JP2016118452A - イオンクロマトグラフ用装置、イオンクロマトグラフ、イオン成分分析方法及び電解質溶液生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１つの装置で溶離液の陰イオン及び陽イオンのバックグラウンドを抑制する。【解決手段】イオンクロマトグラフ用装置１９は、バイポーラ膜３１と、バイポーラ膜３１の陰イオン交換層３１ａ側に配置されている陰イオン交換体収容用流路２９ａと、流路２９ａ内に収容されている陰イオン交換体３３ａと、流路２９ａに接して配置されている陰イオン交換膜３５ａと、膜３５ａに対して流路２９ａとは反対側に配置されている陰イオン除去用流路３７ａと、陰イオンを移動させるための陽極３９ａと、バイポーラ膜３１の陽イオン交換層３１ｂ側に配置されている陽イオン交換体収容用流路２９ｂと、流路２９ｂ内に収容されている陽イオン交換体３３ｂと、流路２９ｂに接して配置されている陽イオン交換膜３５ｂと、膜３５ｂに対して流路２９ｂとは反対側に配置されている陽イオン除去用流路３７ｂと、陽イオンを移動させるための陰極３９ｂと、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、イオンクロマトグラフ用装置、イオンクロマトグラフ、イオン成分分析方法及び電解質溶液生成方法に関するものである。

イオンクロマトグラフでは、試料を分離カラムに導入して成分イオンに分離させた後、分離カラムからの溶離液を導電率検出器のセルに導いて導電率を検出することにより成分イオンの検出を行なう。その際、分離カラムからの溶離液中の不要なイオンを除去することにより溶離液の導電率を下げて高感度測定を行なえるようにするために、分離カラムと導電率検出器との間にサプレッサが配置される。そのようなサプレッサとして電気透析式のサプレッサがある。

電気透析型サプレッサを備えたイオンクロマトグラフは例えば特許文献１に開示されている。図３に示されたように、電気透析型サプレッサ１０１を備えた従来のイオンクロマトグラフでは、溶離液リザーバー１０３からポンプ１０５によって溶離液が送液され、サンプル注入バルブ１０７で試料が注入され、分離カラム１０９で分離される。

分離された試料は導管１１１によってイオン交換膜装置１１３に導入され、導管１１５を介して導電率検出器１１７で検出される。導電率検出器１１７からの検出器流出液は、三交弁からなる分割バルブ１１９を通る。分割バルブ１１９は、検出器流出液を２つの異なる導管１２１と１２３に分割して、検出器流出液をイオン交換膜装置１１３内の中央サンプル流通路に隣接する２つの膜の各反対側にある通り抜け通路に供給する。通り抜け通路を通過した検出器流出液は導管１２５を介して廃棄される。

従来技術では、分離カラムによって分離された陰イオン試料又は陽イオン試料がそれぞれ専用のサプレッサを通った後、検出したいどちらか一方のイオンが導電率検出器によって検出されていた。また、従来技術は、陰イオン又は陽イオンをサプレッサ動作モードとノンサプレッサ動作モードでそれぞれ独立して測定していた。さらに、溶離液ジェネレータは、イオンクロマトグラフで使用される溶離液を至適濃度に調整するための機能を単独で使用していた。

特開２００２−５３５６１８号公報

従来技術は、試料を含んだストリームを、イオン交換膜を介した電気透析によって脱イオンして残った反対電荷をもつイオンを導電率検出器によって検出していた。さらに、従来技術は廃液を再生器の電極水に利用していた。この場合、１つのサプレッサに対して陰イオン又は陽イオンのどちらか一方の試料分析のみが可能となる。したがって、従来技術は１つの装置で溶離液のバックグラウンドを抑制して分析対象の陰イオン及び陽イオンの両方を測定することは困難であった。

本発明の第一の目的は、１つの装置で溶離液の陰イオン及び陽イオンのバックグラウンドを抑制できるイオンクロマトグラフ用装置及びそれを用いたクロマトグラフ並びにイオン成分分析方法を提供することである。

本発明の第二の目的は、本発明のイオンクロマトグラフ用装置を用いて所望のイオン濃度に調整した電解質溶液を生成することである。

本発明にかかるイオンクロマトグラフ用装置は、陰イオン交換層と陽イオン交換層が積層されてなるバイポーラ膜と、上記バイポーラ膜の上記陰イオン交換層側に配置されている陰イオン交換体収容用流路と、上記陰イオン交換体収容用流路内に収容されている陰イオン交換体と、上記陰イオン交換体収容用流路内に導入される液体に接するようにして配置されている陰イオン交換膜と、上記陰イオン交換膜に対して上記陰イオン交換体収容用流路とは反対側に配置されている陰イオン除去用流路と、上記陰イオン交換体収容用流路から上記陰イオン交換膜を介して上記陰イオン除去用流路に陰イオンを移動させるための陽極と、上記バイポーラ膜の上記陽イオン交換層側に配置されている陽イオン交換体収容用流路と、上記陽イオン交換体収容用流路内に収容されている陽イオン交換体と、上記陽イオン交換体収容用流路内に導入される液体に接するようにして配置されている陽イオン交換膜と、上記陽イオン交換膜に対して上記陽イオン交換体収容用流路とは反対側に配置されている陽イオン除去用流路と、上記陽イオン交換体収容用流路から上記陽イオン交換膜を介して上記陽イオン除去用流路に陽イオンを移動させるための陰極と、を備えているものである。

本発明にかかるイオンクロマトグラフは、本発明のイオンクロマトグラフ用装置と、溶離液を収容するための溶離液リザーバーと、溶離液を送液するためのポンプと、試料を注入するための試料注入部と、試料を分離するための分離カラムと、上記分離カラムと上記イオンクロマトグラフ用装置の上記陰イオン交換体収容用流路及び上記陽イオン交換体収容用流路を接続するための導管と、上記イオンクロマトグラフ用装置の上記陰イオン交換体収容用流路に接続されている第一導電率検出器と、上記イオンクロマトグラフ用装置の上記陽イオン交換体収容用流路に接続されている第二導電率検出器と、を備えているものである。

本発明にかかるイオン成分分析方法は、本発明のイオンクロマトグラフを用い、上記試料注入部に試料を注入するステップと、上記第一導電率検出器及び上記第二導電率検出器の少なくとも一方の検出信号に基づいて、陰イオン又は陽イオンを検出するステップと、を含む。

本発明にかかる電解質溶液生成方法の一局面は、本発明のイオンクロマトグラフ用装置を用い、上記陰イオン交換体収容用流路に純水を流し、上記陽イオン交換体収容用流路に陽イオンを含む電解質溶液を流すステップと、上記陰極と上記陽極の間に電位差を生じさせて上記電解質溶液から所望の濃度の陽イオンを除去するステップと、上記陰イオン交換体収容用流路を通過した液体及び上記陽イオン交換体収容用流路を通過した液体を混合して所望の陽イオン濃度に調整した電解質溶液を生成するステップと、をその順に含む。

本発明にかかる電解質溶液生成方法の他の局面は、本発明のイオンクロマトグラフ用装置を用い、上記陰イオン交換体収容用流路に陰イオンを含む電解質溶液を流し、上記陽イオン交換体収容用流路に純水を流すステップと、上記陰極と上記陽極の間に電位差を生じさせて上記電解質溶液から所望の濃度の陰イオンを除去するステップと、上記陰イオン交換体収容用流路を通過した溶液及び上記陽イオン交換体収容用流路を通過した溶液を混合して所望の陰イオン濃度に調整した電解質溶液を生成するステップと、をその順に含む。

本発明のイオンクロマトグラフ用装置、イオンクロマトグラフ及びイオン成分分析方法は、１つのイオンクロマトグラフ用装置を用いて溶離液の陰イオン及び陽イオンのバックグラウンドを抑制できる。

本発明の電解質溶液生成方法は、本発明のイオンクロマトグラフ用装置を用いて所望のイオン濃度に調整した電解質溶液を生成することができる。

イオンクロマトグラフ用装置及びイオンクロマトグラフの一実施例を説明するための概略的な構成図である。 電解質溶液生成方法の一実施例を説明するための、イオンクロマトグラフ用装置の概略的な構成図である。 電気透析型サプレッサを備えた従来のイオンクロマトグラフを説明するための概略的な構成図である。

本発明のイオンクロマトグラフ用装置は、例えば、上記陰イオン交換体収容用流路及び上記陽イオン交換体収容用流路に導入される液体を上記陰イオン交換体収容用流路と上記陽イオン交換体収容用流路に分岐して導入するための流路分岐部をさらに備えているようにしてもよい。これにより、本発明のイオンクロマトグラフ用装置がイオンクロマトグラフに組み込まれる際に、分離カラムを通過した液体を分岐するための分岐器を別途用意する必要がなくなる。

ただし、本発明のイオンクロマトグラフ用装置は上記流路分岐部を備えていなくてもよい。本発明のイオンクロマトグラフ用装置の陰イオン交換体収容用流路と陽イオン交換体収容用流路は別途用意された分岐器を介して分離カラムに接続されてもよい。

本発明のイオンクロマトグラフは、例えば、上記第一導電率検出器及び上記第二導電率検出器の両方の検出信号に基づいて、陰イオン又は陽イオンをノンサプレッサ方式及びサプレッサ方式の両方で同時に検出するようにしてもよい。ただし、本発明のイオンクロマトグラフは、陰イオン又は陽イオンをノンサプレッサ方式及びサプレッサ方式のいずれか一方の方式で検出してもよい。

本発明のイオン成分分析方法は、例えば、上記第一導電率検出器及び上記第二導電率検出器の両方の検出信号に基づいて、陰イオン又は陽イオンをノンサプレッサ方式及びサプレッサ方式の両方で同時に検出するようにしてもよい。ただし、本発明のイオン成分分析方法は、陰イオン又は陽イオンをノンサプレッサ方式及びサプレッサ方式のいずれか一方の方式で検出してもよい。

従来技術は、（１）イオン試料を含むストリーム、（２）分離カラムで分離、（３）サプレッサでイオン除去、（４）検出（廃液を循環）という順番でイオン成分の分析を行っていた。

本発明のイオンクロマトグラフ用装置が使用されたときの分析フローの一例を簡単に説明する。
上記（２）に対応する処理で分析対象の陰イオン又は陽イオンの分離が行われる。そして、上記（３）に対応する処理で、分離カラムを通過したストリームが二分される。

分離カラムを通過したストリームは、バイポーラ膜で仕切られた２つのチャンバー（陰イオン交換体収容用流路及び陽イオン交換体収容用流路）の両方に導入される。チャンバーには、例えばビーズ状の陰イオン交換樹脂又は陽イオン交換樹脂が充填されている。一方のチャンバーには陰イオン交換樹脂が充填されている。他方のチャンバーには陽イオン交換樹脂が充填されている。

分離カラムを通過したストリームに含まれるイオンのうち、イオン交換樹脂と同じ電荷をもつイオン（例えば陰イオン交換樹脂には陰イオン）がトラップされる。トラップされたイオンは、電気透析によって陰イオン交換膜又は陽イオン交換膜を介してチャンバー外に移動されて除去される。２つのチャンバーを通過したストリームは、二分されたまま導電率検出器に導かれる。

上記（４）に対応する処理で、チャンバーを通過した２つのストリームのうち一方のストリームについて、又は両方のストリームについてイオンが検出される。

さらに、本発明のイオンクロマトグラフ用装置は、イオンクロマトグラフに使用される溶離液を至適濃度に調整するための機能を併せ持っている。

本発明のクロマトグラフは、例えば、バイポーラ膜、陰イオン交換体収容用流路、陽イオン交換体収容用流路、陰イオン交換体、陽イオン交換体、陰イオン交換膜、陽イオン交換膜、陰イオン除去用流路、陽イオン除去用流路、陽極及び陰極を備えている本発明のイオンクロマトグラフ用装置と、溶離液、純水、溶離液リザーバー、陰イオン分析用又は陽イオン分析用の分離カラム、導電率検出器、並びにそれらを繋ぐ導管などを備えている。

従来の電気透析型サプレッサをもつイオンクロマトグラフは、分離カラムによって分離された陰イオン試料又は陽イオン試料を陰イオン用又は陽イオン用の独立したサプレッサを通した後、検出したいどちらか一方のイオンについて導電率検出器によって検出していた。また、１回の測定でノンサプレッサ方式とサプレッサ方式で同時に分析する単一の装置は存在していなかった。

本発明では、まず、分離カラムによって分離された分析対象の陰イオン及び陽イオンはバイポーラ膜で隔てられた陰イオン交換体収容用流路と陽イオン交換体収容用流路にそれぞれ導入される。イオン交換体収容用流路に収容されているイオン交換体と同じ電荷の溶離液中のイオンがトラップされる。トラップされた陰イオン又は陽イオンはイオン交換膜を介して電気的に移動除去される。分析対象の陰イオン又は陽イオンに対して一方の流路は純水側（サプレッサ方式）となり、他方の流路は溶離液側（ノンサプレッサ方式）となる。イオンクロマトグラフ用装置の２つの流路出口からそれぞれ分析対象イオンが流出する。純水側と溶離液側でそれぞれイオンが検出されることにより、分析対象イオンがノンサプレッサ方式とサプレッサ方式の両方で検出されることが可能になる。

本発明では、陰イオン交換体と陽イオン交換体がバイポーラ膜によって隔てて配置されることにより、陰イオンと陽イオンの分析が１つのサプレッサ（イオンクロマトグラフ用装置）で可能になる。さらに、本発明では、ノンサプレッサ方式及びサプレッサ方式の分析が１つのサプレッサで可能となる。

さらに、本発明では、ノンサプレッサ方式及びサプレッサ方式の分析を１つのサプレッサで並列して行うことが可能となる。したがって、サプレッサ方式とノンサプレッサ方式のデータ比較が迅速になり、分析時間が短縮され、さらに多機能化によりランニングコストも軽減されると考えられる。

図１はイオンクロマトグラフ用装置及びイオンクロマトグラフの一実施例を説明するための概略的な構成図である。

イオンクロマトグラフ１は、大まかな構成として、溶離液リザーバー３と、導管５と、ポンプ７と、試料注入部９と、導管１１と、分離カラム１３と、導管１５と、コネクタ１７と、イオンクロマトグラフ用装置１９と、導管２１ａ，２１ｂと、第一導電率検出器２３ａと、第二導電率検出器２３ｂと、オーブン２５と、を備えている。

溶離液リザーバー３は溶離液２７を収容するためのものである。溶離液２７は、例えば２.５ｍＭのメタンスルホン酸である。ポンプ７は溶離液２７を送液するためのものである。溶離液リザーバー３とポンプ７は導管５によって接続されている。

試料注入部９は溶離液２７の流れに試料を注入するためのものである。試料注入部９は、ポンプ７と分離カラム１３とを接続している導管１１の途中に設けられている。分離カラム１３は試料注入部９で注入された試料を分離するためのものである。分離カラム１３は、例えば、島津製作所製のＩＣ−Ｃ４：４.６ｍｍ Ｉ.Ｄ.×１５０ｍｍ（陽イオン分析用カラム）である。

イオンクロマトグラフ用装置１９は陰イオン交換体収容用流路２９ａと陽イオン交換体収容用流路２９ｂを備えている。イオンクロマトグラフ用装置１９の詳細については後述する。

導管１５及びコネクタ１７は、分離カラム１３と、イオンクロマトグラフ用装置１９の陰イオン交換体収容用流路２９ａ及び陽イオン交換体収容用流路２９ｂとを接続するためのものである。

導管２１ａはイオンクロマトグラフ用装置１９の陰イオン交換体収容用流路２９ａに接続されている。第一導電率検出器２３ａは導管２１ａを介して陰イオン交換体収容用流路２９ａに接続されている。

導管２１ｂはイオンクロマトグラフ用装置１９の陽イオン交換体収容用流路２９ｂに接続されている。第二導電率検出器２３ｂは導管２１ｂを介して陽イオン交換体収容用流路２９ｂに接続されている。

導管１１、分離カラム１３、導管１５、コネクタ１７、イオンクロマトグラフ用装置１９、導管２１ａ，２１ｂ、第一導電率検出器２３ａ及び第二導電率検出器２３ｂはオーブン２５内に配置されている。

イオンクロマトグラフ用装置１９について説明する。イオンクロマトグラフ用装置１９は、陰イオン交換体収容用流路２９ａと、バイポーラ膜３１と、陰イオン交換体３３ａと、陰イオン交換膜３５ａと、陰イオン除去用流路３７ａと、陽極３９ａと、陽イオン交換体収容用流路２９ｂと、陽イオン交換体３３ｂと、陽イオン交換膜３５ｂと、陽イオン除去用流路３７ｂと、院極３９ｂと、流路分岐部４１と、フリット４３ａ，４３ｂと、これらを収容する容器４５と、を備えている。

バイポーラ膜３１は陰イオン交換層３１ａと陽イオン交換層３１ｂが積層されて形成されている。バイポーラ膜３１は例えばアストム社製のものである。

陰イオン交換体収容用流路２９ａはバイポーラ膜３１の陰イオン交換層３１ａ側に配置されている。陰イオン交換体３３ａは陰イオン交換体収容用流路２９ａ内に収容されている。陰イオン交換体３３ａは例えば陰イオン交換樹脂である。この陰イオン交換樹脂は市販されているものでよく、例えばオルガノ株式会社製のＩＲＡ４１０Ｊである。

陰イオン交換膜３５ａは、陰イオン交換体収容用流路２９ａ内に導入される液体に接するようにして配置されている。陰イオン除去用流路３７ａは陰イオン交換膜３５ａに対して陰イオン交換体収容用流路２９ａとは反対側に配置されている。陽極３９ａは、陰イオン交換体収容用流路２９ａから陰イオン交換膜３５ａを介して陰イオン除去用流路３７ａに陰イオンを移動させるためのものである。

陽イオン交換体収容用流路２９ｂはバイポーラ膜３１の陽イオン交換層３１ｂ側に配置されている。陽イオン交換体３３ｂは陽イオン交換体収容用流路２９ｂ内に収容されている。陽イオン交換体３３ｂは例えば陽イオン交換樹脂である。この陽イオン交換樹脂は市販されているものでよく、例えばオルガノ株式会社製のＩＲ１２０Ｂである。

陽イオン交換膜３５ｂは、陽イオン交換体収容用流路２９ｂ内に導入される液体に接するようにして配置されている。陽イオン除去用流路３７ｂは陽イオン交換膜３５ｂに対して陽イオン交換体収容用流路２９ｂとは反対側に配置されている。陰極３９ｂは、陽イオン交換体収容用流路２９ｂから陽イオン交換膜３５ｂを介して陽イオン除去用流路３７ｂに陽イオンを移動させるためのものである。

流路分岐部４１は、分離カラム１３を通過した液体を陰イオン交換体収容用流路２９ａと陽イオン交換体収容用流路２９ｂに分岐して導入するためのものである。流路分岐部４１は例えばフリットによって構成されている。流路分岐部４１にコネクタ１７が接続されている。

フリット４３ａは、流路分岐部４１とは反対側で、陰イオン交換体収容用流路２９ａの端部に配置されている。フリット４３ａは導管２１ａに接続されている。
フリット４３ｂは、流路分岐部４１とは反対側で、陽イオン交換体収容用流路２９ｂの端部に配置されている。フリット４３ｂは導管２１ｂに接続されている。

陰イオン除去用流路３７ａ及び陽イオン除去用流路３７ｂにはイオン除去用液４７が供給される。イオン除去用液４７には、例えば純水又は廃液リサイクル液が使用される。イオン除去用液４７を供給するための機構の図示は省略されている。

溶離液リザーバー３に貯蔵された溶離液２７がポンプ７によって導管５を通って送液される。ポンプ７の出口は、導管１１に設けられた試料注入部９を介して分離カラム１３に繋がっている。

分離カラム１３の出口は、導管１５及びコネクタ１７を介してイオンクロマトグラフ用装置１９に繋がっている。導管１５は、コネクタ１７及びイオンクロマトグラフ用装置１９の内部に設けられた流路分岐部４１を介して陰イオン交換体収容用流路２９ａ及び陽イオン交換体収容用流路２９ｂに繋がっている。

陰イオン交換体収容用流路２９ａに充填された陰イオン交換体３３ａと陽イオン交換体収容用流路２９ｂに充填された陽イオン交換体３３ｂはバイポーラ膜３１によって仕切られている。陰イオン交換体収容用流路２９ａと陽イオン交換体収容用流路２９ｂを通過した流体ストリームは、導管２１ａ，２１ｂによってイオン交換樹脂層ごとに２つに分割され、導電率検出器２３ａ，２３ｂでそれぞれ検出される。

イオンクロマトグラフ用装置１９には、少なくとも１対の陽極３９ａと陰極３９ｂが組み込まれている。陽極３９ａと陰極３９ｂはそれぞれ電源（図示は省略）に繋がっている。

陰イオン交換体収容用流路２９ａに導入された溶離液２７中の陰イオン（メシルオキシ基：ＭｓＯ^-）は、陽極３９ａに電圧印加されたときに陽極３９ａ側に引き寄せられ、陰イオン交換膜３５ａを介して陰イオン除去用流路３７ａに導かれて除去される。陽極３９ａ側に向かう陰イオンは、例えばＦ^-，Ｃｌ^-，ＮＯ₂ ^-，ＮＯ₃ ^-，ＰＯ₄ ^3-，ＳＯ₄ ^2-，Ｂｒ^-，ＯＨ^-などである。陰イオン除去用流路３７ａに導かれた陰イオンは、イオン除去用液４７と共に容器４５外へ陰イオン廃液４７ａとして排出される。

陽イオン交換体収容用流路２９ｂに導入された溶離液２７中の陽イオンは、陰極３９ｂに電圧印加されたときに陰極３９ｂ側に引き寄せられ、陽イオン交換膜３５ｂを介して陽イオン除去用流路３７ｂに導かれて除去される。陰極３９ｂ側に向かう陽イオンは、例えばＮａ⁺，ＮＨ₄ ⁺，Ｋ⁺，Ｍｇ²⁺，Ｃａ²⁺，Ｈ⁺などである。陽イオン除去用流路３７ｂに導かれた陽イオンは、イオン除去用液４７と共に容器４５外へ陽イオン廃液４７ｂとして排出される。

例えば、陽イオンがノンサプレッサ方式で検出される場合、陽イオン交換膜３５ｂの傍付で、陰極３９ｂに引き寄せられた陽イオン（この場合Ｈ＋）の濃度が高まるため、分析対象イオンＮａ⁺はドナン効果によって除去されにくくなり、検出できると考えられる。

分離カラム１３やイオンクロマトグラフ用装置１９は、オーブン２５内で温度調節されることが、ノイズを低減する上で好ましい。また、イオンクロマトグラフ用装置１９の容器４５の材料は、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やアクリルなどの絶縁体で、かつイオンの溶出が少ないものが選択されることが好ましい。また、導管５，１１，１５，２１ａ，２１ｂは、ＰＥＥＫなど不活性な材料が好ましい。

例えば、試料注入部９から５０μＬの１ｐｐｍ陽イオン標準液が注入された場合、分離カラム１３で分離された陽イオン（例えばＮａ⁺）とＣｌ^-は、順次、イオンクロマトグラフ用装置１９の陰イオン交換体収容用流路２９ａと陽イオン交換体収容用流路２９ｂに導かれる。陰イオン交換体収容用流路２９ａにおいて対イオン（Ｃｌ^-）は陰イオン交換膜３５ａを介して除去される。

陰極３９ａと陽極３９ｂに電圧が印加されることにより、バイポーラ膜３１の陰イオン交換層３１ａと陽イオン交換層３１ｂの界面から印加電圧と反対のイオンが陰イオン交換体収容用流路２９ａと陽イオン交換体収容用流路２９ｂにそれぞれ移動する。陽極反応は、２Ｈ₂Ｏ→Ｏ₂＋４Ｈ⁺＋４ｅ^-である。陰極反応は、２Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^-→Ｈ₂＋２ＯＨ^-である。

例えば陰イオン交換体収容用流路２９ａ側でイオン除去により純水となったストリームは分離された分析対象イオン（Ｎａ⁺）と共にフリット４３ａ及び導管２１ａを通過し、第一導電率検出器２１ａに導入される。分析対象イオンはバックグラウンドが低い状態（サプレッサ方式、陰イオンサプレス）で第一導電率検出器２１ａによって検出される。

他方、陽イオン交換体収容用流路２９ｂ側では、陽イオン交換膜３５ｂが設けられているため、溶離液の陰イオン（メシルオキシイオン：ＭｓＯ^-）は陽イオン交換体３３ｂの空隙内を通過し、対イオンのＨ⁺と共にフリット４３ｂ及び導管２１ｂを介して、第二導電率検出器２１ｂに導入される。分析対象イオン（Ｎａ⁺）は、バックグラウンドが高い状態（ノンサプレッサ方式、陰イオンノンサプレス）で、第二導電率検出器２１ｂによって検出される。

分析対象イオンが検出された後、脱イオンされた水又は廃液リサイクル水は、陰イオン除去用流路３７ａ及び陽イオン除去用流路３７ｂにイオン除去用液４７として導入される。この実施例では、イオン除去用液４７は、陰イオン除去用流路３７ａ及び陽イオン除去用流路３７ｂに順方向（溶離液の流れと同じ方向）で導入されているが、逆方向で導入されてもよい。

ここまで陽イオンの分析について説明されたが、陰イオンの分析についても、同様に、上記実施例のイオンクロマトグラフ１を用いてサプレッサ方式とノンサプレッサ方式で同時に分析が可能である。陰イオンの分析時には、陽イオンが陽イオン交換体収容用流路２９ｂから陽イオン交換膜３５ｂを介して陽イオン除去用流路３７ｂに移動されて除去されることにより、第二導電率検出器２３ｂによってサプレッサ方式（陽イオンサプレス）で分析対象陰イオンが検出される。また、陰イオン交換体収容用流路２９ａでは陽イオンは除去されないので、第一導電率検出器２３ａによってノンサプレッサ方式（陽イオンノンサプレス）で分析対象陰イオンを検出することが可能である。

図２は、電解質溶液生成方法の一実施例を説明するための、イオンクロマトグラフ用装置の概略的な構成図である。イオンクロマトグラフ用装置の構成は図１に示されたものと同じである。

イオンクロマトグラフ用装置１９を用いて電解質溶液が生成される際には、イオンクロマトグラフ用装置１９がイオンクロマトグラフに適用されるときとはストリームの入口と出口が逆にされる。濃い電解質溶液として例えば５０ｍＭのメタンスルホン酸ナトリウム（ＭＳＡＮａ）溶液を用いる。イオンクロマトグラフ用装置１９の基本構造は図１に示されたものと同じであるので、イオンクロマトグラフ用装置１９の各部位の説明は省略する。

本願発明者は、イオンクロマトグラフ用装置１９を用いて、陰イオン交換体収容用流路２９ａ及び陽イオン交換体収容用流路２９ｂにおけるストリームの入口と出口をイオンクロマトグラフ用装置１９がイオンクロマトグラフに適用されるときとは逆にすることによって、電解質溶液（ＭＳＡＮａ）から電気的手段によってＮａ⁺を除去して酸を生成し、さらに水を混合することによって、例えば溶離液として用いられる電解質溶液を生成させることができることを見出した。

例えば、陰イオン交換体収容用流路２９ａに対してフリット４３ａ側から純水が導入される。また、陽イオン交換体収容用流路２９ｂに対してフリット４３ｂ側から電解質溶液（ＭＳＡＮａ）が導入される。陰イオン交換体収容用流路２９ａを通過した液体と陽イオン交換体収容用流路２９ｂを通過した液体は流路分岐部４１で合流されてコネクタ１７から排出される。

陰イオン除去用流路３７ａ及び陽イオン除去用流路３７ｂにはイオン除去用液４９が導入される。イオン除去用液４９には、例えば純水又は廃液リサイクル液が使用される。なお、陰イオン除去用流路３７ａ及び陽イオン除去用流路３７ｂにおけるイオン除去用液４９のストリームの方向は特に限定されない。

電気的手段では、例えばＤＣ電源を用いて３〜１０Ｖ程度の電圧を印加する。生成する酸の濃度は、ファラデーの法則によって電気量で制御できる。また、電解質溶液は、酸を含むものであれば、特に例示されたものに限定されない。

ここでは、陽イオン分析用溶離液として用いることができる電解質溶液の生成について説明したが、陰イオン分析用溶離液として用いることができる電解質溶液についても、イオンクロマトグラフ用装置１９を用いて同様に生成できる。
例えば、陰イオン交換体収容用流路２９ａに対してフリット４３ａ側から電解質溶液（例えば硫酸水素ナトリウム）を導入し、陽イオン交換体収容用流路２９ｂに対してフリット４３ｂ側から純水を導入することにより、簡単に対応が可能である。

以上、本発明の実施例を説明したが、実施例における構成、配置、数値、材料等は一例であり、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、上記実施例ではイオン交換体としてイオン交換樹脂が用いられているが、本発明においてイオン交換体はイオン交換樹脂に限定されない。本発明において、イオン交換体はイオン交換作用を示す物質であれば特に限定されない。

また、上記実施例では流路分岐部４１としてフリットが用いられているが、本発明において流路分岐部はフリットに限定されない。本発明において、流路分岐部は、陰イオン交換体収容用流路及び陽イオン交換体収容用流路に導入される液体を陰イオン交換体収容用流路と陽イオン交換体収容用流路に分岐して導入することができるものであれば特に限定されない。

また、上記実施例ではイオンクロマトグラフ用装置１９は流路分岐部４１を備えているが、本発明のイオンクロマトグラフ用装置は流路分岐部を備えていなくてもよい。本発明において、分離カラムを通過した液体は、本発明のイオンクロマトグラフ用装置の外部で分岐されて、陰イオン交換体収容用流路及び陽イオン交換体収容用流路にそれぞれ導入されるようにしてもよい。

また、上記実施例では、第一導電率検出器及び第二導電率検出器の両方の検出信号に基づいて、陰イオン又は陽イオンをノンサプレッサ方式及びサプレッサ方式の両方で同時に検出しているが、本発明はこれに限定されない。本発明は、第一導電率検出器及び第二導電率検出器のうちの一方の検出信号に基づいて、陰イオン又は陽イオンをノンサプレッサ方式又はサプレッサ方式で検出してもよい。

本発明のイオンクロマトグラフ用装置は、イオンクロマトグラフィー分野で陰イオン又は陽イオンを分析する際、１つの装置で両方の溶離液のバックグラウンドを抑制できる装置として用いられることができる。

また、本発明のイオンクロマトグラフ用装置は、陰イオン分析用の溶離液及び陽イオン分析用の溶離液の両方の溶離液の生成を行うことができる装置として用いられることができる。

１ イオンクロマトグラフ
３ 溶離液リザーバー
７ ポンプ
９ 試料注入部
１３ 分離カラム
１５ 導管
１９ イオンクロマトグラフ用装置
２３ａ 第一導電率検出器
２３ｂ 第二導電率検出器
２７ 溶離液
２９ａ 陰イオン交換体収容用流路
２９ｂ 陽イオン交換体収容用流路
３１ バイポーラ膜
３１ａ 陰イオン交換層
３１ｂ 陽イオン交換層
３３ａ 陰イオン交換体
３３ｂ 陽イオン交換体
３５ａ 陰イオン交換膜
３５ｂ 陽イオン交換膜
３７ａ 陰イオン除去用流路
３７ｂ 陽イオン除去用流路
３９ａ 陽極
３９ｂ 陰極
４１ 流路分岐部

Claims (8)

1. 陰イオン交換層と陽イオン交換層が積層されてなるバイポーラ膜と、
   前記バイポーラ膜の前記陰イオン交換層側に配置されている陰イオン交換体収容用流路と、
   前記陰イオン交換体収容用流路内に収容されている陰イオン交換体と、
   前記陰イオン交換体収容用流路内に導入される液体に接するようにして配置されている陰イオン交換膜と、
   前記陰イオン交換膜に対して前記陰イオン交換体収容用流路とは反対側に配置されている陰イオン除去用流路と、
   前記陰イオン交換体収容用流路から前記陰イオン交換膜を介して前記陰イオン除去用流路に陰イオンを移動させるための陽極と、
   前記バイポーラ膜の前記陽イオン交換層側に配置されている陽イオン交換体収容用流路と、
   前記陽イオン交換体収容用流路内に収容されている陽イオン交換体と、
   前記陽イオン交換体収容用流路内に導入される液体に接するようにして配置されている陽イオン交換膜と、
   前記陽イオン交換膜に対して前記陽イオン交換体収容用流路とは反対側に配置されている陽イオン除去用流路と、
   前記陽イオン交換体収容用流路から前記陽イオン交換膜を介して前記陽イオン除去用流路に陽イオンを移動させるための陰極と、を備えているイオンクロマトグラフ用装置。
2. 前記陰イオン交換体収容用流路及び前記陽イオン交換体収容用流路に導入される液体を前記陰イオン交換体収容用流路と前記陽イオン交換体収容用流路に分岐して導入するための流路分岐部をさらに備えている、請求項１に記載のイオンクロマトグラフ用装置。
3. 請求項１又は２に記載のイオンクロマトグラフ用装置と、
   溶離液を収容するための溶離液リザーバーと、
   溶離液を送液するためのポンプと、
   試料を注入するための試料注入部と、
   試料を分離するための分離カラムと、
   前記分離カラムと前記イオンクロマトグラフ用装置の前記陰イオン交換体収容用流路及び前記陽イオン交換体収容用流路を接続するための導管と、
   前記イオンクロマトグラフ用装置の前記陰イオン交換体収容用流路に接続されている第一導電率検出器と、
   前記イオンクロマトグラフ用装置の前記陽イオン交換体収容用流路に接続されている第二導電率検出器と、を備えているイオンクロマトグラフ。
4. 前記第一導電率検出器及び前記第二導電率検出器の両方の検出信号に基づいて、陰イオン又は陽イオンをノンサプレッサ方式及びサプレッサ方式の両方で同時に検出する、請求項３に記載のイオンクロマトグラフ。
5. 請求項３に記載のイオンクロマトグラフを用い、
   前記試料注入部に試料を注入するステップと、
   前記第一導電率検出器及び前記第二導電率検出器の少なくとも一方の検出信号に基づいて、陰イオン又は陽イオンを検出するステップと、を含むイオン成分分析方法。
6. 前記第一導電率検出器及び前記第二導電率検出器の両方の検出信号に基づいて、陰イオン又は陽イオンをノンサプレッサ方式及びサプレッサ方式の両方で同時に検出する、請求項５に記載のイオン成分分析方法。
7. 請求項１又は２に記載のイオンクロマトグラフ用装置を用い、
   前記陰イオン交換体収容用流路に純水を流し、前記陽イオン交換体収容用流路に陽イオンを含む電解質溶液を流すステップと、
   前記陰極と前記陽極の間に電位差を生じさせて前記電解質溶液から所望の濃度の陽イオンを除去するステップと、
   前記陰イオン交換体収容用流路を通過した液体及び前記陽イオン交換体収容用流路を通過した液体を混合して所望の陽イオン濃度に調整した電解質溶液を生成するステップと、をその順に含む電解質溶液生成方法。
8. 請求項１又は２に記載のイオンクロマトグラフ用装置を用い、
   前記陰イオン交換体収容用流路に陰イオンを含む電解質溶液を流し、前記陽イオン交換体収容用流路に純水を流すステップと、
   前記陰極と前記陽極の間に電位差を生じさせて前記電解質溶液から所望の濃度の陰イオンを除去するステップと、
   前記陰イオン交換体収容用流路を通過した溶液及び前記陽イオン交換体収容用流路を通過した溶液を混合して所望の陰イオン濃度に調整した電解質溶液を生成するステップと、をその順に含む電解質溶液生成方法。

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