JPH052845Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、原子吸光分光分析、炎光分光分
析、プラズマ発光分光分析等を行うためのオンラ
イン前濃縮装置、特にキレート樹脂カラムからな
る試料溶液の濃縮装置に関するものである。

従来の技術 原子吸光分光分析、炎光分光分析、プラズマ発
光分光分析等の分析法は、多元素にわたつて高精
度の分析を行うことができるため、現在広く利用
されている。これらの分析法においては、極微量
の目的元素しか含まない試料の場合、しばしば感
度不足や共存物質による妨害が問題となり、従来
よりこれを解決するため、種々の工夫がなされて
きた。目的元素の極微量による感度不足の問題
は、結局のところ、分析装置に供給する前段階で
その分析目的試料を化学的に濃縮するのが最も確
実、かつ簡便な方法であり、これにはたとえば有
機溶媒抽出法、共沈法及びイオン交換樹脂法等の
濃縮法がある。

これらの濃縮法は、従来分析装置の試料供給ラ
イン外において、非能率かつ個人差の多い手作業
のバツチ式処理により行われてきた。このうち、
イオン交換樹脂法においては、試料採取部より導
入した試料溶液を定流量ポンプを用い、緩衝溶液
とともにキレート樹脂カラムに送り込んで吸着さ
せ、次に酸性液を送り込んでカラムから溶離させ
た濃縮試料を、各種分析装置の噴霧器に供給する
ようにしたオンライン前濃縮装置が、本考案者に
よりすでに考案され、現在実施されている。

考案が解決しようとする問題点 しかしながら上記のようなオンライン前濃縮装
置において、カラム中のキレート樹脂に吸着及び
濃縮され、かつ少量の酸により溶出された金属イ
オン（分析目的元素）は、テフロン管等の接続導
管手段により各種分析装置の噴霧器に移動する間
に、再び酸中に拡散され、折角濃縮した効果が減
殺されることになる。すなわち導管路の長さに
より測定感度が左右される。導管路の長さが再
現性に影響し、その長さに応じて分析精度が低く
なる。などの問題点があつた。

本考案は種々の分析装置における上記のような
キレート樹脂カラムによる分析装置のオンライン
前濃縮装置の欠点を解消するため、ミニカラム中
のキレート樹脂によりイオン交換して吸着し、か
つ濃縮した分析試料を拡散させることなく、直結
的に分析装置の噴霧器に接続する機構を提供しよ
うとするものである。

問題点を解決するための手段 本考案は、上記の目的を達するため、分光分析
装置の噴霧器の試料入口に装着され、この入口と
連通する液流路を形成した突出筒部と、この筒部
内の前記液流路に連なつた出口端を有するキレー
ト樹脂充填ミニカラムを形成した本体筒部とから
なり、前記本体筒部の先端に形成されたカラム入
口に、試料溶液、緩衝溶液及び強酸性液を選択的
に送り込むための定流量ポンプの一括送出流路を
接続するようにした原子吸光分析装置等のオンラ
イン前濃縮装置を構成したものである。

作 用 本考案は上記の構成において、ミニカラムに分
析試料を流入させ、目的元素、特に重金属イオン
をキレート樹脂に吸着及び濃縮させ、その吸着イ
オンを少量の酸により速やかに溶出させ、カラム
内及び接続流路において拡散するような時間的及
び容積的な余裕を与えることなく、分析装置の噴
霧器に直入するものであり、これによつて検出器
からは尖鋭なスパイクピーク状の発光信号を検出
することができる。カラム容量は、微量の試料用
として小さくしてあるため、酸の使用量が少なく
てすみ、したがつて目的元素溶出後は緩衝溶液に
より再び重金属の吸着可能な状態へ速やかに復帰
する。したがつて試料の吸着及び溶出を行う度
に、高感度かつ高精度の分析を可能にするもので
ある。

実施例の説明 第１図は本考案の実施例における流路構成図を
示すものであり、図において１は試料溶液の容
器、２は緩衝溶液の容器、３は強酸性液の容器、
４は容器１及び２内の試料溶液及び緩衝溶液を引
き入れて、これを選択的もしくは一括して送り出
すための第１の定流量ポンプ、５は容器３内の強
酸性液を吸引して、これを前記第１のポンプ４の
一括送出流路４ａに送り出すための第２のポン
プ、６は前記第１及び第２のポンプ４，５のため
の制御器、７は本考案の要部であるキレート樹脂
充填ミニカラムであり、その入口はポンプ４及び
５の送出流路４ａに接続され、出口が噴霧器８の
試料入口に装着されたものである。噴霧器８の噴
霧出口は、矢印で示すごとく、バーナー９の入口
筒部９ａに接続されるものである。１０はバーナ
ー９を含む原子吸光分析装置である。

第２図及び第３図は前述したキレート樹脂充填
ミニカラム７の実施例を示すものであり、この場
合、カラム本体７ａは、先端において充填剤の詰
替及び定流量ポンプの送出流路への接続を行うた
めのカラム入口が形成され、後端には噴霧器に接
続されるための横向突出筒部７ｂが一体に形成さ
れる。カラム本体７ａ内のカラム底端は、前記筒
部７ｂに穿設されたカラム口径よりかなり小さい
口径の液流路１１の始端に連通し、前記筒部７ｂ
の先端面には、この液流路１１に連なる接続用凹
部１２が形成されている。筒部７ｂの外周におけ
る先端近傍には、Ｏリング１３を装着するための
グループが形成され、噴霧器８の入口開口部１４
は、前記筒部７ｂの先端に嵌合し、Ｏリング１３
によりこの筒部７ｂとの間の気密及び液密状態を
維持される。噴霧器の入口開口部１４の内底面か
らは、液導管１５がその本体内に向かつて伸びて
いる。液導管１５の口径は、前記筒部７ａにおけ
る液流路１１の口径と対応し、カラム本体７ａか
ら溶出した濃縮目的元素を含む液は、この液流路
１１及び液導管１５を通つて、噴霧器８の本体内
に直入し、すぐさま霧化されるものである。

以下、再び第１図を参照して本考案の好ましい
実施例につき説明する。制御器６は、定流量ポン
プ４に緩衝溶液流の形成信号及び試料一定採取信
号を送り、これによつて容器２に収容された、た
とえば0.5モル酢酸アンモニウムからなる緩衝溶
液の流れに、容器１内の試料溶液を導入し、PHを
調整しながらミニカラム７に送り込み、これを通
過させる。通過中、試料中の金属イオンは、カラ
ム７内のキレート樹脂に吸着され、噴霧器８を経
てバーナー９に至り、化学炎中に導入される。さ
らにこの状態でカラム７に至る試料経路内の残留
試料をなくすため、一定時間緩衝溶液を、その経
路内に導入し続け、制御器６は試料溶液のすべて
がミニカラム７に導入され終わつた時点で、定流
量ポンプ５に対し、一定時間作動信号を送り、容
器３内の、たとえば２モル硝酸液をミニカラム７
に送り込ませる。この硝酸によりカラム７中のキ
レート樹脂は、金属イオンを溶離し、溶離された
金属イオンは、すでに述べた通り、拡散すること
なく、直接噴霧器８を経由して、バーナー９によ
る化学炎中に至り、これが原子吸光分析装置１０
により測定される。

第４図は上記の作業工程を示すタイミング線図
である。ここにＡは３mlの試料溶液、Ｂは２モル
硝酸、Ｃは0.5モル酢酸アンモニウムからなる緩
衝溶液である。図において、まず試料溶液Ａ及び
緩衝溶液Ｃが、定流量ポンプ４を経てカラム７に
導入され、時間Ｄ内において、イオン吸着（濃
縮）される。この時間Ｄが終わると、緩衝溶液Ｃ
のみの導入が、時間Ｅだけ行なわれ、経路内の残
留試料をミニカラム中に導入する。時間Ｅが終了
すると、ここで２モル硝酸Ｂのみが定流量ポンプ
５により時間Ｆ内においてカラムに導入され濃縮
金属イオンが溶出され、時間Ｆが終わると再び緩
衝溶液Ｃが導入され、時間Ｇ内において、カラム
の洗滌が終了する。これにより前記緩衝溶液Ｃで
十分に洗滌されたキレート樹脂は、再び金属吸着
可能な状態に復帰することになる。

第５図は同一試料についてキレート樹脂カラム
の出口から、それぞれ100cm及び50cmの長さの同
一口径のテフロン管により濃縮試料を噴霧器に導
いた場合の同一試料に関する３回の吸光度測定結
果と、本考案の濃縮装置を用いたことによりテフ
ロン管を省略した場合の同一条件における同一試
料の３回の吸光度測定結果を示すものである。こ
れらのグラフから明らかな通り、テフロン管にお
ける接続においては、テフロン管の長さ50cmの方
が、100cmの場合よりも拡散がやや少なくなる分
だけ吸光度が高くなることを示しているととも
に、本考案の濃縮装置によれば、これらの測定結
果の２倍以上の吸光度が得られたことを明確に示
している。

考案の効果 本考案は、以上述べた通り、分析装置の各噴霧
器に目的元素濃縮用のキレート樹脂カラムを直接
接続したことにより、同様なキレート樹脂カラム
を従来のごとく導管接続する場合に比べて、分析
感度を著しく向上させることができる。すなわ
ち、濃縮成分溶出用の強酸の中に拡散していない
分析目的元素を直接測定できるため、再現性に優
れ、分析精度が高くなる。また、濃縮装置内に独
立単体としてのカラムを別に装着するものではな
いため、カラム機構の交換が容易であり、しかも
ワンタツチで噴霧器に装着することができる。さ
らに従来のバツチ式の濃縮法に比して、濃縮所要
時間がきわめて短く、緩衝溶液によるイオン交換
樹脂の初期状態への復帰時間も短いため、分析時
間が短縮され、作業能率が向上する。またバツチ
式手作業に比べて自動制御により操作条件が一定
となるため個人差が生じず、この点でも再現性に
優れたものとなる。すなわち操作者の熟練を要せ
ずに高い分析精度が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の流路構成の実施例を示す線
図、第２図は前記流路構成中に用いられる本考案
の要部であるミニカラムの構造を示す断面図、第
３図はその正面図、第４図は本考案のオンライン
前濃縮装置の操作タイミング図、第５図は本考案
のものと従来の構造との濃縮効率の相違を示すグ
ラフである。 １……試料溶液、２……緩衝溶液、３……硝
酸、４，５……定流量ポンプ、６……制御器、７
……ミニカラム、８……噴霧器、９……バーナ
ー、１０……原子吸光分析装置、Ａ……試料溶
液、Ｂ……硝酸、Ｃ……緩衝溶液、Ｄ……イオン
吸着（濃縮）時間、Ｅ……吸着補完時間、Ｆ……
溶出時間、Ｇ……洗滌時間、Ｔ……時間軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 分光分析装置の噴霧器の試料入口に装着されこ
   の入口と連通する液流路を形成した突出筒部と、
   この筒部内の前記液流路に連なつた出口端を有す
   るキレート樹脂充填ミニカラムを形成した本体筒
   部とからなり、前記本体筒部の先端に形成された
   カラム入口に、試料溶液、緩衝溶液及び強酸性液
   を選択的に送り込むための定流量ポンプの一括送
   出流路を接続するようにしたことを特徴とする分
   光分析装置のオンライン前濃縮装置。