JPH0329852A - 固体試料の分解方法 - 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」二の利用分野） 本発明は、固体試料を段階的に完全に燃焼分解させ、ガ
ス分析装置に供給可能な形態に変換する方法に関する。

（従来の技術） 従来、固体試料中の窒素や硫黄などの元素を分析する方
法は、固体試料の分解燃焼による生或ガスを回収し、該
ガス成分をそれぞれの分析器で分析する手法がとられて
いる。第２図は、固体試料の分解装置の概念図である。

この装置は、ガス供給口１から不活性ガスを、ガス供給
口６から酸素ガスをそれぞれ流し、加熱炉８を８５０〜
９００℃に温度コントロールしておき、予め、試料用ボ
ート（以下中にボートという）３を秤量し、これに固体
試料を入れて再び秤量した後、挿入口２より石英管４内
に挿入し、加熱炉８の入口５まで該ボートを移動し、こ
の位置で固体試料の揮発・分解状態を観察しながら、加
熱炉の余熱によって徐々に揮発させ、その後、ボート３
を加想炉８の中央の燃焼部７まで移動させ、しばらくそ
の状態を保持した後、ガス供給［Ｉ　＋から供給する不
活性ガスを酸素ガスに切り換えて燃焼分解させ、ガス供
給口６から供給される酸素ガスにより、最終的に完全燃
焼させる。燃焼生成ガスは燃焼管４の出口に接続された
吸収瓶９の吸収液に捕捉される。この吸収液は種々の検
出手段、例えばイオンクロマ１・法、滴定法等の手段に
より［１的物質の検出が行われる。

（．発明が解決しようとする課題） 一ｌ−記の固体試料の分解方法では、高温に保持された
加熱炉の入口に、固体試料を収容したボートをゆっくり
と近付け、試料の押発・分解状態を観察しながら、加熱
炉中に１・１・１体試料を移動する時期を判断するとい
う、分析若の経験に依存して分析が行われていた。この
分析操作が少しでも早すぎると不完全燃焼を起こし、固
体試料中の目的成分を回収することができない。また、
多情の試料を」二記の分解方法で処Ｆ１！することは、
上記の分析操作が−Ｆｉ複雑になり、不完全燃焼を避け
ることが極めて難しい。従って、微量分析への適用が困
難であった。

本発明は、上記の欠点を解ｔｉ’ｉ　Ｌ、多量の固体試
料を完全に分解燃焼させることができる分解方法を提供
しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、固体試料を段階的に分解し、燃焼！１：成ガ
スを１−＋１収する方法において、固体試料を分解装置
の気化部にセ・ソトし、該気化部に続く燃焼部に酸素ガ
スを流しながら、燃焼操作の最高温度に保持し、まず、
該気化゛室に不活性ガスを流しながら、」二記の固体試
料をその融点ないし融点より５０℃高い温度まで、比較
的高い昇温速度で加熱し、必要に応Ｑて、該温度に一定
時間保持した後、上記昇温速度より緩やかな界温速度で
加熱を続け、その間、燃焼部における揮発成分の燃焼の
終ｒを確認３ した後、」二記気化部に供給する不活性ガスを酸素ガス
に切り換えて、不揮発成分を徐々に分解し、最終的に試
料を完全に燃焼させた後、上記気化部に再び不活ｔ／Ｉ
Ｅガスを供給して室温まで冷却することを特徴とする固
体試料の分解方法である。

（作用） 第１図は、本発明を実施するための分解装置の概念図で
ある。この装置は、気化部５に昇温パターンをプログラ
ムすることのできる加熱炉１０と燃焼部７に８５０〜９
００℃の燃焼温度を保持することのできる加熱炉８を有
し、石英管４がそれらを貫通させたものであり、気化部
５の上流にガス供給口ｌと試料挿入口２を設け、気化部
用の加熱炉１０には冷却装置１１及び加熱炉コントロー
ル装置１２が付設されている。また、燃焼部７には酸素
ガス供給口６が設けられ、燃焼部の下流には燃焼生成ガ
スを捕捉するための吸収瓶９が接続されている。

４ ト’ｉｌ体試料の分解方法の手順を説明すると、ガス供
給１コ１から石英管４にアルゴン等の不活性ガスを流し
、燃焼部の加熱炉８を燃焼温度に保持し、供給口６から
酸素ガスを供給し、加熱炉８の？！；！度を安定させて
から、゛燃焼生成ガスを捕捉するための吸収液を適量収
容した吸収瓶９を、石英管４の出口に接続する。次に、
固体試料をボート３に秤量して押入口２から石英管４内
に挿入し、該ボートを気化部５に移動する。加熱炉１０
のコントロール装圃１２に対し、昇温パターンのプログ
ラムをセットし、スタートボタンを押して昇温を開始す
る。固体試料の融点若しくは融点より５０℃高い温度ま
で比較的急な昇温速度で気化部５を加熱し、その後は比
較的緩やかな昇温速度で加熱する。昇温速度は、分解対
象である固体試料によって異なるが、固体試料の融点な
いし融点より５０℃高い温度まで加熱する時の昇温速度
は、５０〜１８０６Ｃ／ｍｉｎ，好ましくは１００〜１
５０８Ｃ／ｍｉｎとし、その後の比較的緩やかな昇？！
！速度は、前段の昇温速度より小さい’ｔ＋’温速度で
、例えば、５〜１００℃／ｎ＋ｉｎが採用される。

気化部５で気化されたガスは、燃焼部７に送られ、ガス
供給口６からの酸素ガスにより燃焼される。燃焼生成ガ
スは燃焼部から吸収瓶９に送られ捕捉される。燃焼部に
おいて、揮発性成分の燃焼の終了を確認してから、ガス
供給口１からの不活性ガスを酸素ガスに切り換え、ボー
ト３内の不揮発性成分を完全に燃焼させる。固体試料か
らの揮発性成分の抜けは、燃焼部の炎の消失を目視する
ことにより、容易に確認することができる。固体試料が
完全に燃焼したことを確認してから、加熱炉１０の加熱
を停止し、ガス供給口１から再び不活ヤ１ミガスを流し
、加熱炉１０の冷却装置１１を作動させて気化部５内の
温度を室温まで下げ、試料挿入口２に該ボート３を戻し
て分析を終了する。

このように本発明では、固体試料の融点を１つの指標に
して、主に揮発性成分を分離する前段を比較的急な昇温
パターンで短時間で加熱分解し、後段は不揮発ｔ／Ｌ　
＋戊分の不完全燃焼を避けるために比較的緩やかな昇温
パターンで加熱し、燃焼部における揮発性成分の燃焼を
確認してから、気化部に酸素ガスを供給して不揮発或分
の燃焼を行うもので、固体試料の分解燃焼状態に合わせ
て段階的に燃焼させるため、例えば、１ｇ程度の多竜の
固体試料についても完全に燃焼分解させることができる
ようになった。また、気化部加熱炉を昇温パターンのプ
ログラムに従ってコントロールし、燃焼部の揮発性成分
の燃焼の終了をセンサー等により検知して不活性ガスか
ら酸素ガスへの切り換えを行うことにより、分析操作を
自動化することが可能となった。

（実施例１） 第１因の装置を用い、三菱化Ｉ戊製高密度ポリエチレン
（西品名二ノバテソクＩＥ３３００）を０．５ｇ石英製
ボートに採取し、次の燃焼条件で分解試験を行った。ま
ず、燃焼部に酸素ガスを７ ３００ｍｌ／ｍｉｎで導入し、該燃焼部の加熱炉を８０
０℃に加熱して安定するのを待って、気化部にアルゴン
ガスを４００ｉ＋Ｉ／ｍｉｎで流し、．］一記のボート
を気化部にセットする。次いで、気化部を第１段の昇温
速度１５０℃／ｍｉｎで４９０℃まで冒，温し、６分間
保持した後、第２段の昇温速度７５°Ｃ　／ＩＩＩｉｎ
で８００℃まで昇温し、この間、７００°Ｃにおいて揮
発性成分の燃焼の終了を１６’認し、気化部への供給ガ
スをアルゴンガスから３００ｍｌ／ＩＩｌｉｎの酸素ガ
スに切り換え、８００℃で２分間保持して固体試料を燃
焼させた。この間、ボート中に不完全燃焼を示すススの
付着もなく、最終的に固体試料が完全に燃焼したことも
確認された。燃焼分解時間は全体で１５分であった。

（尖施例２） 第１図の装置を用い、水添ビッチ０．５ｇを石英製ボー
トに収容し、硫黄の分析を行った。

まず、燃焼部に酸素ガスを３００ｍｌ／ｗｉｎで導入し
、該燃焼部の加熱炉を９００℃に加熱して安８ 定するのを待って、気化部にアルゴンガス（４００ｍｌ
／ｍｉｎで流し、」二記のボートを気化部にセットした
。次いで、気化部を第１段の昇温速＋文ｔ５ｏ°Ｃ　／
ｗｉｎで３７０℃まで昇混し、第２段の昇温速度５°Ｃ
／ｍｉｎで５５０℃まで昇温し、第３段の昇温速度２０
℃／ｗｉｎで７００℃まで昇温し、第４段で昇温速度１
００℃／ＩＩｌｉｎで９００℃まで昇温し、その温度で
３分間保持して固体試料を燃焼させた。この間、第２段
でピッチが溶けて炭化する状況が観察され、７００℃に
おいて押発性成分の燃焼の終ｒを確認し、気化部への供
給ガスをアルゴンガスから酸素ガスに切り換えたところ
、第３段で炭化物が燃焼する状況が観察された。この間
、ボート中に不完全燃焼を示すススの付着もなく、最終
的に固体試料が完全に燃焼したことも確認された。石英
管の下流に接続した吸収瓶には、０．３％の過酸化水素
溶液を１５ｎ＋１収容して、燃焼生成ガスを吸収させ、
該吸収液に水を加えてをｌｏｏｎ＋ｌに定容してイオン
クロマトグラフで分析したところ、硫黄の含有量は０．
３７％であった。

同時に、従来の有機元素分析法（１」本化学会編「実験
化学高座第１６巻有機化合物の分析方法１昭和３９年３
Ｊ］ＩＯＦ’１発行）により、１−．ｊ己水添ビッチの
硫黄含有量を分析した。銀粒を充填した吸収瓶を上記燃
焼管の出目に接続し、硫黄成分を硫酸銀として該銀粒に
捕捉し、重量差測定により分析したところ、硫黄の含右
量は０．３８％で、両者の測定値はよく一致していた。

（実施例３） 第１図の装置を用い、試料はバイエル社製ボカンＢ−４
３２５（ポリブチレンテレフタレー１・）を０．５１１
ｇ石英製ボートに収容し、次の燃焼条件で分解処理し、
燃焼生成ガスから臭素を分析した。まず、燃焼部に酸素
ガスを１５０ｍｌ／ｍｉｎで導入し、該燃焼部の加熱炉
を９００℃に加熱して安定するのを待って、気化部にア
ルゴンガスを２００ｍｌ／ｍｉｎで流し、−１ユ記のボ
ートを気化部にセットした。次いで、気化部を第１段の
昇温速度１５０℃／ｍｉｎで４００℃まで昇温し、６分
間保持した後、第２段の昇温速度７５℃／ＩＩｌｉｎで
９００℃まで昇温し、この間、７００℃において揮発性
成分の燃焼の終了を確認し、気化部への供給ガスをアル
ゴンガスから１５０ｎｌ／ＩＩｌｉｎの酸素ガスに切り
換え、９００℃で３分間保持して固体試料を燃焼させた
。この間、ボート中に不完全燃焼を示すススの付若もな
く、最終的に固体試料が完全に燃焼したことも確認され
た。石英管の下流に接続した吸収瓶には、０．３％の過
酸化水素を２０ｍｌ収容し、燃焼生成ガスを吸収させ、
該吸収液に水を加えてを１００ｍｌに定容してイオンク
ロマトグラフで臭素を検出した。その結果、臭素の分析
イ直は５．５８％であった。同時に同一試料を従来の４
−ｒ機元素分析法である銀粒の重量増加より求める方法
で分析したところ、分析値は５．３７％で両者の値はよ
く一致した。燃焼分解時間は全体で１８分と短時間であ
った。

（発明の効果） 本発明は、上記の構成を採用することに？り、多量の固
体試料を比較的短時間で完全に燃焼させることができ、
その後の分析精度の向上に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための固体試料分解装置の概
念図であり、第２図は従来の固体試料分解装置の概念図
である。 １，６・・・ガス供給口，３・・・試料用ボート，４・
・・石英管，５・・・気化部，７・・・燃焼部，８，１
０・・・加熱炉。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固体試料を段階的に分解し、燃焼生成ガスを回収する方
   法において、固体試料を分解装置の気化部にセットし、
   該気化部に続く燃焼部に酸素ガスを流しながら、燃焼操
   作の最高温度に保持し、まず、該気化室に不活性ガスを
   流しながら、上記の固体試料をその融点ないし融点より
   ５０℃高い温度まで、比較的高い昇温速度で加熱し、必
   要に応じて、該温度に一定時間保持した後、上記昇温速
   度より緩やかな昇温速度で加熱を続け、その間、燃焼部
   における揮発成分の燃焼の終了を確認した後、上記気化
   部に供給する不活性ガスを酸素ガスに切り換えて、不揮
   発成分を徐々に分解し、最終的に試料を完全に燃焼させ
   た後、上記気化部に再び不活性ガスを供給して室温まで
   冷却することを特徴とする固体試料の分解方法。