JIS K 2301:2011 燃料ガス及び天然ガス―分析・試験方法 | ページ 15

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K 2301 : 2011
  1.2) 燃焼ガス 7.2.4.2の水素を用いる。
  1.3) 助燃ガス 7.2.4.2の酸素又は高純度空気を用いる。
7.2.4.6  ガスクロマトグラフへの分析試料ガスの導入
  ガスクロマトグラフへの分析試料ガスの導入は,次による。
a) 気体試料導入装置による場合 ガス採取袋又はガス捕集瓶の開口部を図34の気体試料導入装置の試
    料採取部に接続する。捕集容器のコック又はバルブを開放し,気体試料導入装置のバルブを切り替え
    るとともに,ポンプで試料ガスを吸引して計量管容量の5倍以上の試料ガスの量を計量管に通過させ
    て,計量管を試料ガスで満たし安定させた後,気体試料導入装置のバルブを切り替えて,計量管中の
    分析試料ガスをガスクロマトグラフに導入する。
b) 気体採取用シリンジによる場合 試料ガスを箇条5 d)に示すガス採取袋,又はガス捕集瓶に採取した
    場合は,捕集容器の開口部を,例えば,シリコーンゴムで密栓をし,気体採取用シリンジに取り付け
    た注射針を栓に貫通させてシリンジのポンピングを繰り返して流路内のガスを十分に試料ガスで置換
    した後,試料ガスを吸引する。気体採取用シリンジに採取した試料ガスのうち一定量をガスクロマト
    グラフに導入する。
7.2.4.7  ガスクロマトグラフの操作条件
7.2.4.7.1 試料導入部の条件
  試料導入部の条件は,用いるカラムの種類及び機器によって最適条件が異なる場合があるので,各機器
の操作手引書を参考に最適化する。設定条件の例を次に示す。
a) 充カラム
  1) 気体試料導入装置による場合 気体試料導入装置の設定温度は,150 ℃程度に設定する。
  2) 気体採取用シリンジによる場合 試料導入部に直接シリンジで気体試料を注入する。試料導入部温
      度は,150 ℃程度に設定する。
b) キャピラリーカラム
  1) 気体試料導入装置による場合 スプリット注入法又は直接注入法による。試料導入部の温度及び気
      体試料導入装置の温度は,150 ℃程度に設定する。
  2) 気体採取用シリンジによる場合 スプリット注入法又は直接注入法による。試料導入部温度は,
      150 ℃程度に設定する。
7.2.4.7.2 カラム条件の例
  カラム条件は,7.2.4.5.2 a),又は7.2.4.5.2 b)のカラムの分離性能が十分発揮できるカラム温度及びキャリ
ヤーガス流量とする。カラム条件の例を,表20に示す。

――――― [JIS K 2301 pdf 71] ―――――

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                                   表20−カラム条件a), b) の例
  分離カラム  条件         充剤               カラム寸法           カラム温度と     キャリヤー
              事例                                                昇温プログラム     ガス流量
 充カラム                               内径 : 3 mm,
             事例1 1,2,3-トリス(2-シアノ                      60 ℃80 ℃          10 mL/min
                    エトキシ)プロパン  長さ : 3 m5 m                               50 mL/min
                    (25 %)c)
             事例2 ポリマービーズ       内径 : 3 mm,           80 ℃100 ℃         40 mL/min
                                        長さ : 0.75 m2 m                            60 mL/min
 キャピラリ  事例3 固定相液体 : 100 %ジ  内径 : 0.25 mm0.53 mm, 50 ℃で5 min保持→  3 mL/min
 ーカラム           メチルポリシロキサン長さ : 60 m105 m,      20 ℃/minで250 ℃ま
                                        膜厚 : 1 m5 m           で昇温
             事例4 多孔質ポリマー : シリ 内径 : 0.52 mm,        80 ℃で5 min保持→  3 mL/min
                    カゲル              長さ : 30 m60 m         20 ℃/minで250 ℃ま
                                                               で昇温
 注a) 充カラム及びキャピラリーカラムとも,例示と同等以上の分離能をもつカラムを用いてもよい。
    b) カラム温度及びキャリヤーガス流量は,硫化水素が妨害成分と分離する条件に合わせる。特に,燃料成分は
       消光作用(クエンチング)があるため,硫化水素との分離が十分であることを確認する。
    c) 二酸化硫黄が共存して分離が不可能な場合には,ポリフェニルエーテル(6リング)を用いる。
7.2.4.8  検出器の操作条件
  各機器の温度及びガス流量を最適な条件に設定する。用いるカラムの種類及び機器によって最適条件が
異なる場合があるので,各機器の操作手引書を参考に最適化する。操作条件の例を,次に示す。
  条件例 検出器温度 : 200 ℃,付加ガス(ヘリウム)流量 : 50 mL/min,燃焼ガス流量 : 50 mL/min,助
燃ガス(空気)流量 : 60 mL/min
7.2.4.9  定量操作
  定量操作は,次による。
a) ガスクロマトグラフの分析条件を検量線作成と同一条件に保ち,7.2.4.6に従い分析用試料ガスの一定
    量をガスクロマトグラフに注入し,クロマトグラムを記録する。
b) 試料ガス中の硫化水素によるピークの高さ又は面積を測定し,あらかじめ作成した検量線から硫化水
    素の質量(ng)を求める。炎光光度検出器で硫黄分を測定する場合,検出器の応答は注入絶対量の約
    二乗に比例する。カラム状態,検出器の燃焼条件などの違いによって検量線の傾き(べき乗数など)
    は異なるので,検量線として多点検量線を作成する。
7.2.4.10 検量線の作成
  検量線の作成は,次による。
a) ガスクロマトグラフの分析条件及び検出器の操作条件に従って装置を設定する。
b) 7.2.4.4と同等のガス採取袋又はガス捕集瓶に適切な濃度の検量線用ガスを調製し,気体採取用シリン
    ジ10) を用い,異なる体積の7.2.4.2の硫化水素測定用標準ガスをガスクロマトグラフに注入し,ガス
    クロマトグラムを記録する。検量線用ガスには,市販の標準ガスのほか,パーミエーションチューブ
    法で作製したガスも使用できる。パーミエーションチューブ法による標準ガス調製方法については,
    JIS K 0055による。また,気体採取用シリンジは,気体試料導入装置による試料導入法を用いてもよ
    い。
      注10) 低濃度のガスの分析には,シリンジの内壁面及び気体試料導入装置へ吸着する可能性があり,
            使用に当たっては注意する必要がある。

――――― [JIS K 2301 pdf 72] ―――――

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c) 検量線用ガス中の硫化水素によるピーク高さ又はピーク面積を測定し,硫化水素の質量(ng)の対数
    とピーク高さ又はピーク面積の対数との関係線を作成する。
      注記 ピーク高さ及びピーク面積は,濃度のべき乗との相関がある。
7.2.4.11 硫化水素濃度の算出
  試料ガス中の硫化水素濃度は,次の式によって算出し,JIS Z 8401によって,有効数字2桁に丸める。
                                         6
                             .0657 A  10   106
                        Cv
                                     V
                             A
                        Cm       .1521 Cv
                             V
                      ここに,    Cv :  試料ガス中の硫化水素の体積濃度(体積分率ppm)
                                  Cm :  試料ガス中の硫化水素の質量濃度(mg/m3)
                                   A :  検量線から求めた分析用試料ガス中の硫化水素の質量(ng)
                                   V :  試料ガス注入量(mL)
                                0.657 :  硫化水素1 mgに相当する硫化水素の体積(mL)
                                1.521 :  硫化水素1体積分率ppmの質量濃度(mg/m3),
                                        (34.086/22.41)
                                 10−6 :  質量の単位をngからmgに変換する係数
                                  106 :  mL/mLを体積分率ppmへ変換する係数

7.3 アンモニアの分析方法

  アンモニアの分析方法には,中和滴定法,インドフェノール吸光光度法,硝酸銀−硝酸マンガン試験紙
法,イオンクロマトグラフ法の4種の分析方法がある。そのうち硝酸銀−硝酸マンガン試験紙法は,約
0.1g/m3以上のアンモニアの含有を判定する場合に適用できる。それ以外の3種の分析方法は,いずれも試
料ガス中の硫化水素濃度の定量分析に適用できる。
7.3.1  中和滴定法
7.3.1.1  原理
  試料ガスをほう酸溶液に通してアンモニアを吸収し,この溶液を硫酸で滴定する。この方法は,他の塩
基性ガス及び酸性ガスの影響が無視できる場合に適用され,試料ガス50 Lを採取した場合,アンモニア濃
度0.07 g/m3以上のガスの分析ができる。
7.3.1.2  試薬
  試薬は,次による。
a) 吸収液 ほう酸溶液(5 g/L)
b) 標準0.05 mol/L炭酸ナトリウム溶液 JIS K 8625に規定する炭酸ナトリウム(標準試薬)1 g1.5 g
    を白金るつぼに入れ,500 ℃650 ℃で40分60分間加熱し,硫酸デシケータ中で放冷した後,そ
    の質量を0.1 mgの桁まではかりとりビーカ(100 mL)に移し,少量の水に溶かす。これを全量フラス
    コ(250 mL)に移し,水を標線まで加える。
c) 0.05 mol/L硫酸標準液 JIS K 8951に規定する硫酸3 mLを,あらかじめ水100 mLを入れたビーカに
    徐々に加えてよく混ぜ,水を加えて1 Lとする。標定は,次による。
      標準0.05 mol/L炭酸ナトリウム溶液25 mLを全量ピペットでコニカルビーカ(200 mL)にとり,ブ
    ロモフェノールブルー指示薬(JIS K 8844に規定するブロモフェノールブルー0.10 gをJIS K 8102に
    規定するエタノール(95)20 mLに溶かし,水を加えて100 mLとする。この溶液は,褐色瓶に保存
    する。)を数滴加えた後,調製した0.05 mol/L硫酸標準液で滴定し,終点付近で煮沸して二酸化炭素を
    追い出し,冷却後溶液の色が黄色(pH 3)に変色するまで滴定し,次の式によってファクターを算出

――――― [JIS K 2301 pdf 73] ―――――

                                                                                             71
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    する。
                                  w
                            25
                         f      .1325
                                a
                      ここに,    f :  0.05 mol/L硫酸標準液のファクター
                                  w :  7.3.1.2 b)ではかりとった炭酸ナトリウムの質量(g)
                                  a :  滴定に要した0.05 mol/L硫酸標準液の量(mL)
                               1.325 :  0.05 mol/Lの炭酸ナトリウムを250 mL調製するために必要な
                                       炭酸ナトリウムの質量(g)
d) メチルレッド−メチレンブルー混合指示薬 JIS K 8896に規定するメチルレッド0.20 gをJIS K 8102
    に規定するエタノール(95)100 mLに溶かしたものと,JIS K 8897に規定するメチレンブルー0.10 g
    をエタノール(95)100 mLに溶かしたものとを,等量ずつ混合する。この指示薬は,褐色瓶に入れて
    冷暗所に保存し,数日間経過したものは,使用してはならない。この指示薬の変色点は,pH 5.4であ
    る。
7.3.1.3  試験装置
  吸収装置の例を図35に示す。吸収瓶は,図29に例を示すガス吸収瓶2個を用い,軟質ポリ塩化ビニル
管で連結する。
                                 図35−アンモニア吸収装置の例
7.3.1.4  操作
  操作の手順は,次による。
a) 吸収瓶2個に吸収液をそれぞれ50 mLずつ入れた後,アンモニア量として3.5 mg以上が吸収されるま
    で,試料ガスを60 L /h120 L /hの流量で通して試料溶液とする。ガスメータを読み,箇条5 e)によっ
    て採取した試料ガスの体積を計算する。
b) 試料溶液を全量フラスコ(250 mL)に移し,吸収瓶及び配管部を吸収液で洗浄してこれに合わせ,更
    に吸収液を標線まで加える。
c) この溶液50 mL100 mLをコニカルビーカ(200 mL)に分取し,メチルレッド−メチレンブルー混合
    指示薬を数滴加え,マグネチックスターラでかき混ぜながら0.05 mol/L硫酸標準液で滴定し,赤紫色
    を呈した点を終点とする。
d) 空試験として吸収液を用いてc)の操作を行う。
7.3.1.5  計算
  試料ガス中のアンモニア濃度は,次の式によって算出する。
                               .1703 f   a b
                        CNH3
                                   V0  B
                      ここに, CNH3 :  試料ガス中のアンモニア濃度(g/m3)

――――― [JIS K 2301 pdf 74] ―――――

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                                  f :  0.05 mol/L硫酸標準液のファクター
                                  a :  試料溶液の滴定に要した0.05 mol/L硫酸標準液の量(mL)
                                  b :  空試験溶液の滴定に要した0.05 mol/L硫酸標準液の量(mL)
                                 V0 :  箇条5 e)によって計算した標準状態における試料ガスの体積
                                       (L)
                                  B :  滴定用試料溶液の分取比
                               1.703 :  0.05 mol/L硫酸1 mLに相当するアンモニアの質量(mg)
7.3.1.6  分析結果の表示
  JIS Z 8401によって,有効数字2桁に丸めて表示する。
7.3.2  インドフェノール吸光光度法
7.3.2.1  原理
  試料ガスをほう酸溶液に通してアンモニアを吸収し,フェノール−ペンタシアノニトロシル鉄(III)酸
ナトリウム二水和物及び次亜塩素酸ナトリウムを加え,生成するインドフェノールブルーの吸光度を測定
する。この方法は,硫化水素の影響が無視できる場合に適用でき,試料ガス5 Lを採取した場合,アンモ
ニア濃度0.001 g/m30.07 g/m3のガスの分析ができる。
7.3.2.2  試薬
  試薬は,次による。
a) 吸収液 7.3.1.2 a)と同じもの。
b) 次亜塩素酸ナトリウム溶液(有効塩素濃度1 g/L) 次亜塩素酸ナトリウム溶液(有効塩素濃度CCl)
    1 000/CCl mL及び水酸化ナトリウム15 gを水に溶かして1 Lとする。この溶液は,冷暗所に保存し,1
    か月以上経過したものは使用しない。
      この溶液の有効塩素濃度CClは,次の手順によって求める。
      次亜塩素酸ナトリウム溶液                     フラスコ(200 mL)にとり,水を標線まで加える。この溶
    液10 mLを共栓付き三角フラスコ(300 mL)に分取し,水を加えて約100 mLとする。次にJIS K 8913
    に規定する,よう化カリウム1 g2 g及び酢酸(1+1)6 mLを加えて密栓し,よく振り混ぜて暗所に
    約5分間放置する。その後,0.05 mol/Lチオ硫酸ナトリウム標準液で滴定し,溶液の色が淡い黄色に
    なった時点で指示薬としてでんぷん溶液3 mLを加えて滴定を続け,青紫色が消えた点を終点とする。
      別に水を用いて空試験を行い,次の式によって有効塩素濃度を算出する。
                             0.177 3 f  (a−b) 200
                        CC1=
                      ここに,     CCl :  有効塩素濃度(g/L)
                                     f :  0.05 mol/Lチオ硫酸ナトリウム標準液のファクター
                                     a :  初めの滴定に要した0.05 mol/Lチオ硫酸ナトリウム標準液
                                          の量(mL)
                                     b :  空試験に要した0.05 mol/Lチオ硫酸ナトリウム標準液の量
                                          (mL)
                                       痿   次亜塩素酸ナトリウム溶液の採取量(mL)
                               0.177 3 :  0.05 mol/Lチオ硫酸ナトリウム溶液1 mLに相当する塩素の
                                         質量(mg)
c) フェノール−ペンタシアノニトロシル鉄(III)酸ナトリウム二水和物溶液 JIS K 8798に規定するフ
    ェノール5.0 g及びJIS K 8722に規定するペンタシアノニトロシル鉄(III)酸ナトリウム二水和物25 mg
    を,水に溶かして500 mLとする。この溶液は,褐色瓶に入れて冷暗所に保存し,1か月間以上経過し
    たものは使用しない。

――――― [JIS K 2301 pdf 75] ―――――

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