45●サプレッサー方式イオンクロマトグラフIC-2001の開発
科学計測事業部 開発部 装置開発G

宮永 明義
杉本 忠則

る。

1．はじめに

2．当社ICサプレッサー方式の機構と特徴

イオンクロマトグラフィー（IC）は、水質・大気汚染などの環境化学1）、食品、医薬品、化学工業、電図１にIC-2001の流路図を示す。ゲル交換型サプレ力産業から生体分析に至る様々な分野で利用されていッサー方式は、サプレッサーロータリーバルブ内に設る。これらは、JIS（日本工業規格）、衛生試験法、けた３つの小容量の溝に充てんしたイオン交換サプレEPA（米国環境保護局）、ISO（国際標準化機構）、ッサーゲルを利用する。

ASTM（米国材料試験協会）などの各種公定法に採用

その機構は、分析ごとにバルブを切替え、①チャンされており、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）バー内に収容したスラリー状サプレッサーゲルをローやガスクロマトグラフィー（GC）と同様に重要な分タリーバルブ溝に充てんし、②分離カラムと電気伝導離分析手段を担っている。

度検出器の間に接続されて分析に携わり、③使用済み

ICは、1975年に発表2）されて以来これまでに著しいサプレッサーゲルはバルブ外へ排出される。これらの発展を遂げており、市場も＄165,000,000の規模に達し工程を順次繰り返すことにより連続分析を自動化したている 。特に電気伝導度検出法において、溶離液のものである。

3）

バックグラウンドを低下させて、測定対象イオンを高サプレッサーゲルとしては、フッ化物（F−）、塩化感度に分析するサプレッサー方式は、分離後のイオン物 （ C l − ）、 硝 酸 （ N o 3 − ) 、 リ ン 酸 （ P O 4 3 − ）、 硫 酸交換反応に基づくカラム型、イオン交換膜を用いた化（SO42−）などの陰イオンが測定対象の場合、水素イオ

学浸透4）や電気透析5）型、そしてキレート反応を利用6）ン（H＋）型強酸性陽イオン交換ゲルが用いられる。
ゲル交換型サプレッサー方式の特徴は、分析ごとにした方法などがある。
当社では、サプレッサー方式として新たにゲル交換新しいゲルを脱イオン水（IC-2001では、オートサン型を確立し7）、その機構を搭載し、送液ポンプ、デガ

プラの洗浄水と共用）で供給・充てん、使用すること

ッサ、カラムオーブン、電気伝導度検出器、オートサである。この当社独自の技術によって、1）従来、分ンプラを内蔵した外形寸法320（W）×410（D）×400（H）

離カラムと検出器の間に接続された同一サプレッサーmmの一体型専用装置IC-2001を開発したので報告す

カラムを１本、あるいは複数本をカラムスイッチング

サプレッサーロータリバルブ
チャンバー

オートサンプラc

分離カラム

サプレッサーゲル（イオン交換樹脂）

ab

送液ポンプ

充填ポンプ

電気伝導度検出器
脱イオン水

溶離液

ドレイン

図１

IC-2001流路図（ 45 ）46

TOSOH Research ＆ Technology Review Vol.45（2001）

で使用する場合の、サプレッサーカラムの劣化に起因する定量および再現性の問題、２）膜型サプレッサー

4．分離条件と結果のサプレス効率の低さ（ゲル・カラム型の約90％）、脆弱性及び構造状の複雑さの欠点を解消した。

陰イオン分析用カラムは、新規に開発したサプレッ
サ ー 対 応 型 高 性 能 分 離 力 ラ ム TSKgel Super ICAnion(4.6mmI.D.×15cm）を用い、IC−2001の標準陰3．装置の概要、仕様

イオン分析モード（流速：0．8mL/min、カラム温装置の外観を図２に、仕様を表１に示す。

度：40℃、注入量：30μL）で実験を行った。サプレ

世界で市販されているICシステム3）の中で、送液ポッサーゲルには、粒径100〜200μmのH ＋型強酸性陽ンプ、デガッサ、カラムオーブン、電気伝導度検出器、イオン交換ゲルを用いた。

オートサンプラを内蔵した一体型専用装置としては、
IC-2001が唯一の分析機器である。しかも、設置面積、正面ともにA3縦形サイズに匹敵するコンパクトな設計となっている。各ユニットは、IC-2001本体でも簡単に操作できるが、同時に開発したIC専用ワークス
テーション（IC-WS）を使用することにより、システ
ム制御とデータ解析機能を備えたICの自動分析が実現できる。IC-WSは、データベースによるデータ管理機能を搭載しており、分析情報の閲覧、検索、編集などを効率良く行うことができる。図３に、IC-WSによるクロマトグラムのモニタリング及び解析画面の一例を示す。

図２

表１仕様
測定モード

装置の外観（右はICワークステーション（IC-WS）
搭載PC）

イオンクロマトグラフ（IC-2001）仕様
内容
サプレッサー方式（陰イオン分析）
ノンサプレッサー方式（陽イオン分析）

送液部
送液ポンプ シングルプランジャ
流量範囲
0.1〜1.5mL/min
耐圧15MPa
流量正確さ ±2％以内（水）流量精密さ 0.2％以内（水）
脱気
真空脱気
試料注入部
方式
固定ループ（標準：30μL）
試料点数
50点
カラムオーブン部
温調
40±0.1℃（環境温度15〜35℃）方式
アルミブロック温調（検出器セル、カラム一体温調）
収納カラム 分析カラム（4.6mm I.D.×15cm,PEEK）、ガードカラム1本
電気伝導度検出器
検出レンジ 250、2500μS/cm
出力レンジ 25、250、2500μS/cm
セル容量0.6μL
ノイズ
0.02μS/cm以下（BG10μS/cm以下）
制御・操作装置単独のローカル制御
外部PC（ICワークステーション）によるリモート制御
データ処理
外部PCによる専用プログラム（ICワークステーション）
外形寸法
320（W）×410（D）
×400（H）mm
質量22kg
電源
AC100V 50/60Hz 250VA（ 46 ）

東ソー研究・技術報告 第45巻（2001）

47

成の検討から、分離の最適化を行った。
サプレス効率は、OH −、B 4O 72−、CO 32−の塩の順で低くなり、またこれらの塩の組合せでは、サプレス効率の高い化学種の濃度比が高い組成ほど低い電気伝導度が得られた。測定対象陰イオンの溶出力は、CO32−、B4O72−、OH−の順で優れていた。
従って、これらの塩を適切な濃度比で混合することにより、サプレス効率が良く、低いベースラインノイズを維持しながら分離の最適化を図ることが可能である。この場合、問題となるのは空気中から取り込まれて試料中に溶存する炭酸であり、特に溶離液のpHの
図３IC-WSによるクロマトグラムのモニタリング及び解析画面関係で、炭酸はHCO3−あるいはCO32−として、イオンクロマトグラムで測定対象陰イオンのピークとの重な陰イオン分析用溶離液としては、炭酸（CO3 ）、ホ2−りが起こり、その定量を妨害する事がある。

ウ砂（B 4O 7 ）、水酸化物（OH ）のそれぞれナトリ

図４は、1.2mM Na2B4O7と6.5mM NaOH(pH11.4)

ウムあるいはカリウム塩を含む種々の組合せによる組を溶離液に用いた場合に得られたイオンクロマトグラ−

PO4(20mg/L)

F(2)Br(10)

6.00

NO3(10)NO2(10)［μS］

SO4(10)

2−

Cl(2)

4.00

2.00

0.00
0.0

5.0 ［分］図４10.0標準陰イオン（F−, Cl−, No2−, Br−, No3−, So42−, Po43−）のイオンクロマトグラム

F(0.059mg/L)［μS］

0.100.00−0.10

2.02.5

図５［分］3.0

水道水中の微量なF −近傍の拡大イオンクロマトグラム（ 47 ）

3.5

48TOSOH Research ＆ Technology Review Vol.45（2001）

ムである。この溶離液組成を用いた場合 、炭酸はなどの定性定量分析もIC-WSの2チャンネルデータ収

CO 3 としてNO 3 とSO 4 の間に正のピークとして溶集・解析により可能である。

2−−2−出した。溶離液のpHが10以下の組成では、炭酸はICは水質分析において、他の分析方法と同様、今HCO3 として１価陰イオンと同じ溶出挙動を示した。

後も適用分野及び測定対象成分を広げながら技術的進

図５は、図４と同じ分析条件で得られた水道水中の微歩（例えば、IC／ICP-MSなど）を遂げると期待され量なF 近傍の拡大イオンクロマトグラムである。Fる8）。

−−−の分析値は、59μg/L(ppb)であった。また、F −の前に負のピークとして出現するウォーターディップとの文献

ベースライン分離は、TSKgel Super IC-Anionの有す

１）野々村誠、ぶんせき、11、52（1998）

る優れた特長の一つである。

２）H. Small, T.S.Stevens, W.C.Bauman, Anal.

Chem., 47, 1801（1975）

IC-2001の基本的性能は、サプレッサー方式陰イオ
ン分析条件において電気伝導率ノイズ0.002μS/cm以３）B. E. Erickson, Anal. Chem. News & Features,

下、溶出時間及びピーク面積の変動係数は、それぞれJuly 1, 465（1999）
４）T.S.Stevens, J. C. Davis, H. Small, Anal. Chem.,

0.2％以内及び1％以内である。

53, 1488（1981）

5．ま と め５）Z. W. Tian, R. Z. Hu, H. S. Lin, J. T. Wu, J.

Chtomatogr., 439, 159（1988）

IC-2001は、当社独自のゲル交換型サプレッサー方式による陰イオン分析以外に、流路を変更し、分離カ

６）H. Sato, A. Miyanaga, Anal. Chem., 61, 122

ラムと溶離液を選択することにより、ノンサプレッサ（1989）

ー方式によるLi 、Na 、NH4 、K 、Mg 、Ca など

７）宮永明義、杉本忠則、佐藤真治、森山弘之、第17の陽イオン分析などにも対応することができる。また、

回イオンクロマトグラフィー討論会講演要旨集、紫外可視（UV/VIS）検出器を併用することで、複雑12（2000）＋＋＋＋2＋2＋なマトリックスを有する試料中のNO 2 、Br 、NO 3−−−

８）S. D. Richardson, Anal. Chem., 73, 2719（2001）（ 48 ）