本格的な販売が始まるオンラインホウ素モニター

排水中のホウ素を15分で自動計測―― オンラインホウ素モニターを実用化 ――■ 強まるホウ素規制■ 新しい電位差分析法を開発■ オンラインホウ素モニターの製品化が決定● ひとこと 環境科学研究所 化学環境領域 上席研究員 大山 聖一

強まるホウ素規制
ホウ素は原子番号5の元素で、動植物の必須元素として自然界に存在しています。広く産業にも利用されていますが、長期摂取による健康被害が指摘され排水規制の対象となったため、工場などの現場で簡易・迅速に分析する技術の開発が求められています。
電力中央研究所では電位差分析法を利用した新しい分析方法を考案し、東亜ディーケーケー株式会社（東京）と共同でオンラインの自動計測機を製品化しました。

■ 排水基準値が設定される■ 求められている画期的な計測機

ホウ素は自然界では海水や温泉などに多く含

このようなホウ素規制の強化に鑑み、当研究

まれ、うがい薬などの医薬品やめっき処理のpH所では2000年から、工場や発電所などのプラン調整剤など、産業でも広く利用されています。

トの現場で、排水中のホウ素を常時計測できる

しかし、長期間摂取すると皮膚湿疹などの健康新しい分析法と装置の開発を始めました。

被害を起こすことがあり、WHO（世界保健機関）排水中のホウ素の分析技術はすでに開発されは1998年に飲料水水質ガイドラインを改訂しまていますが、装置が大型で高価だったり、分析した。の作業が煩雑で長時間かかるなどの問題がありこれを受け、わが国でも1999年に改正されたます。特に、陸水域放流への排水基準に対する「水質汚濁に係わる環境基準」の人に係わる環境移行措置は、安価・簡便なホウ素の処理技術や基準（健康項目）にホウ素とその化合物を追加、計測技術が開発途上である現状が考慮されたも2001年には「水質汚濁防止法」が改正され、陸ので、現場で簡易・迅速に分析する技術と、小水域へ放流される排水について10mg/l、海域へ型で低コストの自動計測装置の開発が産業界か放流される排水について230mg/lの排水基準値がら求められていました。ホウ素の画期的なプロ施行＊されました。

セスモニタリング装置が実用化すれば、新しい＊陸水域の排水については、特定の業種で19年度までの排水規制への対応やプロセス管理の効率化によ移行措置（暫定基準）が設けられている。

るコスト削減などが可能になります。

■人の健康に係わるもの
カドミウム、全シアン、鉛、六価クロム、ヒ素、総水銀、アルキル水銀、PCB、ジクロロメタン、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン、1,1-ジクロロエチレン、シス-1,2-ジクロロエチ
レン、1,1,1-トリクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、1,3-ジクロロプロペン、チウラム、シマジン、チオベンカルブ、ベンゼン、セレン、硝酸性窒素および亜鉛酸性窒素、フッ素、ホウ素 など■水の汚染状態を示すもの
pH、BOD、COD、浮遊物質量、大腸菌群数など

水質汚濁防止法の規制

ホウ素分析法の比較
測定原理
アゾメチンH法公 メチレン
定法 ブルー法

測定時間

装置の価格

１時間

100万円程度

・分析操作が煩雑・分析時間を要する

２時間

100万円程度

・測定時間が短い
・装置が高価、大型

0.1時間 1000万円程度

吸光光度法

ICP発光分析法 原子発光電位差分析法
非公定法 電位差分析法（電中研方式）

特徴

・分析操作が煩雑
吸光光度法
・分析時間を要する

イオン電極
・分析操作が簡便を用いた・分析時間が長い
電位差測定

１時間50万円程度

イオン電極 ・分析操作が簡便を用いた・反応速度解析に
電位差測定
基づく迅速測定

0.2時間50万円程度

新しい電位差分析法を開発■ 分析時間を大幅に短縮■ 測定装置を共同開発

排水中のホウ素を簡便に分析する方法に、電開発した分析方法（電中研方式）をもとに、位差分析法があります。この方法はホウ素をフBF4−電極の国内唯一のメーカーであり、各種プッ化水素酸と反応させ、フルオロホウ酸イオンロセスモニターの製造メーカーでもある東亜デ（BF4−）へ転換し、これをイオン電極（BF4−電極）ィーケーケーと共同で自動測定装置を開発し、で計測しますが、フッ化水素酸は毒性と腐食性

・排水ラインからサンプルを採取が高く、反応速度を早めるために加熱保持が必・純水を加えてサンプルを希釈要など、取り扱いの難しい点がありました。

・フッ化ナトリウム水溶液を添加

そこでフッ化水素酸の代わりに、薬物指定が・電圧の変化を計測なく取り扱いやすいフッ化ナトリウム（NaF）

・ホウ素の濃度を計算を使い、さらに転換反応の反応速度を解析し、という一連の作業を全て自動化しました。この反応速度式に基づいて最終的なホウ素の濃度を装置の測定範囲は１〜300ppmですが、試料の希推定する、新しい分析方法を開発しました。こ釈倍率を変えることで測定濃度範囲を高濃度まれにより従来の電位差分析法では１時間以上かで調整することができます。

かっていた測定時間を、15分程に大幅に短縮す

また、この装置はイオン電極を自動的に校正ることができました。この分析方法の開発によする機能や反応速度式に基づいて最終的なホウり、日本環境科学会から第14回環境化学技術賞

素濃度を推定する機能を備えています。

を受賞しました。

（H3BO3）ホウ酸（BF4−）
フルオロホウ酸イオン
イオン電極で計測

フッ化ナトリウム添加（NaF）

開発した分析法の原理

ホウ素濃度（mg-B/L）

15105

フッ素源を添加して、試料中のホウ酸をフルオロホウ酸イオンに転換

00102030405060

時間（min）

10mg/lのホウ酸溶液の測定例（BF4−濃度の経時変化）
反応速度式に基づいて、反応初期のBF4−の濃度変化から反応完結時のホウ素濃度を推定する。○が実測値。10分間くらいの計測で濃度を推定するため、測定時間の大幅短縮が可能になった

オンラインホウ素モニターの製品化が決定■ 実証試験を実施■ 今秋に販売を開始予定

実際にある工業プラントに設置してプロセス

現在、東亜ディーケーケーと共同で製品化を排水のホウ素濃度を測定し、ホウ素モニターが進めており、今秋より販売を開始する予定です。

約３ヶ月間安定して分析できることを確認しま

メッキ工場や半導体工場などさまざまな規模のした。比較対象のため従来の公定法分析（ICP発工場で、さらに廃棄物処理場の排水監視など、光分析法）も実施しましたが、測定結果は公定

幅広いプラントで簡便な自動計測装置として利法とほぼ一致しました。排水中のホウ素の濃度用できると期待しています。

は180〜500mg/lの範囲で変動し、これは使用する原料のホウ素濃度を反映していることがわかりました。
このような排水中のホウ素濃度の変動は、オンラインの自動計測機を使うことで初めて明らかになりました。実証試験のこれらの結果から、ホウ素の排出管理に必要なリアルタイムデータ装置の仕様
寸法：幅500×奥行500×高さ1500mm
運転モード：自動運転／手動運転／自動校正
設備：電源 100V 500VA
純水供給量 0.5〜5 l/分
計測用圧縮空気圧 0.4〜0.7Mpa
測定原理：電位差分析法（イオン電極法）
測定濃度範囲：1〜300ppm（濃度範囲は調整可能）
測定時間：15分を測定でき、監視モニターとして威力を発揮で● ひとこときることが確かめられました。

ホウ素濃度（mg/L）

600
ホウ素モニター
公定法（ICP発光分析法）

500400300200100001020304050607080

経過時間（日）工業プロセス排水中のホウ素濃度■ 既刊「電中研ニュース」ご案内
No.429 ヒートアイランド抑制対策の効果を予測
No.428 CRIEPIのうごき 2006.7夏

メーカーとの共同作業により研究成果を２年半で製品化につなげることができました。最近、各種製造・処理プロセスにおいて、適切な環境管理のためのツールとしてオンライン・モニタリング
環境科学研究所の重要性が認識され、簡化学環境領域
易で安価なプロセスモニ上席研究員
ターに対するニーズが高まっています。今回のオ
大山 聖一
ンラインホウ素モニターはこのようなニーズに対するソリューションのひとつです。電中研では今後も化学物質の簡易計測技術の開発とオンライン・モニタリングへの適用という切り口で研究を進め、微力ながら環境対策技術に貢献したいと考えています。

No.427 CRIEPIのうごき 2006.4春
No.426 フライアッシュ混合コンクリートの利用拡大

2006年８月25日発行〒100-8126（財）電力中央研究所 広報グループ
東京都千代田区大手町1-6-1（大手町ビル7階） TEL.（03）3201-6601 FAX.（03）3287-2863
http : //criepi. denken. or. jp/

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古紙配合率100％の再生紙を使用しています