JPH02293644A - ルテニウム四酸化物の濃度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はルテニウム四酸化物（ＲｕＯａ）を検出するセ
ンサに関する。

〔従来の技術〕

従来、ルテニウム四酸化物（ＲｕＯ４）の分析法につい
ては、アナリテイカル・ケミストリー３３巻、（１　９
　６　１年）第８８６頁から第８８８頁（Ａｎａｌ．Ｃ
ｈａ＋ａ．　ｖｏｌ．　３３　（１９６１）　ＰＰ８８
６−８８８）において論じられているように、液中のル
テニウム四酸化物の分析には試料液中のルテニウム四酸
化物（ＲｕＯ４）を四塩化炭素（ＣＣＱ↓）で溶媒抽出
し、ルテニウム四酸化物のみを分離し、これを比色分析
法，あるいは、誘導プラズマ発光分析（ＩＣＰ）法等に
より定量分析するという方法が，一般に、とられている
。気相中のルテニウム四酸化物の分析も，そのままの状
態での分析は極めて困難であり，試料ガス中に窒素ガス
などをキャリアガスとして吹込み、試料ガスを四塩化炭
素に通じて、試料ガス中のルテニウム四酸化物を四塩化
炭素にトラツプした後，これを誘導プラズマ発光分析法
等により定量するといった方法が考えられる．但し、こ
の方法によると気相中のルテニウム四酸化物を系外に追
い出すため、系内のルテニウム四酸化物の気液平衡をか
き乱され、液相から気相へのルテニウム四酸化物の新た
な移行が生じる可能性があり、実際に気相中に存在して
いたルテニウム四酸化物量よりも、多く見積られる可能
性がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、液相，気相中ともに試料をいったん四
塩化炭素中にルテニウム四酸化物を抽出する分離操作が
必須であり、また，分離されたルテニウム四酸化物を比
色分析法，あるいは、誘導プラズマ発光分析法で分析す
るために分離液を前述の分析のための装置にセットする
必要があるため，ある系のルテニウム四酸化物をその場
で、その時点で定量分析するという点については考慮さ
れておらず、ルテニウム四酸化物の濃度を時々刻刻とモ
ニタリングすることができなかった。また、ルテニウム
四酸化物を四塩化炭素で抽出する方法は、四塩化炭素の
安定性から温度が約８０℃を超えると分解するため，室
温付近の操作が安全であり、室温以上の高温とりわけ約
８０℃以上では適用できないという問題があった．そし
て、分離操作後の定量分析法としては誘導プラズマ発光
分析法が最も一般的に行われているが、ルテニウムとし
ての検出感度は０．０５ｍｇ／Ｑ　　である．つまり，
誘導プラズマ発光分析法を適用しても、０．０５ｍｇ／
Ｑ以下のルテニウムを検出することができないという問
題点があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では水晶振動子の共
鳴周波数変化（Δｆ）が？ｔ極の重量変化（Δｍ）に比
例するという原理を用いている。この関係を（１）式に
示す。

ここに，Ｓ；電擺面積，ρ：水晶密度，Ｋｆｆｉ　　：
周波数定数，ｆ：共鳴周波数 電極には通常、金あるいは銀が用いられているがこの表
面に有機膜を塗布する。有機膜をルテニウム四酸化物を
含む環境に置くと、ルテニウム四酸化物は有機膜により
還元され、ルテニウム二酸化物が生成，沈着する。この
沈着速度はルテニウム四酸化物の濃度に比例する。従っ
て、Δｆの時間に対する変化（微分値）をとることによ
り、ルテニウム四酸化物の濃度を知ることができる。

〔作用〕

ルテニウム四酸化物は極めて酸化性の強い化学物質であ
るため、有機物と接触すると、相手を酸化する過程で自
己還元し、ルテニウム二酸化物なる安定酸化物として固
着する性質をもつ。従って，電極は沈着により重量が増
加し、それに伴って水晶振動子の共鳴周波数が変化する
ことになる。前述のように、周波数変化（Δｆ）は重量
増加（Δｍ）に比例するので，Δｆの時間変化から，ル
テニウム二酸化物の生成量、ひいては、ルテニウム四酸
化物濃度を知ることができる。

ところで、この周波数変化は周波数力ウンタ１こよりと
らえることができ、さらに、共鳴周波数との差分ならび
に時間変化は別途、微分計算ユニットを備えれば計算が
可能である。この周波数変化は一つの水晶振動子を用い
れば計測し得るが、次のように二つ用いる方式をとると
、一層、精度よく計測することができる。即ち、一つは
Ｒｕ０４を含む被測定環境に、他の一つはルテニウム四
酸化物を有機膜等により除去した環境に置く。このよう
にして両者の周波数変化の差分をとると、ルテニウム四
酸化物以外の影響，たとえば、水分の吸着等の汚染や、
電極上有機膜の励化、あるいは温度変化に伴う周波数変
化を相殺することができ、ルテニウム四酸化物の還元に
ともなう、有機膜上へのルテニウム二酸化物沈着重量分
のみを検出することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する。

第１図に示される水晶振動子５を、例えば、ＡＴカット
，共鳴周波数４．１９　　ＭＨｚ、周波数定数１．６　
７　Ｘ　１　０’ｃｍ−１｛ｚのものを、ルテニウム四
酸化物を含む環境中に設置し、第２図に示すような周波
数測定装置の周波数カウンタ７により，水晶振動子５の
周波数を計謂する。図中１は水晶、２は銀電極、３はポ
リエチレン膜、４はリード線、水晶振動子５の表面のポ
リエチレン膜上に、環境中のルテニウム四酸化物がルテ
ニウム二酸化物の固体として吸着し，吸着したルテニウ
ム二酸化物量に対応した分だけ，水晶振動子５の周波数
が変化する．この周波数変化を測定することにより、環
境中のルテニウム二酸化物の量を定量することができる
。図中、６は発振回路、７は周波数カウンタ。この水晶
振動子の場合、周波数変化１七当りルテニウム二酸化物
１．３　ｘ　１　０−’ｇ／ｃＩｉ／Ｈｚに相当する．
ルテニウムニ酸化物とルテニウム四酸化物は分子量の比
がＲ　ｕ　Ｏａ／　Ｒ　ｕ　Ｏｚ＝１６５．０７／１３
３．７　であるので、得られたルテニウム二酸化物量に
１　６　５．０　７／１　３　３．０　７を掛けた値が
環境中のルテニウム四酸化物量に相当する．また、得ら
れるルテニウム二酸化物と環境中のルテニウム四酸化物
のモル数は等しいので、得られたルテニウム二酸化物量
をモル濃度表示すれば、これは環境中のルテニウム四酸
化物のモル濃度を表わしているものと同じである。

第３図は二つの水晶振動子を用いた例である．一つはル
テニウム四酸化物を含む被測定対象の環境に設置してあ
る。他の一っは有機膜で全体をおおわれたチャンバ１１
内に設置してある。ルテニウム四酸化物はこの有機膜１
０で除去されるので、チャンバ内はルテニウム四酸化物
のみ除去され、他の環境因子は外部と同じになっている
。この二つの振動子の周波数変化を同時に測定すると，
差分はルテニウム四酸化物の影響のみとなる。この差を
周波数カウンタ１３で測定することによりルテニウム四
酸化物濃度を計ｄ１１することができる。

なお、図中９は電極，１２は発振回路、１４はＤ／Ａコ
ンバータ、１５はレコーダ、１６はＷｌ源、１７は被測
定室である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高感度でルテニウム四酸化物濃度をそ
の場で倹出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は本発明の
ブロック図，第３図は本発明の他の実施例のブロック図
である。 １・・・水晶、２・・・銀電極、３・・・ポリエチレン
膜、４・・リード線、５・・・水晶振動子。 弔 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有機膜を電極表面に備えた水晶振動子を用い、被対
   象環境中のルテニウム四酸化物の濃度を検出することを
   特徴とするルテニウム四酸化物の濃度センサ。 ２、水晶振動子の電極表面に有機膜を備え、ルテニウム
   四酸化物をルテニウム二酸化物として還元沈着させるこ
   とによる重量増加を前記水晶振動子の共鳴周波数の変化
   としてとらえ、ルテニウム四酸化物の濃度として検出す
   ることを特徴とするルテニウム四酸化物の濃度センサ。 ３、有機膜がポリエチレン、ゴムのいずれかであること
   を特徴とする請求項１または２に記載のルテニウム四酸
   化物の濃度センサ。 ４、原子燃料再処理プラントにおいて、硝酸水溶液中、
   あるいは、蒸気相中のルテニウム四酸化物濃度を検出す
   る方法として、有機膜を電極表面に備えた水晶振動子を
   用い、ルテニウム四酸化物をルテニウム二酸化物として
   還元沈着させることによる重量増加を前記水晶振動子の
   共鳴周波数の変化としてとらえ、ルテニウム四酸化物の
   濃度として検出することを特徴とするシステム。 ５、電極表面に有機膜を備えた水晶振動子を二つ備え、
   一つを被測定環境に、他の一つを有機膜を介してルテニ
   ウム四酸化物を除去した環境におくことにより、二つの
   振動子の周波数変化の差から、被測定環境におけるルテ
   ニウム四酸化物の濃度を測定するルテニウム四酸化物の
   濃度センサ。 ６、電極の表面に有機膜を備えた水晶振動子、周波数カ
   ウンタ及び周波数変化の微分計算ユニットよりなるルテ
   ニウム四酸化物の濃度測定システム。