電量滴定式アンモニア計

ＡＴ－２０００型

セントラル科学（株） 安倍 英雄・清水 久子

２．電量滴定式アンモニア計の概要
本測定器は、電極部と計器部から構成された小型のはじめに装置である。外観を写真 1 に示す。

排水処理施設の処理プロセスを適切に管理し運転するためには、現場における水質測定がきわめて重要である。
アンモニア性窒素は、有機物が腐敗・分解することにより発生するため汚染の指標として扱われてきた。
処理水中のアンモニア性窒素は酸化されて、亜硝酸性窒素、さらに酸化が進み硝酸性窒素となる。下水処理場や浄化槽などの生物反応槽における硝化作用の状態を把握するための指標として、アンモニア性窒素が利用されている。
一方、塩素消毒処理を行っている施設においては、

写真１ 電量滴定式アンモニア計

塩素注入量を決定する際にアンモニア性窒素が水質管２－１ 仕様

理上の有効な指標となる。これらのことから日常の排電量滴定式アンモニア計AT－2000 型の仕様を第１

水処理状況の把握や監視において、アンモニア性窒素表に示す。測定レンジには 3 レンジあり、測定濃度にの測定は頻繁に行われている。

適したレンジを選択して測定ができる。測定に使用すアンモニア性窒素そのものに環境基準は設定されてる試料量は、各レンジにより異なり低レンジ 0～2 ㎎/いないが、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素に移行する前段

Ｌで 10mL、中レンジ 0～20 ㎎/L で 1mL、高レンジ階の物質であり、水質汚濁防止法に基づく排水基準に0～200 ㎎/L では 0.1mL である。

は、無機性窒素の合計量の基準値が定められている。

測定するアンモニアは、アンモニウムイオン(NH4＋)

本稿では、長年簡易 COD 計で培った電量滴定技術あるいはアンモニア性窒素(NH4-N)として表示される。のノウハウを応用し、従来の方法に比べて極めて簡便

本測定器での測定精度は、CV 値として 3％以内であで迅速なアンモニア測定器を開発したので紹介する。

る。測定データは 50 データ保存される。

１．アンモニア測定の現状
現在、アンモニアを測定する方法としては、アルカ

第１表 アンモニア計・AT－2000 型の仕様
測定原理：電量滴定法

リ溶液で滴定する中和滴定法、試料に試薬を添加して測定項目：アンモニウムイオンあるいはアンモニア性窒素発色させたのち測定する吸光光度法、あるいはアンモ

測定範囲：0～2 ㎎/L 0～20 ㎎/L 0～200 ㎎/L

ニアイオン電極を用いて測定するイオン電極法がある。

定量下限：0.05 ㎎/L

そのほかにイオンクロマトグラフ法の原理に基づき測測定精度：3％以内（CV 値）定する機器がある。さらに簡単な方法として、目視にデータメモリ：50 データより標準色と比較して求める簡易キットがある。

電源：AC90～240V

これらの測定方法の中で吸光光度法では、測定過程においての発色時間があり、その間は待たなければな

50/60Hz

外形寸法：310（W）×270（D）×250（H）ｍｍ
質量：約 5Kg

らない。イオン電極法の場合は、測定する前に標準液を用いて校正操作を行うことや低濃度の測定において２－２ 電極の構造は、電極の応答が安定するまでに時間を要する。いず測定器の心臓部にあたる電極部は、電解電極と指示れの測定法においても測定上において難点がある。ま電極からなる。電解電極は陽極及び陰極ともに材質にた、イオンクロマトグラフ法による測定器では、価格白金を使用し、陽極は白金線を渦巻状にし、陰極は白が高価であるなどの問題点がある。

金線を樹脂性チューブで被覆した形状である。今回、現状のアンモニア測定の問題点をなくしたのが電量
滴定式アンモニア計である。

電解効率を高めるため、陽極と陰極の表面積比を変えた電極構造にしてある。また、測定の際の電解電流を小さくしたことから、アンモニア性窒素を 0.05 ㎎/L剤としての炭酸塩類が含まれている。弱アルカリ性での低濃度までの測定ができるようになっている。

測定を行うため試料の pH が強酸性あるいは強アルカ

一方、反応の終点を検出する指示電極の材質は、陽リ性の場合には、中和処理が必要である。

極に銀を陰極に金を使用した微小な電極である。

電解液10mLを取る

２－３ 主な機能
本測定器の主な機能としては、次のとおりである。

試料水10mLを加える①測定データの統計計算処理機能により、平均値、標準偏差、変動係数を算出することができる。
②電極については、電極の活性化機能を設けてある。

電極部にセットそのため電極を取り外して清掃を行うなどの煩雑な作業を必要とせず、キー操作だけで電極のメンテ測定ナンスができる。
③本測定器で求めた値と公定法の値を入力することで、第１図 測定操作手順（低レンジの場合）公定法の値に換算した値として出力する機能を備えている。
④測定にあたり純水を用いてブランク測定を行うが、そのブランク値は試料測定の際に自動補正機能に４．特長
本測定器には、以下の特長がある。
・ 電量滴定法であることから、測定にあたり検量線より補正される。の作成が不要である。
・ 測定操作が簡便であり、かつ迅速に測定結果が得

３．測定原理本測定器は、測定方式に電量滴定法(Coulometricられる。
・ 測定範囲は、低濃度から高濃度までと広範囲であTitration)を採用している。この方法は、測定対象成分と迅速かつ定量的に反応する物質を電気分解により生成させ、その反応の終点を電気的に求める。
すなわち、ファラデーの法則に基づき反応終点までに消費した電気量（電流×時間）から目的成分の濃度を測定する。
そのため、測定の前に標準液により検量線を作成するる。
・測定時に試料水の濁りや着色による影響を受けない。

・ 測定に使用する電解液には、有害成分が含まれない。
・ １回あたりのランニングコストが安価である。

必要がない利点がある。
本測定器では、アンモニアと高い選択性、および反応性を有する臭素を滴定剤に使用している。測定試料
溶液に臭化カリウムを含む電解液を一定量加えて、５．測定例
アンモニア性窒素標準液(0.2～20mg/L)を用いて、測定したときの結果を第 2 表に示す。

pH8.5～9.0 の弱アルカリ性下で電気分解を行うと陽極で生成される BrO－は、試料中のアンモニアと瞬時第２表 標準液による測定結果にかつ定量的に反応する。試料中に未反応の BrO－が出現したときに指示電極がこれを検出し、電気分解反標準液［mg/L］

測定値［mg/L］て表示される。測定は 1～2 分と短時間で終了する。

0.20.21

測定レンジ 0～2 ㎎/L での測定操作手順を第 1 図に

11.02

22.02開始する。測定レンジ 0～20 ㎎/L の場合は、電解液

109.9410mL、試料水１mL と純水 10mL を専用ビーカーに2019.9

応は自動的に終了し、アンモニア性窒素（㎎/L）とし示す。
電解液 10mL と試料水 10mL を専用ビーカーに取り、電極部にセットし MEAS キーを押すと測定が取り測定する。さらに測定レンジ 0～200 ㎎/L では、試料水 0.1mL とわずかな量で測定ができる。
測定に使用する電解液は、臭化カリウムと pH 緩衝

結果からも明らかなように各濃度における測定値

には、良好なな値を示してている。測定結結果の直線性性を第2 図に示す。
。標準液でのの測定値には、よい直線性が性がある。
y = 0.9303x－0.4455
0R2 = 0.998

n = 17725

測定値［mg/L］

201510y = 0.9991x - 0.0106
R2 = 15

第３３図 電量滴定
定式アンモニニア計と公定法
法との相関

05011015
標準準液［mg/L］

2025

わりに
おわ
アンモニアの測ア
測定方法にはは、いろいろなな方法があるるが、測定上での操操作性においいて難点があるることから、第第２図 標準準液による直線線性れらの問題点を改善した電電量滴定式アンンモニア計ををこれ開発発した。

ンジでの標準準液による繰りり返し精度を第第3各測定レン

従来の測定方法
従法に比べて、電量滴定法はは操作性に優
優表に示す。各各測定レンジででの測定の変変動係数は、約 1％れてており短時間で測定結果がが得られることとから、作業業とばらつきがが小さい。

効率率の向上につながる。またた、測定のランンニングコス
ス
トもも安価であることから経費費の削減にもななる。

量滴定式アンンモニア計の測測定精度
第 3 表 電量
標準準偏差

今後、下水処理今
理場、浄化槽槽、工場排水、、水産養殖、変動係係数

環境
境水（河川、湖湖沼、海域）、研究分野など
ど幅広い分野野）（％）

でののアンモニア測測定に利用さされることが期期待される。

測定レンジ

試料濃度

平均値

(mg/L)(mg/L)(mg/L)

0～2

１

1.02

0.00
089

0.87

0～20

10

10.57

0.1
112

1.06
60～200

100

109.1

1.1
111.02
2

場処理水、浄浄化槽処理水おおよび工場排水
水を下水処理場ール
試料として、、電量滴定法
法と公定法（イインドフェノー
青吸光光度法法）での測定定を行い、両者者の相関性につついて確認した。
。両者の相関関関係を第 3 図に示す。明図
らかに電量滴定法
法と公定法のの間には、相関係数（R２））が0.998 と高いい相関性がある。