JPH04184255A - 炭素量測定装置 - 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」 この発明は、有機炭素量を測定することができる高精度
な炭素ｍ測定装置（Ｔｏｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃａ
ｒｂｏｎ計）に関するものである。

「従来の技術」 一般に、超純水の水質検査等を行う場合には、有機物を
酸化分解して二酸化炭素に換え、この二酸化炭素の量を
測定して有機炭素量を求める炭素量測定装置が用いられ
ている。

この炭素量測定装置は、試料液に硫酸等の酸性溶液また
は酸化剤を添加してＰ　Ｉ−Ｉ　３程度の酸性状態にす
る反応液供給手段と、酸性溶液が添加された試料液に不
活性ガスを送り込んで撹拌し、該試料液に含有される無
機炭素を窒素等の不活性ガスとともに外部に追い出す脱
気器とを有し、酸化剤が添加された試料液を加熱して、
該試料液に含有される有機炭素から二酸化炭素を生成す
る反応器とを有し、該反応器において生成した二酸化炭
素を抽出器で抽出した後に、赤外線分光分析器等の測定
手段で定量し、その定量結果から、演算部において試料
液の炭素濃度を算出し出力するようにしたものである。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、前記従来の炭素量測定装置の脱気器にお
いては、従来、試料水に含有される無機炭素を追い出す
場合には、試料水内に配管を介して窒素等の不活性ガス
を導入する手段が用いられていたが、この方法では試料
水と不活性ガスとの接触効率が低く脱気効率が不十分で
あった。また、前記手段にさらに脱気塔を設け、その先
端にボールフィルタ等を設けた構造の曝気手段を用い、
これにより窒素等の不活性ガスを微細化して導入する方
法も用いられていたが、この方法は脱気効率は良いが、
長期間の使用においてボールフィルタ等の試料液接液部
への酸化物等の付着が生じ、定期的に洗浄等のメンテナ
ンスをする必要があった。

さらに、脱気効率を良くするため、不活性ガスの量を増
す方法も考えられたが、揮発性が高い溶剤等の有機物が
一部無機炭素とともに除去されるおそれがあった。

本発明の目的は、不活性ガスの量を増すことなくとむ脱
気効率が高く、しかし曝気手段の試料液接液部への酸化
物等の付着を防止することができる炭素量測定装置を提
供することである。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するために、本発明の炭素量測定装置は
、有機炭素、無機炭素が含有された試料液中に、酸性溶
液及び酸化剤等からなる反応液を供給する反応液供給手
段と、前記試料液中に含有される無機炭素を除去する脱
気器とを有し、前記反応液が添加されかつ無機炭素が除
去された試料を加熱して、該試料液に含有される有機炭
素から二酸化炭素を生成し、更に生成された二酸化炭素
から試料液の炭素濃度を測定し表示するようにしたもの
であって、前記脱気器は前記試料液を曝気する曝気手段
と、前記試料液に超音波振動を発生させる超音波振動発
生手段とを有することを特徴としている。

「作用」 本発明の炭素量測定装置によれば、脱気器の曝気手段が
試料液を不活性ガスで曝気すると試料液中の無機炭素が
不活性ガスとともに外部に除去される。それと同時に、
超音波振動発生手段が試料液中に超音波振動を発生させ
ると、この超音波振動が試料液を振動させて試料液中の
無機炭素の除去をさらに促進させるとともに、曝気手段
の試料液との接液部分に生じる有機炭素等の付着を防ぐ
ことになる。

「実施例」 以下、この発明の一実施例を第１図を参照して説明する
。

図中、符号１は試料供給ポンプであって、この試料供給
ポンプｌの吸込側には、有機炭素、無機炭素を含む試料
が一定量供給される試料供給配管２が設けられている。

また、前記試料供給ポンプ１の吐出側には配管３が設け
られており、この配管３の途中には、前記試料供給配管
２から供給された試料と反応する反応液を供給するため
の反応液供給手段４が設けられている。この反応液供給
手段４は、反応液供給ポンプ５を有するものであって、
この反応液供給ポンプ５からは、前記試料に含有された
有機炭素から無機炭素である二酸化炭素を生成させるた
めのベルオキソニ硫化カリウム等の酸化剤、及び前記試
料に最初から含有されていた無機炭素であり、かつ弱酸
である二酸化炭素を追い出すための硫酸溶液等の酸性溶
液からなる反応液が適宜供給されるようになっている。

そして、前記配管３の下流部には本発明に係わる脱気器
６が設けられている。この脱気器６は、ヘリウム、窒素
等の不活性ガスを送り込む供気管５３と、不活性ガスの
気泡を微細化するためのボールフィルタ５１・５１・・
とを有する曝気手段５０が設けられており、該供気管５
３を通じて供給された不活性ガスは、供気管５３の先端
のボールフィルタ５１・５１・・により脱気器６の内部
で微細な気泡となって、反応液（硫酸溶液と試料との混
合液）を互いに攪拌混合し、該試料中の二酸化炭素（無
機炭素）を脱気するようになっている。

具体的に、脱気器６は、上部が開口するように設けられ
て、配管３を通じて供給された試料液を貯留するととし
に、不活性ガスを供給する上記供気管５３が下部に接続
された撹拌槽６Ａと、該撹拌槽６Ａの上端部に設けられ
、該撹拌槽６Ａの上部開口６Ｂ・６Ｂ・・から溢れたド
レインを回収排出するドレイン排出手段６Ｃとを有する
ものであって、該撹拌槽６Ａの中間高さ位置には、前記
試料液を撹拌槽６Ａに供給する配管３と、撹拌槽６Ａで
撹拌された試料液を反応器１２（後述する）に供給する
配管９　（後述する）とがそれぞれ配置されている。

そして、このように構成された脱気器６では、撹拌槽６
Ａ内に常時試料液を充たし、更には該撹拌槽６Ａの上部
開口６Ｂ・６Ｂ・・から、ドレイン排出手段６Ｃに試料
液を常時溢れさせるようになっている。また、前記ドレ
イン排出手段６Ｃには、前記撹拌槽６Ａの上部開口６Ｂ
・６Ｂ・・を全体的に覆うフード６Ｄが設けられている
。このフード６Ｄは、装置停止時等において外部から異
物が試料液中に混入することを防止するものである。

また、脱気器６には、超音波振動子６１と、超音波振動
子６１を駆動するための電源６２とを有する超音波振動
発生手段６０が設けられており、電源６２により超音波
振動子６１を振動させることにより、脱気器６全体が振
動し、内部の試料液が振動することになる。このため、
試料液中の無機炭素の除去をさらに促進させるとともに
、曝気手段の試料液との接液部分であるボールフィルタ
５１・５１・・表面に生じる酸化物等の付着を防ぐこと
になる。

さらに、脱気器６は、脱気器６の周囲にジャケット部８
１を設けた２重構造であり、該ノヤケ・ソト部８１と、
循環水を所定の温度にコントロールしつつ２つの出入口
部８１Ａ、８１Ｂを介してジャケット部８Ｉ内を循環さ
せる循環水温コントロール部８２とからなる定温度手段
８０を有する。ここで、試料水の無機炭素の除去効率は
試料水自体の温度の影響をうけるため、この定温度手段
８０が、循環水温コントロール部８２で所定の温度に保
たれた循環水をジャケット部８１内に循環させ、脱気器
６内の試料水の温度を一定に保つことになる。これによ
り、試料水自体を含めた周囲温度の低下に伴う無機炭素
の試料水溶は込みを防止し、また試料水自体を含めた周
囲温度の上昇に伴う有機炭素の酸化分解反応を防止する
ことができ、試料水内の無機炭素の除去効率を最適かつ
一定に保つことができる。

さらに、脱気器６には、例えば温度テープ等の温度上昇
部７１と、その温度を検知するセンサ７２とセンサ７２
の検知データに基づいて温度上昇部７１の温度制御を行
う温度上昇コントロール部７３とを有する温度上昇手段
７０が設けられている。これは、上記超音波振動発生手
段６０を用いてもボールフィルタ５１・５１・・表面に
酸化物等が生じることがあった場合に、炭素量の測定を
一時停止して、この温度上昇手段７０がセンサ７２で温
度上昇部７１の温度を検知しつつ温度上昇コントロール
部７３により所定の温度まで温度上昇部７１の温度を上
昇させ、この熱衝撃を試料液を介してボールフィルタ５
１・５１・・に伝達する。これにより、ボールフィルタ
５１・５！・・の前記酸化物等を適宜除去することがで
きる。

次いで、脱気器６の排出口には、配管９が接続され、こ
の配管９の途中には、加圧ポンプｌＯ１逆止弁１１、反
応器１２、固定絞り１３が順次設けられている。

前記加圧ポンプｌＯは、後述する反応器内に前記試料と
反応液とからなる混合液を一定の圧力で、かつ一定の流
量で供給するためのものであり、反応器Ｉ２は、ドラム
ヒータ１２Ａの周囲に配管９を螺旋状に巻回し、この配
管９の管壁に、管内の温度を検出する熱電対（図示路）
を取り付けたものであって、該配管９内の温度が常時一
定となるように制御されている。そして、この反応器１
２において、反応液（酸化剤）と試料中の有機炭素とを
反応させて、該有機炭素から二酸化炭素を生成させるよ
うになっ゛ている。

前記固定絞り１３は、前記反応器１２の内部の反応圧力
を高めるためのものであって、該反応器！２の温度が水
の沸点を越えたとしても、反応液の気化が起こらないよ
うにするものである。

一方、前記反応器１２と加圧ポンプｌＯとの間に設けら
れた逆止弁１１は、反応器１２からその上流側にある加
圧ポンプＩＯへ流体が移動することを防止するとともに
、反応器！２内が負圧となった場合に、開状態とならな
い程度にクラブキング圧が設定されてなるものである。

なお、前記クラブキング圧の設定は、逆止弁１１の内部
に設けられた弁体を加圧ポンプ１０側に付勢するばねの
弾性定数を変更することにより行なわれる。

また、配管９の末端、かつ固定絞りＩ３の下流側には、
反応器１２において反応が完了した試料液から二酸化炭
素を抽出する抽出器１４が設けられている。この抽出器
１４は、上下に向けて設けられて、配管９を通じて供給
された試料液を二酸化炭素とドレン水（残香）とに気液
分離する抽出塔１５と、この抽出塔１５の周囲に設けら
れて、符号＋６Ａ−１６Ｂで示す配管を通じて給排出さ
れる冷却水によって前記抽出塔１５を冷却する冷却管１
６とから構成されたものであって、前記抽出塔１５の下
部には、前記配管９から供給された流体（反応器１２に
おいて反応が完了して、有機炭素から生成された二酸化
炭素が含有されている）を該抽出塔１５内において拡散
、抽出させるだめの、ヘリウム、窒素等の不活性ガスを
送り込む配管１７が接続されている。また、抽出塔１５
の上部には、抽出塔＋５内で分離された二酸化炭素と不
活性ガスとを乾燥させる除湿器１８と、二酸化炭素の濃
度を測定するための赤外線分析器１９とが順次設けられ
てなる配管２０が接続されている。

そして、前記赤外線分析器１９によって検出された抽出
ガス中に含まれる二酸化炭素の濃度に基づき１、前記試
料供給配管２から供給された試料中に有機炭素がどの位
の割合で含有されるかが適宜演算されるようになってい
る（但し、試料供給配管２から供給される試料の量は、
単位時間当たり一定）。

なお、不活性ガスが供給される配管１７の途中に設けら
れたものは、一定の流量の不活性ガスを抽Ｈ［１５に送
るマスフローコントローラー２１であり、このマスフロ
ーコントローラー２１によって、設定流量の不活性ガス
が前記抽出器１４に送られるようになっている。なお、
前記配管２０へは二酸化炭素とともに不活性ガスが混入
するが、赤外線分析器１９は該不活性ガス中に含まれる
二酸化炭素の濃度を検出し、これを試料液中の炭素濃度
に換算する。

また、前記赤外線分析器１９は、配管２０を通じて供給
される混合ガス中に含有される二酸化炭素濃度を測定す
るものであるが、その測定結果（検出値測定出力データ
）は、演算部に入力され、この入力データに応じて、所
定の演算式により、前記試料中の有機炭素濃度を演算し
表示出力するようになっている。

「発明の効果」 本発明の炭素量測定装置によれば、超音波振動発生手段
が試料液中に超音波振動を発生させると、この超音波振
動が試料液を振動させて試料液中の無機炭素の除去をさ
らに促進させるとともに、曝気手段の試料液との接液部
分に生じる有機炭素等の付着を防ぐことになる。したが
って脱気効率を向上し、しかも曝気手段の試料液接液部
への酸化物等の付着を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体概略系統図である
。 ４・・・反応液供給手段、６・・・脱気器、５０・・・
曝気手段（５１・・ボールフィルタ、５３・・供気管）
、６０・・・超音波振動発生手段（６１・・超音波振動
子、６２・・電源）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 有機炭素、無機炭素が含有された試料液中に、酸性溶液
   及び酸化剤等からなる反応液を供給する反応液供給手段
   と、前記試料液中に含有される無機炭素を除去する脱気
   器とを有し、 前記反応液が添加されかつ無機炭素が除去された試料を
   加熱して、該試料液に含有される有機炭素から二酸化炭
   素を生成し、更に生成された二酸化炭素から試料液の炭
   素濃度を測定し表示するようにした炭素量測定装置にお
   いて、 前記脱気器は、前記試料液を曝気する曝気手段と、前記
   試料液に超音波振動を発生させる超音波振動発生手段と
   を有することを特徴とする炭素量測定装置。