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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025022033
(43)【公開日】2025-02-14
(54)【発明の名称】濃度比測定方法、及び濃度比測定装置
(51)【国際特許分類】
G01N 21/3577 20140101AFI20250206BHJP
G01N 21/359 20140101ALI20250206BHJP
G01N 21/27 20060101ALI20250206BHJP
【ＦＩ】
G01N21/3577
G01N21/359
G01N21/27 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023126248
(22)【出願日】2023-08-02
(71)【出願人】
【識別番号】000227180
【氏名又は名称】日置電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】小林 健二
【テーマコード（参考）】
2G059
【Ｆターム（参考）】
2G059AA01
2G059BB04
2G059CC12
2G059DD12
2G059EE01
2G059EE11
2G059FF04
2G059GG01
2G059GG02
2G059HH01
2G059JJ02
2G059JJ17
2G059KK01
2G059KK02
2G059MM01
2G059MM12
2G059MM14
(57)【要約】 （修正有）
【課題】トルエン乃至メチルシクロヘキサン含有溶液の濃度比を、長い期間にわたって広い濃度範囲でリアルタイムに信頼性の高い測定を実施することができる濃度比測定方法の提供。
【解決手段】測定開始時Ｔ０の補正波長λＣにおける溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０と、所定時間経過後Ｔ１の補正波長λＣにおける溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１と、所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１と、を測定する工程と、下記式（Ｉ）に基づき前記吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１を算出し、前記補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１に基づき、予め記録された検量線に基づいて前記トルエンの濃度ｔと前記メチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する工程と、を含む。
【選択図】図７
【解決手段】測定開始時Ｔ０の補正波長λＣにおける溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０と、所定時間経過後Ｔ１の補正波長λＣにおける溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１と、所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１と、を測定する工程と、下記式（Ｉ）に基づき前記吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１を算出し、前記補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１に基づき、予め記録された検量線に基づいて前記トルエンの濃度ｔと前記メチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する工程と、を含む。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トルエン乃至メチルシクロヘキサンを含有する溶液の濃度比を測定する濃度比測定方法であって、
測定開始時Ｔ０の補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０と、
所定時間経過後Ｔ１の前記補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１と、
所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１と、を測定する工程と、
下記式（Ｉ）に基づき前記吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１を算出し、
前記補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１に基づき、予め記録された検量線に基づいて前記トルエンの濃度ｔと前記メチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する工程と、を含み、
前記補正波長λＣにおけるトルエンのモル吸光係数及びトルエンのモル濃度の積と、前記補正波長λＣにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数及びメチルシクロヘキサンのモル濃度の積とが略等しく、
前記特定波長λＳが、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域であることを特徴とする濃度比測定方法。
測定開始時Ｔ０の補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０と、
所定時間経過後Ｔ１の前記補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１と、
所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１と、を測定する工程と、
下記式（Ｉ）に基づき前記吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１を算出し、
【数1】
前記補正波長λＣにおけるトルエンのモル吸光係数及びトルエンのモル濃度の積と、前記補正波長λＣにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数及びメチルシクロヘキサンのモル濃度の積とが略等しく、
前記特定波長λＳが、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域であることを特徴とする濃度比測定方法。
【請求項2】
前記補正波長λＣが、１１６０ｎｍ以上１１６６ｎｍ以下、１６９４ｎｍ以上１７０７ｎｍ以下、２０８６ｎｍ以上２０９０ｎｍ以下、及び２２７４ｎｍ以上２２８４ｎｍ以下の１以上の波長である請求項１に記載の濃度比測定方法。
【請求項3】
前記吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１に対する前記吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０の比Ａ（λＣ）Ｔ０／Ａ（λＣ）Ｔ１が、所定のバンド値を満たすか否かを判別し、満たす場合に測定を継続し、前記所定のバンド値を満たさない場合に測定を終了する工程と、を更に有する請求項１又は２に記載の濃度比測定方法。
【請求項4】
所定時間経過後Ｔ１の非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１を測定する工程と、
前記吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１が所定のバンド値を満たすか否かを判別し、満たす場合に測定を継続し、前記所定のバンド値を満たさない場合に測定を終了する工程と、を更に有し、
前記非吸収波長λＮにおけるトルエンのモル吸光係数と前記非吸収波長λＮにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数とがいずれも略ゼロである請求項１又は２に記載の濃度比測定方法。
前記吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１が所定のバンド値を満たすか否かを判別し、満たす場合に測定を継続し、前記所定のバンド値を満たさない場合に測定を終了する工程と、を更に有し、
前記非吸収波長λＮにおけるトルエンのモル吸光係数と前記非吸収波長λＮにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数とがいずれも略ゼロである請求項１又は２に記載の濃度比測定方法。
【請求項5】
前記非吸収波長λＮが、１０００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下、１３００ｎｍ以上１３４０ｎｍ以下、１５４０ｎｍ以上１６００ｎｍ以下の１以上の波長である請求項４に記載の濃度比測定方法。
【請求項6】
測定開始時Ｔ０の非吸収波長λＮにおける透過光強度Ｉ（λＮ）Ｔ０、及び所定時間経過後Ｔ１の前記非吸収波長λＮにおける透過光強度Ｉ（λＮ）Ｔ１を測定する工程と、
下記式（Ｖ）に基づき所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ''（λＳ）Ｔ１を算出する工程と、を更に有する請求項１又は２に記載の濃度比測定方法。
下記式（Ｖ）に基づき所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ''（λＳ）Ｔ１を算出する工程と、を更に有する請求項１又は２に記載の濃度比測定方法。
【数2】
【請求項7】
トルエン乃至メチルシクロヘキサンを含有する溶液の濃度比を測定する濃度比測定装置であって、
補正波長λＣ、及び特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度を測定する吸光度測定部と、
測定開始時Ｔ０の補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０、所定時間経過後Ｔ１の前記補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１、及び下記式（Ｉ）に基づき所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１を算出し、
前記補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１に基づき、予め記録された検量線に基づいて前記トルエンの濃度ｔと前記メチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する濃度比算出部と、
を有し、
前記補正波長λＣにおけるトルエンのモル吸光係数及びトルエンのモル濃度の積と、前記補正波長λＣにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数及びメチルシクロヘキサンのモル濃度の積とが略等しく、
前記特定波長λＳが、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域であることを特徴とする濃度比測定装置。
補正波長λＣ、及び特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度を測定する吸光度測定部と、
測定開始時Ｔ０の補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０、所定時間経過後Ｔ１の前記補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１、及び下記式（Ｉ）に基づき所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１を算出し、
【数3】
を有し、
前記補正波長λＣにおけるトルエンのモル吸光係数及びトルエンのモル濃度の積と、前記補正波長λＣにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数及びメチルシクロヘキサンのモル濃度の積とが略等しく、
前記特定波長λＳが、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域であることを特徴とする濃度比測定装置。
【請求項8】
前記補正波長λＣが、１１６０ｎｍ以上１１６６ｎｍ以下、１６９４ｎｍ以上１７０７ｎｍ以下、２０８６ｎｍ以上２０９０ｎｍ以下、及び２２７４ｎｍ以上２２８４ｎｍ以下の１以上の波長である請求項７に記載の濃度比測定装置。
【請求項9】
前記吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１に対する前記吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０の比Ａ（λＣ）Ｔ０／Ａ（λＣ）Ｔ１が、所定のバンド値を満たすか否かを判別し、前記所定のバンド値を満たす場合に測定を継続し、前記所定のバンド値を満たさない場合に測定を終了する第１の判別部を更に有する請求項７又は８に記載の濃度比測定装置。
【請求項10】
前記吸光度測定部が、所定時間経過後Ｔ１の非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１を更に測定し、
前記濃度比測定装置が、所定時間経過後Ｔ１の非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１が所定のバンド値を満たすか否かを判別し、前記所定のバンド値を満たす場合に測定を継続し、前記所定のバンド値を満たさない場合に測定を終了する第２の判別部を更に有し、
前記非吸収波長λＮにおけるトルエンのモル吸光係数と前記非吸収波長λＮにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数とがいずれも略ゼロである請求項７又は８に記載の濃度比測定装置。
前記濃度比測定装置が、所定時間経過後Ｔ１の非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１が所定のバンド値を満たすか否かを判別し、前記所定のバンド値を満たす場合に測定を継続し、前記所定のバンド値を満たさない場合に測定を終了する第２の判別部を更に有し、
前記非吸収波長λＮにおけるトルエンのモル吸光係数と前記非吸収波長λＮにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数とがいずれも略ゼロである請求項７又は８に記載の濃度比測定装置。
【請求項11】
前記非吸収波長λＮが、１０００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下、１３００ｎｍ以上１３４０ｎｍ以下、１５４０ｎｍ以上１６００ｎｍ以下の１以上の波長である請求項１０に記載の濃度比測定装置。
【請求項12】
前記吸光度測定部が、測定開始時Ｔ０の非吸収波長λＮにおける透過光強度Ｉ（λＮ）Ｔ０、及び所定時間経過後Ｔ１の前記非吸収波長λＮにおける透過光強度Ｉ（λＮ）Ｔ１を更に測定し、
前記濃度比算出部が、下記式（Ｖ）に基づき所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ''（λＳ）Ｔ１を算出する請求項７又は８に記載の濃度比測定装置。
前記濃度比算出部が、下記式（Ｖ）に基づき所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ''（λＳ）Ｔ１を算出する請求項７又は８に記載の濃度比測定装置。
【数4】
【請求項13】
前記吸光度測定部が、測定セルと、前記測定セルに収容された前記溶液に前記特定波長の光線を照射する光源と、前記溶液を透過した透過光の吸光度を測定する吸光度検出器と、を有する請求項７又は８に記載の濃度比測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、濃度比測定方法、及び濃度比測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
脱炭素型エネルギーとして、水素エネルギーの利用が推進されている。
水素は、気体のままではエネルギー密度が小さく運搬しにくいため、水素の貯蔵及び輸送技術として、例えば、水素とトルエンとを反応させて水素貯蔵体としてのメチルシクロヘキサンを合成し、メチルシクロヘキサンを輸送し、メチルシクロヘキサンから脱水素して水素を取り出す、有機ハイドライト方式と呼ばれる技術が報告されている（例えば、特許文献１など参照）。
水素は、気体のままではエネルギー密度が小さく運搬しにくいため、水素の貯蔵及び輸送技術として、例えば、水素とトルエンとを反応させて水素貯蔵体としてのメチルシクロヘキサンを合成し、メチルシクロヘキサンを輸送し、メチルシクロヘキサンから脱水素して水素を取り出す、有機ハイドライト方式と呼ばれる技術が報告されている（例えば、特許文献１など参照）。
【0003】
メチルシクロヘキサンの合成反応、又は脱水素反応におけるトルエンとメチルシクロヘキサンとの濃度比を求める方法としては、合成後の反応溶液をガスクロマトグラフィーなどの質量分析装置で測定して、反応溶液中のトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度を求め、両者の濃度から転化率を算出する方法が知られている（例えば、特許文献２など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－０９５３２９号公報
【特許文献2】特開２０２０－１５９７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来技術の前記ガスクロマトグラフィーによる測定方法では、測定試料における測定対象の成分濃度が十分に小さいことが要求されるため、測定試料をサンプリングし、溶媒で十分に希釈し、ガスクロマトグラフィー装置に呈する必要がある。したがって、従来技術の測定方法は、測定精度が高いものの、広い濃度範囲でリアルタイムに濃度を測定することができず、自動化が困難であるという問題がある。
【0006】
本開示は、トルエン乃至メチルシクロヘキサン含有溶液の濃度比を、長い期間にわたって広い濃度範囲でリアルタイムに信頼性の高い測定を実施することができる濃度比測定方法、及び濃度比測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するための手段としての、本開示の一態様による濃度比測定方法は、トルエン乃至メチルシクロヘキサンを含有する溶液の濃度比を測定する濃度比測定方法であって、
測定開始時Ｔ０の補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０を測定する工程と、
所定時間経過後Ｔ１の前記補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１を測定する工程と、
所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を測定する工程と、
下記式（Ｉ）に基づき前記吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１を算出し、
前記補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１に基づき、予め記録された検量線に基づいて前記トルエンの濃度ｔと前記メチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する工程と、を含み、
前記補正波長λＣにおけるトルエンのモル吸光係数と前記補正波長λＣにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数とが略等しく、
前記特定波長λＳが、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域である。
測定開始時Ｔ０の補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０を測定する工程と、
所定時間経過後Ｔ１の前記補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１を測定する工程と、
所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を測定する工程と、
下記式（Ｉ）に基づき前記吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１を算出し、
【数1】
前記補正波長λＣにおけるトルエンのモル吸光係数と前記補正波長λＣにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数とが略等しく、
前記特定波長λＳが、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域である。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、トルエン乃至メチルシクロヘキサン含有溶液の濃度比を、長い期間にわたって広い濃度範囲でリアルタイムに信頼性の高い測定を実施することができる濃度比測定方法、及び濃度比測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】１０００ｎｍ～２５００ｎｍにおけるトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度との関係を示すグラフである。
【図2】トルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度と決定係数との関係を示すグラフである。
【図3】１１００ｎｍ～１３００ｎｍにおけるトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度との関係を示すグラフである。
【図4】１６００ｎｍ～１８００ｎｍにおけるトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度との関係を示すグラフである。
【図5】２０００ｎｍ～２２００ｎｍにおけるトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度との関係を示すグラフである。
【図6】２２００ｎｍ～２５００ｎｍにおけるトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度との関係を示すグラフである。
【図7】第１の実施形態における濃度比測定方法の一例を示すフローチャートである。
【図8】第２の実施形態における濃度比測定方法の一例を示すフローチャートである。
【図9】１０００ｎｍ～１１００ｎｍにおけるトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度との関係を示すグラフである。
【図10】１２８０ｎｍ～１３８０ｎｍにおけるトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度との関係を示すグラフである。
【図11】１５２０ｎｍ～１６２０ｎｍにおけるトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度との関係を示すグラフである。
【図12】第３の実施形態における濃度比測定方法の一例を示すフローチャートである。
【図13】第４の実施形態における濃度比測定装置の一例を示す概略図である。
【図14】第５の実施形態における濃度比測定装置の一例を示す概略図である。
【図15】第４の実施形態における濃度比測定装置の他の例を示す概略図である。
【図16】第４の実施形態における濃度比測定装置の他の例を示す概略図である。
【図17】第４の実施形態における濃度比測定装置の他の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、各実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。
【0011】
（濃度比測定方法、及び濃度比測定装置）
本開示の濃度比測定方法は、吸光度測定工程と、濃度比算出工程と、を含み、第１の判別工程、第２の判別工程を有することが好ましく、更に必要に応じて、波長設定工程、検量線作成工程などのその他の工程を有する。
本開示の濃度比測定装置は、吸光度測定部と、濃度比算出部と、を有し、第１の判別部、第２の判別部を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の部材を有する。
以下に、前記濃度比測定方法、及び前記濃度比測定装置に共通する事項について、併せて説明する。
本開示の濃度比測定方法は、吸光度測定工程と、濃度比算出工程と、を含み、第１の判別工程、第２の判別工程を有することが好ましく、更に必要に応じて、波長設定工程、検量線作成工程などのその他の工程を有する。
本開示の濃度比測定装置は、吸光度測定部と、濃度比算出部と、を有し、第１の判別部、第２の判別部を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の部材を有する。
以下に、前記濃度比測定方法、及び前記濃度比測定装置に共通する事項について、併せて説明する。
【0012】
－メチルシクロヘキサンの合成反応、及び脱水素反応－
まず、水素貯蔵体としてのメチルシクロヘキサンの合成反応、及び水素を取り出す反応である脱水素反応について説明する。
トルエン（Ｃ６Ｈ５ＣＨ３）と水素（Ｈ２）とを反応させて水素貯蔵体としてのメチルシクロヘキサン（Ｃ６Ｈ１１ＣＨ３）を合成する反応（水素付加反応とも称する）は、下記反応式（１）により表される。
まず、水素貯蔵体としてのメチルシクロヘキサンの合成反応、及び水素を取り出す反応である脱水素反応について説明する。
トルエン（Ｃ６Ｈ５ＣＨ３）と水素（Ｈ２）とを反応させて水素貯蔵体としてのメチルシクロヘキサン（Ｃ６Ｈ１１ＣＨ３）を合成する反応（水素付加反応とも称する）は、下記反応式（１）により表される。
【0013】
＜反応式（１）＞
Ｃ６Ｈ５ＣＨ３ ＋ ３Ｈ２ → Ｃ６Ｈ１１ＣＨ３
Ｃ６Ｈ５ＣＨ３ ＋ ３Ｈ２ → Ｃ６Ｈ１１ＣＨ３
【0014】
前記メチルシクロヘキサンの合成反応としては、公知の方法により実施することができ、例えば、トルエンと水素とを反応させる方法；トルエンを直接電気化学反応させることにより、水素ガスを経由せずに水とトルエンからメチルシクロヘキサンを合成する方法；などが挙げられる。
水素付加反応が開始されると、水素付加反応自体は発熱反応であるため、通常、反応系を冷却する必要がある。反応温度がメチルシクロヘキサンの大気圧下での沸点１００.９℃を大幅に超えると、メチルシクロヘキサンの合成効率（以下、「転化率」と称することがある）が低下する。そのため、例えば、冷却装置や冷却水ラインを使用して、反応温度が上昇し過ぎないように維持することが好ましい。前記反応温度としては、通常、８０℃～１００℃であり、８５℃～９８℃が好ましく、８５℃～９６℃がより好ましい。
水素付加反応が開始されると、水素付加反応自体は発熱反応であるため、通常、反応系を冷却する必要がある。反応温度がメチルシクロヘキサンの大気圧下での沸点１００.９℃を大幅に超えると、メチルシクロヘキサンの合成効率（以下、「転化率」と称することがある）が低下する。そのため、例えば、冷却装置や冷却水ラインを使用して、反応温度が上昇し過ぎないように維持することが好ましい。前記反応温度としては、通常、８０℃～１００℃であり、８５℃～９８℃が好ましく、８５℃～９６℃がより好ましい。
【0015】
メチルシクロヘキサンから水素を取り出す脱水素反応は、前記反応式（１）の逆反応である、下記反応式（２）により表される。
前記脱水素反応としては、公知の方法により実施することができる。
前記脱水素反応としては、公知の方法により実施することができる。
【0016】
＜反応式（２）＞
Ｃ６Ｈ１１ＣＨ３ → Ｃ６Ｈ５ＣＨ３ ＋ ３Ｈ２
Ｃ６Ｈ１１ＣＨ３ → Ｃ６Ｈ５ＣＨ３ ＋ ３Ｈ２
【0017】
前記濃度比測定方法、及び濃度比測定装置は、このようなメチルシクロヘキサンの合成反応、乃至脱水素反応の溶液における、トルエンとメチルシクロヘキサンとの濃度比の測定に好適に適用することができる。
前記濃度比測定方法、及び濃度比測定装置によれば、従来技術の前記ガスクロマトグラフィーによる測定方法において必要とされる希釈処理を行うことなく、メチルシクロヘキサン０体積％から１００体積％までの広い濃度範囲で前記濃度比を測定することができるため、リアルタイムでの測定が可能となり、自動化による測定が可能となる。
反応後の溶液において前記濃度比を測定することにより、得られた反応溶液のメチルシクロヘキサンの転化率や脱水素効率を広い濃度範囲で簡便に評価することができる。
反応過程の溶液において前記濃度比をリアルタイムで測定することができ、これにより、反応装置や反応条件の最適化を図ることができる。
加えて、特定波長における吸光度を、補正波長を用いて補正することで、長い期間にわたって広い濃度範囲でリアルタイムに信頼性の高い測定を実施することができる。
前記濃度比測定方法、及び濃度比測定装置によれば、従来技術の前記ガスクロマトグラフィーによる測定方法において必要とされる希釈処理を行うことなく、メチルシクロヘキサン０体積％から１００体積％までの広い濃度範囲で前記濃度比を測定することができるため、リアルタイムでの測定が可能となり、自動化による測定が可能となる。
反応後の溶液において前記濃度比を測定することにより、得られた反応溶液のメチルシクロヘキサンの転化率や脱水素効率を広い濃度範囲で簡便に評価することができる。
反応過程の溶液において前記濃度比をリアルタイムで測定することができ、これにより、反応装置や反応条件の最適化を図ることができる。
加えて、特定波長における吸光度を、補正波長を用いて補正することで、長い期間にわたって広い濃度範囲でリアルタイムに信頼性の高い測定を実施することができる。
【0018】
＜溶液＞
測定対象である、前記トルエン乃至メチルシクロヘキサンを含有する溶液とは、トルエン及びメチルシクロヘキサンの少なくともいずれかを含有する溶液であり、トルエン及びメチルシクロヘキサンのいずれか一方を含有する溶液であってもよく、トルエン及びメチルシクロヘキサンの両方を含み、トルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍが任意の濃度比であってもよく、いずれの場合も好適に測定することができる。
測定対象である、前記トルエン乃至メチルシクロヘキサンを含有する溶液とは、トルエン及びメチルシクロヘキサンの少なくともいずれかを含有する溶液であり、トルエン及びメチルシクロヘキサンのいずれか一方を含有する溶液であってもよく、トルエン及びメチルシクロヘキサンの両方を含み、トルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍが任意の濃度比であってもよく、いずれの場合も好適に測定することができる。
【0019】
前記溶液は、トルエン及びメチルシクロヘキサンの少なくともいずれかを含み、更に必要に応じて、その他の成分を含んでいてもよいが、実質的にトルエン及びメチルシクロヘキサンの少なくともいずれかからなることが好ましい。
前記溶液におけるトルエン及びメチルシクロヘキサンの少なくともいずれかの含有量としては、前記溶液の全量に対する体積比で、９５体積％以上が好ましく、９８体積％以上がより好ましく、９９体積％以上が更に好ましい。
前記溶液におけるトルエン及びメチルシクロヘキサンの少なくともいずれかの含有量としては、前記溶液の全量に対する体積比で、９５体積％以上が好ましく、９８体積％以上がより好ましく、９９体積％以上が更に好ましい。
【0020】
前記その他の成分としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ベンゼン、メタン等の副産物；メチルシクロヘキサンの合成反応や脱水素反応における触媒や反応装置由来の成分；などが挙げられる。
【0021】
［第１の実施形態］
＜吸光度測定工程、及び吸光度測定部＞
前記吸光度測定工程は、補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度を測定する工程であり、前記吸光度測定部により好適に実施することができる。
前記吸光度測定部は、補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度を測定する部であり、具体的には、測定セルと、前記測定セルに収容された前記溶液に特定波長の光線を照射する光源と、前記溶液を透過した透過光の吸光度を測定する吸光度検出器と、を有することが好ましく、更に必要に応じて、レンズ、分光器、光ファイバなどを有する。
＜吸光度測定工程、及び吸光度測定部＞
前記吸光度測定工程は、補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度を測定する工程であり、前記吸光度測定部により好適に実施することができる。
前記吸光度測定部は、補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度を測定する部であり、具体的には、測定セルと、前記測定セルに収容された前記溶液に特定波長の光線を照射する光源と、前記溶液を透過した透過光の吸光度を測定する吸光度検出器と、を有することが好ましく、更に必要に応じて、レンズ、分光器、光ファイバなどを有する。
【0022】
＜濃度比算出工程、及び濃度比算出部＞
前記濃度比算出工程は、下記式（Ｉ）に基づき所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１を算出し、前記補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１に基づき、予め記録された検量線に基づいて前記トルエンの濃度ｔと前記メチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する工程であり、前記濃度比算出部により好適に実施することができる。
前記濃度比算出部は、下記式（Ｉ）に基づき所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１を算出し、前記補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１に基づき、予め記録された検量線に基づいて前記トルエンの濃度ｔと前記メチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する部であり、例えば、式（Ｉ）、並びに以下に説明する式（１）及び（２）に基づき、濃度比を算出するプログラムが格納されたコンピュータなどが挙げられる。
前記濃度比算出工程は、下記式（Ｉ）に基づき所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１を算出し、前記補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１に基づき、予め記録された検量線に基づいて前記トルエンの濃度ｔと前記メチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する工程であり、前記濃度比算出部により好適に実施することができる。
前記濃度比算出部は、下記式（Ｉ）に基づき所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１を算出し、前記補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１に基づき、予め記録された検量線に基づいて前記トルエンの濃度ｔと前記メチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する部であり、例えば、式（Ｉ）、並びに以下に説明する式（１）及び（２）に基づき、濃度比を算出するプログラムが格納されたコンピュータなどが挙げられる。
【0023】
【数2】
Ａ（λＣ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の補正波長λＣにおける溶液の吸光度［Ａ．Ｕ．］
Ａ（λＳ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける溶液の吸光度［Ａ．Ｕ．］
【0024】
前記吸光度測定工程及び吸光度測定部は、具体的には、測定開始時Ｔ０の補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０と、所定時間経過後Ｔ１の前記補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１と、所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１と、を少なくとも測定する。
【0025】
前記測定開始時Ｔ０としては、特に制限はなく目的に応じて適宜任意の時点を設定してよいが、使用する吸光度測定部のキャリブレーションを行った時点、又はキャリブレーション時点から一定時間経過後の間のいずれかの時点であることが好ましい。
ここで、一定時間とは、キャリブレーションの後、吸光度測定部の誤差が生じていないと見なすことができる時間を意味する。
前記測定開始時Ｔ０から所定時間経過後Ｔ１における時刻Ｔ１又は所定時間としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。
ここで、一定時間とは、キャリブレーションの後、吸光度測定部の誤差が生じていないと見なすことができる時間を意味する。
前記測定開始時Ｔ０から所定時間経過後Ｔ１における時刻Ｔ１又は所定時間としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。
【0026】
－特定波長λＳ－
前記特定波長λＳとしては、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域である。
前記特定波長λＳとしては、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域である。
【0027】
図１は、１０００ｎｍ～２５００ｎｍにおけるトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度との関係を示すグラフである。
図２は、トルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度と決定係数との関係を示すグラフであり、図１のグラフに決定係数の関係を重ねて示したグラフである。
図１～２中、縦軸は吸光度を示し、横軸は波長を示す。トルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍが、体積［Ｌ］の比で、それぞれ０：１００、１０：９０、３０：７０、５０：５０、７０：３０、９０：１０、及び１００：０となるように調整した溶液（図１～２中、Ｔ００Ｍ１００、Ｔ１０Ｍ９０、Ｔ３０Ｍ７０、Ｔ５０Ｍ５０、Ｔ７０Ｍ３０、及びＴ１００Ｍ００と表記する）を用い、それぞれの溶液について、波長１０００［ｎｍ］～２５００［ｎｍ］における吸光度を測定した。
図２中、太線は決定係数Ｒ２（相関係数Ｒの二乗：Ｒ２）を示し、右側の縦軸は決定係数を示す。
図２は、トルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度と決定係数との関係を示すグラフであり、図１のグラフに決定係数の関係を重ねて示したグラフである。
図１～２中、縦軸は吸光度を示し、横軸は波長を示す。トルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍが、体積［Ｌ］の比で、それぞれ０：１００、１０：９０、３０：７０、５０：５０、７０：３０、９０：１０、及び１００：０となるように調整した溶液（図１～２中、Ｔ００Ｍ１００、Ｔ１０Ｍ９０、Ｔ３０Ｍ７０、Ｔ５０Ｍ５０、Ｔ７０Ｍ３０、及びＴ１００Ｍ００と表記する）を用い、それぞれの溶液について、波長１０００［ｎｍ］～２５００［ｎｍ］における吸光度を測定した。
図２中、太線は決定係数Ｒ２（相関係数Ｒの二乗：Ｒ２）を示し、右側の縦軸は決定係数を示す。
【0028】
図１～２、及び以下に示す実施例から明らかな通り、特定波長λＳは、トルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍと、吸光度との間に良好な相関関係が得られる、決定係数が１に近い波長乃至波長域である。
したがって、特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度を測定し、これに基づき濃度比ｔ：ｍを算出することにより、メチルシクロヘキサン０体積％から１００体積％までの広い濃度範囲で前記濃度比を測定することができ、また、溶液の前処理なしに、リアルタイムに前記濃度比を測定することができる。
したがって、特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度を測定し、これに基づき濃度比ｔ：ｍを算出することにより、メチルシクロヘキサン０体積％から１００体積％までの広い濃度範囲で前記濃度比を測定することができ、また、溶液の前処理なしに、リアルタイムに前記濃度比を測定することができる。
【0029】
なお、前記溶液がその他の成分を含み、その他の成分が、その他の成分に固有の波長における溶液の吸光度に影響を及ぼす場合には、その他の成分に固有の波長を含まないように前記特定波長を設定することにより、測定精度の高い濃度比測定方法を実施することができる。
【0030】
－補正波長λＣ－
前記補正波長λＣは、前記補正波長λＣにおけるトルエンのモル吸光係数及びトルエンのモル濃度の積と、前記補正波長λＣにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数及びメチルシクロヘキサンのモル濃度の積とが略等しい波長である。
言い換えると、前記補正波長λＣは、前記溶液のトルエン及びメチルシクロヘキサンの濃度比によらず、一定の吸光度を示す波長である。
前記補正波長λＣは、１１６０ｎｍ以上１１６６ｎｍ以下、１６９４ｎｍ以上１７０７ｎｍ以下、２０８６ｎｍ以上２０９０ｎｍ以下、及び２２７４ｎｍ以上２２８４ｎｍ以下の１以上の波長であることが好ましい。
前記補正波長λＣは、前記補正波長λＣにおけるトルエンのモル吸光係数及びトルエンのモル濃度の積と、前記補正波長λＣにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数及びメチルシクロヘキサンのモル濃度の積とが略等しい波長である。
言い換えると、前記補正波長λＣは、前記溶液のトルエン及びメチルシクロヘキサンの濃度比によらず、一定の吸光度を示す波長である。
前記補正波長λＣは、１１６０ｎｍ以上１１６６ｎｍ以下、１６９４ｎｍ以上１７０７ｎｍ以下、２０８６ｎｍ以上２０９０ｎｍ以下、及び２２７４ｎｍ以上２２８４ｎｍ以下の１以上の波長であることが好ましい。
【0031】
特定波長における吸光度によって濃度比が測定できる一方で、例えば、トルエン及びメチルシクロヘキサンの水素化及び脱水素化の反応を進行しながら、１時間以上の長い期間にわたって濃度比の測定を行う場合には、測定装置のキャリブレーションを行っても、経時により測定誤差が生じる恐れがあり、例えば、測定セルの光路長が変わってしまう場合がある。
吸光度は光路長に比例するため、例えば、測定セルの光路長が１０％長くなると、吸光度も１０％増え、測定誤差が生じる。
吸光度は光路長に比例するため、例えば、測定セルの光路長が１０％長くなると、吸光度も１０％増え、測定誤差が生じる。
【0032】
図３は、１１００ｎｍ～１３００ｎｍにおけるトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度との関係を示すグラフであり、図１のグラフから、１１００ｎｍ～１３００ｎｍの波長を限定して拡大したグラフである。
図３中、波長１１６３ｎｍ近辺の溶液の吸光度は、溶液の濃度比によらず一定の吸光度を示すことが分かる。
ここで、補正波長λＣにおける吸光度Ａ（λＣ）は下記式（ＩＩ）で表すことができる。
図３中、波長１１６３ｎｍ近辺の溶液の吸光度は、溶液の濃度比によらず一定の吸光度を示すことが分かる。
ここで、補正波長λＣにおける吸光度Ａ（λＣ）は下記式（ＩＩ）で表すことができる。
【数3】
【0033】
Ａ（λＣ）： 補正波長λＣにおける吸光度［Ａ．Ｕ．］
αＴ（λＣ）： λＣにおけるトルエンのモル吸光係数［Ｌ・ｍｏｌ－１・ｃｍ－１］
αＭ（λＣ）： λＣにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数［Ｌ・ｍｏｌ－１・ｃｍ－１］
Ｄ： 光路長［ｃｍ］
ｃＴ： トルエンのモル濃度［ｍｏｌ・Ｌ－１］
ｃＭ： メチルシクロヘキサンのモル濃度［ｍｏｌ・Ｌ－１］
ｔ： 溶液中のトルエンの濃度比（体積比）
ｍ： 溶液中のメチルシクロヘキサンの濃度比（体積比）
ただし、ｔ＋ｍ＝１
αＴ（λＣ）： λＣにおけるトルエンのモル吸光係数［Ｌ・ｍｏｌ－１・ｃｍ－１］
αＭ（λＣ）： λＣにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数［Ｌ・ｍｏｌ－１・ｃｍ－１］
Ｄ： 光路長［ｃｍ］
ｃＴ： トルエンのモル濃度［ｍｏｌ・Ｌ－１］
ｃＭ： メチルシクロヘキサンのモル濃度［ｍｏｌ・Ｌ－１］
ｔ： 溶液中のトルエンの濃度比（体積比）
ｍ： 溶液中のメチルシクロヘキサンの濃度比（体積比）
ただし、ｔ＋ｍ＝１
【0034】
溶液の濃度比によらず一定の吸光度を示すことから、補正波長λＣにおけるトルエンのモル吸光係数及びトルエンのモル濃度の積と、前記補正波長λＣにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数及びメチルシクロヘキサンのモル濃度の積とが等しい。したがって、式：αＴ（λＣ）×ｃＴ＝αＭ（λＣ）×ｃＭを代入すると、下記式（ＩＩＩ）で表すことができる。
【数4】
【0035】
前記式（ＩＩＩ）から、補正波長λＣにおける吸光度Ａ（λＣ）は、溶液の濃度比によらず、光路長Ｄに比例することが分かる。
したがって、下記式（ＩＶ）と表すことができ、溶液の濃度比によらず、測定開始時Ｔ０から所定時間経過後Ｔ１の吸光度の変化は、測定開始時Ｔ０から所定時間経過後Ｔ１の光路長の変化と等しいことが分かる。
Ａ（λＣ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の補正波長λＣにおける溶液の吸光度［Ａ．Ｕ．］
Ａ（λＣ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の補正波長λＣにおける溶液の吸光度［Ａ．Ｕ．］
ＤＴ０： 測定開始時Ｔ０の光路長［ｃｍ］
ＤＴ１： 所定時間経過後Ｔ１の光路長［ｃｍ］
したがって、下記式（ＩＶ）と表すことができ、溶液の濃度比によらず、測定開始時Ｔ０から所定時間経過後Ｔ１の吸光度の変化は、測定開始時Ｔ０から所定時間経過後Ｔ１の光路長の変化と等しいことが分かる。
【数5】
Ａ（λＣ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の補正波長λＣにおける溶液の吸光度［Ａ．Ｕ．］
ＤＴ０： 測定開始時Ｔ０の光路長［ｃｍ］
ＤＴ１： 所定時間経過後Ｔ１の光路長［ｃｍ］
【0036】
したがって、下記式（Ｉ）に基づき、前記式（ＩＶ）の係数（補正係数と称することがある）を掛けることにより、所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正することができる。
言い換えると、トルエン及びメチルシクロヘキサンの水素化及び脱水素化の反応が進行して、刻々とその濃度比が変化する状況にあっても、補正波長λＣにおける吸光度Ａ（λＣ）については前記式（ＩＶ）の関係が成立し、下記式（Ｉ）に基づき、補正係数により所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正することができる。
算出した補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１に基づき濃度比を算出することにより、長い期間にわたって広い濃度範囲でリアルタイムに信頼性の高い測定を実施することができる。
言い換えると、トルエン及びメチルシクロヘキサンの水素化及び脱水素化の反応が進行して、刻々とその濃度比が変化する状況にあっても、補正波長λＣにおける吸光度Ａ（λＣ）については前記式（ＩＶ）の関係が成立し、下記式（Ｉ）に基づき、補正係数により所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正することができる。
算出した補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１に基づき濃度比を算出することにより、長い期間にわたって広い濃度範囲でリアルタイムに信頼性の高い測定を実施することができる。
【数6】
【0037】
上記の補正波長λＣの説明は、１１６３ｎｍ近辺（図３参照）に加えて、１７０６ｎｍ近辺（図４参照）、２０９０ｎｍ近辺（図５参照）、及び２２８４ｎｍ近辺（図６参照）にも同様に適用することができ、これらの補正波長λＣにより光路長の補正を行うことができる。
図４～６は、それぞれ１６００ｎｍ～１８００ｎｍ、２０００ｎｍ～２２００ｎｍ、及び２２００ｎｍ～２５００ｎｍにおけるトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度との関係を示すグラフである。
図４～６中、それぞれ１７０６ｎｍ近辺（図４参照）、２０９０ｎｍ近辺（図５参照）、及び２２８４ｎｍ近辺（図６参照）における溶液の吸光度は、１１６３ｎｍ近辺（図３参照）と同様に、溶液の濃度比によらず一定の吸光度を示すことが分かる。
図４～６は、それぞれ１６００ｎｍ～１８００ｎｍ、２０００ｎｍ～２２００ｎｍ、及び２２００ｎｍ～２５００ｎｍにおけるトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度との関係を示すグラフである。
図４～６中、それぞれ１７０６ｎｍ近辺（図４参照）、２０９０ｎｍ近辺（図５参照）、及び２２８４ｎｍ近辺（図６参照）における溶液の吸光度は、１１６３ｎｍ近辺（図３参照）と同様に、溶液の濃度比によらず一定の吸光度を示すことが分かる。
【0038】
図７に、第１の実施形態における濃度比測定方法の一例を示すフローチャートを示す。
まず、測定開始時Ｔ０の補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０を測定する（ステップＳ１－１）、次いで、所定時間経過後Ｔ１の前記補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１を測定し（ステップＳ１－２）、同時に、所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を測定する（ステップＳ１－３）。
式（Ｉ）に基づき吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１を算出し（ステップＳ２－１）、算出した補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１及び式（２）に基づきトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比ｔ：ｍを算出する（ステップＳ２－２）。
まず、測定開始時Ｔ０の補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０を測定する（ステップＳ１－１）、次いで、所定時間経過後Ｔ１の前記補正波長λＣにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１を測定し（ステップＳ１－２）、同時に、所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を測定する（ステップＳ１－３）。
式（Ｉ）に基づき吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１を算出し（ステップＳ２－１）、算出した補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１及び式（２）に基づきトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比ｔ：ｍを算出する（ステップＳ２－２）。
【0039】
［第２の実施形態］
前記濃度比測定方法は、更に、第１の判別工程として、補正係数に基づいて測定の異常及び正常を判別する工程を更に有することが好ましい。
すなわち、前記濃度比測定方法は、前記吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０に対する前記吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１の比である補正係数Ａ（λＣ）Ｔ０／Ａ（λＣ）Ｔ１が、所定のバンド値を満たすか否かを判別し、前記所定のバンド値を満たす場合に測定を継続し、前記所定のバンド値を満たさない場合に測定を終了する工程と、を更に有することが好ましい。
また、前記濃度比測定装置は、前記吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１に対する前記吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０の比Ａ（λＣ）Ｔ０／Ａ（λＣ）Ｔ１が、所定のバンド値を満たすか否かを判別し、前記所定のバンド値を満たす場合に測定を継続し、前記所定のバンド値を満たさない場合に測定を終了する第１の判別部を更に有することが好ましい。
前記濃度比測定方法は、更に、第１の判別工程として、補正係数に基づいて測定の異常及び正常を判別する工程を更に有することが好ましい。
すなわち、前記濃度比測定方法は、前記吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０に対する前記吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１の比である補正係数Ａ（λＣ）Ｔ０／Ａ（λＣ）Ｔ１が、所定のバンド値を満たすか否かを判別し、前記所定のバンド値を満たす場合に測定を継続し、前記所定のバンド値を満たさない場合に測定を終了する工程と、を更に有することが好ましい。
また、前記濃度比測定装置は、前記吸光度Ａ（λＣ）Ｔ１に対する前記吸光度Ａ（λＣ）Ｔ０の比Ａ（λＣ）Ｔ０／Ａ（λＣ）Ｔ１が、所定のバンド値を満たすか否かを判別し、前記所定のバンド値を満たす場合に測定を継続し、前記所定のバンド値を満たさない場合に測定を終了する第１の判別部を更に有することが好ましい。
【0040】
前記所定のバンド値としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、０．９以上１．１以下が好ましく、０．９５以上１．０５以下がより好ましく、０．９７以上１．０３以下がより好ましい。
これにより、前記比Ａ（λＣ）Ｔ０／Ａ（λＣ）Ｔ１が、所定のバンド値を満たさない異常値を示す場合には、光路長が想定よりも変化して測定系に異常が生じたと判断することができ、測定を終了する。所定バンド値を満たす場合には、想定の範囲で測定を実施できているので、測定を継続することができる。
これにより、前記比Ａ（λＣ）Ｔ０／Ａ（λＣ）Ｔ１が、所定のバンド値を満たさない異常値を示す場合には、光路長が想定よりも変化して測定系に異常が生じたと判断することができ、測定を終了する。所定バンド値を満たす場合には、想定の範囲で測定を実施できているので、測定を継続することができる。
【0041】
図８に、第２の実施形態における濃度比測定方法の一例を示すフローチャートを示す。
ステップＳ１－３に続いて、ステップＳ３として、Ａ（λＣ）Ｔ０／Ａ（λＣ）Ｔ１が、所定のバンド値を満たすか否かを判別する工程を実施すること以外は、図７に示すフローチャートと同様である。
ステップＳ１－３に続いて、ステップＳ３として、Ａ（λＣ）Ｔ０／Ａ（λＣ）Ｔ１が、所定のバンド値を満たすか否かを判別する工程を実施すること以外は、図７に示すフローチャートと同様である。
【0042】
［第３の実施形態］
前記濃度比測定方法は、更に、第２の判別工程として、非吸収波長の吸光度に基づいて測定の異常及び正常を判別する工程を更に有することが好ましい。
すなわち、前記濃度比測定方法は、所定時間経過後Ｔ１の非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１を測定する工程と、前記吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１が所定のバンド値を満たすか否かを判別し、前記所定のバンド値を満たす場合に測定を継続し、前記所定のバンド値を満たさない場合に測定を終了する工程と、を更に有することが好ましい。
また、前記濃度比測定装置は、前記吸光度測定部が、所定時間経過後Ｔ１の非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１を更に測定し、前記濃度比測定装置が、所定時間経過後Ｔ１の非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１が所定のバンド値を満たすか否かを判別し、前記所定のバンド値を満たす場合に測定を継続し、前記所定のバンド値を満たさない場合に測定を終了する第２の判別部を更に有することが好ましい。
前記濃度比測定方法は、更に、第２の判別工程として、非吸収波長の吸光度に基づいて測定の異常及び正常を判別する工程を更に有することが好ましい。
すなわち、前記濃度比測定方法は、所定時間経過後Ｔ１の非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１を測定する工程と、前記吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１が所定のバンド値を満たすか否かを判別し、前記所定のバンド値を満たす場合に測定を継続し、前記所定のバンド値を満たさない場合に測定を終了する工程と、を更に有することが好ましい。
また、前記濃度比測定装置は、前記吸光度測定部が、所定時間経過後Ｔ１の非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１を更に測定し、前記濃度比測定装置が、所定時間経過後Ｔ１の非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１が所定のバンド値を満たすか否かを判別し、前記所定のバンド値を満たす場合に測定を継続し、前記所定のバンド値を満たさない場合に測定を終了する第２の判別部を更に有することが好ましい。
【0043】
－非吸収波長λＮ－
前記非吸収波長λＮは、前記非吸収波長λＮにおけるトルエンのモル吸光係数と前記非吸収波長λＮにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数とがいずれも略ゼロである波長である。
言い換えると、前記非吸収波長λＮは、前記溶液のトルエン及びメチルシクロヘキサンの濃度比によらず、吸光度がほぼ検出されない波長であり、トルエン及びメチルシクロヘキサンのいずれによってもほぼ吸収されない波長である。
前記非吸収波長λＮが、１０００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下、１３００ｎｍ以上１３４０ｎｍ以下、１５４０ｎｍ以上１６００ｎｍ以下の１以上の波長であることが好ましい。
前記非吸収波長λＮは、前記非吸収波長λＮにおけるトルエンのモル吸光係数と前記非吸収波長λＮにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数とがいずれも略ゼロである波長である。
言い換えると、前記非吸収波長λＮは、前記溶液のトルエン及びメチルシクロヘキサンの濃度比によらず、吸光度がほぼ検出されない波長であり、トルエン及びメチルシクロヘキサンのいずれによってもほぼ吸収されない波長である。
前記非吸収波長λＮが、１０００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下、１３００ｎｍ以上１３４０ｎｍ以下、１５４０ｎｍ以上１６００ｎｍ以下の１以上の波長であることが好ましい。
【0044】
前記所定のバンド値としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、０以上０．１以下が好ましく、０以上０．０５以下がより好ましく、０以上０．０３以下がより好ましい。
これにより、前記吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１が、所定のバンド値を満たさない異常値を示す場合には、光源の出力が想定よりも変化して測定系に異常が生じたと判断することができ、測定を終了する。所定バンド値を満たす場合には、想定の範囲で測定を実施できているので、測定を継続することができる。
これにより、前記吸光度Ａ（λＮ）Ｔ１が、所定のバンド値を満たさない異常値を示す場合には、光源の出力が想定よりも変化して測定系に異常が生じたと判断することができ、測定を終了する。所定バンド値を満たす場合には、想定の範囲で測定を実施できているので、測定を継続することができる。
【0045】
図９～１１は、それぞれ１０００ｎｍ～１１００ｎｍ、１２８０ｎｍ～１３８０ｎｍ、及び１５２０ｎｍ～１６２０ｎｍにおけるトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度との関係を示すグラフである。
図９～１１中、それぞれ１０００ｎｍ～１１００ｎｍ（図９参照）、１３００ｎｍ～１３４０ｎｍ（図１０参照）、及び１５４０ｎｍ～１６００ｎｍ（図１１参照）における溶液の吸光度は、溶液の濃度比によらず吸光度が略ゼロであることが分かる。
このことはこの近辺の波長は、トルエン及びメチルシクロヘキサンいずれにおいても吸収されないということを意味する。
図９～１１中、それぞれ１０００ｎｍ～１１００ｎｍ（図９参照）、１３００ｎｍ～１３４０ｎｍ（図１０参照）、及び１５４０ｎｍ～１６００ｎｍ（図１１参照）における溶液の吸光度は、溶液の濃度比によらず吸光度が略ゼロであることが分かる。
このことはこの近辺の波長は、トルエン及びメチルシクロヘキサンいずれにおいても吸収されないということを意味する。
【0046】
１５６０ｎｍ近辺（図１１参照）を例として説明すると、もし、１５６０ｎｍ近辺の吸光度が変化している場合、それは光源の変化を表している。吸収しない波長で吸光度が大きくなっているということは、何らかの原因で光源が劣化し、光束が低下していることが考えられる。
一方、１５６０ｎｍ近辺の吸光度が小さくなっている（具体的にはマイナスになる）場合、何らかの原因で、例えば光源の駆動電流が増えるなどして、光源が明るくなっている可能性がある。
このように、非吸収波長λＮの吸光度が大きく変化したときには計測を中断し、再度キャリブレーションをとるようにする。
一方、１５６０ｎｍ近辺の吸光度が小さくなっている（具体的にはマイナスになる）場合、何らかの原因で、例えば光源の駆動電流が増えるなどして、光源が明るくなっている可能性がある。
このように、非吸収波長λＮの吸光度が大きく変化したときには計測を中断し、再度キャリブレーションをとるようにする。
【0047】
図１２に、第３の実施形態における濃度比測定方法の一例を示すフローチャートを示す。
ステップＳ３に続いて、ステップＳ４として、非吸収吸光度Ａ（λN）Ｔ１が所定バンド値を満たすか否かを判別する工程を実施すること以外は、図８に示すフローチャートと同様である。
なお、ステップＳ３又はステップＳ４の一方のみを実施してもよい。また、ステップＳ３及びステップＳ４を実施する順番は、入れ替え可能であり、同時に行ってもよい。
ステップＳ３に続いて、ステップＳ４として、非吸収吸光度Ａ（λN）Ｔ１が所定バンド値を満たすか否かを判別する工程を実施すること以外は、図８に示すフローチャートと同様である。
なお、ステップＳ３又はステップＳ４の一方のみを実施してもよい。また、ステップＳ３及びステップＳ４を実施する順番は、入れ替え可能であり、同時に行ってもよい。
【0048】
［第４の実施形態：光源の変動を補正する態様］
前記濃度比測定方法は、非吸収波長λＮの吸光度に基づいて光源の変動を補正する工程（第２の補正工程）を更に有することが好ましい。
すなわち、前記濃度比測定方法は、測定開始時Ｔ０の非吸収波長λＮにおける透過光強度Ｉ（λＮ）Ｔ０、及び所定時間経過後Ｔ１の前記非吸収波長λＮにおける透過光強度Ｉ（λＮ）Ｔ１を測定する工程と、
下記式（Ｖ）に基づき所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ''（λＳ）Ｔ１を算出する工程と、を更に有することが好ましい。
Ａ（λＳ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける溶液の吸光度［Ａ．Ｕ．］
Ｉ（λＮ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の非吸収波長λＮにおける透過光強度
Ｉ（λＮ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の非吸収波長λＮにおける透過光強度
前記濃度比測定方法は、非吸収波長λＮの吸光度に基づいて光源の変動を補正する工程（第２の補正工程）を更に有することが好ましい。
すなわち、前記濃度比測定方法は、測定開始時Ｔ０の非吸収波長λＮにおける透過光強度Ｉ（λＮ）Ｔ０、及び所定時間経過後Ｔ１の前記非吸収波長λＮにおける透過光強度Ｉ（λＮ）Ｔ１を測定する工程と、
下記式（Ｖ）に基づき所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ''（λＳ）Ｔ１を算出する工程と、を更に有することが好ましい。
【数7】
Ｉ（λＮ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の非吸収波長λＮにおける透過光強度
Ｉ（λＮ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の非吸収波長λＮにおける透過光強度
【0049】
ここで、式（Ｉ）に基づく光源の変動の補正と、式（Ｖ）に基づく補正とを行う場合、補正の順番としては、特に制限なく、目的に応じて適宜選択することができ、いずれを先に行ってもよいが、先に式（Ｖ）に基づく補正を行い、算出された補正値Ａ''（λＳ）Ｔ１を式（Ｉ）における吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１に代入することが好ましい。
すなわち、式（Ｉ）における特定波長λＳ及び補正波長λＣの吸光度は、光源の変動の影響を受ける一方で、式（Ｖ）における非吸収波長λＮの吸光度がほぼ０なので、式（Ｖ）は、光路長の影響をほぼ受けないと考えられる。そのため、先に式（Ｖ）により光源の変動の影響を補正した後に、補正値Ａ''（λＳ）Ｔ１を用いて式（Ｉ）により光路長の補正を行うことが好ましい。
すなわち、式（Ｉ）における特定波長λＳ及び補正波長λＣの吸光度は、光源の変動の影響を受ける一方で、式（Ｖ）における非吸収波長λＮの吸光度がほぼ０なので、式（Ｖ）は、光路長の影響をほぼ受けないと考えられる。そのため、先に式（Ｖ）により光源の変動の影響を補正した後に、補正値Ａ''（λＳ）Ｔ１を用いて式（Ｉ）により光路長の補正を行うことが好ましい。
【0050】
また、前記濃度比測定装置は、前記吸光度測定部が、測定開始時Ｔ０の非吸収波長λＮにおける透過光強度Ｉ（λＮ）Ｔ０、及び所定時間経過後Ｔ１の前記非吸収波長λＮにおける透過光強度Ｉ（λＮ）Ｔ１を更に測定し、前記濃度比算出部が、前記式（Ｖ）に基づき所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける前記溶液の吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１を補正して補正値Ａ''（λＳ）Ｔ１を算出する。
【0051】
以下に、式（Ｖ）を導くための、式（ＶＩ）～式（ＸＩＩＩ）について順に説明する。
測定開始時Ｔ０の特定波長λＳにおける吸光度Ａ（λＳ）Ｔ０は、吸光度と透過率の関係式より、下記（ＶＩ）と表すことができる。
Ａ（λＳ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の特定波長λＳにおける溶液の吸光度［Ａ．Ｕ．］
Ｉ０（λＳ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の特定波長λＳにおける入射光強度
Ｉ（λＳ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の特定波長λＳにおける透過光強度
測定開始時Ｔ０の特定波長λＳにおける吸光度Ａ（λＳ）Ｔ０は、吸光度と透過率の関係式より、下記（ＶＩ）と表すことができる。
【数8】
Ｉ０（λＳ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の特定波長λＳにおける入射光強度
Ｉ（λＳ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の特定波長λＳにおける透過光強度
【0052】
同様にして、所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける吸光度Ａ（λＳ）Ｔ１は、下記（ＶＩＩ）より算出することができる。
Ａ（λＳ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける溶液の吸光度［Ａ．Ｕ．］
Ｉ０（λＳ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の特定波長λＳにおける入射光強度
Ｉ（λＳ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける透過光強度
【数9】
Ｉ０（λＳ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の特定波長λＳにおける入射光強度
Ｉ（λＳ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける透過光強度
【0053】
ここで、右辺の分母に測定開始時Ｔ０の特定波長λＳにおける入射光強度Ｉ０（λＳ）Ｔ０を用いているのは、光源による入射光強度は変動しないという前提のもと、測定開始時Ｔ０に入射光強度Ｉ０（λＳ）Ｔ０を測定するだけで、所定時間経過後Ｔ１には、入射光強度を測定しないためである。
しかし、実際には光源及び入射光強度は、徐々に変動する。そのため、測定開始時Ｔ０から所定時間経過後Ｔ１において、光源以外の要因が変動しない環境下で光源だけがｂ変動したと仮定すると、所定時間経過後Ｔ１の入射光強度は、下記式（ＶＩＩＩ）で表すことができる。
Ｉ０（λＳ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける入射光強度
Ｉ０（λＳ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の特定波長λＳにおける入射光強度
ｂ： 正数
しかし、実際には光源及び入射光強度は、徐々に変動する。そのため、測定開始時Ｔ０から所定時間経過後Ｔ１において、光源以外の要因が変動しない環境下で光源だけがｂ変動したと仮定すると、所定時間経過後Ｔ１の入射光強度は、下記式（ＶＩＩＩ）で表すことができる。
【数10】
Ｉ０（λＳ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の特定波長λＳにおける入射光強度
ｂ： 正数
【0054】
また、所定時間経過後Ｔ１の透過光強度は、下記式（ＩＸ）で表すことができる。
Ｉ（λＳ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける透過光強度
Ｉ（λＳ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の特定波長λＳにおける透過光強度
ｂ： 正数
【数11】
Ｉ（λＳ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の特定波長λＳにおける透過光強度
ｂ： 正数
【0055】
前記式（ＶＩＩＩ）を前記式（ＶＩＩ）に代入すると、以下の式（Ｘ）に変換できる。
【数12】
【0056】
ここで、光源の変動を補正した補正値Ａ'（λＳ）Ｔ１は、前記式（Ｘ）を入れ替えて、下記式（ＸＩ）で表される。
Ａ（λＳ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の特定波長λＳにおける溶液の吸光度［Ａ．Ｕ．］
Ａ（λＳ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける溶液の吸光度［Ａ．Ｕ．］
ｂ： 正数
【数13】
Ａ（λＳ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける溶液の吸光度［Ａ．Ｕ．］
ｂ： 正数
【0057】
ｌｏｇ（ｂ）は、非吸収波長λＮの透過光強度からも求めることができ、下記式（ＸＩＩ）から、下記式（ＸＩＩＩ）に変換でき、これを式（ＸＩ）に代入すると、前記式（Ｖ）を得ることができる。
Ｉ０（λＮ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の非吸収波長λＮにおける入射光強度
Ｉ０（λＮ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の非吸収波長λＮにおける入射光強度
ｂ： 正数
Ａ（λＳ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の特定波長λＳにおける溶液の吸光度［Ａ．Ｕ．］
Ｉ（λＮ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の非吸収波長λＮにおける透過光強度
Ｉ（λＮ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の非吸収波長λＮにおける透過光強度
【数14】
【数15】
Ｉ０（λＮ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の非吸収波長λＮにおける入射光強度
ｂ： 正数
【数16】
Ｉ（λＮ）Ｔ０： 測定開始時Ｔ０の非吸収波長λＮにおける透過光強度
Ｉ（λＮ）Ｔ１： 所定時間経過後Ｔ１の非吸収波長λＮにおける透過光強度
【0058】
［第４の実施形態］
図１３に示すように、本開示の一実施形態に係る濃度比測定装置１０を、フロースルー型の測定セル１ａを流通する溶液Ｓのトルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを得るために濃度比測定方法を実施する実施形態を例にして説明する。
濃度比測定装置１０は、溶液Ｓの特定波長における吸光度を測定する吸光度測定部１と、測定及び補正された吸光度に基づき、予め記録された検量線に基づいて溶液Ｓのトルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する濃度比算出部２とを有する。吸光度測定部１は、溶液Ｓを流通するフロースルー型の測定セル１ａと、測定セル１ａを流通する溶液Ｓに対して光線Ｌ１を照射する光源１ｂと、溶液Ｓを透過した透過光Ｌ２を受光する吸光度検出器１ｃとを有する。更に、検量線を記憶する記憶部５を有してもよい。
図１３に示すように、本開示の一実施形態に係る濃度比測定装置１０を、フロースルー型の測定セル１ａを流通する溶液Ｓのトルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを得るために濃度比測定方法を実施する実施形態を例にして説明する。
濃度比測定装置１０は、溶液Ｓの特定波長における吸光度を測定する吸光度測定部１と、測定及び補正された吸光度に基づき、予め記録された検量線に基づいて溶液Ｓのトルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する濃度比算出部２とを有する。吸光度測定部１は、溶液Ｓを流通するフロースルー型の測定セル１ａと、測定セル１ａを流通する溶液Ｓに対して光線Ｌ１を照射する光源１ｂと、溶液Ｓを透過した透過光Ｌ２を受光する吸光度検出器１ｃとを有する。更に、検量線を記憶する記憶部５を有してもよい。
【0059】
ここで、光線Ｌ１は、補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮを含む。
前記補正波長λＣにおけるトルエンのモル吸光係数及びトルエンのモル濃度の積と、前記補正波長λＣにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数及びメチルシクロヘキサンのモル濃度の積とが略等しい。
前記特定波長λＳが、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の近赤外領域の波長域における１以上の波長乃至波長域である。
前記非吸収波長λＮにおけるトルエンのモル吸光係数と前記非吸収波長λＮにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数とがいずれも略ゼロである。
吸光度検出器１ｃは、透過光Ｌ２を受光して、光路長Ｄに基づき補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮにおける吸光度を検出及び測定する。
前記補正波長λＣにおけるトルエンのモル吸光係数及びトルエンのモル濃度の積と、前記補正波長λＣにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数及びメチルシクロヘキサンのモル濃度の積とが略等しい。
前記特定波長λＳが、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の近赤外領域の波長域における１以上の波長乃至波長域である。
前記非吸収波長λＮにおけるトルエンのモル吸光係数と前記非吸収波長λＮにおけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数とがいずれも略ゼロである。
吸光度検出器１ｃは、透過光Ｌ２を受光して、光路長Ｄに基づき補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮにおける吸光度を検出及び測定する。
【0060】
濃度比算出部２及び記憶部５は、操作部や表示部も備えた一つの装置でもよく、さらに吸光度測定部の動作を制御する制御部も備えていてもよい。濃度比算出部２及び記憶部５は１つのコンピュータに組み込まれてもよい。吸光度測定部１は１つの装置でもよく、吸光度測定部１及び濃度比算出部２が互いに有線、無線を介して接続されてもよい。
【0061】
吸光度は溶液の温度に大きく依存する場合がある。また、メチルシクロヘキサンの合成反応、乃至脱水素反応の反応過程における溶液を測定セル１ａに流通する場合、反応過程の溶液は８０℃以上の高温であり得る。そこで、正確な吸光度を測定するために、熱交換器を測定セル１ａの上流に配置するなどにより、測定セル１ａに流通する溶液Ｓの温度を一定温度に変換してもよい。
前記一定温度としては、吸光度が安定的に得られる限り、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、２５℃程度であってよい。
前記一定温度としては、吸光度が安定的に得られる限り、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、２５℃程度であってよい。
【0062】
［第５の実施形態］
第４の実施形態における濃度比測定装置１０は、フロースルー型の測定セル１ａを流通する溶液Ｓに対して連続的に吸光度測定を行う実施形態であるが、この実施形態に限定するものではない。
図１４に示す、第５の実施形態における濃度比測定装置２０のように、分取型の測定セル１ａ'内にサンプリングされた溶液Ｓに光線Ｌ１を送光し、溶液Ｓを透過した透過光Ｌ２を受光する、バッチ方式の濃度比測定方法を実施する実施形態であってもよい。
第４の実施形態における濃度比測定装置１０は、フロースルー型の測定セル１ａを流通する溶液Ｓに対して連続的に吸光度測定を行う実施形態であるが、この実施形態に限定するものではない。
図１４に示す、第５の実施形態における濃度比測定装置２０のように、分取型の測定セル１ａ'内にサンプリングされた溶液Ｓに光線Ｌ１を送光し、溶液Ｓを透過した透過光Ｌ２を受光する、バッチ方式の濃度比測定方法を実施する実施形態であってもよい。
【0063】
なお、図１４に示す濃度比測定装置２０は、フロースルー型の測定セル１ａに代えて分取型の測定セル１ａ'を有すること以外は、図１３に示す濃度比測定装置１０と同様の構成を適宜採用することができる。
ここで、分取型の測定セル１ａ'内への溶液Ｓのサンプリング方法としては、特に制限はなく、手動で行ってもよく、自動で行ってもよい。
ここで、分取型の測定セル１ａ'内への溶液Ｓのサンプリング方法としては、特に制限はなく、手動で行ってもよく、自動で行ってもよい。
【0064】
＜＜測定セル＞＞
前記測定セルとしては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フロースルー型の測定セル、分取型の測定セルなどが挙げられる。
前記測定セルの光線を透過する部分の材質としては、特定波長、溶液組成などに応じて適宜選択することができ、例えば、石英ガラスなどが挙げられる。
前記測定セルとしては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フロースルー型の測定セル、分取型の測定セルなどが挙げられる。
前記測定セルの光線を透過する部分の材質としては、特定波長、溶液組成などに応じて適宜選択することができ、例えば、石英ガラスなどが挙げられる。
【0065】
＜＜光源＞＞
前記光源としては、補正波長λＣ、及び特定波長λＳを含み、必要に応じて非吸収波長λＮを含む限り、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、レーザ光、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ハロゲンランプなどが挙げられる。
前記光源としては、補正波長λＣ、及び特定波長λＳを含み、必要に応じて非吸収波長λＮを含む限り、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、レーザ光、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ハロゲンランプなどが挙げられる。
【0066】
＜＜レンズ＞＞
前記レンズは、光源から照射される光、測定セルに照射される光、測定セルを透過した透過光、吸光度検出器に入力される光等の光を収束させたり、平行光にしたりするために光路上の各位置に配置することができる。
前記レンズは、光源から照射される光、測定セルに照射される光、測定セルを透過した透過光、吸光度検出器に入力される光等の光を収束させたり、平行光にしたりするために光路上の各位置に配置することができる。
【0067】
＜＜分光器＞＞
前記分光器としては、補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮを透過する限り、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光学フィルタ、プリズム、回折格子などが挙げられる。
これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記光学フィルタとしては、例えば、特定の単色光乃至複数の波長域を透過するバンドパスフィルタ、カットオン波長よりも長い波長を透過するロングパスフィルタ、カットオフ波長よりも短い波長を透過するショートパスフィルタ、特定の単色光乃至複数の波長域を透過しないカットオフフィルタ、色ガラスフィルタ、ダイクロイックフィルタなどが挙げられる。
また、分光器としては、透過波長域を変更可能な可変光フィルタと可変光減衰器との組み合わせも好適に用いることができる。
前記分光器としては、補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮを透過する限り、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光学フィルタ、プリズム、回折格子などが挙げられる。
これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記光学フィルタとしては、例えば、特定の単色光乃至複数の波長域を透過するバンドパスフィルタ、カットオン波長よりも長い波長を透過するロングパスフィルタ、カットオフ波長よりも短い波長を透過するショートパスフィルタ、特定の単色光乃至複数の波長域を透過しないカットオフフィルタ、色ガラスフィルタ、ダイクロイックフィルタなどが挙げられる。
また、分光器としては、透過波長域を変更可能な可変光フィルタと可変光減衰器との組み合わせも好適に用いることができる。
【0068】
＜＜光ファイバ＞＞
前記濃度比測定装置は、光源から測定セルに照射される光、測定セルを透過して吸光度検出器に入力される透過光等の光を効率的に送光するため、光源と測定セルとの間、乃至測定セルと吸光度検出器との間に、光ファイバを用いてもよい。
前記濃度比測定装置は、光源から測定セルに照射される光、測定セルを透過して吸光度検出器に入力される透過光等の光を効率的に送光するため、光源と測定セルとの間、乃至測定セルと吸光度検出器との間に、光ファイバを用いてもよい。
【0069】
＜＜吸光度検出器＞＞
前記吸光度検出器としては、補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮを検出可能な限り、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光半導体（ホトセル）、光電子増倍管（ホトマルチプライヤー）などが挙げられる。
前記吸光度検出器は、透過光を電気信号に変換することで、補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度を測定することができる。
前記吸光度検出器としては、補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮを検出可能な限り、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光半導体（ホトセル）、光電子増倍管（ホトマルチプライヤー）などが挙げられる。
前記吸光度検出器は、透過光を電気信号に変換することで、補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮにおける前記溶液の吸光度を測定することができる。
【0070】
第４の実施形態として、光源と分光器との好適な組み合わせを有する濃度比測定方法、及び濃度比測定装置について説明する。
第４の実施形態は、例えば、図１３に示す濃度比測定装置１０、及び図１４に示す濃度比測定装置２０のいずれにも適用することができる。
第４の実施形態は、例えば、図１３に示す濃度比測定装置１０、及び図１４に示す濃度比測定装置２０のいずれにも適用することができる。
【0071】
［第６の実施形態］
第６の実施形態は、特定波長である単色光を照射する光源と、特定波長である単色光を透過するバンドパスフィルタなどの分光器と、を組み合わせて用いる濃度比測定装置、及び当該濃度比測定装置を用いて濃度比測定方法を実施する実施形態である。
補正波長λＣの単色光、及び特定波長λＳの単色光をそれぞれ切り替えて各波長の吸光度を測定することができる。
第６の実施形態は、特定波長である単色光を照射する光源と、特定波長である単色光を透過するバンドパスフィルタなどの分光器と、を組み合わせて用いる濃度比測定装置、及び当該濃度比測定装置を用いて濃度比測定方法を実施する実施形態である。
補正波長λＣの単色光、及び特定波長λＳの単色光をそれぞれ切り替えて各波長の吸光度を測定することができる。
【0072】
第３の実施形態、乃至第６の実施形態のいずれにおいても、分光器は、光源と測定セルとの間の光路上に設けられた前分光方式であってもよく（図１５～１６参照）、測定セルと吸光度検出器との間の光路上に設けられた後分光方式であってもよい（図１７参照）。
前分光方式の場合、分光器は、図１５に示すように光源の後に設けられてもよく、図１６に示すように測定セルの前に設けられてもよい。
第６の実施形態において、分光器を設ける位置としては、適宜選択することができるが、図１５～１６に示すように光源の後、又は測定セルの前に設けることが好ましい。
前分光方式の場合、分光器は、図１５に示すように光源の後に設けられてもよく、図１６に示すように測定セルの前に設けられてもよい。
第６の実施形態において、分光器を設ける位置としては、適宜選択することができるが、図１５～１６に示すように光源の後、又は測定セルの前に設けることが好ましい。
【0073】
第６の実施形態によれば、補正波長λＣ、及び特定波長λＳである単色光に基づき吸光度を測定し、濃度比を算出することで、単色光の吸光度測定装置を利用でき、測定及び算出を簡便化することができる。
【0074】
［第７の実施形態：濃度比測定装置］
第７の実施形態は、連続光を照射する光源と、補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮを透過するバンドパスフィルタ、カットオフフィルタなどの分光器と、を組み合わせて用いる濃度比測定装置、及び当該濃度比測定装置を用いて濃度比測定方法を実施する実施形態である。
第７の実施形態は、連続光を照射する光源と、補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮを透過するバンドパスフィルタ、カットオフフィルタなどの分光器と、を組み合わせて用いる濃度比測定装置、及び当該濃度比測定装置を用いて濃度比測定方法を実施する実施形態である。
【0075】
第７の実施形態によれば、補正波長λＣにおいて測定した溶液の吸光度、及び前記式（Ｉ）に基づき、特定波長λＳにおいて測定した溶液の吸光度を補正できるため、トルエン乃至メチルシクロヘキサン含有溶液の濃度比を、長い期間にわたって広い濃度範囲でリアルタイムに測定することができる。
加えて、広い波長域乃至複数の波長域の特定波長に基づき吸光度を測定し、濃度比を算出することができ、これにより、精度の高い濃度比のすることができる。
加えて、広い波長域乃至複数の波長域の特定波長に基づき吸光度を測定し、濃度比を算出することができ、これにより、精度の高い濃度比のすることができる。
【0076】
［第８の実施形態］
第８の実施形態は、連続光を照射する光源と、透過波長域を変更可能な可変光フィルタを用いて特定波長である単色光を透過する分光器と、を組み合わせて用いる濃度比測定装置、及び当該濃度比測定装置を用いて濃度比測定方法を実施する実施形態である。
前記分光器を設ける位置としては、適宜選択することができるが、図１７に示すように吸光度検出器の前に設けることが好ましい。
可変光フィルタを外部制御で切り替えることにより、補正波長λＣ、及び特定波長λＳをそれぞれ選択し、各波長の吸光度を測定することができる。
第８の実施形態は、連続光を照射する光源と、透過波長域を変更可能な可変光フィルタを用いて特定波長である単色光を透過する分光器と、を組み合わせて用いる濃度比測定装置、及び当該濃度比測定装置を用いて濃度比測定方法を実施する実施形態である。
前記分光器を設ける位置としては、適宜選択することができるが、図１７に示すように吸光度検出器の前に設けることが好ましい。
可変光フィルタを外部制御で切り替えることにより、補正波長λＣ、及び特定波長λＳをそれぞれ選択し、各波長の吸光度を測定することができる。
【0077】
［第９の実施形態］
第９の実施形態は、連続光を照射する光源と、分光器として、特定波長である単色光を取り出すモノクロメータと、を組み合わせて用いる濃度比測定装置、及び当該濃度比測定装置を用いて濃度比測定方法を実施する実施形態である。
前記モノクロメータとは、プリズム、回折格子等の分散素子で分散した光から特定の波長の光を出口スリットから取り出す機構を有する分光器である。
前記分光器を設ける位置としては、適宜選択することができるが、図１５に示すように光源の後に設けることが好ましい。
モノクロメータにより、補正波長λＣ、及び特定波長λＳをそれぞれ選択し、各波長の吸光度を測定することができる。
第９の実施形態は、連続光を照射する光源と、分光器として、特定波長である単色光を取り出すモノクロメータと、を組み合わせて用いる濃度比測定装置、及び当該濃度比測定装置を用いて濃度比測定方法を実施する実施形態である。
前記モノクロメータとは、プリズム、回折格子等の分散素子で分散した光から特定の波長の光を出口スリットから取り出す機構を有する分光器である。
前記分光器を設ける位置としては、適宜選択することができるが、図１５に示すように光源の後に設けることが好ましい。
モノクロメータにより、補正波長λＣ、及び特定波長λＳをそれぞれ選択し、各波長の吸光度を測定することができる。
【0078】
［第１０の実施形態：１つの特定波長λＳに基づく濃度比測定方法］
以下に、測定する特定波長の種類に応じた濃度比測定方法の実施形態について説明する。
第１０の実施形態における濃度比測定方法は、図１３～１７に示す濃度比測定装置１０、２０、３０、４０、及び５０のいずれによっても好適に実施できるが、代表して図１３に基づき説明する。
濃度比測定装置１０は、光源１ｂからの光線Ｌ１を溶液Ｓに照射して溶液Ｓを透過した透過光Ｌ２の吸光度、及び光路長Ｄに基づいて、溶液Ｓ中のトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比を算出する。
濃度比測定方法は、吸光度測定工程と、濃度比算出工程とを含み、更に必要に応じて、波長設定工程、検量線を作成する検量線作成工程を含んでもよい。
以下に、測定する特定波長の種類に応じた濃度比測定方法の実施形態について説明する。
第１０の実施形態における濃度比測定方法は、図１３～１７に示す濃度比測定装置１０、２０、３０、４０、及び５０のいずれによっても好適に実施できるが、代表して図１３に基づき説明する。
濃度比測定装置１０は、光源１ｂからの光線Ｌ１を溶液Ｓに照射して溶液Ｓを透過した透過光Ｌ２の吸光度、及び光路長Ｄに基づいて、溶液Ｓ中のトルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比を算出する。
濃度比測定方法は、吸光度測定工程と、濃度比算出工程とを含み、更に必要に応じて、波長設定工程、検量線を作成する検量線作成工程を含んでもよい。
【0079】
＜波長設定工程＞
波長設定工程は、補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮを設定する工程である。
特定波長λＳを設定する場合、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の７つの波長域における１以上の波長乃至波長域である特定波長を設定する。
前記特定波長λＳとしては、前記７つの波長域における、１以上の波長乃至波長域であり、１つの波長であってもよく、２以上の波長乃至波長域であってもよく、２つの波長であってもよく、目的に応じていずれの実施態様も好適に適用できる。
波長設定工程は、補正波長λＣ、特定波長λＳ、及び必要に応じて非吸収波長λＮを設定する工程である。
特定波長λＳを設定する場合、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の７つの波長域における１以上の波長乃至波長域である特定波長を設定する。
前記特定波長λＳとしては、前記７つの波長域における、１以上の波長乃至波長域であり、１つの波長であってもよく、２以上の波長乃至波長域であってもよく、２つの波長であってもよく、目的に応じていずれの実施態様も好適に適用できる。
【0080】
特定波長を設定する方法としては、特に制限はなく目的に応じて公知の方法を適宜選択することができ、例えば、第６の実施形態の濃度比測定装置において特定波長である単色光を照射可能な光源を設定する方法；第７の実施形態の濃度比測定装置において広い波長域乃至複数の波長域の特定波長を透過するバンドパスフィルタ、カットオフフィルタなどの分光器を設定する方法；第８の実施形態の濃度比測定装置において可変光フィルタの透過波長を特定波長である単色光に設定する方法；第９の実施形態の濃度比測定装置においてモノクロメータの波長を特定波長である単色光に設定する方法；濃度比算出部において算出に用いる特定波長を特定する方法などが挙げられる。
【0081】
＜検量線作成工程＞
検量線作成工程では、予めトルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍが明らかな、段階的な濃度比を有する各標準溶液を準備し、所望の乃至設定した特定波長λＳにおける吸光度を測定して、濃度比と吸光度との関係がリニアリティを示す検量線を作成する。
検量線作成工程では、予めトルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍが明らかな、段階的な濃度比を有する各標準溶液を準備し、所望の乃至設定した特定波長λＳにおける吸光度を測定して、濃度比と吸光度との関係がリニアリティを示す検量線を作成する。
【0082】
検量線を作成する方法としては、特に制限はなく目的に応じて公知の方法を適宜選択することができ、例えば、後述する実施例及び図１に示す方法により検量線を作成することができる。更に、作成した検量線を記憶部に記憶させることができる。
標準溶液における段階的な濃度比としては、例えば、トルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍ（体積比）で、それぞれ０：１００、１０：９０、３０：７０、５０：５０、７０：３０、９０：１０、及び１００：０などが挙げられる。
標準溶液における段階的な濃度比としては、例えば、トルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍ（体積比）で、それぞれ０：１００、１０：９０、３０：７０、５０：５０、７０：３０、９０：１０、及び１００：０などが挙げられる。
【0083】
＜吸光度測定工程＞
吸光度測定工程では、測定対象である（すなわち、濃度比が未知の）溶液の特定波長における吸光度を測定する。
第７の実施形態においては、特定波長が、１つの波長である。
吸光度を測定する方法としては、特に制限はなく目的に応じて公知の方法を適宜選択することができ、具体的には、以下のステップＡ～ステップＣにより測定することができる。
ステップＡ：溶液を有しないブランクの測定セルの特定波長における透過光Ｔ０の光量を測定する。
ステップＢ：溶液を有する測定セルの特定波長における透過光Ｔの光量を測定する。
ステップＣ：透過率Ｔ／Ｔ０、及び下記式（１）に基づき、特定波長における吸光度Ａを求める。
吸光度測定工程では、測定対象である（すなわち、濃度比が未知の）溶液の特定波長における吸光度を測定する。
第７の実施形態においては、特定波長が、１つの波長である。
吸光度を測定する方法としては、特に制限はなく目的に応じて公知の方法を適宜選択することができ、具体的には、以下のステップＡ～ステップＣにより測定することができる。
ステップＡ：溶液を有しないブランクの測定セルの特定波長における透過光Ｔ０の光量を測定する。
ステップＢ：溶液を有する測定セルの特定波長における透過光Ｔの光量を測定する。
ステップＣ：透過率Ｔ／Ｔ０、及び下記式（１）に基づき、特定波長における吸光度Ａを求める。
【0084】
【数17】
Ｔ： 特定波長における溶液の透過光
Ａ： 特定波長における吸光度
【0085】
＜濃度比算出工程＞
濃度比算出工程では、吸光度測定工程で求めた吸光度に基づき、予め記録された検量線に基づいて前記トルエンの濃度ｔと前記メチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する。
濃度比ｔ：ｍを算出する方法としては、特に制限はなく目的に応じて公知の方法を適宜選択することができ、具体的には、前記検量線、及び下記式（２）に基づき濃度比ｔ：ｍを算出することができる。
濃度比算出工程では、吸光度測定工程で求めた吸光度に基づき、予め記録された検量線に基づいて前記トルエンの濃度ｔと前記メチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを算出する。
濃度比ｔ：ｍを算出する方法としては、特に制限はなく目的に応じて公知の方法を適宜選択することができ、具体的には、前記検量線、及び下記式（２）に基づき濃度比ｔ：ｍを算出することができる。
【0086】
【数18】
αＴ（λ１）： λ１におけるトルエンのモル吸光係数［Ｌ・ｍｏｌ－１・ｃｍ－１］
αＭ（λ１）： λ１におけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数［Ｌ・ｍｏｌ－１・ｃｍ－１］
Ｄ： 光路長［ｃｍ］
ｃＴ： トルエンの体積モル濃度［ｍｏｌ・Ｌ－１］
ｃＭ： メチルシクロヘキサンの体積モル濃度［ｍｏｌ・Ｌ－１］
ｔ： 溶液中のトルエンの濃度比（体積比）
ｍ： 溶液中のメチルシクロヘキサンの濃度比（体積比）
ただし、ｔ＋ｍ＝１
【0087】
［第１１の実施形態：２つ以上の波長乃至波長域に基づく濃度比測定方法］
第１１の実施形態の濃度比測定方法は、特定波長が、２つ以上の波長乃至波長域である実施形態である。２つ以上の波長乃至波長域に基づくこと以外は、第１０の実施形態と同様にして実施することができる。
濃度比を求めるためには、第１０の実施形態に示すように濃度比と吸光度とのリニアリティが優れる特定波長におけるいずれの波長の吸光度を測定してもよいが、第１１の実施形態に示すように、２つ以上の波長乃至波長域での吸光度を測定し、その平均吸光度を用いることで、更に安定した精度の高い測定が実現できる。
第１１の実施形態の濃度比測定方法は、特定波長が、２つ以上の波長乃至波長域である実施形態である。２つ以上の波長乃至波長域に基づくこと以外は、第１０の実施形態と同様にして実施することができる。
濃度比を求めるためには、第１０の実施形態に示すように濃度比と吸光度とのリニアリティが優れる特定波長におけるいずれの波長の吸光度を測定してもよいが、第１１の実施形態に示すように、２つ以上の波長乃至波長域での吸光度を測定し、その平均吸光度を用いることで、更に安定した精度の高い測定が実現できる。
【0088】
特定波長が、２つ以上の波長λ１、・・・λｎ（ｎは、２以上の整数を示す）である場合、得られる吸光度Ａ（λ１）、・・・Ａ（λｎ）を測定し、これらの吸光度を加算平均した平均吸光度Ａｍｅａｎを求める。次いで、第７の実施形態において、式（２）におけるＡ（λ１）にＡｍｅａｎを代入することにより、濃度比を求めることができる。
【0089】
特定波長が、λ１からλ２の波長域である場合、その波長域内のデジタル的、又はアナログ的な平均吸光度Ａｍｅａｎを求め、第７の実施形態において、式（２）におけるＡ（λ１）にＡｍｅａｎを代入することにより、濃度比を求めることができる。
平均吸光度Ａｍｅａｎを求める方法としては、用いる濃度比測定装置の仕様に応じて適宜選択することができ、例えば、所定の波長分解能により測定した波長ごとの吸光度から、設定した波長域である特定波長について積算して平均することにより平均吸光度を求めるデジタル的な方法；バンドパスフィルタなどの光学フィルタを用いて、特定波長の波長域の光を照射してその透過光をまとめて受光し、アナログ式に当該波長域における吸光度を求める方法；などが挙げられる。
平均吸光度Ａｍｅａｎを求める方法としては、用いる濃度比測定装置の仕様に応じて適宜選択することができ、例えば、所定の波長分解能により測定した波長ごとの吸光度から、設定した波長域である特定波長について積算して平均することにより平均吸光度を求めるデジタル的な方法；バンドパスフィルタなどの光学フィルタを用いて、特定波長の波長域の光を照射してその透過光をまとめて受光し、アナログ式に当該波長域における吸光度を求める方法；などが挙げられる。
【0090】
第１１の実施形態において、前記特定波長は、２以上の波長乃至波長域、すなわち、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下、１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の７つの波長域における２つ以上の波長乃至波長域である。
前記波長域としては、前記７つの波長域（すなわち、後述する表２に示す決定係数が１に近い波長域）のいずれかの範囲内であれば、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。
前記波長域の波長幅Δλとしては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、５［ｎｍ］、１０［ｎｍ］、２０［ｎｍ］などが挙げられる。
市販されている光学フィルタは、半値幅１０［ｎｍ］、２０［ｎｍ］のものが多く、これらのフィルタを好適に用いることができる。また、任意の半値幅を有する光学フィルタや、透過波長域を変更可能な可変光フィルタを用いてアナログ的に平均吸光度を求めてもよく、前記デジタル的な方法を用いてもよい。
前記波長域としては、前記７つの波長域（すなわち、後述する表２に示す決定係数が１に近い波長域）のいずれかの範囲内であれば、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。
前記波長域の波長幅Δλとしては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、５［ｎｍ］、１０［ｎｍ］、２０［ｎｍ］などが挙げられる。
市販されている光学フィルタは、半値幅１０［ｎｍ］、２０［ｎｍ］のものが多く、これらのフィルタを好適に用いることができる。また、任意の半値幅を有する光学フィルタや、透過波長域を変更可能な可変光フィルタを用いてアナログ的に平均吸光度を求めてもよく、前記デジタル的な方法を用いてもよい。
【0091】
１の波長で測定した吸光度と比べて、平均吸光度では、決定係数が向上し、したがって、よりリニアリティの高い測定を行うことができる。また、透過光の総量が増え、波長や透過光の測定誤差などの影響を低減でき、Ｓ／Ｎ比が向上する。
したがって、第８の実施形態の濃度比測定方法によれば、より安定した精度の高い濃度比の測定が可能となる。
したがって、第８の実施形態の濃度比測定方法によれば、より安定した精度の高い濃度比の測定が可能となる。
【0092】
［第１２の実施形態：波長依存性が小さい波長域に基づく濃度比測定方法］
第１２の実施形態の濃度比測定方法は、波長依存性が小さい波長域に基づく実施形態である。なお、波長依存性が小さい波長域に基づくこと以外は、第１０～１１の実施形態と同様にして実施することができる。
第１２の実施形態における前記特定波長は、波長依存性が小さい波長域における１以上の波長乃至波長域、すなわち、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下の、及び１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域である。
第１２の実施形態の濃度比測定方法は、波長依存性が小さい波長域に基づく実施形態である。なお、波長依存性が小さい波長域に基づくこと以外は、第１０～１１の実施形態と同様にして実施することができる。
第１２の実施形態における前記特定波長は、波長依存性が小さい波長域における１以上の波長乃至波長域、すなわち、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下の、及び１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域である。
【0093】
吸光度には波長依存性がある。この波長依存性が小さいほど計測が安定する。もし、波長依存性が大きい場合、少しの測定波長変化に対して吸光度の変化が大きくなり、測定波長に揺らぎがあると、再現性が劣化してしまう。このことは誤差感度が高いということになり、計測が安定しない要因の１つとなる。
したがって、測定波長の揺らぎに由来する誤差を低減し、精度のよい測定を行う観点から、波長依存性が小さい（平坦性のよい）波長域を選択するとよく、後述する実施例の表４から明らかな通り、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下の波長域、及び１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下の波長域を選択することが好ましい。
第１２の実施形態の濃度比測定方法によれば、測定波長の揺らぎに由来する誤差を低減し、精度のよい測定を行うことができる。
したがって、測定波長の揺らぎに由来する誤差を低減し、精度のよい測定を行う観点から、波長依存性が小さい（平坦性のよい）波長域を選択するとよく、後述する実施例の表４から明らかな通り、１７３０ｎｍ以上１８５０ｎｍ以下の波長域、及び１８００ｎｍ以上２０５０ｎｍ以下の波長域を選択することが好ましい。
第１２の実施形態の濃度比測定方法によれば、測定波長の揺らぎに由来する誤差を低減し、精度のよい測定を行うことができる。
【0094】
［第１３の実施形態：吸光度感度が大きい波長域に基づく濃度比測定方法］
第１３の実施形態の濃度比測定方法は、吸光度感度が大きい波長域に基づく実施形態である。なお、吸光度感度が大きい波長域に基づくこと以外は、第７～９の実施形態と同様にして実施することができる。
第１３の実施形態における前記特定波長は、吸光度感度が大きい波長域における１以上の波長乃至波長域、すなわち、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域である。
第１３の実施形態の濃度比測定方法は、吸光度感度が大きい波長域に基づく実施形態である。なお、吸光度感度が大きい波長域に基づくこと以外は、第７～９の実施形態と同様にして実施することができる。
第１３の実施形態における前記特定波長は、吸光度感度が大きい波長域における１以上の波長乃至波長域、すなわち、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の波長域における１以上の波長乃至波長域である。
【0095】
波長依存性が小さいほど計測が安定する一方で、トルエン及びメチルシクロヘキサンの濃度比は、トルエン及びメチルシクロヘキサンの水素化／脱水素化の反応の進み具合によって変化する。そのため、その変化の向き（水素化又は脱水素化）や、変化のダイナミックを知るためには、できるだけ感度の大きな波長域で吸光度を求めるとよい。
具体的には、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下の波長域、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下の波長域、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の波長域を選択することが好ましい。
第１３の実施形態の濃度比測定方法によれば、濃度比の変化に対して感度の高い測定を行うことができる。
具体的には、１１２０ｎｍ以上１１４０ｎｍ以下、１１９０ｎｍ以上１２３０ｎｍ以下、１６２０ｎｍ以上１６８０ｎｍ以下の波長域、２１５０ｎｍ以上２１８０ｎｍ以下の波長域、及び２３６０ｎｍ以上２４２０ｎｍ以下の波長域を選択することが好ましい。
第１３の実施形態の濃度比測定方法によれば、濃度比の変化に対して感度の高い測定を行うことができる。
【0096】
第１２～１３の実施形態のように、測定波長は、目的によって変えることができる。
つまり、濃度比をモニタする用途には決定係数が１に近く、かつ吸光度の波長依存性の小さな（平坦性の良い）波長域で測定する。一方、反応の方向やダイナミックを確認したり、反応の最終段階における転化率の微小な変化を確認したりする場合には、濃度比に対する吸光度の感度の高い（傾きａの絶対値｜ａ｜が大きい）波長域で測定する。
つまり、濃度比をモニタする用途には決定係数が１に近く、かつ吸光度の波長依存性の小さな（平坦性の良い）波長域で測定する。一方、反応の方向やダイナミックを確認したり、反応の最終段階における転化率の微小な変化を確認したりする場合には、濃度比に対する吸光度の感度の高い（傾きａの絶対値｜ａ｜が大きい）波長域で測定する。
【実施例0097】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。
【0098】
図１は、トルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度との関係を示すグラフである。具体的には、波長１０００［ｎｍ］～２５００［ｎｍ］における、トルエンとメチルシクロヘキサンとを所定の濃度比で混合した溶液の吸光度を表す。
図１中、縦軸は吸光度を示し、横軸は波長を示す。トルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍが、体積［Ｌ］の比で、それぞれ０：１００、１０：９０、３０：７０、５０：５０、７０：３０、９０：１０、及び１００：０となるように調整した溶液（図８中、Ｔ００Ｍ１００、Ｔ１０Ｍ９０、Ｔ３０Ｍ７０、Ｔ５０Ｍ５０、Ｔ７０Ｍ３０、及びＴ１００Ｍ００と表記する）を用い、それぞれの溶液について、波長１０００［ｎｍ］～２５００［ｎｍ］における吸光度を測定した。
図１中、縦軸は吸光度を示し、横軸は波長を示す。トルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍが、体積［Ｌ］の比で、それぞれ０：１００、１０：９０、３０：７０、５０：５０、７０：３０、９０：１０、及び１００：０となるように調整した溶液（図８中、Ｔ００Ｍ１００、Ｔ１０Ｍ９０、Ｔ３０Ｍ７０、Ｔ５０Ｍ５０、Ｔ７０Ｍ３０、及びＴ１００Ｍ００と表記する）を用い、それぞれの溶液について、波長１０００［ｎｍ］～２５００［ｎｍ］における吸光度を測定した。
【0099】
図１より、吸光度が、トルエンとメチルシクロヘキサンの所定の濃度比（体積％）によって波長ごとに特定の値を示すことが分かる。
【0100】
次いで、図１に示す吸光度と濃度比ｔ：ｍとの相関を評価するために、吸光度と濃度比ｔ：ｍとの決定係数を求め、図２として、図１のグラフに重ねて示した。
図２は、トルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度と決定係数との関係を示すグラフである。
図２中、太線は決定係数Ｒ２（相関係数Ｒの二乗：Ｒ２）を示し、右側の縦軸は決定係数を示す。その他の凡例は図１と同様である。
図２は、トルエンとメチルシクロヘキサンの濃度比と吸光度と決定係数との関係を示すグラフである。
図２中、太線は決定係数Ｒ２（相関係数Ｒの二乗：Ｒ２）を示し、右側の縦軸は決定係数を示す。その他の凡例は図１と同様である。
【0101】
図２において、決定係数は、吸光度と濃度比ｔ：ｍとのリニアリティの良し悪しを表している。決定係数Ｒ２は、０≦Ｒ２≦１の値を取るが、１に近いほどリニアの関係のあることを示す。
【0102】
トルエンの濃度ｃＴと吸光度の関係は、下記の式（２）で表される。
【0103】
【数19】
【0104】
Ａ（λ１）： 特定波長λ１における吸光度［Ａ．Ｕ．］
αＴ（λ１）： λ１におけるトルエンのモル吸光係数［Ｌ・ｍｏｌ－１・ｃｍ－１］
αＭ（λ１）： λ１におけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数［Ｌ・ｍｏｌ－１・ｃｍ－１］
Ｄ： 光路長［ｃｍ］
ｃＴ： トルエンの体積モル濃度［ｍｏｌ・Ｌ－１］
ｃＭ： メチルシクロヘキサンの体積モル濃度［ｍｏｌ・Ｌ－１］
ｔ： 溶液中のトルエンの濃度比（体積比）
ｍ： 溶液中のメチルシクロヘキサンの濃度比（体積比）
ただし、ｔ＋ｍ＝１
αＴ（λ１）： λ１におけるトルエンのモル吸光係数［Ｌ・ｍｏｌ－１・ｃｍ－１］
αＭ（λ１）： λ１におけるメチルシクロヘキサンのモル吸光係数［Ｌ・ｍｏｌ－１・ｃｍ－１］
Ｄ： 光路長［ｃｍ］
ｃＴ： トルエンの体積モル濃度［ｍｏｌ・Ｌ－１］
ｃＭ： メチルシクロヘキサンの体積モル濃度［ｍｏｌ・Ｌ－１］
ｔ： 溶液中のトルエンの濃度比（体積比）
ｍ： 溶液中のメチルシクロヘキサンの濃度比（体積比）
ただし、ｔ＋ｍ＝１
【0105】
ここで、前記反応式（１）～（２）よりトルエンとメチルシクロヘキサンの水素化／脱水素化の反応は、等モル反応であることから、濃度比ｔ：ｍ＝ｔ：１－ｔと表すことができる。
式（２）に代入することで、溶液の吸光度Ａ（λ）をトルエンの濃度ｔの一次式で表すことができる。
図２に、トルエンの濃度ｔと吸光度Ａ（λ）の関係の強さを決定係数で示したグラフを示す。
図２からわかるように、１１００［ｎｍ］～２５００［ｎｍ］の波長域において、吸光度の値は０［Ａ．Ｕ．］～２．６［Ａ．Ｕ．］の間で変化する。表１に示す吸光度と透過率の対応を参照して、吸光度０［Ａ．Ｕ．］～２．６［Ａ．Ｕ．］を透過率Ｔ／Ｔ０で表すと、１００［％］～０．２５［％］で変化することと等しい。
式（２）に代入することで、溶液の吸光度Ａ（λ）をトルエンの濃度ｔの一次式で表すことができる。
図２に、トルエンの濃度ｔと吸光度Ａ（λ）の関係の強さを決定係数で示したグラフを示す。
図２からわかるように、１１００［ｎｍ］～２５００［ｎｍ］の波長域において、吸光度の値は０［Ａ．Ｕ．］～２．６［Ａ．Ｕ．］の間で変化する。表１に示す吸光度と透過率の対応を参照して、吸光度０［Ａ．Ｕ．］～２．６［Ａ．Ｕ．］を透過率Ｔ／Ｔ０で表すと、１００［％］～０．２５［％］で変化することと等しい。
【0106】
【表1】
【0107】
吸光度と透過率の関係は下記式（１）による。
Ｔ０： 特定波長におけるブランクの透過光
Ｔ： 特定波長における溶液の透過光
Ａ： 特定波長における吸光度［Ａ．Ｕ．］
【数20】
Ｔ： 特定波長における溶液の透過光
Ａ： 特定波長における吸光度［Ａ．Ｕ．］
【0108】
図２、及び表１より、センサやフィルタのダイナミック特性のため吸光度Ａが０．０５［Ａ．Ｕ．］以下、又は１．３［Ａ．Ｕ．］以上の波長では、リニアリティの特性が低下する。これは透過率Ｔ／Ｔ０で表すと８９．１［％］以上５．０［％］以下と等しい。
【0109】
これらの結果から、トルエンの濃度ｔとメチルシクロヘキサンの濃度ｍとの濃度比ｔ：ｍを求める波長には、表２に示す通り、最適な波長域があり、表２に示す波長域における１以上の波長乃至波長域である特定波長を用いて、溶液の吸光度を測定することにより、濃度比を正確に求めることができることが分かった。
すべての波長域で吸光度を測定する必要はなく、最も適した表２に示す波長域の１つの波長で吸光度を測定し、濃度比を算出することができることが確認できた。
すべての波長域で吸光度を測定する必要はなく、最も適した表２に示す波長域の１つの波長で吸光度を測定し、濃度比を算出することができることが確認できた。
【0110】
【表2】
【0111】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせ等、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【0112】
１０、２０ ：濃度比測定装置
１ ：吸光度測定部
１ａ、１ａ'：測定セル
１ｂ ：光源
１ｃ ：吸光度検出器
２ ：濃度比算出部
３ ：分光器
５ ：記憶部
Ｌ１ ：光線
Ｌ２ ：透過光
Ｓ ：溶液
Ｄ ：光路長
１ ：吸光度測定部
１ａ、１ａ'：測定セル
１ｂ ：光源
１ｃ ：吸光度検出器
２ ：濃度比算出部
３ ：分光器
５ ：記憶部
Ｌ１ ：光線
Ｌ２ ：透過光
Ｓ ：溶液
Ｄ ：光路長
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】