(57)【要約】【課題】簡便にかつ迅速に液体溶媒中の有機化合物量を測定することができる有機化合物溶存量測定装置を提供すること。【解決手段】有機化合物が溶存された水（液状の試料）Ｗが貯留される貯留部１０を有する液体試料供給部２と、貯留部１０に貯留された水Ｗを気化する加熱部３と、気化された水にオゾンガス及び標準ガスを供給するオゾン添加希釈部５と、オゾンガスからＯＨラジカルを生成して水Ｗと反応させるＯＨラジカル生成反応部６と、ＯＨラジカルの濃度の時間変化を計測するＯＨラジカル検出部７と、前記時間変化から前記試料に含有された有機化合物量を算出する制御部８と、を備えていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物が溶存された液状の試料が貯留される貯留部を有する液体試料供給部と、
前記貯留部に貯留された前記試料を気化する加熱部と、
気化された前記試料にオゾンガス及び標準ガスを供給するオゾン添加希釈部と、
前記オゾンガスからＯＨラジカルを生成して前記試料と反応させるＯＨラジカル生成反応部と、
前記ＯＨラジカルの濃度の時間変化を計測するＯＨラジカル検出部と、
前記時間変化から前記試料に含有された有機化合物量を算出する制御部と、
を備えていることを特徴とする有機化合物溶存量測定装置。
【請求項２】
前記オゾン添加希釈部が、供給する前記標準ガスの供給量を追加調整する追加流量調節部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の有機化合物溶存量測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の有機化合物溶存量測定装置を使用しての水質診断方法であって、
診断対象となる水を気化する加熱工程と、
気化された前記水にオゾンガス及び標準ガスを供給するオゾン添加希釈工程と、
前記オゾンガスを生成するからＯＨラジカルを生成して前記水と反応させるＯＨラジカル生成反応工程と、
前記ＯＨラジカルの濃度の時間変化を計測するＯＨラジカル検出工程と、
前記時間変化から前記試料に含有された有機化合物量を算出する演算工程と、
を備えていることを特徴とする水質診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水等の液体に含まれる有機化合物の溶存量を測定するための有機化合物溶存量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液性の溶媒に可溶な物質を測定する方法として、液体クロマトグラフィーが知られている。この方法は、非常に高感度で、かつ高精度な定性定量分析法であるが、装置が大掛かりになり取り扱いが複雑となってしまう。そこで、化学物質の特定までは不要である場合には、分析時間を短縮するために、溶媒中の導電度の測定によって濃度を算出している。
【０００３】
ただし、電解質物質のみの検出となるので、有機化合物等の非電解質物質への濃度は測定できない。このような場合、例えば、ｎ型半導体触媒膜に吸着させた測定対象水に光源から光を照射し、この際に酸化分解して放出されたハロゲンイオン量の変化を参照電極との電位差として検出して測定対象化合物を定量する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０１４０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の場合、光を照射してイオン分解させているので、物質に応じた光を照射する必要があり不便である。本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、簡便にかつ迅速に液体溶媒中の有機化合物量を測定することができる有機化合物溶存量測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る有機化合物溶存量測定装置は、有機化合物が溶存された液状の試料が貯留される貯留部を有する液体試料供給部と、前記貯留部に貯留された前記試料を気化する加熱部と、気化された前記試料にオゾンガス及び標準ガスを供給するオゾン添加希釈部と、前記オゾンガスからＯＨラジカルを生成して前記試料と反応させるＯＨラジカル生成反応部と、前記ＯＨラジカルの濃度の時間変化を計測するＯＨラジカル検出部と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
この発明は、気化した試料にオゾンガスとともに標準ガスを加えて希釈し、添加したオゾンガスからＯＨラジカルを発生させ、試料中の有機化合物と反応させた際に減衰するＯＨラジカルの寿命から、反応した有機化合物量、すなわち、試料中の有機化合物量を算出する。
【０００８】
また、本発明に係る有機化合物溶存量測定装置は、前記有機化合物溶存量測定装置であって、前記オゾン添加希釈部が、供給する前記標準ガスの供給量を追加調整する追加流量調節部を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この発明は、ＯＨラジカル生成反応部にて生成されるＯＨラジカル量に比べて試料中の有機化合物量が多い場合には、供給する標準ガス量を増加してＯＨラジカル生成反応部内でＯＨラジカルが残存可能な程度にまで試料を希釈する。
【００１０】
本発明に係る水質診断方法は、本発明に係る有機化合物溶存量測定装置を使用しての水質診断方法であって、診断対象となる水を気化する加熱工程と、気化された前記水にオゾンガス及び標準ガスを供給するオゾン添加希釈工程と、前記オゾンガスを生成するからＯＨラジカルを生成して前記水と反応させるＯＨラジカル生成反応工程と、前記ＯＨラジカルの濃度の時間変化を計測するＯＨラジカル検出工程と、前記時間変化から前記試料に含有された有機化合物量を算出する演算工程と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡便にかつ迅速に液体溶媒中の有機化合物量を測定することができる。また、試料中の有機化合物量にかかわらず、ＯＨラジカルの濃度の時間変化を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る水質診断装置を示す概要図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る水質診断装置におけるオゾン添加希釈部を示す概要図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る水質診断方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。
本実施形態に係る水質診断装置（有機化合物溶存量測定装置）１は、液体試料供給部２と、加熱部３と、オゾン添加希釈部５と、ＯＨラジカル生成反応部６と、ＯＨラジカル検出部７と、制御部８と、を備えている。
【００１４】
液体試料供給部２は、農薬や洗剤成分等の有機化合物が溶存された水（液状の試料）Ｗが貯留される貯留部１０と、貯留部１０と加熱部３とを連通する配管１１と、所定量の水Ｗを加熱部３へ移送するための移動ガス供給部１２と、を備えている。移動ガス供給部１２は、制御部８の指示に基づき、例えば所定量の窒素ガスＮ２を貯留部１０に供給する。
【００１５】
加熱部３は、配管１１と連通された気化室１３と、気化室１３を覆う第一ヒーター１５と、を備えている。そして、貯留部１０から気化室１３に移送された水Ｗを第一ヒーター１５で加熱して気化する。
【００１６】
オゾン添加希釈部５は、例えば、窒素ガスＮ２及び酸素ガスＯ２のみから構成される零位調整標準ガスである標準ガスＺＧが供給されて、標準ガスＺＧ中の酸素ガスからオゾンガスを生成するオゾン生成部１６と、オゾン生成部１６と連通されてオゾンガス生成に必要な標準ガスＺＧの供給量を調整するガス流量調節部１７と、を備えている。
【００１７】
オゾン添加希釈部５は、加熱部３とＯＨラジカル生成反応部６との間に接続されて、加熱部３で気化された水Ｗにオゾンガス及び標準ガスＺＧを供給する。ここで、オゾン添加希釈部５は、オゾン生成部１６の出口側配管１８と連通される複数の追加ガス流量調節部（追加流量調節部）２０と、それぞれに対応するバルブ２１と、を備えていてもよい。例えば、本実施形態では、３つの追加ガス流量調節部２０が配されている。これら追加ガス流量調節部２０は、ＯＨラジカルの減衰速度を所定範囲内に抑えて測定分解能を上げるために、標準ガスＺＧで水Ｗを希釈する。
【００１８】
ここで、標準ガスＺＧの汚染を極力抑えるため、標準ガスＺＧの供給系統には、ポンプ等の機械的な動力源を配さないようにしている。
【００１９】
ＯＨラジカル生成反応部６は、例えば、“ＯＨラジカル寿命観測による都市大気質の診断”、吉野彩子他、大気環境学会誌、第４０巻、第１号に記載のものと同様のものとされ、真空チャンバー２２と、その周囲に巻回された第二ヒーター２３と、真空チャンバー２２内に配された不図示のレーザー照射部と、を備えている。そして、水Ｗ及びオゾンガスからＯＨラジカルを生成して水Ｗと反応させる。
【００２０】
ＯＨラジカル検出部７は、ＯＨラジカル生成反応部６と連通して配され、例えば、上記の文献に記載のようにレーザー誘起法を利用して、ＯＨラジカル生成反応部６におけるＯＨラジカル濃度の時間変化を計測する。
【００２１】
制御部８は、移動ガス供給部１２において、所定量の水Ｗを気化室１３に移送するための窒素ガス量の制御や、ガス流量調節部１７における標準ガスＺＧのガス量の制御を行う。また、ＯＨラジカル検出部７にて検出されたＯＨラジカル濃度の時間変化から、ＯＨラジカルの消失速度を算出して、例えば、上記文献記載の方法のように、予め計測しておいた各種有機化合物の濃度とＯＨラジカルの寿命との関係を適用する等により、水Ｗ中の有機化合物量の総量を定量的に算出する。
【００２２】
次に、本実施形態に係る水質診断装置１による水質診断方法について説明する。
本実施形態に係る水質診断方法は、診断対象となる水Ｗを気化する加熱工程（Ｓ０１）と、気化された水にオゾンガス及び標準ガスＺＧを供給するオゾン添加希釈工程（Ｓ０２）と、オゾンガスを生成するからＯＨラジカルを生成して水と反応させるＯＨラジカル生成反応工程（Ｓ０３）と、ＯＨラジカルの濃度の時間変化を計測するＯＨラジカル検出工程（Ｓ０４）と、この時間変化から水Ｗに含有された有機化合物量を算出する演算工程（Ｓ０５）と、を備えている。
【００２３】
加熱工程（Ｓ０１）では、まず、診断対象となる水Ｗを貯留部１０に入れる。そして、移動ガス供給部１２により所定量の窒素ガスＮ２を貯留部１０に供給し、供給量に応じた水Ｗの一部を気化室１３に移送する。そして、第一ヒーター１５によって気化室１３内の水Ｗを加熱して気化する。
【００２４】
オゾン添加希釈工程（Ｓ０２）では、オゾン添加希釈部５のガス流量調節部１７にて、所定量の標準ガスＺＧをオゾン生成部１６に供給する。そして、オゾン生成部１６にて、標準ガスＺＧ中の酸素から公知の方法によってオゾンガスを生成する。
【００２５】
そして、ＯＨラジカル生成反応工程（Ｓ０３）に移行して、オゾン添加希釈部５で生成されたオゾンガスと標準ガスＺＧとを気化した水Ｗに供給して、これらの混合ガスを生成する。そして、ＯＨラジカル生成反応部６内にて、公知の方法によってオゾンガスを光分解してＯＨラジカルを発生させる。
【００２６】
このとき、ＯＨラジカルは真空チャンバー２２内で混合ガス中の有機化合物と反応して減衰する。ＯＨラジカル検出工程（Ｓ０４）では、ＯＨラジカル検出部７内でレーザー光を照射して励起させ、発せられた蛍光を光電子増倍管等によって検出して計測し、ＯＨラジカル濃度の時間変化を測定する。こうして、演算工程（Ｓ０５）に移行して、ＯＨラジカルの寿命を算出する。
【００２７】
この際、ＯＨラジカルの減衰速度が大きい場合には、混合ガス中の有機化合物量が多すぎるためと考えられる。そこで、オゾン添加希釈部５よりオゾンガスを供給する際に、制御部８の指示に基づき、追加ガス流量調節部２０を順次作動させて標準ガスＺＧの供給量を増加してさらに希釈して、希釈量に応じた補正を制御部８にて行う。
【００２８】
すなわち、加熱工程（Ｓ０１）にて供給される窒素ガスの流量をＱｗ、オゾン添加希釈工程（Ｓ０２）にて添加されるオゾンガスの添加流量をＱｏ３及び標準ガスＺＧの流量をＱｚｇ、としたとき、総ガス流量Ｑｔは、Ｑｗ＋Ｑｏ３＋Ｇｚｇとなるので、希釈率ｎは、Ｑｗ／Ｑｔとなる。当初、デフォルトとしてこの希釈率ｎはある値に設定される。そして、実際にＯＨラジカル寿命を測定したときの測定値（τｍｅａｎｓ）が、測定可能なＯＨラジカル寿命の下限値（τｍａｘ）よりも下回る場合には、τｍａｘを上回るように希釈率ｎを変更して再度、上記各工程を繰り返す。
【００２９】
こうして、τｍｅａｎｓ×ｎの関係式から算出したものを水Ｗ中の有機化合物と反応させた際に減衰するみかけ上のＯＨラジカルの寿命（τｓａｍｐｌｅ）とする。そして、あらかじめ基準となる試料水(例えば純水)のＯＨラジカル寿命(τｓｔａｎｄａｒｄ)を同様に測定したものとの差（τｓａｍｐｌｅ−τｓｔａｎｄａｒｄ）を、水Ｗ中の有機化合物と反応させた際に減衰する真のＯＨラジカルの寿命（τｔｒｕｅ）として、この大きさから水Ｗの水質診断を行なう。
【００３０】
この水質診断装置１によれば、気化した水Ｗにオゾンガスとともに標準ガスＺＧを加えて希釈し、添加したオゾンガスからＯＨラジカルを発生させ、水Ｗ中の有機化合物と反応させた際に減衰するＯＨラジカルの寿命(τｓａｍｐｌｅ)を計測することができる。そして、これから、さらに上述のようにτｔｒｕｅを算出することにより、水Ｗの水質診断を行なうことができる。このとき、ＯＨラジカル寿命を特定の１種類の有機化合物濃度に換算することができ(例えばベンゼン換算濃度)、反応した有機化合物量、すなわち、水Ｗ中の有機化合物量の総量を定量的に算出することができる。
【００３１】
特に、オゾン添加希釈部５が、供給する標準ガスＺＧの供給量を追加調整する追加ガス流量調節部２０を備えている。そのため、ＯＨラジカル生成反応部６にて生成されるＯＨラジカル量に比べて水Ｗ中の有機化合物量が多い場合には、供給する標準ガスＺＧの量を増加してＯＨラジカル生成反応部６内でＯＨラジカルが残存可能な程度にまで試料を希釈することができる。そして、水Ｗ中の有機化合物量にかかわらず、ＯＨラジカルの濃度の時間変化を計測することができる。
【００３２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、オゾン添加希釈部５が３つの追加ガス流量調節部２０を備えているとしているが、これに限らず、測定対象試料の量とＯＨラジカルの減衰速度との関係から決めればよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  水質診断装置（有機化合物溶存量測定装置）
２  液体試料供給部
３  加熱部
５  オゾン添加希釈部
６  ＯＨラジカル生成反応部
７  ＯＨラジカル検出部
８  制御部
１０  貯留部
２０  追加ガス流量調節部（追加流量調節部）
Ｗ  水（試料）
ＺＧ  標準ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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