(57)【要約】【課題】水中に存在する全鉄、溶解性鉄および懸濁態鉄の濃度を、試薬を用いることなく、精度よく測定する。【解決手段】試料水に、波長３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの光を照射して吸光度を測定する吸光度測定部７と、該吸光度測定部７により測定された吸光度に基づいて鉄分濃度を算出する濃度算出部３と、試料水から懸濁態成分を濾過するフィルタ部６とを備え、濃度算出部３が、フィルタ部６による濾過前の試料水について、吸光度測定部７により測定された吸光度から全鉄分の濃度を算出し、フィルタ部６による濾過後の試料水について、吸光度測定部７により測定された吸光度から溶解性鉄の濃度を算出し、全鉄分の濃度から溶解性鉄の濃度を減算して懸濁態鉄の濃度を算出する鉄分濃度測定装置１を提供する。【選択図】図１
2014130055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料水に、波長３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの光を照射して吸光度を測定する吸光度測定部と、
該吸光度測定部により測定された吸光度に基づいて鉄分濃度を算出する濃度算出部と、
前記試料水から懸濁態成分を濾過するフィルタ部とを備え、
前記濃度算出部が、前記フィルタ部による濾過前の試料水について、前記吸光度測定部により測定された吸光度から全鉄分の濃度を算出し、前記フィルタ部による濾過後の試料水について、前記吸光度測定部により測定された吸光度から溶解性鉄の濃度を算出し、全鉄分の濃度から溶解性鉄の濃度を減算して懸濁態鉄の濃度を算出する鉄分濃度測定装置。
【請求項２】
前記フィルタ部が孔径の異なる複数のフィルタを備え、
前記濃度算出部が、各前記フィルタを透過した後の試料水について、前記吸光度測定部により測定された吸光度から溶解性鉄の濃度をそれぞれ算出し、全鉄分の濃度から各溶解性鉄の濃度を減算して粒径別の懸濁態鉄の濃度を算出する請求項１に記載の鉄分濃度測定装置。
【請求項３】
試料水に、波長３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの光を照射して吸光度を測定する第１の吸光度測定部と、
該第１の吸光度測定部を通過した試料水から懸濁態成分を濾過するフィルタ部と、
該フィルタ部を通過した濾過後の試料水に、波長３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの光を照射して吸光度を測定する第２の吸光度測定部と、
前記第２の吸光度測定部により測定された濾過後の試料水の吸光度に基づいて、溶解性鉄の濃度を算出し、前記第１の吸光度測定部により測定された濾過後の試料水の吸光度と前記第２の吸光度測定部により測定された濾過前の試料水の吸光度とに基づいて、懸濁態鉄の濃度を算出する濃度算出部とを備える鉄分濃度測定装置。
【請求項４】
試料水に、波長３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの光を照射して吸光度を測定する第１のステップと、
試料水をフィルタに通して懸濁態成分を濾過する第２のステップと、
第２のステップにより濾過された試料水に、波長３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの光を照射して吸光度を測定する第３のステップと、
第１のステップにおいて測定された吸光度と、第３のステップにおいて測定された吸光度とに基づいて、懸濁態鉄の濃度を算出する第４のステップとを含む鉄分濃度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄分濃度測定装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中における鉄分の存否を光学的に判定する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この装置は、サンプリングした水に、三価鉄イオンを二価鉄イオンに還元する第１剤と、二価鉄イオンと反応して発色する第２剤とを供給し、照射した光の透過率によって発色物質の有無を判定することで、鉄分の有無を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８４２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の装置は、二価鉄イオンを検出することにより鉄分の存否を判定する装置であるため、以下の不都合がある。
第１に、水中においては、鉄は、二価鉄イオンおよび三価鉄イオンのような溶解性鉄として溶存している他、水酸化物のような懸濁態鉄としても存在しており、単に二価鉄イオンを発色させて検出するだけでは、水中に存在する懸濁態鉄の濃度を精度よく測定することができないという不都合がある。
第２に、特許文献１の装置は、サンプリングした水に試薬を混入して、第１剤によって三価鉄イオンを二価鉄イオンに還元させた上で、二価鉄イオンと第２剤との反応により発色させた後でなければ鉄分の有無を判定できないので、判定に手間がかかるという不都合がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、水中に存在する全鉄、溶解性鉄および懸濁態鉄の濃度を、試薬を用いることなく、精度よく測定することができる鉄分濃度測定装置および方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、試料水に、波長３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの光を照射して吸光度を測定する吸光度測定部と、該吸光度測定部により測定された吸光度に基づいて鉄分濃度を算出する濃度算出部と、前記試料水から懸濁態成分を濾過するフィルタ部とを備え、前記濃度算出部が、前記フィルタ部による濾過前の試料水について、前記吸光度測定部により測定された吸光度から全鉄分の濃度を算出し、前記フィルタ部による濾過後の試料水について、前記吸光度測定部により測定された吸光度から溶解性鉄の濃度を算出し、全鉄分の濃度から溶解性鉄の濃度を減算して懸濁態鉄の濃度を算出する鉄分濃度測定装置を提供する。
【０００７】
本態様によれば、吸光度測定部において、濾過前の試料水に、３７０ｎｍ近傍の波長の光を照射して、吸光度を測定し、測定された吸光度に基づいて濃度算出部により鉄分濃度を算出することにより、水中に存在している溶解性鉄および懸濁態鉄を合わせた合計の全鉄濃度を測定することができる。一方、吸光度測定部において、濾過後の試料水に、３７０ｎｍ近傍の波長の光を照射して、吸光度を測定し、測定された吸光度に基づいて濃度算出部により鉄分濃度を算出することにより、水中に存在している溶解性鉄の濃度を測定することができる。そして、濃度算出部において、全鉄濃度から溶解性鉄の濃度を減算することにより、懸濁態鉄の濃度を測定することができる。すなわち、本態様によれば、水中に存在する全鉄、溶解性鉄および懸濁態鉄のそれぞれの濃度を、試薬を用いることなく、精度よく測定することができる。
【０００８】
上記態様においては、前記フィルタ部が孔径の異なる複数のフィルタを備え、前記濃度算出部が、各前記フィルタを透過した後の試料水について、前記吸光度測定部により測定された吸光度から溶解性鉄の濃度をそれぞれ算出し、全鉄分の濃度から各溶解性鉄の濃度を減算して粒径別の懸濁態鉄の濃度を算出してもよい。
【０００９】
また、本発明の他の態様においては、試料水に、波長３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの光を照射して吸光度を測定する第１の吸光度測定部と、該第１の吸光度測定部を通過した試料水から懸濁態成分を濾過するフィルタ部と、該フィルタ部を通過した濾過後の試料水に、波長３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの光を照射して吸光度を測定する第２の吸光度測定部と、前記第２の吸光度測定部により測定された濾過後の試料水の吸光度に基づいて、溶解性鉄の濃度を算出し、前記第１の吸光度測定部により測定された濾過後の試料水の吸光度と前記第２の吸光度測定部により測定された濾過前の試料水の吸光度とに基づいて、懸濁態鉄の濃度を算出する濃度算出部とを備える鉄分濃度測定装置を提供する。
【００１０】
本態様によれば、第１の吸光度測定部、フィルタ部および第２の吸光度測定部を通過する間に、試料水の濾過前の吸光度および濾過後の吸光度が測定され、濃度算出部によって溶解性鉄の濃度と懸濁態鉄の濃度を算出することができる。
【００１１】
また、本発明の他の態様においては、試料水に、波長３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの光を照射して吸光度を測定する第１のステップと、試料水をフィルタに通して懸濁態成分を濾過する第２のステップと、第２のステップにより濾過された試料水に、波長３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの光を照射して吸光度を測定する第３のステップと、第１のステップにおいて測定された吸光度と、第３のステップにおいて測定された吸光度とに基づいて、懸濁態鉄の濃度を算出する第４のステップとを含む鉄分濃度測定方法を提供する。
【００１２】
本態様によれば、第１のステップにおいて、全鉄濃度に対応する吸光度を測定し、第２のステップにおいてフィルタにより懸濁態成分を除去し、第３のステップにおいて、溶解性鉄濃度に対応する吸光度を測定し、第４のステップにおいて２つの吸光度に基づいて懸濁態鉄の濃度を算出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、水中に存在する全鉄、溶解性鉄および懸濁態鉄のそれぞれの濃度を、試薬を用いることなく、精度よく測定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る鉄分濃度測定装置を示すブロック図である。
【図２】図１の鉄分濃度測定装置の吸光度測定部の一例を示す図である。
【図３】図１の鉄分濃度測定装置による鉄分濃度測定方法を説明するフローチャートである。
【図４】図１の鉄分濃度測定装置の変形例を示すブロック図である。
【図５】図１の鉄分濃度測定装置の他の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係る鉄分濃度測定装置１および鉄分濃度測定方法について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る鉄分濃度測定装置１は、例えば、給水経路Ａを通じてボイラ装置（図示略）に供給される給水に含有される鉄分濃度を測定する装置であって、図１に示されるように、管路系２と、演算記憶部（濃度算出部）３と、表示部１４とを備えている。
【００１６】
管路系２は、ボイラ装置への給水経路に接続する第１の流路４と、該第１の流路４からさらに分岐した後に第１の流路４に合流する第２の流路５と、第２の流路５に設けられたフィルタ部６と、第１の流路４と第２の流路５との合流位置の下流に配置された吸光度測定部７と、給水経路から流れてきた試料水の流れる流路を第１の流路４と第２の流路５とで切り替えるための２つのバルブ（流路切替部）８，９とを備えている。
【００１７】
フィルタ部６は、メンブレンフィルタやカートリッジフィルタ等のフィルタ（図示略）を備えている。フィルタは交換可能であることが好ましい。フィルタの孔径を選択することで、濾過したい懸濁態鉄の粒径を絞り込むことができる。
【００１８】
吸光度測定部７は、図２に示されるように、流路を構成する管路７ａの一部に設けられた透明な材質からなる窓部７ｂと、該窓部７ｂの位置において、管路７ａを挟んで対向する位置に配置された発光部７ｃと受光部７ｄとを備えている。発光部７ｃは、例えば、発光ダイオードであり、波長３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの光を、窓部７ｂを介して管路７ａ内を流動する試料水に照射するようになっている。受光部７ｄは、例えば、フォトダイオードまたは光電子増倍管であり、発光部７ｃから発せられ、試料水を通過し、窓部７ｂを介して管路７ａ外に放出されてきた光の光量を検出するようになっている。
【００１９】
第１の流路４と第２の流路５との合流位置と吸光度測定部７との間には、標準液を吸光度測定部７に供給するためのポート１０が配置されている。標準液は、既知濃度の鉄分を含有する液体である。鉄を鉄イオンの状態で溶存させるために、標準液は通常、酸性に維持されているが、ｐＨの変化によって吸光度が異なるため、ポート１０に供給する標準液としては、試料水と同等の中性となるようにｐＨ６〜８に調節したものを使用する。
【００２０】
演算記憶部３は、ポート１０から標準液を供給したときに吸光度測定部７の受光部７ｄにより受光された光量に基づき全鉄と溶解性鉄のそれぞれの検量線を作成して記憶するようになっている。
【００２１】
演算記憶部３は、第１の流路４を通過した試料水を吸光度測定部７に供給した際に、受光部７ｄにより受光された光量と全鉄の検量線とに基づいて全鉄の濃度を算出するようになっている。また、演算記憶部３は、第２の流路５を通過した試料水を供給した際に受光部７ｄにより受光された光量と溶解性鉄の検量線とに基づいて溶解性鉄の濃度を算出するようになっている。さらに、演算記憶部３は、算出された全鉄の濃度から溶解性鉄の濃度を減算することにより、懸濁態鉄の濃度を算出するようになっている。
【００２２】
表示部１４は、例えば、モニタであって、演算記憶部３によって算出された全鉄濃度、溶解性鉄濃度および懸濁態鉄濃度をそれぞれ表示するようになっている。
【００２３】
このように構成された本実施形態に係る鉄分濃度測定装置１を用いた鉄分濃度測定方法について以下に説明する。
本実施形態に係る鉄分濃度測定方法は、ボイラに接続する給水経路から一部の水を試料水として第１の流路４に分岐して測定する方法である。
【００２４】
試料水の濃度測定に先立って、定期的にあるいは必要に応じて、吸光度測定部７の校正（検量線の作成）を行う。校正は、２つの流路４，５のバルブ８，９を閉止し、ポート１０から、中性にｐＨ調整された標準液を吸光度測定部７に供給する。そして、吸光度測定部７において、発光部７ｃから標準液に向けて波長３７０ｎｍ近傍の光を照射し、標準液を透過した光を受光部７ｄによって受光する。受光部７ｄから出力された電気信号を、演算記憶部３に送り、全鉄濃度の校正値として記憶する。これを濃度の異なる複数の標準液で行い、全鉄の検量線を作成する。標準液の濃度の１つはゼロでもよい。
【００２５】
次に、第１の流路４のバルブ８を閉止し、第２の流路５のバルブ９を開放し、ポート１０から標準液を第２の流路５に設けられたフィルタ部６に流し、フィルタ部６を透過した標準液を吸光度測定部７に導く。そして、吸光度測定部７において、発光部７ｃから試料水に向けて波長３７０ｎｍ近傍の光を照射し、透過した光を受光部７ｄによって受光する。受光部７ｄから出力された電気信号を、演算記憶部３に送り、溶解性鉄の校正値として記憶する。これを濃度の異なる複数の標準液で行い、溶解性鉄の検量線を作成する。標準液の濃度の１つはゼロでもよい。    
【００２６】
次いで、試料水の濃度測定を行う。
まず、図３に示されるように、第１の流路４のバルブ８を開放し、第２の流路５のバルブ９を閉止することにより、試料水を第１の流路４に導入し、吸光度測定部７に直接導く（ステップＳ１）。そして、吸光度測定部７において、発光部７ｃから試料水に向けて波長３７０ｎｍ近傍の光を照射し、透過した光を受光部７ｄによって受光する（ステップＳ２）。受光部７ｄから出力された電気信号は、演算記憶部３に送られ、前述の全鉄の検量線に基づいて演算され、全鉄濃度の測定値として記憶される（ステップＳ３）。
【００２７】
次に、第１の流路４のバルブ８を閉止し、第２の流路５のバルブ９を開放することにより、試料水を第２の流路５に設けられたフィルタ部６に流し、フィルタ部６を透過した試料水を吸光度測定部７に導く（ステップＳ４）。そして、吸光度測定部７において、発光部７ｃから試料水に向けて波長３７０ｎｍ近傍の光を照射し、透過した光を受光部７ｄによって受光する（ステップＳ５）。発光部７ｃから出力された電気信号は、演算記憶部３に送られ、前述の溶解性鉄の検量線に基づき演算され、溶解性鉄の濃度の測定値として記憶される（ステップＳ６）。
【００２８】
演算記憶部３においては、ステップＳ３で算出された全鉄濃度からステップＳ６で算出された溶解性鉄の濃度が減算されることにより、懸濁態鉄の濃度が算出される（ステップＳ７）。
【００２９】
このように、本実施形態に係る鉄分濃度測定装置１および鉄分濃度測定方法によれば、従来のように試薬を使用せずに済むので、環境に負荷をかけず、ランニングコストを低減することができるという利点がある。そして、従来、測定できなかった懸濁態鉄の濃度を溶解性鉄の濃度とともに精度よく測定することができるという利点がある。
【００３０】
また、標準液として、既知濃度の鉄分を鉄イオンの状態で溶存させた液体をｐＨ調整して中性にしたものを使用しているため、標準液中の鉄分は一部懸濁態として存在している。本実施形態によれば、そのような懸濁態を含む標準液であっても、含有される鉄分の全鉄濃度を、試薬を用いることなく連続的に精度よく検出することができ、さらに懸濁態鉄濃度と溶解性鉄濃度を測定することでボイラの供給水の除鉄プロセスの効率化を図ることができるという利点がある。
【００３１】
なお、本実施形態においては、第１の流路４と第２の流路５とを合流させて単一の吸光度測定部７において濾過前および濾過後の両方の試料水の吸光度を測定することとしたが、これに代えて、図４に示されるように、各流路に吸光度を測定する別個の吸光度測定部１２，１３を配置してもよい。
【００３２】
また、本実施形態においては、各流路５，６への試料水の流れを切り替えるバルブ８，９を各流路５，６に設けることとしたが、これに代えて、三方弁によって流れを切り替えることにしてもよい。
また、図５に示されるように、孔径の異なるフィルタ６Ａ，６Ｂを複数設置して、各フィルタ６ａ，６ｂ透過毎に吸光度を測定することにしてもよい。すなわち、バルブ９および三方弁１１を切り替えて試料水を透過させるフィルタ６Ａ，６Ｂを切り替えることにより、吸光度測定部７において粒径別に懸濁態鉄を測定することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  鉄分濃度測定装置
３  演算記憶部（濃度算出部）
４  第１の流路
５  第２の流路
６  フィルタ部
６Ａ，６Ｂ  フィルタ
７，１２，１３  吸光度測定部
８，９  バルブ（流路切替部）
Ｓ２  第１のステップ
Ｓ４  第２のステップ
Ｓ５  第３のステップ
Ｓ７  第４のステップ
【図１】
2014130055.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2014130055.tif 000006
【図５】
2014130055.tif 000007