JPH10246701A - 溶液中のリン化合物等の定量方法及び装置 - Google Patents

溶液中のリン化合物等の定量方法及び装置

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JPH10246701A
JPH10246701A JP6722897A JP6722897A JPH10246701A JP H10246701 A JPH10246701 A JP H10246701A JP 6722897 A JP6722897 A JP 6722897A JP 6722897 A JP6722897 A JP 6722897A JP H10246701 A JPH10246701 A JP H10246701A
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JP
Japan
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solution
sample
chemiluminescence
molybdic acid
reagent
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JP6722897A
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English (en)
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Toyoaki Aoki
豊明 青木
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Toray Engineering Co Ltd
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Toray Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水中の懸濁物や着色物の干渉を受けずに試料
溶液中のリン化合物などの目的化合物を、高感度で短時
間に定量できるようにする。 【解決手段】 第1試薬流路2からモリブデン酸塩溶液
を一定流量で供給し、その流路2にはインジェクタ6か
ら試料溶液を注入し、ミキシングコイル8で混合する。
第2試薬流路10からはルミノール溶液を供給する。化
学発光式検出器14にはミキシングコイル8からの混合
溶液と流路10からのルミノール溶液とが供給され、そ
の供給された両溶液が混合され、その混合液から発生し
た化学発光が検出される。その化学発光によりリン化合
物などの目的化合物が定量される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は溶液中の目的化合
物、例えばリン化合物やシリカ(二酸化ケイ素)を定量
する方法とその装置に関するものである。この定量方法
は、下水や浄水の処理プロセスのモニタとして、又は河
川、湖沼、海水もしくは排水などの水質モニタとして利
用することができる。
【0002】
【従来の技術】試料溶液中のリン化合物の定量方法とし
ては、一般にモリブデン酸ブルー比色法が採用されてい
る。そのモリブデン酸ブルー比色法で全リン定量測定を
行なうには、試料溶液に硫酸−ペルオキソ二硫酸カリウ
ム溶液を添加し、オートクレーブで加熱分解してリン化
合物をリン酸イオンに変換する。その後、発色させるた
めに、硫酸を添加し、続いてモリブデン酸アンモニウム
と酒石酸アンモニウムカリウムの混合溶液を添加し、さ
らに続いてL−アスコルビン酸溶液の混合液を添加した
後、880nmの波長で比色定量を行なう。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】モリブデン酸ブルー比
色法は水中の懸濁物や着色物の干渉を受けるため、汚れ
た環境水中のリン化合物を正確に定量することは難し
い。また、湖水や海水中のリン化合物は濃度が低いた
め、その方法で定量することは難しい。モリブデン酸ブ
ルー比色法では発色させるために複数種類の発色剤を順
次添加した後に吸光度を測定するため、測定に要する時
間が長くなる問題もある。本発明は水中の懸濁物や着色
物の干渉を受けずに試料溶液中のリン化合物などの目的
化合物を定量できるようにし、かつ高感度で短時間に測
定できるようにする定量方法とその装置を提供すること
を目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の定量方法は、モ
リブデン酸と反応する目的化合物を含む試料溶液とモリ
ブデン酸溶液とを混合して試料混合液とする工程と、そ
の試料混合液とルミノール溶液とを化学発光式検出器
(CL検出器)に導いて化学発光させる工程とを含み、
化学発光式検出器における化学発光強度に基づいて試料
溶液中の目的化合物濃度を求める。
【0005】本発明で定量するのに適する目的化合物
は、リン化合物及びシリカである。モリブデン酸溶液は
モリブデン酸自身を含んだもの、及び水溶性のモリブデ
ン酸塩を溶解したものの両方を含む意味で使用してい
る。そのような水溶性のモリブデン酸塩としては、モリ
ブデン酸カリウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデ
ン酸アンモニウムなどを用いることができる。
【0006】リン化合物の測定について説明すると、リ
ン化合物とモリブデン酸はそれぞれが単独にルミノール
と反応しても化学発光はほとんど発生しない。しかし、
リン化合物とモリブデン酸が反応して生じるリンモリブ
デン酸は、ルミノールと反応して化学発光を生じる。リ
ンモリブデン酸とルミノールが反応して化学発光を生じ
るのは、リンモリブデン酸が高酸化状態にあるためであ
ると考えられる。この化学発光強度はリンモリブデン酸
濃度、すなわちリン化合物濃度に対応する。このような
機構から化学発光強度を測定することによって試料溶液
中のリン化合物を定量することができる。
【0007】ここで測定されるリン化合物は、モリブデ
ン酸と反応してリンモリブデン酸を生成するリン化合物
であり、具体的には無機のオルトリン酸を初め、二リン
酸や三リン酸などの縮合リン酸、及び有機のオルトリン
酸や縮合リン酸、並びにそれらのリン酸の塩が挙げられ
る。無機のオルトリン酸はその全量がモリブデン酸と反
応してリンモリブデン酸を生成するが、それ以外のリン
化合物は一部が加水分解してオルトリン酸となり、その
オルトリン酸がモリブデン酸と反応してリンモリブデン
酸を生成する。
【0008】試料溶液に含まれるリン化合物として、こ
のようにモリブデン酸と反応してリンモリブデン酸を生
成するリン化合物以外の酸化状態のリン化合物を含んで
いる場合に、全リン定量測定を行なうには、全てのリン
化合物をモリブデン酸と反応してリンモリブデン酸を生
成する状態にする前処理工程を追加すればよい。そのよ
うな前処理工程としては、JISK0102に示されて
いるような過塩素酸による方法や硝酸による方法の他、
硫酸−ペルオキソ二硫酸カリウム溶液を添加してオート
クレーブで加熱処理するオートクレーブ分解法、紫外線
照射による方法、オゾン分解法などを採用することがで
きる。
【0009】シリカについても同様の機構により定量す
ることができる。すなわち、シリカも単独にルミノール
と反応しても化学発光はほとんど発生しないが、シリカ
とモリブデン酸とを反応させた後にルミノールと反応さ
せると、化学発光を生じる。この場合も、シリカとモリ
ブデン酸との反応生成物がルミノールと反応して化学発
光を生じるのは、シリカとモリブデン酸との反応生成物
が高酸化状態にあるためであると考えられる。リン化合
物やシリカとモリブデン酸との反応は酸性下において生
じ、またルミノール溶液との反応により発生する化学発
光はアルカリ性下において起こる。
【0010】試料溶液がリン化合物とシリカをともに含
んでいる場合に、リン化合物を選択的に定量しようとす
れば、シリカによる干渉を排除するために、モリブデン
酸溶液又は試料溶液に、モリブデン酸とシリカとの錯体
形成を阻害する試薬(阻害剤という)を添加する必要が
ある。リン化合物測定のためのそのような阻害剤として
は、酒石酸アンチモニルカリウムなどを用いることがで
きる。
【0011】試料溶液がリン化合物とシリカをともに含
んでいる場合に、シリカを選択的に定量しようとすれ
ば、リン化合物による干渉を排除するために、モリブデ
ン酸溶液又は試料溶液に、今度はモリブデン酸とリン化
合物との錯体形成を阻害する阻害剤を添加する必要があ
る。シリカ測定のためのそのような阻害剤としては、シ
ュウ酸、酒石酸又はクエン酸などの有機酸などを用いる
ことができる。
【0012】試料溶液がリン化合物とシリカをともに含
んでいる場合に、上記のいずれの阻害剤も添加しないと
きは、リン化合物とシリカを同時に定量することができ
る。試料溶液がリン化合物とシリカのいずれか一方のみ
しか含んでいないことが明らかであれば、上記のような
阻害剤を添加しなくてもよい。
【0013】本発明の定量測定装置の第1の局面は、モ
リブデン酸溶液を一定流量で供給する第1試薬流路と、
第1試薬流路に試料溶液を供給する試料供給手段と、第
1試薬流路の下流に設けられ、モリブデン酸溶液と試料
溶液とを混合する混合器と、ルミノール溶液を一定流量
で供給する第2試薬流路と、混合器を経た混合液と第2
試薬流路からのルミノール溶液が供給され、供給された
溶液を混合させながらその混合液からの化学発光を検出
する化学発光式検出器とを備えている。
【0014】本発明の定量測定装置の第2の局面は、第
1の局面ではモリブデン酸溶液を一定流量で供給する流
路に試料溶液を供給して混合器で混合するのに対し、試
料溶液を一定流量で供給し、その試料供給流路にモリブ
デン酸溶液を供給して混合するようにしたものである。
本発明の定量測定装置の第3の局面は、モリブデン酸溶
液も試料溶液もともに一定流量で供給して混合器で混合
するようにしたものである。
【0015】
【実施例】図1は第1の実施例の測定装置を概略的に表
わしたものである。第1試薬流路2はモリブデン酸塩溶
液が供給される流路であり、送液ポンプ4によりモリブ
デン酸塩溶液が一定流量で供給される。流路2には試料
溶液を供給するためにインジェクタ6が設けられてい
る。インジェクタ6は六方バルブ6aにサンプルループ
6bを備えたものであり、サンプルループ6bに一定量
の試料溶液を採取した後、バルブ6aの切換えにより流
路2に試料溶液を導入するものである。8は混合器のミ
キシングコイルであり、流路2から供給されたモリブデ
ン酸塩溶液とインジェクタ6から導入された試料溶液と
を混合する。
【0016】第2試薬流路10はルミノール溶液を供給
する流路であり、ポンプ12によりルミノール溶液を一
定流量で供給する。化学発光式検出器14にはミキシン
グコイル8からの混合溶液と流路10からのルミノール
溶液とが供給され、その供給された両溶液が化学発光式
検出器14で混合され、その混合液から発生した化学発
光が化学発光式検出器14の光電子増倍管で検出され
る。化学発光式検出器14で化学発光が検出された後の
溶液は廃棄される。16は化学発光式検出器14での化
学発光を記録するレコーダである。この実施例における
流路2,10及びミキシングコイル8の材質としてはテ
フロン(ポリ四フッ化エチレンのデュポン社の商品名)
を用いる。
【0017】流路2から供給されるモリブデン酸塩溶液
としてモリブデン酸アンモニウム溶液で、そのモリブデ
ン酸アンモニウム濃度が10mM(M=ml/l)の
0.12M硫酸溶液を用い、流路10から供給されるル
ミノール溶液としてルミノール濃度が1mMの0.1M
硼酸緩衝溶液(pH9.5)を用いた。流路2から供給
されるモリブデン酸塩溶液の流量を0.5ml/分、流
路10から供給されるルミノール溶液の流量を1.0m
l/分とした。インジェクタ6から導入される試料溶液
の1回あたりの量は100μlとした。流路2から供給
されるモリブデン酸塩溶液と流路10から供給されるル
ミノール溶液とが化学発光式検出器14で混合して得ら
れる混合液はアルカリ性である。
【0018】図1の測定装置で、リン化合物濃度を異な
らせた試料溶液について測定した化学発光ピークの一例
を図2に示す。シリカによる干渉を排除するために、モ
リブデン酸アンモニウム溶液に酒石酸アンチモニルカリ
ウムを共存させた。試料溶液として、9.3P−ppb
(P−ppb=μgP/l)、6.2P−ppb、及び
3.1P−ppbのものと、0P−ppb(蒸留水)を
それぞれ2回ずつ導入して測定した結果である。インジ
ェクタ6による試料溶液の導入からピーク検出までの時
間が57秒であった。蒸留水による試料0P−ppbの
ピークはブランク測定を意味し、各試料溶液のピーク高
さからこの蒸留水によるピーク高さを引いたものを各試
料のピーク高さとして定量に用いた。
【0019】試料溶液としてリン酸濃度3.1P−pp
bから3.1P−ppm(mgP/l)の範囲の種々の
濃度の試料溶液について化学発光ピークのピーク高さを
測定した例を図3に示す。図3の結果から、この範囲の
リン酸濃度でピーク高さとの間に相関関係がある。図3
の結果を検量線とすることにより、試料溶液中のリン化
合物濃度を定量することができる。
【0020】同様にして、試料溶液中の目的化合物を、
リン化合物からシリカに変えて測定したシリカ濃度と化
学発光信号ピーク高さの間の関係を図4に示す。この場
合は、リン化合物による干渉を排除するために、モリブ
デン酸アンモニウム溶液にシュウ酸を共存させた。
【0021】図4の結果は、シリカ濃度28Si−pp
b(Si−ppb=μgSi/l)から1.4Si−p
pm(Si−ppm=mgSi/l)の間でシリカ濃度
と化学発光信号強度との間に相関関係があることを示し
ている。図4の結果を検量線とすることにより、試料溶
液中のシリカ濃度を定量することができる。
【0022】図1の装置においてはモリブデン酸塩溶液
の流れにインジェクタにより試料溶液を導入している
が、逆に流路2から試料溶液を連続して流し、インジェ
クタ6によってモリブデン酸塩溶液を導入するようにし
てもよい。試料溶液が目的化合物としてシリカを含んで
いる場合も、同様にして試料溶液を連続して流し、イン
ジェクタ6によってモリブデン酸塩溶液を導入するよう
にしてもよい。
【0023】図5は他の測定装置の例を示したものであ
る。図1の実施例では試料溶液はインジェクタ6によっ
て間欠的に導入されるが、図5の実施例では、試料溶液
も試料溶液供給流路20によりポンプ22で連続して供
給されるようになっている。流路2と20の下流にミキ
シングコイル8が設けられ、流路2から供給されるモリ
ブデン酸塩溶液と流路20から供給される試料溶液とが
ミキシングコイル8で混合された後、化学発光式検出器
14に導かれて、流路10から供給されたルミノール溶
液と反応し、化学発光を生じる。図5のように、試料溶
液を連続して供給するようにすれば、下水や浄水処理プ
ロセスのモニタとして、又は排水などの水質モニタとし
て試料溶液を連続して測定することができるようにな
り、オペレータが常時ついて操作する煩わしさがなくな
る。
【0024】
【発明の効果】本発明では試料溶液をモリブデン酸塩溶
液と反応させた後、ルミノール溶液と反応させ、その際
生じる化学発光を測定することにより、試料溶液中のリ
ン化合物やシリカを短時間で安定して定量することがで
きるようになる。図3の結果に基づいてS/N(信号/
ノイズ比)=3を定量下限とすれば、本発明の方法によ
り試料溶液中のリン化合物を1P−ppbの低濃度まで
定量できる。試料溶液中のシリカを測定する場合も同様
の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例を示す概略流路図である。
【図2】同実施例における発光ピークの一例を示す図で
ある。
【図3】リン化合物濃度と化学発光強度の関係を示す図
である。
【図4】シリカ濃度と化学発光強度の関係を示す図であ
る。
【図5】他の実施例を示す概略流路図である。
【符号の説明】 2 モリブデン酸塩溶液の流路 4,12,22 送液ポンプ 6 インジェクタ 8 ミキシングコイル 10 ルミノール溶液供給流路 14 化学発光式検出器 16 記録計 20 試料供給流路

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モリブデン酸と反応する目的化合物を含
    む試料溶液とモリブデン酸溶液とを混合して試料混合液
    とする工程と、 前記試料混合液とルミノール溶液とを化学発光式検出器
    に導いて化学発光させる工程とを含み、 前記化学発光式検出器における化学発光強度に基づいて
    試料溶液中の目的化合物濃度を求めることを特徴とする
    定量方法。
  2. 【請求項2】 前記目的化合物がリン化合物であり、モ
    リブデン酸溶液又は試料溶液に、モリブデン酸とシリカ
    との反応生成物形成を阻害する阻害剤を添加する請求項
    1に記載の定量方法。
  3. 【請求項3】 試料溶液に含まれる全てのリン化合物を
    モリブデン酸と反応してリンモリブデン酸を生成する状
    態にする酸化工程を含み、試料溶液に含まれる全てのリ
    ン化合物を定量する全リン定量測定方法とする請求項2
    に記載の定量方法。
  4. 【請求項4】 前記目的化合物がシリカであり、モリブ
    デン酸溶液又は試料溶液に、モリブデン酸とリン化合物
    との反応生成物形成を阻害する阻害剤を添加する請求項
    1に記載の定量方法。
  5. 【請求項5】 前記目的化合物がリン化合物及びシリカ
    である請求項1に記載の定量方法。
  6. 【請求項6】 モリブデン酸溶液を一定流量で供給する
    第1試薬流路と、 前記第1試薬流路に試料溶液を供給する試料供給手段
    と、 前記第1試薬流路の下流に設けられ、モリブデン酸溶液
    と試料溶液とを混合する混合器と、 ルミノール溶液を一定流量で供給する第2試薬流路と、 前記混合器を経た混合液と前記第2試薬流路からのルミ
    ノール溶液が供給され、供給された溶液を混合させなが
    らその混合液からの化学発光を検出する化学発光式検出
    器と、を備えたことを特徴とする定量測定装置。
  7. 【請求項7】 試料溶液を一定流量で供給する試料供給
    流路と、 前記試料供給流路にモリブデン酸溶液を供給する第1試
    薬供給手段と、 前記試料供給流路の下流に設けられ、モリブデン酸溶液
    と試料溶液とを混合する混合器と、 ルミノール溶液を一定流量で供給する第2試薬流路と、 前記混合器を経た混合液と前記第2試薬流路からのルミ
    ノール溶液が供給され、供給された溶液を混合させなが
    らその混合液からの化学発光を検出する化学発光式検出
    器と、を備えたことを特徴とする定量測定装置。
  8. 【請求項8】 モリブデン酸溶液を一定流量で供給する
    第1試薬流路と、 試料溶液を一定流量で供給する試料供給流路と、 前記第1試薬流路と試料供給流路の下流に設けられ、両
    流路から供給されたモリブデン酸溶液と試料溶液とを混
    合する混合器と、 ルミノール溶液を一定流量で供給する第2試薬流路と、 前記混合器を経た混合液と前記第2試薬流路からのルミ
    ノール溶液が供給され、供給された溶液を混合させなが
    らその混合液からの化学発光を検出する化学発光式検出
    器と、を備えたことを特徴とする定量測定装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117740771A (zh) * 2023-12-13 2024-03-22 江苏省海洋水产研究所 一种同时测定养殖尾水总氮总磷的预制试剂

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