(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロースアセテート又はセチルトリメチルアンモニウム塩若しくはベンジルセチルジメチルアンモニウム塩を吸着剤として被着させたシリカゲル粉末又はポリ塩化ビニル粉末を保持させた、水中のリン酸イオン濃度の測定用カラム。
【請求項２】
測定試料水中のリン酸イオンをモリブデン青として発色させた後、該発色試料水の一定量を請求項１記載の測定用カラム中に流入展開させ、その青色着色帯の長さを測定することを特徴とする水中のリン酸イオン濃度の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
近年、富栄養化による水質汚濁が進行していることから、中小規模の生活系排水処理施設においても、窒素・リン除去型の高度処理が導入されつつある。高度処理では従来以上の維持管理が要求されており、適正に管理するためには水質の迅速な把握が必要不可欠である。
【０００２】
本発明は斯様な常況の元に創案した水中のリン酸イオン濃度（ＰＯ43-濃度）の測定用カラムに関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来の、水中のリン酸イオン濃度の測定方法として被測定水を当該被測定水中に含まれているリン酸イオンによりモリブデン青を発色させ、その着色の程度を目視又は吸光光度計にて測定する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の測定方法では目視での比色により測定するため、測定者個々によって微妙に判定が相違し、また、吸光光度計を用いるにしても該光度計を準備しなければならず、いずれにしても測定に煩雑さが伴うのみならず、リン酸イオン濃度が高濃度な試料（被測定水）の測定がむずかしい、という欠点がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
セルロースアセテート又は水に対する溶解度の低い四級アンモニウム塩を吸着剤として被着させたシリカゲル粉末又はポリ塩化ビニル粉末を保持させたことを基本構成とし、四級アンモニウム塩として、セチルトリメチルアンモニウム塩又はベンジルセチルジメチルアンモニウム塩を用い、これらは塩化物、臭化物或いはよう化物のいずれも利用可能である。
【０００６】
【作用】
カラム吸着法に基いて用い、測定試料水中のリン酸イオンをモリブデン青として発色させ、この発色試料水の一定量を測定用カラム中に流入展開させ、その青色着色帯の長さを、別に作成したリン酸標準液を同様な方法で発色、展開させた着色帯の長さと比較して、試料水中のリン酸イオン濃度を測定する。
【０００７】
【実施例】
本発明者は、リンの分析法の簡易化と定量性の改善を目的として、ガス検知管と同じようにリン濃度を直色帯の長さとして判定する方法について検討を行った。
【０００８】
その結果、セルロースアセテートを吸着させたシリカゲル粉末（以下、ＣＤＡ吸着剤と称す）及びセチルトリチメチルアンモニウム塩を被着させたシリカゲル粉末（以下、ＣＴＭＡ吸着剤と称す）及びセチルトリメチルアンモニウム塩を被着させたポリ塩化ビニル粉末（以下、ＣＴＭＡ−ＰＶＣ吸着剤と称す）或いはベンジルセチルジメチルアンモニウム塩を吸着させたシリカゲル粉末（以下、ＢＣＤＭＡ吸着剤と称す）が、水中のリン酸イオン濃度の測定に用いる極めて有効で、かつ、カラムの固定相を形成する物質として適切であることが判明した。
【０００９】
１）ＣＤＡ吸着剤等の製法（調整）
ａ）ＣＤＡ吸着剤
シリカゲル粉末１０ｇにセルロースアセテート（ＣＤＡ：アセチル化度３８．９％）のアセント溶液（１〜４％）５０ｍＬを添加して吸着させた後、これを６５℃で乾燥させてＣＤＡ吸着剤を得た。
【００１０】
ｂ）ＣＴＭＡ吸着剤
シリカゲル粉末１０ｇにセチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＭＡ）のメタノール溶液（０．０１〜０．１％）５０ｍＬを添加してに吸着させた後、これを６５℃で乾燥させてＣＴＭＡ吸着剤を得た。
【００１１】
ｃ）ＣＴＭＡ−ＰＶＣ吸着剤
ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）粉末１０ｇに、セチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＭＡ）のメタノール溶液（０．０１〜０．１％）５０ｍＬを添加して該メタノール溶液を前記ポリ塩化ビニル粉末に吸着させた後、これを６５℃で乾燥させてＣＴＭＡ−ＰＶＣ吸着剤得た。
【００１２】
ｄ）ＢＣＤＭＡ吸着剤
塩素化ベンジルセチルヂメチルアンモニウム（ＢＣＤＭＡ）をメタノールに溶解して０．０１〜０．１％の溶液を調整した。この溶液５０ｍＬにシリカゲル１０ｇを加えて室温で２４時間振とうしてＢＣＤＭＡを吸着させた。その後シリカゲルをろ過して６５℃で乾燥させた。
【００１３】
２）吸着速度試験
前記のＣＤＡ吸着剤とＣＴＭＡ吸着剤０．５ｇのそれぞれにＪＩＳＫ０１０２に準じて３または１５．０ｍｇＰＯ43-／Ｌのモリブデン青溶液１０ｍＬを添加して２０℃の恒温槽内で振とうし、溶液中のリン酸イオン濃度の経時変化を測定した。
【００１４】
図１にＣＴＭＡ吸着剤の吸着速度の結果を示す。
【００１５】
図１で明らかな通り、３０分でほぼ平衡状態に達したが、１分で平衡吸着量の３／４が吸着されており吸着反応が早いことが示された。これはシリカゲルに保持されたＣＴＭＡとモリブデン青とのイオン対形成によるものであるが、シリカゲル内部への拡散が律速しているためと考えられる。また、ＣＤＡ吸着剤に３ｍｇＰＯ43-／Ｌ溶液10ｍＬを添加した場合、６０分でほぼ平衡状態に達したが、１０分で平衡吸着量の３／５が吸着された。また、ＣＴＭＡ−ＰＶＣ吸着剤やＢＣＤＭＡ吸着剤もこれと同様の結果を期待できる。
【００１６】
３）吸着試験
次に、前記ＣＤＡ吸着剤およびＣＴＭＡ吸着剤を濾過法による吸着試験、また、ＣＴＭＡ−ＰＶＣ吸着剤も毛管現象法による吸着試験を行った。
【００１７】
ａ）ガラスカラム（内径５ｍｍ、長さ２０ｃｍ）にＣＤＡ吸着剤またはＣＴＭＡ吸着剤を１０ｃｍの高さまで充積して保持させ、所定濃度のモリブデン青溶液（ＪＩＳＫ０１０２に準じて調整した）３〜５ｍＬの所定量をカラム上部から供給して濾過操作を行い、モリブデン青に着色した吸着剤の長さを測定した。なお、測定操作は室温で行った。
【００１８】
ＣＤＡ吸着剤のリン酸イオンと吸着帯の長さの関係を図２に示す。
【００１９】
図２で明らかな通りＣＤＡ吸着剤の保持量を変化させたＣＤＡカラムでモリブデン青溶液５ｍＬを濾過した場合、いずれも明確な吸着帯が認められ、いずれのカラムでも吸着帯の長さとリン酸イオン濃度との間に高い直線性が認められた。そしてこれらの回帰式の傾きは図４に示すようにＣＤＡ吸着剤の保持量と直線的関係を示した。
【００２０】
ＣＴＭＡ吸着剤のリン酸イオンと吸着帯の長さの関係を図３に示す。
【００２１】
図３に示すように、ＣＴＭＡカラムもＣＤＡカラムと同様明確な吸着帯が認められ、リン酸イオン濃度と吸着帯の長さの関係は高い直線性を示した。
【００２２】
また、回帰式の傾きとＣＴＭＡ吸着剤カラム保持量の関係は、図４で示すように、互いに反比例した。ＣＴＭＡカラムはｐｐｍレベルの高濃度リン溶液を無希釈で測定できることが示された。
【００２３】
ｂ）毛管吸着法による吸着試験
ガラスカラム（内径３ｍｍ、長さ２０ｃｍ）にＣＴＭＡ−ＰＶＣ吸着剤を１０ｃｍの高さまで充積して保持させ、該ＣＴＭＡ−ＰＶＣカラムを１０ｍＬのモリブデン青溶液（ＪＩＳＫ０１０２に準じて調整）を注入した試験管に挿入して垂直に保持して、毛管現象により溶液を供給して吸着操作し、モリブデン青に着色した吸着帯の長さを測定した。なお、測定操作は室温で行った。
【００２４】
その結果、図５で示すように毛管作用でも濾過作用による方法と同様明確な吸着帯が認められたが、吸着帯の長さは短く、かつ、高いリン酸濃度領域では増加率が減少し、また、カラムのＣＴＭＡ−ＰＶＣ吸着剤の保持量による影響は認められなかった。
【００２５】
しかし、この方法は溶液の吸着時間が５〜１０分と短く、広範囲のリン酸イオン濃度領域の溶液に対応できるものと思われる。
【００２６】
以上の通りで、ＣＤＡ吸着剤等いずれの吸着剤もモリブデン青を吸着し、リン酸イオン濃度を吸着帯の長さとして表示できることが判明した。そして、ＣＴＭＡ吸着剤は、生活排水レベルのリン酸イオン濃度を無希釈で測定することが可能で、ＣＤＡ吸着剤はリン酸イオン濃度が低濃度の試料に適していることが示された。さらに、吸着剤のカラム保持量を変化させることにより着色帯の長さを制御できることが判明した。
【００２７】
なお、ＢＣＤＭＡ吸着剤については、ガラスカラム（内径５ｍｍ、長さ２０ｃｍ）に１０ｃｍ（約１ｇ）まで該吸着剤を充填した前記カラムの上部に、ＪＩＳＫ０１０２の方法によってモリブデン青を形成したリン酸標準溶液（１〜５ｍｇ−Ｐ／Ｌ）を供給して全量をろ過し、ろ過終了後カラムの着色帯の長さを計測した。その結果、ＢＣＤＭＡシリカゲル吸着剤の場合も、基本的にはＣＴＭＡシリカゲル吸着剤の場合と同様であり、得られた結果は以下のように要約できる。
【００２８】
（１）モリブデン青を吸着し明確な着色帯を形成し、リン濃度と吸着帯長さとの間に高い直線関係が得られた。
【００２９】
（２）吸着剤調整時のＢＣＤＭＡ濃度が高いほど吸着帯長さは短くなることから、必要とするリンの定量範囲に適した吸着剤を調整することが可能である。
【００３０】
（３）１５ｍｇ−ＰＯ43-／Ｌ以下のリンを定量するためには、０．０５％ＢＣＤＭＡを用いて調整した吸着剤が適切であった。
【００３１】
（４）ＢＣＤＭＡ吸着剤における着色帯の長さは、ＣＴＭＡ吸着剤に比較して若干短くなる傾向が認められた。ＣＴＭＡに比べてＢＣＤＭＡの分子量が大きいこと、また水に対する溶解度が低いことなどが要因と考えられるが、シリカゲルへの担持量の差も影響していると考えられる。測定結果を図６および図７で示す。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の目視での比色より判定が容易でかつ定量性の高いリン酸イオン濃度測定に供するカラムを提供でき、また、本発明のカラムを用いることにより、従来の簡易測定法では困難であった３−１５ｍｇ−ＰＯ43-／Ｌの高濃度範囲の試料も直接測定ができること、さらに吸着物質を選択することにより０．７５−３ｍｇ−ＰＯ43-／Ｌの範囲の試料も直接測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸着速度と吸着量の関係図
【図２】リン酸イオン濃度と着色帯の長さとの関係図
【図３】リン酸イオン濃度と着色帯の長さとの関係図
【図４】回帰式の傾きと溶液濃度との関係図
【図５】リン酸イオン濃度と着色帯の長さとの関係図
【図６】リン酸イオン濃度と着色帯の長さの関係図。
【図７】回帰式の傾きと溶液濃度との関係図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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