JP2009085708A - 試料液中の有機物濃度測定方法および紫外線吸光度計測器 - Google Patents

Abstract

【課題】濁度成分による影響を正しく排除して、試料液中の有機物濃度を正確に測定する。
【解決手段】測定に使用する紫外線の濁度検出感度（Ｓ_ＵＶ）と可視光の濁度検出感度（Ｓ_ＶＩＳ）との比により求められる係数α（α＝Ｓ_ＵＶ／Ｓ_ＶＩＳ）を試料液の測定により得られた可視光吸光度（Ａｍ_ＶＩＳ）に乗算し、その値を試料液の測定により得られた紫外線吸光度（Ａｍ_ＵＶ）から減算することにより、補正された紫外線吸光度Ａａ_ＵＶ（Ａａ_ＵＶ＝Ａｍ_ＵＶ−α・Ａｍ_ＶＩＳ）を求めて試料液中の有機物濃度を測定するに当たり、係数αを下記式（１）により算出する。
α＝（Ａｄ_ＵＶ−Ａｆ_ＵＶ）／（Ａｄ_ＶＩＳ−Ａｆ_ＶＩＳ） …（１）
Ａｄ_ＵＶ ：試料液の紫外線吸光度
Ａｄ_ＶＩＳ：試料液の可視光吸光度
Ａｆ_ＵＶ ：試料液の濾過液の紫外線吸光度
Ａｆ_ＶＩＳ：試料液の濾過液の可視光吸光度
【選択図】なし

Description

本発明は、試料液中の有機物濃度測定方法およびこの方法を用いた紫外線吸光度計測器に関し、さらに詳述すると、試料液の見かけ上の紫外線吸光度から可視光吸光度を差し引くことにより、濁度成分による影響を排除する方式の試料液中の有機物濃度測定方法および紫外線吸光度計測器に関する。

従来、多くの有機物が紫外線（ＵＶ）を吸収することを利用して、光源ランプである低圧水銀ランプが発生する２５４ｎｍの波長の光を試料液に照射し、その吸光度を求めて試料液中の有機物濃度を算出する紫外線吸光度計測器（有機汚濁モニタ）が使用されている。

上述した紫外線吸光度計測器では、試料液が濁度成分を含む場合は、ＵＶが濁度成分によって散乱して透過光が減少するため、見かけ上の吸光度が大きくなる。そのため、光源ランプの可視光（ＶＩＳ）の吸光度を測定して、見かけ上のＵＶ吸光度（Ａｍ_ＵＶ）からＶＩＳ吸光度（Ａｍ_ＶＩＳ）を差し引くことによって、濁度成分による影響を排除する方式を採用している（例えば、特許文献１参照）。

この場合、ＵＶの濁度検出感度（Ｓ_ＵＶ）とＶＩＳの濁度検出感度（Ｓ_ＶＩＳ）とが異なるときには、それぞれの濁度に対する感度の比α（α＝Ｓ_ＵＶ／Ｓ_ＶＩＳ）を係数として測定によって得られたＶＩＳ吸光度（Ａｍ_ＶＩＳ）に乗算し、これを測定によって得られたＵＶ吸光度（Ａｍ_ＵＶ）から差し引くことにより、補正されたＵＶ吸光度（Ａａ_ＵＶ）を算出している（Ａａ_ＵＶ＝Ａｍ_ＵＶ−α・Ａｍ_ＶＩＳ）。

特開昭５５−１６６０２９号公報

前述した係数αは、実際の試料液（実サンプル液）から濁度成分のみを抽出して蒸留水に分散させた溶液があれば、理論上は簡単に求めることができる。この場合、上記溶液の吸光度を実際に測定し、ＵＶ吸光度（Ａ_ＵＶ）とＶＩＳ吸光度（Ａ_ＶＩＳ）との比を求めればよい（α＝Ａ_ＵＶ／Ａ_ＶＩＳ）。

しかし、実際には、実サンプル液から濁度成分だけを分離し、さらに蒸留水に分散させる手間と時間を考慮すると、上記のような溶液を調製することは容易ではない。

また、濁度成分は測定する場所や状況により様々に変わるため、標準物質を用いることができない。さらに、濁度成分は色や粒度により異なる吸光度を示すから、ＶＩＳの波長によっても吸光度が大きく異なる。そのため、屋内の試験では濁度標準物質であるカオリンを用いて校正することができても、フィールドでのマッチングがとれないという事態が発生する。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、濁度成分を含む試料液中の有機物濃度を測定するに当たり、実際の試料液を用いて簡単に前記係数αを求めることができ、したがって濁度成分による影響を正しく排除して、試料液中の有機物濃度を正確に測定することができる試料液中の有機物濃度測定方法、およびこの方法を用いた紫外線吸光度計測器を提供することを目的とする。

本発明者は、前記目的を達成するために、係数αは濁度成分だけのＵＶ吸光度とＶＩＳ吸光度との比であることに着目し、そのデータをいかにして取得するかを考察した。その結果、濁度成分を含む実サンプル液のＵＶ吸光度（Ａｄ_ＵＶ）およびＶＩＳ吸光度（Ａｄ_ＶＩＳ）を測定した後、この実サンプル液をフィルタで濾過して濁度成分を除去した濾過液を調製し、得られた濾過液のＵＶ吸光度（Ａｆ_ＵＶ）およびＶＩＳ吸光度（Ａｆ_ＶＩＳ）を測定することで、実サンプル液のＵＶ吸光度（Ａｄ_ＵＶ）と濾過液のＵＶ吸光度（Ａｆ_ＵＶ）との差（Ａｄ_ＵＶ−Ａｆ_ＵＶ）と、実サンプル液のＶＩＳ吸光度（Ａｄ_ＶＩＳ）と濾過液のＶＩＳ吸光度（Ａｆ_ＶＩＳ）との差（Ａｄ_ＶＩＳ−Ａｆ_ＶＩＳ）とから、濁度成分による吸光度比αを算出できることを見出した（α＝（Ａｄ_ＵＶ−Ａｆ_ＵＶ）／（Ａｄ_ＶＩＳ−Ａｆ_ＶＩＳ））。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、測定に使用する紫外線の濁度検出感度（Ｓ_ＵＶ）と可視光の濁度検出感度（Ｓ_ＶＩＳ）との比により求められる係数α（α＝Ｓ_ＵＶ／Ｓ_ＶＩＳ）を試料液の測定により得られた可視光吸光度（Ａｍ_ＶＩＳ）に乗算し、その値を試料液の測定により得られた紫外線吸光度（Ａｍ_ＵＶ）から減算することにより、補正された紫外線吸光度Ａａ_ＵＶ（Ａａ_ＵＶ＝Ａｍ_ＵＶ−α・Ａｍ_ＶＩＳ）を求めて試料液中の有機物濃度を測定するに当たり、前記係数αを下記式（１）により算出することを特徴とする試料液中の有機物濃度測定方法を提供する。
α＝（Ａｄ_ＵＶ−Ａｆ_ＵＶ）／（Ａｄ_ＶＩＳ−Ａｆ_ＶＩＳ） …（１）
Ａｄ_ＵＶ ：試料液の紫外線吸光度
Ａｄ_ＶＩＳ：試料液の可視光吸光度
Ａｆ_ＵＶ ：試料液の濾過液の紫外線吸光度
Ａｆ_ＶＩＳ：試料液の濾過液の可視光吸光度

また、本発明は、測定に使用する紫外線の濁度検出感度（Ｓ_ＵＶ）と可視光の濁度検出感度（Ｓ_ＶＩＳ）との比により求められる係数α（α＝Ｓ_ＵＶ／Ｓ_ＶＩＳ）を試料液の測定により得られた可視光吸光度（Ａｍ_ＶＩＳ）に乗算し、その値を試料液の測定により得られた紫外線吸光度（Ａｍ_ＵＶ）から減算することにより、補正された紫外線吸光度Ａａ_ＵＶ（Ａａ_ＵＶ＝Ａｍ_ＵＶ−α・Ａｍ_ＶＩＳ）を求めて試料液中の有機物濃度を測定するに当たり、前記係数αを前記式（１）により算出することを特徴とする紫外線吸光度計測器を提供する。

本発明において、試料液を濾過して濾過液を得るためのフィルタの種類に限定はなく、試料液中の濁度成分を除去できるものであればいずれのものでもよい。また、試料液の濾過は、紫外線吸光度計測器において自動的に行ってもよく、別の濾過装置を用いて行ってもよく、手作業で行ってもよい。

本発明の紫外線吸光度計測器は、例えば、多波長吸光度測定方式の水質分析計、有機汚濁モニタなどとして構成することができる。また、本発明の紫外線吸光度計測器は、測定セルを溶液中に浸漬して測定を行う紫外線吸光度計測器として構成することもできる。

本発明によれば、濁度成分を含む試料液中の有機物濃度を測定するに当たり、実際の試料液を用いて簡単に係数αを求めることができ、したがって濁度成分による影響を正しく排除して、試料液中の有機物濃度を正確に測定することができる。

以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。図１は本発明に係る紫外線吸光度計測器（有機汚濁モニタ）の一実施形態を示す概略図である。

本例の紫外線吸光度計測器において、１０は光源ランプ（水銀ランプ）、１２は光源ランプ電源、１４は測定セル、１５はセル窓、１６はワイパー、１７はワイパー駆動モータ、１８はハーフミラー、２０は集光レンズ、２２は水平移動可能なＵＶフィルタ、２４は紫外線パスフィルタ、２６は紫外線素子、２８は可視光パスフィルタ、３０は可視光素子、３２は紫外・可視光素子、３４は制御演算部を示す。図中３６は、測定セル１４を形成するとともに、光源ランプ１０、ハーフミラー１８、可視光パスフィルタ２８、可視光素子３０および紫外・可視光素子３２を収容する構造体を示す。また、紫外線素子２６、可視光素子３０および紫外・可視光素子３２は、それぞれ制御演算部３４と接続されている。

本例の紫外線吸光度計測器では、試料液が導入された測定セル１４を通った光のうち、ハーフミラー１８によって直角に曲げられた光３８は、光軸に対して直角に配置された紫外線パスフィルタ２４に入って波長選択され、紫外線素子２６によって電気信号Ｖ_ＵＶになる。一方、ハーフミラー１８を通った光４０は、可視光パスフィルタ（バンドパス）２８によって波長選択され、可視光素子３０によって電気信号Ｖ_ＶＩＳになる。測定セル１４を通らずに紫外・可視光素子３２に入った光４２は、電気信号Ｖ_ＲＥＦになる。

制御演算部３４では、Ｖ_ＵＶとＶ_ＲＥＦからＵＶ吸光度Ａｍ_ＵＶ（Ａｍ_ＵＶ＝ｌｏｇＶ_ＲＥＦ／Ｖ_ＵＶ）を求め、Ｖ_ＶＩＳとＶ_ＲＥＦからＶＩＳ吸光度Ａｍ_ＶＩＳ（Ａｍ_ＶＩＳ＝ｌｏｇＶ_ＲＥＦ／Ｖ_ＶＩＳ）を求める。Ａｍ_ＵＶは見かけ上の吸光度であり、濁度成分による吸光度を含んでいる。そこで、前述した式（１）を用いて前記係数αを予め求めておくとともに、制御演算部３４では、この係数αをＶＩＳ吸光度Ａｍ_ＶＩＳに乗算し、その値をＵＶ吸光度Ａｍ_ＵＶから減算することにより、補正されたＵＶ吸光度、すなわち有機汚濁による吸光度Ａａ_ＵＶ（Ａａ_ＵＶ＝Ａｍ_ＵＶ−α・Ａｍ_ＶＩＳ）を求める。

有機汚濁物質および濁度成分を含む試料液を調製し、図１に示した紫外線吸光度計測器を用いて本発明の有効性を実証する実験を行った。有機汚濁物質としては、フタル酸水素カリウム（ＫＨＰ）を用いた。ＫＨＰは、代表的な有機汚濁物質であり、紫外線吸光度計測器の校正に用いられる標準物質である。濁度成分としては、カオリンを用いた。カオリンは、妨害成分となる濁度成分の標準物質である。

まず、ゼロ校正およびスパン校正を行った。この場合、ＫＨＰ１００ｍｇ／Ｌ、カオリン１００ｍｇ／Ｌを含む試料液のＵＶ吸光度（Ａｄ_ＵＶ）およびＶＩＳ吸光度（Ａｄ_ＶＩＳ）を測定した。Ａｄ_ＵＶは１．２８４、Ａｄ_ＶＩＳは０．２８３であった。次に、上記試料液を吸引濾過装置で濾過してカオリンを除去した濾過液を調製し、得られた濾過液のＵＶ吸光度（Ａｆ_ＵＶ）およびＶＩＳ吸光度（Ａｆ_ＶＩＳ）を測定した。Ａｆ_ＵＶは０．８７７、Ａｆ_ＶＩＳは−０．００６であった。この結果、係数αは、前述の式（１）により１．４０８であった。

次に、ＫＨＰ１００ｍｇ／Ｌおよびカオリン１００ｍｇ／Ｌを含む試料液のＵＶ吸光度（Ａｍ_ＵＶ）およびＶＩＳ吸光度（Ａｍ_ＶＩＳ）を測定した。Ａｍ_ＵＶは１．３２３、Ａｍ_ＶＩＳは０．３２３であった。その結果、補正された紫外線吸光度Ａａ_ＵＶ（Ａａ_ＵＶ＝Ａｍ_ＵＶ−α・Ａｍ_ＶＩＳ）は０．８６８であった。

また、ＫＨＰ５０ｍｇ／Ｌおよびカオリン５０ｍｇ／Ｌを含む試料液のＵＶ吸光度（Ａｍ_ＵＶ）およびＶＩＳ吸光度（Ａｍ_ＶＩＳ）を測定した。Ａｍ_ＵＶは０．６２８、Ａｍ_ＶＩＳは０．１４６であった。その結果、補正された紫外線吸光度Ａａ_ＵＶ（Ａａ_ＵＶ＝Ａｍ_ＵＶ−α・Ａｍ_ＶＩＳ）は０．４２２であった。

上記測定結果を吸光度基準値と比較した結果を表１に示す。吸光度基準値とは、濁度ゼロのとき、すなわち妨害成分がないときのＫＨＰの当該濃度における吸光度値（基準値）である。表１より、補正された紫外線吸光度Ａａ_ＵＶは吸光度基準値と近似しており、したがって本発明による補正が有効であることが確認された。

本発明に係る紫外線吸光度計測器の一実施形態を示す概略図である。

符号の説明

１０ 光源ランプ
１４ 測定セル
１５ セル窓
１８ ハーフミラー
２４ 紫外線パスフィルタ
２６ 紫外線素子
２８ 可視光パスフィルタ
３０ 可視光素子
３２ 紫外・可視光素子
３４ 制御演算部
３８、４０、４２ 光

Claims (2)

1. 測定に使用する紫外線の濁度検出感度（Ｓ_ＵＶ）と可視光の濁度検出感度（Ｓ_ＶＩＳ）との比により求められる係数α（α＝Ｓ_ＵＶ／Ｓ_ＶＩＳ）を試料液の測定により得られた可視光吸光度（Ａｍ_ＶＩＳ）に乗算し、その値を試料液の測定により得られた紫外線吸光度（Ａｍ_ＵＶ）から減算することにより、補正された紫外線吸光度Ａａ_ＵＶ（Ａａ_ＵＶ＝Ａｍ_ＵＶ−α・Ａｍ_ＶＩＳ）を求めて試料液中の有機物濃度を測定するに当たり、前記係数αを下記式（１）により算出することを特徴とする試料液中の有機物濃度測定方法。
   α＝（Ａｄ_ＵＶ−Ａｆ_ＵＶ）／（Ａｄ_ＶＩＳ−Ａｆ_ＶＩＳ） …（１）
   Ａｄ_ＵＶ ：試料液の紫外線吸光度
   Ａｄ_ＶＩＳ：試料液の可視光吸光度
   Ａｆ_ＵＶ ：試料液の濾過液の紫外線吸光度
   Ａｆ_ＶＩＳ：試料液の濾過液の可視光吸光度
2. 測定に使用する紫外線の濁度検出感度（Ｓ_ＵＶ）と可視光の濁度検出感度（Ｓ_ＶＩＳ）との比により求められる係数α（α＝Ｓ_ＵＶ／Ｓ_ＶＩＳ）を試料液の測定により得られた可視光吸光度（Ａｍ_ＶＩＳ）に乗算し、その値を試料液の測定により得られた紫外線吸光度（Ａｍ_ＵＶ）から減算することにより、補正された紫外線吸光度Ａａ_ＵＶ（Ａａ_ＵＶ＝Ａｍ_ＵＶ−α・Ａｍ_ＶＩＳ）を求めて試料液中の有機物濃度を測定するに当たり、前記係数αを下記式（１）により算出することを特徴とする紫外線吸光度計測器。
   α＝（Ａｄ_ＵＶ−Ａｆ_ＵＶ）／（Ａｄ_ＶＩＳ−Ａｆ_ＶＩＳ） …（１）
   Ａｄ_ＵＶ ：試料液の紫外線吸光度
   Ａｄ_ＶＩＳ：試料液の可視光吸光度
   Ａｆ_ＵＶ ：試料液の濾過液の紫外線吸光度
   Ａｆ_ＶＩＳ：試料液の濾過液の可視光吸光度

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