JPH0341360A - 遊離塩素測定装置 - Google Patents

遊離塩素測定装置

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JPH0341360A
JPH0341360A JP17594589A JP17594589A JPH0341360A JP H0341360 A JPH0341360 A JP H0341360A JP 17594589 A JP17594589 A JP 17594589A JP 17594589 A JP17594589 A JP 17594589A JP H0341360 A JPH0341360 A JP H0341360A
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西方 聡
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晴夫 伊藤
Tadashi Takada
義 高田
Toshi Sakai
酒井 才
Toyoaki Aoki
青木 豊明
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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〕 この発明は上下水道水、工業用水、河川水等に存在する
遊離塩素の測定装置に係り、特に試料水中の全遊離塩素
濃度を正確に測定する遊離塩素測定装置に関する。
〔従来の技術〕
水の消毒には一般に塩素(cliが用いられる。塩素を
水中に注入した場合、次亜塩素酸(HQC1)および次
亜塩素酸イオン(○C1−)を生じる。
C1t +Hz O;”HOC1+H” +CI−(1
1HOC1≠0CI−+H”         (2)
ここで塩素9次亜塩素酸及び次亜塩素酸イオンを総称し
て遊離塩素といい、これらは強い殺菌力を持つ。
さて、この殺菌処理における塩素の注入量は、例えば水
道法では「給水せんにおけろ水が、遊離残留塩素を0.
lppm以上保持するように塩素消毒をすること」と義
務付けられているので、遊離塩素の監視は不可欠である
遊離塩素の存在割合、つまり塩素1次亜塩素酸。
次亜塩素酸イオンの存在割合は試料水のpHの影響を大
きく受ける。pHを通常のpH範囲、例えば飲料水基準
のpH=5.8〜8.6に限定してみても次亜塩素酸と
次亜塩素酸イオンが魂柱している領域であり、その割合
は大きく異なる。したがって塩素殺菌を行う場合には次
亜塩素酸1次亜塩素酸イオンの各濃度、あるいはその合
計濃度を知ることが重要である。
このための手段が実公昭59−42693号公報および
特開昭63−27745号公報に開示されている。
大公[59−42693号公報に開示された考案は式(
2)の解離平衡がpHに依存するとともに、その解離定
数は水温が既知になれば定まることに着目し、隔膜式次
亜塩素酸電極で試料水中の次亜塩素酸濃度を測定すると
同時に試料水のpH及び水温を検出し、下記の式(3) %式% により演算で次亜塩素酸イオン濃度を求め、これにより
次亜塩素酸と次亜塩素酸イオンとの合計濃度を求める。
特開昭63−27745号公報に開示された発明は、試
料水のpHが3〜5であれば遊離塩素はほぼ100%次
亜塩素酸の形態で存在することに着目したもので、試料
水を実質的に希釈することなくpHを3〜5に調整し、
この試料水中の次亜塩素酸を隔膜式次亜塩素酸電極で測
定し、全遊離塩素濃度を求めるものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
実公昭59−42693号公報に開示された考案及び特
開昭63−27745号公報に開示された発明のいずれ
も、試料水中の次亜塩素酸の測定に隔膜式次亜塩素酸電
極を用いている。この隔膜式次亜塩素酸電極は電解液が
封入され、一部に次亜塩素酸を透過する隔膜(例えば、
多孔質テフロン膜(テフロンはデュポンの商品名))を
持ち、内部にアノード及びカソードが収容された構造の
ものである。
この隔膜は試料水に浸漬されている内に、試料水中の微
粒子の隔膜内の細孔への侵入や表面への汚れの付着によ
り次第に汚染される。このため試料水中の次亜塩素酸の
隔膜の透過特性が変化し、測定誤差が生じるという問題
がある。さらに隔膜式次亜塩素酸電極は定期的に内部電
解液の交換を行わなければならないという問題もある。
この発明は上述の点に鑑みなされ、その目的は汚染され
ることがない次亜塩素酸の検知手段を用いることにより
、信頼性に優れる全遊離塩素測定装置を提供することに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
上述の目的はこの発明によれば、 1)試料水中の次亜塩素酸を気相に移行させて行う遊離
塩素測定装置において、 (1)試料水中の次亜塩素酸を気相に移行させる気相抽
出手段1.2,3.4と、 (2)気相に移行した次亜塩素酸を検知して試料水中の
次亜塩素酸濃度(HOCI)を測定する半導体式ガス検
知手段15と、 して試料水中のI)Hを検知する手段5と、(4)試料
水の温度(T)を測定する手段6と、(5)次亜塩素酸
イオン濃度を(OCI−)、Kt(T)を温度によって
決まる酸解離定数とするときに次式 %式%) および(OCI−)+ (HOCI)の計算を行う演算
部9、とを備えること、または 2)試料水中の次亜塩素酸を気相に移行させて行う遊離
塩素測定装置において、 − (1)試料水中の次亜塩素酸を気相に移行させる気相抽
出手段1,2,3.4と、 (2)気相に移行した次亜塩素酸を検知して試料水中の
次亜塩素酸濃度を測定する半導体式ガス検知手段15と
、 して試料水中の次亜塩素酸濃度を(CI−)とするとき
に試料水のpHを下記範囲内にするpHl整手段31.
33 、とを備えることにより達成される。
〔作用〕
試料水中の次亜塩素酸はキャリアガスとの接触により気
相に移行する。試料水から気相に移行した次亜塩素酸は
、そのままの形であるいは分解した状態で半導体式ガス
センサの抵抗を変化させるものと推定される。
請求項1に係る発明においては半導体式ガスセンサで次
亜塩素酸濃度が測定され、この次亜塩素酸濃度と試料水
のpHと試料水の温度Tとから計算によって次亜塩素酸
イオン濃度が求められるので(HOCI) +(OCI
−)により遊離塩素の総量が求まる。
請求項2に係る発明においては試料水を所定のpHにす
ると遊離塩素のうち次亜塩素酸の占める割合が95%以
上になる。
〔実施例〕
以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は請求項1の発明の実施例に係る装置の槽底を示
す配置図である。第1図において、1は清浄な除湿空気
を得るための活性炭とシリカゲルが充填されたフィルタ
、2及び3はそれぞれ乾燥ガス、キャリアガス用の流量
計、4は抽出槽で内部に試料水があり、I)H計5及び
水温計6が試料水中に浸漬されている。7は気相部の次
亜塩素酸を検出するための半導体式ガスセンサを内蔵し
た測定チャンバ、8は乾燥ガス及びキャリアガスを吸引
するためのエアポンプ、9は演算装置、10はサンプリ
ングポンプである。測定チャンバ7に内蔵された半導体
式ガスセンサ15の詳細が第2図に示される。半導体式
ガスセンサは電気絶縁性基板、例えばアル果す基板11
、アル果す基板11の表面に蒸着により形成されたIn
Jsを主成分とする金属酸化物半導体薄膜12、半導体
薄膜12の抵抗変化を測定するptt電極13A、13
B 、アルξす基板11の裏面に形成された気相中の水
分、油脂分による感度の経時的劣化を避けるためのpt
膜上ヒータ14より槽底される。
次に第1図、第2図に示した装置において、どのように
して遊離塩素の測定が行われるかについて述べる。
エアポンプ8によって周囲空気が装置内に吸引される。
この空気はフィルタ1で除湿、清浄化され、一方は流量
計2を通って乾燥ガスに、もう−方は流量計3を通って
キャリアガスになる。キャリアガスは抽出槽4内の気相
部に流入し、試料水中の次亜塩素酸は水面から気相に拡
散してくる。
この気相には次亜塩素酸だけでなく、水蒸気も拡散して
くる。抽出槽4から9 9 測定チャンバ7に至る配管の温度が低ければこの水蒸気
は凝縮し、液滴になる。このようにして液滴ができれば
、気相に抽出された次亜塩素酸が液滴部分で再び気液平
衡を起こし気相部の次亜塩素酸濃度が変化するから、測
定誤差の原因になる。
この装置では水蒸気が凝縮しないように、抽出槽4から
測定チャンバ7に至る配管の途中で、流量計2を経由し
てきた乾燥ガスと混合している。この混合する箇所は抽
出槽4になるべく近いところが望ましい。
乾燥ガスと混合された次亜塩素酸を含有するキャリアガ
スは、ついで測定チャンバ7に導かれて半導体式ガスセ
ンサ15で次亜塩素酸濃度が測定され、その濃度は演算
装置9に入力される。演算装置9にはさらに、抽出槽4
内の試料水のpHおよび水温がそれぞれpH計5、水温
計6から入力される。
演算装置9では次亜塩素酸濃度+pH+水温から次亜塩
素酸イオン濃度さらには全遊離塩素濃度の演算を行う。
以下に演算内容を説明する。
1〇− 式(2)の解離平衡は平衡定数をKt(’r)とすると
次の式で示される。
(HO,CI) 解離定数に!(T)は水温Tの関数であり、−1・g 
K t(T)ζ5097/ T −92,77+ 33
.63ホkg Tである。
また〔H″″〕とpHの間には、pH=−1og(H”
〕の関係がある。よって式(4)より(OCI−)は以
下のように表現できる。
(OCl−)=Kg(T)傘(HOCI)*10pH+
51したがって次亜塩素酸濃度+  pH+水温が測定
されれば、演算により次亜塩素酸イオン濃度が求まり、
さらには次亜塩素酸と次亜塩素酸イオンの合計濃度、つ
まり全遊離塩素濃度が求まる。
以上、この実施例では試料水中の次亜塩素酸の抽出方法
としてヘッドスペース法を用いた測定方ヱ 法について説明しカきたが、この発明の抽出方法はヘッ
ドスペース法に限定されるものではなく、試料水中の次
亜塩素酸を気相中に拡散させ抽出する方法であればその
方法を問わない。
第3図には抽出方法としてバブリング法を用いたときの
装置構成を示した。エアポンプ8でガスを吸引すると抽
出槽4内は減圧になるから、ボールデイフユーザ−21
からキャリアガスが試料水中に吹き込まれ、試料水中の
次亜塩素酸は気相部に抽出される。したがって第1図に
示した装置と同様に試料水中の次亜塩素酸濃度が測定さ
れる。このバブリング法は試料水中に強制的にキャリア
ガスを吹き込んでいることから、応答速度が速く、低濃
度まで測定可能であるという利点がある。
第4図は請求項2の発明の実施例に係る装置の構成を示
す配置図である。この発明は試料水に緩衝液を注入して
次亜塩素酸の存在割合をほぼ100%にしてから次亜塩
素酸を測定するもので、緩衝液33を試料水に注入する
ための薬液ポンプ31を備え、さらに演算の必要がない
ため測定チャンバ7内の半導体式ガスセンサの出力は直
接レコーダ32に接続されている。
この装置において、抽出槽4内の試料水には薬液ポンプ
31によって緩衝液が添加され、pHの上限が6.15
、下限が水素イオン濃度と次亜塩素酸濃度の積(H” 
)*  (C,1−)がa、s4*io −’になるよ
うに調節される。この条件を満たせば試料水中の遊離塩
素の95%以上か次亜塩素酸として存在する。
理由を以下に説明する。式(1)1式(2)の解離平衡
は第5図のようになり、次亜塩素酸としてほぼ100%
存在するためにはpHは所定の範囲に限定される。いま
上限、下限を次亜塩素酸として95%以上存在する範囲
と定義する。次亜塩素酸として95%以上存在するため
には、上限は次式を満たせばよい。
(HOCI) 十(OCI−) (OCI−)は、 であるから、式(7)を式(6)に代入して整理すると
、〔H4〕 219傘Kg(T)          
+81となる。通常、上下水道水、工業用水、河川水等
3− の水温は0〜25℃であるから、式(8)に結果的に値
が大きくなるKl(25) =3.7*10−”を代入
すると、〔H“〕≧7.0寧10−  、pHで表わす
と6.15以下にすればよい。
一方、下限は次の条件を満たす必要がある。
(HOCI)+2*  (C1g  )(clg)は、 Kl(T) Kl(T)  4式(1)の平衡定数 であるから、弐〇のを式(9)に代入して整理すると、
(H”)*  (C1−)  ≦2.6hlO−”  
傘に、(T)      (11)となる。上限を求め
た時と同様に、上下水道水。
工業用水、河川水等の水温は0〜25℃であるから結果
的に値が小さくなるに+(0) ”1.46*10−’
を代入して、(H”)*  (CI−)≦3.s4*t
o −’となる。
よってpH≦6.15でかつ(H”3本 (CI−)≦
3.s4*to−hの条件を満たせば、遊離塩素は常に
4 次亜塩素酸の形態で95%以上が存在する。したがって
、このように調整された試料水の次亜塩素酸を測定すれ
ば、試料水中の次亜塩素酸と次亜塩素酸イオンの合計濃
度が求まる。
第4図の実施例では次亜塩素酸の抽出方法としてヘッド
スペース法を示したが、請求項1の発明と同様にこれに
限定されるものではなく、バブリング法を用いてもよい
〔発明の効果〕
この発明によれば、 1)試料水中の次亜塩素酸を気相に移行させて行う遊離
塩素測定装置において、 (1)試料水中の次亜塩素酸を気相に移行させる気相抽
出手段と、 (2)気相に移行した次亜塩素酸を検知して試料水中の
次亜塩素酸濃度(HOCI)を測定する半導体式ガス検
知手段と、 して試料水中のpHを検知する手段と、(4)試料水の
温度(T)を測定する手段と、(5)次亜塩素酸イオン
濃度を(QCl−)、に!(T)を温度によって決まる
酸解離定数とするときに次式 %式% および(QCl−)+ (HOC1) の計算を行う演
算部、とを備え、または 2)試料水中の次亜塩素酸を気相に移行させて行う遊離
塩素測定装置において、 +11試料水中の次亜塩素酸を気相に移行させる気相抽
出手段と、 (2)気相に移行した次亜塩素酸を検知して試料水中の
次亜塩素酸濃度を測定する半導体式ガス検知手段と、 して試料水中の次亜塩素酸濃度を(C1−)とするとき
に試料水のpHを下記範囲内にするpH調整手段、とを
備えるので、 イ)試料水中の次亜塩素酸は汚染を受けることのない半
導体式ガスセンサによって高信頼性の測定がなされる。
半導体式ガスセンサで検知されない次亜塩素酸イオンは
試料水のpHと温度をもとにして計算され、これらの結
果として遊離塩素を高いIII性で測定することが可能
となる。
口)試料水のpHが所定範囲に調整されると、遊離塩素
の95%・以上が次亜塩素酸となり、半導体式ガスセン
サによりこれを検知して遊離塩素を高い(III性で測
定することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は請求項1の発明の実施例に係る遊離塩素測定装
置を示す配置図、第2図は請求項1または2の発明の実
施例に係る装置のうちの半導体式ガスセンサを示し、第
2図fa)は斜視図、第2図(blは断面図、第3図は
請求項1の発明の異なる実施例に係る遊離塩素測定装置
を示す配置図、第4図は請求項2の発明の実施例に係る
遊離塩素測定装置を示す配置図、第5図は試料水p)(
とHOC1存在割合を示す線図である。 1:フィルタ、2.3二流量針、4:抽出槽、5:pH
計、6:水温計、7:測定チャンバ、8:エアポンプ、
9:演算装置、31:薬液ポンプ、=17= 18

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)試料水中の次亜塩素酸を気相に移行させて行う遊離
    塩素測定装置において、 (1)試料水中の次亜塩素酸をキャリアガス中に移行さ
    せる気相抽出手段と、 (2)キャリアガス中に移行した次亜塩素酸を検知して
    試料水中の次亜塩素酸濃度〔HOCl〕を測定する半導
    体式ガス検知手段と、 (3)試料水のpHを検知する手段と、 (4)試料水の温度(T)を測定する手段と、(5)次
    亜塩素酸イオン濃度を〔OCl^−〕、K_2(T)を
    温度によって決まる酸解離定数とするときに次式 〔OCl^−〕=K_2(T)*〔HOCl〕*10^
    p^Hおよび〔OCl^−〕+〔HOCl〕の計算を行
    う演算部、とを備えることを特徴とする遊離塩素測定装
    置。 2)試料水中の次亜塩素酸を気相に移行させて行う遊離
    塩素測定装置において、 (1)試料水中の次亜塩素酸をキャリアガス中に移行さ
    せる気相抽出手段と、 (2)キャリアガス中に移行した次亜塩素酸を検知して
    試料水中の次亜塩素酸濃度を測定する半導体式ガス検知
    手段と、 (3)試料水の塩素イオン濃度を〔Cl^−〕とすると
    きに試料水のpHを下記範囲内にする −log(3.84*10^−^6/〔Cl^−〕)≦
    pH≦6.15pH調整手段、とを備えることを特徴と
    する遊離塩素測定装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111135332A (zh) * 2019-12-23 2020-05-12 浙江吉叶生物科技有限公司 消毒液消毒效果的测试方法及系统

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JPS58169049A (ja) * 1982-03-31 1983-10-05 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 液中濃度測定法及び同用装置

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