JPH06130047A - 有機物試料中の硫黄、窒素、ハロゲン類の一斉分析装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一回の燃焼操作で有機物試料の硫黄、窒素、
ハロゲン類の定量分析を一斉に行なう。多数の有機物試
料の定量分析を連続的に行なう。 【構成】 導管１３〜１５はデリバリィーアーム１７、
口栓１６に固定されモーター１８によって上下方向に移
動し、口栓１６により吸収管１２を密閉したり開放した
りする。有機物試料の燃焼ガスは導管１３を通って密閉
された吸収管１２内の吸収液に吸収され、吸収後のガス
は導管１４を通って化学発光検出器に供給される。燃焼
が終わると、吸収管は開放されモーター１９が作動して
次の吸収管が供給される。燃焼ガスを吸収した吸収液は
吸収液供給装置によりイオンクロマトグラフへ供給され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機物試料中の硫黄、窒
素、ハロゲン類の定量分析に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来有機物試料中に含まれる硫黄、窒
素、ハロゲン類の定量分析はその元素ごとに個別に実施
されてきた。すなわち硫黄分については燃焼管式燃焼−
電量滴定法により、窒素分は燃焼管式燃焼−化学発光法
により、ハロゲン類は燃焼管式燃焼−イオンクロマト法
あるいは燃焼管式燃焼−電量滴定法により実施されてき
た。

【０００３】これらの方法は操作も簡単で良好な精度が
得られるため、今なお有機物試料の定量分析に汎用され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら有機物試
料には硫黄、窒素、ハロゲン類等の各元素が含まれてお
り、これらの各元素の定量分析結果を得るためには上記
分析法では各元素についてそれぞれ個別に試験を実施す
る必要がある。そのため例えば硫黄、窒素、塩素の３元
素の定量分析結果を得るには別個に３台の異なる分析装
置を用い３回の試験を行なう必要があり、人手と時間が
かかる。

【０００５】そこで本発明の目的は定量分析の精度を保
ちながら、有機物試料中の前記３元素を一斉に定量分析
するための装置及び方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような目的
を達成するため燃焼管式燃焼−化学発光検出法とイオン
クロマト法を組み合わせて定量分析を行なう装置及び方
法を提供する。すなわち本発明にかかる装置は有機物試
料を燃焼して燃焼ガスにする燃焼管式燃焼装置と、これ
にフレキシブルに接続する燃焼ガス導管と、上記燃焼管
式燃焼装置から燃焼ガス導管を通って供給される燃焼ガ
スを吸収するための吸収液を入れた吸収管と、吸収液を
通過したガス（窒素燃焼ガス）を化学発光検出器に供給
する導管と、燃焼ガスを吸収した吸収液をイオンクロマ
トグラフへ供給する吸収液供給装置を設け、上記吸収液
を入れた吸収管を順次所定位置に供給する吸収管供給装
置と、上記燃焼ガス導管と窒素燃焼ガス導管をその内部
に通過させた口栓で上記吸収管の密閉、開放を行なう上
下移動装置とを設けたことを特徴とするように構成す
る。

【０００７】また本発明にかかる方法は上記本発明にか
かる装置を用いて硫黄、窒素、ハロゲン類を含む一つの
有機物試料の窒素燃焼ガスの定量分析と硫黄、ハロゲン
類の定量分析を一斉に行ない、吸収液から引き抜かれた
上記燃焼ガス導管に付着した吸収液を不活性ガスまたは
空気を吹き当てて除去した後、次の有機物試料の窒素燃
焼ガスの定量分析と硫黄、ハロゲン類の定量分析を行な
い以下同様の操作を繰り返すことにより多数の有機物試
料の分析を順次連続的に行なう方法である。

【０００８】

【作 用】本発明にかかる装置及び方法で分析試験を行
なうと、試料が燃焼管式燃焼装置内で燃焼し、燃焼によ
り生成する燃焼ガスは密閉された吸収管内の吸収液を通
り抜けるが、燃焼ガスのうち窒素燃焼ガス（ＮＯ）は、
吸収液に吸収されず化学発光検出器に導かれ検出され
る。一方硫黄、ハロゲン類の燃焼ガスは吸収管内の吸収
液に吸収され燃焼が終了すると上下移動装置によって口
栓が吸収管から引き抜かれ燃焼ガスを吸収した吸収液は
吸収液供給装置によってイオンクロマトグラフに供給さ
れる。吸収液内の各イオン成分は陰イオン交換カラムで
それぞれ分離され、次いで溶出する。これらの溶出され
た各イオン成分は直列に接続された電気伝導度検出器で
検出される。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例について以下に説明する。

【００１０】（１） 本実施例の構成の概略 図１に本実施例の構成を示す。燃焼管式燃焼装置１０１
は試料注口１を有する試料燃焼管２と加熱炉３により構
成される。

【００１１】図中１は試料注口であり有機物試料をその
まま、あるいは溶媒で溶解された有機物試料を試料燃焼
管２へ注入するためのものである。

【００１２】２は試料燃焼管であり、図１に示すように
太い管２ａの中に試料注口１を持つ細管２ｂが取り付け
られた構成になっている。試料注口１から注入された試
料は図１の受け皿に入った状態で細管２ｂ内を加熱炉３
の方向に徐々に移動し、図１の左方から供給される不活
性ガス中で熱分解するとともに、生成ガスを太い管２ａ
に供給する。太い管２ａには図１の左方から酸素が供給
され加熱炉によって加熱されて試料が燃焼して燃焼ガス
となる。

【００１３】３は加熱炉であり、燃焼管内の試料を加熱
し燃焼させる。

【００１４】４は吸収管供給装置であり、燃焼ガスを通
過させる吸収液を入れた吸収管を連続的に提供するもの
である。燃焼ガス中の窒素燃焼ガス（ＮＯ）は吸収液に
は吸収されず後述する化学発光検出器６に供給される
が、亜硫酸ガス（ＳＯ_x）、塩素（Ｃｌ）は吸収液に吸
収される。吸収管供給装置４については後に詳述する。

【００１５】５はオゾン発生器であり、化学発光を行な
うのに必要なオゾンを化学発光検出器６に供給するため
のものである。

【００１６】６は化学発光検出器であり、オゾンと窒素
燃焼ガス（ＮＯ）の化学反応により生じる発光量を検出
して窒素の含有量を分析するものである。

【００１７】７はオゾン吸収器あるいはオゾン分解器で
あり、化学発光検出器６から供給されるオゾンを吸収、
分解する。

【００１８】８は送液ポンプであり、移動相の溶液を後
述する陰イオン交換カラム９に供給するためのものであ
る。

【００１９】９は陰イオン交換カラムであり、後述する
吸収液供給装置により供給される吸収液（燃焼ガスを吸
収済みのもの）中の陰イオン（Ｃｌ^-、ＳＯ4^-等）を各
成分ごとに分離するものである。

【００２０】１０は電気伝導度検出器であり、吸収液の
時々刻々の電気伝導度を検出する。

【００２１】１１は恒温槽である。陰イオン交換カラ
ム、電気伝導度検出器は恒温槽１１内にあって一定温度
に保たれており、温度変化の影響を受けないようになっ
ている。

【００２２】以上が本実施例の構成の概略についての説
明である。

【００２３】（２） 本発明特有の装置 以下に本発明特有の装置である吸収管供給装置及び上下
移動装置並びに吸収液供給装置について説明する。

【００２４】（２−１） 吸収管供給装置及び上下移動
装置 図２に吸収管供給装置４及び上下移動装置１０２の一例
を示す。この例は多数の試料の分析試験による燃焼ガス
の吸収が連続的に行える構成になっている。すなわち燃
焼管式燃焼試験を行なう際には吸収管を密閉しておき、
燃焼試験が終わると開放して、燃焼ガス導管の先端に付
着した吸収液を除去し、次の試料の燃焼試験の際にはタ
ーンテーブルが回転して次の吸収管が供給され吸収管の
口栓が密閉された後、次の試料の燃焼ガスの吸収が順に
繰り返されるのである。

【００２５】図２中１３は燃焼ガスの導管、１４は窒素
燃焼ガスの導管、１５は導管１３の先端に付着した吸収
液を除去するガス（パージ用ガス）を通す導管である。
これらの導管は吸収管１２の口栓１６とデリバリィーア
ーム１７に固定されている。デリバリィーアーム１７は
モーター１８によって上下に移動でき、口栓１６によっ
て吸収管１２を密閉したり開放したり出来る。開放する
際に吸収管１２が上方に移動しないように吸収管の下部
はバネ式ホルダー２１で固定されている。上記デリバリ
ィーアーム１７とモーター１８を具備し導管１３〜１５
を上下に移動して吸収管の密閉、開放を行なう装置が上
下移動装置１０２である。導管１３〜１５はフレキシブ
ルであるため上下移動によっても接続が外れるなどの不
都合は生じない。

【００２６】吸収管１２はモーター１９により回転する
ターンテーブル２０にセットされている。吸収管は図２
では簡略のために２本しか図示していないが実際には周
方向に一定ピッチで多数の吸収管がセットされている。
なおデリバリィーアーム１７を水平方向にも移動可能な
ように設計することにより吸収管を周方向ばかりでなく
半径方向にも配置できより多くの試験が行なえるように
なる。燃焼ガスの吸収、パージが終了するとマイコンか
らの指令により次の吸収管が口栓１６の真下に来るよう
にターンテーブル２０が回転する。

【００２７】吸収管供給装置４での燃焼ガスの吸収は吸
収管への導管のセッティング、燃焼ガスの吸収、吸収管
開放、パージ、ターンテーブルの回転という一連の操作
によってなされる。この操作を順を追って模式的に表わ
したものが図３である。図３中１７はデリバリィーアー
ムであり、図３の左に示す上限リミッタから下限リミッ
タまで上下移動できる。

【００２８】以下操作順に説明する。まず最初にター
ンテーブル２０が回転して吸収管１２が導管１３〜１５
を通した口栓１６の真下に来るようにセットされる。次
にデリバリィーアーム１７が下降して吸収管１２を口
栓１６で密閉する。このとき吸収液の液面下にあるのは
燃焼ガスの導管１３のみである。次に燃焼ガスを導入
し吸収液に硫黄、ハロゲン類を吸収させる。また吸収液
に吸収されない窒素ガスは化学発光検出器６に供給され
定量分析される。

【００２９】次いで硫黄、ハロゲン類の吸収液への吸
収が完了したら、デリバリィーアーム１７を導管１３の
先端が吸収液の液面上に配置されるところまで上昇させ
る。次にパージ用ガスで燃焼ガスの導管１３の吸収液
に浸っていた部分に付着している吸収液をパージする。
これは次の試料の燃焼ガスを吸収する際に前の試料の吸
収液成分が混入して影響するのを防止するために必要な
措置である。パージ用ガスは圧縮窒素又は空気などを減
圧弁で０．５〜１．０ｋｇ／ｃｍ²Ｇに減圧したものを
電磁弁を利用してタイマーと連動させて供給する。次に
デリバリィーアームをさらに上昇させる。次いで図
２に示すモーター１９を作動させ次のサンプル用吸収管
を口栓１６の真下にセットする。これで一連の操作は終
了する。次の試験を行なう場合には再びから始まる。

【００３０】（２−２） 吸収液供給装置 次に硫黄、ハロゲン類が吸収された吸収液をイオン交換
カラム９へ供給する吸収液供給装置について説明する。
燃焼ガスの吸収が終了し、ターンテーブルが回転する
（前述のの操作）と硫黄、ハロゲン類が吸収された吸
収液に図４に示すような吸収液供給装置１０３によって
吸収液がイオン交換カラム９へ供給される。この装置は
吸収が終了すると上方に移動してターンテーブル２０の
回転の妨げにならないようになっている。この装置の具
体的構成は図２に示す上下移動装置１０２と同じでよ
い。

【００３１】（３） 分析例 以下に本実施例を用いて有機試料の定量分析を行なった
結果を示す。図５に窒素燃焼ガス（ＮＯ）の発光分析結
果の一例を示す。また図６に塩素イオン、硫酸イオン溶
液の導電率の時間的変化の一例を示す。両図とも横軸は
試料投入時からの時間変化を示している。各成分の定量
分析を行なうには図の山の面積又は高さを求めれば良
い。本実施例を用いた定量分析試験の再現性を調べるた
めに硫黄、窒素、塩素の元素を含む一定濃度の試料につ
き分析試験を繰り返し行なった。その結果を以下の表１
に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１中ＣＶ値とは標準偏差を平均値で除し
たものをパーセントで表わしたものである。表１より明
らかなように充分な再現性が得られている。

【００３４】次に硫黄、窒素、塩素の３元素を含む試料
につき従来の方法により各元素毎に定量分析を行なった
結果と、本実施例を用いて３元素の一斉定量分析を行な
った結果を比較して以下の表２に示す。

【００３５】

【表２】 表２より本実施例を用いた定量分析結果は従来例を用い
た分析結果とほぼ同じであり、本実施例による分析方法
によっても充分な精度が得られることが確認された。

【００３６】従来は硫黄、窒素、塩素の３元素毎に３回
の分析試験が必要であったが本実施例を用いれば、一回
の分析試験で済み、試験時間がほぼ１／３になる。また
吸収管供給装置を用いれば多数の試料の試験が連続的に
行なえるため、より一層の作業効率の向上が図れる。

【００３７】

【発明の効果】本発明は硫黄、窒素、ハロゲン類を一回
の燃焼操作で一斉に測定できる方法であることを特徴と
する。本発明によれば、一回の分析操作で硫黄、窒素、
ハロゲン類が一斉に定量でき操作性に優れかつ大幅な分
析時間の短縮が図れる。また吸収管供給装置を用いれば
多数の試料の試験が連続的に行なえるため、より一層の
作業効率の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の構成の概略図である。

【図２】吸収管供給装置及び上下移動装置の構成を示す
図である。

【図３】吸収管供給装置及び上下移動装置を用いて燃焼
ガスの吸収を行なう際の操作手順を示す図である。

【図４】吸収液を陰イオン交換カラムへ供給する吸収液
供給装置の概略図である。

【図５】窒素燃焼ガス（ＮＯ）の発光分析結果を示す図
である。

【図６】塩素イオン、硫酸イオン溶液の導電率の時間的
変化を示す図である。

【符号の説明】

１ 試料注口 ２ 試料燃焼管 ２ａ 試料燃焼管（太い管） ２ｂ 試料燃焼管（細管） ３ 加熱炉 ４ 吸収管供給装置 ５ オゾン発生器 ６ 化学発光検出器 ７ オゾン吸収又は分解器 ８ 送液ポンプ ９ 陰イオン交換カラム １０ 電気伝導度検出器 １１ 恒温槽 １２ 吸収管 １３ 燃焼ガス導管 １４ 窒素燃焼ガス導管 １５ パージ用ガス導管 １６ 口栓 １７ デリバリィーアーム １８ デリバリィーアーム駆動モーター １９ ターンテーブル駆動モーター ２０ ターンテーブル ２１ バネ式ホルダー １０１ 燃焼管式燃焼装置 １０２ 上下移動装置 １０３ 吸収液供給装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硫黄、窒素、ハロゲン類を含む有機物試
   料をその内部で燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼管式燃
   焼装置と、 上記燃焼管式燃焼装置にフレキシブルに接続された燃焼
   ガス導管と、 上記燃焼ガス導管から供給される燃焼ガスを吸収させる
   吸収液の入った吸収管を多数保持し、順次新しい吸収管
   を所定の燃焼ガス吸収位置に供給する吸収管供給装置
   と、 上記吸収管内の吸収液を通過した燃焼ガス（窒素燃焼ガ
   ス）を化学発光検出器へ導くフレキシブルな窒素燃焼ガ
   ス導管と、 上記燃焼ガス導管と上記窒素燃焼ガス導管をその内部に
   通した口栓及び上記２つの導管を上下方向に移動させ
   て、上記燃焼ガス吸収位置で吸収管の密閉、開放を行な
   う上下移動装置と、 上記所定の燃焼ガス吸収位置から移動した吸収管内の吸
   収液をイオンクロマトグラフに供給する吸収液供給装置
   と、 を具備したことを特徴とする有機物試料中の硫黄、窒
   素、ハロゲン類の一斉分析装置。
2. 【請求項２】 硫黄、窒素、ハロゲン類を含む有機物試
   料を、燃焼管式燃焼装置内の不活性ガス及び酸素気流
   中、又は酸素気流中で燃焼し、生成した燃焼ガスを吸収
   液に吸収するとともに、吸収液に吸収されない窒素燃焼
   ガスを化学発光検出器で定量し、上記燃焼ガスを吸収し
   た吸収液をイオンクロマトグラフに導入し硫黄、ハロゲ
   ン類を分離定量する分析方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の分析装置を用いて硫黄、
   窒素、ハロゲン類を含む一つの有機物試料の窒素燃焼ガ
   スの定量分析と硫黄、ハロゲン類の定量分析を一斉に行
   ない、吸収液から引き抜かれた上記燃焼ガス導管に付着
   した吸収液を不活性ガスまたは空気を吹き当てて除去し
   た後、次の有機物試料の窒素燃焼ガスの定量分析と硫
   黄、ハロゲン類の定量分析を行ない以下同様の操作を繰
   り返すことにより多数の有機物試料の分析を順次連続的
   に行なう方法。