等の無機酸、フタル酸等のカルボン酸、硫酸マグネシウム等の硫酸塩が挙げられる。
【００１５】
本発明のクロム測定試薬の製造方法に特に限定はないが、まず、ジフェニルカルバジドを有機溶媒に溶解してジフェニルカルバジドの有機溶媒溶液を得、この有機溶媒溶液に水及び塩化ヒドロキシルアンモニウムを加えて混合することが好ましい。ジフェニルカルバジドを有機溶媒に溶解する際には、４０〜７０℃、好ましくは５０〜６０℃に加熱することが好ましい。
塩化ヒドロキシルアンモニウムは、予め水に溶解してから有機溶媒溶液に加えても、粉末のまま水と共に有機溶媒溶液に加えてもよい。
【００１６】
［クロム測定方法］
本発明のクロム測定方法は、試料液と本発明のクロム測定試薬とを、酸性条件下で反応させて吸光度を測定する方法である。反応時の反応系のｐＨは、０．５〜２が好ましく、１〜１．４がより好ましい。
反応時の反応系のｐＨを調整するための酸としては、硫酸、塩酸、リン酸が挙げられる。中でも硫酸が好ましい。
【００１７】
反応時の反応系のｐＨを調整するための酸は、試料液および本発明のクロム測定試薬とは別に用意した酸溶液を、反応時に試料液および本発明のクロム測定試薬と混合してもよいし、予め試料液および本発明のクロム測定試薬の一方または両方に配合しておいてもよい。また、予め試料液および本発明のクロム測定試薬の一方または両方に酸を配合するとともに、測定時にさらに追加的に酸を混合してもよい。
中でも、別々に用意した、試料液と本発明のクロム測定試薬と酸とを、測定時に混合して反応させることが好ましい。
【００１８】
反応時の温度は、１０〜４０℃であることが好ましく、１５〜２５℃であることがより好ましい。反応時間は、２〜１５分が好ましく、３〜１０分がより好ましい。
吸光度測定の測定波長は、六価クロムとジフェニルカルバジドとが反応して得られる赤紫の錯体を検知できる波長であればよく、５００〜６００ｎｍの範囲の測定波長を選択できる。
【００１９】
六価クロムだけでなく、三価クロムを含む全クロムを測定する場合は、試料液と本発明のクロム測定試薬とを、酸性条件下で反応させる前に、試料液中の三価クロムを酸化して六価クロムとする前処理を行う。
三価クロムの酸化は、硫酸酸性で過剰量の過マンガン酸カリウムと加熱することにより行う。過剰の過マンガン酸カリウムと一部生成する酸化マンガン（IV）は、尿素の存在下亜硝酸ナトリウムで還元して分解する。なお、亜硝酸ナトリムは、六価クロムと反応する前に、尿素と反応して分解する。
また，ペルオキソ二硫酸ナトリウム等の過硫酸塩を加えた後，加熱や紫外線を照射することで三価のクロムを酸化する方法もある。
【００２０】
本発明のクロム測定試薬は、例えば、廃木材等の固体表面に吹き付けて、固体表面に付着したクロムを検出するためにも使用できる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の効果を明らかにするための実験例を示す。なお、以下の実験例で用いたＣｒ６＋１ｍｇ／Ｌ標準液は、関東化学製Ｃｒ１０００クロム標準液（二クロム酸カリウムをＣｒ６＋濃度として１０００ｍｇ／Ｌ含む硝酸０．０１ｍｏｌ／Ｌ溶液）を、水で１０００倍に希釈して調製した。
【００２２】
［実験例１］
ジフェニルカルバジドの０．２ｇをエチルアルコールの５０ｍＬに加え加熱して溶解させてジフェニルカルバジドのアルコール溶液を得た。このアルコール溶液に、下記の添加剤と水を加えて、または水のみを加えて（添加剤なし）１００ｍＬとし、各測定試薬を得た。
また、ジフェニルカルバジドの０．２ｇをアセトンの５０ｍＬに加え加熱して溶解させてジフェニルカルバジドのアセトン溶液を得た。このアセトン溶液に水を加えて、１００ｍＬとし、アセトン５０％の測定試薬を得た。
【００２３】
（添加剤）
・塩化ヒドロキシルアンモニウムの０．１ｇ（測定試薬中の濃度：１ｇ／Ｌ）
・塩化ヒドロキシルアンモニウムの０．０５ｇ（測定試薬中の濃度：０．５ｇ／Ｌ）
・塩化ヒドロキシルアンモニウムの０．０１ｇ（測定試薬中の濃度：０．１ｇ／Ｌ）
・０．１ｍｏｌ／ＬのＨＣｌ溶液の２．５ｍＬ（測定試薬中の濃度：２．５ｍｍｏｌ／Ｌ）
・９９．７質量％酢酸溶液の１滴
・１ｍｏｌ／Ｌ硫酸の１ｍＬ（測定試薬中の濃度：１０ｍｍｏｌ／Ｌ）
・９６質量％濃硫酸の１滴
【００２４】
各測定試薬を容量１００ｍＬの褐色ガラス瓶に入れ、４０℃の環境下、約１ヶ月強保管した。
調製直後と、数日ないし１０日前後の間隔をおいた保管日数経過後において、褐色ガラス瓶内の各測定試薬の０．５ｍＬをその都度採取し、以下の手順でＣｒ６＋１ｍｇ／Ｌ標準液と反応させた。
すなわち、Ｃｒ６＋１ｍｇ／Ｌ標準液の５ｍＬに、硫酸（１＋１３）の０．５ｍＬと測定試薬の０．５ｍＬを加えて混合し、室温（約２５℃）にて５分放置した後に、５４０ｎｍの吸光度を測定し、下記式に基づき感度を求めた。結果を図１、図２に示す。なお、硫酸（１＋１３）は、濃硫酸の１体積を水の１３体積で希釈した硫酸溶液である。硫酸（１＋１３）の０．５ｍＬを加えることにより、この反応系のｐＨは約１である。
感度（％）
＝（所定の保管日数経過後の吸光度−調製直後の吸光度）／調製直後の吸光度×１００
【００２５】
図１に示すように、塩化ヒドロキシルアンモニウムを、測定試薬中の濃度が１ｇ／Ｌとなるように加えると２週間経過後の感度低下もわずか２．７％であり、他の種類の添加剤と比較して、極めて高い感度維持効果が得られた。
また、図２に示すように、塩化ヒドロキシルアンモニウムの添加量が多いほど、高い感度維持効果が得られた。特に、測定試薬中の塩化ヒドロキシルアンモニウム濃度が０．５ｇ／Ｌ以上となると、１週間経過後の感度低下が約３％であり、２週間経過後の感度低下は６．７％であり、自動分析計での長期使用に充分耐え得るものであった。
【００２６】
［実験例２］
ジフェニルカルバジドの０．２ｇをエチルアルコールの５０ｍＬに加え加熱して溶解させてジフェニルカルバジドのアルコール溶液を得た。このアルコール溶液に、下記の添加剤と水を加えて、または水のみを加えて（添加剤なし）１００ｍＬとし、各測定試薬を得た。
・塩化ヒドロキシルアンモニウムの０．０１ｇ（測定試薬中の濃度：０．１ｇ／Ｌ）
・塩化ヒドロキシルアンモニウムの０．０５ｇ（測定試薬中の濃度：０．５ｇ／Ｌ）
・塩化ヒドロキシルアンモニウムの０．１ｇ（測定試薬中の濃度：１ｇ／Ｌ）
・塩化ヒドロキシルアンモニウムの１．１ｇ（測定試薬中の濃度：１０ｇ／Ｌ）
・９９質量以上％のＬ（＋）−アスコルビン酸の０．２ｇ（測定試薬中の濃度：２ｇ／Ｌ）
・９９．７質量％酢酸溶液の１滴
・０．０１ｍｏｌ／ＬのＨＣｌ溶液の０．５ｍＬ（測定試薬中の濃度：０．０５ｍｍｏｌ／Ｌ）
【００２７】
Ｃｒ６＋１ｍｇ／Ｌ標準液の５ｍＬに、硫酸（１＋１３）の０．５ｍＬと調製直後の各測定試薬の０．５ｍＬを加えて混合し、室温（約２５℃）にて５分放置した後に、５４０ｎｍの吸光度を測定した。結果を表１に示す。
表１に示すように、塩化ヒドロキシルアンモニウムは、アスコルビン酸と同様に還元剤であるにも関わらず、アスコルビン酸より、高い初期感度が得られた。また、塩化ヒドロキシルアンモニウムの添加量が少ないほど、高い初期感度が得られた。特に、測定試薬中の塩化ヒドロキシルアンモニウム濃度が１ｇ／Ｌ以下では、還元作用を有しない酢酸や塩酸に匹敵する初期感度が得られ、自動分析計での高い精度の測定を可能とするものであった。
【００２８】
【表１】
0005578202.tif 000002
【００２９】
［実験例３］
ジフェニルカルバジドの０．２ｇをエチルアルコールの５０ｍＬに加え加熱して溶解させてジフェニルカルバジドのアルコール溶液を得た。このアルコール溶液に、下記の添加剤と水を加えて、または水のみを加えて（塩化ヒドロキシルアンモニウムの添加量ゼロ）１００ｍＬとし、各測定試薬を得た。
・塩化ヒドロキシルアンモニウムの０．０１ｇ（測定試薬中の濃度：０．１ｇ／Ｌ）
・塩化ヒドロキシルアンモニウムの０．０５ｇ（測定試薬中の濃度：０．５ｇ／Ｌ）
・塩化ヒドロキシルアンモニウムの０．１ｇ（測定試薬中の濃度：１ｇ／Ｌ）
・塩化ヒドロキシルアンモニウムの１．１ｇ（測定試薬中の濃度：１０ｇ／Ｌ）
【００３０】
Ｃｒ６＋１ｍｇ／Ｌ標準液の５ｍＬに、硫酸（１＋１３）の０．５ｍＬと調製直後の各測定試薬の０．５ｍＬを加えて混合し、１０℃にて５分放置した後に、５４０ｎｍの吸光度を測定し、１０℃初期感度を得た。
Ｃｒ６＋１ｍｇ／Ｌ標準液の５ｍＬに、硫酸（１＋１３）の０．５ｍＬと調製直後の各測定試薬の０．５ｍＬを加えて混合し、４５℃にて５分放置した後に、５４０ｎｍの吸光度を測定し、４５℃初期感度を得た。
そして、１０℃初期感度と４５℃初期感度から、下記式に基づき感度変化率を求めた。結果を表２に示す。
感度変化率（％）＝（４５℃初期感度−１０℃初期感度）／１０℃初期感度×１００
【００３１】
【表２】
0005578202.tif 000003
【００３２】
表２に示すように、塩化ヒドロキシルアンモニウムの添加量が少ないほど、感度変化率が低い傾向にあった。特に、測定試薬中の塩化ヒドロキシルアンモニウム濃度が１ｇ／Ｌ以下では、１０℃から４５℃まで大幅に温度が変化しても感度変化率は１０％未満に留まり、自動分析計の使用環境温度を厳密に調整しなくても、実用上充分な精度が得られるものであった。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のクロム測定試薬及びクロム測定方法は、各種工場排水、河川水等のクロムの測定、特に、自動分析計による測定に適している。
本発明のクロム測定試薬及びクロム測定方法は、水中のクロム測定に限られず、例えば、建築廃材に付着したクロムの検出等にも使用できる。
【図１】
0005578202.tif 000004
【図２】
0005578202.tif 000005