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ウェットケミカル分析

さまざまな色の溶液を入れたガラス器具

ウェットケミカル分析では、液体サンプル中に存在する目的の元素をいくつかの手法で特定し、定量します。これには主に、要素を特定する定性分析と、量を決定する定量分析の2タイプに分けられます。化学試薬により、分析対象物を使用して色素を比例的に変換し、それを視覚的または光電的に読み取ることができます。

ウェットケミカル分析は、滴定、蒸留、分光光度法(UV/Vis/IR)、比色法、ろ過、乾燥、秤量、pH試験、電極による直読など、さまざまな手法で行われます。これらの分析方法は、その一部の手法に自動化を適用できないため、他の方法に比べて手間がかかる場合があります。


関連技術資料

関連プロトコル


pH測定

pHは、水中に存在する遊離水素イオンと水酸基イオンの量を数値化したものであるため、pH値(0~14、7が中性)は溶液の酸性度とアルカリ性度を示します。pH測定は、物理的、化学的、生物学的工程の多くがpHに依存しているため、ラボで行われる最も重要な試験です。pHメーターを使ってpHを測定すると、最も正確な結果が得られます。pHメーターは、溶液に浸したときの2つの電極間の電圧差を測定します。信頼性と再現性の高い結果を得るために、pHメーターのキャリブレーションには標準緩衝液を使用します。

BOD定量

生物化学的酸素要求量(BOD)は、水中の有機物を好気的に分解する際に微生物によって消費される溶存酸素の量を測定します。BOD測定は、廃水や排水、汚染水に含まれる生分解性有機物の量を推定します。BOD測定に広く使用される方法は希釈法とマノメトリック法の2つです。

  • 希釈法:これは、精製水に無機質の栄養素や緩衝塩、十分な量の菌を加えてサンプル(希釈水)を調製する標準的な方法です。この場合、いくつかの希釈レベルのサンプルを用意します。BODボトルを上部まで満たし、蓋をして密封し、20ºCの暗所で5日間培養します。5日間の培養期間の前後で溶存酸素量を測定します。この2つの値の差を、希釈液とブランク液で補正したものがBOD5値となります。
  • マノメトリック法:この方法では、原液のサンプルが入ったボトルにマノメーターを取り付けます。ボトル内の気圧低下を継続的に監視します。これはサンプルの酸素摂取量を反映しています。この方法は希釈の必要がないため、希釈法よりも簡単であり、連続測定が可能です。

COD定量

化学的酸素要求量(COD)は、水中の有機物を化学的に酸化させるのに必要な酸素量を測定したものです。そのため、CODは水や廃水の質を評価します。

COD試験は、酸性条件下で強力な酸化剤が存在する状況で行われます。既知の過剰な酸化剤をサンプルに添加し、酸化が完了した後、指示薬を用いた滴定により溶液中に残存する酸化剤の量を推定します。COD試験は、BOD(5日)に比べて最大2〜3時間で完了し、非生分解性有機物を含むすべての有機汚染物質を測定します。

CODは、サンプル中の有機汚染物質によって熱前処理中にクロム(III)に変換される、クロム(VI)を含む試薬をあらかじめ充てんしたキュベットを用いて分析できます。消費されたクロム(VI)の量はCODの量に比例し、測光によって直接検出できます。

NPアナライザー

植物の成長には、窒素(N)やリン(P)などの土壌栄養素が欠かせません。窒素の増加は、土壌の酸性度を高め、栄養バランスを崩し、土壌微生物の構成を変えることになり、温室効果ガスの排出を増加させるため、土壌生態系に悪影響を与えます。そのため、食品や環境関連のラボでは、窒素を定期的に検査する必要があります。

窒素の測定にはさまざまな方法がありますが、これらの方法では、含窒素有機化合物を無機窒素体に変換する酸化工程が最初に必要です。酸化過程は、次のいずれかの方法で実施することができます:(1)ケルダール分解、(2)紫外線(UV)酸化、(3)過硫酸塩酸化、(4)高温酸化(燃焼)

リンの測定は、環境分析の重要なステップとなっています。水域のリンや窒素の濃度が高いと、有毒な藻類の急速な繁殖を引き起こし、水質が悪化します。通常、リンの分析は、例えば光度計で定量的に分析される、すぐに使える試験キットなどのアスコルビン酸-モリブデン酸塩法で行われます。窒素とリンの分析装置は、単独のものでも両方を組み合わせたものでも問題ありません。

TOC分析

全有機炭素(TOC)は、有機化合物に含まれる炭素の量を示します。TOCは、サンプル中に存在するすべての有機物を高感度で、かつ非特異的に測定したものです。そのため、製造工場において環境への有機化学物質の排出を規制するために使用されています。TOCの検出は、副産物殺菌により、飲用水の浄水の分野でも重要とされます。TOCを測定するにはさまざまな手法があります:

  • 容器に採取した水サンプルを装置に運んで行われるオフラインの測定
  • 装置を純水の流れに直接接続したオンラインの測定
  • 有機分子の酸化
  • CO2を選択的に検出するように設計されたTOC測定装置

この方法は、CODの補完的な方法として考えられることが多く、特定の細胞試験キットを用いて実施することもできます。

溶出 /分解

サンプルの前処理は分析処理の重要なプロセスです。サンプルは直接分析に適さないことが多く、そのためサンプルの前処理が必要になります。分析対象物を均一に溶解した形に変えることが目的です。サンプル調製に使用する試薬の量は、サンプルそのものに比べて多いため、サンプルの汚染や偽陽性の結果を避けるために試薬の純度が適切でなければなりません。サンプルの前処理には、溶解、消化、融解、抽出などの技法があります。無機分析では、溶けにくいサンプルを分析しやすいように液状にするために、消化が利用されることが多くあります。酸、苛性アルカリ、塩基、塩が消化剤として使用されますが、サンプルの汚染を避けるために良質なものを用意する必要があります。

重量分析

重量分析は、分析化学において、分析対象物をその質量に基づいて定量的に決定するために用いられます。この分析方法の種類には、沈殿法、揮発法、電気分析法があります。重量分析では、分析対象物との望ましい反応を受けるために、いくつかの無機試薬が必要です。