JP5752564B2 - Method for analyzing water-soluble selenium - Google Patents
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Description
本発明は、水溶性セレンの分析方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、特に硫黄化合物を含み得る排水、例えば石炭火力発電所から排出される脱硫排水等の分析に適用して好適な水溶性セレンの分析方法に関する。 The present invention relates to a method for analyzing water-soluble selenium. More specifically, the present invention relates to a method for analyzing water-soluble selenium that is suitable for analysis of wastewater that may contain sulfur compounds, such as desulfurization wastewater discharged from a coal-fired power plant.
セレン(Se)は、産業界において広く利用されている元素である。例えば、ガラスの着色剤や脱色剤等に用いられる他、金属セレンの半導体性・光伝導性を利用して、コピー機の感光ドラムや整流器等に利用されている。したがって、セレンを含む工業製品を製造する過程で水溶性セレンを含む排水が排出されたり、セレンを含む工業製品の使用や廃棄によって、環境中に水溶性セレンが溶出することがある。 Selenium (Se) is an element widely used in industry. For example, in addition to being used for glass colorants and decolorizers, it is used for photosensitive drums and rectifiers of copiers by utilizing the semiconductivity and photoconductivity of metal selenium. Accordingly, wastewater containing water-soluble selenium may be discharged in the process of manufacturing industrial products containing selenium, or water-soluble selenium may be eluted into the environment due to use or disposal of industrial products containing selenium.
電気事業においては、石炭に含まれる微量のセレンに起因して、石炭火力発電所の排煙脱硫排水に水溶性セレン(4価セレン:SeO3 2−、6価セレン:SeO4 2−)が含まれることがある。また、石炭灰処分場においても、石炭に含まれる微量のセレンに起因して、石炭灰処分場溶出水に水溶性セレンが含まれることがある。 In the electricity business, water-soluble selenium (tetravalent selenium: SeO 3 2− , hexavalent selenium: SeO 4 2− ) is contained in the flue gas desulfurization effluent of coal-fired power plants due to the small amount of selenium contained in coal. May be included. Moreover, also in a coal ash disposal site, water-soluble selenium may be contained in coal ash disposal site elution water due to a small amount of selenium contained in coal.
ここで、セレンは、過剰摂取により各種障害を引き起こす元素として知られている。例えば、神経障害、胃腸障害、筋衰弱、低血圧等の症状が起き、最終的には循環虚脱や肺水腫を引き起こすことが知られている。したがって、排水中にセレンが溶存していると、人体に悪影響を及ぼす虞があることから、わが国では、平成5年にセレンの水質環境基準(0.01mg−Se/L)が制定され、平成6年に水質汚濁防止法施行令の一部が改正されてセレンの排水基準(0.1mg−Se/L)が制定された。 Here, selenium is known as an element that causes various disorders due to excessive intake. For example, it is known that symptoms such as neuropathy, gastrointestinal dysfunction, muscle weakness, and hypotension occur and ultimately cause circulatory collapse and pulmonary edema. Therefore, if selenium is dissolved in the waste water, there is a risk of adverse effects on the human body. In Japan, the selenium water quality standard (0.01 mg-Se / L) was established in 1993. In 6 years, a part of the Enforcement Ordinance for Water Pollution Control Law was revised and the selenium drainage standard (0.1 mg-Se / L) was established.
上記排水基準値を遵守するためには、排水中のセレン濃度の継続的な監視及び管理が必要となる。 In order to comply with the above effluent standard value, it is necessary to continuously monitor and manage the selenium concentration in the effluent.
かかる状況下において、本件出願人は、特許文献1において、分析用試料に溶存している4価セレンの分析方法を提案している。具体的には、4価セレンが溶存している分析用試料に塩酸及び硫酸の少なくともいずれか一方を添加して酸性分析用試料を作製し、この酸性分析用試料にテトラヒドロホウ酸ナトリウムを添加して4価セレンとテトラヒドロホウ酸ナトリウムを反応させることによりセレン化水素ガスを発生させ、このセレン化水素ガスをセレン化水素ガス検知器で検出することにより得られる信号値に基づいて分析用試料に溶存している4価セレン濃度を定量分析する方法を提案している。また、この分析方法を脱硫排水に対して適用する際には、分析用試料をJIS法(JIS−K0102.67.3.、非特許文献1参照)に準じた公定法により前処理することで、分析用試料に含まれる分析の妨害成分(有機物等)の影響を排除でき、しかもこの前処理により分析用試料が酸性化されるので、酸性化処理を省略できることも提案している。
Under such circumstances, the present applicant has proposed a method for analyzing tetravalent selenium dissolved in an analysis sample in
また、公定法に準じた上記前処理法は、分析用試料に硫酸及び硝酸を添加し、加熱して硫酸白煙を発生させる手法であることから、その操作が極めて煩雑であると共に、処理に要する時間も4〜5時間と長時間であった。そこで、本件出願人は、特許文献2において、特許文献1にて提案した分析方法について、分析用試料に対し、過マンガン酸カリウムを添加して加熱する第一前処理と、塩酸を添加し加熱して6価セレンを4価セレンへ還元する第二前処理とを順に行い、酸性化処理を省略することによって、分析用試料に含まれる分析の妨害成分(有機物等)の影響を公定法よりも簡易且つ迅速に排除しながら、4価セレン濃度だけでなく6価セレン濃度も含めた水溶性セレンの全濃度を高精度に分析する方法を提案している。
In addition, the above pretreatment method according to the official method is a method in which sulfuric acid and nitric acid are added to an analytical sample and heated to generate sulfuric acid white smoke. The time required was a long time of 4 to 5 hours. Therefore, the applicant of the present invention, in
しかしながら、排水には、有機物だけでなく、硫黄化合物が含まれる場合がある。硫黄化合物の一部はテトラヒドロホウ酸ナトリウムと反応して還元されることによって、硫化水素ガスとなることが文献1及び2において報告されている(文献1:W.kijowski and P.A.Steudler, "Determination of total reduced sulfur in natural waters", Limnol.Oceanogr., 27(5),975-978,(1982)、文献2:J.F.Tysona and C.D.Palmerb, "Simultaneous detection of selenium by atomic fluorescence and sulfur by molecular emission by flow-injection hydride generation with on-line reduction for the determination of selenate, sulfate and sulfite", Anal. Chim. Act.,652(1-2),251-258,(2009))。
However, the waste water may contain not only organic substances but also sulfur compounds. It has been reported in
ここで、硫化水素ガスは、セレン化水素ガス検知器によるセレン化水素ガスの測定を妨害する成分となり得る。また、本願発明者等が鋭意研究を行った結果、脱硫排水にもテトラヒドロホウ酸ナトリウムとの反応によって硫化水素を発生してセレン化水素ガスの測定を妨害する種類の硫黄化合物が含まれることがあり、このことに起因して、正確な分析値を得られない場合があることが明らかとなった。 Here, the hydrogen sulfide gas can be a component that interferes with the measurement of the hydrogen selenide gas by the hydrogen selenide gas detector. In addition, as a result of intensive studies by the inventors of the present application, the desulfurization effluent may contain a kind of sulfur compound that generates hydrogen sulfide by reaction with sodium tetrahydroborate and interferes with the measurement of hydrogen selenide gas. From this, it has become clear that accurate analytical values may not be obtained.
そこで、本発明は、セレン化水素ガス検知器を利用してセレン化水素ガスの測定を行うことにより、試料水(分析用試料)の水溶性セレン濃度の分析を行う方法において、試料水に含まれ得る硫黄化合物に起因する硫化水素ガスの発生を回避して、正確な分析値を得る方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a method for analyzing the concentration of water-soluble selenium in sample water (analytical sample) by measuring hydrogen selenide gas using a hydrogen selenide gas detector. An object of the present invention is to provide a method for obtaining an accurate analytical value by avoiding the generation of hydrogen sulfide gas due to a possible sulfur compound.
かかる課題を解決するため、本願発明者等が鋭意研究を行った結果、特許文献2に記載の方法における第一前処理(有機物分解処理)において、過マンガン酸カリウムと硫酸を併用することによって、過マンガン酸カリウムの酸化力を増強させて、試料水の硫黄化合物(テトラヒドロホウ酸ナトリウムと反応して硫化水素ガスを生成し得る硫黄化合物)を分解させ、硫化水素の発生を回避できるという新たな知見を得るに至り、さらに種々検討を重ねて本発明を完成するに至った。
In order to solve such a problem, the inventors of the present application have conducted intensive research. As a result, in the first pretreatment (organic substance decomposition treatment) in the method described in
即ち、本発明の水溶性セレン分析方法は、試料水に対し、有機物分解剤として過マンガン酸カリウムを添加して加熱する第一前処理と、6価セレンを4価セレンに還元する還元剤として塩酸を添加して加熱する第二前処理とを順に実施した後、試料水に含まれる4価セレンをテトラヒドロホウ酸ナトリウムと反応させてセレン化水素ガスを発生させ、このセレン化水素ガスをセレン化水素ガス検知器に導いて、セレン化水素ガス検知器により検出された信号値に基づいて、試料水の水溶性セレン濃度を分析する方法において、第一前処理の際にさらに硫酸を添加して、試料水に含まれる有機物と共にテトラヒドロホウ酸ナトリウムと反応して硫化水素ガスを生成し得る硫黄化合物を分解するようにしている。 That is, the water-soluble selenium analysis method of the present invention includes a first pretreatment in which potassium permanganate is added and heated as an organic substance decomposing agent to sample water, and a reducing agent that reduces hexavalent selenium to tetravalent selenium. After the second pretreatment in which hydrochloric acid is added and heated in order, tetravalent selenium contained in the sample water is reacted with sodium tetrahydroborate to generate hydrogen selenide gas, and this hydrogen selenide gas is converted into selenium. In the method of analyzing the concentration of water-soluble selenium in the sample water based on the signal value detected by the hydrogen selenide gas detector, the sulfuric acid is further added during the first pretreatment. Thus, sulfur compounds that can react with sodium tetrahydroborate together with organic substances contained in the sample water to generate hydrogen sulfide gas are decomposed.
ここで、本発明の水溶性セレン分析方法において、硫酸の添加により、試料水の硫酸濃度を1.3〜3mol/Lに調整することが好ましい。 Here, in the water-soluble selenium analysis method of the present invention, it is preferable to adjust the sulfuric acid concentration of the sample water to 1.3 to 3 mol / L by adding sulfuric acid.
本発明によれば、セレン化水素ガス検知器を利用してセレン化水素ガスの測定を行うことにより、分析用試料(試料水)の水溶性セレン濃度の分析を行う方法において、試料水に含まれ得る有機物の影響を回避するだけでなく、さらに硫黄化合物に起因する硫化水素ガスの発生を回避して、正確な分析値を得ることが可能となる。 According to the present invention, in a method for analyzing water-soluble selenium concentration in a sample for analysis (sample water) by measuring hydrogen selenide gas using a hydrogen selenide gas detector, In addition to avoiding the influence of organic substances that can be generated, generation of hydrogen sulfide gas caused by sulfur compounds can be avoided, and accurate analytical values can be obtained.
以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の水溶性セレン分析方法は、試料水に対し、有機物分解剤として過マンガン酸カリウムを添加して加熱する第一前処理と、6価セレンを4価セレンに還元する還元剤として塩酸を添加して加熱する第二前処理とを順に実施した後、試料水に含まれる4価セレンをテトラヒドロホウ酸ナトリウムと反応させてセレン化水素ガスを発生させ、このセレン化水素ガスをセレン化水素ガス検知器に導いて、セレン化水素ガス検知器により検出された信号値に基づいて、試料水の水溶性セレン濃度を分析する方法において、第一前処理の際にさらに硫酸を添加して、試料水に含まれる有機物と共にテトラヒドロホウ酸ナトリウムと反応して硫化水素ガスを生成し得る硫黄化合物を分解するようにしている。つまり、本発明では、過マンガン酸カリウムと硫酸を併用した第一前処理(S1)→第一前処理済み試料水に含まれる6価セレンを4価セレンに還元する第二前処理(S2)→セレン化水素ガス生成・測定(S3)が行われ、試料水の水溶性セレン濃度の分析が行われる(図1)。 The water-soluble selenium analysis method of the present invention includes a first pretreatment in which potassium permanganate is added as an organic substance decomposing agent and heated to sample water, and hydrochloric acid is used as a reducing agent to reduce hexavalent selenium to tetravalent selenium. After sequentially adding and heating the second pretreatment, tetravalent selenium contained in the sample water is reacted with sodium tetrahydroborate to generate hydrogen selenide gas, and this hydrogen selenide gas is converted to hydrogen selenide. In the method of analyzing the water-soluble selenium concentration of the sample water based on the signal value detected by the hydrogen selenide gas detector, led to the gas detector, sulfuric acid is further added during the first pretreatment, A sulfur compound capable of generating hydrogen sulfide gas is decomposed by reacting with organic tetrahydroborate together with organic substances contained in the sample water. In other words, in the present invention, the first pretreatment using both potassium permanganate and sulfuric acid (S1) → the second pretreatment for reducing hexavalent selenium contained in the first pretreated sample water to tetravalent selenium (S2). → Hydrogen selenide gas generation / measurement (S3) is performed, and the water-soluble selenium concentration of the sample water is analyzed (FIG. 1).
試料水に有機物が含まれる場合、これがセレン化水素ガスの生成を阻害し、分析精度を低下させる要因となり得る。また、テトラヒドロホウ酸ナトリウムとの反応によって硫化水素が発生する種類の硫黄化合物が試料水に含まれる場合がある。このような硫黄化合物が試料水に含まれる場合、テトラヒドロホウ酸ナトリウムとの反応によって生じる硫化水素によりセレン化水素ガスの検出が妨害されて、分析精度を低下させる要因となり得る。本発明では、第一前処理において、試料水に過マンガン酸カリウムと硫酸を添加することによって、過マンガン酸カリウムの酸化力を増強させ、試料水に含まれる有機物のみならず、硫黄化合物をも分解して硫化水素の発生を防ぎ、有機物及び硫黄化合物に起因する分析精度の低下を回避するようにしている。硫黄化合物の分解についてより詳細に説明すると、ジチオン酸やヒドロキシルアミンスルホン酸化合物(NS化合物)などの硫黄化合物は、硫酸により酸化力が増強された過マンガン酸カリウムによって酸化分解され、最終的に硫酸イオンとなる。硫酸イオンは化学的に安定であり、テトラヒドロホウ酸ナトリウムを添加しても硫化水素ガスは発生しない。したがって、硫酸により酸化力が増強された過マンガン酸カリウムによって、テトラヒドロホウ酸ナトリウムとの反応によって硫化水素ガスを発生し得る硫黄化合物、即ち、テトラヒドロホウ酸ナトリウムとは反応しない安定な硫黄化合物(硫酸やペルオキソ二硫酸等)以外の硫黄化合物によるセレン化水素ガスの測定の妨害を排除して、精度良く分析することが可能となる。 When the sample water contains an organic substance, this can hinder the generation of hydrogen selenide gas and cause a decrease in analysis accuracy. In addition, the sample water may contain a type of sulfur compound that generates hydrogen sulfide by reaction with sodium tetrahydroborate. When such a sulfur compound is contained in the sample water, detection of hydrogen selenide gas is hindered by hydrogen sulfide generated by the reaction with sodium tetrahydroborate, which may cause a decrease in analysis accuracy. In the present invention, in the first pretreatment, by adding potassium permanganate and sulfuric acid to the sample water, the oxidizing power of potassium permanganate is enhanced, and not only organic substances contained in the sample water but also sulfur compounds are added. It decomposes to prevent generation of hydrogen sulfide, and avoids a decrease in analysis accuracy caused by organic substances and sulfur compounds. The decomposition of the sulfur compound will be described in more detail. Sulfur compounds such as dithionic acid and hydroxylamine sulfonic acid compound (NS compound) are oxidized and decomposed by potassium permanganate whose oxidizing power is enhanced by sulfuric acid, and finally sulfuric acid Become an ion. Sulfate ions are chemically stable, and hydrogen sulfide gas is not generated even when sodium tetrahydroborate is added. Therefore, a sulfur compound capable of generating hydrogen sulfide gas by reaction with sodium tetrahydroborate by potassium permanganate whose oxidizing power is enhanced by sulfuric acid, that is, a stable sulfur compound that does not react with sodium tetrahydroborate (sulfuric acid It is possible to eliminate the interference of the measurement of hydrogen selenide gas by a sulfur compound other than (such as peroxodisulfuric acid), and so on, and to perform accurate analysis.
第一前処理における過マンガン酸カリウムの添加量は、試料水に含まれる有機物を分解し得る量で、且つ余剰分が第二前処理における還元を阻害しない量で添加される。即ち、過マンガン酸カリウムの添加量が多すぎると、余剰分が第二前処理において還元剤である塩酸と以下のように反応し、塩酸の量が低下する。その結果、6価セレンの4価セレンへの還元反応が阻害され得る。
2KMnO4+16HCl→2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O ・・・(1)
The amount of potassium permanganate added in the first pretreatment is an amount capable of decomposing organic substances contained in the sample water, and the excess is added in an amount that does not inhibit the reduction in the second pretreatment. That is, if the amount of potassium permanganate added is too large, the excess reacts with hydrochloric acid as the reducing agent in the second pretreatment as follows, and the amount of hydrochloric acid decreases. As a result, the reduction reaction of hexavalent selenium to tetravalent selenium can be inhibited.
2KMnO 4 + 16HCl → 2MnCl 2 + 2KCl + 5Cl 2 + 8H 2 O (1)
過マンガン酸カリウムの具体的な添加量については、試料水のCOD量の3〜10倍量とすることが好適であり、5〜10倍量とすることがより好適である。COD濃度が16mg−O/Lの試料水を5mL採取した場合を例に挙げて説明すると、1g/L〜3g/Lの過マンガン酸カリウム水溶液を1mL添加すればよい。 About the specific addition amount of potassium permanganate, it is preferable to set it as 3-10 times amount of COD amount of sample water, and it is more preferable to set it as 5-10 times amount. The case where 5 mL of sample water having a COD concentration of 16 mg-O / L is collected will be described as an example. 1 mL of an aqueous potassium permanganate solution having a concentration of 1 g / L to 3 g / L may be added.
尚、試料水は、その出所に応じてCOD濃度の変動が一定範囲内に収まっていることが多い。例えば、脱硫排水の場合、COD濃度は概ね10〜30mg−O/Lである。したがって、試料水の出所に応じて、過マンガン酸カリウムの添加量を適切な値に設定することができる。勿論、試料水のCOD濃度を測定し、この測定値に基づいて過マンガン酸カリウムの添加量を分析毎に設定するようにしても構わない。 Note that the sample water often has a variation in COD concentration within a certain range depending on the source. For example, in the case of desulfurization effluent, the COD concentration is approximately 10 to 30 mg-O / L. Therefore, the amount of potassium permanganate added can be set to an appropriate value depending on the source of the sample water. Of course, the COD concentration of the sample water may be measured, and the amount of potassium permanganate added may be set for each analysis based on this measured value.
第一前処理における硫酸の添加量は、硫酸と過マンガン酸カリウム(水溶液)を添加した後の試料水の硫酸濃度が1.3〜3mol/Lに調整される量とすることが好適であり、2.3mol/Lに調整される量とすることがより好適である。硫酸濃度が低すぎると、硫酸による過マンガン酸カリウムの酸化力を高める効果が低くなるため、有機化合物の分解を十分に行うことができず、分析精度が低下し得る。硫酸濃度を高めすぎると、硫酸の添加量が多くなりすぎて、試料水の総量が増加し、反応時間の増加を招くこととなる。具体例を挙げると、硫黄化合物を含む脱硫排水5mLを試料水とした場合、6〜18mol/Lの硫酸を1〜2mL添加して上記濃度とすればよく、9〜12mol/Lの硫酸を1〜2mL添加して上記濃度とすることが好適であり、9mol/Lの硫酸を2mL添加して上記濃度とすることがより好適である。 It is preferable that the amount of sulfuric acid added in the first pretreatment is such that the sulfuric acid concentration of the sample water after adding sulfuric acid and potassium permanganate (aqueous solution) is adjusted to 1.3 to 3 mol / L. More preferably, the amount is adjusted to 2.3 mol / L. If the sulfuric acid concentration is too low, the effect of increasing the oxidizing power of potassium permanganate by sulfuric acid is reduced, so that the organic compound cannot be sufficiently decomposed and the analysis accuracy can be lowered. If the sulfuric acid concentration is too high, the amount of sulfuric acid added becomes too large, increasing the total amount of sample water, leading to an increase in reaction time. To give a specific example, when 5 mL of desulfurization waste water containing a sulfur compound is used as sample water, 1 to 2 mL of 6 to 18 mol / L sulfuric acid may be added to obtain the above concentration, and 1 to 9 to 12 mol / L sulfuric acid. It is preferable to add ˜2 mL to the above concentration, and it is more preferable to add 2 mL of 9 mol / L sulfuric acid to the above concentration.
ここで、第一前処理においては、試料水→硫酸→過マンガン酸カリウムの順で、あるいは過マンガン酸カリウム→試料水→硫酸の順で、試料水と過マンガン酸カリウムと硫酸の添加タイミングを制御することが好ましい。あるいは、試料水と硫酸を十分に撹拌混合してから過マンガン酸カリウムを添加すること、または試料水と過マンガン酸カリウムを十分に撹拌混合してから硫酸を添加することが好ましい。これにより、硫酸の中和反応による試料の沸騰を抑制でき、かつ過マンガン酸カリウムと硫酸とが直接接触して固体生成が生じることによる有機物及び硫黄化合物の分解能の低下を防ぐことができる。 Here, in the first pretreatment, the sample water, potassium permanganate and sulfuric acid are added in the order of sample water → sulfuric acid → potassium permanganate or in the order of potassium permanganate → sample water → sulfuric acid. It is preferable to control. Alternatively, it is preferable to add potassium permanganate after sufficiently stirring and mixing the sample water and sulfuric acid, or adding sulfuric acid after sufficiently stirring and mixing the sample water and potassium permanganate. Thereby, it is possible to suppress boiling of the sample due to the neutralization reaction of sulfuric acid, and it is possible to prevent a decrease in the resolution of the organic matter and sulfur compound due to the solid formation caused by direct contact between potassium permanganate and sulfuric acid.
第一前処理における過マンガン酸カリウム及び硫酸添加済みの試料水の加熱温度は、100℃以上とすることが好適である。これよりも低い温度だと、有機物と硫黄化合物を分解しきれず、分析精度が低下し得る。尚、加熱温度を高めすぎると、試料水が激しく沸騰することから、加熱温度は、100〜120℃とすることが好適である。 The heating temperature of the sample water to which potassium permanganate and sulfuric acid have been added in the first pretreatment is preferably 100 ° C. or higher. If the temperature is lower than this, the organic matter and the sulfur compound cannot be decomposed, and the analysis accuracy can be lowered. If the heating temperature is too high, the sample water will boil vigorously, so the heating temperature is preferably 100 to 120 ° C.
第一前処理における加熱時間は、上記温度で15分以上とすることが好適である。これよりも短いと、有機物と硫黄化合物を分解しきれず、分析精度が低下し得る。尚、分解処理時間を長くし過ぎても、特に有利な効果は見られず、むしろ分析時間の長時間化に繋がる。したがって、分解処理時間は、上記温度で概ね15〜30分程度とすればよく、15分〜20分とすることが好適であり、分解処理の確実性を考慮すると、20分程度とすることがより好適である。 The heating time in the first pretreatment is preferably 15 minutes or more at the above temperature. When shorter than this, an organic substance and a sulfur compound cannot be decomposed | disassembled and analysis accuracy may fall. It should be noted that even if the decomposition processing time is too long, no particularly advantageous effect is seen, but rather the analysis time is lengthened. Therefore, the decomposition treatment time may be approximately 15 to 30 minutes at the above temperature, preferably 15 minutes to 20 minutes, and considering the certainty of the decomposition treatment, it may be approximately 20 minutes. More preferred.
試料水に対し、第一前処理を行った後、第二前処理を行う。第二前処理は、第一前処理済みの試料水に含まれる6価セレン(第一前処理において酸化されて6価セレンとなった試料水に元々含まれていた4価セレン、及び試料水に元々含まれていた6価セレン)を4価セレンに還元する処理を行うものである。テトラヒドロホウ酸ナトリウムは、4価セレンと反応してセレン化水素ガスを生成させることはできるものの、6価セレンとは反応しない。そこで、還元剤として塩酸を添加することで、6価セレンを4価セレンに還元して、第一前処理済み試料水に含まれる水溶性セレンを全て4価セレンとして、水溶性セレンの全量をテトラヒドロホウ酸ナトリウムとの反応に供することができる。 The sample water is subjected to the first pretreatment and then the second pretreatment. The second pretreatment includes hexavalent selenium contained in the first pretreated sample water (tetravalent selenium originally contained in the sample water oxidized into hexavalent selenium in the first pretreatment, and sample water). (6 selenium originally contained in selenium) is reduced to tetravalent selenium. Although sodium tetrahydroborate can react with tetravalent selenium to produce hydrogen selenide gas, it does not react with hexavalent selenium. Therefore, by adding hydrochloric acid as a reducing agent, hexavalent selenium is reduced to tetravalent selenium, all water-soluble selenium contained in the first pretreated sample water is converted to tetravalent selenium, and the total amount of water-soluble selenium is reduced. It can be subjected to a reaction with sodium tetrahydroborate.
第二前処理における塩酸の添加量は、第一前処理済み試料水の塩酸濃度が4mol/L〜6.7mol/Lとなる量とすることが好適であり、6.7mol/Lとなる量とすることがより好適である。塩酸濃度が低すぎると、6価セレンの全量を4価セレンに還元できないことがある。塩酸濃度を高め過ぎると、塩酸の添加量が多くなりすぎて、第一前処理済み試料水の総量が増加し、分析時間の長時間化を招くこととなる。具体例を挙げると、脱硫排水5mLを試料水とした場合、濃塩酸(12mol/L)を5mL程度添加することが好適である。 The amount of hydrochloric acid added in the second pretreatment is preferably such that the hydrochloric acid concentration of the first pretreated sample water is 4 mol / L to 6.7 mol / L, and is 6.7 mol / L. Is more preferable. If the hydrochloric acid concentration is too low, the total amount of hexavalent selenium may not be reduced to tetravalent selenium. If the concentration of hydrochloric acid is excessively increased, the amount of hydrochloric acid added is excessively increased, and the total amount of the first pretreated sample water is increased, resulting in a prolonged analysis time. As a specific example, when 5 mL of desulfurization waste water is used as sample water, it is preferable to add about 5 mL of concentrated hydrochloric acid (12 mol / L).
第二前処理における塩酸添加後の第一前処理済み試料水の加熱温度は、100℃以上とすることが好適である。これよりも低い温度だと、4価セレンに還元されない6価セレンが残り、分析精度が低下し得る。尚、加熱温度を高めすぎると、試料水が激しく沸騰することから、加熱温度は、100〜120℃とすることが好適である。 The heating temperature of the first pretreated sample water after addition of hydrochloric acid in the second pretreatment is preferably 100 ° C. or higher. If the temperature is lower than this, hexavalent selenium that is not reduced to tetravalent selenium remains, and the analysis accuracy may be lowered. If the heating temperature is too high, the sample water will boil vigorously, so the heating temperature is preferably 100 to 120 ° C.
第二前処理における加熱時間は、上記温度で10分以上とすることが好適である。これよりも短いと、4価セレンに還元されない6価セレンが残り、分析精度が低下することがある。尚、6価セレンを4価セレンに還元する時間を長くし過ぎても、特に有利な効果は見られず、むしろ分析時間の長時間化につながる。したがって、6価セレンを4価セレンに還元する時間は、上記温度で概ね10分〜15分程度とすればよい。 The heating time in the second pretreatment is preferably 10 minutes or more at the above temperature. If it is shorter than this, hexavalent selenium that is not reduced to tetravalent selenium remains, and the analysis accuracy may be lowered. Note that even if the time for reducing hexavalent selenium to tetravalent selenium is too long, no particularly advantageous effect is seen, but rather the analysis time is prolonged. Therefore, the time for reducing hexavalent selenium to tetravalent selenium may be about 10 to 15 minutes at the above temperature.
以上、試料水に対し、第一前処理と第二前処理とを施すことによって、試料水の有機物及び硫黄化合物が分解され、分析精度を低下させる要因を取り除くことができる。さらには、試料水に含まれる水溶性セレンの全量を4価セレンに変換して、水溶性セレンの全量をテトラヒドロホウ酸ナトリウムとの反応に供することができ、水溶性セレン濃度の正確な分析が可能になる。 As described above, by performing the first pretreatment and the second pretreatment on the sample water, the organic matter and sulfur compound of the sample water are decomposed, and the factor that lowers the analysis accuracy can be removed. Furthermore, the total amount of water-soluble selenium contained in the sample water can be converted to tetravalent selenium, and the total amount of water-soluble selenium can be subjected to a reaction with sodium tetrahydroborate, which enables accurate analysis of the water-soluble selenium concentration. It becomes possible.
第一前処理と第二前処理とを順に実施することにより得られた試料水を用いて、水溶性セレンの定量分析が行われる。水溶性セレンの定量分析は、例えば、特開2009−8668号公報及び特開2011−2424号公報に記載された方法と同様の方法で実施することができる。以下、第一前処理と第二前処理とを順に実施することにより得られた試料水を用いて、水溶性セレンの定量分析を行う方法について説明する。尚、以降の説明では、第一前処理と第二前処理とを順に実施することにより得られた試料水を前処理済み試料水と呼ぶ。 Quantitative analysis of water-soluble selenium is performed using sample water obtained by sequentially performing the first pretreatment and the second pretreatment. The quantitative analysis of water-soluble selenium can be carried out by the same method as described in JP2009-8668A and JP2011-2424A, for example. Hereinafter, a method for quantitatively analyzing water-soluble selenium using sample water obtained by sequentially performing the first pretreatment and the second pretreatment will be described. In the following description, the sample water obtained by sequentially performing the first pretreatment and the second pretreatment is referred to as pretreated sample water.
前処理済み試料水には、テトラヒドロホウ酸ナトリウムを添加して4価セレンとテトラヒドロホウ酸ナトリウムを反応させてセレン化水素ガスを発生させ、セレン化水素ガスをセレン化水素ガス検知器にて測定する。 To the pretreated sample water, sodium tetrahydroborate is added to react tetravalent selenium and sodium tetrahydroborate to generate hydrogen selenide gas, and the hydrogen selenide gas is measured with a hydrogen selenide gas detector. To do.
セレン化水素ガス検知器は、セレン化水素ガスを検出することができる各種方式の検知器を用いることができるが、特に、隔膜ガルバニ方式又は濃淡電池方式のセンサ部を有するセレン化水素ガス検知器の使用が好適である。この方式の検知器は、センサ自身が電池を構成するために、検知対象ガスが存在しない場合には残余電流が極めて少なく、そのためゼロ点の安定性が高いと共に、ランニングコストも低いという利点を有している。このような検知器としては、例えばバイオニクス機器製の1GWA/V70等が挙げられるが、これに限定されるものではない。例えばセンサ部が定電位電解方式である新コスモス電機製PS−7(セレン化水素専用センサユニットCDS−7)等を用いるようにしてもよい。 As the hydrogen selenide gas detector, various types of detectors capable of detecting hydrogen selenide gas can be used. In particular, a hydrogen selenide gas detector having a diaphragm galvanic type or concentration cell type sensor unit. Is preferred. This type of detector has the advantage that since the sensor itself constitutes a battery, there is very little residual current when there is no gas to be detected, so that zero point stability is high and running cost is low. doing. An example of such a detector is 1GWA / V70 manufactured by Bionics, but is not limited thereto. For example, a new Cosmos Electric PS-7 (dedicated hydrogen selenide sensor unit CDS-7) having a constant potential electrolysis method may be used.
テトラヒドロホウ酸ナトリウムは、水溶液の状態で、前処理済み試料水に添加される。添加速度は、前処理済み試料水からの水素の発生を抑制し得る速度で添加される。これにより、前処理済み試料水に含まれる塩酸とテトラヒドロホウ酸ナトリウムとの反応による急激な水素発生に起因する、セレン化水素ガス検知器における検出信号値のピーク分裂を回避することができ、セレン化水素ガス検知器における検出信号値の信頼性を高めて、高精度な分析を可能とする。前処理済み試料水からの水素の発生を抑制し得る速度は、テトラヒドロホウ酸ナトリウムを含む溶液のテトラヒドロホウ酸ナトリウム濃度と前処理済み試料水の塩酸濃度により異なり、一概には規定できないが、前処理済み試料水の塩酸濃度が2.5mol/L〜3.5mol/Lであり、テトラヒドロホウ酸ナトリウムを含む溶液のテトラヒドロホウ酸ナトリウム濃度が3g/Lである場合には、テトラヒドロホウ酸ナトリウムを含む溶液10mLを20秒よりも長時間かけて添加すればよく、40〜60秒間かけて添加することが好適である。添加速度に換算すると、30mL/分未満、好適には10〜15mL/分である。 Sodium tetrahydroborate is added to the pretreated sample water in the form of an aqueous solution. The addition rate is such that the generation of hydrogen from the pretreated sample water can be suppressed. As a result, peak splitting of the detection signal value in the hydrogen selenide gas detector due to rapid hydrogen generation due to the reaction between hydrochloric acid and sodium tetrahydroborate contained in the pretreated sample water can be avoided. The reliability of the detection signal value in the hydrogen fluoride gas detector is increased to enable highly accurate analysis. The rate at which the generation of hydrogen from the pretreated sample water can be suppressed depends on the sodium tetrahydroborate concentration of the solution containing sodium tetrahydroborate and the hydrochloric acid concentration of the pretreated sample water. When the hydrochloric acid concentration of the treated sample water is 2.5 mol / L to 3.5 mol / L and the sodium tetrahydroborate concentration of the solution containing sodium tetrahydroborate is 3 g / L, sodium tetrahydroborate is added. The solution containing 10 mL may be added over 20 seconds, and it is preferable to add over 40 to 60 seconds. In terms of addition rate, it is less than 30 mL / min, preferably 10-15 mL / min.
テトラヒドロホウ酸ナトリウムを含む溶液は、テトラヒドロホウ酸ナトリウムのみを含むアルカリ性の溶液としてもよいが、例えば、エチレンジアミン四酢酸、水酸化ナトリウムを含むものとしてもよい。テトラヒドロホウ酸ナトリウムは、還元剤として広く用いられている安価で入手し易い物質である反面、分解し易い性質がある。そこで、エチレンジアミン四酢酸を加えることによって、0.1mol/Lの水酸化ナトリウム溶液に溶解させて室温で30日間安定に保存できることが知られている(A. D.Idowu, P. K. Dasgupta, Z. Genfa, and K. Toda: “A Gas-Phase Chemiluminescence -Based Analyzer for Waterborne Arsenic”, Anal. Chem., 78, 7088-7097 (2006))。つまり、使用の簡便性と安定性とを兼ね備えた試薬であり、現場分析に用いる試薬として非常に好適である。また、テトラヒドロホウ酸ナトリウムを含む溶液を長期に亘って一定の場所に貯蔵して用いる場合には、0℃〜25℃、好適には0℃〜10℃に冷却可能な冷蔵庫に入れて貯蔵することが好適である。これにより、テトラヒドロホウ酸ナトリウムを含む溶液を分析環境に影響されることなく、保存することができ、分解劣化していない安定なテトラヒドロホウ酸ナトリウムを長期に亘って添加することができる。 The solution containing sodium tetrahydroborate may be an alkaline solution containing only sodium tetrahydroborate, but may also contain, for example, ethylenediaminetetraacetic acid and sodium hydroxide. While sodium tetrahydroborate is an inexpensive and easily available material widely used as a reducing agent, it has the property of being easily decomposed. Therefore, it is known that ethylenediaminetetraacetic acid can be dissolved in a 0.1 mol / L sodium hydroxide solution and stably stored at room temperature for 30 days (ADIdowu, PK Dasgupta, Z. Genfa, and K Toda: “A Gas-Phase Chemiluminescence -Based Analyzer for Waterborne Arsenic”, Anal. Chem., 78, 7088-7097 (2006)). That is, it is a reagent having both ease of use and stability, and is very suitable as a reagent used for on-site analysis. In addition, when a solution containing sodium tetrahydroborate is stored and used in a certain place for a long time, it is stored in a refrigerator that can be cooled to 0 ° C. to 25 ° C., preferably 0 ° C. to 10 ° C. Is preferred. As a result, a solution containing sodium tetrahydroborate can be stored without being affected by the analysis environment, and stable sodium tetrahydroborate that is not decomposed and deteriorated can be added over a long period of time.
テトラヒドロホウ酸ナトリウム溶液の添加は、例えば、分液漏斗やビュレットのように、コック(バルブ)の開度の調節によって添加速度を制御可能なものを用いることもできるし、バルブが開状態の時にのみ一定の速度で添加可能なものを用いることもできる。また、ペリスタルティックポンプのような制御性の高いものを用いることで、より正確な定量分析が可能となる。 For the addition of the sodium tetrahydroborate solution, for example, a separator such as a separatory funnel or burette can be used which can control the addition rate by adjusting the opening of the cock (valve), or when the valve is open. Only those that can be added at a constant rate can also be used. Further, by using a highly controllable device such as a peristaltic pump, more accurate quantitative analysis can be performed.
テトラヒドロホウ酸ナトリウムの添加量については、前処理済み試料水に存在していると考えられる4価セレンの全量をセレン化水素に還元しうる量以上の量が適宜選択される。1molのH2SeO3(SeO3 2−)を還元させてセレン化水素を発生させるためには、3/4molのNaBH4(BH4 −)が必要である。したがって、4価セレン1mgに対して最低でも0.38mgのNaBH4が必要である。ここで、前処理済み試料水に存在している4価セレンの全量を確実にセレン化水素に還元するためには、前処理済み試料水に含まれていると考えられる4価セレンの全量に対して過剰量のテトラヒドロホウ酸ナトリウムの量を添加することが好ましい。即ち、前処理済み試料水の4価セレン濃度が1mg/L以下であると仮定した場合には、前処理済み試料水1Lに対して0.38mg〜6.7gのテトラヒドロホウ酸ナトリウムを添加することが好ましく、3.8mg〜3.4gとすることがより好ましく、38mg〜2.0gとすることがさらに好ましい。6.7gを超える量のテトラヒドロホウ酸ナトリウムを添加しても、セレン化水素の測定に影響を及ぼすことは無いが、セレン化水素発生反応には関与しないので、無駄である。 About the addition amount of sodium tetrahydroborate, the quantity more than the quantity which can reduce | restor the total amount of the tetravalent selenium considered to exist in pre-processed sample water to hydrogen selenide is selected suitably. In order to reduce 1 mol of H 2 SeO 3 (SeO 3 2− ) to generate hydrogen selenide, 3/4 mol of NaBH 4 (BH 4 − ) is required. Therefore, a minimum of 0.38 mg NaBH 4 is required for 1 mg of tetravalent selenium. Here, in order to reliably reduce the total amount of tetravalent selenium present in the pretreated sample water to hydrogen selenide, the total amount of tetravalent selenium considered to be contained in the pretreated sample water is reduced. It is preferable to add an excess amount of sodium tetrahydroborate. That is, assuming that the tetravalent selenium concentration in the pretreated sample water is 1 mg / L or less, 0.38 mg to 6.7 g of sodium tetrahydroborate is added to 1 L of the pretreated sample water. It is preferably 3.8 mg to 3.4 g, more preferably 38 mg to 2.0 g. Even if an amount of sodium tetrahydroborate exceeding 6.7 g is added, it does not affect the measurement of hydrogen selenide, but it is useless because it does not participate in the hydrogen selenide generation reaction.
また、前処理済み試料水へのテトラヒドロホウ酸ナトリウムの添加開始時からセレン化水素ガス検知器による測定が終了するまでの間は、前処理済み試料水を撹拌し続けることが好ましい。撹拌を十分に行わないと、前処理済み試料水に添加したテトラヒドロホウ酸ナトリウムが十分に拡散せずに前処理済み試料水と不均一に反応しやすくなり、セレン化水素ガス検知器によるセレン化水素の信号強度が低下する虞がある。 Further, it is preferable to continue stirring the pretreated sample water from the start of the addition of sodium tetrahydroborate to the pretreated sample water until the measurement by the hydrogen selenide gas detector is completed. If the agitation is not sufficient, sodium tetrahydroborate added to the pretreated sample water will not sufficiently diffuse and will react unevenly with the pretreated sample water, resulting in selenization with a hydrogen selenide gas detector. There is a possibility that the signal strength of hydrogen may decrease.
セレン化水素ガスは、セレン化水素ガス検知器により随時測定され、測定値が出力される。ここで、発生したセレン化水素ガスには、キャリアガスを供給し、キャリアガスに同伴させてセレン化水素ガスをセレン化水素ガス検知器に導くのが好適である。さらには、セレン化水素ガス検知器のガス吸引機能を利用してセレン化水素ガスを単独であるいはキャリアガスと共に吸引することが好適である。キャリアガスとしては、窒素やアルゴンなどの不活性ガスだけでなく、空気を利用することもできる。 The hydrogen selenide gas is measured at any time by a hydrogen selenide gas detector, and a measured value is output. Here, it is preferable to supply a carrier gas to the generated hydrogen selenide gas, and guide the hydrogen selenide gas to the hydrogen selenide gas detector along with the carrier gas. Furthermore, it is preferable to suck the hydrogen selenide gas alone or together with the carrier gas using the gas suction function of the hydrogen selenide gas detector. As the carrier gas, not only an inert gas such as nitrogen or argon but also air can be used.
セレン化水素ガス検知器により測定された測定値(信号値)に基づいて、試料水の水溶性セレン濃度を検量線法により分析することができる。 Based on the measurement value (signal value) measured by the hydrogen selenide gas detector, the water-soluble selenium concentration of the sample water can be analyzed by the calibration curve method.
検量線法に用いる検量線は、水溶性セレン濃度が既知の複数の標準試料から予め求めた水溶性セレン濃度とセレン化水素ガス検知器により検出された信号値との相関に基づいて作成されたものである。さらに具体的に説明すると、水溶性セレン濃度が既知の複数の標準試料それぞれに対し、実際に試料水を分析する際と同じ条件で分析を行い、水溶性セレン濃度とセレン化水素ガス検知器により検出された信号値との相関を例えば最小二乗法などの公知の手法によりフィッティングして検量線を得ることで、試料水を分析した際の信号値から、この検量線を利用して、試料水の水溶性セレン濃度を求めることができる。 The calibration curve used for the calibration curve method was created based on the correlation between the water-soluble selenium concentration obtained in advance from a plurality of standard samples with known water-soluble selenium concentrations and the signal value detected by the hydrogen selenide gas detector. Is. More specifically, for each of a plurality of standard samples with known water-soluble selenium concentrations, analysis is performed under the same conditions as when actually analyzing the sample water, and the water-soluble selenium concentration and hydrogen selenide gas detector are used. A calibration curve is obtained by fitting a correlation with the detected signal value by a known method such as the least square method, and the sample water is obtained from the signal value obtained when analyzing the sample water. The water-soluble selenium concentration can be determined.
上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。 The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれら実施例に限られるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
(1)実験装置
図2に示すフロー方式の水溶性セレン分析システムを用いた。この水溶性セレン分析システムは、大まかには、試料水採取部と、試料水採取部から送液される試料水に含まれる分析妨害成分を分解する第一処理部と、第一処理部から送液される第一処理済み試料水に含まれる6価セレンを4価セレンに還元する第二処理を行う第二処理部と、第二処理部から送液される第二処理済み試料水に含まれる4価セレンをセレン化水素ガスに還元気化する還元気化部と、還元気化部からガス導入管を介して送り込まれるセレン化水素ガスをセレン化水素ガス検知器で検出して得られる信号値に基づいて試料水の水溶性セレン濃度を分析する分析部とを有するものとしている。以下、本実施例における図2に示す水溶性セレン分析システムの各構成及び稼働条件について、詳細に説明する。尚、図2に示すフローシステムを以下の稼働条件で稼働させた場合、有機物を含むが硫黄化合物を含まない脱硫排水については、水溶性セレン濃度を精度良く分析できることは確認済みである。
(1) Experimental apparatus A flow-type water-soluble selenium analysis system shown in FIG. 2 was used. This water-soluble selenium analysis system is roughly divided into a sample water collection unit, a first processing unit for decomposing analysis interference components contained in the sample water sent from the sample water collection unit, and a first processing unit. Included in the second treatment part that performs the second treatment for reducing hexavalent selenium contained in the first treated sample water to be reduced to tetravalent selenium, and the second treated sample water fed from the second treatment part A reduction vaporization unit for reducing and vaporizing tetravalent selenium to hydrogen selenide gas, and a signal value obtained by detecting hydrogen selenide gas fed from the reduction vaporization unit through a gas introduction pipe with a hydrogen selenide gas detector. And an analysis unit for analyzing the water-soluble selenium concentration of the sample water. Hereafter, each structure and operating conditions of the water-soluble selenium analysis system shown in FIG. 2 in a present Example are demonstrated in detail. In addition, when the flow system shown in FIG. 2 is operated under the following operating conditions, it has been confirmed that the water-soluble selenium concentration can be analyzed with high accuracy for desulfurization wastewater containing organic substances but not containing sulfur compounds.
<試料水採取部>
試料水採取部は、2つの調整槽11及び12と、標準試料貯留槽13とを有し、バルブ11a、バルブ12a及びバルブ13aの開閉によって、いずれかの槽から試料水または標準試料が試料水送液装置15を備える試料水送液ライン16を介して第一処理槽21に送液されるものとした。尚、2つの調整槽を備えることで、例えば一方の槽にセレン除去処理前の脱硫排水を採取し、他方の槽にセレン除去処理後の脱硫排水を採取して、これらを連続測定することができ、セレン除去処理の状況を検討しやすくなる利点がある。但し、調整槽を2つ備えることは必須条件ではなく、調整槽を1つとしてもよいし、3つ以上としてもよい。
<Sample water collection unit>
The sample water collecting unit has two
試料水は、調整槽11及び12のいずれかより5mLを採取して、分析に供した。尚、図2に示すセレン分析システムでは、試料水採取量5mLで概ね0.02〜0.3mg−Se/Lの水溶性セレン濃度の分析が可能である。
5 mL of sample water was sampled from either of the
<第一処理部>
第一処理部は、以下の(1a)〜(1f)を有するものとした。第一処理部は、本発明における第一前処理(S1)に該当する。
(1a)試料水を収容する第一処理槽21
(1b)第一処理槽21内に有機物分解剤として有機物を分解し得る量で且つ第二処理部における還元を阻害しない量の過マンガン酸カリウムを添加する有機物分解剤添加手段22
(1c)第一処理槽21内の試料水と有機物分解剤とを撹拌混合して第一混合液とする第一撹拌装置24
(1d)第一混合液を第二処理部に向けて送液する第一送液装置25を備える第一送液ライン26
(1e)第一送液ライン26を通過中の第一混合液を、有機物が分解される温度に加熱する第一加熱装置27
(1f)第一混合液が通過した後の第一送液ライン26に、洗浄剤として塩酸を供給する洗浄剤供給手段28
<First processing part>
The 1st processing part shall have the following (1a)-(1f). The first processing unit corresponds to the first preprocessing (S1) in the present invention.
(1a)
(1b) Organic matter decomposing agent addition means 22 for adding potassium permanganate in an amount capable of decomposing organic matter as an organic matter decomposing agent in the
(1c) The
(1d) The 1st
(1e) The
(1f) Cleaning agent supply means 28 for supplying hydrochloric acid as a cleaning agent to the first
第一処理槽21には、試料水採取部から送液された試料水を収容した。第一処理槽21の容量は30mLとした。
The
有機物分解剤添加手段22は、第一処理槽21内に、分析妨害成分である有機物を分解するための有機物分解剤として過マンガン酸カリウムを添加するものである。具体的には、有機物分解剤添加手段22は、有機物分解剤貯蔵タンク22a内に2g/Lの過マンガン酸カリウム水溶液を貯留しておき、シリンジポンプにより、これが第一処理槽21内に1mL添加されるように制御した。尚、本実施例では、第一処理槽21に試料水を収容する前に、過マンガン酸カリウム水溶液を第一処理槽21に添加した。
The organic substance decomposing agent adding means 22 is for adding potassium permanganate as an organic substance decomposing agent for decomposing an organic substance which is an analysis interfering component in the
第一撹拌装置24は、試料水と有機物分解剤とを撹拌混合して第一混合液とするためのものである。本実施例では、第一撹拌装置24を、第一処理槽21内にキャリアガス(空気)を供給してバブリングすることにより撹拌混合を行うキャリアガス供給手段とした。キャリアガス(空気)供給速度は500mL/分とした。
The
第一混合液は、第一処理槽21と第二処理槽31を接続する第一送液ライン26を介して、第一送液装置25により第一処理槽21から第二処理槽31に向けて送液されるようにし、その過程で第一加熱装置27により加熱されて分析妨害成分が分解処理されるようにした。これにより、フロー方式による分析妨害成分の分解処理を可能とした。
The first liquid mixture is directed from the
本実施例では、第一加熱装置27を円柱状のヒーターとし、このヒーターに第一送液ライン26としてキャピラリの一部を螺旋状に巻き付けて備えるようにし、第一送液装置25(ペリスタルティックポンプ)により、第一混合液の流量を制御するようにした。これにより、第一送液装置25により設定された第一混合液の流量とヒーターに巻き付けられたキャピラリの長さとによって、第一混合液の分析妨害成分の分解処理時間を制御するようにした。本実施例では、キャピラリとして、内径1mm、長さ6mのPTFE製キャピラリを用い、流量は0.5mL/分に設定し、ヒーターの加熱温度を100℃として、第一混合液が100℃で20分間加熱されるようにした。尚、有機物を含むが硫黄化合物を含まない脱硫排水については、加熱時間を10分とした場合にも水溶性セレン濃度を精度良く分析することができる。
In the present embodiment, the
尚、第一混合液が通過した後の第一送液ライン26には、第一混合液に含まれる過マンガン酸カリウムに起因する二酸化マンガン等が析出して、第一送液ライン26を閉塞する、あるいは第一送液ライン26の径が狭まって、次回の分析の際に第一混合液のスムーズな流通が阻害され得る。そこで、本実施例では、第一混合液が通過した後の第一送液ライン26に、洗浄液として塩酸を供給する洗浄剤供給手段28を備えるようにした。具体的には、洗浄剤供給手段28は、洗浄剤貯蔵タンク28a内に塩酸を貯蔵しておき、シリンジポンプを用いて、2.5mLの濃塩酸(12mol/L)が第一処理槽21を介して第一送液ライン26内に添加されるように制御した。尚、塩酸を供給することで、以下に示す化学反応により、第一送液ライン26を閉塞し得る主要な析出物である二酸化マンガンが除去される。
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + H2O +Cl2 ・・・(2)
In addition, manganese dioxide etc. resulting from potassium permanganate contained in the first liquid mixture is deposited on the first
MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + H 2 O + Cl 2 (2)
<第二処理部>
第二処理部は、以下の(2a)〜(2e)を有するものとした。第二処理部は、本発明における第二前処理(S2)に該当する。
(2a)第一処理槽21と第一送液ライン26で接続され、第一処理済み試料水が送液されて収容される第二処理槽31
(2b)第二処理槽31内に6価セレンを4価セレンに還元する還元剤として塩酸を添加する還元剤添加手段32
(2c)第二処理槽31内の第一処理済み試料水と還元剤とを撹拌混合して第二混合液とする第二撹拌装置33
(2d)第二混合液を還元気化部に向けて送液する第二送液装置35を備える第二送液ライン36
(2e)第二送液ライン36を通過中の第二混合液を、6価セレンの4価セレンへの還元反応が進行する温度に加熱する第二加熱装置37
<Second processing section>
The 2nd processing part shall have the following (2a)-(2e). The second processing unit corresponds to the second preprocessing (S2) in the present invention.
(2a) The second treatment tank 31 connected to the
(2b) Reducing agent adding means 32 for adding hydrochloric acid as a reducing agent for reducing hexavalent selenium to tetravalent selenium in the second treatment tank 31.
(2c) The
(2d) The second
(2e) The
第二処理槽31には、第一処理部から送液された第一処理済み試料水、即ち試料水に含まれる有機物が分解処理された試料水を収容した。第二処理槽31の容量は30mLとした。 The second treatment tank 31 accommodated the first treated sample water sent from the first treatment unit, that is, the sample water in which the organic matter contained in the sample water was decomposed. The capacity of the second treatment tank 31 was 30 mL.
還元剤添加手段32は、第二処理槽31内に、第一処理済み試料水に含まれる6価セレン(第一処理部において酸化されて6価セレンとなった、試料水に元々含まれていた4価セレン、及び試料水に元々含まれていた6価セレン)を4価セレンに還元しうるための還元剤として塩酸を添加するものである。本実施例では、還元剤添加手段32は、洗浄剤貯蔵タンク28aから、シリンジポンプを用いて、5mLの塩酸(12mol/L)が第二処理槽31内に添加されるように制御した。尚、本実施例では、バルブ32aによって、洗浄剤貯蔵タンク28aからの塩酸の送液箇所を、第一処理槽21及び第二処理槽31のいずれか一方の槽に切り換え可能とした。
The reducing agent adding means 32 is originally contained in the second treatment tank 31 in the sample water that is hexavalent selenium contained in the first treated sample water (oxidized in the first treatment unit to become hexavalent selenium. In addition, hydrochloric acid is added as a reducing agent for reducing tetravalent selenium and hexavalent selenium originally contained in the sample water) to tetravalent selenium. In the present embodiment, the reducing agent adding means 32 was controlled so that 5 mL of hydrochloric acid (12 mol / L) was added from the cleaning
第二撹拌装置33は、本実施例では、第二処理槽31内の第一処理済み試料水と還元剤にキャリアガス(空気)を供給してバブリングを行うキャリアガス供給手段とした。これにより、第一処理済み試料水と還元剤とを撹拌して第二混合液とした。また、第一処理済み試料水と塩酸を接触させると塩素ガスが発生するので、バブリングにより塩素ガスの除外を行うようにした。具体的には、空気500mL/分によるバブリングを2〜3分実施した。これにより、セレン化水素ガス検知器52において、塩素ガスに起因する負のピークの発生による分析の妨害を排除するようにした。
In the present embodiment, the
第二混合液は、第二処理槽31と反応槽41を接続する第二送液ライン36を介して、第二送液装置35により第二処理槽31から反応槽41に向けて送液されるようにし、その過程で第二加熱装置37により加熱されて6価セレンが4価セレンに還元処理されるようにした。これにより、フロー方式による6価セレンの4価セレンへの還元処理を可能とした。
The second liquid mixture is fed from the second processing tank 31 toward the
本実施例では、第二加熱装置37を円柱状のヒーターとし、このヒーターに第二送液ライン36としてキャピラリの一部を螺旋状に巻き付けて備えるようにし、第二送液装置35(ペリスタルティックポンプ)により、第二混合液の流量を制御するようにした。これにより、第二送液装置35により設定された第二混合液の流量とヒーターに巻き付けられたキャピラリの長さとによって、第二混合液に含まれる6価セレンを4価セレンに還元する還元処理時間を制御するようにした。本実施例では、キャピラリとして、内径1mm、長さ6mのPTFE製キャピラリを用い、流量は1.5mL/分に設定し、ヒーターの加熱温度を100℃として、第二混合液が100℃で10分間加熱されるようにした。
In the present embodiment, the
<還元気化部>
還元気化部は、以下の(3a)〜(3f)を有するものとした。還元気化部は、本発明におけるセレン化水素ガス生成(S3前段)に該当する。
(3a)第二処理槽31と第二送液ライン36で接続され、第二処理済み試料水が送液されて収容される密閉構造の反応槽41
(3b)反応槽41内に第二処理済み試料水からの塩化水素ガスの発生を抑制し得る量の水を供給する水供給手段42
(3c)反応槽41内とガス導入管51内とガス導入管51からセレン化水素ガス検知器52のセンサ部に至るまでのガス流通経路とをキャリアガスで置換するキャリアガス供給手段43
(3d)反応槽41内の水が供給された第二処理済み試料水を撹拌する第三撹拌装置44
(3e)反応槽41内とガス導入管51内とガス流通経路とをキャリアガスで置換した後に、第三撹拌装置44により撹拌されている反応槽41内の水が供給された第二処理済み試料水に、テトラヒドロホウ酸ナトリウムを含む溶液を、セレン化水素ガス検知器52にて検出される信号値のピークが分裂する速度未満で添加するセレン化水素ガス生成剤添加手段45
(3f)テトラヒドロホウ酸ナトリウムを含む溶液を0℃〜25℃に冷却して貯蔵する冷蔵庫45a
<Reduction vaporization department>
The reduction vaporization part shall have the following (3a)-(3f). The reduction vaporization section corresponds to hydrogen selenide gas generation (first stage of S3) in the present invention.
(3a) A sealed
(3b) Water supply means 42 for supplying an amount of water capable of suppressing generation of hydrogen chloride gas from the second treated sample water into the
(3c) Carrier gas supply means 43 for replacing the gas flow path from the
(3d) A
(3e) After the
(3f)
反応槽41には、第二処理部から送液された第二処理済み試料水、即ち試料水に含まれる有機物さらには硫黄化合物が分解処理され、且つ6価セレンが4価セレンに還元処理された試料水を収容した。反応槽41の容量は50mLとした。また、反応槽41は密閉構造とした。
In the
水供給手段42は、反応槽41内に、第二処理済み試料水からの塩化水素ガスの発生を抑制し得る量の水を供給するものである。これにより、第二処理済み試料水が水で希釈されて(以下、希釈された第二処理済み試料水と呼ぶこともある)、第二処理済み試料水からの塩化水素ガスの発生を抑えて、セレン化水素ガス検知器において異常ピークが生じることによる分析の妨害を排除するようにした。本実施例では、反応槽41に第二処理済み試料水が送液されて収容される前に、水供給手段42から反応槽41に蒸留水5mLを添加するようにし、希釈された第二処理済み試料水の塩酸濃度を3mol/Lとした。
The water supply means 42 supplies the
キャリアガス供給手段43は、反応槽41内とガス導入管51内とガス導入管51からセレン化水素ガス検知器52のセンサ部に至るまでのガス流通経路とをキャリアガスで置換するものである。これにより、セレン化水素ガス検知器52の信号のベースラインを安定させて、安定した信号値に基づいて精度良く分析を行うようにした。本実施例では、希釈された第二処理済み試料水にキャリアガス(空気)を供給してバブリングすることにより、反応槽41内とガス導入管51内とガス導入管51からセレン化水素ガス検知器52のセンサ部に至るまでのガス流通経路とをキャリアガスで置換するようにした。キャリアガス流量は500mL/分とし、バブリング時間は7分とした。尚、バブリングを行う際には、バルブ49aは開とし、バルブ49bは閉とした。
The carrier gas supply means 43 replaces the inside of the
第三撹拌装置44は、撹拌翼とし、反応槽41内とガス導入管51内とガス導入管51からセレン化水素ガス検知器52のセンサ部に至るまでのガス流通経路とをキャリアガスで置換した後、テトラヒドロホウ酸ナトリウムとの反応をスムーズに進行させるべく、希釈された第二処理済み試料水を撹拌した。
The
セレン化水素ガス生成剤添加手段45は、反応槽41内とガス導入管51内とガス導入管51からセレン化水素ガス検知器52のセンサ部に至るまでのガス流通経路とをキャリアガスで置換した後、第三撹拌装置44により撹拌されている希釈された第二処理済み試料水に、テトラヒドロホウ酸ナトリウムを含む溶液を添加して、4価セレンからセレン化水素ガスを生成するものである。本実施例では、セレン化水素ガス生成剤添加手段45は、セレン化水素ガス生成剤貯蔵タンク45aから、ペリスタルティックポンプを用いて、テトラヒドロホウ酸ナトリウムを含む溶液が反応槽41内に15mL/分で10mL添加されるように制御した。また、セレン化水素ガス生成剤貯蔵タンク45aは冷蔵庫とし、テトラヒドロホウ酸ナトリウムを含む溶液を0℃〜10℃に冷却して保存した。
The hydrogen selenide gas generating agent addition means 45 replaces the gas flow path from the
テトラヒドロホウ酸ナトリウムを含む溶液は、テトラヒドロホウ酸ナトリウム濃度を3g/L、EDTA濃度1.0mmol/L、NaOH濃度を0.1mol/Lとした。 The solution containing sodium tetrahydroborate had a sodium tetrahydroborate concentration of 3 g / L, an EDTA concentration of 1.0 mmol / L, and an NaOH concentration of 0.1 mol / L.
<分析部>
分析部は、以下の(4a)〜(4c)を有するものとした。分析部は、本発明におけるセレン化水素ガス測定(S3後段)に該当する。
(4a)反応槽41内のヘッドスペース41aのセレン化水素ガスをガス導入管51を介してセレン化水素ガス検知器52に送り込むため同伴ガスとしてのキャリアガスをヘッドスペースに供給する同伴ガス供給手段53
(4b)ガス導入管51全体を、ガス導入管の内壁に結露が生じない温度に加熱する第三加熱装置54
(4c)セレン化水素ガス検知器により検出された信号値に基づいて試料水の水溶性セレン濃度を分析する分析手段55
(4d)ガス流通経路を、ガス流通経路の内壁に結露が生じない温度で且つセンサ部の電解液が蒸発乾固しない温度に加熱する第四加熱装置55
<Analysis Department>
The analysis unit has the following (4a) to (4c). An analysis part corresponds to the hydrogen selenide gas measurement (after S3) in this invention.
(4a) Entrained gas supply means for supplying a carrier gas as an entrained gas to the head space in order to send the hydrogen selenide gas in the head space 41a in the
(4b) A
(4c) Analysis means 55 for analyzing the water-soluble selenium concentration of the sample water based on the signal value detected by the hydrogen selenide gas detector.
(4d) A
セレン化水素ガス検知器52は、バイオニクス機器製の1GWA/V70とした。
The hydrogen
ガス導入管51は、管内型4mm、長さ2mとした。
The
同伴ガス供給手段53は、反応槽41のヘッドスペース41aに滞留するセレン化水素ガスを、キャリアガス(空気)に同伴させ、ガス導入管51を介してセレン化水素ガス検知器52に送り込むためのものである。本実施例では、同伴ガスとして、空気を250mL/分の流量で反応槽41のヘッドスペース41aに供給した。この際、バルブ53aを開、バルブ53bを閉とした。
The accompanying gas supply means 53 is for causing the hydrogen selenide gas staying in the head space 41 a of the
第三加熱装置54は、コードヒーターとし、ガス導入管51の外周面全体を覆って、ガス導入管51の内壁に結露が生じない温度(90℃)に加熱した。これにより、ガス導入管51の内壁に生じた結露水にセレン化水素ガスが溶け込むことによる分析精度の低下を防止するようにした。
The
第四加熱装置55は、セレン化水素ガス検知器52のセンサ部に至るガス流通経路を加熱する装置である。ガス導入管51から送り込まれるセレン化水素ガスは、セレン化水素ガス検知器52の台座部52aに設けられた貫通孔(ガス流通経路)を介してセレン化水素ガス検知器52のセンサ部に導入される。分析環境が15℃を下回ると、この貫通孔の壁面に結露が生じて、結露水にセレン化水素ガスが溶け込むことにより分析精度が低下し得る。そこで、本実施例では、分析環境に依存することなく正確な分析を可能とするために、台座52aを加熱する第四加熱装置55を備えるようにして、ガス流通経路の内壁に結露が生じない温度で且つセンサ部の電解液が蒸発乾固しない温度(65℃)に加熱した。
The
尚、図2に示す水溶性セレン分析システムにおいて、符号61は廃液タンクであり、反応槽41内の液体を高濃度廃液として排出するためのものである。符号62は廃液ラインであり、第一処理部、第二処理部、還元気化部において試料水が送液された槽及びラインに送液された洗浄水を集めて低濃度廃液として排出するためのものである。
In the water-soluble selenium analysis system shown in FIG. 2,
(1)実施例1
排水に含まれ得る硫黄化合物の影響を排除する方法について検討した。
(1) Example 1
A method for eliminating the influence of sulfur compounds that could be contained in wastewater was investigated.
本実施例では、図2に示すように、第一処理槽21内に所定濃度の硫酸を所定量添加することが可能な硫酸添加手段23を備えるようにした。具体的には、硫酸添加手段23は、硫酸貯蔵タンク23a内に所定濃度の硫酸を貯留しておき、シリンジポンプにより、所定濃度の硫酸が第一処理槽21内に所定量添加されるように制御するようにした。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, sulfuric acid addition means 23 capable of adding a predetermined amount of sulfuric acid having a predetermined concentration into the
硫酸添加条件は以下の通りとした。尚、硫酸は、第一処理槽21内に試料水が送液されて収容された後に添加した。
(1)硫酸添加なし
(2)3mol/L、1mL
(3)3mol/L、2mL
(4)6mol/L、1mL
(5)6mol/L、2mL
(6)9mol/L、1mL
(7)9mol/L、2mL
(8)12mol/L、1mL
(9)12mol/L、2mL
(10)18mol/L、1mL
(11)18mol/L、2mL
The sulfuric acid addition conditions were as follows. The sulfuric acid was added after the sample water was fed into the
(1) No addition of sulfuric acid (2) 3 mol / L, 1 mL
(3) 3 mol / L, 2 mL
(4) 6 mol / L, 1 mL
(5) 6 mol / L, 2 mL
(6) 9 mol / L, 1 mL
(7) 9 mol / L, 2 mL
(8) 12 mol / L, 1 mL
(9) 12 mol / L, 2 mL
(10) 18 mol / L, 1 mL
(11) 18 mol / L, 2 mL
結果を図3及び表1に示す。硫酸を添加しない場合、3mol/Lの硫酸を1mLまたは2mL添加した場合、6mol/Lの硫酸を1mL添加した場合には、硫化水素による妨害(異常ピーク)が確認された。これに対し、6mol/Lの硫酸を2mL添加した場合、硫酸濃度を9mol/L以上とした場合には、異常ピークは確認されなかった。
この結果から、第一混合液の硫酸濃度を1.3〜3.0mol/Lとすれば、硫黄化合物を分解して、硫黄化合物に起因する異常ピークを回避できることが明らかとなった。 From this result, it was clarified that when the sulfuric acid concentration of the first mixed solution is 1.3 to 3.0 mol / L, the sulfur compound can be decomposed and an abnormal peak due to the sulfur compound can be avoided.
次に、ブランク試料、セレン標準試料、脱硫排水試料に硫黄化合物8種を100mg/Lとなるように標準添加し、硫化水素発生によるセレン化水素ガス検知器52に対する妨害について検討した。結果を表2に示す。尚、表2中、HAOSはヒドロキシルアミン−O−スルホン酸である。また、HABSはヒドロキシルアミン−N,O−ビススルホン酸である。また、前処理なしとは、第一処理部による第一処理を省略したことを意味している。前処理10分とは、第一処理部において100℃で10分間加熱したことを意味している。前処理20分とは、第一処理部において100℃で20分間加熱したことを意味している。
Next, eight kinds of sulfur compounds were added as standard to the blank sample, selenium standard sample, and desulfurization drainage sample so as to be 100 mg / L, and interference with the hydrogen
前処理20分の場合は、どの試料においても異常ピークは認められなかった。 In the case of 20 minutes of pretreatment, no abnormal peak was observed in any sample.
前処理10分の場合は、ジチオン酸イオンを添加した試料において異常ピークが認められた。 In the case of 10 minutes of pretreatment, an abnormal peak was observed in the sample to which dithionate ion was added.
前処理なしでは、亜硫酸、チオ硫酸、ジチオン酸、HAOS、イミドジスルホン酸、HABSイオンを添加した6試料において異常ピークが認められた。 Without pretreatment, abnormal peaks were observed in 6 samples to which sulfurous acid, thiosulfuric acid, dithionic acid, HAOS, imidodisulfonic acid and HABS ions were added.
次に、脱硫排水5種において排水中の硫黄化合物濃度を測定した。結果を表3に示す。 Next, the sulfur compound concentration in the waste water was measured in five types of desulfurization waste water. The results are shown in Table 3.
5種試料全てにおいてジチオン酸イオンが100mg/L以上含まれ、HABSイオンが4種で0.9〜58mg/L含まれていた。 All five samples contained dithionate ions of 100 mg / L or more, and four HABS ions contained 0.9 to 58 mg / L.
5種試料全てについて、第一処理部において100℃で20分間加熱したところ、異常ピークは認められなかった。但し、10分間加熱では異常ピークが認められた。 When all the five samples were heated at 100 ° C. for 20 minutes in the first treatment section, no abnormal peak was observed. However, an abnormal peak was observed after heating for 10 minutes.
次に、セレン標準試料(0.1mg/L)に100mg/Lのジチオン酸を添加した試料水5mL(標準試料と呼ぶ)、脱硫排水試料(Se:0.042mg/L、ジチオン酸イオン:160mg/L)に100mg/Lのジチオン酸イオンを添加した試料水5mL(排水試料)について、第一処理部における加熱時間を各種変更して異常ピークの有無を検討した。結果を表4に示す。
加熱時間が10分、12分の場合には、いずれの試料においても異常ピークが検出されたのに対し、15分以上とした場合には、いずれの試料においても異常ピークは検出されなかった。 When the heating time was 10 minutes or 12 minutes, an abnormal peak was detected in any sample, whereas when it was 15 minutes or longer, no abnormal peak was detected in any sample.
また、加熱時間15分の場合について、セレン濃度を分析した結果、標準試料で0.115mg/L、排水試料で0.04mg/Lであり、試料のセレン濃度とほぼ一致していた。 As a result of analyzing the selenium concentration in the case of a heating time of 15 minutes, it was 0.115 mg / L for the standard sample and 0.04 mg / L for the drainage sample, which almost coincided with the selenium concentration of the sample.
以上の結果から、第一処理部における加熱時間は、15〜30分、好適には20分であることがわかった。 From the above results, it was found that the heating time in the first processing section was 15 to 30 minutes, preferably 20 minutes.
(2)実施例2
第一処理部における過マンガン酸カリウムの添加量について検討した。
(2) Example 2
The amount of potassium permanganate added in the first treatment part was examined.
試料水は、水溶性セレン濃度が0.055mg/LでCOD濃度が16mg−O/Lの脱硫排水とした。また、過マンガン酸カリウム水溶液の濃度(g/L)は、1.0、2.0、4.0、8.0とした。硫酸は9mol/L(1+1)を2mL添加した。その他は上記基本条件として水溶性セレン分析を実施した。また、分析終了後の還元気化部の反応槽41内の残液を回収し、水溶性セレン濃度をJIS K0102により測定した。結果を表5に示す。
The sample water was desulfurization effluent having a water-soluble selenium concentration of 0.055 mg / L and a COD concentration of 16 mg-O / L. Moreover, the density | concentration (g / L) of potassium permanganate aqueous solution was 1.0, 2.0, 4.0, and 8.0. 2 mL of 9 mol / L (1 + 1) sulfuric acid was added. In other cases, water-soluble selenium analysis was performed as the above basic condition. Moreover, the residual liquid in the
過マンガン酸カリウム濃度1.0g/L、2.0g/Lの場合には、セレン測定値に差は見られなかった。しかし、過マンガン酸カリウム濃度が4.0g/L、8.0g/Lの場合には、過マンガン酸カリウム濃度が高濃度になるに従ってセレン測定値が低下し、残液中セレンが増加する傾向が認められた。 In the case of potassium permanganate concentrations of 1.0 g / L and 2.0 g / L, no difference was observed in the measured selenium value. However, when the potassium permanganate concentration is 4.0 g / L or 8.0 g / L, the measured selenium value decreases as the potassium permanganate concentration increases, and the selenium in the residual liquid tends to increase. Was recognized.
この原因は、余剰の過マンガン酸カリウムが第二処理部において還元剤である塩酸と反応してしまい、6価セレンの還元不足を引き起こしたことによるものと考えられた。 The cause of this was thought to be that excess potassium permanganate reacted with hydrochloric acid, which was a reducing agent, in the second treatment part, resulting in insufficient reduction of hexavalent selenium.
ここで、6価セレンの還元処理には濃塩酸(12M)を用いているため、塩酸濃度を上げることは困難である。また、塩酸の添加量の増加は6価セレン還元処理時間の増加に繋がり、システム全体としての分析時間の増加を引き起こすこととなる。 Here, since concentrated hydrochloric acid (12M) is used for the reduction treatment of hexavalent selenium, it is difficult to increase the hydrochloric acid concentration. In addition, an increase in the amount of hydrochloric acid added leads to an increase in the hexavalent selenium reduction treatment time, causing an increase in the analysis time of the entire system.
したがって、この問題を解決するためには、試料水の採取量を少なくするか、排水のCOD濃度に適した過マンガン酸カリウム濃度となるように過マンガン酸カリウムの添加量を調整するのがよいと考えられた。 Therefore, in order to solve this problem, the amount of sample water collected should be reduced, or the amount of potassium permanganate added should be adjusted so that the potassium permanganate concentration is suitable for the COD concentration of the waste water. It was considered.
ここで、KMnO4による酸化反応は以下の式で表される。
MnO4 −+8H++5e− → Mn2++4H2O ・・・(a)
3Mn2++2MnO4 −+2H2O → 5MnO2+4H+ ・・・(b)
被酸化性物質に対してKMnO4が過剰に存在する場合、(a)及び(b)式が逐次進行し、MnO2が生成される。
次に、酸素による酸化反応は以下の式で表される。
O2+4H++4e− → 2H2O ・・・(c)
(a)式と(c)式より、1molのMnO4 −は、(c)式における酸素一原子の2.5倍の被酸化性物質を酸化することがわかる。つまり、158g(1mol)のKMnO4は40g−O相当の被酸化性物質を酸化することになる。
ここで、排水の被酸化性物質に必要な酸素量は、COD濃度16mg−O/Lの排水5mLを酸化する場合、0.08mg−Oとなる。
KMnO4が供給できる酸素量は、例えば4g/LのKMnO4水溶液1mLを添加する場合、1.0mg−Oとなる。つまり、4g/LのKMnO4水溶液1mLを添加する場合、有機物分解処理に必要な酸素原子量の12.5倍(1.0/0.08)となる。
同様の計算を行うと、1g/Lでは3.1倍、2g/Lでは6.3倍、8g/Lでは25倍となる(添加量はすべて1mL)。
Here, the oxidation reaction by KMnO 4 is represented by the following formula.
MnO 4 − + 8H + + 5e − → Mn 2+ + 4H 2 O (a)
3Mn 2+ + 2MnO 4 − + 2H 2 O → 5MnO 2 + 4H + (b)
When KMnO 4 is excessively present relative to the oxidizable substance, the formulas (a) and (b) proceed sequentially, and MnO 2 is generated.
Next, the oxidation reaction with oxygen is represented by the following equation.
O 2 + 4H + + 4e − → 2H 2 O (c)
From the formulas (a) and (c), it can be seen that 1 mol of MnO 4 − oxidizes the oxidizable substance 2.5 times as much as one oxygen atom in the formula (c). That is, 158 g (1 mol) of KMnO 4 oxidizes an oxidizable substance equivalent to 40 g-O.
Here, the amount of oxygen necessary for the oxidizable substance of the wastewater is 0.08 mg-O when oxidizing 5 mL of wastewater having a COD concentration of 16 mg-O / L.
The amount of oxygen that can be supplied by KMnO 4 is 1.0 mg-O, for example, when 1 mL of a 4 g / L KMnO 4 aqueous solution is added. That is, when 1 mL of 4 g / L KMnO 4 aqueous solution is added, it becomes 12.5 times (1.0 / 0.08) the amount of oxygen atoms necessary for the organic substance decomposition treatment.
When the same calculation is carried out, it becomes 3.1 times at 1 g / L, 6.3 times at 2 g / L, and 25 times at 8 g / L (all added amounts are 1 mL).
上記計算結果から、排水のCOD量の3〜10倍量、好適には5〜10倍量とすれば、第二処理部における還元反応を阻害することなく、試料水中の有機物を分解処理できるものと考えられた。 From the above calculation results, if the amount of COD in the wastewater is 3 to 10 times, preferably 5 to 10 times, the organic matter in the sample water can be decomposed without inhibiting the reduction reaction in the second treatment section. It was considered.
Claims (2)
前記第一前処理の際にさらに硫酸を添加して、前記試料水に含まれる有機物と共にテトラヒドロホウ酸ナトリウムと反応して硫化水素ガスを生成し得る硫黄化合物を分解することを特徴とする水溶性セレン分析方法。 A first pretreatment in which potassium permanganate is added and heated as an organic substance decomposing agent to the sample water; and a second pretreatment in which hydrochloric acid is added and heated as a reducing agent to reduce hexavalent selenium to tetravalent selenium; In order, the tetravalent selenium contained in the sample water is reacted with sodium tetrahydroborate to generate hydrogen selenide gas, the hydrogen selenide gas is led to a hydrogen selenide gas detector, and the selenium In the method of analyzing the water-soluble selenium concentration of the sample water based on the signal value detected by the hydrogen fluoride gas detector,
In the first pretreatment, sulfuric acid is further added to decompose a sulfur compound capable of generating hydrogen sulfide gas by reacting with sodium tetrahydroborate together with organic substances contained in the sample water. Selenium analysis method.
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