(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に紫外線ランプの発光部が挿入され、前記発光部の周囲の空間に試料水を収容するための空間を有する反応容器を備え、その反応容器内に窒素化合物の酸化分解を行なうための反応試薬が添加された試料水を収容して前記発光部からの紫外線を試料水に照射することにより窒素化合物を酸化分解して硝酸イオンに変換し、その硝酸イオンを含む試料水の吸光度測定を行なうことにより、試料の全窒素濃度を測定する全窒素測定装置において、
前記紫外線ランプは前記発光部の基端部を保持する保持部を備え、
前記保持部は、前記反応容器の試料水を収容するための空間の外部かつ前記試料水に浸漬されない位置に配置され、かつ鉄を含まない材料により構成されていることを特徴とする全窒素測定装置。
【請求項２】
前記保持部は窒素成分を含まない樹脂により構成されている請求項１に記載の全窒素測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に紫外線ランプの発光部が挿入され、紫外線ランプの周囲の空間に試料を収容するための空間を有する反応容器を備え、その反応容器内に窒素化合物の酸化分解を行なうための反応試薬が添加された試料水を収容して紫外線ランプからの紫外線を試料水に照射することにより窒素化合物の酸化分解を行ない、窒素化合物が酸化分解された後の試料水の吸光度測定を行なうことにより、試料中に含まれていた窒素化合物濃度を測定する全窒素測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工場等から排出される排水中の全窒素測定方法は、日本工業規格の「工場から排出される排水の試験方法」に規定されている「紫外吸光光度法」が一般に利用されている。この方法は、試料水に酸化剤であるアルカリ性ペルオキソ二硫酸カリウムを添加し、高温・高圧下で窒素化合物を硝酸イオンにまで加熱分解した後、２２０ｎｍでの吸光度測定により全窒素濃度を定量する方法である。しかし、この方法を採用した測定装置には耐圧性及び耐熱性が要求されるため、材質や設計を特殊なものにする必要があった。【０００３】
試料水中の窒素化合物を硝酸イオンにまで酸化分解する別の方法として、「紫外線酸化分解法」がある。この方法は、酸化剤であるアルカリ性ペルオキソ二硫酸カリウムを添加した試料水に対して所定の温度及び圧力の条件において紫外線を照射することで、試料水中の窒素化合物を硝酸イオンにまで酸化分解し、その試料水の２２０ｎｍでの吸光度を測定することにより全窒素濃度を定量する。この方法では、試料水の温度及び圧力を低下させる改善が進められており、紫外線による窒素酸化物の酸化分解に必要な温度が従来の１２０℃から６０℃程度にまで低下されるとともに、圧力も常圧でよくなっているため、装置に高い耐圧性及び耐熱性が要求されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３４４３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
紫外線酸化分解法を用いた装置においては、窒素化合物の酸化分解の効率の向上を図るために、紫外線ランプの発光部を酸化分解部の反応容器内に挿入し、試料水中に発光部が浸漬した状態で試料水中の窒素化合物に対して紫外線を照射するようにした構造を採用したものがある（特許文献１参照。）。しかし、そのような構造を採用した装置で全窒素測定を行なった際、窒素化合物が酸化分解されて生成した硝酸イオンとは異なる物質による影響と思われる信号が検出信号に入ることがあったが、その原因は解明されていなかった。【０００６】
そこで本発明は、紫外線照射により変換された硝酸イオンを含む試料水の吸光度測定において、硝酸イオン以外の物質による全窒素測定への干渉を防止することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、内部に紫外線ランプの発光部が挿入され、発光部の周囲の空間に試料を収容するための空間を有する反応容器を備え、その反応容器内に窒素化合物の酸化分解を行なうための反応試薬が添加された試料を収容して発光部からの紫外線を試料水に照射することにより窒素化合物を酸化分解して硝酸イオンに変換し、その硝酸イオンを含む試料水の吸光度測定を行なうことにより、試料水の全窒素濃度を測定する全窒素測定装置であって、紫外線ランプの発光部を保持する保持部は鉄を含まない材料により構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
２２０ｎｍ付近の吸光度を測定することによって全窒素測定を行なう場合、２２０ｎｍ付近の波長域に吸収をもつ物質の影響を受ける。そのような物質の中でも、鉄イオンは全窒素測定に対する干渉が大きいため、鉄系の材料で構成された部材が試料水に接触しないような構造をとっていた。それにも拘わらず、硝酸イオンとは異なる成分によるものと思われるノイズが検出信号に入っていた。【０００９】
本発明者らは、そのノイズの原因が、窒素化合物を酸化分解するために試料水に紫外線を照射する紫外線ランプにあることを見出した。すなわち、紫外線ランプにおいて試料水に接触するのは、石英ガラス管など、鉄系材料を含まない材質からなる発光部のみであるが、発光部の基端を保持する保持部の外筒部が鉄系材料で構成されていた。保持部は直接的には試料水に接触しないが、硫酸などを添加された試料水が蒸発して保持部の表面に付着し、その部分から鉄イオンが溶出して試料水中に混入する場合があることがわかった。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、上記の知見に基づき、紫外線ランプの発光部を保持する保持部を鉄を含まない材料により構成した。これにより、鉄と反応する試薬が蒸発して紫外線ランプの保持部の表面に付着しても鉄イオンが発生せず、鉄イオンによる全窒素測定への干渉を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】全窒素測定装置の一実施例を概略的に示す流路構成図である。
【図２】同実施例の紫外線ランプの構造の一例を示す断面図である。
【図３】同実施例の全窒素測定装置の全窒素測定動作を示すフローチャートである。
【図４】酸化反応部の紫外線ランプとして、保持部の外筒部が鉄からなるものを用いた場合と、保持部の外筒部がシリコン樹脂からなるものを用いた場合について同じ試料の全窒素の測定を行なったときの測定データである。
【符号の説明】
【００１２】
１    試料調整槽
２〜９  試薬容器
１０ａ，１０ｂ  多ポートバルブ
１３    反応容器
１４    紫外線ランプ
１５    試料水
１６    測定部
２３    酸化反応部
３０    発光部
３２    保持部
３４    リード線
３６    充填剤
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の全窒素測定装置の好ましい実施形態では、紫外線ランプの発光部を保持する保持部が窒素成分を含まない樹脂により構成されている。【００１４】
以下に全窒素測定装置の一実施例について図１を参照しながら説明する。
この全窒素測定装置は２つの多ポートバルブ１０ａ，１０ｂを備えている。試料を調整して貯留しておくための試料調整槽１はチューブ２９を介して一方の多ポートバルブ１０ｂの１つのポートに接続されている。多ポートバルブ１０ｂの他のポートには、スパン液を収容した容器８や純水を収容した容器９のほか、酸化反応部２３の試料出入口２５、測定部１６などが接続されている。また、多ポートバルブ１０ｂの共通ポートは他方の多ポートバルブ１０ａの１つのポートに接続されている。【００１５】
多ポートバルブ１０ａの各ポートに、種々の溶液を収容した容器２〜７が配管を介して接続されている。この実施例では、容器２にはペルオキソ二硫酸カリウム溶液、容器３には水酸化ナトリウム水溶液、容器４には塩酸溶液、容器５にはアスコルビン酸溶液、容器６にはモリブデン酸溶液、容器７には硫酸溶液がそれぞれ収容されている。【００１６】
多ポートバルブ１０ａの共通ポートにはシリンジポンプ１７が接続されている。シリンジポンプ１７はモータ２７により駆動され、種々の液の吸引や吐出を行なうものである。
酸化反応部２３は試料中の窒素化合物を硝酸イオンにまで酸化分解する。酸化反応部２３は反応容器１３内に低圧水銀ランプなどの紫外線ランプ１４の発光部３０が挿入されており、その紫外線ランプ１４の周囲に試料水１５を収容するようになっている。図示は省略されているが、反応容器１３にはヒータが設けられており、収容した試料の温度を所定温度に加熱することができる。試料水の加熱温度は１００℃以下であることが好ましい。【００１７】
測定部１６は酸化反応後の試料水の吸光度を測定するものであり、詳細な図示は省略されているが、試料セル、例えば２２０ｎｍの光を試料セルに照射する光源及び試料セルを透過した光を検出するセンサなどを備えている。【００１８】
次に、この全窒素測定装置における測定動作を図３のフローチャートを用いて説明する。
シリンジポンプ１７により試料調整槽１から試料水を計量する。必要に応じて純水９をシリンジポンプ１７に吸入し、試料水が例えば２ｍｇＮ／Ｌ以下になるように希釈する。【００１９】
この試料水にペルオキソ二硫酸カリウム溶液２と水酸化ナトリウム溶液３を添加した溶液を約６０〜８０℃に加熱された酸化反応部２３の反応容器１５に導入する。酸化反応部２３では、紫外線ランプ１４によって約２０分間紫外線を照射し、窒素化合物を硝酸イオンまで酸化分解する。続いて、酸化反応が終了した後の溶液をシリンジポンプ１７で一定量計量し、塩酸溶液４を添加して測定部１６に送る。そして、測定部１６において２２０ｎｍにおける吸光度を測定し、全窒素濃度を求める。【００２０】
ここで、酸化反応部２３に用いられている紫外線ランプ１４について図２に示す。
紫外線ランプ１４は、先端に発光部３０を備えており、その発光部３０の基端部が保持部３２に保持されている。保持部３２は外筒部３３の先端に発光部３０を貫通させる孔を備え、その内部に充填された充填剤が固形化されて形成された層３６が発光部３０の基端を保持している。保持部３２の外筒部３３は例えばセラミック、アルミナ、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、フッ素ゴム（例えばバイトン（登録商標））、テトラフルオロエチレンなど鉄以外の材料で構成されている。これらの材料を外筒部３３に用いた場合、外筒部３３内の層３６を形成するための充填剤として低熱膨張率のシリコン樹脂、エポキシ樹脂、セメントなどが挙げられる。この実施例では、充填剤の層３６がシリコン樹脂で形成され、そのシリコン樹脂層３６の発光部３０とは反対側にエポキシ樹脂層４０、シリコン樹脂層４２、エポキシ樹脂層４４及びシリコン樹脂層４６がシリコン樹脂層３６側から順に形成されている。発光部３０の基端から出た２本のリード線３４はカシメクランプ３８を介して保持部３２の外部に引き出されている。
【００２１】
酸化反応部２３では、紫外線ランプ１４の発光部３０のみが反応容器１３内に挿入され、この発光部３０の周囲に試料水が収容される。収容される試料水にはペルオキソ二硫酸カリウムと水酸化ナトリウムが添加されており、それらの液が蒸発して紫外線ランプ１４の保持部３２の外筒部に付着することがあるが、保持部３２の外筒部は鉄以外の材料で構成されているため、２２０ｎｍの光に対して吸収をもつ鉄イオンが発生することはなく、紫外線吸光度の測定に影響を与えることはない。【００２２】
図４は酸化反応部の紫外線ランプとして、保持部の外筒部が鉄からなるものを用いた場合と、保持部の外筒部がシリコン樹脂からなるものを用いた場合について同じ試料の全窒素の測定を行なったときの測定データである。このデータに示されているように、紫外線ランプの保持部の外筒部が鉄で構成されている場合には、時間が経過するにつれて測定される窒素濃度が上昇している。これに対し、紫外線ランプの保持部の外筒部がシリコン樹脂で構成されている場合には時間の経過が経過しても測定される窒素濃度が変化していない。これは、硫酸酸性下で鉄が酸化反応部内の反応液へ溶け出し、反応液へ溶け出した鉄が窒素濃度の測定値に影響を与えていると考えられる。【００２３】
なお、この実施例の全窒素測定装置は、リン化合物を含んだ試料水に硫酸を添加して酸化分解部２３に導入し、１００℃以下で紫外線を照射することによりリン化合物をリン酸イオンにまで分解した後、モリブデン青法によってリン濃度を測定することもできる。
【図１】
0005854122.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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