水質モニタリングのための先進的なイオンクロマトグラフィーの研究開発動向と展望(Ⅳ): 陰及び陽イオン類の同時分離計測のためのイオン排除/イオン交換型イオンクロマトグラフィーの分離科学

摘要

種々な環境水の水質評価や環境材料の性能評価を可能にする水質モニタリング法としてのイオンクロマトグラフィー(Ion Chromatography ： IC)は，様々な分野における公定分析法への採用等を通じて，その有用性とポテンシャルが国内外で広く公認されている。そこで，著者らよって開発された水質評価にとって重要なイオン種(陰イオン類，陽イオン類，栄養塩類等)の水質モニタリングに関し，有機及び無機系のイオン交換体の有する分離機能を複合的に同時発現させて種々なイオン種の同時分離計測を可能にするイオン排除/イオン交換型ICについての分離科学の基礎とその水質モニタリングへの適用に関する研究成果を概説し，このIC技術の今後について展望する。具体的には，以下のような要素研究から構成される：(1) 弱酸性の陽イオン交換樹脂分離カラムを用いる一般的な陰及び陽イオン類の同時分離計測を可能にする導電率検出イオン排除/陽イオン交換型ICの分離科学，(2) 弱酸性の陽イオン交換樹脂分離カラムを用いる一般的な陰及び陽イオン類の同時分離計測を可能にする吸光検出イオン排除/陽イオン交換型ICの分離科学，(3) 陽イオン交換能を有する無修飾のシリカゲル分離カラムを用いるCr(Ⅲ)とCr(Ⅵ)の形態別同時分離計測を可能にするイオン排除/陽イオン交換型ICの分離科学，(4) 強塩基性の陰イオン交換樹脂分離カラムを用いる一般的な陽及び陰イオン類の同時分離計測を可能にする導電率検出イオン排除/陰イオン交換型ICの分離科学等の基礎研究成果；(5) イオン排除/イオン交換型ICの国内外における環境関連分野への応用。%Ion chromatography (IC) is recognized to be reliable, effective, and powerful analytical tool for the practical water quality monitoring of common anions and cations in various environmental waters and industrial wastewaters. The water quality monitoring using the IC is applied for the simultaneous determination of several common anions (sulfate, nitrate, nitrite, chloride, bicarbonate, etc.), the cations (sodium, potassium, ammonium, calcium, magnesium) , and the nutrients (phosphate and silicate ions) . The several IC technologies are also widely applied for the water quality evaluation to optimize the aquatic environmental management and the wastewater treatment process control. In this review article, the recent advances in the research and development regarding the novel and advanced IC methodologies based on the ion-exclusion/ion-exchange chromatography for the simultaneous separation and detection of the anions and cations are briefly described. The content of this review article is consisting of the research results of following IC methodologies ：(1) the separation sciences of simultaneous ion-exclusion/cation-exchange chromatography of the anions and cations by conductimetric detection on a weakly acidic cation-exchange resin column in the H~+-form; (2) the separation sciences of simultaneous ion-exclusion/cation-exchange chromatography of the anions and cations by UV- and visible spectrophotometric detections on a weakly acidic cation-exchange resin column in the H~+-form; (3) the separation sciences of speciation analysis of Cr (Ⅲ) and Cr (Ⅵ) by conductimetric detection on non-functionalized silica gel-based cation-exchange column in the H~+-form; (4) the separation sciences of simultaneous ion-exclusion/anion-exchange chromatography of the cations and anions by conductimetric detection on a strongly basic anion-exchange resin column in the OH~--form. (5) The demonstration of effectiveness of these novel and advanced IC technologies on practical applications to water quality monitoring of various environmental waters and industrial wastewaters.