JPH0331762A - 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】 （産業上の利用分野） 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成ガスを回収し、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がら不活性ガスを、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（以下単にボートという）３を秤量し、これに固体
試料を入れて＋ｑ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の人口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を加熱炉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、ガス供給口１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ト法、滴定法等の手段により
目的物質の検出が行われる。

（発明が解決しようとする課題） −１−、記の固体試料の分解方法では、高温に保持され
た加熱炉の人口に、固体試料を収容したボートをゆっく
りと近付け、試料の揮発・分解状態を観察しながら、加
熱炉中に固体試料を移動する時期を判断するという、分
析者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ｊｉ
１の試寥ｌを」二３己の分角り方法で処理することは、
」−記の分析操作が一層複雑になり、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、」−記の欠点を解消し、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堤供しよう
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、」１記の固体、、ｔ：　ｊ’ｌ
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、−に記昇湿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ｒを確認した後、」−配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、」ユ記気化部にｔ
ｌｌ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ｌＯ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をイ
ーｆし、石英管４がそれらを貞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１」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。

固体試料の分解方法の手順を説明すると、ガス供給［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を燃焼湿度に保持し、供給１１６から酸素
ガスを供給し、加熱炉８の温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用収容した吸収瓶
９を、石英管４の出１コに接続する。次に、固体試料を
ボート３にＩ・ｒ呈して挿入口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
トロール装置Ｉ２に対し、打潟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４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″Ｃ高い温度まで加熱する時の昇温速度は、
５０〜ｂ 〜ｂ 温速度は、前段の昇温速度より小さい昇温速度で、例え
ば、５〜ｂ 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から再び不活性ガスを流し、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１コ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１１１１段を比較約２
な昇温パターンで短時間で′加熱骨Ｍし、後段は不揮発
性成分の不完全燃焼を避けるために比較的績やかな昇温
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成分
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、ＩｇａＫの多量の
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、気化部側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笠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図の装置を用い、三菱化成製高密度ポリエチレン（
商品名二ノパテブクＩ’：５３０Ｇ）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３００ｍ１／ｓｉｎで導入し、
該燃焼部の加熱炉を８００℃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４００ｍ１／鳳ｉｎで流
し、上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℃／ｓｉｎで４９０℃まで
昇ｉＪ　Ｌ／、６分間保持した後、第２段の昇温速度０
７５℃／ｓｉｎで８００℃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３００ｍ１／ｓｉｎ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
。

（実施例２） 第１図の装置を用い、水添ピッチ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３００■ｌ／ｓｉｎ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４００ｓｌ／ｓｉｎで
流し、上記のボートを気化部にセ−ｙ）した。次いで、
気化部を第１段の昇温速度１５０℃／−１ｎで３７０℃
まで昇温し、第２段の昇温速度５℃／−ｉｎで５５０℃
まで昇温し、第３段の昇温速度２０℃／＋ｓｉｎで７０
０℃まで昇温し、第４段で昇温速度１００℃／ｇ＋ｉｎ
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ｎ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１５ｍ１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１００ｍ１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ｆｒ量は０．３７％であった。

同時に、従来の有機元素分析法（Ｄ本化学会編「実験化
学高座第１６巻有機化合物の分析方法Ｊ昭和３９年３月
１０１１発行）により、」二記水１おピッチの硫黄含有
量を分析した。銅粒を充填した吸収瓶を上記燃焼管の出
口に接続し、硫黄成分を硫酸銀として該銅粒に捕捉し、
東ｉｔ差測定により分析したところ、硫黄の含有量は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ポカント４３
２５（ポリブチレンテレフタレート）を０．５１１ｇ石
英製ボートに収容し、次の燃焼部（’Ｉ＝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１５０ｍ１／ｓｉｎ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２００ｍ１／ｓｉｎで流し、」二Ｊ己の
ボートを気化部にセットした。次いで、気化部を第１段
のシフ、　Ｎ速度１５０”Ｃ／ｓｉｎで４００℃まで昇
温し、６分間保持した後、第２段の昇温速度７５℃／ｓ
ｉｎで９００℃までＢ　ｉシし、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１５０ｍ１／ｓｉｎの酸素ガス
に切り換え、９００℃で３分１ｊｌ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。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２０園１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１００ｓｌ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、
臭素の分析値は５．５８％であった。同時に同一試料を
従来の有機元素分析法である銅粒の！Ｉｔ　ｌｉｔ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） 不発１１，１よ、］２記。構成、採用ｔ６ｏと（２孕り
、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」−に大きく寄与する
ものである。

４、図面のｉｎ　ｌｉｔ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【」、３・・・試料用ボート。

４・・・７１芙管、５・・・気化部、７・・・燃焼部。

８．１０・・・加熱炉。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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。