JP2011085561A - Simple analyzer for mercury ions, and method of analyzing mercury ions using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水銀イオンの濃度を測定する簡易分析器とそれを用いた水銀イオンの分析方法に関する。 The present invention relates to a simple analyzer for measuring the concentration of mercury ions and a method for analyzing mercury ions using the analyzer.
本出願人は、現場での水質検査などで使用する簡易分析器として「パックテスト」(登録商標)を開発し、改良を重ねて好評を得ている(特許文献1)。このパックテスト(登録商標)は樹脂チューブに分析対象物質に反応する発色試薬が密封された分析器である。試料液をチューブ内に吸い込んで発色試薬と反応させ、その発色の色合いにより分析対象物質の濃度を測定するものである。
ところで、重金属の水質汚濁に係る環境基準と排水基準は、ppb(=μg/L)オーダーと極めて低い濃度レベルに設定されている。そのため、現場においてはパックテスト(登録商標)の発色試薬との反応による呈色を他の光度計等の装置を併用して検出するか、あるいは、現場で採水した試料液を研究室にいったん持ち帰り、精密な検出装置で測定することが求められていた。
The present applicant has developed “Pak Test” (registered trademark) as a simple analyzer used for on-site water quality inspection and has been well received and improved (Patent Document 1). This pack test (registered trademark) is an analyzer in which a coloring reagent that reacts with a substance to be analyzed is sealed in a resin tube. A sample solution is sucked into a tube and reacted with a coloring reagent, and the concentration of the substance to be analyzed is measured based on the color of the coloring.
By the way, the environmental standard and the drainage standard related to water pollution of heavy metals are set to an extremely low concentration level of the order of ppb (= μg / L). Therefore, in the field, the coloration due to the reaction with the color reagent of Pack Test (registered trademark) is detected in combination with other devices such as a photometer, or the sample solution collected on the field is once put in the laboratory. It was required to take it home and measure with a precision detector.
重金属のうちで水銀は人体や環境に与える有害性が高く、工業排水基準として5ppb以下、環境基準として0.5ppb以下と定められている。そのため、排水や環境水、飲料水等に含まれる水銀イオンの管理が求められ、現場で簡易に水銀イオン濃度を測定するための方法が提案されている(特許文献2)。この方法では、水銀イオン検出試薬であるジチゾンの微粒子からなる薄膜を備える水銀イオン検出用フィルムが用いられる。水銀イオン検出用フィルムを試料液に浸すか、試料液を通液することによって水銀イオン検出試薬が発色し、その発色度合いによって水銀イオンを測定するというものである。 Among heavy metals, mercury is highly harmful to the human body and the environment, and is defined as 5 ppb or less as an industrial wastewater standard and 0.5 ppb or less as an environmental standard. Therefore, management of mercury ions contained in waste water, environmental water, drinking water, etc. is required, and a method for easily measuring the mercury ion concentration on site has been proposed (Patent Document 2). In this method, a mercury ion detection film having a thin film made of fine particles of dithizone which is a mercury ion detection reagent is used. The mercury ion detection reagent is colored by immersing the mercury ion detection film in the sample solution or passing the sample solution, and the mercury ion is measured according to the degree of color development.
しかしながら、水銀イオン検出用フィルムは薄く破れやすいため、試料液への浸漬や取り出しの取扱いには慎重さが求められ、現場での作業にあたっては困難さを伴う。一方、試料液を通液して水銀イオンを測定する際には、前記フィルムを所定のフィルターホルダーにセットする必要があるが、前記フィルムに破れやしわが生じると、水銀イオンが捕捉されない部分が生じ、分析結果に影響を及ぼすことになる。そして、通液後には、前記フィルム上の発色を確認するために、フィルターホルダーを開けて前記フィルムを取り出さなくてはならない。 However, since the mercury ion detection film is thin and easily broken, careful handling is required for the immersion and removal from the sample liquid, and it is difficult to work in the field. On the other hand, when measuring mercury ions by passing a sample solution, it is necessary to set the film in a predetermined filter holder, but when the film is torn or wrinkled, there is a portion where mercury ions are not captured. Will occur and affect the analysis results. And after passing, in order to confirm color development on the film, the filter holder must be opened and the film must be taken out.
また、数ppb程度の低濃度の水銀イオンを含む試料液の分析においては、試料液に前記フィルムを浸漬する方法では比色での検出が困難である。通液による方法では、濃縮することにより比色での検出が可能となるが、もともとフィルムが灰色に着色しているために、比色を可能とする程度にフィルムの色を変化させるためには、大量の試料液が必要になると共に濾過に時間がかかり、効率のよい水銀イオンの測定をすることはできなかった。 Further, in the analysis of a sample solution containing mercury ions with a low concentration of about several ppb, it is difficult to detect colorimetrically by the method of immersing the film in the sample solution. In the method using liquid flow, colorimetric detection is possible by concentrating, but since the film is originally colored in gray, in order to change the color of the film to the extent that colorimetry is possible A large amount of sample solution was required and filtration took time, and it was not possible to efficiently measure mercury ions.
このように、水銀イオン検出用フィルムの取り扱いに手間がかかると共に、低濃度の水銀イオンの測定は困難であるなど、必ずしも現場で簡易迅速に水銀イオンを測定できるものとなっていない。 Thus, it takes time to handle the mercury ion detection film and it is difficult to measure mercury ions at a low concentration, and it is not always possible to measure mercury ions simply and quickly on site.
そこで本発明は上述した点に鑑み案出されたもので、その目的は分析時に水銀イオン検出用フィルムの取扱いを不要とし、現場で簡易迅速に水銀イオンの測定を可能とする、微粒子のジチゾンからなる水銀イオン捕捉膜を予め備えた簡易分析器およびこれを用いた水銀イオン分析方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above points, and its purpose is from the fine particle dithizone, which makes it unnecessary to handle a mercury ion detection film at the time of analysis, and enables simple and quick measurement of mercury ions at the site. Another object of the present invention is to provide a simple analyzer preliminarily provided with a mercury ion trapping film and a mercury ion analysis method using the same.
上記課題を解決するため、本発明の水銀イオンの簡易分析器は、上流側の開口部を広口にするとともに上流側の開口部から下流側の開口部へと通過させる貫通孔と、前記貫通孔の途中に設けられる濾過材と、上流側の開口部に対して微粒子のジチゾンを含有する分散液を供給することにより前記濾過材の表面に前記微粒子のジチゾンを定着させてなる水銀イオン捕捉膜とを有し、前記水銀イオン捕捉膜は前記貫通孔の上流側の開口部から直視できるように表出されている。 In order to solve the above-described problems, a mercury ion simple analyzer according to the present invention has a wide opening at the upstream side and a through hole that passes from the upstream opening to the downstream opening, and the through hole. And a mercury ion-trapping film in which the fine particle dithizone is fixed on the surface of the filter material by supplying a dispersion containing fine particle dithizone to the upstream opening. The mercury ion trapping film is exposed so that it can be viewed directly from the opening on the upstream side of the through hole.
上記構成によれば、現場において簡易分析器の上流側の開口部に水銀イオンを含む試料液を供給すれば、濾過材の上に定着している水銀イオン捕捉膜に水銀イオンが選択的に捕捉される。膜に捕捉された水銀イオンによる発色は上流側の開口部から目視で確認でき、水銀イオンの濃度が測定される。 According to the above configuration, when a sample solution containing mercury ions is supplied to the opening on the upstream side of the simple analyzer in the field, the mercury ions are selectively captured by the mercury ion capturing film fixed on the filter medium. Is done. Color development due to mercury ions trapped in the film can be visually confirmed from the opening on the upstream side, and the concentration of mercury ions is measured.
また、本発明の水銀イオンの簡易分析器は、前記貫通孔の上流側の開口部に嵌着して前記水銀イオン捕捉膜の一部を閉塞し試料液を水銀イオン捕捉膜の表出残部に供給する筒状の誘導部材を備えることを特徴とする。 Further, the mercury ion simple analyzer of the present invention is fitted into the opening on the upstream side of the through hole to block a part of the mercury ion trapping film, and the sample liquid is left on the exposed portion of the mercury ion trapping film. A cylindrical guide member to be supplied is provided.
上記構成によれば、上流側の開口部に嵌着する誘導部材を通じて試料液が水銀イオン捕捉膜の表出残部に供給され、表出残部に対して試料液が単位面積あたり濃縮された状態で供給される。 According to the above configuration, the sample solution is supplied to the exposed residue of the mercury ion trapping film through the guide member fitted in the upstream opening, and the sample solution is concentrated per unit area with respect to the exposed residue. Supplied.
また、前記誘導部材の水銀イオン捕捉膜に接する内周側端面は、突出したリング状に形成されていることを特徴とする。 In addition, the inner peripheral side end face of the induction member in contact with the mercury ion trapping film is formed in a protruding ring shape.
上記構成によれば誘導部材の突出した先端面が水銀イオン捕捉膜の内径側をリング状に押圧することにより、試料液が誘導部材の内周側のみに供給され、水銀イオンが当該部分のみで濃縮される。 According to the above configuration, the protruding tip surface of the guide member presses the inner diameter side of the mercury ion trapping film in a ring shape, so that the sample liquid is supplied only to the inner peripheral side of the guide member, and mercury ions are only in that portion. Concentrated.
また、本発明の水銀イオンの分析方法は、上記簡易分析器を使用して、水銀イオン捕捉膜の色の変化および濃淡を目視で確認して水銀イオン濃度を測定する方法である。 Moreover, the mercury ion analysis method of the present invention is a method for measuring the mercury ion concentration by visually confirming the color change and the light and shade of the mercury ion capturing film using the simple analyzer.
上記構成によれば、機械や測定装置を使用せずに、目視で比色して水銀イオン濃度を測定できる。 According to the above configuration, the mercury ion concentration can be measured by colorimetry visually without using a machine or a measuring device.
また、本発明の水銀イオンの分析方法は、上記簡易分析器を使用して、水銀イオン捕捉膜の色の変化および濃淡を目視で確認して比色部材と比較し、水銀イオン濃度を測定する方法であって、前記比色部材が目的物質の測定濃度に応じて配列される複数の色表示部と、各色表示部のほぼ中央に設けられた前記簡易分析器本体の外形を受容する嵌着孔とを備え、該嵌着孔に受容された前記簡易分析器本体の広口の開口部から直視される水銀イオン捕捉膜と周囲の色表示部とが隣接して直接比色されることを特徴とする。 Further, the mercury ion analysis method of the present invention uses the above-mentioned simple analyzer to visually check the color change and shade of the mercury ion trapping film and compare it with a colorimetric member to measure the mercury ion concentration. The colorimetric member includes a plurality of color display units arranged in accordance with a measured concentration of a target substance, and a fitting for receiving an outline of the simple analyzer body provided at substantially the center of each color display unit. A mercury ion trapping film directly viewed from the wide-mouth opening of the simple analyzer main body received in the fitting hole and the surrounding color display portion are directly colorimetrically adjacent to each other. And
上記構成によれば、水銀イオン捕捉膜と濃度比色部材の色表示部とを最大限に接近させ、ほぼ同一面上から比色する。色表示部の中央に設けられている嵌着孔に簡易分析器本体を受容させることができるため、分析器の貫通孔の途中の水銀イオン捕捉膜を色表示部の中央に位置決めして比色することが可能となる。また、濃度比色部材の色表示部の奥行き方向と水銀イオン捕捉膜の奥行き方向とを合わせることができるため、略同一平面上での焦点距離を一致させた比色が可能となり、より正確で迅速な直接対比判断が可能となる。 According to the above configuration, the mercury ion trapping film and the color display portion of the density colorimetric member are brought close to each other as much as possible to perform colorimetry from substantially the same plane. Since the simple analyzer body can be received in the fitting hole provided in the center of the color display part, the mercury ion trapping film in the middle of the through hole of the analyzer is positioned in the center of the color display part and colorimetric It becomes possible to do. In addition, since the depth direction of the color display portion of the density colorimetric member and the depth direction of the mercury ion trapping film can be matched, colorimetrics that match the focal length on substantially the same plane are possible, and more accurate. A quick direct comparison can be made.
なお、本発明において、「微粒子のジチゾンを含有する」とは、微粒子のジチゾンが一部に含まれていることはもちろん、微粒子のジチゾンだけで構成されている場合も含み得る概念である。 In the present invention, “containing fine particle dithizone” is a concept that may include not only a part of fine particle dithizone but also a case of being composed of only fine particle dithizone.
また、「上流」、「下流」という表現を用いているが、これは簡易分析器使用時における試料液の流れに基づいた表現である。即ち、試料液が供給される側が「上流」側となり、試料液が回収される側が「下流」側となる。 The expressions “upstream” and “downstream” are used, which are expressions based on the flow of the sample liquid when the simple analyzer is used. That is, the side on which the sample liquid is supplied is the “upstream” side, and the side on which the sample liquid is collected is the “downstream” side.
本発明の水銀イオンの簡易分析器によれば、簡易迅速に水銀イオンの濃度測定が可能な現場携帯用分析器を提供することができる。
特に、予め、水銀イオンのみを選択的に捕捉することができる水銀イオン捕捉膜が濾過材に定着しているので、測定にあたってこの水銀イオン捕捉膜をピンセットで摘んで試料液に浸漬したり、フィルターホルダーに挟み込んでセッティングする等の手間は不要であり、現場でこの簡易分析器を用いて直ちに水銀イオンを含む試料液を濾過して迅速に濃度測定をすることができる。その際に、上流側の広口の開口部を通して表出する水銀イオン捕捉膜を直視できるため、水銀イオン捕捉膜を取り出すことなく直ちに色見本と比色して水銀イオン濃度を決定できるようになっている。
According to the simple mercury ion analyzer of the present invention, it is possible to provide an on-site portable analyzer capable of easily and quickly measuring the concentration of mercury ions.
In particular, since a mercury ion trapping membrane that can selectively trap only mercury ions is fixed on the filter material in advance, the mercury ion trapping membrane can be picked with tweezers and immersed in a sample solution for measurement. There is no need to set the sample by inserting it into a holder, and the sample solution containing mercury ions can be immediately filtered by using this simple analyzer on site to quickly measure the concentration. At that time, since the mercury ion trapping film exposed through the wide opening on the upstream side can be directly viewed, it is possible to determine the mercury ion concentration by immediately comparing with the color sample without taking out the mercury ion trapping film. Yes.
水銀イオン捕捉膜は水銀イオンの存在による発色を目視で確認できるだけの面積があればよいため、捕捉膜の大きさを小さくすることができる。その結果、水銀イオン捕捉膜の単位面積あたりの試料液濾過量を増大させることができ、低濃度の水銀イオンを測定することができる。また、簡易分析器も小さく成形できるため、現場への持ち運びが容易であり、現場での作業も容易となる。 Since the mercury ion trapping film only needs to have an area that allows visual confirmation of color development due to the presence of mercury ions, the size of the trapping film can be reduced. As a result, the amount of sample liquid filtration per unit area of the mercury ion trapping membrane can be increased, and low concentration mercury ions can be measured. In addition, since the simple analyzer can be made small, it is easy to carry to the site and work on the site is also easy.
さらに、上流側の開口部に誘導部材を嵌着させて試料液を供給することにより、水銀イオン捕捉膜の浮きを防止し、水銀イオン捕捉膜の周縁部からの試料液の漏れを防ぐことができる。また、誘導部材の試料液供給部の内径を変更することにより、水銀イオン捕捉膜の単位面積あたりの試料液の供給量が調整でき、水銀イオンの測定範囲を広くすることができる。そして、水銀イオン検出試薬の反応後には、誘導部材により試料液が供給された水銀イオン捕捉膜の表出残部と試料液が供給されなかった閉塞部分の発色を比較することにより、水銀イオンの存在の有無を容易に判断することができ、水銀イオン捕捉膜の発色を見ながら試料液の供給量を調整することができる。 Further, by feeding the sample liquid by fitting the guiding member into the opening on the upstream side, it is possible to prevent the mercury ion capturing film from floating and to prevent the sample liquid from leaking from the peripheral edge of the mercury ion capturing film. it can. Further, by changing the inner diameter of the sample solution supply part of the guide member, the supply amount of the sample solution per unit area of the mercury ion trapping film can be adjusted, and the measurement range of mercury ions can be widened. After the reaction of the mercury ion detection reagent, the presence of mercury ions is determined by comparing the coloration of the exposed portion of the mercury ion trapping film supplied with the sample solution by the guide member and the clogged portion where the sample solution is not supplied. Therefore, it is possible to easily determine whether or not the sample liquid is supplied, and to adjust the supply amount of the sample liquid while observing the color of the mercury ion trapping film.
また、本発明の分析方法により、装置や測定機器なしに迅速に現場で試料液中の水銀イオンを測定することができる。貫通孔の途中に水銀イオン捕捉膜を備え、広口の開口部から直視可能な、すなわち、立体的な簡易分析器を用いた場合でも、簡易分析器を濃度比色部材の嵌着孔に受容させて水銀イオン捕捉膜と色表示部との直接対比を同一焦点距離から迅速かつ正確に実施することができる。 In addition, the analysis method of the present invention can quickly measure mercury ions in a sample solution on-site without an apparatus or a measuring instrument. A mercury ion-trapping film is provided in the middle of the through-hole and can be viewed directly from the opening of the wide mouth, that is, even when a three-dimensional simple analyzer is used, the simple analyzer is received in the fitting hole of the density colorimetric member. Thus, the direct comparison between the mercury ion trapping film and the color display portion can be performed quickly and accurately from the same focal length.
以下、本発明の実施形態の水銀イオンの簡易分析器及びそれを用いた水銀イオンの分析方法について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, a simple mercury ion analyzer and a mercury ion analysis method using the same according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<簡易分析器の構成>
図1、図2に示すように、簡易分析器1は、貫通孔12を有するフィルターユニット10に、この貫通孔12の途中に設けられた濾過材20と微粒子のジチゾンを含有する水銀イオン捕捉膜22とを備えている。本実施形態では、濾過材20は基礎濾過材20aとメンブレンフィルター20bから構成されている。なお図1、図2では、上方が上流側、下方が下流側である。
<Simple analyzer configuration>
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1、図2に示すように本実施形態におけるフィルターユニット10は、上下に伸びる貫通孔12を有した筒状体であり、合成樹脂材などで一体成形される。このフィルターユニット10は、上下方向のほぼ1/3程度の上位の外周面には全周に渡って鍔部16が張り出しされている。フィルターユニット10の外周面は、鍔部16を境に大径部11と円錐部13に区分でき、鍔部16より上流側が鍔部16から略垂直に立ち上がる大径な円筒形状の大径部11が設けられ、大径部11の上流側端部には広口の開口部17が開口されている。一方、下流側(図2において下側)は、下方向に向かって外径が徐々に減縮する円錐部13が設けられ、円錐部13の下流側端部には開口部18が開口されている。下流側の開口部18は狭口に開口されている。また、鍔部16よりも僅かに上流側の外周面には、全周に渡って突起部14が形成されている。フィルターユニット10は現場に簡易に携帯できる大きさに成形され、広口の開口部幅W2は目視で水銀イオン捕捉膜22の色の変化等を確認できる程度の大きさであればよい。水銀イオン捕捉膜22の色の変化等を確認するには、試料液が供給されて色が変化する部分αの直径は2.5mm以上必要である。視認性を高めつつ、簡易分析器1を現場に携帯できる大きさとするために、広口の開口部幅W2は2.5mm〜10mmが望ましい。特に限定されないが、本実施形態ではこのフィルターユニット10の全長L1は約16mm、全幅W1は約11mm、広口の開口部幅W2は約7mmとなっている。なお、フィルターユニット10は樹脂材料以外で構成されていてもよく、例えば、金属や陶器などでも構成することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
前記貫通孔12は、上流側の開口部17から下流側の開口部18に向かう途中には段部12cがリング状に張り出しされている。上記段部12cの上流側では、ほぼ垂直状の大径孔部12bが外方から直視可能な程度の広口に開口され、大径孔部12bの上端ではテーパ状に拡開する第1テーパ孔部12aが設けられている。また、前記段部12cから下流側の内周面は、テーパ状に貫通孔12の径が絞られて第2テーパ孔部12dが形成され、この第2テーパ孔部12dより下流側は貫通孔12の内径が細くなる小径孔部12eが設けられている。上述の通り、第1テーパ孔部12a、大径孔部12b、段部12c、第2テーパ孔部12d、小径孔部12eが連通して全体として貫通孔12を構成している。
The through
前記貫通孔12の段部12cには、円盤形状の連続多孔質膜からなる基礎濾過材20aが配置され、この上に円盤形状のメンブレンフィルター20bが配置され、このメンブレンフィルター20bの上に積層されるように円盤形状の水銀イオン捕捉膜22が配置されている。従って、貫通孔12を上流側から見ると、水銀イオン捕捉膜22の表面全体を広口の開口部17を介して直接視認することができる構成となっている。
A basic filter material 20a made of a disk-shaped continuous porous membrane is disposed on the
前記基礎濾過材20aの下面外縁は段部12cに密着され、かつ、外周面が大径孔部12bの内周面に全周に渡って密着している。基礎濾過材20aは、本実施形態においては例えばポリエチレンなどの合成樹脂材を材料とし焼結されて構成されている。特に限定されないが、基礎濾過材20aの厚さは2〜5mm程度が望ましい。
また、本実施形態のように濾過材20を2層構造とした場合、基礎濾過材20aは濾過膜であると同時にメンブレンフィルター20bを適切に保持する役割を担っている。しかし、メンブレンフィルター20bを適切に保持できれば、必ずしも基礎濾過材20aは焼結フィルターである必要はなく、例えば微細なメッシュを利用することも可能である。
The outer edge of the lower surface of the basic filter material 20a is in close contact with the
Further, when the
メンブレンフィルター20bは前記基礎濾過材20aの上に配置され、基礎濾過材20aを全面に渡って覆っている。メンブレンフィルター20bは、分散液中に含まれる微粒子のジチゾンを前記フィルター20b上に積層できればよく、たとえば、セルロースエステルやポリカーボネート、ポリエステルなどからなる延伸多孔性フィルム、多孔質ポリマーシートなどが挙げられる。具体的には、メンブレンフィルター20bの孔径は1μm以下であり、好ましくは0.2μm〜0.8μmの範囲が望ましい。メンブレンフィルター20bの厚さは5μm〜1mm程度が望ましい。
The
なお、上記では濾過材20は、基礎濾過材20aとメンブレンフィルター20bの2層構造となっているが、必ずしもこの構成が必須のものではない。例えば基礎濾過材20a単独で微粒子のジチゾンを基礎濾過材20aの上に定着させて水銀イオン捕捉膜22を形成することができるのであれば、濾過材20は基礎濾過材20a単層の構成であってもよい。
In the above description, the
前記水銀イオン捕捉膜22は、試料液に含まれている水銀イオン(Hgイオン)を捕捉する機能を有する膜である。この水銀イオン捕捉膜22は、水銀イオン検出試薬であるジチゾンの微粒子から構成される薄膜であり、膜を構成するジチゾンの粒径は5〜500nmである。水銀イオン捕捉膜22はその下面がメンブレンフィルター20bの表面に一体に付着され、ほぼ同一厚みで表面全域に渡っている。具体的には、水銀イオン捕捉膜の厚さは0.1μm〜10μmである。
The mercury
誘導部材100は、試料液を水銀イオン捕捉膜22の表出残部に供給し、水銀イオン捕捉膜22への単位面積あたりの試料液の供給量を変化させることのできる部材である。図3、図4に示すように、本実施形態においては試料液が通過する中空部100aが形成された筒状(パイプ状)の部材として構成され、一端に簡易分析器1の大径孔部12bに強制嵌合し得る小径部100bが縮径され、縮径部位に段差面100cが位置している。筒状には、円筒状、角筒状及び拡開した筒状、すなわちラッパ状が含まれる。また、小径部100bの先端には、先端面100dと内周側を突出した凸部100eの端面がリング状に形成されている。誘導部材100の小径部100bを簡易分析器1の大径孔部12bに嵌め込んでいくと、段差面100cにフィルターユニット10の上流側端面10aが当接して位置決めされる構成となっている。このとき、誘導部材100の先端面100dは水銀イオン捕捉膜22の表面の周縁部を押圧するように密着できる構成とされている。その際に、前記先端面100dの内周側では凸部100eがリング状に水銀イオン捕捉膜22をさらに押圧している。リング状には、円形状(環状)、楕円状、角型状が含まれる。先端面100dからの凸部100eの高さは、水銀イオン捕捉膜の厚みによるが、たとえば0.2mm〜2mm程度が望ましい。
The guiding
誘導部材100の中空部100aの開口面積は水銀イオン捕捉膜22の表面積よりも小さくなっているので、この誘導部材100を簡易分析器1の大径孔部12bに接続することで、試料液の通過を水銀イオン捕捉膜22の表面の一部に絞り込み、単位面積当たりの濃縮度合いを変化させることが可能となる。例えば、中空部100aの内径d1がそれぞれ異なる複数の誘導部材100をシリーズとして揃えておくことで、濃縮レベルを適宜調整することができる。換言すれば、試料液が貴重で大量に確保できない場合でも濃縮レベルを確保できるので、濃度測定が可能となることを意味している。
中空部100aの内径d1は試料液の供給量と濾過にかかる時間の関係から5mm以下が望ましく、水銀イオン捕捉後の発色状態の目視による確認のしやすさから2.5mm以上が望ましい。具体的には、内径d1が3mmであった場合、単位面積あたりの濾過量を50ml/cm2とするには、試料液は3.5mlと少量で足りる。
Since the opening area of the
The inner diameter d1 of the
また、誘導部材100は、水銀イオン捕捉膜22の周縁部が乾燥収縮することによって生じ得る隙間(必ず隙間が生じているということを意味しない)γから試料液が通過することを阻止することができる。すなわち、水銀イオン捕捉膜22は、濾過材20、すなわち基礎濾過材20a又はメンブレンフィルター20bの上に水分を含んだ微粒子のジチゾンを積層させて乾燥させるため、乾燥工程で収縮が生じる可能性を有する。収縮により水銀イオン捕捉膜22の周縁部と大径孔部12bとの間に僅かな隙間が生じると、試料液の一部がその隙間を通過して濃度測定に影響を及ぼすからである。誘導部材100は凸部100eが隙間γより内周側で水銀イオン捕捉膜22をさらに押圧して外周側への浸透拡散を阻止できる構造となっている。
Further, the guiding
さらに、誘導部材100を用いると、発色処理後の水銀イオン捕捉膜22の表面に試料液が通過する中心部αと試料液70が通過しない円環部βが形成される(図1参照)。そのため、発色処理後も水銀イオン捕捉膜22の地色がそのまま残る部分(円環部β)ができ、簡易分析器単体でも発色の有無を容易に確認することが可能となる。本発明の水銀イオン捕捉膜22の地色は薄灰色であり、水銀が捕捉されると桃色を呈するところ、地色が白のものに比べると色の変化の認定は難しいことがある。そこで、地色の部分を残すことで(円環部β)、色の変化を容易に確認することができる。即ち、試料液中の水銀イオンの有無の判断に限れば、色見本などを用いずとも簡易分析器1単独で行うことができる。
Furthermore, when the
さらに、誘導部材100を装着するということは、単に試料液70の濃縮レベルを調整するのみならず、水銀イオン捕捉膜22の脱落防止の機能も発揮する。また、水銀イオン捕捉膜22は濾過材20、すなわち基礎濾過材20a又はメンブレンフィルター20bの上に薄く疎水性の固体成分が積層して構成されているものであるため、誘導部材100で押圧することによって試料液の供給による膜のめくれを防止し、型崩れを防止するという機能も発揮する。
Furthermore, mounting the
なお、誘導部材100は、簡易分析器1について脱着できる構造としても、脱着できない構造(嵌め殺し構造、一体成形構造)としてもよい。誘導部材100が脱着できない構造とした場合にはもちろん、脱着できる構造とした場合においても、誘導部材100部分を無色透明の樹脂等とすることで、簡易分析器1から誘導部材100を外さずに迅速に比色分析を行うことができる。
The
なお、誘導部材100は上記のようにパイプ状のものに限られず、例えば図5に示しているようにいわゆるドーナツ形の誘導部材110として構成してもよい。このような構成とすれば、誘導部材110全体を簡易分析器1の大径孔部12bの中に納めておくことができ、コンパクトに構成できる。
The
<簡易分析器の製造方法>
次に、図6及び図7を参照しつつ、簡易分析器1の製造方法について説明する。なお、簡易分析器1の製造方法は以下記載の方法に限定されるものではない。
<Simple analyzer manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the
微粒子のジチゾンの分散液は、例えば、アセトン、メタノール等の親水性有機溶媒にジチゾンを溶解させて得た溶液を、攪拌した水に添加することにより得られる。この分散液中には主に長さ1μm以下、幅100nm以下のジチゾンの微粒子が水に均一に分散している。なお、必要により、大きな粒子(ミクロンレベル)をサブミクロンレベルの孔径のフィルターで濾過して取り除いてもよい。 The fine particle dithizone dispersion can be obtained, for example, by adding a solution obtained by dissolving dithizone in a hydrophilic organic solvent such as acetone or methanol to stirred water. In this dispersion, fine dithizone particles having a length of 1 μm or less and a width of 100 nm or less are uniformly dispersed in water. If necessary, large particles (micron level) may be removed by filtering with a filter having a pore size of submicron level.
大径孔部12bに丁度嵌合できる程度の大きさに成形された基礎濾過材20aとメンブレンフィルター20bを重ね合わせて濾過材20とし、大径孔部12bの段部12cに押し込んで固定する。図6に示すように、フィルターユニット10の大径部11に接続チューブ40の一端を押し込んで接続する。このときフィルターユニット10の大径部11の外周面に形成された突起部14が、接続チューブ40の外れ止めとして機能する。そして、所定量の微粒子のジチゾンを含有する分散液60をシリンジ30内に一定容量入れ、接続チューブ40の他端にシリンジ30を接続する。シリンジ30で上記分散液60を定速で押し込み、メンブレンフィルター20bの上に積層させる。メンブレンフィルター20bは、液体は通過させるが、上記分散液60中の微粒子のジチゾン等は通過させずに上流側に残して積層させるため、水銀イオン捕捉膜22が形成される。
The basic filter medium 20a and the
図7に示すように、微粒子のジチゾンを含有する分散液60を開口部17から供給すると、固体成分として上記分散液60中に分散している微粒子のジチゾン等が、メンブレンフィルター20bの上に定着される。上記分散液60は、第1テーパ孔部12aにより内周縁側が収束されつつ大径孔部12bへと供給され、メンブレンフィルター20bの細孔に引き込みされる状態で係合しつつ定着する。このとき、メンブレンフィルター20bの空隙率は、全面に渡って均一となるように設定されていることから、上記分散液60内の固体成分が均一な状態に順次積層し、薄灰色の水銀イオン捕捉膜22が形成される。なお、供給される分散液60の量によって形成される水銀イオン捕捉膜22の厚みが異なってくるため、供給量は適宜調整する必要がある。
As shown in FIG. 7, when the
上記スラリー60を供給した後、小径孔部12eより一定量の空気を吸引することで、水銀イオン捕捉膜22や基礎濾過材20a、メンブレンフィルター20bに含まれている液体を取り除く。必要に応じて、大径孔部12bに丁度嵌合できるサイズの部材を利用して、水銀イオン捕捉膜22の表面を押圧し余分な液体を取り除いてもよい。
その後、図示していないが、水銀イオン捕捉膜22が形成されたフィルターユニット10を乾燥機にて乾燥させ、簡易分析器1を得る。
After supplying the
Thereafter, although not shown, the
<簡易分析器を利用した水銀イオンの簡易測定システム>
次に、上記説明した簡易分析器1を用いて、水銀イオンの濃度を簡易に測定するシステムについて説明する。
<Simple mercury ion measurement system using a simple analyzer>
Next, a system that simply measures the concentration of mercury ions using the
簡易分析は、図8に示している簡易測定システムによって実現される。簡易測定システムは、試料液70に含まれる水銀イオンを捕捉して水銀イオン捕捉膜22上で水銀イオンの存在を可視化する可視化手段と、この可視化手段により可視化された水銀イオンの色を識別する識別手段を備えて構成されている。
The simple analysis is realized by the simple measurement system shown in FIG. The simple measurement system captures mercury ions contained in the
可視化手段は、たとえば、水銀イオンを含む試料液70が供給されるビーカー(容器)50と、水銀イオン補足膜22より水銀イオンが捕捉された試料液70が回収されるシリンジ30と、これらビーカー50とシリンジ30とを繋ぐ接続チューブ40と、これら接続チューブ40の端部に連通接続される簡易分析器1を有してなる。具体的には、シリンジ30のノズル部32に接続チューブ40の一端が被嵌接続され、他端が簡易分析器1の円錐部13に接続される。接続チューブ40としては柔軟性を有する熱可塑性樹脂製の筒状体が望ましく、ノズル部32や円錐部13のテーパ部分への押し込みによって密着する。また、簡易分析器1の大径孔部12bは、試料液70に開放してもよいが、図示するように、大径孔部12bに誘導部材100を嵌合してもよい。
The visualization means includes, for example, a beaker (container) 50 to which a
シリンジ30は、一般に市販されている様々なシリンジを利用することができる。特に限定されないが、具体的には試料液の吸引速度をほぼ一定にでき、吸引に手間がかからない観点から、シリンジ内部のシリンダー位置を固定できるストッパー付きシリンジ(藤原製作所製など)が望ましい。
As the
また、可視化手段においては、試料液70をシリンジに一定容量入れ、シリンジ30のノズル部32と簡易分析器1の大径孔部12bを接続チューブ40又は誘導部材100を用いて接続する構成としてもよい。シリンジ30により、試料液70は押し込まれて簡易分析器1に供給される。
Further, in the visualization means, the
一方、識別手段は、可視化手段により可視化された水銀イオンの色を比べるための濃度比色部材90を用いてなる。濃度比色部材90は、水銀イオンの濃度に応じて段階的に並べて配列された複数の色表示部92と、この色表示部92に対応する濃度表示94とを備えている。濃度比色部材90は、図示するシート状を呈し、それぞれの色表示部92の中央には、簡易分析器1の大径部11を嵌着させるための嵌着孔96が形成されている。そのため色表示部92は、嵌着孔96を取り囲むような環状の態様が基本となる。色表示部92の色は、予め濃度が既知の試料液70を利用して発色を確認して作成されている。
On the other hand, the identification means uses a
前記色表示部92は離間して配列され、例えば、水銀イオンの濃度に応じて配列される。より具体的には、左右方向(X方向)、つまり左側から右側に向かうに従って水銀イオンの濃度が高くなるように濃度表示94が配列され、これに応じて色表示部92の色も灰色から桃色へと順に濃くなっている。
The
<簡易測定システムを用いた測定方法>
続いて、上記簡易測定システムを用いた具体的な測定方法について手順に沿って説明する。
<Measurement method using simple measurement system>
Subsequently, a specific measurement method using the simple measurement system will be described along a procedure.
水銀イオンの濃度の測定方法の概要は、簡易分析器1の水銀イオン捕捉膜22上に試料液70を供給し、試料液70に含まれる水銀イオンを水銀イオン捕捉膜22上に捕捉する。水銀イオン捕捉膜22の発色の濃淡(発色強度)を確認し、水銀イオンの濃度を測定する。水銀イオンの濃度と、発色した色の濃淡には相関関係が成り立つので、水銀イオンの濃度は、予め濃度が既知の試料を用いて作成した濃度比色部材90の色表示部92の色と目視により比較することで判定することができる。
As an outline of the method for measuring the concentration of mercury ions, the
最初に、ビーカーなどの容器50の試料液70の中に誘導部材100の下端を浸した状態でシリンジ30のピストンを引き、試料液70を吸い上げる(図8参照)。これにより、試料液70は、簡易分析器1の貫通孔12を通ってシリンジ30側へと移動する。シリンジ30はピストンを定速で所望距離だけ操作して一定容量を供給し、一定容量の試料液70中に含まれる水銀イオンは水銀イオン捕捉膜22で濃縮される。
その後、接続チューブ40からシリンジ30を取り外し、シリンジ30内に回収された濾過液を廃棄する。
First, the piston of the
Thereafter, the
次に、図9に示すように、簡易分析器1を誘導部材100と接続チューブ40から取り外し、水銀イオン捕捉膜22の表面上にできたスポット(捕捉された水銀イオンが発色した跡)を濃度比色部材90の色表示部92と比較する。比較した結果、最も近いものに対応している濃度表示94が試料液70に含まれている水銀イオンの濃度となる。
なお、上記スポットと誘導部材100により閉塞されて試料液70が供給されなかった部分との発色を比較することにより、試料液中の水銀イオンの存在の有無は直ちに確認される。
Next, as shown in FIG. 9, the
The presence or absence of mercury ions in the sample liquid is immediately confirmed by comparing the color development between the spot and the portion blocked by the guiding
濃度比色部材90の色表示部92にはそれぞれ嵌着孔96が設けられているため、この嵌着孔96に簡易分析器1の大径部11を嵌め込んで嵌着させる。このとき、フィルターユニット10の外周には鍔部16が形成されていることから、この鍔部16が濃度比色部材90の下面に当接した状態で上面が突起部14で挟み込みされるので、嵌着孔96に嵌着した簡易分析器1が位置決めされる(図10参照)。またこの鍔部16は、水銀イオン捕捉膜22の位置とほぼ揃った位置に形成されていることから、鍔部16にて位置決めされると、濃度比色部材90上の色表示部92と水銀イオン捕捉膜22の表面との高さ方向がある程度揃い、より正確な比色が可能となっている。特に、水銀イオン捕捉膜22の表面と色表示部92とが接近しているので、比色が迅速かつ正確に実施される。また、簡易分析器1を濃度比色部材90の下側から嵌着するのではなく、上側から嵌めてもよい。即ち、フィルターユニット10の円錐部13を嵌着孔96へ落とし込み挿入して比色することも可能であり、この場合には開口部17の水銀イオン捕捉膜22の発色と鍔部周囲の色表示部92とを対比して比色する。
Since the fitting holes 96 are provided in the
水銀イオン捕捉膜22の単位面積あたりに捕捉される水銀イオンの総量は、試料液70の供給量に比例するため、試料液70の供給量が大きいほど簡易分析器1に捕捉される水銀イオン量が増大し、より低濃度が測定できる。試料液70の量は、濾過処理にかかる時間の観点から、200ml以下が望ましい。
Since the total amount of mercury ions captured per unit area of the mercury
また、簡易測定システムを用いて、水銀イオンの測定を行う際に、試料液70に共存する他の金属イオンにより妨害を受けることがある。そのようなことが懸念される場合には、これを防ぐため、試料液70の中に、共存金属と錯体を形成するマスキング試薬を加えておくことによって妨害を排除することができる。例えば共存し得る金属イオンとして、Na+、K+、Ca(II)、 Mg(II)、Fe(II)、Fe(III)、Cu(II)、Zn(II)などがある。これらの金属イオンのマスク剤として、イミノ二酢酸、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、エチレンジアミン、アセチルヒドロキサム酸、アミノ酸、クエン酸、酒石酸などが挙げられ、これらを単独ないし、必要により二種類以上を組み合わせて用いるとよい。
一方、試料液を酸性条件とすることにより、水銀イオンが選択的に水銀イオン捕捉膜上に捕捉されて、他の金属イオンの妨害を排除することもできる。
Further, when measuring mercury ions using a simple measurement system, interference may be caused by other metal ions coexisting in the
On the other hand, by making the sample solution acidic, mercury ions can be selectively trapped on the mercury ion trapping film and interference of other metal ions can be eliminated.
なお、試料液70中に浮遊物や懸濁物質がある場合には、浮遊物が水銀イオン捕捉膜22に付着して詰まりや着色ムラの原因となりやすいため、あらかじめ、メッシュやフィルターで上記浮遊物等を取り除いておくことが望ましい。
In addition, when there is a suspended matter or suspended substance in the
本発明は、上記の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々、設計変更した形態が技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and variously modified forms are included in the technical scope without departing from the gist of the invention described in the claims. .
フィルターユニットは、図1、図2に示す全長約16mm、全幅約11mm、広口の開口部幅約7mmであり、ポリプロピレン樹脂製のものを用いた。基礎濾過材はフィルターユニット内でポリエチレン粉末を焼結させて得た。メンブレンフィルターは直径7mm、孔径0.65μm、厚さ110μmでセルロース混合エステル製の円盤状メンブレンフィルターを用い、基礎濾過材の上に上記フィルターを載せて蒸留水を通液させて密着させた。また、誘導部材は図3に示す全長30mm、外形幅8mm、内径3mm、ポリプロピレン樹脂製のものを用いた。 A filter unit having a total length of about 16 mm, a total width of about 11 mm, and a wide opening width of about 7 mm shown in FIGS. 1 and 2 and made of polypropylene resin was used. The basic filter material was obtained by sintering polyethylene powder in a filter unit. The membrane filter was a disc-shaped membrane filter made of cellulose mixed ester having a diameter of 7 mm, a pore diameter of 0.65 μm, and a thickness of 110 μm. The above filter was placed on a basic filter medium, and distilled water was allowed to flow through and adhered. Moreover, the guide member used the length 30mm shown in FIG. 3, the external width 8mm, the internal diameter 3mm, and the thing made from a polypropylene resin.
ジチゾン0.5gをアセトン0.1mlに溶解させ、この溶液をシリンジに0.1ml取った。ビーカーの蒸留水10mlをマグネティックスターラーを用いて1000rpmで攪拌しておき、その中に上記溶液0.1mlを勢いよくシリンジから一気に注入し、微粒子のジチゾンを含有する分散液を得た。 0.5 g of dithizone was dissolved in 0.1 ml of acetone, and 0.1 ml of this solution was taken in a syringe. 10 ml of distilled water in a beaker was stirred at 1000 rpm using a magnetic stirrer, and 0.1 ml of the above solution was vigorously injected from a syringe at a stroke to obtain a dispersion containing fine dithizone.
得られる分散液を直ちにシリンジで0.4ml吸引し、広口の開口部より上記分散液を定速で供給し、メンブレンフィルターの上に積層させた。基礎濾過材及びメンブレンフィルターに残っている水を下流側の開口部からシリンジで吸引して取り除き、フィルターホルダーに水平に置き、数mlの蒸留水を濾過して生成した薄膜を洗浄し、50℃条件下で1時間静置させて乾燥させ、簡易分析器を得た。 0.4 ml of the obtained dispersion was immediately sucked with a syringe, and the dispersion was supplied at a constant speed from the opening of the wide mouth, and was laminated on the membrane filter. Water remaining on the basic filter medium and the membrane filter is removed by suction from the downstream opening with a syringe, placed horizontally on the filter holder, and filtered through several ml of distilled water to wash the formed thin film, and 50 ° C. The sample was allowed to stand for 1 hour under the conditions and dried to obtain a simple analyzer.
実施例1の簡易分析器の大径孔部に誘導部材を嵌めこみ、円錐部とシリンジを接続チューブを用いて接続する。ビーカーに10ppbの水銀イオンを含む試料液を準備し、誘導部材の下端を各種試料液に入れてシリンジのピストンを一定速度で引き、3.5ml吸引する。水銀イオン捕捉膜の濾過面積は0.07cm2(直径3mm)であり、単位面積あたりの濾過量は50ml/cm2である。 The guiding member is fitted into the large-diameter hole portion of the simple analyzer of Example 1, and the conical portion and the syringe are connected using a connection tube. A sample solution containing 10 ppb mercury ions is prepared in a beaker, the lower end of the guiding member is put into various sample solutions, the piston of the syringe is pulled at a constant speed, and 3.5 ml is sucked. The filtration area of the mercury ion trapping membrane is 0.07 cm 2 (diameter 3 mm), and the filtration amount per unit area is 50 ml / cm 2 .
誘導部材を大径孔部から取り外し、広口の開口部より水銀イオン捕捉膜を見ると、試料液が供給されない部分は地色の薄灰色のままであるが、誘導部材により試料液が供給された部分には薄桃色の丸い着色が確認できる。簡易分析器の大径部を濃度比色部材の嵌着孔に嵌めこみ、色表示部と水銀イオン捕捉膜上の着色を近づけて比色し、試料中の水銀イオン濃度を決定する。 When the guide member is removed from the large-diameter hole and the mercury ion trapping membrane is seen from the opening of the wide mouth, the portion where the sample solution is not supplied remains light gray, but the sample solution is supplied by the guide member. A light pink round coloring can be confirmed in the part. The large-diameter portion of the simple analyzer is fitted into the fitting hole of the density colorimetric member, and the color display portion and the color on the mercury ion trapping film are brought close to each other and colorimetric to determine the mercury ion concentration in the sample.
1…簡易分析器
2…簡易測定システム
10…フィルターユニット
10a…フィルターユニット10の上流側端面
11…大径部
12…貫通孔
12a…第1テーパ孔部
12b…大径孔部
12c…段部
12d…第2テーパ孔部
12e…小径孔部
13…円錐部
14…突起部
16…鍔部
17…広口の開口部
18…下流側の開口部
20…濾過材
20a…基礎濾過材
20b…メンブレンフィルター
22…水銀イオン捕捉膜
30…シリンジ
32…ノズル
40…接続チューブ
50…容器
90…濃度比色部材
92…色表示部
94…濃度表示
96…嵌着孔
100,110…誘導部材
100a…中空部
100b…小径部
100c…段差面
100e…凸部
100d…先端面
L1…フィルターユニット10の全長
W1…フィルターユニット1の全幅
W2…広口の開口部17の幅
d1…誘導部材の中空部100aの内径
α…試料液が通過する中心部
β…試料液が通過しない円環部
γ…水銀イオン捕捉膜22の周縁部の乾燥収縮によって生じ得る隙間
DESCRIPTION OF
Claims (7)
7. The method for analyzing mercury ions according to claim 6, wherein the color display portions are arranged in accordance with the concentration of mercury ions.
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