JP6902560B2 - 尿素水のアルカリ度評価方法 - Google Patents
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Description
このSCRシステムでは、例えば、30〜40%程度の尿素水(以下、40%尿素水ともいう。)を還元剤として使用し、NOXを還元して除去しているので、前記尿素水が貯蔵中に劣化してしまうと、NOXを効果的に還元できなくなる恐れがある。
前記尿素水の劣化度は、例えば、尿素の加水分解で生じるアンモニアが前記尿素水中にどれだけ含まれているかを示す指標である、尿素水のアルカリ度によって評価することができる。
このISO−18611に記載された尿素水のアルカリ度の評価方法は、尿素水サンプルに0.01mol/lの塩酸を滴下してpHが4.5となるように滴定し、この時に滴下した塩酸の量に基づいて尿素水サンプルのアルカリ度を算出する方法である。
また、滴定の後、塩酸の滴下量から、数式を用いて尿素水サンプルのアルカリ度を算出する作業をさらに必要とする。
そのため、このような評価方法では、検査に手間と時間がかかってしまうという問題がある。
そのため、非常に簡単に、かつ短時間で尿素水サンプルのアルカリ度を評価することができ、検査の手間や時間を大きく削減することができる。
そのため、尿素水サンプルのアルカリ度がISO−18611で定められているアルカリ度の基準値を超えているか否かをより正確に判断することができる。
そのため、非常に簡単に、かつ短時間で尿素水サンプルのアルカリ度を評価することができ、検査の手間や時間を大きく削減することができる。
B・・・試験液
C・・・混合液
D・・・校正液
1・・・pH計
11・・・センサ部
12・・・容器部
本実施形態に係る尿素水のアルカリ度評価方法は、例えば、大型船舶等の排ガス中のNOXを除去するSCR(selective catalytic reduction)システムに用いられる40%尿素水のアルカリ度を評価するものである。
そのため、評価対象となる尿素水は、例えば、船舶のSCRシステムに備えられた40%尿素水を貯留するタンク等から採取された40%尿素水である。
この前記混合液CのpHが予め決められた基準pHよりも高いか低いかによって前記尿素水サンプルAのアルカリ度がISO−18611で定められた尿素水のアルカリ度の基準値を超えているか否かを判断する。
なお、前記尿素水サンプルAの所定量と前記試験液Bの所定量とは、それぞれ個別に決定される量であり、互いに同じ量でも良いし、異なる量であっても良い。
該検査キットは、例えば、持ち運びが容易な専用の収納ケース等に前記pH計1、計量器2、1つ又は複数のボトル等に分注された前記試験液B、校正液D及びセンサ確認用試薬E等が収納されているものである。
本実施形態では、前記センサ確認用試薬Eとして、前記試験液Bと同じ組成の水溶液を使用している。
前記センサ確認用試薬Eは、例えば、前記試験液Bとは別のセンサ確認用試薬ボトル4に分注されている。
まず、図1(a)及び図2S1に示すように、貯蔵タンク等から採取された尿素水サンプルAを所定量、例えば、1ml、ピペットやシリンジ等を用いて計量し、前記試験液Bが、例えば、29ml入った試験液ボトル3に添加、混合して前記混合液Cを調整する。
前記尿素水サンプルAと試験液Bとをよく混合する方法としては、本実施形態では、図のように、手で混合液が入った混合液ボトル5を振って攪拌しているが、これに限らず、スターラ等を使用して攪拌しても良い。
図2のS5のステップで、測定した前記センサ確認用試薬EのpHが許容範囲内に入らない場合には、pH計、電極又は校正液などを交換する等の措置を行った後に、前記S2に戻ってpH計の校正をやり直し、前記センサ確認用試薬EのpHが許容範囲内になるようにする。
また、測定された前記混合液CのpHが前記基準pHと同じ値であれば、図2S10に示すように、前記尿素水サンプルAのアルカリ度がおよそ0.5%であると判断する。
さらに、前記センサ確認用試薬Eが前記試験液Bと同じ組成の水溶液であるので、万が一、前記pH計1のセンサ部11の洗浄が不十分な場合であっても、前記混合液CのpH測定への影響を低く抑えることができる。
前記pH計1が前記センサ部11と容器部12とを具備しているので、測定対象を入れるビーカー等の容器をpH計1とは別にわざわざ用意する手間も省くことができる。さらに、前記容器部12が小さいので、使用する校正液Dや試験液B、尿素水サンプルA等の量を節約することができる。
例えば、本発明に係る尿素水のアルカリ度を評価方法は、船舶のSCRシステムに用いられる40%尿素水だけではなく、例えば、車両等の移動体に搭載されたSCRシステムに使用される尿素水等のアルカリ度評価にも使用することができるものである。
また、pH計1や計量器2についても、検査を行う者が普段使用しているものや使いやすいものを使用すればよく、例えば据え置き型のpH計1等を使用しても良いし、シリンジの代わりに計量スプーン等やピペットマン等を使用しても良い。
同様に、検査を行うものが求める検査の精度に応じて、図2中のステップのうち、pH計1のセンサ部11を洗浄して水分を除去する作業であるS2、S4又はS6については、S2、S4又はS6のステップ自体を省略しても良いし、pH計1のセンサ部11の洗浄のみを行って水分の除去のみを省略しても良い。
前記試験液Bの濃度や1回の検査に使用する液量は、前記試験液Bをアルカリ度がISO−18611で定められた上限値の0.5%である所定量の尿素水サンプルAと混合したときに、前記混合液CのpHが前記基準pHと等しくなるように調整されていれば良い。
例えば、前記試験液Bとして、塩酸水溶液を使用する場合には、水溶液中で2価のイオンとなる硫酸と異なり、塩酸は水溶液中で1価のイオンとなるため、例えば、前記基準pHが4.5であり、前記尿素水サンプルAを1ml添加し、前記混合液Cを調整する場合には、0.01mol/lの塩酸水溶液を1回の検査に、例えば、29ml使用するというように適宜決定すればよい。
本発明に係る尿素水のアルカリ度評価方法を実際の尿素水サンプルAに対して行い、この結果を、ISO−18611に記載された尿素水のアルカリ度評価方法による結果と比較して、本発明に係る尿素水のアルカリ度評価方法の結果がISO−18611に記載された尿素水のアルカリ度評価方法による結果と整合性のあるものであるかを確認した。
前記尿素水サンプルAとしては、市販の40%尿素水試薬を用い、保管前の前記40%尿素水試薬A1と、60℃で7日間保管した後の前記40%尿素水試薬A2と、60℃で14日間保管した後の前記40%尿素水試薬A3を使用した。
まずは、前記尿素水サンプルAをISO−18611に記載された方法で評価した。その評価方法は、具体的には以下のようなものである。
次にpH7及びpH4の2点で据え置き型pH計の校正を行った。
200ml容ビーカーに前記保管前又は保管後の3種類の尿素水サンプルA1、A2又はA3のいずれか1つを1ml計り取り、そこに水を100mlを加えた。
前記pH計の電極を前記水で薄めた前記尿素水サンプルA1、A2又はA3に浸し、電位が安定することを確認した。
前記測定値がpH4.5となった時点までに滴下した前記0.01mol/lの塩酸水溶液の量と以下の式(1)から各尿素水サンプルA1、A2又はA3のアルカリ度を算出した。該式(1)において、wNH3はアルカリ度、Vは滴下した酸の量、msは尿素水サンプルAの重量である。
wNH3=V×0.017/ms・・・(1)
一方で、本発明に係る尿素水のアルカリ度評価方法によって、保管前、7日間保管した後及び14日間保管した後の前記尿素水サンプルA1、A2及びA3のアルカリ度を評価した。具体的な手順は以下の通りである。
次に、pH7の標準液を校正液Dとして使用し、可搬型のpH計1を校正した。
校正後の前記pH計1で、センサ確認用試薬EのpHを測定し、pHがpH1.7〜2.3の範囲にあることを確認した。
混合液ボトル5の蓋をしっかり閉めてから、前記混合液ボトル5を15秒間振り混ぜて混合液Cを調整した後、前記混合液Cを1mlずつ取り出して前記混合液CのpHを前記pH計で測定し、この測定結果を本実施例での前記基準pHであるpH4.5と比較した。
なお、表1中の尿素水の劣化度判定では、ISO−18611によって定められたアルカリ度を超えていないサンプルには○印を、超えているサンプルには×印を付した。
また、本発明に係る尿素水のアルカリ度評価方法によっても、保管前及び7日間保管した後の前記尿素水サンプルA1及びA2は、アルカリ度が0.5%を超えておらず、14日間保管した後の尿素水サンプルA3は、アルカリ度が0.5%を超えていると判断することができた。
そのため、非常に簡単に、かつ短時間で尿素水サンプルのアルカリ度を評価することができ、検査の手間や時間を大きく削減することができる。
Claims (6)
- SCRシステムに用いられる尿素水のアルカリ度を評価する方法であって、
強酸を含有する所定量の試験液に所定量の尿素水サンプルを添加して混合液を調整する工程と、
前記混合液のpHを測定する工程と、
測定された混合液のpHと予め決められた基準pHとを比較して尿素水サンプルが劣化しているか否かを判断する工程とを含むことを特徴とする尿素水のアルカリ度評価方法。 - 前記基準pHが4.5であることを特徴とする請求項1記載の尿素水のアルカリ度評価方法。
- 前記強酸が硫酸、塩酸又は硝酸であることを特徴とする請求項1又は2記載の尿素水のアルカリ度評価方法。
- 前記混合液のpHを測定するpH計が可搬型のものであることを特徴とする請求項1、2又は3記載の尿素水のアルカリ度評価方法。
- 前記混合液のpHを測定するpH計が、測定対象と接触して該測定対象の電位を測定するセンサ部と、該センサ部が前記測定対象と接触するように、前記測定対象をその内部に保持する容器部とを具備するものであることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の尿素水のアルカリ度評価方法。
- 請求項1記載の尿素水のアルカリ度評価方法に使用される検査キットであり、強酸を含有する試験液を具備し、
前記試験液が、尿素水のアルカリ度を1回検査するために使用する所定量ずつボトルに分注されている検査キット。
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