JPS5885158A - イオンクロマトグラフイーにおけるバツクグランド除去装置 - Google Patents

イオンクロマトグラフイーにおけるバツクグランド除去装置

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JPS5885158A
JPS5885158A JP18341881A JP18341881A JPS5885158A JP S5885158 A JPS5885158 A JP S5885158A JP 18341881 A JP18341881 A JP 18341881A JP 18341881 A JP18341881 A JP 18341881A JP S5885158 A JPS5885158 A JP S5885158A
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健 村山
Tamizo Matsuura
松浦 民三
Setsuo Muramoto
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Yokogawa Electric Corp
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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】 本発明は、イオンクロットゲラフィーにおけるバックグ
ランド除去装置に関する。
イオンクロマトグラフィーとは、1975年■、8ma
llらによって発表された、主として、無機イオンの高
速液クロマトグラフイーの呼称である( Anal。
Chem、、47,1801(1975))0イオンク
四マドグラフイーは、すでに実用化されており、環境試
料・生体試料の分析、各種プロセスの管理分析や元素分
析などの各種微量分析に広く利用されつつある。
第1図は、陰イオン分析用のイオンクロマトグツフィー
の基本構成説明図である。
第1図において、イオンクcIマドグラフ昧、溶離液と
なるNaOHを貯溜する溶離液槽1と、槽1の溶離液を
試料注入弁5へ圧送するポンプ2と、所定量のサンプル
液を採取すると共に、採取されたサンプル液を溶離液で
分離カラム4へ搬送する試料注入弁3と、陽イオン交換
樹脂に陰イオン交換樹脂を静電的に結合させて全体とし
て陰イオン研となるように調整した樹脂が充填されて成
り、注入された流体に含まれる各イオン種を分離溶出す
る分離カラム4と、強酸性陽イオン交換樹脂が充填1れ
て成〉。溶離液のイオ/を捕獲するパックグランド除去
カラムS(以下、BSCという)と、B105から流出
される流体をセル内に導入し、電導度を測定する電導度
肝6とを有する。
上記構成をなすイオンク四マドグツ7における課題は゛
、BSCKある。
その一つに、通常の分析条件にて、8〜10時間に、B
10の再生操作を必要とする点にある。BSCは溶離液
のイオンを捕獲し、溶離液のイオンによる電導変針Oバ
ッタグランドを低くシ、測定イオンO検出感度を向上さ
せる九めに設けたものであるが、BSCは時間の経過に
つれてその機能を低下する。それは、力2ム内で(1)
式に基く反応がなされ、イオン交換樹脂がHaからNa
型に移行してゆくえめである。
NaOH(*離液)十強Re5in−H” (BSC)
−〉Re5in−1’ia+H20(り 全てのイオン交換樹脂がN&盤になると、もはや(1)
式に基く反応が進まなくな9、電導変針におけるベース
ラインが上昇すると共に、各陰イオンに対する増幅機能
を失なうことになる。このため、従来のイオンクロマト
グラフは、定められ死時間間隔で、BSCにIN〜3N
 HCt?を流してその機能を再生する操作を行うよう
になっている。勿論、濃度の高い溶離液を高流量で流す
必要のある分析条件では、上記再生操作1、間隔は短く
、1〜2時間毎になることもある。
他の一つは、BSCに分離カラムから溶出された流体を
通過させると、ピーク形状が崩れる点にある。コれは、
BSCが5〜6mm (内径) x 10〜50cmの
管路の中にイオン交換樹脂を充填した構成であることに
起因している。
最近、上記問題点を解決せんとじて開発されたパックグ
ランド除去装置が発表され九(Anal、 Chem。
1981、53.1488−1492)。それによると
、パックグランド除去装置の主要部は、第2図に示すよ
うに、2個のチーズユニオン71及び72と、センタチ
纂−フ73と、8本のポリエチレン製イオン交換膜チ島
−プ74(長さ約1.8m、内径300 )11111
 、外11380 pm )と、溶離液流入ロチ、−プ
75と、m1wI液流出口テュープ76と、再生液流入
口チューブ77と、再生液出ロデュ=ブ78とを有し、
分離カラムで分離された目的成分を含む溶離液(0,0
03M NaHCO3/ 0.0024MNa2C03
)を、濱離液流入ロテユープ75→イオ/交換膜チー−
プ74の中空部→溶離液流出ロチーープ76の方向で約
64m6/hで流すと共に、再生液(0,02N■5a
sO4)を、再生液流入ロチ具−ブ77→イオン交換膜
チ^−ブ74の外側→再生液流出ロテユープ78の方向
で約64mg/hで流すようになっている0第5図は、
上記パックグランド除去装置を用いたイオンクロマドグ
2フイーにおけるクロ1トゲラムである。サンプルとし
て、3.3ppm F”、 4ppm Ce−。
20ppm No2−、54ppm PO4,10pp
m Br−、34ppm NO3−及び54ppm S
O2”−から成る標準液が用いられている。
上記のように、新規なパックグランド除去装置用いた従
来装置に比べて、保守工数が軽減されるOしかし、上記
パックグランド除去装置は、第5図に示すように、ピー
ク幅の広がりがかなりあり、7成分のイオンの分離に2
0分も要している。又、上記装置は、第4図及び第5図
に示すように、同一濃度におけるピーク高さが、BSC
を用いた従来装置より低く、感度が悪くなっているO第
4図は、Ce−濃度・ピーク高さ、特性図、第5図は、
Br−濃度・ピーク高さ特性図でおるO各図において、
グラフaは上記パックグランド除去装置による特性、グ
ラフb及びCは、従来(2) 96x 110mm E
SC及び2.8’ x 300mm BSCによる特性
を示すOこのように、上記パックグランド除去装置が、
B10よや特性的に劣るのは、イオン交換膜チェープ7
4の構成及び再生液によるものと思われる。Illち、
ピーク幅の広がりは、各イオン交換膜チェープにおける
溶離液の流速が均一でないことに起因しており、ベース
ラインの不安定さは、再生液のH2SO4が、イオン交
換作用だけでなく 、H2SO4自身の漏れ(拡散透過
)がかな9大きいこと−よるものと思われるO 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、安定したベースラインで、くずれOないピータ
形状のクロiトゲラムを、保守工数をわけずに得るため
、1本のイオン交換膜チ−ブを内布する長い二重管を、
熱伝導度の良い部材から成るケースに収納し、注聾剤で
固定化すると共に、前記−イオン交換膜チー−プを隔壁
にして、溶離液とスキャベンジャ液を逆方向で流すよう
にし九パ、クグツyド除去装置を提供するKある。
以下、図画を参照し、本発明について詳しく説明する。
第6図は、本発明の一実施例にょるパックグランド除去
装置O主要部の構成説明図である。
パックグランド除去装置の主要部は、2個のチーズユニ
オン(T字状継手)21及び22と、内径約0.4mm
、外径的0.55mm、長さ5mの陽イオン交換膜チ鼻
−ブ23、例えば、NILfionチューブ(商品名、
Du Pont社)と、内径約1*Ommの可撓性チ1
−プ24、例えば、テアv1/チェープ(商品名、Du
 Pont社)と、熱伝導*0良い部材、例えば、アル
<ニウムIIOケース39とを有する。
チーズエニオ721は、接続口25及び26夫々に、フ
ロントフェラル27、パ、クフェラル2B及び袋す、ト
29から成る口、り機構(スウエッジロック:と22は
、チューブ30と34を連結するチューブ24と共に、
各チーズユニオンの接続口同士が連通ずる第1流通路3
6を構成している。上記連結は、チェープ24の端部3
7及び38を加熱し、その径を拡大して、チェープ30
及び34夫々に差し込む構成となっている。陽イオン交
換膜チューブ23は、その両端40及び41を、接続口
42及び43から突出させ、かつ、第1流通路36の壁
と間隙をもって設置され、接続口42及び43夫々を、
接着剤48及び49で封着して、チーズユニオン21及
び22と一体化されており、その両端4o及び41に、
接着剤44及び45で固着されたステンレス製テー−プ
46及び47を有する。
一体化されたチーズユニオン21,22)チ為−プ24
等は、第7図及び第8図(第7図の8−8断面図)に示
すように、チェープ31.35.46及び47をケース
39から突出させて収納し、エポキシ樹膜等の注型剤5
0で固定化され、取扱い容易な構成となっている。通常
、このパックグランド除去装置は、分離カラム4、電導
変針6と共に1恒温槽の中に設置され、所定の温度下で
動作するようになっている・ 次に、上記パックグランド除去装置の動作に−)いて説
明す為・ 第9図は、パックグランド除去装置による除去効果を示
す図である。図において、時間T工は、チ鼻−ブ35→
第1流通路36→チ島−ブ31の方向で、H2O2m 
l! / minを流しながら、テエープ46→チェー
ブ23→チ為−プ47の方向で、溶離液(0,004M
 Na2Co310.004M NaHCO3) 2m
/ / minを流し、その中に200ppmCe −
1001Jeを注入した時の電導変針6の出力信号の変
化を示す・時間T2は、H2Oに代えて、0.05Mド
大した時の電導変針6の出力信号の変化を示す0第9図
から、第1流通路36にスキャベンジャ液DB8を流す
ことによって、ベースラインが、約1.55m5/cm
から0.01〜0.015m5/cmに低下し、パック
グランドが除去されていることが分る。
このような除去作用について、第10図を参照して以下
説明する。第10図において、パックグランド除去装置
7は、二重管構造体として示されており、各符号は、第
6図に付した符号と同一意味で用いられている。
スキャベンジャ液DBSは、第10図に示すように1H
とDBi9−になってスキャベンジャ液!!52(第1
流通路36)を通過中、チ1−ブ23の壁において、陽
イオン交換基をHIC置換する動作が継続して行われ、
チェーブ23は、いわゆるHm陽イオン交換組成物にな
っている。このチューブ23の壁に、イオンを含む溶離
液が接触し、(2)式の反応がなされ、溶離液中のNa
+は、チェープ23のH+と入れ替り、溶離液は、H2
CO3となる。
この反応によって溶離液の電導度は、約1.55m5 
/ amから0.01〜0.15m5 / am Kな
り、クロマトグツムのパックグランドが極めて小さくな
る。
一方、テ暴−フ23の壁に入りたNa は、スキャベン
ジャ液中ONa 濃度がほとんど零なので、壁中を拡散
によりてスキャベンジャ液の方へ移動し、スキャベンジ
ャ液との接触面に達する。そして、スキャベンジャ液が
比較的高濃度なりBS溶液なので、(5)式の反応がな
され、デーープ23の壁内のNa+はスキャベンジャ液
中OHと置換される(この反応は、イオン交換樹脂を用
いた純水製造装置にシけるイオン交換樹脂の再生時に与
られる反応と同一である)。
+ Re5in−Na +DB13−シRe5in−H+D
B3−Na     (5)同様に、上記溶離液中のH
以外の陽イオンも、チ為−プ23の壁の中を拡散によっ
て移動し、スキャベンジャ液との接液面に達する。移動
してきた陽イオンは、連続し九流れとなっているスキャ
ベンジャ液によって持ち去られ、室外に排出されるので
、室内に蓄積することがない。このため、テ1−ブ23
の壁における拡散速度は低下しない。即ち、陽イオン交
換組成物から成るチ、−プ23は、常に、スキャベンジ
ャ液によって再生されることになる(Hmになっている
)。
このように、溶離液が(2)式の反応によってH2CO
3゜K変ると共に、イオンも(3)式の反応をなしてN
a塩の形から酸の形に変るため、バックグランド除去装
置7を通過した流体のクロマトグラムは、第9図の時間
T2で示すように、ベースラインが非常に低く安定し、
かつ、陰イオン種のピーク形状が大きいものとなる(一
般に、溶液の電導度は塩型よりも酸型の方が高い)。即
ち、陽イオン除去装置において、陰イオン種の電導度の
増幅作用が行われる。
次に、本発明による陽イオン除去装置と従来のBSCの
特性比較について、第11図乃至第14図を参照し説明
する。
実験は、第1図の構成によるイオンクロマトグラフ及び
第1図のBSC5に代えて、本発明によるバックグラン
ド除去装置を具備するイオンクロマトグラフを用い、下
記の条件の下で行われた〇〇分離カラム4の形状・・・
4.6’ x 250 mmオン除去装置7の温度、・
、40°C Oサンプル…5ppmF−210ppmCe″′、15
ppmNO2−2−− 30ppm po  、 10ppm Br−、30p
pm No3−。
40ppm So、”−から成る標準液。注入電100
μe oスキャベンジャ液、−0,05M DBS 2me 
/ min第11図及び第13図は、BSC5を有する
イオンクロマトグラフによるクロマトグラム及びピーク
高さの経時特性図であり、第12図及び第14図は、本
発明による装置を有するイオンクロマトグラフによるク
ロマトグラム及びピーク高さの経時特性図である。第1
1図及び第12図において、同一成分、同一濃度の各イ
オンピークの形状が異なり、本発明による装置を有する
イオンクロマトグラフの方が、従来形のものに比べて各
イオンとも高いピーク、即ち、高い感度を示しているこ
とが分る。特に、NO2−イオ/のピークに大暑な差異
がみられる。又、第13図及び第14図から明らかなよ
うに、BSCを有するイオンクロマトグラフは、 O使用時間が約10時間である。
O各イオン(Ce−+ No ”−PO3−r Br”
−)のピーク高さ2’    4 が本発明によるものに比べて低く、感度が劣る。
0各イオンのピーク高さが時間と共に変化しく特に、N
O□−において著しい)、定址性に問題がある0 0水による負のピーク位置が変るため、時間と共に、各
イオンのピーク高さに影響が現れる0埠の特徴を有し、
本発明によるバックグランド除去装置を有するイオンク
ロマトンラフに比べて、特性的に劣っていると言える。
即ち、本発明によるバックグランド除去装置は、す離カ
ラムで分離したピーク形状を忠実に保持しくピーク形状
が広がることなく)、クロマトグラムを得ることができ
、第2図の構成の公知のバックグランド除去装置に比べ
ても、特性的に優位にあると言える。しかも、7種のイ
オンの分析は、約10分で完了する(第2図のものは、
約20分)。   ・以上詳しく説明したように、本発
明のバックグランド除去装置によれば、1本のイオン交
換−一一プを内在する長い二重管を、熱伝導度の良い部
材から成るケースに収納し、注型剤で固定化すると共に
1前配イオ/交換膜チユーブを隔壁にして、溶離液をス
キャベンジャ液を逆方向で流すようにしているので、安
定したベースラインで、くスれのないピーク形状のクロ
マトグラムを得ることができる。又、長い二重管部分を
熱伝導度の良い部材から成るケースに収納し、注型剤で
固定する構成となっているので、温度側−を行いやすく
、所定の特性を害鳥に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、イオンクロマトグラフの基本構成説明図、第
2図は、公知のパックグランド除去装置の主要部の構成
説明図、第3図は、公知のパックグランド除去装置を有
するイオンクロマトグラフにおけるクロマトグラフ、第
4図及び第5図は、公知のパックグランド除去装置にお
けるピーク高さ・濃度特性図、第6図乃至第8図は、本
発明の一実施例によるパックグランド除去装置の主要部
の構成説明図、第9図は、本発明によるパックグランド
除去装置における除去効果説明図、第10図は、本発明
によるパックグランド除去装置の動作説明図、第11図
及び第13図は、従来のBSCを有するイオ/り彎マド
グラ7におけるクロマトグラム及びピーク高さの経時特
性図、第12図及び第14図は、本発明によるパックグ
ランド除去装置を有するイオンクロマトグラフにおける
り仰マドグラフ及びピーク高さの経時特性図である。 フロンチ為−プ、25.26.42.32.33及び4
3・・・接続口、27・・・フロントフェツル、28・
・・パ、クフェラル、29−・袋ナツト、30.31.
34.35.46及び47・・・ステンレス製チューブ
、39・・・アルミ製ケース、44.45.48及び4
9・・・エポキシ接着剤等の接着剤、50・・・エポキ
シ注入固定臘。 イ□゛1 代理人  弁理士  小 沢 信 助1.)と−4,。 UZ46     ご   10  min躬 IJ 
  I劇 碕司IJour)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 イオンクはマドグラフィーにおける分離力レムの後に設
    置するバックグランド除去装置において、 1本の陽イオン交換膜から成る第1のテエープと、該第
    1のチ孤−ブを内在する第2のチ−ブとで、各チ、−プ
    間に適度の間隔を設けて二重管を形成して独立し九2個
    の室を形成すると共に、咳一方の室に、前記分離カラム
    から溶出する目的成分を含む溶離液を流し、他方の室に
    ドデシルベンゼンスルホン酸を流すことを特徴とするイ
    オンクロマトグラフィーにおけるバ、フグランド除去装
    置。
JP18341881A 1981-11-16 1981-11-16 イオンクロマトグラフイーにおけるバツクグランド除去装置 Granted JPS5885158A (ja)

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