JP2001194357A - 全窒素濃度測定方法及びその装置 - Google Patents

全窒素濃度測定方法及びその装置

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JP2001194357A
JP2001194357A JP2000001219A JP2000001219A JP2001194357A JP 2001194357 A JP2001194357 A JP 2001194357A JP 2000001219 A JP2000001219 A JP 2000001219A JP 2000001219 A JP2000001219 A JP 2000001219A JP 2001194357 A JP2001194357 A JP 2001194357A
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JP
Japan
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reaction
ozone
nitrogen
photocatalyst
sample water
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JP2000001219A
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English (en)
Inventor
Miyoko Kusumi
美代子 久住
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 オゾンの酸化力及び光触媒の酸化還元力を利
用して試料水中に含まれる窒素成分を効率的に測定す
る。 【解決手段】 試料水を、反応カラム6において、保護
管7内に格納された光源8による一定波長の光の下で、オ
ゾン発生器10から供給されたオゾンガス及び、カラム6
内壁面と保護管7外壁面に担持された光触媒と接触させ
て、液相中に含まれる窒素成分を硝酸性窒素に変換し、
測定部12において測定された硝酸性窒素の濃度から前記
試料水の全窒素濃度を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オゾンの酸化力と
光触媒の酸化還元力を利用して、全窒素濃度を測定する
方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球環境を取り巻く様々な問題が
クローズアップされてきているが、水処理に関しては富
栄養化がもたらす水質汚濁に強い関心が寄せられてい
る。これに伴い、水質汚濁防止法などの規制が行われて
いる。特に、富栄養化をもたらす直接の原因物質は全窒
素などの栄養塩類といわれており、それらの規制が重視
されている。閉鎖性水域の水環境を改善するためには、
当該湖沼などの水質（特に、窒素などの栄養塩類）を常
時監視し把握することが必要となってくる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】現在広く用いられてい
る全窒素の測定方法は、公定法の紫外線吸光光度法が使
用される。この方法は、試料にアルカリ性溶液（ペルオ
キソ二硫化カリウム）を添加し、約120℃、30分加熱し
て窒素化合物を硝酸に変え、pH調整後、220nmの硝酸性
窒素の吸光度を測定して全窒素濃度が求められる。
【０００４】しかしながら、この方法を自動測定装置に
採用するに際し、高温、高圧で酸化分解のための耐圧容
器、加熱機構、酸化剤などが必要となる。そのため、操
作が煩雑で測定に時間がかかったり、高価格などの問題
が起きてくる。
【０００５】また、化学発光法を用いた全窒素測定装置
がある。この測定原理は、高温（600〜800℃）に保たれ
た反応カラム内へ試料を注入し、試料中の窒素化合物を
酸化分解させて、一酸化窒素（NO）にする。このNOとオ
ゾンが反応すると、その過程で光（波長590〜2500nm）
が発光する。その光強度はNO濃度に比例するため、予め
標準液で作成した検量線を用いて試料中の全窒素濃度を
求めることができる。かかる方法も高温条件が必要であ
り、オゾンを用いるため、余剰オゾンの処理が必要とな
る。
【０００６】本発明は、上記の事情に鑑み創作されたも
のであり、オゾンの酸化力及び光触媒の酸化還元力を利
用して被処理水中に含まれる窒素成分を効率的に測定す
る排水処理方法及びその装置を新たに提供することを課
題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、前記課題の解決
手段として、第1発明は、試料水を一定波長の光の下で
オゾンガス及び光触媒と接触させた後、この試料水の硝
酸性窒素濃度の測定値から窒素濃度を算出することを特
徴としている。
【０００８】すなわち、試料水中の窒素成分（有機物性
窒素、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素）をオゾンの
酸化力と光触媒の酸化還元力により最終的に硝酸性窒素
に変換させた後、この硝酸性窒素の濃度を全窒素濃度に
換算させている。尚、硝酸性窒素の濃度は、既知の方
法、例えば、イオンクロマトグラフ法や吸光度法で測定
される。
【０００９】前記光触媒は、後述の実施形態例におい
て、二酸化チタン（TiO2）を用いているが、この他に、
チタン酸ストロンチウム（SrTiO3）やニオブ酸カリウム
（K4NbO17）等がある。
【００１０】前記一定波長の光としては、近紫外（410
〜300nm）または紫外領域（約400nm以下）が光触媒反応
（酸化還元反応）を生起させるのに適切な領域としてい
る。
【００１１】後述の実施形態例に係る測定手段は、ブラ
ックライト（波長は410nm未満）を用いているが、酸化
チタンを基本材料とし、これに適当な金属や金属酸化物
を添加すること、例えば、チタン酸ストロンチウムにル
テニウムやクロムを添加することで可視光領域において
も反応が可能になる。
【００１２】第2発明は、試料水とオゾンガスが供給さ
れ、内壁面に光触媒を担持させた反応カラムと、前記反
応カラム内に設置され、一定波長の光を照射させる光源
を格納し、外壁面に光触媒を担持させた保護管と、前記
反応カラムから供給された液相の硝酸性窒素濃度を測定
し、この値から全窒素濃度を算出する測定部とを具備す
ることを特徴としている。
【００１３】かかる手段は、オゾン、光触媒、光源を使
用するオゾン光触媒反応を用いた全窒素濃度測定装置に
おいて、反応部をバッチ式にしている。
【００１４】第3発明は、一定波長の光を照射させる光
源を格納した保護管と、試料水とオゾンガス水溶液が供
給され、かつ前記保護管からの光が透過され、内壁に光
触媒を担持させた反応管と、前記反応管から供給された
液相の硝酸性窒素濃度を測定し、この値から全窒素濃度
を算出する測定部とを具備することを特徴としている。
【００１５】かかる手段は、オゾン、光触媒、光源を使
用するオゾン光触媒反応を用いた全窒素濃度測定装置に
おいて、フローインジェクション法を採用している。ま
た、ダブルプランジャーポンプを用いることにより、設
備の簡素化を図っている。
【００１６】さらに、第4発明として、前記反応管に
は、試料水と、光触媒を含有させたオゾンガス水溶液と
が供給させること、第７発明として、前記保護管には、
前記反応管を環装させることにより、光触媒反応の効率
化を図っている。
【００１７】第5発明は、試料水と、オゾン水溶液と、
光触媒とが供給される反応容器と、前記反応容器が設置
され、前記反応容器に一定波長の光を照射させながら、
前記反応容器内の液相を攪拌する反応部と、前記液相の
硝酸性窒素濃度を測定し、この値から全窒素濃度を算出
する測定部とを具備することを特徴としている。
【００１８】第6発明は、前記反応容器は、試料水とオ
ゾン水溶液とが供給され、その内壁面に光触媒を担持さ
せたことを特徴としている。
【００１９】第5及び6発明に係る手段は、オゾン、光触
媒、光源を使用するオゾン光触媒反応を用いた全窒素濃
度測定装置において、バッチ式を採用している。
【００２０】第8発明は、前記一定波長の光は、310〜41
0nmとすることを特徴としている。後述の実施形態にお
いてブラックライトを用いているが、ブラックライト以
外の波長310〜410nmの光を発する光源を用いていてもよ
い。
【００２１】
【発明の実施の形態】図７は、河川水から採取した試料
水をオゾンガス及び光触媒（二酸化チタン）と接触させ
たときの液相中のアンモニア性窒素と硝酸性窒素の濃度
変化を示した特性図である。
【００２２】特性図は、試料水をオゾンガス及び光触媒
と接触させると、液相中のアンモニア性窒素はオゾンの
酸化力と光触媒の酸化還元力により最終的に硝酸性窒素
に変換されることを示している。
【００２３】河川や下水または廃水に含まれる窒素成分
は、有機物性窒素、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素及
び硝酸性窒素として存在している。
【００２４】そこで、河川や下水または廃水のような試
料水をオゾンガス及び光触媒と接触させれば、液相中に
含まれる窒素成分を最終的に硝酸性窒素に変換させるこ
とができ、これをイオンクロマトグラフ法や吸光度法で
測定すれば、試料水中の全窒素濃度を定量することが可
能となる。
【００２５】本発明に係る全窒素測定方法は、従来法と
比べ、煩雑な操作を必要としない。
【００２６】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて
説明する。 （第１形態）図１は、本形態に係る測定方法を実施する
ための装置の概要図である。
【００２７】当該窒素濃度測定装置は、オゾン光触媒反
応部と測定部とから構成された回分式の測定装置であ
る。さらに、オゾン光触媒反応部は、試料水洗浄水供給
部と、反応部とから構成される。
【００２８】試料水洗浄水供給部は、濾過装置2と、定
量ポンプ31,32と、切替バルブ4と、洗浄水タンク5とか
ら構成される。濾過装置2は、定量ポンプ31の一次側経
路に設置され、測定の障害となる試料水中に含まれる夾
雑物を除去する。また、定量ポンプ31の二次側経路に
は、反応部を洗浄するための洗浄水を供給するためのバ
ルブ41が設置される。洗浄水は、洗浄水タンク5に貯留
されており、洗浄時に、定量ポンプ32によって反応部に
供給される。
【００２９】反応部は、反応カラム6と、光源（例え
ば、ブラックライト）8を格納した保護管7と、オゾン発
生器10とから構成される。前記光源8を格納した保護管7
は、反応カラム6内に設置されており、さらに、この反
応カラム6内底部付近にはオゾン発生器10によって生成
させたオゾンガスを均一に供給させるための散気管11が
設置されている。また、反応カラム6内壁と保護管7外表
面には、光触媒（本形態においては、二酸化チタン）が
コーティングされている。光源8と接続されている安定
器9は、光源8に一定波長の光（410nm未満）を照射させ
る機能を有している。
【００３０】測定部12は、反応カラム6から供給された
試料水の硝酸性窒素を既知の測定法（例えば、イオンク
ロマトグラフ法や吸光度法）によって測定する。
【００３１】次に、本形態に係る測定装置における各工
程について述べる。
【００３２】測定工程において、切替バルブ4は測定側
に設定される。試料水は、試料水取水経路1に設置され
た濾過装置22を介し、夾雑物や浮遊物などが取り除かれ
た後、定量ポンプによって反応カラム6に供給される。
反応カラム6に供給された試料水は、同タンク6内に供給
されたオゾンガスにより攪拌されながら、保護管7と接
触する。このとき、試料水中の窒素成分（有機物性窒
素、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素）は、オゾンの
酸化力によって硝酸性窒素へと酸化されると共に、反応
カラム6壁面及び保護管7表面の近傍まで拡散されると、
光源8の光により生起した光触媒反応によって硝酸性窒
素へと酸化される。さらに、オゾンの酸化力若しくは光
触媒反応（酸化還元反応）によって生成した活性酸素
種、また、これにより生成した遊離基（例えば、ヒドロ
キシラジカル（OH-））によっても、試料中の窒素成分
は硝酸性窒素へと酸化される。このように、試料水中の
窒素成分は、全て硝酸性窒素へと変換される。この酸化
処理された試料はポンプ移送によって測定部12に供給さ
れ、イオンクロマトグラフ法や吸光度法によって試料中
の硝酸性窒素濃度が測定される。そして、この測定値
は、演算によって全窒素濃度に換算される。
【００３３】洗浄工程において、切替バルブ4は洗浄側
に設定される。このとき、定量ポンプ32によって反応カ
ラム6に供給される。洗浄開始時間及び洗浄時間は、任
意に設定される。 （第２形態）本形態に係る窒素濃度測定方法は、フロー
インジェクション法（以下、FIA法とする）に基づいて
いる。
【００３４】FIA法は、反応系に一定流量の試料の流れ
を形成させた後、この試料の流れの中に試薬を注入して
化学反応を生起させ、この反応の生成物を系外の検出部
において検出し、この値に基づき被測定物質を定量する
方法である。
【００３５】かかる手段は、試薬の注入から検出までの
時間を正確に一定に保つことができるため、たとえ反応
途中で検出しても精度、再現性とも優れ、かつ迅速に測
定が可能な方法である。また、この方法は、回分式より
迅速であるため、連続な測定に向いている。
【００３６】図2は、本形態に係る測定方法を実施する
ための装置の概要図である。
【００３７】当該窒素濃度測定装置は、オゾン光触媒反
応部と測定部から構成される。
【００３８】オゾン光触媒反応部は、さらに、試料水供
給手段と、オゾン水供給手段と、空気供給手段と、混合
手段（混合コイル15）と、反応部とから構成される。
【００３９】試料水供給手段は、バルブ42の一次側の経
路310に設置され、濾過装置2と定量ポンプ31とからな
る。
【００４０】オゾン水供給手段は、バルブ42の一次側の
経路330に設置され、定量ポンプ33とオゾン水タンク34
からなる。そして、このタンク34内の底部付近には、第
1形態に係る反応カラム6と同様、オゾン発生器10によっ
て生成させたオゾンガスを供給するための散気管11が設
置されている。
【００４１】空気供給手段は、空気を、試料水とオゾン
水の攪拌子として、供給するためのもので、例えばコン
プレッサが用いられる。同手段は、バルブ42の二次側の
経路420に接続された経路140に設置される。コンプレッ
サの空気供給量は任意に設定できる。
【００４２】尚、反応部に接続される前記経路420に
は、試料水とオゾン水と空気とを均一に攪拌させる混合
コイル15が設置される。
【００４３】反応部は、図2に示したように、光透過性
の保護管7を光触媒反応配管13によってコイル状に巻き
付けた構成となっている。光触媒反応配管13は、光透過
性の配管の内壁に光触媒（例えば、二酸化チタン）がコ
ーティングされることにより構成される。尚、本形態に
係る保護管7には、光触媒はコーティングされていな
い。
【００４４】次に、本形態に係る測定装置の作用につい
て述べる。
【００４５】試料水取水口1より取り入れた試料水は、
濾過装置2によって夾雑物や浮遊物質などが取り除かれ
た後、バルブ15を介し、混合コイル15に連続供給され
る。また、オゾン水タンク34において調製されたオゾン
水が定量ポンプ33によってバルブ15を介して試料水に注
入される。さらに、バルブ15二次側経路420には、経路1
40を介し、空気供給手段（例えば、コンプレッサ）14か
ら空気が定量的に注入される。そして、混合コイル15に
おいて、試料水とオゾン水と空気は均一に混合されなが
ら、反応部に供給される。このとき、液相中のアンモニ
ア性窒素、亜硝酸性窒素の一部は、オゾンの酸化力によ
って硝酸性窒素に変換されている。また、有機物性窒素
も、一部は、オゾンの酸化力によってアンモニア性窒素
を経て硝酸性窒素まで変換される。
【００４６】反応部において、光源8によって一定波長
の光が光触媒反応配管13に照射されると、同配管13内壁
において光触媒反応（酸化還元反応）が生起する。すな
わち、試料水中の窒素成分（有機物性窒素、アンモニア
性窒素及び亜硝酸性窒素）は、前記配管13内壁面の近傍
まで拡散されると、光触媒と酸化還元反応を起こし、前
記窒素成分は硝酸性窒素へと酸化される。さらに、オゾ
ンの酸化力若しくは光触媒反応（酸化還元反応）によっ
て生成した活性酸素種、また、これにより生成した遊離
基（例えば、ヒドロキシラジカル（OH-））によって
も、液相の窒素成分は硝酸性窒素へと酸化される。この
ように、試料水中の窒素成分は、全て硝酸性窒素へと変
換される。
【００４７】酸化処理された試料水はポンプ移送によっ
て測定部12に供給され、イオンクロマトグラフ法や吸光
度法によって試料中の硝酸性窒素濃度が測定される。そ
して、この測定値は、演算によって全窒素濃度に換算さ
れる。 （第３形態）本形態に係る全窒素濃度測定方法は、第２
形態に係るFIA法において、ダブルプランジャーポンプ
を用いて試料水とオゾン水を常時反応させることで連続
測定を行なう方法である。
【００４８】かかる手段は、急激な水質変動にも対応す
ることができる。
【００４９】図3は、本形態に係る測定方法を実施する
ための装置の概要図である。
【００５０】当該窒素濃度測定装置は、オゾン光触媒反
応部と測定部から構成される。
【００５１】オゾン光触媒反応部は、さらに、試料水オ
ゾン水供給手段と、空気供給手段と、反応部とから構成
される。
【００５２】試料水オゾン水供給手段は、濾過装置2
と、ダブルプランジャーポンプ16と、オゾン水タンク34
とから構成される。そして、ダブルプランジャーポンプ
16に一次側には、濾過装置2が設置された経路200と、オ
ゾン水タンク34内で調製したオゾン水を供給する経路34
0とが、接続される。
【００５３】オゾン水タンク34内の底部付近には、第2
形態と同様に、オゾン発生器10によって生成させたオゾ
ンガスを供給するための散気管11が設置されている。
【００５４】空気供給手段は、第2形態と同様にコンプ
レッサが用いられ、ポンプ16の二次側の経路160に接続
された経路141に設置される。コンプレッサの空気供給
量は任意に設定できる。
【００５５】尚、反応部に接続される前記経路160に
は、試料水とオゾン水の混合液と、空気とを均一に攪拌
させる混合コイル15が設置される。
【００５６】反応部は、第2形態と同じ構成となってい
るので、説明は第2形態に譲る。
【００５７】次に、本形態に係る測定装置の作用につい
て述べる。
【００５８】試料水取水口1より取り入れた試料水は、
濾過装置2によって夾雑物や浮遊物質などが取り除かれ
た後、ダブルプランジャーポンプ16によって混合コイル
15に供給される。一方、オゾン水タンク34において調製
されたオゾン水も、同ポンプ16によって混合コイル15に
供給される。さらに、経路160には、経路141を介し、空
気供給手段14から空気が定量的に注入される。
【００５９】尚、前記ポンプ16を用いることにより、試
料水とオゾン水が交互に供給され、液相中の被測定物質
とオゾン分子は経路160内において徐々に混合しながら
混合コイル15に供給されることから、本形態において、
第2形態に用いたバルブ42は不要となる。
【００６０】混合コイル15において、液相中のアンモニ
ア性窒素、亜硝酸性窒素の一部は、オゾンの酸化力によ
って硝酸性窒素に変換されている。また、有機物性窒素
も、一部は、オゾンの酸化力によってアンモニア性窒素
を経て硝酸性窒素まで変換される。
【００６１】反応部における作用は、第2形態と同じと
なるから、詳細な説明は第2形態に譲る。
【００６２】反応部において酸化処理された試料水はポ
ンプ移送によって測定部12に供給され、イオンクロマト
グラフ法や吸光度法によって試料中の硝酸性窒素濃度が
測定される。そして、この測定値は、演算によって全窒
素濃度に換算される。 （第4形態）本形態に係る全窒素濃度測定方法は、第3形
態に係る測定方法において、オゾン水タンクに粉末の光
触媒を添加させている。
【００６３】粉末の光触媒は固定化触媒より、接触面積
より大きくなる分、活性が大きい。したがって、水中の
窒素分を硝酸性窒素に酸化するのに、粉末の光触媒の方
が固定化触媒を用いるより速い。これにより、測定時間
が短縮される。
【００６４】図4は、本形態に係る測定方法を実施する
ための装置の概要図である。
【００６５】当該窒素濃度測定装置は、オゾン光触媒反
応部と測定部から構成される。
【００６６】オゾン光触媒反応部は、さらに、試料水オ
ゾン水供給手段と、空気供給手段と、反応部とから構成
される。
【００６７】試料水オゾン水供給手段は、濾過装置2
と、ダブルプランジャーポンプ16と、オゾン水タンク34
とから構成される。そして、ダブルプランジャーポンプ
16に一次側には、濾過装置2が設置された経路200と、オ
ゾン水タンク34内で調製したオゾン水を供給する経路34
0とが、接続される。
【００６８】オゾン水タンク34には、第2,3形態と同様
に、そのタンク内底部付近に、オゾン発生器10からのオ
ゾンガスを供給するための散気管11が設置され、さら
に、粉末の光触媒が添加される。
【００６９】空気供給手段も、第2,3形態と同様に、コ
ンプレッサが用いられ、ポンプ16の二次側の経路160に
接続された経路141に設置される。コンプレッサの空気
供給量は任意に設定できる。
【００７０】尚、反応部に接続される前記経路160に
は、試料水とオゾン水の混合液と、空気とを均一に攪拌
させる混合コイル15が設置される。
【００７１】反応部は、第2形態に係る保護管7を光触媒
反応配管17によってコイル状に巻き付けた構成となって
いる。ここで、光触媒反応配管13は、第2形態と同様、
光源8からの照射光を透過させる材質の配管を用いてい
るが、その内壁には、光触媒はコーティングされていな
い。
【００７２】尚、反応部の二次側には、酸化処理された
試料水中に含まれる光触媒18を分離除去するための濾過
装置19が設置される。
【００７３】次に、本形態に係る測定装置の作用につい
て述べる。
【００７４】試料水取水口1より取り入れた試料水は、
濾過装置2によって夾雑物や浮遊物質などが取り除かれ
た後、ダブルプランジャーポンプ16によって混合コイル
15に供給される。一方、オゾン水タンク34において調製
された粉末光触媒18含有オゾン水も、同ポンプ16によっ
て混合コイル15に供給される。さらに、経路160には、
経路141を介し、空気供給手段14から空気が定量的に注
入される。
【００７５】本形態においても、前記ポンプ16を用いる
ことにより、試料水とオゾン水が交互に供給され、液相
中の被測定物質とオゾン分子は経路160内において徐々
に混合しながら混合コイル15に供給されることから、第
2形態に用いたバルブ42は不要となる。
【００７６】混合コイル15において、液相中のアンモニ
ア性窒素、亜硝酸性窒素の一部は、オゾンの酸化力によ
って硝酸性窒素に変換されている。また、有機物性窒素
も、一部は、オゾンの酸化力によってアンモニア性窒素
を経て硝酸性窒素まで変換される。
【００７７】反応部において、光源8によって一定波長
の光が光触媒反応配管17に照射されると、同配管17内液
相において光触媒反応（酸化還元反応）が生起する。す
なわち、試料水中の窒素成分（有機物性窒素、アンモニ
ア性窒素及び亜硝酸性窒素）は、液相中の光触媒18と接
触すると酸化還元反応を起こし、前記窒素成分は硝酸性
窒素へと酸化される。さらに、同液相中に含まれたオゾ
ンの酸化力若しくは光触媒反応（酸化還元反応）によっ
て生成した活性酸素種、また、これにより生成した遊離
基（例えば、ヒドロキシラジカル（OH-））によって
も、窒素成分は硝酸性窒素へと酸化される。このよう
に、試料水中の窒素成分は、全て硝酸性窒素へと変換さ
れる。
【００７８】反応部において酸化処理された試料水は、
ポンプ移送により濾過装置19に供給されて光触媒18が除
去された後、測定部12において、イオンクロマトグラフ
法や吸光度法により、試料中の硝酸性窒素濃度が測定さ
れる。そして、この測定値は、演算によって全窒素濃度
に換算される。 （第5形態）本形態に係る全窒素濃度測定方法は、回分
式を採用している。本手段は、携帯用、実験室用に利用
できる。
【００７９】図5は、本形態に係る測定方法を実施する
ための装置の概要図である。
【００８０】当該窒素濃度測定装置は、試薬試料混合部
と、オゾン光触媒反応部と測定部とからなる。
【００８１】試薬試料混合部は、粉末光触媒（例えば、
二酸化チタン）18と攪拌子23とが反応容器23に投入され
ることにより構成される。攪拌子23はマグネチックスタ
ーラー24よって回転させるので、磁性体のものを用い
る。また、反応容器23内壁は、鏡面加工を施してもよ
い。照射光と光触媒18の接触回数の増加により光触媒反
応が維持され、被測定物質を効率よく酸化させることが
できるからである。
【００８２】オゾン光触媒反応部は、光源8（例えば、
ブラックライト）と、安定器9と、マグネチックスター
ラー24とから構成される。
【００８３】次に、本形態に係る測定装置の作用につい
て述べる。
【００８４】試料水20とオゾン水21とが投入された反応
容器23を、スターラー24に設置する。そして、スターラ
ー24を作動させて攪拌子23を回転させ、安定器9によっ
て光源8を点灯させる。攪拌子23の回転速度は任意に調
整する。
【００８５】このとき、容器23内の液相において、光触
媒反応（酸化還元反応）が生起する。すなわち、液相中
の窒素成分（有機物性窒素、アンモニア性窒素及び亜硝
酸性窒素）が光触媒と接触すると、前記窒素成分は硝酸
性窒素へと酸化される。さらに、オゾンの酸化力若しく
は光触媒反応（酸化還元反応）によって生成した活性酸
素種、また、これにより生成した遊離基（例えば、ヒド
ロキシラジカル（OH-））によっても、窒素成分は硝酸
性窒素へと酸化される。このように、試料水中の窒素成
分は、全て硝酸性窒素へと変換される。
【００８６】酸化処理された試料水は測定部12に供給さ
れ、イオンクロマトグラフ法や吸光度法によって試料中
の硝酸性窒素濃度が測定される。そして、この測定値
は、演算によって全窒素濃度に換算される。 （第6形態）本形態に係る全窒素濃度測定方法は、第5形
態と同様に、回分式を採用している。当該測定方法は、
粉末光触媒を用いないで、第5形態に係る反応容器の内
壁面に光触媒をコーティングさせている。本手段は、携
帯用に利用でき、また光触媒が固定化されているので、
新たに交換する必要がない。
【００８７】図6は、本形態に係る測定方法を実施する
ための装置の概要図である。
【００８８】当該窒素濃度測定装置は、試薬試料混合部
と、オゾン光触媒反応部と測定部とからなる。
【００８９】試薬試料混合部は、攪拌子23が光触媒固定
反応容器25に投入されることにより構成される。光触媒
固定反応容器25の内壁面は、光触媒（例えば、二酸化チ
タン）がコーティングされている。この光触媒の固定
は、既知の方法で行なわれる。攪拌子23はマグネチック
スターラー24よって回転させるので、磁性体のものを用
いる。
【００９０】尚、攪拌子23は、その表面に鏡面加工を施
してもよい。照射光と、反応容器25内壁に固定された光
触媒との接触回数の増加により、光触媒反応が維持さ
れ、被測定物質を効率よく酸化させることができるから
である。
【００９１】オゾン光触媒反応部は、第5形態と同様
に、光源8（例えば、ブラックライト）と、安定器9と、
マグネチックスターラー24とから構成される。
【００９２】次に、本形態に係る測定装置の作用につい
て述べる。
【００９３】試料水20とオゾン水21とが投入された反応
容器25を、スターラー24に設置する。そして、スターラ
ー24を作動させて攪拌子23を回転させ、安定器9によっ
て光源8を点灯させる。攪拌子23の回転速度は任意に調
整する。
【００９４】このとき、反応容器23内の液相において、
光触媒反応（酸化還元反応）が生起する。すなわち、試
料水中の窒素成分（有機物性窒素、アンモニア性窒素及
び亜硝酸性窒素）は、反応容器23の内壁面の近傍まで拡
散されると、光触媒と酸化還元反応を起こし、前記窒素
成分は硝酸性窒素へと酸化される。さらに、オゾンの酸
化力若しくは光触媒反応（酸化還元反応）によって生成
した活性酸素種、また、これにより生成した遊離基（例
えば、ヒドロキシラジカル（OH-））によっても、液相
の窒素成分は硝酸性窒素へと酸化される。このように、
試料水中の窒素成分は、全て硝酸性窒素へと変換され
る。
【００９５】酸化処理された試料水は測定部12に供給さ
れ、イオンクロマトグラフ法や吸光度法によって試料中
の硝酸性窒素濃度が測定される。そして、この測定値
は、演算によって全窒素濃度に換算される。
【００９６】
【発明の効果】本発明に係る全窒素濃度測定方法及びそ
の装置によれば、オゾンと、光触媒（例えば、二酸化チ
タン）と、光源（例えば、ブラックライト）とを組み合
わせたオゾン光触媒接触法によって、効率的に試料水中
の全窒素を酸化分解することができ、従来法よりも簡易
的かつ迅速な測定が可能となる。
【００９７】また、オゾンを用いることで、オゾンと光
触媒反応によって生じる活性酸素種とから生成する遊離
基（例えば、ヒドロキシラジカル（OH-））によって被
測定試料中の有害物質が分解除去されると同時に、液相
中の残留オゾンが光触媒反応によって完全に分解され
る。そのため、残留オゾンを処理するための除外設備な
どを付帯する必要がなくなる。
【００９８】さらに、本形態に係る全窒素濃度測定方法
は、オゾンと、光触媒と、光源とを構成要素としている
ため、従来法に係る装置よりもコンパクトな設計が可能
となる。そして、光触媒の形態（粉末、固定）を変える
ことにより、目的に合った測定装置（バッチ式、連続測
定など）を構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１形態に係る測定装置の概要図。
【図２】第２形態に係る測定装置の概要図。
【図３】第３形態に係る測定装置の概要図。
【図４】第４形態に係る測定装置の概要図。
【図５】第５形態に係る測定装置の概要図。
【図６】第６形態に係る測定装置の概要図。
【図７】試料水をオゾンガス及び光触媒と接触させたと
きの液相中のアンモニア性窒素と硝酸性窒素の濃度変化
を示した特性図。
【符号の説明】
2,19…濾過装置 31,32,33…定量ポンプ 34…オゾン水タンク 41,42…バルブ 5…洗浄水タンク 6…反応カラム 7…保護管 8…光源 9…安定器 10…オゾン発生器 11…散気管 12…測定部 13…光触媒反応配管 14…空気供給手段 15…混合コイル 16…ダブルプランジャーポンプ 17…光触媒反応配管 18…粉末光触媒 20…オゾン水 21…試料水 22…反応容器 23…攪拌子 24…マグネチックススターラー 25…光触媒固定反応容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ０２Ｆ 1/32 Ｃ０２Ｆ 1/32 Ｆターム(参考） 2G042 AA01 BA05 BA06 BB06 BD12 CA02 CB03 DA03 DA09 EA07 FA04 FA07 FA19 FB01 FB04 4D037 AA05 AA11 AB12 BA18 BB01 BB02 CA02 CA12 4D050 AA02 AA12 AA15 AB17 AB35 AB37 BB02 BC06 BC09 BD02 BD03 BD06 BD08 CA15

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 試料水を一定波長の光の下でオゾンガス
    及び光触媒と接触させた後、この試料水の硝酸性窒素濃
    度の測定値から窒素濃度を算出することを特徴とする全
    窒素濃度測定方法。
  2. 【請求項２】 試料水とオゾンガスが供給され、内壁面
    に光触媒を担持させた反応カラムと、前記反応カラム内
    に設置され、一定波長の光を照射させる光源を格納し、
    外壁面に光触媒を担持させた保護管と、前記反応カラム
    から供給された液相の硝酸性窒素濃度を測定し、この値
    から全窒素濃度を算出する測定部とを具備することを特
    徴とする全窒素濃度測定装置。
  3. 【請求項３】 一定波長の光を照射させる光源を格納し
    た保護管と、試料水とオゾンガス水溶液が供給され、か
    つ前記保護管からの光が透過され、内壁に光触媒を担持
    させた反応管と、前記反応管から供給された液相の硝酸
    性窒素濃度を測定し、この値から全窒素濃度を算出する
    測定部とを具備することを特徴とする全窒素濃度測定装
    置。
  4. 【請求項４】 前記反応管は、試料水と、光触媒を含有
    させたオゾンガス水溶液とが供給されることを特徴とす
    る請求項３記載の全窒素濃度測定装置。
  5. 【請求項５】 試料水と、オゾン水溶液と、光触媒とが
    供給される反応容器と、前記反応容器が設置され、前記
    反応容器に一定波長の光を照射させながら、前記反応容
    器内の液相を攪拌する反応部と、前記液相の硝酸性窒素
    濃度を測定し、この値から全窒素濃度を算出する測定部
    とを具備することを特徴とする全窒素濃度測定装置。
  6. 【請求項６】 前記反応容器は、試料水とオゾン水溶液
    とが供給され、その内壁面に光触媒を担持させたことを
    特徴とする請求項５記載の全窒素濃度測定装置。
  7. 【請求項７】 前記保護管には、前記反応管が環装され
    ることを特徴とする請求項３または４記載の全窒素濃度
    測定装置。
  8. 【請求項８】 前記一定波長の光は、310〜410nmとする
    ことを特徴とする請求項２から７記載の全窒素濃度測定
    装置。
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