JPS646694B2 - - Google Patents

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JPS646694B2
JPS646694B2 JP16443881A JP16443881A JPS646694B2 JP S646694 B2 JPS646694 B2 JP S646694B2 JP 16443881 A JP16443881 A JP 16443881A JP 16443881 A JP16443881 A JP 16443881A JP S646694 B2 JPS646694 B2 JP S646694B2
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JP
Japan
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solution
hedta
sample
ions
tank
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JP16443881A
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English (en)
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JPS5866048A (ja
Inventor
Yoshiaki Arai
Takashi Shirakashi
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/42Measuring deposition or liberation of materials from an electrolyte; Coulometry, i.e. measuring coulomb-equivalent of material in an electrolyte
    • G01N27/44Measuring deposition or liberation of materials from an electrolyte; Coulometry, i.e. measuring coulomb-equivalent of material in an electrolyte using electrolysis to generate a reagent, e.g. for titration

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  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
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  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、河川水や下水処理水中の硝酸イオン
濃度を測定する装置に関するものである。
硝酸イオンの分析方法としては、比色法、イオ
ン電極法、ポーラログラフ法が知られている。比
色法にはブルシンを用いて直接発色させる方法、
Cu―Cd合金カラムを用いてNo2 -に還元して発色
させる方法及びデバルタ合金を用いてNH3に還
元して定量する方法などが広く用いられている。
イオン電極法は簡便な定量法であり、水質の分析
には適しているが、妨害物質の影響も大きく、電
極の安定性にも問題が残されている。ブルシンに
よる方法は、妨害物質の影響が大きく、還元によ
る方法は、No2 -やNH4 +が妨害を与えるため、こ
れらを前処理で除去するか、あるいは予め分析し
ておく必要があり、操作手順が複雑で連続測定に
は不適である。
ポーラログフ法は、NO3 -が触媒の共存下で電
解還元されることを利用し、電流値の増加を測定
してその濃度を定量するものであるが、除酸素を
完全に行うまでに時間を要することと、ポーラロ
グラフ測定装置が一般的でないことが問題として
挙げられる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、妨
害物質の影響が少なく、操作が簡便で、しかも測
定条件を厳密にする必要のない硝酸イオン濃度自
動測定装置を提供することを目的とする。
本発明はNH4 +イオンの影響のないポーラグラ
フ法の原理を応用したものであり、具体的には次
の通りである。
水溶液中のNO3 -イオンは水銀電極によつて直
接には電解還元されないが、Cr()―hedta
(HEDTA=H3hedta:N′―(2―ヒドロキシエ
チル)エチレンジアミン―N,N,N′―三酢酸)
錯体を共存させると、電解によりCr()―
hedtaが生成し、このCr()錯体が触媒となつ
てNO3 -イオンを還元する。この反応を利用すれ
ば、電解に要した電気量からNO3 -イオンを定量
することができる。
本実験操作中に起こる反応は、つぎの(1)〜(6)式
で示される〔(1)、(2)式;前電解、(5)、(6)式;
NO3 -還元反応〕 Cr3++e→Cr2+ (1) Cr2++O→Cr3++R (2) Cr2++hedta→Cr()−hedta (3) Cr()−hedta+Cr3+→Cr()−hedta+Cr2+
(4) Cr()−hedta+e→Cr()−hedta (5) 6Cr()−hedta+NO3 -+8H+→6Cr()−
hedta+NH3OH++2H2O (6) 試料溶液中には酸素などの還元されやすい物質
(O)が含まれているためこれを除去する必要が
ある。まず、hedtaが共存しない状態でCr3+イオ
ンのみを加えて前電解を行うと(1)、(2)式の反応が
くり返される。酸素などがすべて還元されると(2)
の反応は消失し、(1)の反応のみが進行するため溶
液内にCr2+イオンが蓄積し始める。なおRは還元
された物質である。この時点で前電解を終了し、
電解を中止してhedtaを加えると溶液内では(3)、
(4)および(6)式の反応が進行するが、(3)、(4)式の反
応は速いため溶液内のクロムはほとんどCr()
―hedta錯体となる。
次にCr()―hedta錯体を還元できる初期電
圧に設定し、ふたたび電解を行うと(5)、(6)の式が
反応がくり返される。溶液内のNO3 -イオンがす
べて還元されると(5)の反応のみが進行し、溶液中
にCr()―hedta錯体が蓄積し始める。したが
つて、前電解時にCr2+が蓄積され始めるときか
ら、Cr()―hedta錯体が蓄積し始めるまでに
要した電気量がNO3 -を還元するのに要した電気
量に相当し、これが溶液中に存在していたNO3 -
の量に比例することになる。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に
説明する。
第1図及び第2図は本発明の一実施例を示すも
のであり、第1図は全体構成、第2図は電解セル
の構造を示している。図において、1は測定・制
御部、2は緩衝溶液槽、3はクロム溶液槽、4は
ヘタ(hedta)溶液槽、5は希釈水(蒸留水)
槽、6は検水槽、7〜11は計量管、12及び1
3は水銀吸着塔(キレート樹脂を充填した水溶液
槽)、14はN2ボンベ、15はアルカリ性ピロガ
ロール溶液槽、16はバツフアータンク、17は
廃液タンク、18〜20はエアポンプ、21〜2
5は3方電磁弁、26〜32は電磁弁、33は手
動弁、34は丸型の撹拌子34Aを備えたマグネ
チツクスターラー、40はこのスターラー34上
に載置された電解セルである。
電解セル40は、第2図に示すようにガラス製
容器401の底部に作用電極である水銀プール4
02を設け、塩化ビニル製の蓋403に作用電極
の陽極404、基準電極405、終点電位測定用
の電極406及び407、N2ガス入口408、
試薬・試料注入口409、N2ガス出口410、
廃液排出管411をそれぞれ取付けた構造となつ
ている。前記陽極404としては白金線を用い、
一端部にグラスフイルタ412A及び寒天橋41
3Aを配設し、内部に0.5mol/lのK2SO4溶液4
14Aを収容した絶縁管415A内に白金線40
4を挿入して試料溶液と隔離するようになつてい
る。また、基準電極405は、飽和甘こう電極
(飽和カロメル電極:SCE)を用い、陽極404
と同様に寒天橋413B等により試料溶液と隔離
している。
前記3方電磁弁21は、前記緩衝溶液槽2、計
量管7及びエアポンプ18にそれぞれ配管され
て、計量管7と緩衝溶液槽2、エアポンプ18と
が切換えによつて各々連通するようになつてい
る。同様に、3方電磁弁22は、クロム溶液槽
3、計量管8及びエアポンプ18にそれぞれ配管
され、また3方電磁弁23はヘタ(hedta)溶液
槽4、計量管9及びエアポンプ18にそれぞれ配
管されている。また、3方電磁弁24は希釈水槽
5、計量管10及びエアポンプ19に、3方電磁
弁25は検水槽6、計量管11及びエアポンプ1
9にそれぞれ配管されている。各計量管7,8,
9,10,11は各々電磁弁26,27,28,
29,30を介して前記電解セル40の試薬・試
料注入口409に配管されている。前記検水槽6
には検水取水管が配管され、これに手動弁33が
挿設されている。
一方、前記N2ボンベ14は電磁弁31、アル
カリ性ピロガロール溶液槽15を介して前記電解
セル40のN2ガス入口408に配管され、電解
セル40のN2ガス出口410には水銀吸着塔1
2,13が順次接続され、これらによつてN2
ス流通路が形成されている。また、前記電解セル
40の廃液排出管411にはバツフアータンク1
6を介して廃液タンク17が接続されており、バ
ツフアータンク16には電磁弁32を介してエア
ポンプ20が接続されている。
前記測定・制御部1は点線で示すように電解セ
ル40の陽極404、基準電極405、終点電位
測定用の電極406,407(終点電位測定用電
極の一方の電極406は水銀プール402と同電
位である)にそれぞれ接続されている。また、図
示しないが、各3方電磁弁21〜25、電磁弁2
6〜32、エアポンプ18〜20にも接続されて
いる。この測定・制御部1は、電解分析時にヘタ
(hedta)溶液を注入した時点からNO3 -イオンの
還元が終了した時点までの間の電流値及び時間を
測定し、NO3 -イオンを還元するに要した電気量
を積算して記録する機能、終点電位を検出する機
能及びシーケンス制御機能を具備している。
次に、測定動作について述べる。検水槽6には
手動弁33の開度調整により検水を常にオーバー
フローさせておく。検水の計量注入に際しては、
まず3方電磁弁25を計量管11とエアポンプ1
9が連通する側に切換え、エアポンプ19の作用
により計量管11内を減圧する。この後、3方電
磁弁25を計量管11と検水槽6が連通する側に
切換えて検水を計量管11内に吸入する。吸入
後、計量管11内を大気圧にし、計量レベルを求
める。次に、電磁弁30を開いて検水を電解セル
40の容器401内に注入する。このとき、検水
については計量管11内に圧力をかけ、電磁弁3
0、配管内に液が残存しないようにする。希釈
水、試薬の計量注入も検水と同様な方法で行う。
検水を電解セル40内に注入した後、酢酸ナト
リウム、グリシン、塩化カリウム、硫酸銅及び酢
酸の水溶液を入れた緩衝溶液槽2及びクロムミヨ
ウバン水溶液を入れたクロム溶液槽3より緩衝溶
液及びクロム溶液を注入し、室温でN2ボンベ1
4よりアルカリ性ピロガロール溶液槽15を通し
てN2ガスを通じながらマグネチツクスターラー
34でかきまぜ、6〜8mAの電流値で前電解を
行う。溶液電位が急激に変化した時点で前電解が
終了したものと考え、電解を中止する。なお緩衝
液として硫酸銅を含有させた理由については次の
通りである。即ち、実試料中には配位能力を有す
る各種の物質が存在し、(1)式によつて生成される
Cr2+イオンと錯体を形成し、反応を複雑にする可
能性がある。そこでCuイオンを共存させること
により配位能力を有する各種物質と錯体を形成さ
せ、反応の終点を明瞭にするようにしたものであ
る。
ここで、N′―(2―ヒドロキシエチル)エチ
レンジアミン―N,N,N′―三酢酸三ナトリウ
ム水溶液を入れたヘタ(hedta)溶液槽4よりヘ
タ(hedta)溶液を注入する。溶液電位が安定し
た後、初期電解電圧(Ei)をCr()―hedta錯
体の半波電位に近い値に設定し、再び電解を開始
してNO3 -イオンを還元する。この還元過程で溶
液電位が急激に変化した時点を還元終了点とす
る。(hedta)溶液を注入した時点からNO3 -イオ
ンの還元が終了した時点の間の電流及び時間は測
定・制御部1において測定され、これをもとに積
算器によりNO3 -イオンを還元するに要した電気
量が積算され、記録される。
以上の操作手順はシーケンス制御によつて設定
され、自動的に測定が行われる。また、その後の
液処理も同様にシーケンス制御によつて自動的に
行われる。即ち、セル40の廃液はエアポンプ2
0の作用によりバツフアータンク16に吸入さ
れ、ここから廃液タンク17に送液される。この
後、セル40内の洗浄及び電極洗浄を希釈水槽5
より希釈水を注入して行い、洗浄後排出する。こ
の工程は3回以上行つて電極の安定性を確保す
る。
なお、電解セル40から排出されるN2ガスに
は、微量ではあるが水銀蒸気が含まれている可能
性があるので、N2ガス出口410より水銀吸着
塔12,13を通して排気し、水銀を除去してい
る。また、電極としての水銀プール402は、
時々感度が低下するので、0.3N―HNO3溶液中
に一夜放置して洗浄する必要がある。更に、ブラ
ンクセツトは、希釈水を用いて上記の工程で行
い、前電解の終点電位をセツトする。スパンセツ
トは、NO3 -5μmol(NO3 -―N1.4mg/l)の溶液を
用い、初期電解電圧(Ei)と電解終点電位を求め
てセツトする。
以上のように本発明によれば、Cr()―
hedta錯体を触媒として用い、電解分析によつて
硝酸イオン濃度を求める場合、試料・試薬供給部
にエアポンプ、計量管、電磁弁等による負圧計量
機能を持たせるとともに、N2ガス流通路、洗
浄・排液部を含めてシーケンス制御を行つて自動
的にNO3 -の還元に要した電気量(これはNO3 -
の量に比例しており、硝酸イオン濃度に相当す
る)を測定するようにしたので、次のような利点
がある。
(1) 妨害物質の影響が少なく、特にNo2 -及び
NH4 +の影響がない。
(2) NO3 -の絶対量を測定しているため、測定条
件を厳密にする必要がなく、検量線も測定の都
度描く必要はない。
(3) 電極は寒天橋により試料溶液と隔離してあ
り、3回以上蒸留水で洗浄するため、電極の安
定性も十分である。
(4) 比色法などと比べた場合、前処理などが不要
で、操作も簡便である。
(5) 緩衝液によりPHの影響がなくなる。
(6) 初期電解電圧や試料計量量を変化させること
によつて、海水などのより希薄な系へも適用で
きる。
(7) 測定時間は洗浄時間を含めても約20分であ
り、短時間で測定できる。
(8) 検水槽より負圧計量法により計量注入するの
で、バツチ測定にも、連続測定にも適用でき
る。
(9) シーケンス制御により順序よく測定手順が進
められるとともに、良好な測定環境が維持され
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る硝酸イオン濃度自動測定
装置の一実施例を示す構成図、第2図は同実施例
における電解セルの構成図である。 1…測定・制御部、2…緩衝溶液槽、3…クロ
ム溶液槽、4…hedta溶液槽、5…希釈水槽、6
…検水槽、7〜11…計量管、12及び13…水
銀吸着塔、14…N2ボンベ、15…アルカリ性
ピロガロール溶液槽、16…バツフアータンク、
17…廃液タンク、18〜20…エアポンプ、2
1〜25…3方電磁弁、26〜32…電磁弁、3
3…手動弁、34…マグネチツクスターラー、4
0…電解セル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水銀プール、陽極、基準電極、終点電位測定
    用電極、N2ガス入口、N2ガス出口、試料・試薬
    注入口、廃液排出管を具備した電解セルと、緩衝
    溶液槽、3価のクロムイオンを含むクロム溶液
    槽、hedta溶液槽、希釈水槽、試料槽の各試料、
    試薬をエアポンプ、計量管、電磁弁等によつて負
    圧計量して前記電解セルに各々供給する試料・試
    薬供給部と、前記電解セルにN2ガスを流通させ
    るN2ガス流通路と、前記電解セルの廃液を排出
    する排液処理部と、電解分析時にhedta溶液を注
    入した時点からNO3 -イオンの還元が終了した時
    点の間の電流値及び時間を測定し、NO3 -イオン
    を還元するに要した電気量を積算する機能、溶液
    電位を検出し、その所定の変化率から反応の終点
    を検知する機能、前記試料・試薬供給部、N2
    ス流通路及び排液処理部の各動作を所定の手順で
    制御するシーケンス制御機能を有する測定・制御
    部とを備えてなり、 クロム溶液を電解セル内に注入することにより
    試料中のNO3 -イオン以外の還元されやすい物質
    を還元してその還元終了時を溶液電位により検知
    し、 次いでhedta溶液を電解セル内に注入した後Cr
    ()―hedta錯体を還元できる電位に設定して
    電解を行い、これによりNO3 -イオンを還元する
    ことを特徴とする硝酸イオン濃度自動測定装置。
JP16443881A 1981-10-15 1981-10-15 硝酸イオン濃度自動測定装置 Granted JPS5866048A (ja)

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