(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属成分が含まれる試料溶液を、試料溶液含浸用のフィルタに滴下し、該フィルタが試料溶液の含浸によって湿潤状態にあるとき、そのフィルタにＸ線を照射し、フィルタ中の金属成分によって発せられる蛍光Ｘ線を蛍光Ｘ線分析装置で分析して試料溶液中に含まれる金属成分の濃度を分析する金属成分の簡易濃度分析方法であって、
前記フィルタは、複数枚の濾紙を重ね合せて形成され、
前記濾紙の枚数は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）による分析方法で得られる金属成分の濃度に近い値を示すように決定されることを特徴とする溶液中に含まれる金属成分の簡易濃度分析方法。
【請求項２】
前記濾紙の枚数は２〜４枚である請求項１に記載の溶液中に含まれる金属成分の簡易濃度分析方法。
【請求項３】
前記試料溶液が複数枚の濾紙に含浸され、含浸された試料溶液中に含まれる金属成分によって発せられる蛍光Ｘ線を蛍光Ｘ線分析装置で分析する請求項１又は請求項２に記載の溶液中に含まれる金属成分の簡易濃度分析方法。
【請求項４】
前記金属成分はセレン、ヒ素、水銀又はカドミウムである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の溶液中に含まれる金属成分の簡易濃度分析方法。
【請求項５】
前記金属成分が含まれる試料溶液を予備フィルタで濾過した後、その濾液を試料溶液含浸用のフィルタに滴下する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の溶液中に含まれる金属成分の簡易濃度分析方法。
【請求項６】
前記予備フィルタは、試料溶液含浸用のフィルタと同じフィルタで形成されている請求項５に記載の溶液中に含まれる金属成分の簡易濃度分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば火力発電所の排煙脱硫装置から排出される排水中に含まれるセレン等の金属成分の濃度を蛍光Ｘ線によって簡易かつ迅速に分析でき、排水中の金属成分の濃度管理を容易に行うための溶液中に含まれる金属成分の簡易濃度分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所の排煙脱硫装置から排出される排水中には、セレン（Ｓｅ）、ヒ素（Ａｓ）、水銀（Ｈｇ）、カドミウム（Ｃｄ）等の金属成分が含まれている。排水中に含まれる金属成分は、水質汚濁防止法により規定される濃度以下になるように管理しなければならない。排水中の金属成分を分析する方法としては、例えば蛍光Ｘ線を利用した分析方法が知られている。
【０００３】
この種の蛍光Ｘ線分析方法が、例えば特許文献１に記載されている。この蛍光Ｘ線分析方法は、液体試料を濾紙等のシート状物に滴下して乾燥させた状態で、試料にＸ線を照射して試料から発生する蛍光Ｘ線に基づいて試料の分析を行うものである。前記シート状物は複数枚重ねて用いられ、複数枚重ねたシート状物に液体試料を滴下した後、乾燥させることにより、分析用試料が作製される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−５５７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した特許文献１に記載されている従来構成の蛍光Ｘ線分析方法においては、複数枚のシート状物に滴下された液体試料は乾燥した状態で分析されることから、液体試料中に含まれる金属成分等の分析成分は、乾燥の過程でシート状物中に不均一に残存する傾向を示す。このため、照射されたＸ線によって分析成分から発生する蛍光Ｘ線にむらが生じ、分析精度が低下するという欠点がある。
【０００６】
加えて、液体試料を複数枚のシート状物に滴下することから、１枚のシート状物に比べて多量の液体試料が含浸される。このため、液体試料が含浸された複数枚のシート状物を乾燥させるためには、長い乾燥時間と余分な手間を要する。乾燥時間を短縮させるために乾燥器を使用すると、その温度調節を行ったり、湿度調節を行ったり、複数枚のシート状物の乾燥状態を確認したりしなければならず、余分な装置や面倒な作業を必要とし、簡易かつ迅速な分析を行うことができなかった。
【０００７】
そこで、本発明の目的とするところは、溶液中に含まれる金属成分の濃度を簡易な操作によって迅速に分析することができる溶液中に含まれる金属成分の簡易濃度分析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の溶液中に含まれる金属成分の簡易濃度分析方法は、金属成分が含まれる試料溶液を、試料溶液含浸用のフィルタに滴下し、該フィルタが試料溶液の含浸によって湿潤状態にあるとき、そのフィルタにＸ線を照射し、フィルタ中の金属成分によって発せられる蛍光Ｘ線を蛍光Ｘ線分析装置で分析して試料溶液中に含まれる金属成分の濃度を分析することを特徴とする。
【０００９】
前記フィルタは、複数枚の濾紙を重ね合せて形成されることが好ましい。
前記濾紙の枚数は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）による分析方法で得られる金属成分の濃度に近い値を示すように決定されることが好ましい。
【００１０】
前記濾紙の枚数は２〜４枚であることが好ましい。
前記試料溶液が複数枚の濾紙に含浸され、含浸された試料溶液中に含まれる金属成分によって発せられる蛍光Ｘ線を蛍光Ｘ線分析装置で分析することが好ましい。
【００１１】
前記金属成分はセレン、ヒ素、水銀又はカドミウムであることが好ましい。
前記金属成分が含まれる試料溶液を予備フィルタで濾過した後、その濾液を試料溶液含浸用のフィルタに滴下することが好ましい。
【００１２】
前記予備フィルタは、試料溶液含浸用のフィルタと同じフィルタで形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の溶液中に含まれる金属成分の簡易濃度分析方法によれば、溶液中に含まれる金属成分の濃度を簡易な操作によって迅速に分析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】（ａ）は実施形態における金属成分の簡易濃度分析方法に用いられる４枚の濾紙と１枚の予備濾紙を示す斜視図、（ｂ）は４枚の濾紙及び１枚の予備濾紙を重ね合せ、その上から金属成分が含まれる試料溶液を滴下する状態を示す断面図、（ｃ）は試料溶液の滴下後、予備濾紙を取り除いた状態を示す断面図、（ｄ）は４枚の濾紙の湿潤状態でＸ線を照射し、濾紙内の金属成分により発せられる蛍光Ｘ線を示す断面図。
【図２】（ａ）は実施形態の分析方法において、照射されるＸ線の強度と発せられる蛍光Ｘ線の強度を模式的に示す説明図、（ｂ）は従来の分析方法において、照射されるＸ線の強度と発せられる蛍光Ｘ線の強度を模式的に示す説明図。
【図３】従来法の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）によるセレンの濃度（ｍｇ／Ｌ）と、実施形態の蛍光Ｘ線を用いた簡易濃度分析方法によるセレンの濃度（ｍｇ／Ｌ）との関係を示すグラフ。
【図４】濾紙の枚数と、実施形態の蛍光Ｘ線を用いた簡易濃度分析方法によるセレンの濃度（ｍｇ／Ｌ）との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて詳細に説明する。
図１（ｄ）に示すように、溶液中に含まれる金属成分の簡易濃度分析方法は、試料溶液含浸用のフィルタ１０に金属成分を含む試料溶液の含浸によって湿潤状態にあるとき、Ｘ線照射装置１２からＸ線（入射Ｘ線）１３を照射し、フィルタ１０中の金属成分から発せられる蛍光Ｘ線１４を蛍光Ｘ線分析装置１５で分析することにより行われる。入射Ｘ線１３の一部はフィルタ１０を透過する透過Ｘ線１６となる。
【００１６】
前記試料溶液としては、例えば火力発電所の排煙脱硫装置からの排水ほか、金属成分を含む排水等が対象となる。金属成分を含む排水は、金属成分の濃度が水質汚濁防止法に定められた規制値を下回るように管理しなければならない。金属成分の種類は特に制限されないが、重金属又は軽金属として例えばセレン（Ｓｅ）、ヒ素（Ａｓ）、水銀（Ｈｇ）、カドミウム（Ｃｄ）等が挙げられる。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、前記フィルタ１０は複数枚の濾紙１１、例えば４枚の濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにより構成される。濾紙１１の枚数は特に制限されないが、２〜４枚であることが好ましい。濾紙１１が１枚の場合には、濾紙１１に含浸される試料溶液すなわち試料溶液中の金属成分の含浸量が少なくなりやすく、金属成分によって発せられる蛍光Ｘ線１４が弱くなるため好ましくない。その一方、濾紙１１が５枚以上の場合には、濾紙１１に含浸される試料溶液が過剰となり、金属成分による蛍光Ｘ線１４が強くなって金属成分の濃度管理が難しくなる傾向を示す。
【００１８】
この試料溶液含浸用のフィルタ１０のほかに、試料溶液中の夾雑物（固形分）を除去するために予備フィルタ１７を使用することが好ましい。この予備フィルタ１７は、前記試料溶液含浸用のフィルタ１０と同じフィルタ１０、例えば前記濾紙１１が用いられる。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、前記複数枚の濾紙１１、すなわち４枚の濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは重ね合せて使用される。予備フィルタ１７としての濾紙１１も、前記４枚の濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ上に重ね合されて使用される。
【００２０】
次に、溶液中に含まれる金属成分の簡易濃度分析方法について具体的に説明する。
図１（ａ）に示すように、試料溶液含浸用のフィルタ１０として同一種類の４枚の濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを用意するとともに、予備フィルタ１７として試料溶液含浸用のフィルタ１０と同じ種類の濾紙１１を１枚用意する。この濾紙１１としては、例えば東洋濾紙株式会社製のAdvantec 5C（JIS P 3801に規定される５種Ｃに相当するもので、質量１１８ｇ／ｍ２、厚さ０．２２ｍｍ）が用いられる。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、前記試料溶液含浸用のフィルタ１０としての４枚の濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを重ね合せるとともに、その上に予備フィルタ１７としての濾紙１１を重ね合せる。そして、試料溶液滴下装置１８から試料溶液１９を濾紙１１上に滴下する。すると、試料溶液１９は予備フィルタ１７としての濾紙１１を通過して夾雑物が取り除かれ、その濾液が試料溶液含浸用のフィルタ１０としての濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに浸入する。試料溶液１９が最も下部の濾紙１１ｄに達し、その濾紙１１ｄを通過したときに試料溶液滴下装置１８から試料溶液１９の滴下を停止する。
【００２２】
図１（ｃ）の二点鎖線に示すように、試料溶液１９の滴下を停止した後には予備フィルタ１７としての濾紙１１を取り除く。この操作により、試料溶液含浸用のフィルタ１０としての４枚の濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに含浸された試料溶液１９中の金属成分濃度を分析することができる。
【００２３】
図１（ｄ）に示すように、試料溶液１９が含浸された４枚の濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが湿潤状態となっているときに、４枚の濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにＸ線照射装置１２から入射Ｘ線１３を照射する。このとき、濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ内に含浸されている試料溶液１９中の金属成分から蛍光Ｘ線１４が発せられる。この蛍光Ｘ線１４は蛍光Ｘ線分析装置１５で測定され、蛍光Ｘ線１４のエネルギーにより金属成分の種類が特定され、蛍光Ｘ線１４の強さにより試料溶液１９中に含まれる金属成分の濃度が分析される。
【００２４】
前記Ｘ線照射装置１２及び蛍光Ｘ線分析装置１５としては、例えば両装置１２，１５を備えた携帯型蛍光Ｘ線分析装置が用いられる。この携帯型蛍光Ｘ線分析装置としては、例えば株式会社リガク製のリガクＸＬ３ｔが使用される。該携帯型蛍光Ｘ線分析装置はエネルギー分散型方式の分析装置であって蛍光Ｘ線１４のエネルギー自体を分析でき、複数元素の分析を行うことができる。
【００２５】
次に、本実施形態の溶液中に含まれる金属成分の簡易濃度分析方法について作用を説明する。
さて、図１（ｂ）に示すように、試料溶液含浸用のフィルタ１０として４枚の濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを重ね合せ、その上に予備フィルタ１７としての濾紙１１を重ね合せ、試料溶液滴下装置１８から試料溶液１９を濾紙１１上に滴下する。試料溶液１９が最も下部の濾紙１１ｄを通過したとき、試料溶液１９の滴下を停止する。濾紙１１は、前記Advantec 5Cを使用した。また、試料溶液１９は火力発電所の排煙脱硫装置からの排水を使用した。
【００２６】
次いで、図１（ｃ）の二点鎖線に示すように、予備フィルタ１７としての濾紙１１を取り除く。図１（ｄ）に示すように、夾雑物が除去された試料溶液１９が４枚の濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに含浸され、それらの濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが湿潤状態にあるとき、それらの濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに対してＸ線照射装置１２から入射Ｘ線１３を照射する。
【００２７】
このとき、図２（ａ）に示すように、本実施形態の簡易濃度分析方法によれば、濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに照射された入射Ｘ線１３は、濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ内に含浸されている試料溶液１９中に溶解している金属成分としてのセレンイオン（Ｓｅ４＋、Ｓｅ６＋）に当たって蛍光Ｘ線１４が発せられる。４枚の濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄには試料溶液１９が十分に含浸されていることから、金属成分のイオンも濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ中に十分保持される。このため、発せられる蛍光Ｘ線１４量が多くなり、蛍光Ｘ線１４の分析精度が高められるとともに、濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを透過する透過Ｘ線１６は抑えられる。
【００２８】
なお、Ｘ線照射装置１２及び蛍光Ｘ線分析装置１５としては、前記リガクＸＬ３ｔを使用した。また、蛍光Ｘ線分析時の雰囲気は大気圧雰囲気であり、真空環境やヘリウムガス環境は必要とされない。
【００２９】
一方、図２（ｂ）に示すように、従来法における試料溶液１９にそのまま入射Ｘ線１３を照射して、金属成分から発せられる蛍光Ｘ線１４を分析する方法では、透過Ｘ線１６量が多く、金属成分から発せられる蛍光Ｘ線１４量はわずかである。従って、この従来法では、蛍光Ｘ線１４による金属成分の濃度分析における分析精度が低くなる。
【００３０】
ここで、本実施形態の簡易濃度分析方法と従来の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）による分析方法との相関関係を検討する。
本実施形態の簡易濃度分析方法は上記手法で実施したのに対し、従来のＩＣＰによる分析方法は以下の手法で実施した。
【００３１】
すなわち、前記火力発電所の排煙脱硫装置からの排水を５０倍に希釈し、硫酸及び硝酸を添加した。これを１００〜１２０℃に約１時間加熱した後、放冷した。さらに塩酸を添加し、８０〜１００℃で１０分間加熱した後、放冷した。次いで、塩酸と水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）でセレンの水素化を行った。
【００３２】
得られた試料溶液１９をＩＣＰによって分析し、試料溶液１９中のセレンの濃度（ｍｇ／Ｌ）を測定した。従来法のＩＣＰによるセレンの濃度（ｍｇ／Ｌ）を横軸にし、本実施形態の蛍光Ｘ線１４を用いた簡易濃度分析方法によるセレンの濃度（ｍｇ／Ｌ）を縦軸にした結果を図３に示した。
【００３３】
図３に示したように、本実施形態の簡易濃度分析方法によるセレンの濃度は、従来法によるセレンの濃度とほぼ一致する関係を示し、本実施形態の簡易濃度分析方法によってセレンの濃度を精度良く分析できることが明らかになった。
【００３４】
従って、濾紙１１の枚数は、次の手順によって決定することができる。
１）予めＩＣＰ等による金属成分の高精度な分析方法で精度の高い分析結果を得る。
２）試料溶液１９を用い、本実施形態の簡易濃度分析方法により様々な濾紙１１枚数で分析を行う。
【００３５】
３）上記１）の結果と２）の結果を対応させて、１）の結果に近い結果が出る２）の濾紙１１の枚数を確認する。
４）上記３）で確認した枚数の濾紙１１を用いて現地で簡易濃度分析を行う。
【００３６】
このようにして、試料溶液１９中の金属成分の濃度管理を簡易に行うことができる。
例えば、前記従来法のＩＣＰによるセレンの濃度が５．０５（ｍｇ／Ｌ）を示した条件（図４の太い直線）の試料溶液１９について、本実施形態の蛍光Ｘ線１４を用いた簡易濃度分析方法で濾紙１１の枚数を変化させてセレンの濃度（ｍｇ／Ｌ）を分析した。その結果を図４に示した。
【００３７】
図４に示したように、濾紙１１の枚数を２〜４枚に設定したとき、セレン濃度は従来法によるセレン濃度とほぼ一致する結果が得られた。従って、濾紙１１の枚数は２〜４枚が好ましい。なお、濾紙１１の枚数が４枚の場合にはセレン濃度は従来法によるセレン濃度より若干高い値を示すことから、排水中に含まれるセレンの濃度管理を行う上で好ましい。
【００３８】
以上詳述した実施形態によって得られる効果を以下にまとめて記載する。
（１）本実施形態の溶液中に含まれる金属成分の簡易濃度分析方法では、金属成分が含まれる試料溶液１９を、試料溶液含浸用のフィルタ１０に滴下し、該フィルタ１０が試料溶液１９の含浸によって湿潤状態にあるとき、そのフィルタ１０に入射Ｘ線１３を照射する。そして、フィルタ１０中の金属成分によって発せられる蛍光Ｘ線１４を蛍光Ｘ線分析装置１５で分析して試料溶液１９中に含まれる金属成分の濃度を分析する。
【００３９】
このため、試料溶液含浸用のフィルタ１０に試料溶液１９を滴下し、入射Ｘ線１３を照射して蛍光Ｘ線１４を分析するという操作で、試料溶液１９中の金属成分濃度を分析することができる。従って、分析操作が簡単で、分析結果を速やかに得ることができ、試料溶液１９中の金属成分の濃度管理を容易化することができる。
【００４０】
よって、本実施形態の溶液中に含まれる金属成分の簡易濃度分析方法によれば、溶液中に含まれる金属成分の濃度を簡易な操作によって迅速に分析することができる。
（２）前記フィルタ１０は、複数枚の濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを重ね合せて形成されている。このため、濾紙１１の枚数によって濾紙１１に含浸される試料溶液１９量、すなわち金属成分量を調整することができ、金属成分の濃度分析を適切かつ精度良く実施することができる。
【００４１】
（３）前記濾紙１１の枚数は、分析精度の高いＩＣＰによる分析方法で得られる金属成分の濃度に近い値を示すように決定される。従って、金属成分の濃度分析の精度を維持しつつ、簡易な操作によって分析を短時間で実施することができる。
【００４２】
（４）前記濾紙１１の枚数は２〜４枚が好ましい。この場合には、ＩＣＰによる金属成分の分析結果に対応させて、試料溶液１９中の金属成分の濃度管理を行うことができる。
（５）前記試料溶液１９が複数枚の濾紙１１に含浸され、含浸された試料溶液１９中に含まれる金属成分によって発せられる蛍光Ｘ線１４を蛍光Ｘ線分析装置１５で分析することにより行われる。従って、濾紙１１を複数枚重ね、そこに含まれる試料溶液１９中の金属成分に基づく蛍光Ｘ線１４を分析することにより、一層簡易な操作で分析を迅速に進めることができる。
【００４３】
（６）前記金属成分はセレン、ヒ素、水銀又はカドミウムである。このため、例えば火力発電所の排煙脱硫装置からの排出される排水中の代表的な金属成分を容易に分析できるとともに、金属成分の濃度管理を簡易に行うことができる。
【００４４】
（７）前記金属成分が含まれる試料溶液を予備フィルタ１７で濾過した後、その濾液を試料溶液含浸用のフィルタ１０に滴下する。この場合、試料溶液１９中の夾雑物を予備フィルタ１７で取り除くことができ、金属成分の濃度分析の精度を向上させることができる。
【００４５】
（８）前記予備フィルタ１７は、試料溶液含浸用のフィルタ１０と同じフィルタ１０で形成されている。このため、材料構成を簡易にできるとともに、試料溶液１９中の夾雑物を除去する操作を簡易かつ迅速に行うことができる。
【００４６】
なお、前記実施形態を次のように変更して具体化することも可能である。
・前記４枚の濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに滴下された試料溶液１９が最も下部の濾紙１１ｄを通過して一定量流れ出した後に試料溶液１９の滴下を止めるようにしてもよい。或いは、試料溶液１９の滴下終了後一定時間を経過しても、直ちに蛍光Ｘ線の分析をすることなく、４枚の濾紙１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが湿潤状態にある間に蛍光Ｘ線の分析を行えばよい。
【００４７】
・前記濾紙１１として、濾過性能等の性能の異なる複数の濾紙１１を使用したり、厚さの異なる複数の濾紙１１を使用したり、材質の異なる複数の濾紙１１を使用したりしてもよい。
【００４８】
・試料溶液含浸用のフィルタ１０として、前記濾紙１１以外に、不織布、シート状の樹脂発泡体等を使用してもよい。
・前記予備フィルタ１７として、試料溶液含浸用のフィルタ１０とは異なるフィルタを用いてもよい。例えば、試料溶液１９中の夾雑物の量に応じて、試料溶液含浸用のフィルタ１０としての濾紙１１よりも目の細かい濾紙又は目の粗い濾紙を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０…試料溶液含浸用のフィルタ、１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ…濾紙、１３…入射Ｘ線、１４…蛍光Ｘ線、１５…蛍光Ｘ線分析装置、１７…予備フィルタ、１９…試料溶液。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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