JPH0241706B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超微量アンモニア態窒素及び全窒素の
測定装置に関するものである。水質富栄養化現象
を引き起こすといわれている河川、湖沼、海域等
の環境水及び工場排水、プロセス排水、衛生排水
等の排水中の窒素量及び成分が近年大きな問題に
なつてきている。これら水中に含まれる窒素の形
態はアンモニア態、亜硝酸態、硝酸態及び有機態
の４種類に分けられるが、全窒素含量とアンモニ
ア態窒素含量を把握しておくことは排水等の公害
対策上重要である。

従来、超微量のアンモニア態窒素の測定装置と
しては、ヘリウムをキヤリヤーガスとして、反応
管内で試料水中のアンモニア態窒素を臭素イオン
含有反応液で還元して窒素ガスとし、同伴される
水分を完全に除去した後ガスクロマトグラフイー
で定量する装置が提案されている。しかしこの装
置では反応液及び試料水中の溶存窒素ガスを完全
に除去しておかなければならず、また窒素ガスに
還元した後も同伴水分を完全に除去しなければな
らないので、前処理操作に時間を要しかつ操作が
煩雑である欠点がある。

また、全窒素の測定装置としては、水素ガスが
流通されている還元触媒を充填した反応管に試料
を導入して、試料中の窒素をアンモニアに還元
し、得られた反応ガスから酸性ガスを除去した後
電量滴定により定量する装置が市販されている。
しかしこの装置では試料水中の水分が全量水蒸気
の状態でキヤリヤーガスに同伴されて電量滴定槽
に導入されるので、排水中の超微量の全窒素を測
定するために試料水の注入量を多くすると電解液
が希釈され、また温度も上昇し、正確な滴定がで
きなくなるので、試料水の注入量は0.5ml程度が
限度であつた。このため全窒素含量の測定下限は
せいぜい0.2PPm程度であり、更に微量の全窒素
が測定できる装置の開発が望まれていた。

本発明はこのような欠点のない超微量アンモニ
ア態窒素及び全窒素の測定装置を提供するもので
あつて、その要旨は、 (1) 下記の測定部及び蒸留部を有することを特徴
とする超微量アンモニア態窒素及び全窒素の測
定装置。

(a) 測定部 一端に試料導入口及び水素ガス導入管を
有し、他端にガス導出口を有する筒状反応
管の内部に還元触媒を充填した反応部、 ガス導入口及びガス導出口を有する容器
の内部に固体アルカリ性物質を充填した酸
性ガス除去部、 反応部及び酸性ガス除去部を加熱するた
めの加熱部、 ガス導入管、ガス導出口、電解電極、終
点検出電極及び電解槽を有する電量滴定
部、 よりなり、反応部及び酸性ガス除去部はそれ
ぞれ加熱部内に収納され、反応部のガス導出
口は酸性ガス除去部のガス導入口と連接さ
れ、酸性ガス除去部のガス導出口は後述する
蒸留槽のガス導入管と連接され、電量滴定部
のガス導入管は電解槽内の底部近くに開口さ
れている。

(b) 蒸留部 試料導入口、ガス導入管、及びガス導出
口を有し、かつ耐アルカリ性の材質からな
る蒸留槽 還流コンデンサー よりなり、ガス導入管は蒸留槽内の底部近
くに開口し、還流コンデンサーの下端は蒸
留槽のガス導出口に連接され、上端は前記
電量滴定部のガス導入管と連接されてい
る。

に存する。

以下、本発明を図面と共に説明する。第１図は
本発明に係る装置の一例の説明図である。図中１
は測定部、２は蒸留部、３は制御部、１２は蒸留
槽、１８は電量滴定部、２１，２４は加熱部、２
２は酸性ガス除去部、２５は反応部である。

測定部１は試料中の窒素化合物を還元してアン
モニアに転換するための反応部２５、転換された
ガス中の酸性ガスを除去するための酸性ガス除去
部２２、及びアンモニアを定量するための電量滴
定部１８より構成される。

反応部２５は、一端に試料導入口４及び水素ガ
ス導入管２６を有し、他端にガス導出口を有する
筒状の反応管の内部に、例えばニツケル、銅等の
金属粒子、または軽石、アルミナ等の不活性粒子
の表面をこれらの金属で被覆した金属触媒を充填
したものである。触媒粒子の大きさは反応管の大
きさにもよるが、通常0.5〜15mm程度のものが用
いられる。触媒は石英、アスベスト、アルミナ等
の耐熱性不活性物質を触媒粒子と混合して充填す
るのが好ましい。反応部２５は例えば電熱線を内
蔵した電気炉等の加熱部２４内に収納され、300
〜600℃程度の高温に保持される。

酸性ガス除去部２２は反応部導出ガス中に含ま
れて来る硫化水素等の酸性ガスを除去するための
ものであり、通常ガス導入口及びガス導出口を有
する容器に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属
の酸化物又は水酸化物の１種又は２種以上の混合
物を１〜７mm程度の粒状にしたアルカリ吸収剤を
充填したものである。アルカリ吸収剤の具体例と
しては、水酸化ナトリウムと酸化カルシウムとの
混合物（ソーダライム）、水酸化カルシウムと酸
化カシウムとの混合物、水酸化ナトリウムとα−
アルミナとの混合物、水酸化ナトリウムと炭酸カ
リウムとアスベストとの混合物等が挙げられる。
酸性ガス除去部２２は、加熱部２４と同様の加熱
部２１内に収納され、室温（20℃）〜300℃程度
の温度に保持される。

電量適定部１８は、後述する蒸留部導出ガス中
のアンモニアを定量するためのものであり、摺合
せ蓋付の電解槽１９と核槽内に設置された電解電
極１６、検出電極１７、ガス導入管１５及びガス
導出管１４より構成される。各電極１６，１７及
びガス導入管１５は、下端が電解液中に埋没する
位置に設置される。

蒸留部２は、試料中のアンモニア態窒素をアン
モニアガスとして追出すためとの前記酸性ガス除
去部２２より導出されるガス中の水分を吸収除去
するためのものであり、試料導入口１１、ガス導
入管１０及びガス導出口を有する蒸留槽１２、還
流コンデンサー６、及び加熱器１３より構成され
る。ガス導入管１０は一端が前記酸性ガス除去部
２２のガス導出管２０に連接され、他端が蒸留槽
１２内の底部近くに開口されるが、開口端に多孔
板を取付けておくのが好ましい。蒸留槽１２はそ
の内部に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の
強アルカリの20〜50wt％、好ましくは20〜40wt
％の水溶液が入れられるので耐アルカリ性の材
質、例えば、高いニツケル合金鋼、セラミツク等
からなることが望ましい。還流コンデンサー６は
ミストの揮散を避け得るように、ガス流路に障害
物のあるものが好ましく、通常蛇管のものが用い
られるが、直管の場合は充填物を入れて用いれば
よい。還流コンデンサー６の下端開口は蒸留槽１
２のガス導出口に連通され、上端開口は導管５に
より前記電量滴定部１８のガス導入管１５に連接
される。蒸留槽１２は加熱部１３により70℃〜液
の沸騰温度、好ましくは100℃〜液の沸騰温度に
加熱される。

制御部３は、通常電量滴定制御装置７、温度制
御装置８及びガス流量制御装置９より構成され
る。電量滴定制御装置７に於いては、検出電極１
７より得られる水素イオン濃度に対応した電気信
号を増巾し、終点PH値からの偏差に見合つて比例
する電流出力に変換して電解電極１６に電解電流
が供給される。一方、この電解電流は必要があれ
ばブランク電流を差引いた電流となし、分析値単
位換算、採取試料に対する割合を示すための試料
採取量係数等の補正演算を行なつた後積算され、
電気量に見合つた分析の直読値で表示される。

温度制御装置８は、加熱部２１，２４及び加熱
器１３の温度を所定の温度に調節するためのもの
である。

ガス流量制御装置９は水素ガス導入管２６から
導入される水素ガスの流量を所定の量に調節する
ためのものである。これらガスの流量は通常200
〜700ml／分、好ましくは400〜500ml／分の範囲
から選ばれる。

次にこのように構成された本発明装置を用いて
超微量の窒素化合物を含有する水の分析を行なう
場合について説明する。まず全窒素量の測定は、
試料水の所定量を測定部１の試料導入口４より注
入する。注入された試料水は水素ガス導入管２６
より導入される水素ガスに同伴され、反応部２５
で全ての窒素化合物がアンモニアに還元される。
生成したアンモニアガスは水素ガスと共に導管２
３より酸性ガス除去部２２に導入され、共存する
酸性ガスが除去される。次いで導管２０及び１０
を経て蒸留槽１２へ導入される。ガス中の水分は
蒸留槽１２中のアルカリ液に吸収されることによ
り一部除去され、還流コンデンサー６で残余の水
分の大部分を除去された後、導管５及び１５を経
て電解槽１９へ導入され、電解槽１９内に予じめ
入れられている例えば１％硫酸ナトリウム水溶液
等の電解液に吸収され、電量滴定が行なわれる。
滴定結果は電量滴定制御装置７に表示される。試
料水の注入量は含有される窒素化合物の量によつ
て異なるが、通常5μ〜５ml程度である。１回
の測定は４〜８分程度で終了する。

次にアンモニア態窒素の測定は次のようにして
行なう。試料水の所定量を蒸留部２の試料導入口
１１より注入する。注入された試料水中のアンモ
ニア態窒素はアンモニアガスとなり、ガス導入管
１０から導入される水素ガスに同伴され、還流コ
ンデンサー６で同伴される水分の大部分を除去さ
れた後導管５及び１５を経て電量滴定部１８の電
解槽１９に導入され、前記した方法に従つて電量
滴定される。試料水の注入量は含有される窒素化
合物の量によつて異なるが、通常5μ〜５ml程
度である。１回の測定は６〜８分程度で終了す
る。

以上詳述したように、本発明装置は水の影響の
ない蒸留部２を測定部１と組合して構成している
ので、試料の採取量を変えることにより、
0.005PPm程度の超微量の範囲迄の全窒素量及び
アンモニア態窒素量を精度よく、しかも短時間で
測定することができるので、環境水、排水、農
業、食品、医薬品関係の全窒素分析及びアンモニ
ア態窒素分析用として極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の一例の説明図であ
る。 １：測定部、２：蒸留槽、３：制御部、１２：
蒸留槽、１８：電量滴定部、２１，２４：加熱
部、２２：酸性ガス除去部、２５：反応部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記の測定部及び蒸留部を有せることを特徴
   とする超微量アンモニア態窒素及び全窒素の測定
   装置。 (a) 測定部 一端に試料導入口及び水素ガス導入管を有
   し、他端にガス導出口を有する筒状反応管の
   内部に還元触媒を充填した反応部、 ガス導入口及びガス導出口を有する容器の
   内部に固体アルカリ性物質を充填した酸性ガ
   ス除去部、 反応部及び酸性ガス除去部を加熱するため
   の加熱部、 ガス導入管、ガス導出口、電解電極、終点
   検出電極及び電解槽を有する電量滴定部、 よりなり、反応部及び酸性ガス除去部はそれぞ
   れ加熱部内に収納され、反応部のガス導出口は
   酸性ガス除去部のガス導入口と連接され、酸性
   ガス除去部のガス導出口は後述する蒸留槽のガ
   ス導入管と連接され、電量滴定部のガス導入管
   は電解槽内の底部近くに開口されている。 (b) 蒸留部 試料導入口、ガス導入管、及びガス導出口
   を有し、かつ耐アルカリ性の材質からなる蒸
   留槽 還流コンデンサー よりなり、ガス導入管は蒸留槽内の底部近くに
   開口し、還流コンデンサーの下端は蒸留槽のガ
   ス導出口に連接され、上端は前記電量滴定部の
   ガス導入管と連接されている。