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JP3395671B2 - 高塩類含有溶液中のアミン類の分析方法 - Google Patents
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JP3395671B2 - 高塩類含有溶液中のアミン類の分析方法 - Google Patents

高塩類含有溶液中のアミン類の分析方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高塩類含有溶液中の
アミン類の分析方法に係り、詳しくは、金属陽イオン
高濃度に含有する溶液中のアミン類をイオンクロマトグ
ラフ(以下「IC」と称す。)により容易かつ高精度に
定量する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ICは、イオン交換カラムに注入したサ
ンプルを、移動相としての溶離液で溶出させ、イオン種
毎の保持時間(イオン交換体への親和力)の差により各
イオンを分離して定量する方法であり、水中のイオンを
簡便かつ精度よく分析することができることから、幅広
い分野で利用されている。
【0003】このICによりアルカリ金属イオンやアル
カリ土類金属イオンを定量する方法も知られており(特
開平7−5159号公報)、ICによるアルカリ金属イ
オン又はアルカリ土類金属イオンの定量に当り、クラウ
ンエーテルを担持した固定相(陽イオン交換カラム)又
はクラウンエーテルを添加した移動相(溶離液)を用い
ることで、イオンの分離度を高めることができることが
報告されている(「第14回イオンクロマトグラフィー
討論会講演要旨集」(1997年11月6日,7日)第
4頁〜第5頁「2 イオンクロマトグラフの応用範囲を
広げる新しい陽イオン交換カラムの利用」)。
【0004】また、クラウンエーテルとアルカリ金属イ
オン又はアルカリ土類金属イオンとが錯体を形成するた
め、クラウンエーテルを含む移動相を用いることでIC
の保持挙動を変化させることができることも報告されて
いる(「第14回イオンクロマトグラフィー討論会講演
要旨集」(1997年11月6日,7日)第36頁〜第
37頁「16 ポリエーテル化合物を添加した移動相に
よるアルカリ金属及びアルカリ土類金属イオンの保持挙
動」)。
【0005】ICは、モノエタノールアミン(MEA)
等のアミン類の定量にも利用されており、特開平7−2
09271号公報には、高濃度のMEAと少量のアンモ
ニアを含む試料中のMEAとアンモニアとを定量するた
めに、アンモニアについては予めこれを蒸留により分離
してICで定量する方法が記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、金属陽イ
オンの定量及びアミン類の定量にICを利用することは
知られているが、高濃度に金属陽イオンを含有する溶液
中のアミン類をICで定量しようとすると、陽イオン交
換カラムにおける、金属陽イオン、特にカリウムイオン
(K)の保持性能とMEA等のアミン類の保持性能と
が近似しているために、これらを互いに分離して定量す
ることは困難である。なお、特開平7−209271号
公報に記載されているように、ICによる定量に先立
ち、蒸留等でアミン類を分別することも考えられるが、
このような前処理を行うことは操作が煩雑となり、また
装置も複雑となり好ましくない。
【0007】なお、ごみ焼却炉等の各種焼却炉から排出
される飛灰及び焼却灰中に含まれるダイオキシン類の処
理方法としては、従来より、様々な提案がなされてお
り、MEA等のアミン類を用いてダイオキシン類を分解
する方法が提案されている(特願平10−29789
号,同10−39141号)。この方法において、アミ
ン類によるダイオキシン類の分解効果を確認するために
は、飛灰や焼却灰中のアミン類、即ち、高濃度の金属陽
イオンが共存する試料中のアミン類を定量することが必
要となる。また、ボイラ系復水やドレン水、その他各種
の冷却水系における水質管理等においても、高濃度に
属陽イオンを含有する溶液中のアミン類を定量すること
が必要となる。
【0008】このようなことから、ICにおいて、金属
陽イオンを高濃度に含有する高塩類含有溶液中のアミン
類を効果的に他の金属陽イオンと分離して精度良く定量
する技術の開発が切望されている。
【0009】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、ICにより金属陽イオンを高濃度に含有
する高塩類含有溶液中のアミン類を容易かつ高精度に定
量する方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の高塩類含有溶液
中のアミン類の分析方法は、金属陽イオンを高濃度に含
有する高塩類含有溶液中のアミン類をICにより定量す
る方法において、クラウンエーテル類を含む溶離液を用
いることを特徴とする。
【0011】クラウンエーテルは、エーテル結合鎖で囲
まれた空孔を有し、また、酸素原子によるマイナス電荷
を有する。従って、 酸素原子のマイナス電荷と金属陽イオンのプラスの
電荷による静電配位相互作用 クラウンエーテルの空孔の大きさと金属陽イオンの
イオン半径との適合性によって、空孔内に金属陽イオン
を取り込み、錯体を形成することで当該金属陽イオンの
陽イオン交換カラムへの保持性能を変化させる。この保
持性能の変化の度合いは、上記の静電配位相互作用の
程度により左右され、また、クラウンエーテルに取り込
まれる金属陽イオンの選択性は上記の適合性により決
定される。
【0012】例えば、18−クラウン−6(以下「18
C6」と記す。)は、直径2.6〜3.2Åの空孔を有
し、イオン半径1.38ÅのK+をこの空孔内に取り込
むことによってK+の陽イオン交換カラムに対する保持
性能を変化させることができるため、18C6を添加し
た溶離液を用いることで、ICによるMEAとK+との
分離、定量が可能となる。
【0013】このように、本発明では、アミン類との保
持性能が近似していて、現状ではICによる分離が困難
な金属陽イオン種に応じて、適当なクラウンエーテルを
選択して溶離液に添加することにより、当該金属陽イオ
ンの保持性能をアミン類の保持性能と異なるものとする
ことで、これらを効果的に分離して定量することが可能
となる。
【0014】なお、本発明において、溶離液中のクラウ
ンエーテルの濃度は0.005〜0.5mmol/Lと
するのが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0016】本発明の高塩類含有溶液中のアミン類の分
析方法は、溶離液にクラウンエーテル類を添加して用い
ること以外は、通常のICの操作及び装置で実施するこ
とができる。
【0017】溶離液に添加するクラウンエーテル類とし
ては、前述の18C6の他、15−クラウン−5(15
C5)、24−クラウン−8(24C8)、窒素原子を
含んだクリプタンド等を用いることができ、保持性能を
変化させたいイオン種、即ち、アミン類と保持性能が同
等のイオン種のイオン半径に応じて、適当な空孔径のも
のを適宜選択使用する。
【0018】溶離液に添加するクラウンエーテル類の濃
度は、保持性能を変化させたいイオン種をアミン類の保
持性能と異なるものとすることができ、かつ、他のイオ
ン種の保持性能に大きな影響を及ぼさない程度であれば
良く、通常の場合、溶離液中の濃度が0.005〜0.
5mmol/L、好ましくは、0.005〜0.1mm
ol/L、特に、0.01〜0.05mmol/L程度
とするのが望ましい。
【0019】なお、本発明において用いる溶離液は、ク
ラウンエーテル類を添加したこと以外は通常のICの溶
離液と同様のものであり、例えば、メタンスルホン酸、
トリフルオロ酢酸、シュウ酸、ジアミノプロピオン酸等
の有機酸の1〜50mmol/L水溶液を用いることが
できる。
【0020】このような本発明の高塩類含有溶液中のア
ミン類の分析方法は、各種アルカリ金属塩、アルカリ土
類金属塩等の金属陽イオンの塩類と、MEA等のアミン
類とを含み、その塩類含有量がアミン類含有量の100
倍以上であるような高塩類含有溶液中に対して特に有効
に適用される。
【0021】このような高塩類含有溶液中としては、ボ
イラ系復水やドレン水、その他各種の冷却水系の水等が
挙げられる。前述のダイオキシン類の分解のために、ア
ミン類を添加して得られる飛灰や焼却灰中のアミン類の
定量の場合のように、水溶液ではない試料を適用する場
合には、これを超純水に添加して混合、攪拌し、水相に
測定対象の成分を溶出させてIC分析に適用すれば良
い。
【0022】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0023】実施例1(分離性能の評価) 試薬としてメタンスルホン酸、ナトリウムイオン(Na
+),アンモニウムイオン(NH4 +),カリウムイオン
(K+)の各標準液(100mg/L)、18クラウン
6及びMEA標準液を準備した。MEA標準液はMEA
1gを1000mL容量のフラスコに採り、塩酸を1〜
2滴加えた後、超純水を1000mLの標線まで加えた
ものである。各標準液はICの測定に際して、適宜超純
水で稀釈した。
【0024】下記装置及び測定条件を採用し、Na+
NH4 +,K+,MEAの混合標準液(各々10mg/
L)を50μL注入してIC分析を行ったときの測定結
果を図1に示す。
【0025】 [装置及び測定条件] イオンクロマトグラフ:ダイオネクス社製「DX−AQ−2211」 ガードカラム :ダイオネクス社製「IONPAC陽イオンカラム −CG10(4×50mm)」 分離カラム :ダイオネクス社製「IONPAC陽イオンカラム −CS10(4×250mm)」 サプレッサー :ダイオネクス社製「カチオンオートサプレッサー CSRS−II」 検出器 :電気伝導度検出器 オートサンプラー :ダイオネクス社製「DAS−80」 データ処理機 :ダイオネクス社製「ワークステーションPeak net−DAC8−1000」 溶離液 :メタンスルホン酸濃度20mmol/L,18ク ラウン6濃度0.05mmol/Lの水溶液 流速 :1.20mL/min 実施例2,3、比較例1(分解性能の評価) 溶離液として、各々下記のものを用いたこと以外は実施
例1と同様にしてIC分析を行い、その測定結果をそれ
ぞれ図2,図3,図4に示した。
【0026】 [溶離液] 実施例2 :メタンスルホン酸濃度20mmol/L,18クラウン6濃度 0.1mmol/L水溶液 実施例3 :メタンスルホン酸濃度20mmol/L,18クラウン6濃度 0.5mmol/L水溶液 比較例1 :メタンスルホン酸濃度20mmol/L水
溶液 実施例1〜3及び比較例1の結果から、次のことが明ら
かである。即ち、移動相(溶離液)に20mmol/L
のメタンスルホン酸のみを含む水溶液を用いた場合(比
較例1:図4)には、K+及びMEAの分離が行われて
いない。これに対して、移動相(溶離液)に更に0.0
5mmol/L,0.1mmol/L,0.5mmol
/Lの18C6を各々添加した場合(実施例1,2,
3:図1,2,3)には、K+とMEAとが分離されて
いる。ただし、18C6が0.5mmol/Lの場合
(実施例3:図3)には、NH4 +(イオン半径1.45
Å)が18C6の影響でMEAと重なってしまう。ま
た、18C6が0.1mmol/Lの場合(実施例2:
図2)には、良好に分離されるものの、K+のピークが
若干テーリングする傾向がある。18C6が0.05m
mol/Lの場合(実施例1:図1)には、良好な分離
が行われると共に、K+のピークのテーリングも抑えら
れ、最良な結果が得られた。
【0027】実施例4(MEA分析の再現性の評価) 混合標準液として、MEAを0.5mg/L,1mg/
L,1.5mg/L,10mg/L,20mg/L濃度
にそれぞれ調製したものを用いたこと以外は実施例1と
同様にして各混合標準液に対してIC分析を行った。測
定は各々6回行い、標準偏差、平均値、変動係数を求
め、結果を表1に示した。また、この結果をもとに作製
した検量線を図5に示す。
【0028】
【表1】
【0029】表1より明らかなように、0.5mg−M
EA/Lの混合標準液の場合には、変動係数が21.7
%と若干大きいが、その他の混合標準液では、変動係数
は0.6〜3.6%と10%以下であり、十分に実用的
な再現性が得られることが確認された。また、図5の検
量線では、18C6を添加しない溶離液を用いた場合と
殆ど同様の結果が得られ、少なくとも1mg−MEA/
LのMEAを高精度に定量可能であることが分かる。
【0030】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の高塩類含有
溶液中のアミン類の分析方法によれば、金属陽イオンを
高濃度に含有する高塩類含有溶液中のアミン類を、特殊
なカラムや複雑な操作を必要とすることなく、容易かつ
高精度に定量することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1におけるIC分析の結果を示す測定図
である。
【図2】実施例2におけるIC分析の結果を示す測定図
である。
【図3】実施例3におけるIC分析の結果を示す測定図
である。
【図4】比較例1におけるIC分析の結果を示す測定図
である。
【図5】実施例4で作製した検量線を示すグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−72059(JP,A) 特開 平2−101050(JP,A) 澁川明正ら,ホスト−ゲスト相互作用 の高速液体クロマトグラフィーへの応 用,ぶんせき,1986年12月,1986 (12),p.849−856 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 30/26 G01N 30/88

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属陽イオンを高濃度に含有する高塩類
    含有溶液中のアミン類をイオンクロマトグラフにより定
    量する方法において、クラウンエーテル類を含む溶離液
    を用いることを特徴とする高塩類含有溶液中のアミン類
    の分析方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、溶離液中のクラウン
    エーテル類濃度が0.005〜0.5mmol/Lであ
    ることを特徴とする高塩類含有溶液中のアミン類の分析
    方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、高塩類含有溶
    液が、ボイラ系復水、ボイラ系ドレン水、冷却水系の
    水、アミン類添加飛灰溶出水、又はアミン類添加焼却灰
    溶出水であることを特徴とする高塩類含有溶液中のアミ
    ン類の分析方法。
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US12115467B2 (en) * 2019-06-14 2024-10-15 Daicel Corporation Amine separation method using liquid chromatography

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澁川明正ら,ホスト−ゲスト相互作用の高速液体クロマトグラフィーへの応用,ぶんせき,1986年12月,1986(12),p.849−856

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