JPH0587785A - 金属成分分析装置 - Google Patents

金属成分分析装置

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JPH0587785A
JPH0587785A JP17997991A JP17997991A JPH0587785A JP H0587785 A JPH0587785 A JP H0587785A JP 17997991 A JP17997991 A JP 17997991A JP 17997991 A JP17997991 A JP 17997991A JP H0587785 A JPH0587785 A JP H0587785A
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JP17997991A
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Tatsuya Funabashi
達也 船橋
Miwako Takaiwa
美和子 高岩
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Hitachi Ltd
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Tokico Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 pHが極端に低い試料液のpH調整を確実に
行うことができ、かつこのときのランニングコストを低
く抑えることができる経済性の高い金属成分分析装置の
提供を目的とする。 【構成】 上流側のpH調整手段50Aで試料液のpH
を調整した後に、下流側のpH調整手段50Bで該試料
液のpHを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、イオン交換分離法を
用いて、特に、超純水中の微量な金属成分を効率良く分
析できるようにした金属成分分析装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】この種の金属成分分析装置としては、特
願平1ー223902号、特願平2ー84342号に示
すものが提案されている。図8を参照して金属成分分析
装置の概略構成をその動作とともに説明する。符号1で
示す自動流路切換弁には、試料液を排出する装置(図示
略)から排出された試料液が送り込まれる6つの試料液
流入路1A〜1Fが接続され、この試料液流入路1A〜
1Fの一つは試料液供給路30(30a)に選択的に接
続される。試料液供給路30aに流入した試料液は、送
液ポンプ2によって供給路30bを通じて反応器3に送
られる。反応器3の上流側には、塩酸等の反応液が貯留
された反応液貯留部15と送液ポンプ16とを備えた反
応液供給ライン37が接続されており、試料液中の金属
をイオン化するための反応液が試料液に添加される。そ
して、この反応液が添加された試料液は反応器3中にて
混合された後、所定温度に加熱され、その結果、試料液
中の金属がイオン化される。
【0003】この反応器3を通過した試料液は三方自動
切換弁5に達する。三方自動切換弁5は、試料液供給路
30を流れる試料液の一部をライン13を通じて排水路
34に導くものである。すなわち、前記自動流路切換弁
1が切り換えられて別の試料液が供給された場合に、ま
ず、ライン13側に流路を切り換えて、自動流路切換弁
1と三方自動切換弁5との間に残留していた先の試料液
を完全に洗い流す。そして、この後に流路を切り換えて
試料液を試料液供給路30(の加圧ポンプ6側)に向け
て流す。なお、前記自動流路切換弁1による試料液流入
路1A〜1Fの選択、及び三方自動切換弁5の切換は制
御部Cから出力される信号に基づき行われるようになっ
ている。三方自動切換弁5を通過した試料液は加圧ポン
プ6により加圧される。なお、この加圧ポンプ6によっ
て試料液が所定圧以上に加圧された場合には、圧力セン
サ6Aから、制御部Cに対して加圧ポンプ6の動作を停
止させるための検出信号を出力するようになっている。
加圧ポンプ6により加圧された試料液は、第1の四方自
動切換弁7によって第1の濃縮カラム8あるいは第2の
濃縮カラム9を経由するライン8a・8b、ライン9a
・9bにそれぞれ供給される。
【0004】この第1の四方自動切換弁7と第2の四方
自動切換弁10は、試料液供給路30から供給される試
料液を濃縮カラム8あるいは9を通過せしめたあとライ
ン35を経て排水路34に導く金属イオン濃縮工程の流
路と、溶離液供給路31から供給される貯留部18内の
溶離液を濃縮カラム9あるいは8を通過せしめたあと分
析手段32のライン33に導く金属イオン溶離工程の流
路とを、濃縮カラム8、9に対して交互に形成するもの
である。すなわち、金属イオン濃縮工程において、試料
液が濃縮カラム8あるいは9を通過すると試料液中の金
属イオンが濃縮カラム8あるいは9に吸着され、また、
金属イオン溶離工程において、濃縮カラム8あるいは9
に吸着された金属イオンが、溶離液供給路31から供給
される溶離液により濃縮カラム8、9から溶離されて分
析手段32に運ばれ、かつ、このような濃縮カラム8、
9に対して試料液中の金属イオンの吸着(金属イオン濃
縮工程)、溶離(金属イオン溶離工程)が交互に行われ
るようになっている。
【0005】なお、このような濃縮カラム8、9に対し
て異なる種類の試料液を交互に供給し、これら濃縮カラ
ム8、9に対して試料液中の金属イオンの吸着(濃
縮)、溶離(分析)を交互に行わせる四方自動切換弁
7、10の切り換えは、流量計19で測定したライン3
5を通過する試料液の流量値が設定の値になったときに
制御部Cから発信される信号によって行なわれる。
【0006】なお、この加圧ポンプ17によって溶離液
が所定圧以上に加圧された場合には、圧力センサ17A
から制御部Cに対して加圧ポンプ17の動作を停止させ
るための検出信号を出力するようになっている。また、
分析手段32に運ばれた金属イオンは、分離カラム11
で精製された後発色液供給路38からの発色液により発
色され、吸光光度計12で濃度測定される。なお、前記
発色液は符号20で示す送液ポンプにより発色液貯留部
21から発色液供給路38に供給される。
【0007】図において、符号50で示すものはpH調
整部である。このpH調整部50は中空状の容器の内部
にイオン交換膜を設けた構造になっており、このイオン
交換膜によって、容器の内部には2つの空間部が形成さ
れている。そして、これら二つの空間部の一方側には反
応液(酸性溶液)が添加された試料液が供給され、ま
た、他方側の空間部にはpH調整用の中和液として、ア
ルカリ性の中和液、例えば0.1〜1 規定の水酸化テト
ラメチルアンモニウム溶液が供給され、前記イオン交換
膜を介して、試料液から中和液中へ塩素イオン(反応液
の塩酸中に含まれていたもの)が移動し、また中和液か
ら試料液中へは水酸化物イオンが移動する。すなわち、
両者の間でイオン交換が行なわれることになって、試料
液中の水素イオン濃度が低下し、pHが上昇して中性に
近づく。なお、前記pH調整部50への中和液の供給・
排出は、中和液供給路55と中和液流出路56とを通じ
てそれぞれ行う。また、前記中和液供給路55には、中
和液貯留部57から送液ポンプ58により中和液を吸い
上げるようにし、また、前記イオン交換された後の中和
液は中和液流出路56を経由して排水路34に導かれる
ようになっている。
【0008】また、前記pH調整部50の下流側には還
元剤供給部が設けられている。この還元剤供給部は、鉄
の成分を三価から二価の状態に還元する還元剤(アスコ
ルビン酸溶液)が貯留される還元剤貯留部60と、前記
還元剤を還元剤供給路60aを経て試料液供給路30
(30c)に添加するための送液ポンプ59とから構成
されるものである。また、前記還元剤供給路60aと試
料液供給路30(30c)との合流部下流にはpHセン
サ61が設けられており、このpHセンサ61からの検
出信号に基づき、制御部Cが前記送液ポンプ58による
中和液の送液量を制御するものである。
【0009】前記pH調整部60と反応器3との間の試
料液供給路30cの一部は、コイル状に形成されてお
り、このコイル状に形成されたコイル部30c′には、
試料液を冷却するための冷却ファン49が設けられてい
る。また、反応器3にも冷却ファン62が設けられ、反
応器3を周囲から全体的に冷却するようにしている。前
記三方自動切換弁5の排水路34に通じる流路30eの
途中にはチェック弁63が設けられている。このチェッ
ク弁63は、前記pH調整部50より吐出される試料液
の吐出圧力により開動作されるものであり、これによっ
てサイフォン現象により供給路30c内の試料液が全て
ドレンに通じる排出路34に流れることが防止できるよ
うになっている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に構成された金属成分分析装置では、試料液の濃度が強
い酸性を示している場合に、濃縮カラム8あるいは9に
より該試料液中の金属イオンの捕獲を行おうとすると、
該濃縮カラム8・9において、金属イオンの捕獲と酸に
よる脱離とが競合的に同時に起こり、該濃縮カラム8・
9のイオン交換樹脂表面に残留する分析対象となる金属
イオンが、実際の量に比べて少なくなり、結果として金
属イオンの分析値が不正確なものとなるという問題があ
った。
【0011】そして、このような問題を防止するため
に、図8に示すように、濃縮カラム8・9と反応器3と
の間に、試料液のpHを調整するためのpH調整部50
を設けるようにしたが、このようなpH調整部50を設
けたとしても、試料液のpHが低すぎると該試料液のp
Hを調整することができない、すなわち、pH調整部5
0のイオン交換には限界があり、これによって試料液の
pHが低い場合に、該pH調整部50に多量の中和液を
流したとしても適正な値にまでpHを上昇させることは
できず、また、多量の中和液を流すためにランニングコ
ストが上昇してしまうという問題があった。
【0012】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
ものであって、pHが極端に低い試料液のpH調整を確
実に行うことができ、かつこのときのランニングコスト
を低く抑えることができる経済性の高い金属成分分析装
置の提供を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明では、金属成分を含有する試料液に該金
属成分をイオン化するための酸性溶液を添加する反応液
供給手段を有し、前記酸性溶液が添加された試料液中の
金属イオンを濃縮カラムに吸着させた後、溶離液により
該濃縮カラム中の金属イオンを溶離させ、これによって
該試料液から抽出された金属イオンが分析できる金属成
分分析装置において、前記反応液供給手段と前記濃縮カ
ラムとの間に、イオン交換膜を用いて試料液のpHを調
整する複数のpH調整手段を複数設けるようにしてい
る。第2の発明によれば、前記pH調整手段を、少なく
とも第1のpH調整手段と、第2の調整手段とから構成
されるとともに、前記第1、第2のpH調整手段の両方
に対して試料液を供給する第1の経路と、前記第1、第
2のpH調整手段のいずれか一方に対して試料液を供給
する第2の経路と、前記第1、第2のpH調整手段を迂
回する第3の経路と、これら第1〜第3の経路を選択す
る切換手段とから構成するようにしている。
【0014】
【作用】第1の発明では、試料液のpHを調整するpH
調整手段が複数設けられていることから、該試料液のp
Hが極端に低い場合に、これら複数のpH調整手段によ
り該試料液のpHを段階的に上昇させることができ、こ
れによって該試料液のpHを確実に中性に近づけること
が可能である。また、前記pH調整手段はイオン交換膜
が用いられたものであるので、例えば下流側のpH調整
手段で流した中和液を、再度上流側のpH調整手段で使
用することができ、これによって前記pH調整手段が複
数設けられた場合であっても中和液は使用量が増えるこ
とがない。
【0015】第2の発明では、少なくとも2つのpH調
整手段である、第1のpH調整手段と、第2の調整手段
に対して選択的に試料液を供給できることから、前記試
料液のpHが極端に低い場合に該試料液を第1、第2の
pH調整手段の両方に対して経由させることができ、ま
た、前記試料液のpHが少し低い場合に該試料液を第
1、第2のpH調整手段のいずれかに対して経由させる
ことができ、また、前記試料液のpHが中性に近い場合
に、これら第1、第2のpH調整手段を迂回させること
ができる。すなわち、試料液の状態に応じて、pH調整
手段を経由させたり、迂回させたり、また、該pH調整
手段を経由させる数を適宜変更することができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の第1実施例を図1〜図3を参
照して説明する。なお、以下の説明において、従来の技
術と構成を共通とする箇所に同一符号を付してその説明
を簡略化する。まず、図1において符号50A・50B
で示すものは、試料液供給路30cに沿って設けられた
pH調整手段である。このpH調整手段50A・50B
は、従来の技術で示したpH調整手段50と同じ、中空
状の容器の内部にイオン交換膜を設けた構造になってお
り、このイオン交換膜によって区切られた二つの空間部
の一方側には反応液(酸性溶液)が添加された試料液が
供給され、また他方側の空間部にはpH調整用の中和液
が供給され、前記イオン交換膜を介して、試料液から中
和液中へ塩素イオン(反応液の塩酸中に含まれていたも
の)が移動し、また中和液から試料液中へは水酸化物イ
オンが移動する。すなわち、両者の間でイオン交換が行
なわれることになって、試料液中の水素イオン濃度が低
下し、pHが上昇して中性に近づくものである。また、
前記pH調整手段50A・50Bは、試料液が流れる側
の容器が試料液供給路30c、30d、30eにより互
いに接続され、また、中和液が流れる側の容器が中和液
供給路55A、55B、中和液流出路56Aにより互い
に連結されている。なお、図2に示す例では、中和液供
給路55A、55B、中和液流出路56Aを通じて、中
和液貯留部57内の中和液を、下流側のpH調整手段5
0Bから上流側のpH調整手段50Aに向けて供給する
ようにしている。
【0017】そして、このように構成された金属成分分
析装置では、まず、上流側のpH調整手段50Aで試料
液のpHを調整した後に、下流側のpH調整手段50B
で試料液のpHを調整するようにしている、すなわち2
段階のpH調整を行うようにしているので、反応器3を
経由した試料液のpHが極端に低い場合に、これらpH
調整手段50A・50Bにより該試料液のpHを段階的
に上昇させることができ、これによって該試料液のpH
を確実に中性に近づけることが可能である。また、前記
pH調整手段50A・50Bはイオン交換膜が用いられ
たものであるので、下流側のpH調整手段50Bで流し
た中和液を、再度下流側のpH調整手段50Aで使用す
ることができ、これによって、このようなpH調整手段
が複数設けられた場合であっても中和液は使用量が増え
ることはなく、極めて経済的であるという効果が得られ
るものである。
【0018】なお、この第1実施例では、図2に示すよ
うに、中和液供給路55A、55B、中和液流出路56
Aにより、下流側のpH調整手段50Bから上流側のp
H調整手段50Aに中和液を供給しても良いが、これに
限定されず、図3に示すように、上流側のpH調整手段
50Aから下流側のpH調整手段50Bに中和液を供給
し、この後中和液流出路56Bを通じて中和液を排出す
るようにしても良い。
【0019】次に、本発明の第2実施例を図4〜図7を
参照して説明する。なお、この第2実施例においては、
第1実施例と構成を共通とする箇所に同一符号を付して
その説明を簡略化する。第2実施例に示す金属成分分析
装置が、第1実施例に示す金属成分分析装置と構成を異
にする点は、2つのpH調整手段50A・50Bに対し
て選択的に中和液及び試料液を供給できる点である。
【0020】具体的には、中和液供給路55C〜55E
がそれぞれのpH調整手段50A・50Bに直接接続さ
れ、かつ中和液供給路55C、55Eの途中に、送液ポ
ンプ58A・58Bが設けられている。また、符号70
〜72で示すように、pH調整手段50A・50Bを迂
回する流路が設けられ、かつ流路30C及び流路71〜
72に、2箇所の三方電磁弁73・74が設けられてい
る。また、pH調整手段50A・50Bの下流側に、試
料液の逆流を防止するための逆止弁75・76がそれぞ
れ設けられている。なお、上記送液ポンプ58A・58
B、三方電磁弁73・74の動作、及び送液ポンプ58
A・58Bによる中和液の送液量は、pH調整手段50
Bの下流側に位置するpHセンサ61の検出値に基づい
て、制御部Cにより制御される。
【0021】以上のように構成された金属成分分析装置
の動作を場合別に分けて説明する。 (1) 試料液のpHが極端に低い場合(pH1程度) 図4に示すように電磁弁73・74を切り換える、すな
わち試料液供給手段30Cから供給された試料液のpH
が極端に低い状態にある場合には、試料液を30c→3
0d→30eの順番に経由させて2つのpH調整手段5
0A・50Bを経るようにし、かつ送液ポンプ58A・
58Bの両方を駆動させ、これらpH調整手段50A・
50Bに対してそれぞれ中和液を供給させるようにす
る。これにより、2つのpH調整手段50A・50Bに
より試料液のpHを調整すする。なお、図4及び以下の
図5〜図7に示す電磁弁73・74において、黒で示す
部分が閉状態である。
【0022】(2) 試料液のpHが低い場合(pH2
〜6程度) 図5に示すように電磁弁73・74を切り換える、すな
わち試料液供給手段30Cから供給された試料液のpH
が低い状態にある場合には、試料液を30c→70→7
1→30d→30eの順番に経由させて1つのpH調整
手段50Bのみを経るようにし、かつこのとき一方の送
液ポンプ58Bを駆動させ、該pH調整手段50Bに対
してのみ中和液を供給させるようにする。これにより一
つのpH調整手段50Bにより試料液のpHを調整す
る。
【0023】(3) 試料液が中性に近い場合(例え
ば、自動流路切換弁1により供給される試料液中の金属
成分が既にイオン化された状態にあり、送液ポンプ16
により酸性の反応液を供給しなくて良い場合) 図6に示すように電磁弁73・74を切り換える、すな
わち試料液供給手段30Cから供給された試料液が中性
あるいは中性に使い状態にある場合には、試料液を30
c→70→72→30eの順番に経由させてpH調整手
段50A・50Bを共に迂回させるようにし、かつこの
とき送液ポンプ58A・58Bを停止させ、pH調整手
段50A・50Bに対する中和液の供給を停止させる。
【0024】以上詳細に説明したように、この第2実施
例に示す金属成分分析装置によれば、2つpH調整手段
50A・50Bに対して選択的に試料液を供給できるこ
とから、前記試料液のpHが極端に低い場合に該試料液
をpH調整手段50A・50Bの両方に対して経由させ
ることができ(図4参照)、また、前記試料液のpHが
少し低い場合に該試料液を一つのpH調整手段50Bに
対して経由させることができ(図5参照)、また、前記
試料液のpHが中性に近い場合に、これらpH調整手段
50A・50Bを迂回させることができる(図6参
照)。すなわち、試料液の状態に応じて、pH調整手段
50A・50Bを経由させたり、迂回させたり、また、
該pH調整手段50A・50Bを経由させる数を適宜変
更させることができ、これによって試料液の状態に応じ
た効率の良いpH調整を行うことができる効果が得られ
る。
【0025】なお、この第2実施例では、2台の送液ポ
ンプ58A・58Bにより、pH調整手段50A・50
Bに対してそれぞれ個別に中和液を供給するようにした
が、これに限定されず図7に示すように、中和液を、中
和液供給路55A、50B、中和液流出路56Bによ
り、上流側のpH調整手段50Aを経由させた後、下流
側のpH調整手段50Bに送るようにしても良い。ま
た、これに限定されず、前記中和液を下流側のpH調整
手段50Bから上流側のpH調整手段50Aに供給する
ようにしても良い。また、この第2の実施例の(2)に
おいて、試料液をpH調整手段50Bのみを経由させる
ようにしたが、経路70〜72、電磁弁73・74の構
成を変更することにより、pH調整手段50Aのみを経
由させるようにしても良い。
【0026】また、上述した第1、第2の実施例では、
2つのpH調整手段50A・50Bが設けられた金属成
分分析装置について説明したが、これに限定されず、3
つ以上のpH調整手段を設けても良い。また、第2実施
例において、流路30c・30d・30eにより請求項
2に示す「第1の流路」が構成され(図4参照)、流路
30c・70・71・30d・30eにより請求項2に
示す「第2の流路」が構成され(図5参照)、流路30
c・70・72・30eにより請求項2に示す「第3の
流路」が構成される(図6参照)。
【0027】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
では、試料液のpHを調整するpH調整手段が複数設け
られていることから、該試料液のpHが極端に低い場合
に、これら複数のpH調整手段により該試料液のpHを
段階的に上昇させることができ、これによって該試料液
のpHを確実に中性に近づけることが可能である。ま
た、前記pH調整手段はイオン交換膜が用いられたもの
であるので、例えば下流側のpH調整手段で流した中和
液を、再度上流側のpH調整手段で使用することがで
き、これによって前記pH調整手段が複数設けられた場
合であっても中和液は使用量が増えることはなく、極め
て経済的であるという効果が得られる。
【0028】第2の発明では、試料液の状態に応じて、
pH調整手段を経由させたり、迂回させたり、また、該
pH調整手段を経由させる数を適宜変更することがで
き、これによって試料液の状態に応じた効率の良いpH
調整を行うことができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す金属成分分析装置の
配管図。
【図2】図1のpH調整手段付近を示す配管図
【図3】第1実施例の他の態様を示す配管図。
【図4】本発明の第2実施例を示す配管図。
【図5】図4の配管図の動作例を示す図。
【図6】図4の配管図の動作例を示す図。
【図7】第2実施例の他の態様を示す図。
【図8】従来の技術を示す金属成分分析装置の配管図。
【符号の説明】
8 濃縮カラム 9 濃縮カラム 15 反応液貯留部(反応液供給手段) 16 送液ポンプ(反応液供給手段) 30c〜30e 試料液供給流路(第1〜第3の流路) 37 反応液供給ライン(反応液供給手段) 50A pH調整手段(第1のpH調整手段) 50B pH調整手段(第2のpH調整手段) 70〜72 流路(第1〜第3の流路) 73 三方切換弁(切換手段) 74 三方切換弁(切換手段) 75 逆止弁(切換手段) 76 逆止弁(切換手段)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属成分を含有する試料液に該金属成分
    をイオン化するための酸性溶液を添加する反応液供給手
    段を有し、 前記酸性溶液が添加された試料液中の金属イオンを濃縮
    カラムに吸着させた後、溶離液により該濃縮カラム中の
    金属イオンを溶離させ、これによって該試料液から抽出
    された金属イオンが分析できる金属成分分析装置におい
    て、 前記反応液供給手段と前記濃縮カラムとの間には、イオ
    ン交換膜を用いて試料液のpHを調整するpH調整手段
    が複数設けられていることを特徴とする金属成分分析装
    置。
  2. 【請求項2】 前記pH調整手段は、少なくとも第1の
    pH調整手段と、第2の調整手段とから構成されるとと
    もに、前記第1、第2のpH調整手段の両方に対して試
    料液を供給する第1の経路と、前記第1、第2のpH調
    整手段のいずれか一方に対して試料液を供給する第2の
    経路と、前記第1、第2のpH調整手段を迂回する第3
    の経路と、これら第1〜第3の経路を選択する切換手段
    とから構成されていることを特徴とする請求項1記載の
    金属成分分析装置。
JP17997991A 1991-07-19 1991-07-19 金属成分分析装置 Withdrawn JPH0587785A (ja)

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JP17997991A JPH0587785A (ja) 1991-07-19 1991-07-19 金属成分分析装置

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