JPS58208662A - 微量元素分析用還元管 - 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】 え操作の優れた微ＩＴｔ几素分析用還元管に関する微量
元素分析では、燃焼管で燃焼されたイ」″機試料をさら
に完全に燃焼、あるいは分解する操作が必す必要である
。

高温に加柘した還元管（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｔｕｂｅ）
がこの為に用いられるが、還元管は燃焼管（ｃｏｍｂｕ
ｓｔｉｏｎ　　ｔｕｂｅ）とともに試ネ・ｔの完全燃焼
、あるいは分解、妨害元素の除去などを行うきわめて重
要な部分てあり、５５０〜６５０℃の温度に耐える透明
石英が最もよく用いられている。還元管は、目的や、加
熱装置の寸法に合わせているいろの形態があるが、微＠
元素分析で最もひんばんに用いられるものの）［ニ状、
・ｊ法は一応第１図のように統一、規格化されている。

しかし、この還元管には次のような欠点がある。

（１）耐久性が悪く不経済である。

還元管は使用とともに充填物や試料中の無機物と接触し
て汚染され、次第に透明性を失い内部が見えにくくなり
最後には内部からボロボロになって折れる。還元管の寿
命は充填剤の妨害几素の吸収能の低トと還元触媒剤の活
性低ド、Ｘ（）じ管内壁のノ；化稈度などによって定め
られ約１クトとされている。また破損しない限り充填剤
を１−１■回もつめ直して使用し１■能であるが、通常
４００１１　＋ｉｉｉ　後した還ルｊ１゛は次第に肉薄
となり、趨械的にも弱くなり分＋ｊｉ誤差のＩＩ：（因
にもつながる結末となる。しかし最も杵しい劣化、１５
分は第１図に社くす還圧触媒＾１１を配置した部分（Ｅ
ｌ）で、妨害元素除去剤ｆＤ＋の配置、１１呪分に隣接
した６ｆ１域である。

これまては、中央部から適当に切って劣化部分のみ新し
い管を、１）接するが還元管全部を新鮮なものと取り替
えて曲用１しているのか、現状でこれはＪ［、’ｉｉに
高６１１ｉ　ｔｒうえ面倒て不杼済てもある。

（２）洗浄操ｆ′Ｉか困踵−Ｃある。

洗浄には、これまで比較的少い汚れＯ＃Ｊ合には柄の長
いｆｌｌｌ　ｉ’＋プランに洗剤をつけこすりこのあと
−Ｒクロム酸、硫酸混液を満して一夜放置しのち水洗、
乾燥をｆｉなっていたが、何分にも長い創ｉ’ｒなので
洗浄か非常に困難で破損しやすい。また、燃焼ｊ７１は
品温において用いる為、特１こ酸化触媒剤、あるいは、
試料に含有する種々の金属化合物と接触してけい酸塩を
作りやすく内壁が汚染されて不透明になる傾向がある。

このような比較的強い汚れの場合には弗化水素酸を・ｉ
°内に過して、半透明にして汚染を除去し洗浄を行なっ
ているが、汚染部分が一部分であるのに管内全部に弗化
水素酸を過さなければならず、汚染の少ない部分と汚染
されていない部分の内面をも溶かし、破損あるいはピン
ホール、亀裂の原因になり易い。

（３）充填剤の取り替えが困難である。

還元管の内部は第１図に示す通りで妨害元素除去剤の配
置部分ｔＤｌと還元触媒剤の配置部分（Ｅｌ）と（Ｅ２
）の二種類の充填剤が用いられ、微は元素分析用燃焼管
において燃焼された試料の６機ガスは、該、還元管に追
いこまわ還元炉ｔＧｌて左から右へ燃焼、分解される。

妨害元素除去剤の充填剤は、すてに燃焼管部の同じ充填
剤で、妨害元素の始んとか完全に除去されて１おり、何
らかの原因で通過したもののみ、このｔＤ１部てさらに
除去する為のもので、永久的に使用＋１Ｊ能で取り替え
の必要は極めて頻歩である。還元触媒剤の充填剤は過ｕ
１の酸素の吸収除去および窒素酸化物の、゛こ全還元を
する為に川し１られる（、１のて活くより酸化銅を水素
還元した還）し銅か使用されてきた。このＪｉ　’ｆｈ
によると物理的性質か良好で酸素吸収能あるいは窒素酸
化物の還′）Ｌ、能か人であり現在もこれに代るへきも
のが１Ｌ当らない。たたそのＩＪ！月１形態には多少の
変遷力（４Ｌられｐｒｅｇｌ当１４Ｊの線状のものの他
、粒状の６の、小球状のもの、あるいは網状のもの力＋
　ＩＩＩ　Ｌｌられるか、取扱い、充填が便利なので、
特１こ線状のものかチ（管陵している。還元銅の表面（
１吸６、その他いろいろの障害の原因となりやすく表面
が艶のないものをいつまでも使用することは望ましくな
（、常に新鮮な艶のあるものをＩＩＩいる必要がある。

現在、通常の分析て毎回使Ｉ１１するごとにこれを惜し
まず廃棄し取り替えするノｊが１１１策と６°えられて
いる。ところが・慰（１ことに、還几管か１、い為に充
填を非當薯こ困難１こし、充填状態が不均一となり通気
状聾を極度に変えてしまったり、妨害元素除去剤の充填
剤にもしばしば還元銅の市さによる固つまりの影−をｌ
ｉ−え分析誤差の要因となったり、充填剤のつめ方によ
っては、ただてさえ石英は高温において銅を溶解する傾
向があり融首あるいは加熱、冷却が繰返されるので相互
に接着してしまい分析誤差原因になるどころか充填剤の
取り出しが出来なくなり、高価な還元管を犯したり、高
価な充填剤を無駄にしたりすることがたびたびてこ゛　
の為現在は、分析によって、酸化され艶のなくなった石
英還元管に充填しである還元銅を、廃棄、取り替えせす
に、そのまま再び温情使用する方法がとられている。管
口（３）を水素ガスボンベの減圧弁に直結し他端（２）
にゴム管をはめて水を入れたビーカーの中に導き小型の
炉て２５０〜３００　Ｃ稈度に加熱すると酸化されてい
た銅は一端から、順流還元され新鮮なものに再生される
。しかしこれとても次のような欠点がある水素の気流速
度かＩＬＬ過きると活性エネルギーか入きく　ｌｉす、
Ｚｌ、激／ｊ遠ノじがおこり、ただでさえ（１・々はｌ
’ｌ’；Ｉ　ｉｉ！においで銅を溶解する特性を白すの
にさレノに銅は赤熱され溶融、接着、融４し不良品とな
り、場合によれば還元管までも溶融することかあり、大
変危険である。また、水素還元する際、温度と水素・展
度の調節が非常にむつかしく高ずきるとすく相紅にくっ
ついてかたまったり、勺冗した′４１．Ｉｊ中にはもち
ろん、妨害元素除去網中にもかｆｉｊｌの水素か吸収さ
れており通気状ｉｊすを１カ１１に°黒化したり、水の
分析値にも誤差を′ｊえることがたびたびである。

・トイこ明は１−記欠点を解決するためになされた（）
ので還元管を・、っの４Ｍ　ｌｉ部分に分割し、ｌり染
あるいは損傷、劣化しやすい部分を交換可能とすること
により、洗浄操作、充填剤の交換操イ１をδ易にし全体
の耐久性を向−トされるものである以ド本発明を図面に
したがって説明する。第２図は本発明のぷ丸管を還元炉
ｆＧ）に配置した状態を示す概略断面図である。図にお
いて本発明の還元管（１）はガス導入口（２）と排出口
（３）を備えており、妨害元素除去剤充填用管材ｔＡｌ
と還元触媒剤充填用管材（Ｂｌと、もう一方の還元触媒
剤充填用管材ｆｃｌで構成されており、これら管材を相
互に嵌合一体化されてなる。ここで還元触媒剤充填用管
材＋Ｂｌは、妨害元素除去剤充填用管材＋Ａｌと嵌合す
る端部（Ｂｉｌ）を雌ずりとし、もう一方の還元触媒剤
充填用管材ｔｃ＋と嵌合する他端部（Ｂ２）を雄すりと
することが望ましくこれによって後述の如く通気ガスの
拡散を良好とし、分析精度を高めることができる。

なお、本発明の還元管に用いられる材質として従来一般
に用いられているもの、例えば、石英、耐圧ガラス等に
使用できる。

しかして本発明の還元管は下記の利点を有する近年、化
学工業のめぎましい発展につれ、新しい特性をもった特
殊元素を含有した化合物の分析が日毎に要求され、需用
はますます増加するーｈであり、！ｌ１１に白機倉属化
合物、イｊ機分属錯化合物、１１機り／化合物、イｊ機
弗素化合物、（＋機ケイ素化合物の研究が進展するとと
もにＡｆ」元素が還元管充填剤を損傷、被毒する範囲も
極度に拡大している。この様な現実に対しこのち”案し
た還元管は実用的幼果が１分ある。

特に還元触媒剤の活性低下、被毒の強い性質があらかじ
めわか−）でいる試料を分析する場合は第２図の還Ｊｌ
ｌ；　：ｊ：ｌｉ媒削充填用管材ｔＢｌを比較釣部Ｉｌ
ｌ、迅速に取りト）え、試料の性質に合わせて調整出来
る特長を白しこのようにすることによレノて、還元管お
よびｊ菟几＾１１の汚染と被毒、損傷と劣化を最小限に
・１１前にくい止めることが可能である。また、この還
Ｊじ触媒剤充填用管材ｆＢｌの両端部を両スリへわせて
描１戊したことにより、これまて通気ガスか還元に７・
１シて何の抵抗もなく一ノＪ向のみ一気にｌ１１ｉ過し
うるものであ−〕だが、新しく考案した題ル１１゛は、
冗径管であるがゆえに、この欠屯をみことになくした。

第２図の妨害几索除去剤充填盾相（ＡＪを過ってきたガ
スは還元剤充填用管材ｆＢｌに入る時、前記管材ｔＡｌ
のスリ合わせ部分が少し絞り気味の異径になっているの
で、この部分がノズルの働きをし前記管材ＦＢ＋の充填
剤の真中から吹き出しはじめその後、次第に全体へ拡散
し次いで管材ｆｃｌ内部に送られるこの管材＋Ｃ１内部
でもこれと同じ特性を示し、反応生成物を十分拡散熟成
さすことが可能である。

これに対し従来の還元管では、固づめ した場合、あるいは、融着、接着した 場合、通気ガスは抵抗の少い所、すな わち管と充填剤のわすかな空間、それ と充填剤の外側の表面だけを過って十 分に反応することか出来なかった。

また、前記管材ｆＢｌのスリ合わせ部分は熱が加わるこ
とにより適度な気密性が生し、その強度は１０Ｋｇ以上
のものであり、還元銅に一番心配される外気の侵入は全
くなく、マクレオード真空計′による貞空度の測定結果
も熱が加わることにより０．２０　ａｍ　＃ｙもの高真
空度が得られ、特に気体の反応生成物の逃散も全くなく
常法通り分ｉｉｔ＋Ｊ能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ｉＭ東の還冗管の断面図、第２図は本究明の
還ノしｉ？ｉ’の断面図を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼ガス導入１．１と燃焼ガス排出口を備えた中
   空管であって、その内部には妨害元素除去剤と還ノ［触
   媒剤か充填される微社元素分析用還元管において、該還
   ）ｉ＝　’ｉ′ｉ’は、妨害元素除去剤充填用盾＋４１
   Ａ）と還几触媒削充填用管材ＩＢ＋の別体で構成すると
   ともに、これらを相ｌｊに密着嵌合してなる前記微１＋
   ｔ　元素５）　＋１７用還元管。
2. （２）還几触媒剤充填用青材＋Ｂｌは妨、Ｊｆ几素除去
   剤充填用管材ｔＡ＋と嵌合する端部を雌ずりとし、もう
   一方の還元触媒剤充填用管材（Ｃ１と嵌合する他端部を
   雄すりて構成してなる特許請求の範囲第１項足載の還元
   管