JPH0627731B2 - 全有機炭素分析計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は全有機炭素分析計に関する。さらに詳しく
は、水中の全有機炭素（ＴＯＣ）中の揮発性有機炭素の
みを判定することが可能な全有機炭素分析計に関する。

（ロ）従来の技術 従来、水中の有機物を測定する全有機炭素分析計として
は、キャリアガス供給部、試料注入口および高温用加熱
炉を具備し全炭素用燃焼触媒を備えた全炭素（ＴＣ）反
応管、試料注入口および低温用加熱炉を具備し無機炭素
用反応触媒を備えた無機炭素（ＩＣ）反応管および二酸
化炭素を検出する非分散型赤外線ガス検出器を連結する
分析流路で構成される燃焼−赤外線式全有機炭素分析計
が知られている。上記ＴＣ反応管は、例えばアルミナ表
面上に白金黒をコーティングしたもの、や粒状酸化コバ
ルト等を酸化触媒として充填したものが用いられてお
り、一方上記ＩＣ反応管は、石英チップの表面にリン酸
をコーティングしたものや、イオン交換樹脂を充填した
ものが用いられている。通常上記構成の分析計におい
て、ＴＣ反応管は650℃程度以上に加熱され、一方ＩＣ
反応管は120〜150℃程度に加熱される。全有機炭素（Ｔ
ＯＣ）を測定する場合、試料を試料導入部に注入して測
定されるＴＣと、同一試料を同一量ＩＣ反応管に注入し
て測定されるＩＣとの差をもってＴＯＣが測定されてい
る。

（ハ）発明が解決しようとする課題 ところで水中に含有される有機物には低沸点有機物があ
る。このうち室温で試料を窒素ガスや空気で曝気（バブ
リング）するだけで短時間に揮発（気化）する成分をＰ
ＯＣ（purgable organic carbon）とよび、有機溶剤な
どによる水の汚染等を調べるのに有用な測定項目であ
る。また100〜150℃程度に加熱して試料を曝気すること
により測定可能な成分をＶＯＣ（volatile organic car
bon）とよんでいる。

従来ＰＯＣを測定するためには、上記全有機炭素（ＴＯ
Ｃ）分析計の分析流路系とは別に、ＰＯＣ気化部および
この気化部で発生する気化ガス中から二酸化炭素を除去
するスクラバを新たに設け、このスクラバから移送され
るガスについて上記ＴＯＣ分析計の非分散型赤外線ガス
検出器により二酸化炭素を検出している。しかしなが
ら、このような別構成の検出では煩雑である。

この発明はかかる状況に鑑みなされたものであり、ＰＯ
Ｃや任意のＶＯＣを測定できうるＴＯＣ分析計を提供し
ようとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段 かくしてこの発明によれば、キャリアガス供給部、全炭
素（ＴＣ）反応部、無機炭素（ＩＣ）反応部及び二酸化
炭素検出部をこの順に接続する分析流路を有してなる全
有機炭素分析計において、上記ＩＣ反応部と二酸化炭素
検出部との間に、二酸化炭素吸収部および加熱手段を具
備した酸化反応部をこの順に備え、上記ＩＣ反応部で揮
発または気化された有機物を含有するキャリアガスから
二酸化炭素を吸収除去した後、上記揮発また気化有機物
を酸化して前記二酸化炭素検出部に移送しうるバイパス
流路が切換可能に付設されたことを特徴とする全有機炭
素分析計が提供される。

この発明の分析計は、全有機炭素および全有機炭素中の
揮発性有機炭素のいずれをも測定可能に構成された分析
計であることを１つの特徴とする。すなわちＩＣ反応部
を揮発性有機炭素のための気化部として兼用すると共
に、この揮発性有機炭素の測定のためのバイパス流路を
切換可能に設けたことを特徴とする。

この発明において測定対象の揮発性有機炭素とは、低沸
点有機物に由来する炭素を意味し、具体的には室温で試
料を窒素ガスや空気で曝気（バブリング）するだけで短
時間に揮発（気化）する成分（以下ＰＯＣという）と、
100〜150℃程度に加熱して試料を曝気することにより測
定可能な成分（以下ＶＯＣという）とを意味する。

この発明のＴＯＣ分析計において、無機炭素（ＩＣ）反
応部には、試料注入口および無機炭素用反応触媒を備え
た反応管で構成される通常のものをそのまま用いること
ができる。また通常具備される低温用加熱炉もそのまま
用いられることが好ましい。上記無機炭素用反応触媒と
しては、リン酸等の液体状の酸やこれを担体に含浸させ
たもの、または第１リン酸塩のような酸性結晶、強酸性
陽イオン交換樹脂のような固体酸等通常のものをそのま
ま用いることができる。この発明においてはこのＩＣ反
応部は揮発性有機物の揮発（気化）に兼用されるため、
ここに注入される試料液を、このＩＣ反応部を通過する
キャリアガスと効率良く接触するよう保持でき、かつそ
の間に目的の揮発性有機物の揮発（気化）を達成できう
る構造とすることが好ましいこと、並びに、反応済試料
をドレンとして排出するときにそれに伴って排出される
ことがない等の点から上記イオン交換樹脂を用いること
が好ましい。

この発明の分析流路に付設されるバイパス流路は、加熱
手段を具備した二酸化炭素吸収部および酸化反応部を有
し、前記ＩＣ反応部で揮発（気化）された揮発性有機物
を含むキャリアガスが、上記二酸化炭素吸収部および酸
化反応部をこの順に経て、ＴＯＣ分析計の二酸化炭素検
出器に移送されるよう、ＩＣ反応部と二酸化炭素検出部
とを連結する分析流路に切換手段を介して接続される。
上記二酸化炭素吸収部は前記ＩＣ反応部で発生する二酸
化炭素を除去するもので、吸収剤としては水酸化リチウ
ムを用いることができる。また酸化反応部は白金、パラ
ジウム、酸化コバルト等ＴＣ反応部と同様なものを用い
ることができる。また具備される加熱手段も約200〜約
1,000℃の範囲で加熱可能な上記ＴＣ反応部に具備され
るものと同様なものを用いることができる。また上記バ
イパス流路とＴＯＣ用分析流路とを切換接続する切換手
段は、電磁弁、ロータリバルブ等通常の流路切換器を用
いることができる。

この発明のＴＯＣ分析計により揮発性有機物を測定する
場合において、ＰＯＣの測定を意図するときはＩＣ反応
部の加熱は通常必要なく、キャリアガスのパージのみで
行うことが可能である。またＶＯＣの測定を意図すると
きは、150℃程度までの所定の温度に加熱されたキャリ
アガスをパージするか、またはＩＣ反応部に具備される
加熱手段によりＩＣ反応部の温度を150℃程度までの所
定の温度に加熱してキャリアガスをパージするかで可能
となる。

なお、この発明のＴＯＣ分析計において、キャリアガス
供給部、ＴＣ反応部、二酸化炭素検出部は従来のＴＯＣ
分析計に設けられるものと同様のものを用いることがで
きる。

（ホ）作用 この発明によれば、試料中の揮発性有機物の測定を意図
する場合、キャリアガス供給部→全炭素（ＴＣ）反応部
→無機炭素（ＩＣ）反応部→二酸化炭素検出部をこの順
に連通するＴＯＣ測定用分析流路の一部が、バイパス流
路を経由するように切換接続され、その結果キャリアガ
ス供給部から供給されるキャリアガスは、全炭素（Ｔ
Ｃ）反応部→無機炭素（ＩＣ）反応部→二酸化炭素吸収
部→酸化反応部→二酸化炭素検出部をこの順に連通する
流路を移送されることとなる。このときＩＣ反応部に注
入された試料は該反応部で保持されると共に、この反応
部を流通するキャリアガスによりパージされ、試料中か
ら揮発された揮発性有機物はキャリアガスにより二酸化
炭素吸収部に移送される。該吸収部においてキャリアガ
ス中に含有される二酸化炭素が予め吸収除去された後、
このキャリアガスは酸化反応部に移送されるが、ここで
キャリアガス中に含有される揮発性有機物のみに基づく
二酸化炭素が発生されて、これが二酸化炭素検出部で検
出されることとなる。

以下実施例によりこの発明を詳細に説明するが、これに
よりこの発明は限定されるものではない。

（ヘ）実施例 第１図はこの発明の全有機炭素（ＴＯＣ）分析計の一実
施例の構成説明図である。この図においてＴＯＣ分析計
(1)は、キャリアガス供給部(2)、全炭素（ＴＣ）反応部
(3)、無機炭素（ＩＣ）反応部(4)及び二酸化炭素検出部
(5)をこの順に接続する分析流路(a)と、二酸化炭素吸収
部(6)および酸化反応部(7)をこの順に接続するバイパス
流路(b)と、演算部(8)から主として構成されている。

キャリアガス供給部(2)は、空気ボンベ(21)、流量制御
弁(22)および流量計(23)を有している。

ＴＣ反応部(3)は、上部に試料注入口(33)が設けられた
石英製のＴＣ燃焼管（内径14mm，外径16mm，長さ250m
m）(31)と、該燃焼管(31)を加熱する高温用加熱炉(32)
とを具備している。上記燃焼管(31)には酸化触媒(34)と
して２〜３mm径の粒状アルミナに担持させた白金触媒が
充填されている。

ＩＣ反応部(4)は、上部に試料注入口(43)が設けられた
ＩＣ反応管（内径14mm，外径16mm，長さ60mmのパイレッ
クス管）(41)と、該反応管(41)を加熱する低温用加熱炉
(42)とを具備している。上記反応管(41)にはＩＣ用反応
触媒(44)として強酸性イオン交換樹脂（アンバーライ12
0Ｂ）が充填されている。

二酸化炭素検出部(5)は、キャリアガスに含有される二
酸化炭素の濃度の変化を、マイクロホンコンデンサ容量
の変化として検出する検出器、試料セル、比較セルおよ
び光源を有する非分散型赤外線分析計(NDIR)(51)から構
成されている。

二酸化炭素吸収部(6)は、内径12mm，外径15mm，長さ80m
mのガラス製の吸収管(61)に、二酸化炭素吸収剤として
水酸化リチウムが充填されたカラムが用いられている。

酸化反応部(7)は、石英製の燃焼管（内径８mm，外径10m
m，長さ200mm）(71)と、該燃焼管(71)を加熱する高温用
加熱炉(72)とを具備している。上記燃焼管(71)には酸化
触媒(73)として白金触媒が充填されている。

上記二酸化炭素検出部(5)には、演算部(8)が接続されて
いる。この演算部(8)は計算部(81)、記憶部(82)および
表示部(83)を備えている。

バイパス流路(b)は、ＩＣ反応部(4)と二酸化炭素検出部
(5)との間の分析流路(a)に電磁弁(c)および(d)を介して
接続されている。

次に上記ＴＯＣ分析計(1)の作動について説明する。

（ｉ）ＴＯＣを測定する場合、電磁弁(c)および(d)をそ
れぞれイ側に設定してキャリアガス供給部(2)→ＴＣ反
応部(3)→ＩＣ反応部(4)→二酸化炭素検出部(5)をこの
順に連通するＴＯＣ測定用分析流路(a)を形成する。そ
の後キャリアガス供給部(2)より、高純度空気が上記分
析流路に所定流量（例えば約１５０ｍ／min）で移送
されるように流量制御弁(22)および流量計(23)にて調節
し、高温用加熱炉(32)内温度を680℃に、低温用加熱炉
(42)内温度を120℃にそれぞれ設定しコンディショニン
グを行なう。その後、ＴＣ反応部(3)の試料注入口(33)
より所定量の試料を注入することにより、この試料中に
含有される全炭素に由来する二酸化炭素が二酸化炭素検
出部(5)で測定され、その結果演算部(8)よりＴＣ値とし
て得られる。次に同一の試料の同量をＩＣ反応部(4)の
試料注入口(43)より注入することにより、この試料中に
含有される無機炭素に由来する二酸化炭素が二酸化炭素
検出部(5)で測定され、その結果演算部(8)よりＩＣ値と
して得られる。これらの結果からさらに演算部(8)で減
算されることにより、ＴＯＣ値が算出されることとな
る。

(ii)揮発性有機物炭素（ＰＯＣまたはＶＯＣ）を測定す
る場合について説明する。

・ＰＯＣ測定の場合、電磁弁(c)および(d)をそれぞれロ
側に設定して、キャリアガス供給部(2)→ＴＣ反応部(3)
→ＩＣ反応部(4)→二酸化炭素吸収部(6)→酸化反応部
(7)→二酸化炭素検出部(5)をこの順に連通する流路を形
成する。その後キャリアガス供給部(2)より、高純度空
気が上記分析流路に所定の流量（例えば約１５０ｍ／
min）で移送されるように流量制御弁(22)および流量計
(23)にて調節し、酸化反応部(7)の高温用加熱炉(72)内
温度を680℃に設定した状態でコンディショニングを行
なう。その後、ＩＣ反応部(4)の試料注入口(43)より所
定量の試料を注入することにより、この試料中に含有さ
れるＰＯＣ成分および溶存二酸化炭素が、ＩＣ反応部
(4)でキャリアガスのパージにより試料から取り出さ
れ、これらのガスはキャリアガスに含有されて二酸化炭
素吸収部(6)に移送される。該吸収部(6)において、キャ
リアガス中から上記溶存二酸化炭素が吸収除去された
後、所定温度に加熱された酸化反応部(7)に移送され、
該反応部(7)でキャリアガスに含有されるＰＯＣ成分が
二酸化炭素に変換される。このＰＯＣ由来の二酸化炭素
が二酸化炭素検出部(5)で測定され、演算部(8)よりＰＯ
Ｃ値として得られることとなる。なお、測定終了毎にド
レイン排出弁を開けて溜まったドレインを排出する。

・ＶＯＣ測定の場合、まず上記と同様にしてＰＯＣ値を
測定する。その後その流路構成において低温用加熱炉(4
2)内温度をＶＯＣ成分が気化する温度（例えば120℃程
度）に設定する以外は上記ＰＯＣ測定と同様にしてコン
ディショニングを行なう。その後、ＩＣ反応部(4)の試
料注入口(43)より試料を注入することにより、この試料
中に含有されるＶＯＣ成分および溶存二酸化炭素が、Ｉ
Ｃ反応部(4)での加熱およびキャリアガスのパージによ
り試料から取り出され、これらのガスはキャリアガスに
含有されて二酸化炭素吸収部(6)に移送される。該吸収
部(6)において、キャリアガス中から上記溶存二酸化炭
素が吸収除去された後、所定温度に加熱された酸化反応
部(7)に移送され、該反応部(7)でキャリアガスに含有さ
れるＶＯＣ成分が二酸化炭素に変換される。ＶＯＣ由来
の二酸化炭素が二酸化炭素検出部(5)で測定され、演算
部(8)よりＶＯＣ値として得られる。

以上上記ＴＯＣ分析計によれば、ＴＯＣのみならず、こ
のＴＯＣ中のＰＯＣのみを測定することができる。また
さらに上記ＴＯＣ中の所定のＶＯＣのみを測定すること
ができる。

なお、上記ＶＯＣ測定においてＶＯＣ成分の気化にＩＣ
反応部(4)の低温用加熱炉(42)を利用したが、これ以外
にこの加熱炉(42)を停止して、ＴＣ反応部(3)の高温用
加熱炉(32)の加熱によりキャリアガスを所定温度に加熱
してこの加熱キャリアガスによりＶＯＣ成分を気化させ
るものもであってもよい。

（ト）発明の効果 この発明によれば、１台のシンプルな構成の全有機炭素
分析計により、試料中の全有機炭素のうちの低沸点有機
炭素のみを測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の全有機炭素分析計の一実施例の構成
説明図である。 (2)……キャリアガス供給部、 (3)……全炭素反応部、(4)……無機炭素反応部、 (5)……二酸化炭素検出部、 (6)……二酸化炭素吸収部、 (7)……酸化反応部、(8)……演算部、 (21)……空気ボンベ、(22)……流量制御弁、 (23)……流量計、(31)……ＴＣ燃焼管、 (32)，(72)……高温用加熱炉、 (33)，(43)……試料注入口、 (34)，(73)……酸化触媒、 (41)……ＩＣ反応管、(42)……低温用加熱炉、 (44)……ＩＣ用反応触媒、 (51)……非分散型赤外線分析計、 (a)……分析流路、(b)……バイパス流路 (c)，(d)……電磁弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 宏文 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (56)参考文献 特開 昭61−82162（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−190465（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キャリアガス供給部、全炭素（ＴＣ）反応
   部、無機炭素（ＩＣ）反応部及び二酸化炭素検出部をこ
   の順に接続する分析流路を有してなる全有機炭素分析計
   において、 上記ＩＣ反応部と二酸化炭素検出部との間に、二酸化炭
   素吸収部および加熱手段を具備した酸化反応部をこの順
   に備え、上記ＩＣ反応部で揮発または気化された有機物
   を含有するキャリアガスから二酸化炭素を吸収除去した
   後、上記揮発また気化有機物を酸化して前記二酸化炭素
   検出部に移送しうるバイパス流路が切換可能に付設され
   たことを特徴とする全有機炭素分析計。