JP5019663B2

JP5019663B2 - 不純物イオン除去装置

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Publication number: JP5019663B2
Application number: JP2012513379A
Authority: JP
Inventors: 洋登増長; 昇丸山
Original assignee: Nichiri Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nichiri Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2031-09-13
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Description

本発明は、溶液中に含まれる不純物イオンの除去装置に関するものである。

本発明は、広く、化学分析、合成、処理一般向けに適する溶液中に含まれる不純物イオンの除去装置に関するものであり、特にイオンクロマトグラフ（装置）に好適に用いられるサプレッサー（イオン除去装置）、溶離液の精製装置を提供するものである。イオンクロマトグラフィー（分離操作方法）においてサプレッサーが提案されて久しく、あらためて説明するまでもなく、分離カラムに溶離液を流し、分離カラムに吸着したイオンを分離・溶出してこれを検出器にかける際、検出対象イオン以外のバックグラウンドとなる電解質イオンを除去して高感度の分析値を得ようとするものである。サプレッサーの方式としては大きくは２通りの方式があり、カラム型とイオン交換膜型があり、前者はカラムにＨ型陽イオン交換樹脂またはＯＨ型陰イオン交換樹脂を充填してバックグランドになる検出対象以外のイオンをイオン交換により取り除き、後者はイオン交換膜を介してバックグラウンドとなる検出対象以外のイオンを取り除く方式となっている。さらに電界を加えて、電気分解との組み合わせで連続操作を可能としている。

本発明はカラム型で電界を加えるタイプであり、本発明に近い代表的なサプレッサーとしていくつか挙げると、先ず、カラム型で電界を組み合わせた特表２００２−５０９２３８号公報記載のサプレッサーがある。カラムに陽イオン交換樹脂を充填し、さらにカラムの側端上部と下部に陽イオン交換膜を介して電極(上部：陰極、下部：陽極)が取り付けられ、カラム上部から検査対象イオン（この場合は陰イオン）を含む溶離液が導入されると、バックグラウンドになる陽イオンがカラム中の陽イオン交換樹脂に吸着されて取り除かれる。さらに陽イオン交換膜で仕切られ、電極が取り付けられた両電極チャンバー内に水が導入され、同チャンバー内に水の電気分解でヒドロニウムイオン、ヒドロオキシドイオンが作られる。陽イオン交換膜を介してカラム内に吸着した陽イオンを陰極のチャンバー内に電気移動させ、当該生成ヒドロオキシドイオンと反応させて塩基を生成し、水とともに系外へ排出される。一方でヒドロニウムイオンを生成した陽極のチャンバーでは、当該生成ヒドロニウムイオンが陽イオン交換膜を透過してカラム系内に電気移動し、ナトリウムイオンを吸着した陽イオン交換樹脂をヒドロニウムイオンで再生し、連続して運転可能としたものである。

さらにもうひとつ代表的なサプレッサーをあげると、やはりカラム型で電界を組み合わせた特開２００１−１８８０６３号公報記載のサプレッサーがある。水平に置いたカラムに陽イオン交換樹脂を充填し、両端にフイルタを介して電極がつけられ、カラム上端の電極寄りに溶液の入口、下端の反対電極寄りに溶液の出口を設けた構造である。カラム上端から検査対象イオン（この場合は陰イオン）を含む溶離液が導入されると、バックグラウンドになる陽イオンがカラム中の陽イオン交換樹脂に吸着されて取り除かれる。同時にカラムの両端に設けた電極で水の電気分解が起こり、発生したヒドロニウムイオン、ヒドロオキシドイオンが反対電極にむけて電気移動する。そこに電界により電気移動してきた陽イオンと反応して、塩基、水が生成し、電極付近の出口から電極反応生成ガス(酸素・水素ガス)と共に排出される。連続して脱陽イオンを可能としたものである。
しかしながら、それぞれの方式に一長一短があり、さらなる長時間安定操作性、検出液へのガスの混入防止ほか基本的な性能向上が問われ、併せてリサイクル化の促進という観点から戻り水の活用に制約を与えない工夫も要求される。

特開２００１−１８８０６３号公報特表２０００−５１０９５７号公報特表２００２−５０９２３８号公報特表２００４−５０８５４０号公報特表２００５−５３８３８２号公報特表２００８−５１３７９０号公報

前記したカラム型に電界を加えた代表的なサプレッサーにおいて前者の縦型カラムタイプでは検出感度のよい安定したデータが得られにくい限界があり、後者では検出感度のよいデータが得られにくい上に、混入ガスの影響があって、検出器にかける前処理としてガス抜き処理が避けられないという問題点を有していた。

上記課題を解決するため、検出感度に直接、影響する要素について検討した結果、カラムを流れる溶液中の検査対象イオンの拡散を抑制すればよく、そのためにはカラムの中に充填された樹脂層を流れる溶液の流れが細く、乱れの少ない速い流れとすることに気づいた。さらに、また、不純物イオンの除去という観点からすれば溶液は不純物陽イオンの交換能力のあるＨ型陽イオン交換樹脂の多く存在する陰イオン交換膜２７ｂ近辺を通過するように出口を設けたほうが有利ということで入口、出口の配置を決定することした。

しかし、カラムの中に充填された樹脂層を流れる溶液の流れを微細に制御することは残念ながら究極の微量液流の機器制御が困難である以上、装置の完成後の微調整による手段によらざるを得ない。
試行錯誤を繰り返し、バランスのとれた装置として、基本構造の発明を創作するにいたった。

検出感度の向上および安定性の確保という視点から検出対象イオンの一部を系外に散逸することも防止しなければならない。イオン量が少なくなれば電気伝導度検出器は小さいピークしか示さない。すなわち、感度低下の要因となる。前記した先行技術の中で後者のものはカラムの横出口２箇所から溶液と共に検査対象イオンも素通りしてしまっている。
従って、電極とイオン交換樹脂との間にイオン交換膜で仕切り膜をもうけて、サンプルイオンが電極で電気分解されないようにし、さらに、溶液が系外に排出されるのを防ぎつつ、電極反応で生ずるガスが系内に入り込まないようにする。さらに仕切り膜の選択により外部から電極部に導入する気泡排出促進の水から系内に不純物が浸入するのを防ぐことによって再生循環する水の品質上の制約をなくすことができる。また、電極の周囲には高濃度の酸や塩基が溜まりやすく電極が腐食されやすいので、これを防止し、さらに除去対象イオンの除去効率を高めるため、電極付近に水を注入して希釈し、系外に排出する。さらに耐久性の高いイオン交換膜の使用により機器の運転寿命を長くすることができることを見出した。

本発明により、検出感度がすぐれ、連続安定した不純物イオン除去操作をすることができ、運転寿命の長い装置を提供することができる。

陽イオン除去用不純物イオン除去装置の基本構造断面を示した説明図である。基本構造に純水による気泡排出促進部を組み込んだ陽イオン除去用不純物イオン除去装置断面を示した説明図である。基本構造に純水による気泡排出促進部を両端に組み込んだ陽イオン除去用不純物イオン除去装置断面を示した説明図である。図３に示す陽イオン除去用不純物イオン除去装置を２台、直列に連結した装置断面を示した説明図である。陰イオン除去用不純物イオン除去装置で図１とおなじタイプを示した説明図である。陰イオン除去用不純物不純物イオン除去装置で図２とおなじタイプを示した説明図である。陰イオン除去用不純物不純物イオン除去装置で図３とおなじタイプを示した説明図である。イオンクロマトシステムの概略図（２電解質溶液精製装置が１電解質溶液生成装置の前にあって、純水を精製して１電解質溶液生成装置へ供給する）イオンクロマトシステムの概略図（２電解質溶液精製装置が１電解質溶液生成装置の後にあって、純水由来の不純物イオンを含む電解質溶液を精製する）陽イオン除去用不純物除去装置（領域５３なし）陰イオン除去用不純物除去装置（イオン交換膜２７ｂにネオセプタ（登録商標）Ｃ６６膜を使用）基本構造の不純物イオン除去装置のイオン除去能力不純物イオン除去装置の効果アニオン標準試料によるイオンクロマトグラムカチオン標準試料によるイオンクロマトグラムＮａｆｉｏｎ(登録商標)ＮＲＥ―１１７膜の効果１段式サプレッサーを使用した場合でのイオンクロマトグラム２段式サプレッサーを使用した場合でのイオンクロマトグラム３段式サプレッサーを使用した場合でのイオンクロマトグラム不純物イオン除去装置の耐久性比較気泡排出促進手段の効果アニオン標準試料によるイオンクロマトグラムアニオン標準試料によるイオンクロマトグラム陽イオン除去用不純物イオン除去装置の電極で発生する泡の影響イオン交換膜２７ｂに使用するイオン交換膜の極性の影響陰イオン除去用不純物イオン除去装置（イオン分析システム１００で使用した電解液精製装置）

本発明について最良の実施形態を示し、次いで実施例を交えて詳述する。
先ず、本発明を整理すると、不純物イオンを除去する装置の基本構造、基本構造に純水による気泡排出促進部を組み込んだ不純物イオン除去装置、基本構造に純水による気泡排出促進部を両端に組み込んだ不純物イオン除去装置、不純物イオン除去装置を複数台、連結した装置に関する発明である。
（１）不純物イオンを除去する装置の基本構造

本発明は請求項１記載の発明であり、図１を参照しながら説明する。
図１は陽イオンを除去する場合の構成を図示したものであるが、当業者であれば原則、陽イオン除去のケースを説明すれば、陰イオン除去のケースも充分に援用可能である。両方、交えて説明するより簡潔明瞭なので、陽イオン除去のケースを説明することにする。
装置は横長の容器（２１）に陽イオン交換体（２３）を充填した層を挟んで、容器両端にイオン交換膜（２７ａ，２７ｂ）で固定し、当該陽イオン交換膜の外側に電極（３１ａ，３１ｂ）を取り付け、入口（２１ｂ，２１ｃ）に純水を注水して、出口（２２ｂ、２２ｃ）から排出する配管が取り付けられ、さらに、容器上端の一方の電極側（陰極側）に不純物イオンを含む溶液を導入する入口（２１ａ）が設けられ、下端の他方の電極側（陽極側）に出口（２２ａ）を設け、さらに外部電源（３３）から両電極に接続した構成である。
ちなみに陰イオン除去のケースについては、図５に示すように陽イオン交換体（２３）の代わりに陰イオン交換体（２３）を、イオン交換膜２７ａに陰イオン交換膜を、同２７ｂに陽イオン交換膜を使用、電極の設定が逆となる電極３１ａは陽極，同３１ｂは陰極となる。装置の構成上の違いは以上の点だけである。図６、図７についても図２、図３の陽イオン除去装置に対応して、装置の構成上の違いを同様に準用することができる。

ここで本体容器（２１）は特に耐強酸・塩基性があって電気絶縁性材料で作られる必要があることから、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰ（ポリプロピレン）等で作られている。カラムの形状は横長形状が好ましい。前記したように液流路の形成を図る上でバランスが取りやすいからである。
イオン交換体（２３）はイオン交換機能を有する物質をさし、特に不溶性高分子化合物にイオン交換基をもつイオン交換樹脂を好適にもちいることができ、ビーズ状、フレーク状、繊維状、不織布状、膜状ほかに成形されたものがよい。
陽イオン交換樹脂としてはアンバライトＩＲ１２０Ｂ（ダウ・ケミカル社製、登録商標）、ＤＯＷＥＸ５０ＷＸ２，５０ＷＸ４，５０ＷＸ８（ダウ・ケミカル社製、登録商標）を好適に用いることができる。中でもＤＯＷＥＸ５０ＷＸ８(登録商標)が耐強酸性で高交換容量の点で好ましい。
図１では陽イオン交換樹脂を用いているが、陰イオンを除去する装置では陰イオン交換樹脂が用いられる。
陰イオン交換樹脂としては陽イオン交換樹脂と逆の電荷のイオン交換基を有し、交換基が耐強塩基性で高交換容量であるＤＯＷＥＸ１Ｘ８、２Ｘ８(登録商標)を好適に用いることができる。

イオン交換膜としては、陰極側に陽イオン交換膜（２７ａ）を、陽極側に陰イオン交換膜（２７ｂ）を用い、それぞれ陽イオン交換膜は、陽イオンは透過するが液体は透過しにくい機能を有し、陰イオン交換膜は、陰イオンは透過するが液体は透過しにくい機能を有している。本発明で陽イオン交換膜（２７ａ）は電圧のかかった陰極との協働により不純物の陽イオンを透過して出口より（２２ｂ）排出する機能を有し、逆に不純物陽イオンが外部から系内に入り込まないようにしている。この点は陰イオン交換膜（２７ｂ）についても同様な機能を有している。つまり、外部からの陰イオンの浸入を抑える機能を有していることから出口（２２ｂ、２２ｃ）に流す水の品質の制約を緩和するこができる。
さらには検査対象イオンを含む溶液が系外に漏出しない仕切り膜の役割を果たしている。
また、容器内に充填された樹脂を左右から押さえ、固定する役割を担っている。
さらに電極が直接、イオン交換体に接触することを避ける役割も有し、電極まわりで生成する強酸・強塩基に耐える強靭な材質が要求される。
このような陽イオン交換膜にはネオセプタ（登録商標）Ｃ６６（トクヤマ社製）、テフロン（登録商標）系のＮａｆｉｏｎ（登録商標）ＮＲＥ−２１２、１１５、１１７、３２４、４２４、５５１（デュポン社製）が好適に用いられる。
また、陰イオン交換膜としてはネオセプタ（登録商標）ＡＨＡ（商品名：アトムズ社製）、ＡＭＸ、ＡＣＭ、ＡＣＳ、ＡＦＮ、ＡＦＸが好適に用いられる。

電極（３１ａ，３１ｂ）に用いる材質は金属、合金、グラファイト、半導体、金属酸化物など種々の導体がもちいられる。特に白金、チタン、金、ロジウム等耐蝕性のあるものが好ましく、網目状、線状、棒状、板状等とすることができる。液体透過性を考慮して網目状等が好ましい。
電流の流れ方向が特定の方向にあるときイオンの流れが形成され、目的の除去イオンは近くの電極へ移動、排出されるから制御しやすさの点で直流が好ましい。また、印加する電圧の種類は直流電圧及び正バイアス電圧が加わった交流電圧どちらの電圧でも構わない。

次に本装置の作用について説明する。
カラム（７）で分離溶出された分析対象陰イオンを含む溶液が本装置の入口（２１ａ）に導入され、陽イオン交換樹脂の充填されたゾーン（５１）に入り、溶液は出口（２２ａ）に向けて流れていく。溶液中に含まれる陽イオンは陽イオン交換樹脂に吸着されていくが、両極から電界がかけられるので溶液中の陽イオンも陽イオン交換樹脂に吸着された陽イオンも陰極に向けて電気泳動（イオンの移動）していくことになる。
一方、両電極では電極に水が導入される場合（図１、図２、図３）、導入された水の電気分解により水素、酸素ガスが発生すると共にヒドロニウムイオン、ヒドロオキシドイオンが生成している。陰極では陽イオン交換膜を介して浸出してきた陽イオンとヒドロオキシドイオンの反応により塩基が生成され、水素ガスとともに出口（２２ｂ）から外部に排出される。陽極では、ヒドロニウムイオンは、陰イオン交換膜との静電反発により侵入が阻まれて、系内に入れず、系内から排出してきたヒドロオキシドイオンと反応して水になり、酸素ガスとともに出口（２２ｃ）から外部に排出される。
つまり、水の電気分解による生成するガス及び、ヒドロニウムイオンとヒドロオキシドイオンはイオン交換膜及びイオン交換樹脂で形成するイオン交換体に阻まれ系内に侵入できない。そして上記した系内を移動するヒドロニウムイオン、ヒドロオキシドイオンは陰イオン交換膜と陽イオン交換膜樹脂の界面（以後、「イオン界面」と称す）で起こる水の解離平衡のズレから生じたヒドロニウムイオンとヒドロオキシドイオンであり、水を供給する事で生成している。つまり、水の解離平衡のズレから生じたヒドロオキシドイオンは、陰イオン交換膜に取り込まれ、ヒドロニウムイオンは、陽イオン交換樹脂に取り込まれることによって系内に供給されると考えられる。当該イオン界面を通じて供給されたヒドロニウムイオンは陰極に向かって移動し、ヒドロオキシドイオンは陽極に向かって移動し、両イオンが互いに反対方向に向かって移動することになる。
また、系内の陽イオン交換樹脂充填層の中に吸着した不純物陽イオンは、界面導電現象である電気泳動（イオンの移動）及び電気浸透流（イオンの移動に伴い、イオンを取り巻く周囲の溶媒も移動していく現象）により、対極である陰極に向け移動し、外部に排出されるものと考えられる。その時、ヒドロニウムイオンは系内に充填した陽イオン交換樹脂に吸着した不純物陽イオンとイオン交換しながら対極である陰極に向け移動することになる。
以上のことから、本発明の装置（図１、２、３、５、６、７）において、陽極で発生したヒドロニウムイオンと陰極で発生したヒドロオキシドイオンは、系内に設置した陰イオン交換膜と陽イオン交換膜との静電反発により、発生と同時に導入水の流れとともに、系外に排出されることになる。従って、外部電極で生じた水の電気分解由来のイオンが系内に供給されているわけではない。水の電気分解で生成するヒドロニウムイオンとヒドロオキシドイオンを、樹脂に吸着した不純物イオンを溶出させるための交換イオンとして使用していないことは、他の発明にない本発明の最も特徴的な方法である。
なお、本発明の説明にサプレッサーをモデルとして用いているが、不純物イオンの除去に用いる装置としてサプレッサーに限定されないことはいうまでもない。
（２）基本構造に純水による気泡排出促進部を組み込んだ不純物イオン除去装置

本発明は請求項２記載の発明であり、図２を参照しながら説明する。
本発明は前記（１）で説明した基本構造に純水による気泡排出促進部を組み込んだ不純物イオン除去装置であるから、追加部分の構成を重点的に説明する。
図2に示した装置も陽イオン除去を目的とした装置であり、陰極部分において電極（３１ａ）と陽イオン交換膜（２７ａ）の間に純水の注入ゾーンを設けている。すなわち、断面が陽イオン交換膜（２７ａ）、陽イオン交換体（２５Ｂ）層、液体透過性を付与した陽イオン交換膜（２８ａ）、電極（３１ａ）で構成され、陽イオン交換体（２５Ｂ）層の上部に純水の導入口が設けられている。
液体透過性を付与した陽イオン交換膜とは、通常の陽イオン交換膜にスリット加工等を施して液体透過性を付与したものである。このスリット加工により、逆に外部から系内への不純物を含む液体やガスの浸入を避けられないが、そのため、純水供給装置４１ａから常に純水を流し、外部から系内への不純物を含む液体やガスの混入を防いでいる。
また、陽イオン交換膜（２８a）を電極（３１ａ）と陽イオン交換体（２５B）の間に入れて、電極（３１ａ）と陽イオン交換体（２５B）が直接、接触しないようにし、陽イオン交換体（２５B）が電気分解にさらされないようにしているためである。
しかし、このような構造はむしろ、陰イオン除去装置（図６）において、一層、有効であり、陽イオン交換体に較べ、耐久性がやや劣る陰イオン交換体（２５B）と電極（３１ａ）の間に陽イオン交換膜（２８a）を入れることにより、陰イオン交換体（２５B）の電気分解から避けることができる。
このような陽イオン交換膜には耐久性にすぐれたテフロン（登録商標）系の陽イオン交換膜でＮａｆｉｏｎ（登録商標）ＮＲＥ−２１２、１１５、１１７、３２４、４２４、５５１（デュポン社製）が好適に用いられる。
前記液体透過性を付与した陽イオン交換膜に代えて、同等の作用を示す不織布状イオン交換樹脂、メッシュ状成形イオン交換樹脂ほか陽イオン交換体であってもよい。
その他の構成は前記（１）と説明が重複するので省略する。
次に本装置の作用について説明する。

前記（１）で述べた重複説明を避け、変更になる部分を重点的に説明する。
陰極部分に設けられた純水注入ゾーンは一言でいえば本体内側から注水して外に排出することといえる。これによって電気分解で生じた水素ガスの排出を一層促進することが出来る。さらには陰極付近で生成する強塩基、還元された活性物質を希釈して外部へ排出することができる。その結果、電極、例えば白金電極の寿命を延ばすことができるし、実施例８に示すように脱イオン効率を向上させることができる。
前記（１）で説明した基本構造における出口２２ｂからの塩基、水の生成排出は、陽イオン、ヒドロニウムイオンの電気泳動（イオンの移動）にともなう溶媒の流れである電気浸透流と呼ばれるものと推察される。しかし、この流れは非常に微量のため、ポンプ揚力による純水注入によって、排出流を増量している。
（３）基本構造に純水による気泡排出促進部を両端に組み込んだ不純物イオン除去装置

本発明は請求項３記載の発明であり、図３を参照しながら説明する。
本発明は前記（１）で説明した基本構造に純水による気泡排出促進部を両端に組み込んだ不純物イオン除去装置に関するものであり、前記（２）と同様に追加部分の構成を重点的に説明する。
図３に示した装置も陽イオン除去を目的とした装置であり、両極部分に純水の注入ゾーンを設けている。すなわち、陽極部分においても電極（３１ｂ）と陰イオン交換膜（２７ｂ）の間に純水の注入ゾーンを設けている。すなわち、断面が陰イオン交換膜（２７ｂ）、陰イオン交換体（２５Ａ）層、液体透過性を付与した陽イオン交換膜（２８ｂ）、電極（３１ｂ）で構成され、陰イオン交換体（２５Ａ）層の上部に純水の導入口が設けられている。
液体透過性を付与した陽イオン交換膜とは、前記したように通常の陽イオン交換膜にスリット加工等を施して液体透過性を付与したもので、陰極側に用いたものと同じである。これは理想的には陰イオン交換膜を用いる方が有利であるが、耐久性にすぐれた材質のものがない。そこで、入口（２１ｃ）から純水を流し込み、イオン交換体（２５Ａ）層を通り、液体透過性を付与した陽イオン交換膜（２８ｂ）を通り、出口（２２ｃ）から排出する構成とすることで、耐久性にすぐれたテフロン（登録商標）系の陽イオン交換膜であるＮａｆｉｏｎ（登録商標）ＮＲＥ−２１２、１１５、１１７、３２４、４２４、５５１（デュポン社製）を好適に用いることができる。また、このスリット加工等により、液体透過性を付与した結果、逆に外部から系内への不純物を含む液体やガスの浸入を避けられないが、そのため、純水供給装置４１ｂから常に純水を流し、外部から系内への不純物を含む液体やガスの混入を防いでいる。
前記液体透過性を付与した陽イオン交換膜に代えて、同等の作用を示す不織布状イオン交換樹脂、メッシュ状成形イオン交換樹脂ほか陽イオン交換体であってもよい。
その他の構成は前記（１）、（２）と説明が重複するので省略する。

次に本装置の作用について説明する。
前記（１）、（２）で述べた重複説明を避け、変更になる部分を重点的に説明する。
純水注入ゾーンを両極部分に設けたということで、陽極側では電気分解で発生した酸素ガスや強酸、酸化された活性物質を希釈して外部への排出、陰極側では電気分解で発生した水素ガスや強塩基、還元された活性物質を希釈して外部への排出を一層促進するものである。その結果、電極、例えば白金電極の寿命を延ばすことができるし、実施例８に示すように脱イオン効率を向上させることができる。
（４）不純物イオン除去装置を複数台、連結した装置

本発明は請求項４に記載された発明であり、図４を参照しながら説明する。本発明は不純物イオン除去装置を複数台、連結した装置であり、陰イオンまたは陽イオンのいずれかを取り除く装置である。
請求項４に記載された発明は図４に示すとおり、図面３に記載した不純物イオン除去装置
を２台、直列に連結したものである。すなわち、第１装置の溶液出口から第２装置の溶液入口へ配管接続して連結し、単独の装置における脱イオン負荷を軽減し、２台で所期の脱イオン目標を達成しようとするものである。
装置の負荷を軽減するのは、電極をはじめイオン交換膜等の消耗を減らし、不純物イオン除去装置として寿命を長くすることができるからである。
本発明における複数台の不純物イオン除去装置の組み合わせは本願で提案する図１や図２に示した装置等も含まれ、また、２台に限定されるものではない。しかし、イオンクロマトグラフ（装置）におけるサプレッサーとして複数台使用する場合には検出対象イオンの拡散の影響（混合と同じ影響）が出て２台の連結が好適である。
その他構成、作用の説明は前記（１）、（２）、（３）と重複するので省略する。

図８および図９に示すイオン分析システムの中、図９と同様の構成のイオン分析システム１００を使用し、電解質溶液精製装置２に図６と同様の構成の陰イオン除去用不純物イオン除去装置２ｅを使用し、基本構造である図１と同様の構造の不純物イオン除去装置９のイオン除去能力について調べた。実験では、図９のイオン分析システム１００からインジェクター５と分離カラム７を取り外して使用した。
電解質溶液生成装置１は塩基性電解質溶液生成装置（日理工業製）、電解質溶液精製装置２ｅは陰イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、不純物イオン除去装置９は陽イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、ポンプ４７ａと４７ｂはＣＣＰＭ（東ソー社製）、ポンプ３はＤＰ−８０２０（東ソー社製）、電気泳動用の直流電源３３はＥＸ−３７５Ｕ２（高砂製作所社製）、検出器１１は電気伝導度検出器ＣＭ４３２(日理工業製)を使用した。電解質溶液生成装置１は、定電流２０ｍＡ（約３８Ｖ、約１６０４μＳ／ｃｍのＮａＯＨ溶液）とし、電解質溶液精製装置２ｅは、定電流３０ｍＡ（約４４Ｖ）とし、不純物イオン除去装置９は、定電流２．８ｍＡ（約９Ｖ）とし、電気泳動用電極として白金電極を用い、ポンプ４７ａと４７ｂから純水（１．０ｍｌ／ｍｉｎ）をそれぞれ供給し、ポンプ３の流量は０．７５ｍｌ／ｍｉｎとした。その結果を図１２に示した。なお、図１２の符号１と２の区分は、１：図１と同様の構造の不純物イオン除去装置９を使用し、定電流２．８ｍＡ（約９Ｖ）時の、不純物イオン除去装置９からの溶出液の電気伝導度（約１３２５μＳ／ｃｍ）、２：不純物イオン除去装置９の作動を停止した時の、不純物イオン除去装置９からの溶出液の電気伝導度（約１６０４μＳ／ｃｍ）とした。

図１２から、図１と同様の構造の不純物イオン除去装置９を使用し、定電流２．８ｍＡ（約９Ｖ）の条件で、約２７９μＳ／ｃｍ分のＮａイオンが除去できる事が確認できた。
電流値を２．８ｍＡとした事には理由があり、図１に示す装置のように、電極と接するようにイオン交換膜ネオセプタ（登録商標）ＡＨＡ及びネオセプタ（登録商標）Ｃ６６を使用する場合、適正電流密度４０ｍＡ／ｃｍ^２の制約により、２．８ｍＡが最大電流値となる。つまり、約２７９μＳ／ｃｍ分のＮａイオン量が図１の装置での最大除去量となる。

図８および図９に示すイオン分析システムの中図９と同様の構成のイオン分析システム１００を使用し、電解質溶液精製装置２に図７と同様の構成の陰イオン除去用不純物イオン除去装置２ｆを使用し、不純物イオン除去装置９に図２と同様の構成の陽イオン不純物イオン除去装置９ａを使用し、電解質溶液生成装置１で生成した水酸化ナトリウム溶液（約１２．５ｍＭ、約１９６５μＳ／ｃｍ）についてサプレッサーを作動させた場合と作動させない場合の溶出液の電気伝導度を比較した。実験では、図９のイオン分析システム１００からインジェクター５と分離カラム７を取り外して使用した。電解質溶液生成装置１は塩基性電解質溶液生成装置（日理工業製）、電解質溶液精製装置２ｆは陰イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、不純物イオン除去装置９ａは陽イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、ポンプ４７ａと４７ｂはＣＣＰＭ（東ソー社製）、ポンプ３はＤＰ−８０２０（東ソー社製）、電気泳動用の直流電源３３はＥＸ−３７５Ｕ２（高砂製作所社製）、検出器１１はＣＭ４３２（東ソー社製）を使用した。電解質溶液生成装置１は、定電流２０ｍＡ（約７４．５Ｖ、約１９６５μＳ／ｃｍのＮａＯＨ溶液）とし、電解質溶液精製装置２ｆは、定電流３０ｍＡ（約４０．６Ｖ）とし、不純物イオン除去装置９ａは、定電流４０ｍＡ（約５２Ｖ）とし、電気泳動用電極として白金電極を用い、ポンプ４７ａと４７ｂから純水（１．０ｍｌ／ｍｉｎ）をそれぞれ供給し、ポンプ３の流量は０．７５ｍｌ／ｍｉｎとした。その結果を図１３に示した。なお、図１３の符号１と２の区分は、１：図２と同様の構造の不純物イオン除去装置９ａの作動を停止した時の、不純物イオン除去装置９ａからの溶出液の電気伝導度（約１９６５μＳ／ｃｍ）、２：図２と同様の構造の不純物イオン除去装置９ａを使用し、定電流４０ｍＡ（約５２Ｖ）時の、不純物イオン除去装置９ａからの溶出液の電気伝導度（約３μＳ／ｃｍ）とした。
図１３から、不純物イオン除去装置９ａを定電流４０ｍＡで作動させた場合の溶離液のバックグラウンド伝導度は約３μＳ／ｃｍであり、水酸化ナトリウムのほぼ完全な抑制を示した。

図８および図９に示すイオン分析システムの中図９と同様の構成のイオン分析システム１００を使用し、電解質溶液精製装置２に図７と同様の構成の陰イオン除去用不純物イオン除去装置２ｆを使用し、不純物イオン除去装置９に図２と同様の構成の陽イオン除去用不純物イオン除去装置９ａを使用し、アニオンのイオン分析を実施した。電解質溶液生成装置１は塩基性電解質溶液生成装置（日理工業製）、電解質溶液精製装置２ｆは陰イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、不純物イオン除去装置９ａは陽イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、ポンプ４７ａと４７ｂはＣＣＰＭ（東ソー社製）、ポンプ３はＤＰ−８０２０（東ソー社製）、インジェクターはモデル７１２５（ＲＨＥＯＤＹＮＥ社製、２０μＬ）、電気泳動用の直流電源３３はＥＸ−３７５Ｕ２（高砂製作所社製）、分離カラム７はＴＳＫｇｅｌｓｕｐｅｒＩＣＡｎｉｏｎＡＺ（東ソー製）、検出器１１は非接触型電気伝導度検出器(日理工業製)を使用した。電解質溶液生成装置１は、定電流２０ｍＡ（約８５．６Ｖ、約２０６５μＳ／ｃｍのＮａＯＨ溶液）とし、電解質溶液精製装置２ｆは、定電流３０ｍＡ（４０．２Ｖ）とし、不純物イオン除去装置９ａは、定電流４０ｍＡ（約５５Ｖ）とし、電気泳動用電極として白金電極を用い、ポンプ４７ａと４７ｂから純水（１．０ｍｌ／ｍｉｎ）をそれぞれ供給し、ポンプ３の流量は０．７５ｍｌ／ｍｉｎとした。サンプル濃度は、Ｆ⁻イオン；５ｐｐｂ、Ｃｌ⁻イオン；１０ｐｐｂ、ＮＯ_２ ⁻イオン；１５ｐｐｂ、Ｂｒ⁻イオン；１０ｐｐｂ、ＮＯ_３ ⁻イオン；３０ｐｐｂ、ＳＯ_４ ^２−イオン；４０ｐｐｂ、ＰＯ_４ ^３−イオン；３０ｐｐｂであった。測定結果を図１４に示した。
図１４のチャート中、１のピークはＦ⁻イオン、２のピークはＣｌ⁻イオン、３のピークはＮＯ_２ ⁻イオン、４のピークはＢｒ⁻イオン、５のピークはＮＯ_３ ⁻イオン、６のピークは未知のＣＯ_３ ⁻イオン及びＳＯ_４ ^２−イオン、７のピークはＰＯ_４ ^３−イオンである。この結果から、炭酸イオンと硫酸イオンのピークが重なっている以外は、各イオンを完全に分離・検出することが確認できた。

図８および図９に示すイオン分析システムの中図９と同様の構成のイオン分析システム１００を使用し、電解質溶液精製装置２に図２と同様の構成の陽イオン除去用不純物イオン除去装置２ａを使用し、不純物イオン除去装置９に図６と同様の構成の陰イオン除去不純物イオン除去装置９ｅを使用し、標準カチオンのイオン分析を実施した。電解質溶液生成装置１は酸性電解質溶液生成装置（日理工業製）、電解質溶液精製装置２ａは陽イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、不純物イオン除去装置９ｅは陰イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、ポンプ４７ａと４７ｂはＣＣＰＭ（東ソー社製）、ポンプ３はＤＰ−８０２０（東ソー社製）、インジェクターはモデル７１２５（ＲＨＥＯＤＹＮＥ社製、２０μＬ）、電気泳動用の直流電源３３はＥＸ−３７５Ｕ２（高砂製作所社製）、分離カラム７はＴＳＫｇｅｌｓｕｐｅｒＩＣ−ＣＲ（東ソー製）、検出器１１は非接触型電気伝導度検出器(日理工業製)を使用した。電解質溶液生成装置１は、定電流３．５ｍＡ（約２０Ｖ、約６００μＳ／ｃｍのＨＮＯ_３溶液）とし、電解質溶液精製装置２ａは、定電流４０ｍＡ（約４５．４Ｖ）とし、不純物イオン除去装置９ｅは、定電流３０ｍＡ（約６１．６Ｖ）とし、電気泳動用電極として白金電極を用い、ポンプ４７ａと４７ｂから純水（１．０ｍｌ／ｍｉｎ）をそれぞれ供給し、ポンプ３の流量は０．７５ｍｌ／ｍｉｎとした。サンプル濃度は、Ｌｉ^＋イオン；５ｐｐｂ、Ｎａ^＋イオン；２０ｐｐｂ、ＮＨ_３ ^＋イオン；２０ｐｐｂ、Ｋ^＋イオン；５０ｐｐｂ、Ｃａ^２＋イオン；５０ｐｐｂ、Ｍｇ^２＋イオン；５０ｐｐｂであった。測定結果を図１５に示した。
図１５のチャート中、１のピークはＬｉ^＋イオン、２のピークはＮａ^＋イオン、３のピークはＮＨ_３ ^＋イオン、４のピークはＫ^＋イオン、５のピークはＣａ^２＋イオン、６のピークはＭｇ^２＋イオンである。この結果から、標準カチオンについても各イオンを完全に分離・検出することが確認できた。

図８および図９に示すイオン分析システムの中図９と同様の構成のイオン分析システム１００を使用し、電解質溶液精製装置２に図６と同様の構成の陰イオン除去用不純物イオン除去装置２ｅと図１１と同様の構成の陰イオン除去用不純物イオン除去装置２ｉを使用し、イオン交換膜２７ｂにＮａｆｉｏｎ（登録商標）ＮＲＥ−１１７膜を使用する効果を検証した。実験では、図９のイオン分析システム１００からジョイント１５とポンプ３とインジェクター５と分離カラム７と不純物イオン除去装置９と検出器を取り外して使用した。電解質溶液生成装置１は塩基性電解質溶液生成装置（日理工業製）、電解質溶液精製装置２ｅと２ｉは陰イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、ポンプ４７ａと４７ｂはＣＣＰＭ（東ソー社製）、電気泳動用の直流電源３３はＥＸ−３７５Ｕ２（高砂製作所社製）を使用した。電解質溶液生成装置１は、定電流２０ｍＡとし、電解質溶液精製装置２ｅと２ｉは、定電流３０ｍＡとし、電気泳動用電極として白金電極を用い、ポンプ４７ａと４７ｂから純水（１．０ｍｌ／ｍｉｎ）をそれぞれ供給した。
電解質溶液生成装置１で生成した水酸化ナトリウム溶液（定電流２０ｍＡの条件で生成した電解質溶液）を電解質溶液精製装置で定電流３０ｍＡの条件で精製を行い、印加電圧の時間変化をプロットしたグラフを図１６に示す。
イオン交換膜２７ｂにネオセプタ（登録商標）Ｃ６６を使用した電解質溶液精製装置２ｉとＮａｆｉｏｎ(登録商標)ＮＲＥ―１１７膜を使用した電解質溶液精製装置２ｅを比較すると、ネオセプタ（登録商標）Ｃ６６を使用した電解質溶液精製装置２ｉの印加電圧は、傾きが大きく、右肩上がりで上昇するのに対して、イオン交換膜２７ｂにＮａｆｉｏｎ(登録商標)ＮＲＥ―１１７膜を使用している電解質溶液精製装置２ｅの印加電圧は、３９Ｖ付近で印加電圧は安定している。

図８および図９に示すイオン分析システムの中図９と同様の構成のイオン分析システム１００を使用し、電解質溶液精製装置２に図６と同様の構成の陰イオン除去用不純物イオン除去装置２ｅを使用し、不純物イオン除去装置９に図３と同様の構成の陽イオン除去用不純物イオン除去装置９ｂと図４と同様の構成の陽イオン除去用不純物イオン除去装置９ｃを使用し、２つのサプレッサーを接続したイオン分析システムの効果について検証した。電解質溶液生成装置１は塩基性電解質溶液生成装置（日理工業製）、電解質溶液精製装置２ｅは陰イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、不純物イオン除去装置９ｂと９ｃは陽イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、ポンプ４７ａと４７ｂはＣＣＰＭ（東ソー社製）、ポンプ３はＤＰ−８０２０（東ソー社製）、インジェクターはモデル７１２５（ＲＨＥＯＤＹＮＥ社製、２０μＬ）、電気泳動用の直流電源３３はＥＸ−３７５Ｕ２（高砂製作所社製）、分離カラムとして、ＴＳＫｇｅｌｓｕｐｅｒＩＣＡｎｉｏｎＡＺ（東ソー株式会社製）、検出器１１は非接触型電気伝導度検出器(日理工業製)を使用した。電解質溶液生成装置１は、定電流２０ｍＡ（約３２．６Ｖ）とし、電解質溶液精製装置２ｅは、定電流３０ｍＡ（約３９．４Ｖ）とし、電気泳動用電極として白金電極を用い、ポンプ４７ａと４７ｂから純水（１．０ｍｌ／ｍｉｎ）をそれぞれ供給し、ポンプ３の流量は０．７５ｍｌ／ｍｉｎとした。サンプル濃度は、Ｆ⁻イオン；５０ｐｐｂ、Ｃｌ⁻イオン；１００ｐｐｂ、ＮＯ_２ ⁻イオン；１５０ｐｐｂ、Ｂｒ⁻イオン；１００ｐｐｂ、ＮＯ_３ ⁻イオン；３００ｐｐｂ、ＳＯ_４ ^２−イオン；４００ｐｐｂ、ＰＯ_４ ^３−イオン；３００ｐｐｂであった。

不純物イオン除去装置を１つだけ設置した構成のイオン分析システムを使用し（図３の構成の不純物イオン除去装置９ｂ）、定電流４０ｍＡ（約４５Ｖ）の条件で測定した時のクロマトグラムを図１７に示す。不純物イオン除去装置９ｂを２つ設置した構成のイオン分析システムを使用し（図４の構成の不純物イオン除去装置９ｃ）、１段目の不純物イオン除去装置を定電流２０ｍＡ（約３１．９Ｖ）、２段目の不純物イオン除去装置を定電流５ｍＡ（約９．５Ｖ）の条件で測定した時のクロマトグラムを図１８に示す。さらに図３の構成の不純物イオン除去装置９ｂを２つと図２の構成の不純物イオン除去装置９ａを１つ接続した計３つの不純物イオン除去装置を設置した構成のイオン分析システムを使用し（図示していない）、１段目の不純物イオン除去装置９を定電流１０ｍＡ（約３３．２Ｖ）、２段目の不純物イオン除去装置を定電流５ｍＡ（約２２・２Ｖ）、不純物イオン除去装置を定電流５ｍＡ（約１１．４Ｖ）の条件で測定した時のクロマトグラムを図１９に示す。

図１７、１８、１９のチャート中、１のピークはＦ⁻イオン、２のピークはＣｌ⁻イオン、３のピークはＮＯ_２ ⁻イオン、４のピークはＢｒ⁻イオン、５のピークはＮＯ_３ ⁻イオン、６のピークは未知のＣＯ_３ ⁻イオン及びＳＯ_４ ^２−イオン、７のピークはＰＯ_４ ^３−イオンである。２つの不純物イオン除去装置を接続したイオンクロマトシステムでは、不純物イオン除去装置に流れる全電流量が２５ｍＡと、一番少量なのにもかかわらず、十分な溶離液の抑制を行うことができ、そして、得られた各サンプルのピークの高さは一番大きく、高感度な検出が可能となる。
２ｍＭ以上の電解質を含む溶離液の抑制において、システムに流す電流量と抑制できるイオン量は、電流量が少ないところでは比例関係が成り立つ。しかし、電流量が増えると、比例関係は崩れ、過剰な電流を流しても、インライン中にイオンが取り残されバックグランド伝導度を下げることができない。そのため、システムに流す電流量を少なくし、システムに流す電流量と抑制できるイオン量とが比例関係が成り立つ電流範囲で、１つの不純物イオン除去装置で取り除く事ができなかったイオンを、もう一つ不純物イオン除去装置で取り除くことで、2段階方式で効率よく溶離液の抑制が行える。また、各システムに流す電流量が減ることで、システムにかかる負荷を低減することができ、システムの寿命を延ばすことができる。しかし、不純物イオン除去装置の数を３つ以上に増やし、溶離液の抑制効率を上げようとすると、今度は、不純物イオン除去装置内でサンプルが拡散する量が増えるために、結果、シグナル／ノイズは小さくなり、検出感度は低下する事になる。以上のことから、不純物イオン除去装置を２つ使用し、２段階方式で溶離液を抑制するとこが有効であることがわかる。

図８および図９に示すイオン分析システムの中図９と同様の構成のイオン分析システム１００を使用し、不純物イオン除去装置９に図２と同様の構成の陽イオン除去用不純物イオン除去装置９ａと図３と同様の構成の陽イオン除去用不純物イオン除去装置９ｂと図６と同様の構成の陰イオン除去用不純物イオン除去装置９ｅと図１１と同様の構成の陰イオン除去用不純物イオン除去装置９ｉを使用し、構造の異なる４つの不純物イオン除去装置の耐久性について調べた。実験では、図９のイオン分析システム１００から電解質溶液精製装置２とインジェクター５と分離カラム７を取り外して使用した。電解質溶液生成装置１は塩基性電解質溶液生成装置（日理工業製）、不純物イオン除去装置９ａと９ｂは陽イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、不純物イオン除去装置９ｅと９ｉは陰イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、ポンプ４７ａと４７ｂはＣＣＰＭ（東ソー社製）、ポンプ３はＤＰ−８０２０（東ソー社製）、電気泳動用の直流電源３３はＥＸ−３７５Ｕ２（高砂製作所社製）、検出器１１は電気伝導度検出器ＣＭ４３２(日理工業製)を使用した。電解質溶液生成装置１は、定電流２０ｍＡとし、電気泳動用電極として白金電極を用い、ポンプ４７ａと４７ｂから純水（１．０ｍｌ／ｍｉｎ）をそれぞれ供給し、ポンプ３の流量は０．７５ｍｌ／ｍｉｎとした。図２、３と同様の構造を有する不純物イオン除去装置９ａと９ｂの場合、電気泳動用直流電源３３を定電流４０ｍＡで実験を行い、図６、１１と同様の構造を有する不純物イオン除去装置９ｅと９ｉの場合、電気泳動用直流電源３３を定電流３０ｍＡで実験を行った。
その結果を図２０に示した。

図２０のチャート中、図２と同様の構造の不純物イオン除去装置９ａが、使用時間1時間で壊れ、図１１のイオン交換膜２７ｂにネオセプタ（登録商標）Ｃ６６を用いた構造の不純物イオン除去装置９ｉは、時間が経過するにつれ、右肩上がり印加電圧が高くなった。図３と６と同様の構造の不純物イオン除去装置９ｂと９ｅは、長時間の間印加電圧は変化することなく安定していることが確認できた。
図３と図６と同様の構造の不純物イオン除去装置９ｂと９ｅは、長時間の間印加電圧が変化することなく安定していた理由は、１つに、図３の装置のように、イオン交換膜２７ｂ、と電極３１ｂとが接しないようにし、イオン交換膜２７ｂと電極（陽極３１ｂ）との間にイオン交換樹脂を充填し、領域５２を設け、イオン交換樹脂により塩橋を形成することで、電極間をイオン伝導による電気接続状態としたことである。２つに、図３と図６の装置のように、電極と接する部分のイオン交換体に化学的に安定であるテフロン（登録商標）系の陽イオン交換膜（図３では２８ｂ、図６では２７ｂ）を設置したことである。
この２つの改善点により、電流密度４Ａ／ｃｍ２（本装置において２．８ｍＡ）以上の電流条件においても、装置を長時間使用することができるようになる。

図８および図９に示すイオン分析システムの中図９と同様の構成のイオン分析システム１００を使用し、電解質溶液精製装置２に図６と同様の構成の陰イオン除去用不純物イオン除去装置２ｅを使用し、不純物イオン除去装置９に図３と同様の構成の陽イオン除去用不純物イオン除去装置９ｂと図１０と同様の構成の陽イオン除去用不純物イオン除去装置９ｈを使用し、気泡排出促進手段の効果について調べた。実験では、図９のイオン分析システム１００からインジェクター５と分離カラム７を取り外して使用した。電解質溶液生成装置１は塩基性電解質溶液生成装置（日理工業製）、電解質溶液精製装置２ｅは陰イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、不純物イオン除去装置９ｂと９ｈは陽イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、ポンプ４７ａと４７ｂはＣＣＰＭ（東ソー社製）、ポンプ３はＤＰ−８０２０（東ソー社製）、電気泳動用の直流電源３３はＥＸ−３７５Ｕ２（高砂製作所社製）、検出器１１は電気伝導度検出器ＣＭ４３２(日理工業製)を使用した。電解質溶液生成装置１は、定電流２０ｍＡ（約３７Ｖ、約１５０５μＳ／ｃｍのＮａＯＨ溶液）とし、電解質溶液精製装置２は、定電流３０ｍＡ（約４４Ｖ）とし、電気泳動用電極として白金電極を用い、ポンプ４７ａと４７ｂから純水（１．０ｍｌ／ｍｉｎ）をそれぞれ供給し、ポンプ３の流量は０．７５ｍｌ／ｍｉｎとした。その結果を図２１に示した。

なお、図２１の符号１〜４の区分は、１：図３と同様の構造の不純物除去装置９ｂの作動を停止した時の、不純物イオン除去装置９ｂからの溶出液の電気伝導度（約１５０５μＳ／ｃｍ）、２：図１０と同様の構造の不純物イオン除去装置９ｈを使用し、定電流１０ｍＡ（約１５．４Ｖ）時の、不純物イオン除去装置９ｈからの溶出液の電気伝導度（約４６１μＳ／ｃｍ）、３：図３と同様の構造の不純物除去装置９ｂを使用し、ポンプ４７ａを止め、定電流１０ｍＡ（約３１．５Ｖ）時の不純物イオン除去装置９ｂからの溶出液の電気伝導度（約３８８μＳ／ｃｍ）、４：図３と同様の構造の不純物除去装置９ｂを使用し、定電流１０ｍＡ（約３８．５Ｖ）時の不純物イオン除去装置９ｂからの溶出液の電気伝導度（約６９μＳ／ｃｍ）とした。

図２１から、図１０と同様の構造の不純物イオン除去装置９ｈを使用した場合と、図３と同様の構造の不純物除去装置９ｂを使用し、ポンプ４７ａを止め使用した場合のイオン除去効率はほぼ同じであった。図３と同様の構造の不純物イオン除去装置９ｂを使用した場合が、一番イオン除去効率（通電電流量当りイオン除去量）が高いことが確認できた。
これは、陰極に設置した気泡排出促進手段により、ポンプ４７ａからの純水を流し、陰極３１ａ付近に移動してくる陽イオンを系外に排出し、陰極付近の陽イオン濃度を低くする事ができるためである。

図３に示す不純物イオン除去装置９ｂの領域５１における液流路の検討のため、液流路を変えて分析感度に与える影響について調べる。比較として、分離カラム７からの溶出液を第１の出口２２ａから第１の入口２１ａに流し、その時に得られる標準陰イオンのクロマトグラムのピーク高さを確認する。

図８および図９に示すイオン分析システムの中図９と同様の構成のイオン分析システム１００を使用し、電解質溶液精製装置２に図６と同様の構成の陰イオン除去用不純物イオン除去装置２ｅを使用し、不純物イオン除去装置９に図３と同様の構成の陽イオン除去用不純物イオン除去装置９ｂを使用し、図３に示す不純物イオン除去装置９ｂの領域５１における液流路の検討のため、液流路を変えて分析感度に与える影響について調べる。ポンプ４７ａと４７ｂはＣＣＰＭ（東ソー社製）、ポンプ３はＤＰ−８０２０（東ソー社製）、電解質溶液生成装置１は塩基性電解質溶液生成装置（日理工業製）、電解質溶液精製装置２ｅは陰イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、不純物イオン除去装置９ｂは陽イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、インジェクターはモデル７１２５（ＲＨＥＯＤＹＮＥ社製、２０μＬ）、電気泳動用の直流電源３３はＥＸ−３７５Ｕ２（高砂製作所社製）、分離カラム７はＴＳＫｇｅｌｓｕｐｅｒＩＣＡｎｉｏｎＡＺ（東ソー製）、検出器１１は非接触型電気伝導度検出器(日理工業製)を使用した。電解質溶液生成装置１は、定電流２０ｍＡ（６６．５Ｖ、約１８３６μＳ／ｃｍＮａＯＨ溶液）とし、電解質溶液精製装置２ｅは、定電流３０ｍＡ（約４１．２Ｖ）とし、不純物イオン除去装置９ｂは、定電流４０ｍＡ（約３８．８）とし、電気泳動用電極として白金電極を用い、ポンプ４７ａと４７ｂから純水（１．０ｍｌ／ｍｉｎ）をそれぞれ供給し、ポンプ３の流量は０．７５ｍｌ／ｍｉｎとした。サンプル濃度は、Ｆ⁻イオン；５０ｐｐｂ、Ｃｌ⁻イオン；１００ｐｐｂ、ＮＯ_２ ⁻イオン；１５０ｐｐｂ、Ｂｒ⁻イオン；１００ｐｐｂ、ＮＯ_３ ⁻イオン；３００ｐｐｂ、ＳＯ_４ ^２−イオン；４００ｐｐｂ、ＰＯ_４ ^３−イオン；３００ｐｐｂであった。
測定結果を図２２に示した。

図２２のチャート中、１のピークはＦ⁻イオン、２のピークはＣｌ⁻イオン、３のピークはＮＯ_２ ⁻イオン、４のピークはＢｒ⁻イオン、５のピークはＮＯ_３ ⁻イオン、６のピークは未知のＣＯ_３ ⁻イオン及びＳＯ_４ ^２−イオン、７のピークはＰＯ_４ ^３−イオンである。この結果から、炭酸イオンと硫酸イオンのピークが重なっている以外は、各イオンを完全に分離・検出することが確認できた。

次に分離カラム７からの溶出液を第１の出口２２ａから第１の入口２１ａに流した時に得られる標準陰イオンのクロマトグラムのピーク高さを確認する。
分離カラム７からの溶出液を第１の出口２２ａから第１の入口２１ａに流した以外の実験条件及び分析方法は前記モデルの場合と同じである。測定結果を図２３に示した。
この結果から、分離カラム７からの溶出液を第１の出口２２ａから第１の入口２１ａに流すと、標準陰イオンのクロマトグラムのピーク高さは小さくなること、すなわち感度の低下が確認できた。
一般的に、検査対象イオンの拡散が増大すれば感度の低下につながることは周知であることから、本実験によって正規の入口から流した液路の方が出口から流した液路より検査対象イオンの拡散が小さかったことを意味する。

本発明の特徴である電極反応で発生するガスの系内への混入が阻止されていることを示すために、不純物イオン除去装置９からの溶出液中に含まれるガスの混入の影響を電気伝導度で測定する。

図８および図９に示すイオン分析システムの中図９と同様の構成のイオン分析システム１００を使用し、電解質溶液精製装置２に図６と同様の構成の陰イオン除去用不純物イオン除去装置２ｅを使用し、不純物イオン除去装置９に図４と同様の構成の陽イオン除去用不純物イオン除去装置９ｃを使用し、実験では、図９のイオン分析システム１００からインジェクター５と分離カラム７を取り外して使用した。ポンプ４７ａと４７ｂはＣＣＰＭ（東ソー社製）、電解質溶液生成装置１は塩基性電解質溶液生成装置（日理工業製）、電解質溶液精製装置２ｅは陰イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業製）、不純物イオン除去装置９ｃは陽イオン除去用不純物イオン除去装置９ｃ（日理工業）、ポンプ３はＤＰ−８０２０（東ソー社製）、電気泳動用の直流電源３３はＥＸ−３７５Ｕ２（高砂製作所社製）、検出器１１は電気伝導度検出器ＣＭ４３２(日理工業製)を使用した。電解質溶液生成装置１は、定電流２０ｍＡ（約３５．８Ｖ、ＮａＯＨ溶液）とし、電解質溶液精製装置２ｅは、定電流３０ｍＡ（約３１．７Ｖ）とし、不純物イオン除去装置９ｃは、一段目を定電流１５ｍＡ（約２８．６Ｖ）とし、２段目を定電流５ｍＡ（１７．６Ｖ）とし、電気泳動用電極として白金電極を用い、ポンプ４７ａと４７ｂから純水（１．０ｍｌ／ｍｉｎ）をそれぞれ供給し、ポンプ３の流量は０．７５ｍｌ／ｍｉｎとした。測定結果を図２４に示した。
図２４から、ガスの混入で現れるスパイクノイズが現れていない事が確認できた。

次に本装置の特徴である電解質溶液精製装置２において、外来からの不純物イオンの混入が阻止できていることを確認するために、比較として、イオン交換膜２７ｂにネオセプタ（登録商標）ＡＨＡを設置した電解質溶液精製装置を使用して外来からの不純物の混入を測定した。

図８および図９に示すイオン分析システムの中図９と同様の構成のイオン分析システム１００を使用し、電解質溶液精製装置２に図７と同様の構成の陰イオン除去用不純物イオン除去装置２ｆと図２６と同様の構成の陰イオン除去用不純物イオン除去装置２jを使用し、不純物イオン除去装置９に図３と同様の構成の陽イオン除去用不純物イオン除去装置９ｂを使用し、イオン交換膜２７ｂに使用するイオン交換膜の極性の影響について調べた。ポンプ４７ａと４７ｂはＣＣＰＭ（東ソー社製）、電解質溶液生成装置１は塩基性電解質溶液生成装置（日理工業製）、電解質溶液精製装置２ｆと２jは陰イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業）、不純物イオン除去装置９ｂは陽イオン除去用不純物イオン除去装置（日理工業）、ポンプ３はＤＰ−８０２０（東ソー社製）、電気泳動用の直流電源３３はＥＸ−３７５Ｕ２（高砂製作所社製）、検出器１１は電気伝導度検出器ＣＭ４３２(日理工業製)を使用した。電解質溶液生成装置１は、定電流２０ｍＡ（約５９・３Ｖ、ＮａＯＨ溶液）とし、不純物イオン除去装置９ｂは、定電流４０ｍＡ（６３Ｖ）とし、電気泳動用電極として白金電極を用い、ポンプ４７ａと４７ｂから純水（１．０ｍｌ／ｍｉｎ）をそれぞれ供給し、ポンプ３の流量は０．７５ｍｌ／ｍｉｎとした。測定結果を図２５に示した。なお、図２５の符号１、２の区分は、１：図７と同様の構造の電解質溶液精製装置２ｆを使用し、イオン交換膜２７ｂを陽イオン交換膜（Ｎａｆｉｏｎ(登録商標)ＮＲＥ―１１７）とし、電気泳動用の直流電源３３は、定電流３０ｍＡ（４５．３Ｖ）とし、電解質溶液の精製を行った時の不純物イオン除去装置９ｂからの溶出液の電気伝導度、２：図２６と同様の構造の電解質溶液精製装置２jを使用し、イオン交換膜２７ｂをネオセプタ（登録商標）ＡＨＡとし、電気泳動用の直流電源３３は、定電流３０ｍＡ（６７．５Ｖ）とし、電解質溶液の精製を行った時の不純物イオン除去装置９ｂからの溶出液の電気伝導度とした。

図２５から、イオン交換膜２７ｂにネオセプタ（登録商標）ＡＨＡを使用すると、外来からの不純物の混入が起こり、ベースラインが約０．１２５μＳ／ｃｍ高くなることが確認できた。

本発明は、広く、化学分析、合成、処理一般向けに適する溶液中に含まれる不純物イオンの除去装置に関するものであり、特にイオンクロマトグラフ（装置）に好適に用いられるサプレッサー（イオン除去装置）、溶離液の精製装置を提供するものである。

１電解質溶液生成装置
２電解質溶液精製装置
３ポンプ
５インジェクターポート
７分離カラム
９不純物イオン除去装置
１１検出器
１３配管
２１容器
２１ａ溶液入口
２１ｂ溶液入口
２１ｃ溶液入口
２２ａ溶液出口
２２ｂ溶液出口
２２ｃ溶液出口
２３イオン交換体
２５Ａイオン交換体
２５Ｂイオン交換体
２７ａイオン交換膜
２７ｂイオン交換膜
２８ａ液体透過性を付与したイオン交換膜
２８ｂ液体透過性を付与したイオン交換膜
３１ａ電極
３１ｂ電極
３３電源
４１ａ純水供給装置
４１ｂ純水供給装置
４５ａ純水貯槽
４５ｂ純水貯槽
４７ａポンプ
４７ｂポンプ
４９ａ配管
４９ｂ配管
５１第１の領域
５２第２の領域
５３第３の領域

Claims

不純物イオンを含む溶液から陽、陰いずれかの不純物イオンを取り除く手段として
（Ｘ１）除去対象不純物イオンの極性と同極性のイオンを吸着するイオン交換体Ａ１層を挟んで
除去対象不純物イオンの極性と同極である一方の電極Ｃ１側に除去対象不純物イオンの極性と同極性のイオン交換膜である強酸又は強塩基に耐えるイオン交換膜Ｂ１を介して電極Ｃ１、
除去対象不純物イオンの極性と対極である他方の電極Ｃ２側に除去対象不純物イオンの極性と対極性のイオン交換膜である強酸又は強塩基に耐えるイオン交換膜Ｂ２を介して電極Ｃ２
を備え、
（Ｘ２）前記イオン交換体Ａ１層の上端部に原料溶液の導入口をつけ、下端部に精製溶液の排出口を導入口の真下から外れた位置に設け、導入口はイオン交換膜Ｂ２側に、排出口はイオン交換膜Ｂ１側にそれぞれ設け、
前記両電極の外側に排水出口と純水の供給口が併設され、
（Ｘ３）前記両電極につなぐ外部電流源と、
を備える不純物イオン除去装置。
不純物イオンを含む溶液から陽、陰いずれかの不純物イオンを取り除く手段として
（Ｘ１）除去対象不純物イオンの極性と同極性のイオンを吸着するイオン交換体Ａ１層を挟んで
除去対象不純物イオンの極性と同極である一方の電極Ｃ１側に除去対象不純物イオンの極性と同極性のイオン交換膜である強酸又は強塩基に耐えるイオン交換膜Ｂ１を介して電極Ｃ１、
除去対象不純物イオンの極性と対極である他方の電極Ｃ２側に除去対象不純物イオン極性と対極性のイオン交換膜である強酸又は強塩基に耐えるイオン交換膜Ｂ２、除去対象不純物イオンの極性と同極性のイオンを吸着するイオン交換体であるイオン交換体Ａ２層、液体透過性と強酸又は強塩基に耐えるイオン交換膜B３またはイオン交換体Ａ３層を介して電極Ｃ２
を備え、
（Ｘ２）前記イオン交換体Ａ１層の上端部に原料溶液の導入口をつけ、下端部に精製溶液の排出口を導入口の真下から外れた位置に設け、導入口はイオン交換膜Ｂ２側に、排出口はイオン交換膜Ｂ１側にそれぞれ設け、
前記両電極の外側に排水出口を設け、電極Ｃ１側には純水の供給口が併設され、前記イオン交換体Ａ２層の上端部に純水の供給口が設けられ
（Ｘ３）前記両電極につなぐ外部電流源と、
を備える不純物イオン除去装置。
不純物イオンを含む溶液から陽、陰不純物イオンのいずれかを取り除く手段として
（Ｘ１）除去対象不純物イオンの極性と同極性のイオンを吸着するイオン交換体Ａ１層を挟んで
除去対象不純物イオンの極性と同極である一方の電極Ｃ１側に除去対象不純物イオンの極性と同極性のイオン交換膜である強酸又は強塩基に耐えるイオン交換膜Ｂ１、除去対象不純物イオンの極性と同極性のイオンを吸着しないイオン交換体であるイオン交換体Ａ４層、液体透過性と強酸又は強塩基に耐えるイオン交換膜B５またはイオン交換体Ａ５層を介して電極Ｃ１、除去対象不純物イオンの極性と対極である他方の電極Ｃ２側に除去対象不純物イオン極性と対極性のイオン交換膜である強酸又は強塩基に耐えるイオン交換膜Ｂ２、除去対象不純物イオンの極性と同極性のイオンを吸着するイオン交換体であるイオン交換体Ａ２層、液体透過性と強酸又は強塩基に耐えるイオン交換膜B３またはイオン交換体Ａ３層を介して電極Ｃ２
を備え、
（Ｘ２）前記イオン交換体Ａ１層の上端部に原料溶液の導入口をつけ、下端部に精製溶液の排出口を導入口の真下から外れた位置に設け、導入口はイオン交換膜Ｂ２側に、排出口はイオン交換膜Ｂ１側にそれぞれ設け、
前記両電極の外側に排水出口を設け、
前記イオン交換体Ａ２層、Ａ４層の上端部に純水の供給口が設けられ
（Ｘ３）前記両電極につなぐ外部電流源と、
を備える不純物イオン除去装置。
不純物イオンを含む溶液から陽、陰いずれかの不純物イオンを取り除く手段として請求項１、２または３に記載の不純物イオン除去装置で同じ極性の不純物イオン除去装置を複数台、互いにつなぎ合わせた多段式不純物イオン除去装置。
イオンクロマトグラフの溶離液精製用に用いる請求項１、２、３または４記載の不純物イオン除去装置。
イオンクロマトグラフのサプレッサー用に用いる請求項１、２、３または４記載の不純物イオン除去装置。
イオンクロマトグラフにおいて
（Ａ）電解質原料溶液が投入される導入部と
（Ａ−１）当該導入部に陽イオン交換樹脂が充填され、第１の領域を形成して、
（Ｂ）（Ｂ−１）当該導入部は両端が電極に挟まれ、当該両電極の外側に排水出口が設けられ、
陽極電極に接して内側に液体透過性と強酸又は強塩基に耐える陽イオン交換膜、陰イオン交換樹脂層、強酸又は強塩基に耐える陰イオン交換膜を設けて第２の領域を形成し、
陰極電極に接して内側に液体透過性と強酸又は強塩基に耐える陽イオン交換膜、陽イオン交換樹脂層、強酸又は強塩基に耐える陽イオン交換膜を設けて第３の領域を形成し、
（Ｂ−２）前記第１の領域の前記陽イオン交換膜位置側に、電解質原料溶液投入口を設けて、投入配管が取り付けられ、前記陰イオン交換膜位置側に、目的精製液取り出し口をもうけて取り出し配管が取り付けれ、
（Ｂ−３）前記第２の領域の陰イオン交換樹脂層および第３の領域の陽イオン交換樹脂層の上端部に純水投入口を設けて投入配管が取り付けられ
（Ｃ）前記（Ｂ）に記載した電極を結ぶ外部電流源と
を備える電解質溶液の陽イオン除去装置。
イオンクロマトグラフにおいて
（Ａ）電解質原料溶液が投入される導入部と
（Ａ−１）当該導入部に陰イオン交換樹脂が充填され、第１の領域を形成して、
（Ｂ）（Ｂ−１）当該導入部は両端が電極に挟まれ、当該両電極の外側に排水出口が設けられ、
陰極電極に接して内側に液体透過性と強酸又は強塩基に耐える陽イオン交換膜、陽イオン交換樹脂層、強酸又は強塩基に耐える陽イオン交換膜を設けて第２の領域を形成し、
陽極電極に接して内側に液体透過性と強酸又は強塩基に耐える陽イオン交換膜、陰イオン交換樹脂層、強酸又は強塩基に耐える陰イオン交換膜を設けて第３の領域を形成し、
（Ｂ−２）前記第１の領域の前記陰イオン交換膜位置側に、電解質原料溶液投入口を設けて、投入配管が取り付けられ、前記陽イオン交換膜位置側に、目的精製液取り出し口をもうけて取り出し配管が取り付けれ、
（Ｂ−３）前記第２の領域の陽イオン交換樹脂層および第３の領域の陰イオン交換樹脂層の上端部に純水投入口を設けて投入配管が取り付けられ
（Ｃ）前記（Ｂ）に記載した電極を結ぶ外部電流源と
を備える電解質溶液の陰イオン除去装置。