(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
そのヒドロキシ基が２または３の位置にあり、そのアルキル基が１ないし６個の炭素原子を含有するヒドロキシフェニルアルキルアルコール、ヒドロキシフェニルアルキルカルボン酸及びヒドロキシ桂皮酸よりなる群から選択されるフェノール誘導体を含浸した吸収性保持体を含有することを特徴とするベルテロー法による水溶液中のアンモニウムイオンを定量する装置。
【請求項２】
吸収性保持体はさらに触媒と、さらに所望により錯化剤および緩衝物質を含有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
存在するフェノール誘導体は、ヒドロキシ基が２または３の位置にあるヒドロキシベンジルアルコール、ヒドロキシフェニル酢酸またはヒドロキシ桂皮酸であることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
２−ヒドロキシベンジルアルコールとニトロプルシドナトリウムを含有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
そのヒドロキシ基が２または３の位置にあり、そのアルキル基が１ないし６個の炭素原子を含有するヒドロキシフェニルアルキルアルコール、ヒドロキシフェニルアルキルカルボン酸及びヒドロキシ桂皮酸よりなる群から選択されるフェノール誘導体を含浸した吸収性保持体を次亜塩素酸塩または次亜塩素酸塩形成体を含有するアルカリ性試料溶液と接触させ、一定時間後に保持体の色の変化を評価することを特徴とするベルテロー法による水溶液中のアンモニウムイオンを定量する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はベルテロー法による水溶液中のアンモニウムイオンを定量する装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アンモニウム含量の定量は環境分析、特に水分析の非常に重要な日常業務となってきた。この定量は現在三つの異った方法によって行われている。即ち
−  アルカリ性媒体中でアンモニアを蒸留により分離し次で酸滴定を行う。
−  イオン選択的電極を用いる電位差測定。
−  着色化合物生成後比色または光度測定。
【０００３】
色生成に基く定量は近年重要性を増している。アンモニウムイオンに対して現在用いられている発色反応は通常ネスラー（Ｎｅｓｓｌｅｒ）とベルテロー（Ｂｅｒｔｈｅｌｏｔ）の方法である。検出感度が高く、選択性も高くまた干渉に対する感受性が比較的低いために、特にベルテロー反応はアンモニウムイオンの検出法として確立されて来ている。適用分野は多岐にわたり、例えば、水、食物、土壌抽出物、生体材料等の中のアンモニウムイオンの定量があげられる。
【０００４】
アンモニウムイオン、次亜塩素酸塩とフェノールを混合すると青色が生ずることはベルテローによって早くも１８５９年に記述された。反応機構の解明はその後多くの研究（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．４９，４６４（１９７７））の課題であった。反応進行の必要条件は使用するフェノールのパラ位置が自由なことである。使用する次亜塩素酸塩源および使用するフェノール成分によるが、最適反応はｐＨや試薬添加の時系列などの特性的反応条件を厳守する必要がある。使用するフェノール成分は通常フェノールそのものやサリチル酸およびチモールである。高い検出感度や高い反応速度に関して、既存技術では一連の他のフェノール誘導体が、そのアンモニウムイオンの定量的検出の適性について、詳細に検討されている。この中で２−メチルフェノール、２，６−ジメチルフェノール、２−クロロフェノール、２，６−ジクロロフェノール、グアヤコール、ｏ−フェニルフェノール、ｍ−クレゾール、１−ナフトールおよび２−メチル−５−ヒドロキシキノリンは特に使用可能であることが分っている（Ａｎａｌｙｓｔ  １０９，５４９（１９８４））。
【０００５】
連続測定方式や市販のテストキットでの使用を可能にするために、適当な試薬と反応条件を選ぶことによってベルテロー反応を最適化する多くの試みがなされてきた。しかしながら、ベルテロー反応の使用は今日迄湿式化学、すなわち液体反応物のみが用いられる反応，の領域に留まっていた。
【０００６】
しかし近年固体吸収性保持体，いわゆるテストストリップ（試験細片）を用いる分析が重要性を増している。テストストリップを使用する大きな利点として、特に、取扱いが簡便なことや試薬が少量であるため廃棄に問題を生じないことなどがあげられる。このストリップでは、検出反応に必要な試薬の全部または一部を吸収性または膨潤性保持体またはフィルムに適用する。反応帯が試料と接触すると、検出反応は進行する。色検出反応が進行する。生じた色は測定すべき被分析物の量の尺度であり、比色目盛によって目視的に、あるいは簡単な反射率計を用いて評価することができる。
【０００７】
ネスラー反応に基いてアンモニウムの量を検出するテストストリップは知られているがたゞこれらは２０ｐｐｍ以上の比較的高いアンモニウムイオン含量の検出にのみ適している。水試料のアンモニウムイオン濃度は通常低いので従ってテストストリップはあまり用いられない。多層テストストリップ方式は血漿中のアンモニウムイオンの定量のために存在するが、この方式における検出はｐＨ指示薬（ブロモフェノールブルー）の色の変化に基いている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は使用が簡単で感度が高く特異的でありまた反射率計を用いる評価に適した、ベルテロー法による水溶液中のアンモニウムイオン定量の装置および方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はフェノール誘導体を含浸した吸収性保持体を含有することを特徴とする、ベルテロー法による水溶液中のアンモニウムイオンを定量する装置を提供する。
【００１０】
更に本発明はフェノール誘導体を含浸した吸収性保持体を次亜塩素酸塩または次亜塩素酸塩形成体を含有するアルカリ性試料溶液と接触させ、一定時間後に保持体の色の変化を評価することを特徴とするベルテロー法による水溶液中のアンモニウムイオンを定量する方法を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
アンモニウムイオンの定量的検出用の先行技術に記載されたフェノール類は、貯蔵安定性、検出感度、反応速度、好ましくない副反応、生じたインドフェノールの色の安定度、毒性、測定の再現性などの種々の理由から、ベルテロー反応を固体のテスト保持体に移行させるには不適当であることが立証されている。特に、色の生成や反応速度の点では最も適当なフェノール類は、余りにも揮発性であり保持物質に対して必要な親和力をもっていない。このため、とくに、テストストリップ貯蔵用の容器を開けるといくぶん強い臭気が発生する。
【００１２】
驚くことにヒドロキシ基が２または３の位置にありアルキル基が１ないし６個の炭素原子を有するヒドロキシフェニルアルキルアルコール、ヒドロキシフェニルアルキルカルボン酸、ヒドロキシ桂皮酸などのフェノール誘導体が本発明の手段として適していることが分った。適当なフェノール誘導体として、例えば、ヒドロキシベンジルアルコール、ヒドロキシフェニル醋酸、ヒドロキシ桂皮酸、２−（２−ヒドロキシフェニル）エタノール、２−（３−ヒドロフェニル）エタノール、３−（２−ヒドロキシフェニル）プロパノール、４−（２−ヒドロキシフェニル）ブタノール、３−（２−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸、４−（２−ヒドロキシフェニル）酪酸、５−（２−ヒドロキシフェニル）吉草酸などがあげられる。この中で２−ヒドロキシベンジルアルコール、２−ヒドロキシフェニル醋酸、ヒドロキシ桂皮酸が好ましく、特に２−ヒドロキシベンジルアルコールが好ましい。これらの化合物を含有する本発明の吸収性保持体は室温で１年以上貯蔵できる。
【００１３】
使用可能な吸収性保持体とはこのようなテストに慣例的に用いられるすべての保持体である。濾紙が最も広く用いられるが、他の吸収性のセルローズまたはプラスチック製品を使用することも可能である。吸収性保持体、好ましくは濾紙はアンモニウムイオンの定量に必要な試薬の１部を含有する含浸溶液でそれ自体知られた方法によって含浸される。含浸乾燥した濾紙は正方形または矩形の区分に分けることができ、この区分を続いて既知の方法でプラスチックフィルム、紙ストリップまたは金属ストリップ上に接着剤で密着または固着させることができる。
【００１４】
また吸収性保持体を含浸前にテープ状でプラスチックバンドに貼り付け、含浸後にテープ方向に垂直に切断して扱い易いストリップとすることもできる。
【００１５】
吸収性保持体がフェノール誘導体のみならず触媒も含有することは有利なことである。必要ならば、保持体はまた錯化剤や緩衝物質を含有することができる。適当な触媒にはニトロプルシドナトリウム、マンガン（II）塩または亜鉛塩があり、ニトロプルシドナトリウムが好ましい。含浸溶液は約０．０５ないし０．２％，好ましくは０．１％のニトロプルシドナトリウムを含有する。
【００１６】
上述の錯化剤と緩衝物質は吸収性保持体上に存在してもよいしあるいは試料溶液に加えてもよい。試料溶液に加える方がより有利であることが分っている。
【００１７】
試料の妨害置換基を錯化するために、試料溶液を例えば１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸、シクロヘキシルジアミノテトラ醋酸、シトレートまたはＥＤＴＡ，好ましくは１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸と混合する。試料溶液は約２ないし１０％，好ましくは５％の１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸を含有する。
【００１８】
試料溶液にｐＨ範囲を１０−１２に維持できまた検出反応を妨害しない緩衝物質を加える。適当な緩衝系は吸収性保持体にも適用できる緩衝系である。用いうる緩衝濃度は試料溶液のｐＨとその中に存在する遊離の酸または塩基による。適当な緩衝液として、例えば、水酸化ナトリウム／酒石酸ナトリウム緩衝液、水酸化ナトリウム／硼酸ナトリウム緩衝液、炭酸ナトリウム／炭酸水素ナトリウム緩衝液があり、水酸化ナトリウム／酒石酸ナトリウム緩衝液が好ましい。
【００１９】
この特定の緩衝系を用いてｐＨを約１１とした試料溶液を次亜塩素酸塩または次亜塩素酸塩形成体と混合する。この目的に適した公知の次亜塩素酸塩形成体は，例えば，ジクロロイソシアヌル酸、トリクロロイソシアヌル酸、クロラミンＴ、および塩素水溶液である。次亜塩素酸塩のかわりに次亜臭素酸塩もまた用いることができる。本発明によれば、ジクロロイソシアヌル酸と次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。
【００２０】
アンモニウムイオンの定量を行うために、吸収性保持体を、反応帯が完全にぬれるように、２ないし２０分間、好ましくは約８分間アルカリ性の次亜塩素酸塩含有試料溶液中に置く。次にこのテストストリップを試料溶液からとり出し、強く水切りをして、生じた発色を反射率計を用いてまたは比色目盛によって評価する。本発明の方法では、公知の方法と比べて、テストストリップを用いて水溶液中のアンモニウムイオンを簡単，正確かつ迅速に定量することができ、０．２ないし１０ｍｇ／ｌの濃度の定量が可能となる。
【００２１】
【実施例】
実施例１
濾紙（Ｓｃｈｏｌｌｅｒ  ＆  Ｈｏｓｃｈ  ３００Ａ）を下記の試薬溶液で含浸し、次いで含浸後温風を用いて乾燥した：
１００ｇの水中に
３．５ｇの２−ヒドロキシベンジルアルコールと
０．１ｇのニトロプルシドナトリウム。
【００２２】
得られた濾紙を既知の方法で保持材，例えばポリエステルフィルムに貼り付けた。
【００２３】
アンモニウムイオン含量が０ないし１０ｍｇ／ｌ，ｐＨが１１で、溶液５ｍｌ当り１ｍｇのジクロロイソシアヌル酸を含有する標準アンモニウムイオン溶液を調製した。テストストリップを溶液中に入れ、８分後に取り出し、水切りをして、簡単な反射率計を用いて相対反射率を測定してまた目視比色法によって評価した。
【００２４】
ｐＨを規定する緩衝溶液は
１００ｇの水中
４４ｇの酒石酸ナトリウムカリウム
９ｇのＮａＯＨペレットおよび
５ｇの１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸ナトリウム塩
を含有する。
0003654457.tif 000002
この実験からアンモニウムイオンの濃度が変るとかなり異った発色を生じ従ってアンモニウムイオン濃度は適当な色目盛を用いる目視比色法によって定量できることが分る。
0003654457.tif 000003
上に測定した反射率−濃度曲線（検量線）をバーコード読取り方式を用いて反射率計に読み込み、使用濃度と測定濃度の関係を測定した。
【００２５】
0003654457.tif 000004
この結果が示すように、反射率−濃度曲線は感度がよく合せて検出反応の再現性も高いため、アンモニウムイオンの非常に高感度かつ正確な定量が可能になった。
【００２６】
フェノール誘導体として２−ヒドロキシベンジルアルコールのかわりに２−ヒドロキシフェニル醋酸またはヒドロキシ桂皮酸を用いても類似の結果が得られた。
実施例２
９つの異った廃水試料をアンモニウムイオンについて反射率計を用いて実施例１と同様な方法によって分析した。比較のために試料を従来の光度測定法で分析し次の結果を得た。
【００２７】
0003654457.tif 000005
既存の方法と対照的に、テストストリップを用いる方法では試料水溶液中で簡単、正確かつ迅速なアンモニウムの定量が可能になる。
実施例３
濾紙（Ｓｃｈｏｌｌｅｒ  ＆  Ｈｏｓｃｈ  ３００Ａ）を下記２溶液に引続いて含浸し、各含浸後温風を用いて乾燥した。
0003654457.tif 000006
【００２８】
検出を実施例１記載のように行った。実施例１の結果と類似の結果が得られた。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の方法では、既存の方法と比べて、テストストリップを用いて水溶液中のアンモニウムイオンをより簡単、正確かつ迅速に定量することができる。