キレートディスクの上手な使い方 Ｄ− 1 【はじめに】 この「キレートディスクの上手な使い方」では、キレートディスクの一般的な使用方法を紹介しています。主に、キレートディスク の使用における操作と注意点についてまとめられています。 主に使用する機材類は下記のものとなります。 これら機材類に関する具体的な使用法や取り扱い方について述べていきます。 （使用固相） ・キレートディスク（エムポア TM ディスク）47mm （小物類） （１） ポリ手袋 （２） 保存用容器 （３） 試験管（15mL、50mL） →（※） 10ｍＬ定容用試験管 （４） スポイト （５） ピンセット （６） pH メーター （７） ポリ袋 （固相操作関連機材） （８） ディスク吸引マニホールド（エムポア TM ディスク吸引マニホールド） （９） バキュームコントローラー （１０） バキュームキット （試薬・溶媒類） ・超純水 ・試薬（硝酸、アンモニア水、酢酸アンモニウム） ・標準溶液 Ｄ− 2 【使用器具】 （1) ポリ手袋 前処理時におけるコンタミネーションの防止の為に、前処理時にはポリ手袋を使用します。 手袋をする事で測定系へ直接手で触れるとによる汚染影響を防止します。 また、有害な酸溶液や標準金属試薬を皮膚に接触させない役目もあります。 （2) 保存用容器 コンタミネーションを防止するため、サンプル、試薬、溶媒など全てポリ容器をご使用下さい。 ガラス器具の使用は極力避けてください。 （3) 試験管 廃液受け用受器 ﾒﾀﾙﾌﾘ―PP 製試験管 酸分解、メスアップ可能 ディスポーザブルなポリマー製試験管を使用します。 DigiTUBE 溶出液（抽出液）採取用 15mL 試験管を用意します。 定容用試験管 ディスポーザブル試験管は、目盛りがついていますが 正確な物ではありません。その為、定容に用いる試験 管は、定容する溶媒量を正確に入れて正しい目盛りが 15mL 試験管 ふられている試験管を選別して定容用試験管 （定容受器）として使う事が必要です。GLS で販売している DigiTUBE は、ﾒﾀﾙﾌﾘ-PP 製試験管で、ｸﾗｽ A のメニス カス 50mL が引いてあります。これを用いて、固相処理後のメスアップに対応できます。 ※ メーカーによって径やブランク影響（金属不純物溶出）が異なります。 あらかじめ確認して使用して下さい。（DigiTUBE は、金属含有を保証した、金属分析用 PP 試験管です。） ※ 定容容器は、汚染がひどく再利用できない場合を除き、洗浄して再利用できますが、使い捨てを推奨します。 Ｄ− 3 (4) スポイト 市販の樹脂製スポイトを使用します。 pH 調製やファンネルの洗浄など、前処理時に用います。 （5) ピンセット ピンセットはテフロンコーティングされた製品をおすすめします。また、膜型固相を取扱うため、 先端が鋭利ではない形状をおすすめします。金属製のピンセットは使用しないで下さい。 （6) pH メーター キレート処理においては pH の調製が重要になります。正確な pH 測定出来るものを用いて下さい。 （7） ポリ袋 洗浄後のマニホールド等の器具は、室内空間からのコンタミィネーションを防ぐためポリ袋に入れて 保管します。 （8) ディスク用吸引マニホールド ディスク状固相を処理する時に用いるマニホールドです。１連、3 連、6 連のタイプの製品が あります。 ガラスファンネル(250mL) クランプ キレートディスク スクリーン(KEL-F) ベース (ガラスサポートスクリーン) ディスポーザブル容器 コック マニホールド構成図例 Ｄ− 4 バキュームコントローラー 3 連マニホールド バキュームキット 写真 吸引マニホールドセット コック OPEN （吸引状態） 半コック コック CLOSE （半吸引状態） （大気開放状態） 図 マニホールドコックの使い方 Ｄ− 5 （9) バキュームコントローラー マニホールドを用いて前処理を行う時の圧力コントロール操作をする場合に用います。 圧力コントロールバルブ 圧力計 リリース弁（圧力解放弁） （10) バキュームキット 廃液瓶と吸引ポンプから構成されています。廃液瓶は使用溶媒や通液後の試料の回収などに用います。 また、ポンプに液体が入るとポンプの故障原因にもなりますので使用液体量に合わせた大きさの廃液瓶 を選択します。 Ｄ− 6 【準備】 1) マニホールドのコンディショニング 試料接液部分のマニホールドガラス部分を、1N 硝酸に１晩漬け置き（浸漬）洗浄をします。微量前処理 測定時や初めて金属を測定する時、高濃度サンプルを処理した後などは特に 3N 硝酸に１∼３昼夜漬け 置き（浸漬）洗浄を行います。漬け置き（浸漬）洗浄後、精製水で硝酸をよく洗い流し、汚染されないように 保管して下さい。適切な保管場所がない場合は、精製水で洗い流した後に濡れたままポリ袋に入れて下 さい。 写真 浸漬洗浄 ポイント！ 2) 試験管 使用前に内部を硝酸で洗浄しておきます（漬け置き洗いでは、目盛りが消えます）。特に、溶出液を 受ける受器は、汚染がないように十分に注意して下さい。 Ｄ− 7 3) キレートディスク キレートディスクを用いる時は事前に洗浄する必要があります。洗浄方法には２つの手法とそれを組み合 わせた１つの手法があります。この資料では、微量測定にも対応できる浸漬洗浄＋通液洗浄法を紹介し ます。 ・通液洗浄法 ・浸漬洗浄法 ・浸漬洗浄+通液洗浄 ポイント！ 浸漬洗浄+通液洗浄 【浸漬洗浄】 （ⅰ） 2N 硝酸にキレートディスクを入れ漬け置き洗浄を 2 回行って下さい。 （合計漬け置き期間：最長一晩程度） （ⅱ） 浸漬洗浄後、精製水を５∼６回入れ替えて十分に置換し、硝酸を洗い落として下さい。 置換精製水の pH がほぼ中性になった事を確認して下さい。 写真 キレートディスクを 2N 硝酸で浸漬洗浄 （ⅲ） 浸漬洗浄後、マニホールドにセットして通液洗浄を行って下さい。 【通液洗浄】 （ⅰ） 「キレートディスクの設置」（Ｄ−１３）を行い、ガラスベース上のキレートディスク周辺部に 2N 硝酸を滴下し、周辺部から中心部方向に吸引します。 （ⅱ） 減圧を付与した状態で、「キレートディスクの取り付け」（Ｄ−１３）を行って下さい。 （ⅲ） ガラスファンネルに２N 硝酸 20mL を加えて下さい。ガラスファンネルを洗い流すように 加えます。減圧を弱くして、2N 硝酸が滴々と受器に落ちるように洗浄して下さい。 （ⅳ） 減圧を解除し、受器の廃液（硝酸）を回収して下さい。 （ⅴ） 「酸の洗い流し」（Ｄ−１６）を行って下さい。 （ⅵ） 「固相の活性化」（Ｄ−１６）を行って下さい。 Ｄ− 8 4) 試薬 キレート法に用いる試薬は汚染影響の無い試薬を用いて調製します。 ・2M 酢酸アンモニウム ・2N 硝酸 ・20%アンモニア水 2M 酢酸アンモニウム 2M 酢酸アンモニウム溶液を調製し準備します。市販の酢酸アンモニウム試薬には金属不純物を含まれているものが 多くあります。その為、グレードの高い試薬を用いるか、酢酸アンモニウム試薬の精製が必要です。 表 1M 酢酸アンモニウム溶液中の金属濃度(ppt:pg/mL) 酢酸アンモニウム 定価(/100g) 精製方法 Al Cd Co Cu AA-100 混合 ￥16,400.- 未精製 370 43 26 18 41 18 未精製 311 53 34 15 124 286 Aldrich(99.999%) Fluka(99.0%以上) 特級(97%以上) ￥33,600.- ￥3,960.- ￥260.- Fe Mn Ni Pb Zn 98 14 181 258 101 971 158 浸漬法 67 41 26 2 211 76 39 10 通液法 211 27 30 8 48 17 51 4 81 未精製 364 56 83 73 523 255 481 294 928 浸漬法 66 42 52 15 315 75 53 109 128 通液法 149 31 72 7 128 16 64 494 46 未精製 457 28 30 64 661 91 281 258 1660 浸漬法 112 32 15 21 448 38 48 33 229 通液法 99 34 19 10 28 18 45 312 233 浸漬法：47mm キレートディスク 2 日間 通液法：25mm キレートディスク,50mL/min 通液 Ｄ− 9 ポイント！ 酢酸アンモニウムの精製 ポリ容器に 2M の酢酸アンモニウムの溶液を 1∼2L 調製します。金属不 純物を取り除 く為に調製した酢酸アンモニウム溶液中に、浸漬洗浄したキレートディス クを１L あたり に 2∼3 枚入れます。ディスクを入れた状態で 2 昼夜以上置いて酢酸ア ンモニウム溶 液を精製します。 精製に用いたキレートディスクは、浸漬洗浄をして再度精製に再利用し 1. ポリ容器に 2M の 酢酸アンモニウムを 調製する。 2. 洗浄されたキレート ディスクを入れる。 3. 2 昼夜以上置い て酢酸アンモニウムを 精製する。 適宜まぜる(振る) ます。 4. 必要に応じて適 宜希釈する。 ※ キレートディスクは洗浄し、精製用のキ レートとして再利用する。 2N 硝酸 原子吸光用もしくはそれ以上の試薬を用いて、精製水で希釈したものを使用して下さい。この調製された 2N の硝酸を用い て、検水の pH 調製並びに溶出溶媒として使用します。 20%アンモニア水 pH 調製に用いる為、汚染影響の無い市販高純度アンモニア水を希釈します。 Ｄ− 10 【操 作】 エムポア TM キレートディスク 【コンディショニング】 試料水 1L (メタノールで膨潤させる。) 2N 硝酸 20mL 硝酸 10mL 精製水 50mL x 2 CH3COONH4 7.7g(100mM) 100mM CH3COONH4(pH5.6) 50mL 【pH 調製】 pH 5.5 通 水 100mL/min 【洗浄】 真水：0.5M CH3COONH4 20mL 海水：0.5M CH3COONH4 50mL 溶 出 2N 硝酸 5mL + 4mL 定 容 10mL に定容 測 定 Ｄ− 11 1) 試料調製 試料調製 ・事前濾過 セット ・酢酸アンモニウム添加 ・pH 調製 コンディショニング (ⅰ） サンプル事前濾過 通 水 試料が濁っている場合には、事前に試料を濾過処理します。浮遊粒子な 付着している事が考えられるので 1L あたり 2N 硝酸 10mL を添加します。試 どへ金属が 洗 浄 料水をよく混 合させてから 0.45um フィルターで濾過を行い、粒子を除去します。 溶 出 （ⅱ） 酢酸アンモニウム添加 試料水に緩衝作用を持たせるために、100mM になるように酢酸アンモニウ ます。2M 酢酸アンモニウム水溶液を 50mL/1L 添加する事で、ほぼ 100mM 度の酢酸アンモニウム試薬を直接溶かしてもかまいません。 定 容 測 定 ムを添加し です。高純 (ⅲ） pH 調製 試料水を pH5.5 に調製（本試験法においては）します。試料水の pH の調製は、アンモニア水溶液（pH を上げる場合）や 2N 硝酸水溶液（pH を下げる場合）に使用します。 Ｄ− 12 2) キレートディスクのセット キレートディスクのセッティングは、ディスクが皺にならないようにセットする事が す。 試料調製 セット コンディショニング キレートディスクの設置（方法１：通液洗浄のみの場合） （ⅰ） キレートディスクをパッケージから取り出し、マニホールドの ガラスベースの中心にくるようにセットします。 （ⅱ） ディスクに万遍なくメタノール 2∼4mL 滴下し、浸透させます 通 水 洗 浄 （写真①）。浸透時にディスクが縮まり、楕円形に変形します （写真②）。 溶 出 （ⅲ） 縮んだディスクの皺（シワ）を延ばします。新しい手袋をつけた 手袋で皺を延ばします（写真③）。皺を延ばす時にピンセット 定 容 を用いる事が出来ますが、キレートディスクに傷を付けてしまう 測 定 事がありますので注意して操作して下さい。 （→）「通液洗浄」へ（Ｄ−１６へ） （→）「キレートディスクの取り付け」へ（Ｄ−１４） ② ① ③ Ｄ− 13 最も重要で ポイント！ キレートディスクの設置（方法 2：浸漬洗浄の場合） （ⅰ）キレートディスクを浸漬洗浄容器から取り出し、マニホールドのガラスベースの中心にくるように セットします。 （ⅱ）新しい手袋をつけた手袋で皺を延ばします（写真③）。皺を延ばす時にピンセットを用いる事が できますが、キレートディスクに傷を付けてしまう事がありますので注意して操作して下さい。 （ⅲ）「キレートディスクの取り付け」へ キレートディスクの取り付け （ⅰ）吸引ポンプを動かします。 （ⅱ）マニホールドのコックを OPEN にして、ディスクに減圧を付与して、マニホールドに貼付け ます（吸引張り付け）。 ポイント！ ※ この状態で皺がない事を確認する。 長時間室内空気を吸引すると、室内の汚染影響を受ける事があります。 （ⅲ）吸引状態のままを保ちます。 ※ 吸引をとめると皺になります。 ポイント！ （ⅳ）ガラスファンネルを乗せます。 Ｄ− 14 （ⅴ）クランプを取り付けます。クランプがガラスウェアーの直径の位置を押さえる用にセットします。 ※クランプの取り付けには注意して下さい。 ポイント！ 対角線上（直径上）にしっかりと挟み込む Ｄ− 15 3) コンディショニング 試料調製 （ⅰ）通液洗浄 セット （ⅰ-１）マニホールドに 50mL 受器（廃液）をセットします。 （ⅰ-２）2N 硝酸を 20mL 注ぎます。 コンディショニング （ⅰ-３）十分に硝酸をキレートに含浸させてから、2N 硝酸が 滴滴と受器に落ちるように、減圧を弱くして吸引通液 通 水 させて洗浄します。 ※2N 硝酸を注ぐ時、ファンネルも洗い流すように 洗 浄 注ぎます。 溶 出 （ⅰ-４）減圧を解除して受器を取り出し、廃液（硝酸）を回収 します。 定 容 （ⅱ）酸の洗い流し 測 定 固相、ファンネルに残っている硝酸を精製水で洗い流します。 ガラスファンネルに精製水 50mL を加えて、減圧を付与して精製水で硝酸を洗い流して下さい。 精製水洗浄を２回行って下さい。通液が終了したら、減圧を解除して下さい。 （ⅲ）固相の活性化 0.1M 酢酸アンモニウム 50mL を通液します。少量がファンネルに残っている状態で調製済み 試料の通液を開始します。 精製水洗浄 酢酸アンモニウム洗浄 Ｄ− 16 4.） 通 水 試料調製 調製済み試料水を 100∼150mL/min 程度の通液速度で通水します。液切れを 起こさない セット ようにするには、試料容器を逆さにしてセットすると便利です。 コンディショニング 通 水 洗 浄 溶 出 定 容 測 定 サンプル容器への吸着が懸念される場合、サンプル容器に、精製水を追加してサンプル容器内面を洗浄しディスクに流しま す。 Ｄ− 17 5） 固相の洗浄（リンス） 0.1∼1M 酢酸アンモニウム 20mL で洗浄し、アルカリ土類金属や塩を落とします。 試料調製 事前に調 セット 製して必要量を容器に作成しておくと便利です。 コンディショニング Ex.処理例 真水：0.5M CH3COONH4 20mL 通 水 海水：0.5M CH3COONH4 50mL 洗 浄 ※ 海水では、塩分がマニホールドに残ら ないように 溶 出 事前に精製水を流すようにしてください。 注）固相の洗浄は精製水で行う事も可能です。しかし、ICP 発光測定では、試料 中カルシウム、マグネシウムが影響する場合があるため 0.5M 酢酸アンモニウムを 使用します。この洗浄で、カルシウム、マグネシウムをキレートディスクより洗い流す 定 容 測 定 事が出来ます。 6） 溶 出 （ⅰ） 圧力器の調製（溶出準備） 溶出操作は慎重に行う必要があります。特に、バキュームコントローラーでの圧力調製が必要です。溶出液が飛び跳ね ないように、バキュームコントローラーの圧力を下げて操作する必要があります。ポンプを作動させマニホールドのコックをス トップし調製します。 Ｄ− 18 （ⅱ）受器のセット コックを閉じて受器をセットします。受器は目盛りを確認（定容）したものを使用します。 ポイント 溶出液を確実に回収する為、溶出液が溶出操作時に飛散しないように、受器（ディスポーザブル試験 管）がベースの管に入るように高さを調節しておく必要があります。溶出液は最初の数滴が高濃度溶出 液である事から、操作並びにセッティングに特に注意を払う必要があります。 ポイント！ Ｄ− 19 （ⅲ） 溶 出（１回目） 溶出溶媒の 2N 硝酸 5mL を準備し、スポイトを用いてガラスファンネルを洗い流すように加えます。 コックを瞬時だけ開いて、硝酸を固相に浸透させます。１分間程度、コックを閉じたままにして静置し、 十分に固相に硝酸を馴染ませます。 コックを一瞬 OPEN に！ ファンネルを洗いこむように。 固相に溶媒を浸透させ、1 分待つ 静置後、コックを半開きにしてゆっくりと溶出させます。 Ｄ− 20 （ⅳ） 溶 出（２回目） 試料調製 １回目の溶出終了後、コックを半開きにした状態のままで２回目の溶出を行 準備しておいた２回目の溶出液（2N 硝酸）4mL を１回目の溶出と同様に操 受器には、合計 9mL の溶出液が回収されます。 います。 セット 作します。 コンディショニング 7) 定 容 通 水 マニホールドのコックを閉じて、ガラスウェアーを取り外します。溶出液の入った 受器を取り 出します。受器の目盛りにあわせて精製水で 10mL にメスアップ（定容）します。 洗 浄 8) 測 定 溶 出 測定を行います。 定 容 測 定 Ｄ− 21
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