(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶液試料中の窒素化合物を一酸化窒素に変換する酸化反応部と、
オゾン発生器を備えてそのオゾン発生器から供給されたオゾンと前記酸化反応部からキャリアガスとともに送られてきた試料気化ガス中の一酸化窒素との反応による発光を測定する化学発光式一酸化窒素検出器を備えた検出部と、
前記検出部からの排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物吸収器及び前記窒素酸化物吸収器からの排ガス中のオゾンを除去するオゾン分解部を備えた排ガス処理部と、を備えたことを特徴とする全窒素計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水溶液試料中のＴＮ（全窒素）を測定するＴＮ計に関し、特に、試料中の窒素成分（Ｎ）をＮＯ（一酸化窒素）に変換してオゾンとＮＯとの反応による発光によりＴＮを測定する化学発光式（ケミルミネセンス、略してケミルミ式又はＣＬＭ式ともいう）ＴＮ計に関するものである。ＣＬＭ式ＴＮ計は、試料中に含まれるＴＯＣ（全有機体炭素）やＴＣ（全炭素）などＴＮ以外の他の成分を分析する機能を備えた水質分析装置に組み込まれることもある。
ＴＮ計は、下水や河川水に含まれる窒素成分をモニタするＴＮモニタとして利用されたり、環境基準が設けられている海域や排水基準が設けられている工場などでのＴＮモニタなどに利用されている。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＬＭ式ＴＮ計は、試料中の窒素成分をＮＯに変換する酸化反応部、水溶液試料の一定量を採取してその酸化反応部に注入する試料注入部、その酸化反応部にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部、及びオゾン発生器を備えてそのオゾン発生器から供給されたオゾンと酸化反応部からキャリアガスとともに送られてきた試料気化ガス中のＮＯとの反応による発光を測定するＮＯ検出部を備えている。さらに、活性炭や二酸化マンガンなどを含む触媒によりＮＯ検出部からの排ガス中のオゾンを除去するオゾン分解器が備えられている。酸化反応部の変換方式としては、例えば燃焼により変換するもの、試薬により変換するもの、紫外線により変換するものなどがある。
【０００３】
ＮＯ検出部からの排ガスにはＮＯやＮＯ2（二酸化窒素）などのＮＯｘ（窒素酸化物）が含まれており、このＮＯｘがオゾン分解器の触媒に吸着し、触媒の寿命が短くなるという問題があった。このような問題を解決するために、触媒を１００℃ぐらいに加熱して触媒へのＮＯｘの吸着を抑制している。
酸化反応部に燃焼炉を備えているＣＬＭ式ＴＮ計では、燃焼炉の温度は６００〜９００℃程度であるので、その燃焼炉の熱を利用してオゾン分解器の触媒を１００℃程度に加熱している。
また、燃焼炉など熱供給手段を備えていないＣＬＭ式ＴＮ計では、オゾン分解器の触媒の温度を上げるために炉などの昇温装置を別に取り付けている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
燃焼炉の熱を利用してオゾン分解器の触媒を加熱するＣＬＭ式ＴＮ計において、燃焼炉の温度は約６００〜９００℃であり、この熱をオゾン分解器の触媒の加熱に直接利用するには高温すぎる。そのため、オゾン分解器の触媒の温度が１００℃ぐらいになるような位置にオゾン分解器を取り付けなければならず、装置の構造上の制約があった。
また、オゾン分解装置の触媒を加熱してＮＯｘの吸着を防止する方法では、有害ガスであるＮＯｘはそのまま放出されるので、ＮＯｘを吸収又は分解する排気設備が必要となる。
【０００５】
そこで本発明は、ＣＬＭ式ＴＮ計において、ＮＯｘの放出を抑え、かつオゾン分解器の触媒の寿命低下を抑制することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による全窒素計は、水溶液試料中の窒素化合物を一酸化窒素に変換する酸化反応部と、オゾン発生器を備えてそのオゾン発生器から供給されたオゾンと酸化反応部からキャリアガスとともに送られてきた試料気化ガス中の一酸化窒素との反応による発光を測定する化学発光式一酸化窒素検出器を備えた検出部と、検出部からの排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物吸収器及び窒素酸化物吸収器からの排ガス中のオゾンを除去するオゾン分解器を備えた排ガス処理部とを備えたものである。
【０００７】
酸化反応部で水溶液試料中の窒素化合物をＮＯに変換し、そのＮＯとオゾン発生器から供給されたオゾンを検出部で反応させる。検出部からの排気ガスにはＮＯやＮＯ2、オゾンなどが含まれている。その排ガス中のＮＯやＮＯ2などのＮＯｘを窒素酸化物吸収器により吸収して除去し、排ガス中のオゾンをオゾン分解器により除去した後、排出する。
【０００８】
【実施例】
図１は、本発明をＴＮ／ＴＯＣ計に適用した一実施例を概略的に表わしたものである。ＴＮ／ＴＯＣ計では同じ試料中のＴＯＣとＴＮを一連の動作で検出する。
２は酸化反応部であり、金属酸化物や貴金属触媒の酸化触媒４が充填された石英ガラス製燃焼管６が電気炉８により所定の温度に加熱されるようになっている。試料サンプリング部（図示略）により一定量の水溶液試料が採取されて、燃焼管６に上部から注入される。燃焼管６に注入された水溶液試料は加熱された酸化触媒４と接触して熱分解し気化するとともに、試料中の窒素成分がＮＯに変換され、同時に炭素成分（Ｃ）がＣＯ2（二酸化炭素）に変換される。燃焼管６の上部からは炭素分を除去した精製空気が一定流量に制御されてキャリアガスとして供給される。
【０００９】
燃焼管６で気化した試料ガスが、キャリアガスにより送られ、除湿部（図示略）を経てＣＯ2検出器としての非分散型赤外線ＣＯ2計（以下ＮＤＩＲと略記する）１０に導かれてＣＯ2濃度が測定される。ＮＤＩＲ１０を通過した試料ガスは、ＣＬＭ式ＮＯ計１２へ導かれ、その試料ガス中のＮＯがオゾン発生器１４から供給されるオゾンと反応することによって生じる化学発光が検出されてＮＯ濃度が測定される。ＣＬＭ式ＮＯ計１２を通過した試料ガスは、その試料ガス中のＮＯｘを吸収する例えば粒状のソーダライムを充填したＮＯｘ吸収器１６を経て、さらにオゾンを除去するために、例えば活性炭と触媒としての二酸化マンガンが充填されたオゾン分解器１８を経て放出される。
【００１０】
オゾン源として、エアーが、オゾン発生器１４に導かれる。エアーに含まれる一部の酸素分子がオゾン発生器１４でオゾンに変換された後、オゾンを含むエアーはＣＬＭ式ＮＯ計１２に導かれ、試料ガスと混合される。ＣＬＭ式ＮＯ計１２を通過した試料ガスとエアーの混合気は、ＮＯｘ吸収器１６及びオゾン分解器１８を経て排気される。
【００１１】
次に、この実施例の動作を説明する。
電気炉８により燃焼管６中の酸化触媒４を６８０〜９００℃の所定の温度に加熱しておき、キャリアガスとして精製空気を例えば１５０ｍｌ／ｍｉｎの流量で燃焼管６に供給しておく。その状態で、試料サンプリング部により１００μｌの水溶液試料をシリンジ等により採取して燃焼管６に注入する。水溶液試料中の窒素成分はＮＯに、炭素成分はＣＯ2に変換される。燃焼管６で気化した試料ガスがキャリアガスにより送られ、図示しない除湿部を経てＮＤＩＲ１０に導かれてＣＯ2濃度が測定される。その後、試料ガスはＣＬＭ式ＮＯ計１２へ導かれ、オゾン発生器１４から供給されるオゾンと試料ガス中のＮＯが反応してＮＯ濃度が測定される。
【００１２】
ＣＬＭ式ＮＯ計１２からの排気ガスにはＮＯ2、オゾン及び少量のＮＯなどが含まれている。その排ガス中のＮＯやＮＯ2などのＮＯｘをＮＯｘ吸収器１６により吸収し、排ガス中のオゾンをオゾン分解器１８により除去した後、排出する。ＮＯｘ吸収器１６からオゾン分解器１８に送られる排ガスはＮＯｘが除去されているので、オゾン分解器１８の触媒にＮＯｘが吸着することがなくなり、オゾン分解器１８の触媒の寿命低下を抑制することができる。
【００１３】
この実施例では本発明をＴＮ／ＴＯＣ計に適用しているが、これに限定されるものではなく、例えば実施例からＮＤＩＲを省いたようなＴＮ計でもよいし、ＴＣ計など他の機能と組み合わせてもよい。
また、この実施例では燃焼により窒素成分をＮＯに変換する燃焼炉を備えた酸化反応部を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば試薬や紫外線により変換する方式の酸化反応部を用いてもよい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明による全窒素計では、ＣＬＭ式ＮＯ計とオゾン分解器との間にＮＯｘ吸収器を備え、ＣＬＭ式ＮＯ計からの排ガス中のＮＯｘをそのＮＯｘ吸収器により除去してからオゾン分解器に送るようにしたので、オゾン分解器の触媒にＮＯｘが吸着して触媒の寿命が短くなることを防ぐことができる。また、ＮＯｘやオゾンなどの有害ガスを装置内で処理するので、排気設備が不要であり、排気設備のない環境でも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をＴＮ／ＴＯＣ計に適用した一実施例を概略的に表す構成図である。
【符号の説明】
２      酸化反応部
４      酸化触媒
６      燃焼管
８      電気炉
１０      非分散型赤外線ＣＯ2計（ＮＤＩＲ）
１２      化学発光式ＮＯ計（ＣＬＭ式ＮＯ計）
１４      オゾン発生器
１６      ＮＯｘ吸収器
１８      オゾン分解器
【図１】
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