JPS6249934B2

JPS6249934B2 -

Info

Publication number: JPS6249934B2
Application number: JP54105540A
Authority: JP
Inventors: Shozo Myahara; Sadao Ookido; Tsutomu Sakamoto; Koichi Fukushima; Isao Yamamoto; Kyoshi Sato; Juji Ogawa; Akio Hayashi
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1979-08-21
Filing date: 1979-08-21
Publication date: 1987-10-22
Also published as: JPS5631444A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は強酸性陽イオン交換樹脂あるいは強塩
基性陰イオン交換樹脂の総交換容量あるいは中性
塩分解容量を自動的に測定する装置に関するもの
である。

イオン交換樹脂の総交換容量あるいは中性塩分
解容量を測定するについては、従来はまつたくの
手作業で行なわざるを得ず、はなはだ非能率的で
あつた。たとえば強酸性陽イオン交換樹脂の総交
換容量を測定する場合を例にして従来の測定方法
を説明すると以下の通りである。第１図に示した
ように交換容量測定筒イに約20mlの強酸性陽イオ
ン交換樹脂ロを充填し、交換容量測定筒イの上端
と分液ロートハとをゴム管ニで接続し、また、交
換容量測定筒イの下端にゴム管ニの一端を接続
し、他端にＵ字管ホを接続し、Ｕ字管ホの下端が
イオン交換樹脂ロの充填層の上部水面Ｌより上方
に位置するようにして、まず分液ロートハに約１
の約1Nの塩酸水溶液を満たしてこの塩酸水溶
液をピンチコツクヘを用いて約SV50の流速に調
節して強酸性陽イオン交換樹脂ロに通液し、当該
陽イオン交換樹脂ロを完全にＨ形とする。次いで
分液ロートハに脱塩水を満たし、この脱塩水で流
出液が中性になるまで十分に当該陽イオン交換樹
脂ロを洗浄する。次に１のメスフラスコトの開
口部にＵ字管ホを挿入し、分液ロートハに約980
mlの約1Nの塩化ナトリウム溶液を満たし、この
塩化ナトリウム溶液をピンチコツクヘを用いて約
SV50の流速に調節して強酸性陽イオン交換樹脂
ロに通液し、流出液の全量をメスフラスコトに受
ける。次にメスフラスコトに小量の脱塩水を追加
して全量を１とし、よく撹拌して当該流出液に
ついて以下の滴定を行なう。すなわち当該メスフ
ラスコトから50mlをピペツトで精取し、フエノー
ルフタレインを指示薬としてＮ／10―水酸化ナト
リウム溶液で中和滴定し、滴定値（Ｔ）mlを求め
る。一方、約1Nの塩化ナトリウム溶液を通液す
ることによつて完全にNa形となつた強酸性陽イ
オン交換樹脂ロを脱塩水で十分に水洗し、水洗後
の当該陽イオン交換樹脂を湿潤体積測定筒チに充
填し、樹脂層膨脹率が約100％になるごとく脱塩
水で約10分間逆洗し、沈整した後約SV100の流速
で水を抜き水位を樹脂層直上まで下げ、この時の
体積を測定する。この操作を３回繰り返して平均
の体積（Ｖ）mlを求め、以下の式により、総交換
容量を算出する。

総交換容量＝Ｔ×ｆ×２／Ｖ（meq／ml）ｆ：Ｎ／10―水酸化ナトリウム溶液のフアクターなお強塩基性陰イオン交換樹脂の総交換容量お
よび中性塩分解容量の測定においても流入させる
溶液の種類と流出液の滴定対象が異なるのみで、
基本的には強酸性陽イオン交換樹脂の操作とほと
んど同様である。

以上説明したように従来の総交換容量あるいは
中性塩分解容量の測定方法は、イオン交換樹脂に
溶液あるいは脱塩水を流す工程、イオン交換樹脂
の流出液をメスフラスコに受ける工程、メスフラ
スコ内の流出液をメスアツプする工程、滴定する
工程、イオン交換樹脂の体積を測定する工程など
の各工程がすべて手作業なので煩雑であり、かつ
工程数が多いので誤操作も生じやすく、また手作
業のため夜間の測定操作が困難であり、故に測定
検体数に制約が生じはなはだ非能率的であつた。

本発明は従来の交換容量の測定におけるこれら
の欠点を解決し、強酸性陽イオン交換樹脂あるい
は強塩基性陰イオン交換樹脂の総交換容量と中性
塩分解容量を自動的に測定することを目的とする
ものであり、酸水溶液槽、アルカリ水溶液槽、塩
水溶液槽、脱塩水槽などの槽と交換容量測定筒の
上部とをそれぞれ自動弁を介して連通管で接続
し、また交換容量測定筒の下部と試料採取容器と
を自動弁を介して試料採取管で接続するととも
に、交換容量測定筒の下部に自動弁を付設したブ
ロー管を接続し、別に設けた制御装置によつて、
当該制御装置にあらかじめ入力したプログラムに
従つて各自動弁を閉開させることにより既定量の
各槽の溶液および脱塩水を交互に交換容量測定筒
に自動的に通液するとともに、交換容量測定筒に
充填したイオン交換樹脂のイオン交換容量の測定
に必要な流出液を試料採取容器に自動的に採取
し、他はブロー管から自動的に排出するようにし
たイオン交換樹脂の交換容量自動測定装置であつ
て、交換容量測定筒の材質を光が通過する材質と
するとともに、交換容量測定筒内に充填したイオ
ン交換樹脂を逆洗できるように、交換容量測定筒
に十分なフリーボードを形成させ、また交換容量
測定筒の下部と脱塩水槽とを自動弁を介して逆洗
水管で接続するとともに、交換容量測定筒の上部
に自動弁を付設した逆洗排水管を接続し、さらに
交換容量測定筒の周囲を自動的に上下に可動する
発光器とそれに対応する受光器を付設し、制御装
置にあらかじめ入力したプログラムに従つて、自
動的にイオン交換樹脂を逆洗し、その後沈整し、
沈整したイオン交換樹脂面の高さを前記発光器と
受光器によつて自動的に検出し、この高さからイ
オン交換樹脂の湿潤体積を求めるようになしたイ
オン交換樹脂の交換容量自動測定装置に関するも
のであり、また試料採取容器と滴定容器あるいは
定量容器とを自動弁を介して連絡管で接続し、ま
た滴定容器あるいは定量容器にPH電極あるいは塩
化物イオン測定電極を挿入するとともに、当該滴
定容器あるいは定量容器と酸滴定液槽あるいはア
ルカリ滴定液槽とをストロークポンプを介して接
続し、イオン交換容量の測定に必要な流出液の全
量を試料採取容器に受けた後に、制御装置にあら
かじめ入力したプログラムに従つて、一定量の当
該流出液を自動的に滴定容器あるいは定量容器に
移し、次いでPH電極とストロークポンプを用いて
滴定容器内の流出液の酸濃度あるいはアルカリ濃
度を自動的に滴定するか、あるいは塩化物イオン
測定電極を用いて当該流出液の塩化物イオンを自
動的に定量し、総交換容量あるいは中性塩分解容
量を自動的に演算させるイオン交換樹脂の交換容
量自動測定装置に関するものである。

以下に本発明を図面に従つて詳細に説明する。
第２図は本発明装置の実施態様の一例を示した説
明図であり、以下に本発明装置の構成を説明す
る。

陽イオン交換樹脂交換容量測定筒（以下カチオ
ン筒という）１をスタンドなどに取りつけ、該筒
１の上部に連通管２の一端を接続し、連通管２に
カチオンポンプ３を接続する。カチオンポンプ３
の吸引側を３本の連通管２ａ，２ｂ，２ｃに分岐
し、それぞれ自動弁４，５，６を介して連通管２
ａは脱塩水槽７と、連通管２ｂは塩化ナトリウム
溶液槽８と、連通管２ｃは塩酸水溶液槽９と接続
する。またカチオン筒１の下部に流出管１０の一
端を接続し、他端をブロー管１１と試料採取管１
２に分岐しそれぞれに自動弁１３，１４を付設す
る。一方陰イオン交換樹脂交換容量測定筒（以下
アニオン筒という）１５をスタンドなどに取りつ
け、該筒１５の上部に連通管１６の一端を接続
し、連通管１６にアニオンポンプ１７を接続す
る。アニオンポンプ１７の吸収側を４本の連通管
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに分岐し、それ
ぞれ自動弁１８，１９，２０，２１を介して、連
通管１６ａは脱塩水槽７と、連通管１６ｂは硫酸
ナトリウム溶液槽２２と、連通管１６ｃはアンモ
ニア水槽２３と、連通管１６ｄは塩酸水溶液槽９
と接続する。またアニオン筒１５の下部に流出管
２４の一端を接続し、他端をブロー管２５と試料
採取管２６ａ，２６ｂに分岐しそれぞれに自動弁
２７，２８，２９を付設する。

次に本装置の操作を説明する。まず強酸性陽イ
オン交換樹脂（以下陽イオン交換樹脂という）の
総交換容量の測定操作を説明すると、カチオン筒
１に約20mlの陽イオン交換樹脂３０を充填し、制
御装置（図示せず）にあらかじめ入力したプログ
ラミングに従つて以下の操作を行なう。まず試料
採取管１２の先端に１のメスフラスコ３１をセ
ツトして装置を起動する。プログラムに従つて自
動弁６および１３を開口するとともにカチオンポ
ンプ３を駆動させ、塩酸水溶液槽９に貯留してあ
る約1Nの塩酸水溶液を陽イオン交換樹脂３０に
流下し、流出液をブロー管１１から流出させる。

一定量の塩酸水溶液の通液を終了すると、制御
装置のタイマを働かせ、自動弁６を閉じ塩酸水溶
液の流下を停止する。本操作により陽イオン交換
樹脂３０は完全にＨ形となる。なお塩酸水溶液の
通液速度はあらかじめSV約50に調整し、また通
液時間は約１時間にセツトする。

塩酸水溶液の流下が終了すると、プログラムに
従つて次に自動弁４を開口し、脱塩水槽７の脱塩
水を流下し、陽イオン交換樹脂３０の洗浄を行な
う。一定量の脱塩水の通水を行なつた後、制御装
置のタイマを働かせ、自動弁４と１３を閉じて脱
塩水の流下を停止する。なお脱塩水の通水速度は
あらかじめSV約100に調整し、また通水時間は約
１時間にセツトする。

脱塩水による洗浄が終了すると、プログラムに
従つて自動弁５および１４を開口し、塩化ナトリ
ウム溶液槽８に貯留してある約1Nの塩化ナトリ
ウム溶液を陽イオン交換樹脂３０に流下し、流出
液をメスフラスコ３１に採取する。本操作により
陽イオン交換樹脂３０の交換基のＨイオンのすべ
てを脱着してNa形とする。一定量の塩化ナトリ
ウム溶液の通液を行なつた後、制御装置のタイマ
を働せ、自動弁５および１４を閉じるとともにカ
チオンポンプ３の駆動を停止して塩化ナトリウム
溶液の流下を停止する。なお塩化ナトリウム溶液
の通液速度はあらかじめSV約50に調整し、また
メスフラスコに受ける流出液の量が約980mlにな
るごとく通液時間をセツトする。以上のような操
作により総交換容量の測定に必要な流出液を自動
的にメスフラスコ３１に受けるので、次にこのメ
スフラスコ３１に小量の脱塩水を追加して全量を
１とし、よく撹拌し前述した従来法により流出
液50mlの酸濃度をＮ／10―水酸化ナトリウム溶液
で滴定する。またカチオン筒１内のNa形の陽イ
オン交換樹脂３０を脱塩水でよく水洗し、本発明
において後述する体積の自動測定により湿潤体積
（Ｖ）mlを求める。滴定値（Ｔ）mlと湿潤体積
（Ｖ）mlから前述した式により総交換容量を算出
する。

次に強塩基性陰イオン交換樹脂（以下陰イオン
交換樹脂という）の総交換容量および中性塩分解
容量の測定操作を説明する。アニオン筒１５に約
20mlの陰イオン交換樹脂３２を充填し、制御装置
にあらかじめ入力したプログラミングに従つて以
下の操作を行なう。まず試料採取管２６ａ，２６
ｂの先端にそれぞれ１のメスフラスコ３３，３
４をセツトし、装置を起動する。プログラムに従
つて自動弁２１および２７を開口するとともにア
ニオンポンプ１７を駆動し、塩酸水溶液槽９に貯
留してある約1Nの塩酸水溶液を陰イオン交換樹
脂３２に流下させ、流出液をブロー管２５から流
出させる。一定量の塩酸水溶液の通液を終了した
後、制御装置のタイマを働かせて自動弁２１を閉
じ、塩酸水溶液の流下を停止する。本操作により
陰イオン交換樹脂３２は完全にC1形となる。な
お塩酸水溶液の通液速度はあらかじめSV約50に
調整し、また通液時間は約１時間にセツトする。
塩酸水溶液の流下が終了すると、プログラムに従
つて自動弁１８を開口し、脱塩水槽７の脱塩水を
流下し、陰イオン交換樹脂３２の洗浄を行ない、
洗浄廃水をブロー管２５より流出する。一定量の
脱塩水の通水を行なつた後、制御装置のタイマを
働かせ、自動弁１８と２７を閉じ、脱塩水の流下
を停止する。なお脱塩水の通水速度はあらかじめ
SV約100に調整し、また通水時間は約１時間にセ
ツトする。脱塩水による洗浄が終了すると、プロ
グラムに従つて自動弁２０および２９を開口し、
アンモニア水槽２３に貯留してある約0.15Nのア
ンモニア水を流下し、流出液をメスフラスコ３３
に採取する。本操作により陰イオン交換樹脂３２
の弱塩基性の交換基を完全にOH形とし、それに
対応する塩化物イオンをメスフラスコ３３に脱着
する。なお当該アンモニア水の通液速度はあらか
じめSV約50に調整し、またメスフラスコ３３に
受ける流出液の量が約980mlになるごとく通液時
間をセツトする。一定量のアンモニア水の通液が
終了すると制御装置のタイマを働かせ、自動弁２
０および２９を閉じるとともに自動弁１８および
２７を開口し、脱塩水を流下しアニオン筒１５内
のアンモニア水を洗浄する。当該洗浄はSV約
100、および約40分間で終了するようにセツトす
る。このような脱塩水による洗浄が終了すると、
制御装置のタイマを働かせ、自動弁１８および２
７を閉じるとともに自動弁１９および２８を開口
し、硫酸ナトリウム溶液槽２２に貯留してある約
1Nの硫酸ナトリウムを流下し、流出液をメスフ
ラスコ３４に採取する。本操作により前の操作に
よつて一部OH形とした強塩基性の交換基を完全
にOS₄形とし、それに対応するOHイオンを脱着
するとともに、のこりの大部分のC1形である強
塩基性の交換基を完全にSO₄形とし、それに対応
する塩化物イオンをメスフラスコ３４に脱着す
る。一定量の硫酸ナトリウム溶液の通液を行なつ
た後に制御装置のタイマを働かせ、自動弁１９お
よび２８を閉じ、硫酸ナトリウム溶液の流下を停
止する。なお硫酸ナトリウム溶液の通液速度はあ
らかじめSV約50に調整し、またメスフラスコ３
４に受ける流出液の量が約980mlになるごとく通
液時間をセツトする。

以上のような操作により総交換容量および中性
塩分解容量の測定に必要な流出液を自動的にメス
フラスコ３３および３４に受けるので、次にこの
メスフラスコ３３および３４に小量の脱塩水を追
加して全量を１とし、よく撹拌混合し、以下の
滴定を行なう。

まずメスフラスコ３３内の流出液を50ml採取
し、硝酸でPHを約６に調節した後、クロム酸カリ
ウム溶液を指示薬としてＮ／10―硝酸銀溶液で滴
定し、その滴定値を（T1）mlとする（塩化物イ
オンが滴定される）。次にメスフラスコ３４の流
出液を50ml採り、硝酸でPHを約６に調節した後、
クロム酸カリウム溶液を指示薬としてＮ／10―硝
酸銀溶液で滴定し、その滴定値を（T2）mlとす
る（塩化物イオンが滴定される）。また同じくメ
スフラスコ３４の流出液を50ml採り、メチルレツ
ド・ブロムクレゾールグリーン混合溶液を指示薬
としてＮ／10―硫酸水溶液で滴定し、その滴定値
を（T3）mlとする（OHイオンを滴定する）。

一方アニオン筒１５内の陰イオン交換樹脂３２
を後述する体積の自動測定により湿潤体積
（V₁）mlを求める。以上の操作によつて求めた
（T₁），（T₂），（T₃），（V₁）から以下の式により総
交換容量と中性塩分解容量を算出する。

弱塩基性交換容量＝（Ｔ_１×ｆ_１―Ｔ_３×ｆ_２）×２／Ｖ_１（meq／m
l）中性塩分解容量＝（Ｔ_２×ｆ_１＋Ｔ_３×ｆ_２）×２／Ｖ_１（meq／m
l）総交換容量＝弱塩基性交換容量＋中性塩分解容量
（meq／ml）なおf₁はＮ／10―硝酸銀溶液のフア
クタであり、f₂はＮ／10―硫酸水溶液のフアクタ
である。以上説明したように本装置を用いること
によりカチオン筒１あるいはアニオン筒１５に被
検体であるイオン交換樹脂を充填するだけで、陽
イオン交換樹脂あるいは陰イオン交換樹脂の総交
換容量あるいは中性塩分解容量の測定に必要な流
出液を自動的に採取することができるので、操作
を簡単とすることができ、たとえば本装置を夜間
に作動させることにより、無人で前記流出液を得
ることができ、朝から滴定操作が行なえるので非
常に能率的となる。また本装置においてはカチオ
ン筒１あるいはアニオン筒１５を複数本設置する
ことができるので、一度に多量の被検体を処理す
ることが可能である。

なお、各槽７，２３，２２，８，９に貯留する
脱塩水、約0.15N―アンモニア水、約1N―硫酸ナ
トリウム溶液、約1N―塩化ナトリウム溶液、約
1N―塩酸水溶液の液面が低下した場合、これら
の液を調整して補給せねばならないが、これらの
液の補給についても自動的に行なわしめることが
できる。すなわち第２図に示したように高架水槽
３５を設置し、また当該高架水槽３５にレベルス
イツチ３６ａを付設し、当該レベルスイツチ３６
ａの信号により自動弁３７を自動的に開閉し、高
架水槽３５に常に脱塩水が供給できるようにして
おく。次に高架水槽３５と脱塩水槽７とを自動弁
３８を介して接続管３９ａで接続し、脱塩水槽７
に付設したレベルスイツチ３６ｂの信号により自
動弁３８を自動的に開閉させることにより脱塩水
槽７に常に脱塩水を満たしておくことが可能であ
る。次にアンモニア水槽２３に液面警報計４０ａ
を付設することにより液面の低下をブザーあるい
は表示灯で知らせることができる。なお液面警報
計４０ａの信号によりアンモニア水槽２３のアン
モニア水が少量であることを認めたら、試薬のア
ンモニア水と、接続管３９ｂに付設した手動弁４
１を開口して脱塩水を供給し、約0.15Nのアンモ
ニア水を調製する。

次に硫酸ナトリウム溶液槽２２にもレベルスイ
ツチ３６ｃを付設し、当該槽２２の液面が低下し
たらレベルスイツチ３６ｃの発信により脱塩水ポ
ンプ４２ａと注入ポンプ４３ａが同時に作動する
ようにしておく。脱塩水ポンプ４２ａの吸引側を
接続管３９ｃと接続管３９ａで高架水槽３５に接
続し、一方注入ポンプ４３ａの吸引側を約4Nの
硫酸ナトリウム溶液を貯留している硫酸ナトリウ
ム溶解槽４４に接続する。このように構成するこ
とにより、レベルスイツチ３６ｃの発信により両
ポンプ４２ａおよび４３ａを駆動させ、約4Nの
硫酸ナトリウム溶液を脱塩水で希釈しながら約
1Nの硫酸ナトリウム溶液として硫酸ナトリウム
溶液槽２２に補給することができる。また塩化ナ
トリウム溶液槽８についても硫酸ナトリウム溶液
槽２２とまつたく同様に塩化ナトリウム溶液を補
給することができる。すなわちレベルスイツチ３
６ｄの発信により脱塩水ポンプ４２ｂおよび注入
ポンプ４３ｂを駆動させ、塩化ナトリウム溶解槽
４５に貯留している約4Nの塩化ナトリウム溶液
および脱塩水を供給し、供給中に約1Nの塩化ナ
トリウム溶液に希釈して塩化ナトリウム溶液槽８
に補給する。さらに塩酸水溶液槽９も液の補給に
ついて同様にして行なう。すなわちレベルスイツ
チ３６ｅの発信により脱塩水ポンプ４２ｃおよび
注入ポンプ４３ｃを駆動させ、塩酸貯槽４６に貯
留されている濃塩酸および脱塩水を供給し、供給
中に約1Nの塩酸水溶液に希釈して塩酸水溶液槽
９に補給する。なお硫酸ナトリウム溶解槽４４、
塩化ナトリウム溶解槽４５、塩酸貯槽４６にもそ
れぞれ液面警報計４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを付設
し、液面の低下をブザーあるいは表示灯で知らせ
るようにする。また硫酸ナトリウム溶解槽４４お
よび塩化ナトリウム溶解槽４５にはそれぞれ脱塩
水補給管４７および手動弁４８，４９および撹拌
機５０ａ，５０ｂを付設すると、試薬を溶解する
のに都合がよい。以上説明したように本装置によ
つて総交換容量あるいは中性塩分解容量の測定に
必要な流出液を自動的に採取できるとともに、イ
オン交換樹脂の体積を自動的に測定することがで
きる。以下にイオン交換樹脂の体積の自動測定に
ついて説明すると、各筒１，１５に充填したイオ
ン交換樹脂を逆洗できるように各筒１，１５に
100％以上のフリーボードを形成し、そして各筒
１，１５の下部と高架水槽３５とを、流量調節弁
５１ａ，５１ｂ、自動弁５２ａ，５２ｂを介して
逆洗水管５３で連通するとともに、各筒１，１５
の上部に自動弁５４ａ，５４ｂを付設した逆洗排
水管５５ａ，５５ｂを接続する。なお各筒１，１
５の材質としては光が通過する材質、たとえばガ
ラスあるいはアクリル樹脂などとする。また各筒
１，１５の側部に以下に説明するような湿潤体積
の自動測定機５６を付設する。すなわち当該自動
測定機５６はモータ５７と、モータ５７の回転に
よつて回転するスクリユーネジ５８と、このスク
リユーネジ５８の回転によつて上昇するガイド５
９と、ガイド５９に付設した発光器６０および受
光器６１と、スクリユーネジ５８の上部に付設し
た歯車６２と、歯車６２に噛み合う歯車６３を付
設したシヤフト６４と、当該シヤフト６４に連通
するポテンシヨメータ６５からなり、そして発光
器６０と受光器６１はカチオン筒１あるいはアニ
オン筒１５をはさんで同一水平面上に対向するよ
うに付設したものである。

次に湿潤体積の自動測定機５６の操作を説明す
る。まずカチオン筒１について説明すると、前述
したごとく陽イオン交換樹脂３０の総交換容量の
測定に必要な流出液を得る最終の工程である塩化
ナトリウム溶液の通液工程が終了した後、あらか
じめ入力したプログラムに従つて自動弁４および
１３を開口するとともに、カチオンポンプ３を駆
動させてカチオン筒１に脱塩水をSV約100で流下
し陽イオン交換樹脂３０を水洗する。約１時間水
洗を行なつた後自動弁４および１３を閉じるとと
もにカチオンポンプ３の駆動を停止し、次いでプ
ログラムに従つて自動弁５２ａおよび５４ａを開
口し陽イオン交換樹脂３０を逆洗する。なお流量
調節弁５１ａを用いて逆洗膨張率が約100％にな
るように逆洗流量をあらかじめ調節しておき、ま
た逆洗時間は約10分間とする。逆洗を終了した後
自動弁５２ａを閉じ約５分間沈整させる。次いで
自動弁１３を開口してカチオン筒１内の水を樹脂
面直上まで抜く。なおブロー管１１の先端をカチ
オン筒１内の沈整樹脂面のレベルより上方に位置
させておくことにより樹脂面以下まで水抜きを行
なうことがない。水抜きが終了した後、プログラ
ムに従つて前述した湿潤体積の自動測定機５６を
作動させる。すなわちモータ５７を駆動させ、ガ
イド５９をカチオン筒１の下部より上方に移動さ
せると、発光器６０および受光器６１がイオン交
換樹脂層の側部にある間は、イオン交換樹脂によ
つて光を遮るので受光器６１に光を感応すること
がないが、発光器６０および受光器６１が沈整し
たイオン交換樹脂面を通過する瞬間に受光器６１
は光を感応し、そして受光器６１が光を感応した
点でモータ５７の駆動を停止する。またモータ５
７が停止するまでの回転数を歯車６２および６３
によつてシヤフト６４に伝え、そして当該回転数
をポテンシヨメータ６５が検出する。ポテンシヨ
メータ６５で検出した回転数により樹脂層高を間
接的に測定し、そしてあらかじめ測定してあるカ
チオン筒１の断面積から制御装置によつて陽イオ
ン交換樹脂３０の体積を演算する。次にアニオン
筒１５について説明すると、当該自動測定機５６
の作動はカチオン筒１の場合と同じであるがその
作動の時期を以下のようにする。すなわち前述し
たごとく陰イオン交換樹脂の総交換容量あるいは
中性塩分解容量の測定に必要な流出液を得る最初
の工程である約1Nの塩酸水溶液の通液およびそ
の次の工程の脱塩水による水洗工程が終了した後
にあらかじめ入力したプログラムに従つて自動弁
５２ｂおよび５４ｂを開口し、陰イオン交換樹脂
３２を逆洗する。なお逆洗の流量と時間はカチオ
ン筒１の場合と同じとする。逆洗を終了した後同
様に約５分間沈整させ、そして同様にアニオン筒
１５内の水を抜く。その後はカチオン筒１で説明
したと同じ操作により制御装置によつて陰イオン
交換樹脂３２の体積を演算する。アニオン筒１５
においては充填樹脂の体積の測定が完了した後
に、前述したように次の工程、すなわちアンモニ
ア水の通液を再開し、以後は総交換容量の測定あ
るいは中性塩分解容量の測定に必要な流出液の採
取の工程を続行する。

なお以下に説明する流出液の自動分析も可能で
ある。

まず陽イオン交換樹脂の流出液の自動分析につ
いて説明すると、自動分析を行なう場合には、第
３図Ａに示したように試料採取管１２からの流出
液を受ける容器としてメスフラスコ３１の替わ
り、レベルスイツチ６６を付設した採取ビン６７
を用いる。また当該採取ビン６７の内部にマグネ
ツト回転子６８を入れ、そして採取ビン６７をマ
グネチツクスターラ６９の上に配置する。また当
該採取ビン６７と滴定容器７０とを自動弁７１を
介して連絡管７２で連通し、滴定容器７０にもマ
グネツト回転子７３を入れるとともに滴定容器７
０をマグネチツクスターラ７４上に配置する。さ
らに滴定容器７０にレベルスイツチ７５を付設す
るとともにPH電極７６を挿入する。一方Ｎ／10―
水酸化ナトリウム溶液を貯留している滴定液槽７
７を配置し、当該滴定液槽７７と滴定容器７０と
をストロークポンプ７８を介して連通する。なお
１０５は炭酸ガス吸収用のソーダライム管であ
る。

次に操作を説明すると、試料採取管１２から流
出液を採取ビン６７に受け、採取ビン６７内の流
出液が１になつたらレベルスイツチ６６の発信
により自動弁１４が閉じるようにしておく。流出
液の採取が終了した後は制御装置にあらかじめ入
力したプログラムに従つて以下の分析を行なう。

まずマグネチツクスターラ６９を駆動させて採
取ビン内の流出液を十分に混合し、次にタイマの
発信により、一定時間の撹拌が終了したら自動弁
７１を開口し、流出液の一部を連絡管７２を用い
て滴定容器７０に採取する。なおレベルスイツチ
７５により液面を検出し、液量が100mlになつた
時に自動弁７１を閉じる。次にマグネチツクスタ
ーラ７４を駆動させながらストロークポンプ７８
を駆動させ、滴定液槽７７のＮ／10―水酸化ナト
リウム溶液を小量ずつ加え、PHが8.3になるまで
滴定を行なう。液のPHはPH計７９を経由して制御
装置に電送する一方、ストロークポンプ７８の注
入パルスをパルスカウンタ８０でカウントする。
そしてPHが8.3になつた時にストロークポンプ７
８の駆動を停止して中和を終了し、PH8.3になる
まで要したストロークポンプ７８のパルスカウン
ト数より制御装置によつて滴定値（Ｔ）（ml）を
演算する。

前述した湿潤体積の自動測定機５６によつて自
動的に測定した陽イオン交換樹脂３０の体積
（Ｖ）（ml）を制御装置に入力しているので、本体
積の値と滴定値から以下の式により陽イオン交換
樹脂３０の総交換容量を求める。

総交換容量（Ｔ）×ｆ／（Ｖ）（meq／ml）ｆ：Ｎ／10―水酸化ナトリウム溶液のフアクタただし本式は、流出液を採取ビン６７に１受
け、この流出液の100mlを滴定容器７０に受け
て滴定した場合の式である。

なお本計算式を制御装置にあらかじめ記憶させ
ておけば、制御装置で演算させることができ、か
つ制御装置にプリンタを連携させておけば、総交
換容量の値をプリントすることができる。

次に陰イオン交換樹脂の流出液の自動分析につ
いて説明すると、第３図Ｂに示したように、メス
フラスコ３３および３４の替わりにそれぞれレベ
ルスイツチ８１ａ，８１ｂを付設した採取ビン８
２ａ，８２ｂを用いる。またそれぞれの採取ビン
８２ａ，８２ｂの内部にマグネツト回転子８３
ａ，８３ｂを入れ、そして採取ビン８２ａ，８２
ｂをそれぞれマグネチツクスターラ８４ａ，８４
ｂの上に配置する。またそれぞれの採取ビン８２
ａ，８２ｂとそれぞれの滴定容器８５ａ，８５ｂ
とを自動弁８６ａ，８６ｂを介して第１連絡管８
７ａ，８７ｂで連通し、各滴定容器８５ａ，８５
ｂにもマグネツト回転子８８ａ，８８ｂを入れ、
また各滴定容器８５ａ，８５ｂをマグネツクスタ
ーラ８９ａ，８９ｂ上に配置する。さらに各滴定
容器８５ａ，８５ｂにレベルスイツチ９０ａ，９
０ｂを付設するとともに、PH電極９１ａ，９１ｂ
を挿入する。またそれぞれ自動弁９４ａ，９４ｂ
を介した第２連絡管９５ａ，９５ｂを用いて各採
取ビン８２ａ，８２ｂとそれぞれの塩化物イオン
定量容器９６ａ，９６ｂとを連通し、各塩化物イ
オン定量容器９６ａ，９６ｂにそれぞれマグネツ
ト回転子９７ａ，９７ｂを入れ、また各塩化物イ
オン定量容器９６ａ，９６ｂをマグネチツクスタ
ーラ９８ａ，９８ｂ上に配置する。さらに各塩化
物イオン定量容器９６ａ，９６ｂにレベルスイツ
チ９９ａ，９９ｂを付設するとともに塩化物イオ
ン電極１００ａ，１００ｂを挿入する。一方Ｎ／
10―硫酸溶液を貯留している滴定液槽９２と第１
ストロークポンプ９３を設置し、第１ストローク
ポンプの吐出側を吐出管１０１および１０２に分
岐し、それぞれに自動弁１０３ａ，１０３ｂを付
設し、吐出管１０１は滴定容器８５ａに、吐出管
１０２は塩化物イオン定量容器９６ａに連通す
る。

さらに第２ストロークポンプ１０４を設置し、
同じように第２ストロークポンプ１０４の吐出側
を吐出管１０５および１０６に分岐し、それぞれ
に自動弁１０７ａ，１０７ｂを付設し、吐出管１
０５は滴定容器８５ｂに、吐出管１０６は塩化物
イオン定量容器９６ｂに連通する。

次に操作を説明すると、陰イオン交換樹脂３２
に0.15Nのアンモニア水を流下したときの流出液
を試料採取管２６ｂから採取ビン８２ａに受け、
採取ビン８２ａ内の流出液が１になつたらレベ
ルスイツチ８１ａの発信により自動弁２９が閉じ
るようにしておく。また1Nの硫酸ナトリウム溶
液を流下したときの流出液を試料採取管２６ａか
ら採取ビン８２ｂに受け、採取ビン８２ｂ内の流
出液が１になつたらレベルスイツチ８１ｂの発
信により自動弁２８が閉じるようにしておく。採
取ビン８２ａおよび８２ｂにそれぞれの流出液の
採取が終了した後は、制御装置にあらかじめ入力
したプログラムに従つて以下の分析を行なう。

まず採取ビン８２ａ内の流出液については塩化
物イオンを定量するが、塩化物イオン電極による
定量では検体のPHを5.0にする必要があるので、
以下の予備滴定を行なう。すなわちマグネツクス
ターラ８４ａを駆動させてマグネツト回転子８３
ａを回転させ、採取ビン内の流出液を十分に混合
し、次にタイマの発信により一定時間の撹拌が終
了したら、自動弁８６ａを開口し、流出液の一部
を第１連絡管８７ａを用いて滴定容器８５ａに採
取する。なおレベルスイツチ９０ａにより液面を
検出し、液量が100mlになつた時に自動弁８６ａ
を閉じる。次にマグネツクスターラ８９ａを駆動
して液を撹拌し、第１ストロークポンプ９３を始
動させるとともに自動弁１０３ａを開口し、Ｎ／
10―硫酸溶液を小量ずつ加え、PHが5.0になるま
で滴定を行なう。液のPHはPH計７９を経由して制
御装置に電送する一方、第１ストロークポンプ９
３の注入パルスをパルスカウンタ８０でカウント
する。そして液のPHが5.0になつた時に第１スト
ロークポンプ９３の駆動を停止して中和を終了
し、PH5.0になるまでに要した第１ストロークポ
ンプ９３のパルスカウント数より制御装置によつ
て滴定値（Ｔ）１（ml）を演算させ、本滴定値
（Ｔ）１（ml）を記憶させる。

次に自動弁９４ａを開口し、流出液の一部を第
２連絡管９５ａを用いて塩化物イオン定量容器９
６ａに採取する。なおレベルスイツチ９９ａによ
り液面を検出し、液量が100mlになつた時に自動
弁９４ａを閉じる。次にマグネチツクスターラ９
８ａを駆動させて自動弁１０３ｂを開口し、第１
ストロークポンプ９３を駆動させて制御装置に記
憶させておいたＮ／10―硫酸溶液の滴定値（Ｔ）
１を滴下する。本操作により塩化物イオン定量容
器内の液はPH5.0となる。次いで塩化物イオン電
極１００ａを用いて当該液の塩化物イオン濃度
（Cl）１（mg／）を定量し、本値（Cl）１を制
御装置に記憶させておく。

次に採取ビン８２ｂ内の流出液についてはOH
イオンと塩化物イオンの定量を行なう。定量に先
だつてマグネチツクスターラ８４ｂを駆動させ、
流出液を十分に撹拌する。まずOHイオンの定量
について説明すると、自動弁８６ｂを開口し、流
出液の一部を第１連絡管８７ｂを用いて滴定容器
８５ｂに採取する。なおレベルスイツチ９０ｂに
より液面を検出し、液量が100mlになつた時に自
動弁８６ｂを閉じる。次にマグネチツクスターラ
８９ｂを駆動して液を撹拌し、第２ストロークポ
ンプ１０４を始動させるとともに自動弁１０７ａ
を開口し、Ｎ／10―硫酸溶液を小量ずつ加え、前
述したと同じように液のPHが5.0になるまで滴定
を行なう。液のPH5.0になるまでに要した第２ス
トロークポンプ１０４のパルスカウント数より制
御装置によつて滴定値（Ｔ）２（ml）を演算さ
せ、本滴定値（Ｔ）２を記憶させる。

次に塩化物イオンの定量については、自動弁９
４ｂを開口して同じように100mlの流出液を塩化
物イオン定量容器９６ｂに受け、そしてマグネチ
ツクスターラ９８ｂを駆動させて撹拌しながら先
程記憶させておいたＮ／10―硫酸溶液の滴定値
（Ｔ）２を滴下し、液のPHを5.0に調節する。次い
で塩化物イオン電極１００ｂで液中の塩化物イオ
ンの濃度（Cl）２（PH／）を測定し本値
（Cl）２を制御装置に記憶させておく。

前述した湿潤体積の自動測定機５６によつて自
動的に測定された陰イオン交換樹脂３２の体積が
制御装置に入力されているので本体積の値と、滴
定値（Ｔ）１，（Ｔ）２および定量値（Cl）１，
（Cl）２から以下の式より陰イオン交換樹脂３２
の総交換容量および中性塩分解容量が求められ
る。

弱塩基性交換容量＝（Ｃｌ）１×（１００＋（Ｔ）１）／３５．５×Ｖ×１０^４−（Ｔ）２×ｆ／Ｖ（meq
／ml）中性塩分解容量＝（Ｃｌ）２×（１００＋（Ｔ）２）／３５．５×Ｖ×１０^４＋（Ｔ）２×ｆ／Ｖ（meq／m
l）総交換容量＝弱塩基性交換容量＋中性塩分解容量なお、Ｖは陰イオン交換樹脂の体積（ml）であ
り、ｆはＮ／10―硫酸溶液のフアクタである。

また、本式は各流出液を採取ビン８２ａ，８２
ｂに１受け、この流出液の100mlの滴定容器あ
るいは定量容器に受けた場合の式である。

なお、本計算式を制御装置にあらかじめ記憶さ
せておけば、制御装置でこれらの値を演算させる
ことができ、またプリンタによりプリントして出
力させることも可能である。

以上説明したごとく本装置においては陽イオン
交換樹脂あるいは陰イオン交換樹脂の総交換容量
あるいは中性塩分解容量を自動的に測定でき、か
つカチオン筒１あるいはアニオン筒１５を複数本
設け、それに対応する採取ビンを多数設置するこ
とにより一度に多数の試料の分析が可能となり、
当該分析の能率を飛躍的に向上させ、かつ誤操作
も皆無となり測定値の信頼性が向上し、産業に与
える利益は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は総交換容量あるいは中性塩分解容量を
測定するための従来の装置の説明図であり、第２
図、第３図はいずれも本発明の実施態様の一例の
説明図である。１……陽イオン交換樹脂交換容量測定筒、２…
…連通管、７……脱塩水槽、８……塩化ナトリウ
ム溶液槽、９……塩酸水溶液槽、１１……ブロー
管、１２……試料採取管、１５……陰イオン交換
樹脂交換容量測定筒、１６……連通管、２２……
硫酸ナトリウム溶液槽、２３……アンモニア水
槽、２５……ブロー管、２６……試料採取管、３
０……陽イオン交換樹脂、３２……陰イオン交換
樹脂、３１，３３，３４……メスフラスコ、５３
……逆洗水管、５５……逆洗排水管、６０……発
光器、６１……受光器、６７……採取ビン、７０
……滴定容器、７２……連絡管、７６……PH電
極、７７……滴定液槽、７８……ストロークポン
プ、８２……採取ビン、８５……滴定容器、８７
……第１連絡管、９１……PH電極、９２……滴定
液槽、９３……第１ストロークポンプ、９５……
第２連絡管、９６……塩化物イオン定量容器、１
００……塩化物イオン電極、１０４……第２スト
ロークポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】１酸水溶液槽、アルカリ水溶液槽、塩水溶液
槽、脱塩水槽などの槽と交換容量測定筒の上部と
をそれぞれ自動弁を介して連通管で接続し、また
交換容量測定筒の下部と試料採取容器とを自動弁
を介して試料採取管で接続するとともに、交換容
量測定筒の下部に自動弁を付設したブロー管を接
続し、別に設けた制御装置によつて、当該制御装
置にあらかじめ入力したプログラムに従つて各自
動弁を閉開させることにより既定量の各槽の溶液
および脱塩水を交互に交換容量測定筒に自動的に
通液するとともに、交換容量測定筒に充填したイ
オン交換樹脂のイオン交換容量の測定に必要な流
出液を試料採取容器に自動的に採取し、他はブロ
ー管から自動的に排出するようにしたイオン交換
樹脂の交換容量自動測定装置であつて、交換容量
測定筒の材質を光が通過する材質とするとともに
交換容量測定筒内に充填したイオン交換樹脂を逆
洗できるように、交換容量測定筒に十分なフリー
ボードを形成させ、また交換容量測定筒の下部と
脱塩水槽とを自動弁を介して逆洗水管で接続する
とともに、交換容量測定筒の上部に自動弁を付設
した逆洗排水管を接続し、さらに交換容量測定筒
の周囲を自動的に上下に可動する発光器とそれに
対応する受光器を付設し、制御装置にあらかじめ
入力したプログラムに従つて、自動的にイオン交
換樹脂を逆洗し、その後沈整し、沈整したイオン
交換樹脂面の高さを前記発光器と受光器によつて
自動的に検出するようになしたことを特徴とする
イオン交換樹脂の交換容量自動測定装置。２試料採取容器と、滴定容器あるいは定量容器
とを自動弁を介して連絡管で接続し、また滴定容
器あるいは定量容器にPH電極あるいは塩化物イオ
ン測定電極を挿入するとともに、当該滴定容器あ
るいは定量容器と酸滴定液槽あるいはアルカリ滴
定液槽とをストロークポンプを介して接続し、イ
オン交換容量の測定に必要な流出液の全量を試料
採取容器に受けた後に、制御装置にあらかじめ入
力したプログラムに従つて一定量の当該流出液を
自動的に滴定容器あるいは定量容器に移し、次い
でPH電極とストロークポンプを用いて滴定容器内
の流出液の酸濃度、あるいはアルカリ濃度を自動
的に滴定するか、あるいは塩化物イオン測定電極
を用いて当該流出液の塩化物イオンを自動的に定
量するようになした特許請求の範囲第１項記載の
イオン交換樹脂の交換容量自動測定装置。