(57)【要約】  第１の濃度の無機炭素を含有する第１の水流（１０２，２０２，３０２）を受け取って、無機炭素から変換された二酸化炭素（１０３，２０３，３０３）と、第１の濃度よりも低い第２の濃度の無機炭素を含有する分析流（１０４，２０４，３０４）とを供給するために使用され、第２の濃度が第１の濃度よりも低い、第１の区画（１０１，２０１，３０１）と、第２の水流（１０６，２０６，３０６）を受け取って、第１の区画（１０１，２０１，３０１）から来る二酸化炭素（１０３，２０３，３０３）を吸収するために使用される、第２の区画（１０５，２０５，３０５）とを備える、無機炭素を除去するために使用されるデバイス（１００，２００，３００）が提供される。また、無機炭素を除去するために使用される方法と、全有機炭素を検出するために使用される装置及び方法とが開示される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機炭素除去デバイス（１００，２００，３００）であって、
第１の濃度の無機炭素を含む第１の水性流（１０２，２０２，３０２）を受け取って、無機炭素から変換された二酸化炭素（１０３，２０３，３０３）と、第１の濃度よりも低い第２の濃度の無機炭素を含む分析流（１０４，２０４，３０４）とを供給供給する第１の区画（１０１，２０１，３０１）と、
第２の水性流（１０６，２０６，３０６）を受け取って、第１の区画（１０１，２０１，３０１）からの二酸化炭素（１０３，２０３，３０３）を吸収するための第２の区画（１０５，２０５，３０５）と
を備える、デバイス（１００，２００，３００）。
【請求項２】
第１の区画（１０１，２０１，３０１）及び第２の区画（１０５，２０５，３０５）が同濃度の揮発性有機化合物を含む、請求項１に記載のデバイス（１００，２００，３００）。
【請求項３】
第１の水性流（１０２，２０２，３０２）を第２の水性流（１０６，２０６，３０６）から分離して、二酸化炭素（１０３，２０３，３０３）を通過させるセパレータ（１０７，２０７）を備える、請求項１に記載のデバイス（１００，２００，３００）。
【請求項４】
第１の区画（１０１，２０１，３０１）から第２の区画（１０５，２０５，３０５）へ二酸化炭素（１０３，２０３，３０３）を運ぶための導管（３０７）を備える、請求項１に記載の装置（１０，２０，３０）。
【請求項５】
全有機炭素測定装置（１０，２０，３０）であって、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のデバイス（１００，２００，３００）と、
分析流（１０４，２０４，３０４）を受け取って、分析流（１０４，２０４，３０４）の全有機炭素を測定するための全有機炭素分析器（４００，５００，６００）と
を備える、全有機炭素測定装置（１０，２０，３０）。
【請求項６】
無機炭素除去方法であって、
第１の区画（１０１，２０１，３０１）で、第１の濃度の無機炭素を含む第１の水性流（１０２，２０２，３０２）を受け取って、無機炭素から変換された二酸化炭素（１０３，２０３，３０３）と、第１の濃度よりも低い第２の濃度の無機炭素を含む分析流（１０４，２０４，３０４）とを供給するステップと、
第２の水性流（１０６，２０６，３０６）を受け取って、第２の区画（１０５，２０５，３０５）で、第１の区画（１０１，２０１，３０１）からの二酸化炭素（１０３，２０３，３０３）を吸収するステップと
を含む方法。
【請求項７】
第１の区画（１０１，２０１，３０１）及び第２の区画（１０５，２０５，３０５）が同濃度の揮発性有機化合物を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
無機炭素を二酸化炭素（１０３，２０３，３０３）に変換するために、第１の区画（１０１，２０１，３０１）に試薬を供給するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
二酸化炭素（１０３，２０３，３０３）を吸収するために、第２の区画（１０５，２０５，３０５）に試薬を供給するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
全有機炭素測定方法であって、
請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の無機炭素除去方法と、
全有機炭素分析器（４００，５００，６００）を使用して、分析流（１０４，２０４，３０４）の全有機炭素を測定するステップと
を含む、全有機炭素測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機炭素を除去するためのデバイス及び方法、並びに全有機炭素を測定するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、無機炭素は、一般に、無機炭素を二酸化炭素に変換して真空にすることによって水から除去される。しかし、このような手法では、通常、水中の揮発性有機物のような他の物質が一緒に汲み出され、望ましくない。
【０００３】
特に全有機炭素を測定する場合、揮発性有機物を汲み取ると、測定される全有機炭素は実際には非浄化性有機炭素であり、水中の有機炭素の全含有量を完全に反映することができない。
【０００４】
そこで、無機炭素を除去するためのデバイス及び方法、並びに全有機炭素を測定するための装置及び方法を提供する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】中国実用新案２０３３２４０８０号
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、無機炭素を除去するためのデバイス及び方法、並びに全有機炭素を測定するための装置及び方法を提供することである。
【０００７】
一態様では、本発明の実施形態は、第１の濃度の無機炭素を含む第１の水性流を受け取って、無機炭素から変換された二酸化炭素と、第１の濃度よりも低い第２の濃度の無機炭素を含む分析流とを供給供給する第１の区画と、第２の水性流を受け取って、第１の区画からの二酸化炭素を吸収するための第２の区画とを備える、無機炭素除去デバイスに関する。
【０００８】
別の態様では、本発明の実施形態は、本発明の実施形態に係る無機炭素除去デバイスと、分析流を受け取り、分析流の全有機炭素を測定するための全有機炭素分析器とを備える、全有機炭素測定装置に関する。
【０００９】
別の態様では、本発明の実施形態は、第１の区画で、第１の濃度の無機炭素を含む第１の水性流を受け取って、無機炭素から変換された二酸化炭素と、第１の濃度よりも低い第２の濃度の無機炭素を含む分析流とを供給するステップと、第２の水性流を受け取って、第２の区画で第１の区画からの二酸化炭素を吸収するステップとを含む、無機炭素除去方法に関する。
【００１０】
別の態様では、本発明の実施形態は、本発明の実施形態に係る無機炭素除去方法と、全有機炭素分析器を使用して、分析流の全有機炭素を測定するステップとを備える、全有機炭素測定方法に関する。
【００１１】
本発明の特徴、態様及び利点については、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって、理解を深めることができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のある実施形態に係る全有機炭素測定装置の概略図を示す。
【図２】本発明のある実施形態に係る全有機炭素測定装置の概略図を示す。
【図３】本発明のある実施形態に係る全有機炭素測定装置の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての科学用語又は技術用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有するべきである。本発明において使用される「第１」、「第２」などの用語は、順番、数又は重要性を意味するものではなく、互いを区別するためにのみ使用される。本発明で使用される用語「備える」、「含む」、「有する」、「含有する」などの用語は、その後に列挙された項目及びその均等物に加えて、他の項目もその中に包含され得ることを意味する。
【００１４】
本発明における近似表現は量を定義するために使用され、本発明は正確な量に限定されるものではなく、品質に近い許容可能な修正を含み、対応する基本機能の変化をもたらさないことを示す。したがって、「約」、「およそ」などで量を定義することは、本発明が正確な数値に限定されないことを意味する。ある実施形態では、近似表現は、数値を測定する機器の精度に対応し得る。
【００１５】
明示的に別段の指示がない限り、明細書及び特許請求の範囲において、単数形又は複数形のすべての項目は限定されない。明示的に別段の定めがない限り、「又は」という用語は除外を意味するものではなく、言及した項目（組成物など）が少なくとも１つ存在することを意味し、言及した項目の組合せが存在し得る状況を含む。
【００１６】
本発明の明細書における「ある実施形態」への言及は、本発明に関連する特定の要素（例えば、特徴、構造及び／又は特性）が、明細書の１以上の実施形態に含まれ、他の実施形態には存在する可能性もあり、存在しない可能性もある。さらに、本発明の要素は、任意の適切な方法で組合せることができることを理解されたい。
【００１７】
図１、図２、及び図３を参照すると、本発明のある実施形態は、無機炭素を除去するためのデバイス１００，２００，３００に関し、第１の濃度の無機炭素を含む第１の水性流１０２，２０２，３０２を受け取って、無機炭素から変換された二酸化炭素１０３，２０３，３０３と、第１の濃度よりも低い第２の濃度の無機炭素を含む分析流１０４，２０４，３０４とを供給し、第２の濃度が第１の濃度より低い、第１の区画１０１，２０１，３０１と、第２の水性流１０６，２０６，３０６を受け取って、第１の区画１０１，２０１，３０１からの二酸化炭素１０３，２０３，３０３を吸収する、第２の区画１０５，２０５，３０５とを備える。
【００１８】
ある実施形態では、図１に示すように、デバイス１００は、第１の区画１０１と、内管１１０の外側に入れ子式の外管１１１とを画成する、内管１１０と、内管１１０と外管１１１との間に位置し、第１の区画１０１を取り囲む、第２の区画１０５とを備える。内管１１０の管壁１０７は、第１の水性流１０２を第２の水性流１０６から分離し、二酸化炭素１０３を通過させる、セパレータである。
【００１９】
内管及び外管の材料、形状及び構成は、同じであってもよいし、実質的に異なっていてもよい。図１では、内管１１０及び外管１１１の両方が直線的に延在している。ある実施形態では、内管及び外管の両方が蛇行する。ある実施形態では、内管及び外管のうち、一方が直管であり、他方が湾曲管である。ある実施形態では、内管及び外管は、部分的に真っ直ぐであり、部分的に湾曲していてもよい。
【００２０】
ある実施形態では、第１の区画が第２の区画を取り囲んでいる。ある実施形態では、第１の区画は、第２の区画と部分的に重なっている。
【００２１】
ある実施形態では、図２に示すように、デバイス２００は、内部に第１の区画２０１を画成し、かつ湾曲して延在する、管２１０と、内部に管２１０を含有し、その間に第２の区画２０５を画成する、容器２１１とを備える。第１の区画２０１は、管２１０内に位置し、第２の区画２０５によって取り囲まれている。管２１０の管壁２０７は、第１の水性流２０２を第２の水性流２０６から分離し、二酸化炭素２０３を通過させる、セパレータである。
【００２２】
セパレータ１０７，２０７は、ガスは通すが液体は通さない任意の材料から作ることができる。ある実施形態では、セパレータ１０７，２０７は、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、又はポリエチレンを備える。ある実施形態では、内管１１０及び管２１０はテフロン（登録商標）管である。
【００２３】
ある実施形態では、図３に示すように、デバイス３００は、互いから一定の距離で離れ、それぞれ内部に第１の区画３０１及び第２の区画３０５を画成し、導管３０７によってつなぎ合わされている、第１の容器３１０と第２の容器３１１とを備える。導管３０７は、第１の区画３０１から第２の区画３０５に二酸化炭素３０３を運ぶ。
【００２４】
第１の水性流１０２，２０２，３０２は、その中の無機炭素を除去する必要がある、水性流である。水及び無機炭素に加えて、第１の水性流１０２，２０２，３０２は、他の物質を備えていてもよいし、備えていなくてもよい。ある実施形態では、第１の水性流１０２，２０２，３０２は、水、無機炭素、揮発性有機物及び不揮発性有機物を含有する。
【００２５】
第１の区画１０１，２０１，３０１において、第１の水性流１０２，２０２，３０２中の無機炭素は、適切な様式で、二酸化物１０３，２０３，３０３に変換される。ある実施形態では、無機炭素を二酸化物１０３，２０３，３０３に変換するために、反応体１０８，２０８，３０８が第１の区画１０１，２０１，３０１に供給される。ある実施形態では、反応体１０８，２０８，３０８は、リン酸、塩酸、硫酸又はそれらの任意の組合せなどの酸性化合物である。
【００２６】
二酸化物１０３，２０３，３０３の発生は、第１の区画１０１，２０１，３０１と第２の区画１０５，２０５，３０５との間にガスの圧力差を作り出し、二酸化物が、セパレータ１０７，２０７及び導管３０７を介して第１の区画１０１，２０１，３０１から第２の区画１０５，２０５，３０５へ侵入し、第２の区画１０５，２０５，３０５によって吸収され、第１の水性流１０２，２０２，３０２よりも低い無機炭素濃度を有する分析流１０４，２０４，３０４を生じる。
【００２７】
ある実施形態では、第２の水性流１０６，２０６，３０６は、二酸化物１０３，２０３，３０３を吸収するのに役立つ。ある実施形態では、第２の水性流１０６，２０６，３０６は、第１の水性流１０２，２０２，３０２と同じであり、第１の区画１０１，２０１，３０１と第２の区画１０５，２０５，３０５との間のガスの圧力差は、主に、第１の区画１０１，２０１，３０１における二酸化物１０３，２０３，３０３の発生に起因し、第１の区画１０１，２０１，３０１と第２の区画１０５，２０５，３０５との間を流れるガスは、主に二酸化炭素１０３，２０３，３０３である。
【００２８】
ある実施形態では、反応体１０９，２０９，３０９は、第２の区画１０５，２０５，３０５に供給されて、二酸化物１０３，２０３，３０３の吸収を補助する。ある実施形態では、反応体１０９，２０９，３０９は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム又はそれらの任意の組合せなどのアルカリ化合物を含む。ある実施形態では、反応体１０９，２０９，３０９は、エチレンジアミン四酢酸、エチレンジアミンテトラアセテート（エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウムなど）、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、トリメチレンアミン燐酸塩、ジエチレントリアミンペンタカルボン酸塩、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）塩、クエン酸、又はそれらの任意の組合せなど、沈降を妨げることができる錯体を備える。
【００２９】
ある実施形態では、デバイス１００，２００，３００は、二酸化炭素の生成又は吸収を促進するために、第１の区画１０１，２０１，３０１又は第２の区画１０５，２０５，３０５を攪拌することができる、攪拌要素（図示せず）を備える。
【００３０】
本発明の実施形態に係るデバイス及び方法で無機炭素を除去した後、分析流１０４，２０４，３０４の全有機炭素は、全有機炭素を測定するための任意の方法及びデバイスによって測定することができる。本発明のある実施形態は、装置１０、２０、３０及び全有機炭素測定方法に関する。ある実施形態では、装置１０、２０、３０は、デバイス１００，２００，３００及び全有機炭素分析器４００、５００、６００を備える。全有機炭素分析器４００、５００、６００は、Ｓｉｅｖｅｒｓ（登録商標）Ｍシリーズの全有機炭素分析器（例えば、全有機炭素分析器Ｍ９、全有機炭素分析器Ｍ５３１０）、又はＧＥ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社（米国コロラド州ボルダー）のＣｈｅｃｋＰｏｉｎｔセンサのような任意の全有機炭素分析器又はセンサであってもよい。
【００３１】
ある実施形態では、全有機炭素分析器４００、５００、６００は、分析流１０４，２０４，３０４を受け取り、酸性化のステップ、酸化のステップ、膜伝導度検出器などで全炭素及び全無機炭素から発生する二酸化炭素を測定するステップ、全炭素と全無機炭素との差を計算して全有機炭素を求めるステップの後に、分析流１０４，２０４，３０４の全無機炭素値、全炭素値及び全有機炭素値を出力する。ある実施形態では、全有機炭素分析器４００、５００、６００で全炭素を測定する際、紫外光を用いて酸化してもよいし、過硫酸塩のような酸化剤を添加してもよいし、高温及び触媒を用いた燃焼酸化を使用してもよい。
【００３２】
本発明の実施形態に係る無機炭素を除去するためのデバイス及び方法は、第１の区画と第２の区画との間の圧力差を利用し、第１の区画の無機炭素から変換された二酸化炭素を第２の区画に吸収させて、無機炭素の除去を実現する。ある実施形態では、第２の水性流は、二酸化炭素の吸収を促進する。ある実施形態では、第１の区画の揮発性有機物の濃度は、第２の区画の揮発性有機物の濃度と同じであり、揮発性有機物は無機物を除去する際に実質的な損失を有さない。本発明の実施形態に係る全有機炭素を測定するための装置及び方法は、全有機炭素をより正確に測定することができる。
【実施例】
【００３３】
以下の実験例は、本発明を実施する当業者に参考を提供することができる。特許請求の範囲は、これらの例に限定されない。
【００３４】
４００ｐｐｂ（１０億分率）の炭素を有するクロロホルム溶液を、１００％クロロホルムを水に混合することによって調製する。
【００３５】
比較例１
上記で調製したクロロホルム溶液の流れを、無機炭素を除去することなく流速０．５ｍＬ／分で全有機炭素分析器に導入し、ここで、６ｍｏｌ／Ｌのリン酸を添加して酸性化し、紫外光で酸化し、膜伝導度検出器で測定すると、得られる全有機炭素値は４００ｐｐｂ、無機炭素値は７０４ｐｐｂであり、これらは調製されたクロロホルム溶液の全有機炭素及び無機炭素の測定基準値である。
【００３６】
比較例２
上記で調製したクロロホルム溶液の別の流れに、６ｍｏｌ／Ｌのリン酸を添加し、無機炭素を真空除去した後、比較例１と同じ全有機炭素分析器に流速０．５ｍＬ／分で導入する。得られる全有機炭素値は１５８ｐｐｂであり、無機炭素値は１６ｐｐｂである。比較例１の測定基準値と比較して、クロロホルム溶液中の無機炭素を真空除去することによって有機炭素（揮発性有機物）の半分以上が失われ、測定された全有機炭素は測定基準値よりもはるかに少ないことが分かる。
【００３７】
実施例１
テフロン（登録商標）ＡＦ湾曲チューブを容器（ガラスビーカー）に入れ、図２に示す無機炭素除去デバイスを実施する。
【００３８】
上記で調製したクロロホルム溶液の流れを、流速０．５μＬ／分で、湾曲管の第１の区画と、湾曲管の外側で容器の内側にある第２の区画とに導入する。６ｍｏｌ／Ｌのリン酸を第１の区画に添加し、ｐＨ＞７のクロロホルム溶液をもたらす水酸化ナトリウムと、０．０１ｍｏｌ／Ｌのエチレンジアミン四酢酸とを第２の区画に供給する。
【００３９】
第１の区画からの分析流を、比較例１と同じ全有機炭素分析器に流速０．５ｍＬ／分で導入する。得られる全有機炭素値は３７５ｐｐｂであり、無機炭素値は３２７ｐｐｂである。比較例１の測定基準値と比較して、クロロホルム溶液中の無機炭素は半分以上減少するが、有機炭素の減少は無視できるほど小さく、測定された全有機炭素はより信頼性が高く正確であることが分かる。
【００４０】
本発明を特定の実施形態に関連して説明してきたが、当業者は、本発明に対して多くの変更及び変形がなされ得ることを理解されたい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の真の概念及び範囲内のこれらのすべての変更及び変形を包含するものであることを認識すべきである。
【符号の説明】
【００４１】
１０  装置
２０  装置
３０  装置
１００  デバイス
１０１  第１の区画
１０２  第１の水性流
１０３  二酸化物、二酸化炭素
１０４  分析流
１０５  第２の区画
１０６  第２の水性流
１０７  セパレータ、管壁
１０８  反応体
１０９  反応体
１１０  内管
１１１  外管
２００  デバイス
２０１  第１の区画
２０２  第１の水性流
２０３  二酸化物、二酸化炭素
２０４  分析流
２０５  第２の区画
２０６  第２の水性流
２０７  セパレータ、管壁
２０８  反応体
２０９  反応体
２１０  管
２１１  容器
３００  デバイス
３０１  第１の区画
３０２  第１の水性流
３０３  二酸化物、二酸化炭素
３０４  分析流
３０５  第２の区画
３０６  第２の水性流
３０７  導管
３０８  反応体
３０９  反応体
３１０  第１の容器
３１１  第２の容器
４００  全有機炭素分析器
５００  全有機炭素分析器
６００  全有機炭素分析器
【図１】
2018501473.tif 000003
【図２】
2018501473.tif 000004
【図３】
2018501473.tif 000005
【国際調査報告】
2018501473.tif 000006
2018501473.tif 000007
2018501473.tif 000008
2018501473.tif 000009