JP2003247984A - 有機ハロゲン化物濃度校正装置 - Google Patents
有機ハロゲン化物濃度校正装置Info
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Abstract
濃度を正確に測定するための有機ハロゲン化物濃度校正
装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 内部に所定濃度の有機ハロゲン化物11
を封入した標準容器12と、該標準容器12に上記封入
された有機ハロゲン化物11を追い出す追出しガス13
を供給する追い出しガス供給管14と、該供給されたガ
ス13により所定濃度の有機ハロゲン化物11を同伴さ
せた標準ガス15を質量分析装置50へ導入する標準ガ
ス導入管16とを具備する。
Description
設備の有機ハロゲン化物の濃度を正確に測定するための
有機ハロゲン化物濃度校正装置に関する。
enyl, ポリ塩化ビフェニル:ビフェニルの塩素化異性体
の総称)が強い毒性を有することから、その製造および
輸入が禁止されている。このPCBは、1954年頃か
ら国内で製造開始されたものの、カネミ油症事件をきっ
かけに生体・環境への悪影響が明らかになり、1972
年に行政指導により製造中止、回収の指示(保管の義
務)が出された経緯がある。
0個置換したものであり、置換塩素の数や位置によって
理論的に209種類の異性体が存在し、現在、市販のP
CB製品において約100種類以上の異性体が確認され
ている。また、この異性体間の物理・化学的性質や生体
内安定性および環境動体が多様であるため、PCBの化
学分析や環境汚染の様式を複雑にしているのが現状であ
る。さらに、PCBは、残留性有機汚染物質のひとつで
あって、環境中で分解されにくく、脂溶性で生物濃縮率
が高く、さらに半揮発性で大気経由の移動が可能である
という性質を持つ。また、水や生物など環境中に広く残
留することが報告されている。この結果、PCBは体内
で極めて安定であるので、体内に蓄積され慢性中毒(皮
膚障害、肝臓障害等)を引き起し、また発癌性、生殖・
発生毒性が認められている。
などの絶縁油として広く使用されてきた経緯があるの
で、PCBを処理する必要があり、本出願人は先に、P
CBを無害化処理する水熱分解装置を提案した(特開平
11−253796号公報、特開2000−12658
8号公報他参照)。この水熱分解装置の概要の一例を図
8に示す。
は、筒形状の一次反応器122と、油123a、PCB
123b、NaOH123c、水123dの各液123
を加圧する加圧ポンプ124a〜dと、当該混合液を予
熱する予熱器125と、配管を巻いた構成の二次反応器
126と、冷却器127および減圧弁128とを備えて
なるものである。また、減圧弁127の下流には、気液
分離器129、活性炭槽130が配置されており、排ガ
ス(CO2 )131は煙突132から外部へ排出され、
排水(H2 O,NaCl)133は別途、必要に応じて
排水処理される。また、酸素の配管135は、一次反応
器125に対して直結している。
る加圧により一次反応器122内は、26MPaまで昇
圧される。また、予熱器125は、PCB、H2Oおよ
びNaOHの混合処理液123を300℃程度に予熱す
る。また、一次反応器122内には酸素が噴出してお
り、内部の反応熱により380℃〜400℃まで昇温す
る。この段階までに、PCBは、脱塩素反応および酸化
分解反応を起こし、NaCl、CO2およびH2Oに分解
されている。つぎに、冷却器127では、二次反応器1
26からの流体を100℃程度に冷却すると共に後段の
減圧弁128にて大気圧まで減圧する。そして、気液分
離器129によりCO2および水蒸気と処理水とが分離
され、CO2および水蒸気は、活性炭槽130を通過し
て環境中に排出される。
器(例えばトランスやコンデンサ)等を処理すること
で、完全無害化がなされているが、さらにその施設内に
おけるPCB濃度の迅速監視が重要である。従来、ガス
サンプリングを行いPCBを液体に濃縮させ、その濃縮
液を分析する方法が採用されているが、この計測には数
時間から数十時間を要するため、迅速監視ができなかっ
た。
PCBの計測方法として、従来では多光子イオン化検出
器と飛行時間型分析器(Time of Flight Mass Spectrosc
opy:TOFMAS) とを組み合わせた質量スペクトル分析装置
が提案されている。この従来の分析装置の概要を図9を
参照して説明する。
ズル2から真空チャンバ3内に超音速自由噴流として供
給し、その自由噴流は断熱膨張により冷却される。その
ような冷却により、振動・回転準位が低エネルギー側に
偏って波長選択性が増大したガスは、レーザ4のような
共鳴多光子を効率よく吸収したそのイオン化効率が増大
する。イオン化されたガス中の分子は、加速電極5によ
り加速され、質量に反比例する加速度を与えられてフラ
イトチューブ6内で飛行し、リフレクトン7で反射し
て、検出器8に入射する。該フライトチューブ6の中で
の飛行時間を計測することによりその分子又は原子であ
る粒子の質量が計算により求められ、検出器8の信号強
度の比較から測定対象のPCB濃度を求めることができ
る。
うことができる点で原理的にはすぐれているが、レーザ
パルス時間幅がナノ秒レーザを用いているので、検出感
度が低いという問題がある。
は、作業環境等中のPCB濃度が常に所定値以下である
ことを確認する必要があるので、上記PCBの分析は極
微量であるので所定時間毎に測定装置が正常であること
を確認するための校正が必要となる。
等の微量成分濃度を監視するに際し、迅速且つ高感度な
分析が可能な有機ハロゲン化物濃度校正装置を提供する
ことを課題とする。
明の第1の発明は、内部に所定濃度の有機ハロゲン化物
を封入した標準容器と、該標準容器に上記有機ハロゲン
化物を追い出す追出しガスを供給し、所定濃度の有機ハ
ロゲン化物を同伴させ、質量分析装置へ導入する標準ガ
ス導入管と、を具備することを特徴とする有機ハロゲン
化物濃度校正装置にある。
標準容器を雰囲気温度+5〜10℃に保持する保温手段
を具備することを特徴とする有機ハロゲン化物濃度校正
装置にある。
標準ガス導入管を150℃±20℃に保持する保温手段
を具備することを特徴とする有機ハロゲン化物濃度校正
装置にある。
標準容器内に複数の細孔を有するディスクが内装されて
いることを特徴とする有機ハロゲン化物濃度校正装置に
ある。
標準容器内にグラスファイバー又はビーズが充填されて
いることを特徴とする有機ハロゲン化物濃度校正装置に
ある。
て、上記標準容器内の底部に追出しガスを供給する供給
管の供給口が臨むように挿入され、供給されたガスを容
器上部から排出することを特徴とする有機ハロゲン化物
濃度校正装置にある。
標準容器内面がポリテトラフルオロエチレン又は酸化ケ
イ素のコーティング層が形成されていることを特徴とす
る有機ハロゲン化物濃度校正装置にある。
標準容器が着脱自在であることを特徴とする有機ハロゲ
ン化物濃度校正装置にある。
着脱自在の標準容器が密閉容器に内装されていることを
特徴とする有機ハロゲン化物濃度校正装置にある。
記標準容器内に検知物質を供給すると共に、上記密閉容
器内に該検知物質を検出するセンサを設けたことを特徴
とする有機ハロゲン化物濃度校正装置にある。
上記検知物質が水素であることを特徴とする有機ハロゲ
ン化物濃度校正装置にある。
記測定試料がPCBであることを特徴とする有機ハロゲ
ン化物濃度校正装置にある。
一項の有機ハロゲン化物濃度校正装置と、測定ラインか
らの試料を真空チャンバー内へ連続的に導入する試料導
入手段と、導入された試料にレーザを照射し、レーザイ
オン化させるレーザ照射手段と、レーザイオン化した分
子を収束させる収束部と、該収束された分子を選択濃縮
するイオントラップと、一定周期で放出されたイオンを
検出するイオン検出器を備えた飛行時間型質量分析装置
とを具備してなることを特徴とする有機微量成分の検出
装置にある。
検出装置の発明において、上記試料導入手段がキャピラ
リカラムであり、その先端がイオン収束部に臨んでいる
ことを特徴とする有機微量成分の検出装置にある。
検出装置の発明において、上記レーザのパルス波長が2
80nm以下であることを特徴とする有機微量成分の検
出装置にある。
検出装置の発明において、上記レーザのパルス時間幅が
500ピコ秒以下であることを特徴とする有機微量成分
の検出装置にある。
検出装置を用い、所定測定回数毎に有機ハロゲン化物濃
度校正装置で有機ハロゲン化物の濃度を校正しつつ有機
ハロゲン化物を計測することを特徴とする有機微量成分
の検出方法にある。
上記測定試料がPCBであることを特徴とする有機微量
成分の検出方法にある。
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
にかかる有機ハロゲン化物濃度校正装置の概略図であ
る。図1に示すように本実施の形態にかかる有機ハロゲ
ン化物濃度校正装置10は、内部に所定濃度の有機ハロ
ゲン化物11を封入した標準容器12と、該標準容器1
2に上記封入された有機ハロゲン化物11を追い出す追
出しガス13を供給する追い出しガス供給管14と、該
供給されたガス13により所定濃度の有機ハロゲン化物
11を同伴させた標準ガス15を質量分析装置50へ導
入する標準ガス導入管16とを具備するものである。
れ、標準容器にガスを供給する供給ライン21とガス排
出ライン22には各々バルブ23、24が介装されてい
る。また、追い出しガス供給管14と標準ガス導入管1
6との流路を開閉するバルブ25が介装されている。
段により内部の雰囲気温度を容器外部の温度より+5〜
30℃に保持するようにしている。これは、内部に封入
された有機ハロゲン化物11の飽和濃度を一定に保持す
るためである。
Bの場合における飽和蒸気圧とPCBの濃度との関係を
下記「表1」に示す。なお、PCBにおいては塩素数が
2〜4の場合には、恒温槽による温度制御を35℃(室
温(=25℃)+10℃)とするのが好ましい。また、
PCBにおいては塩素数が5〜7の場合には、恒温槽に
よる温度制御を50℃(室温(=25℃)+25℃)と
するのが好ましい。
KC300(商品名:鐘が淵化学社製)には、2塩素P
CB、3塩素PCB、4塩素PCBが混在している。カ
ネクロールKC400(商品名:鐘が淵化学社製)に
は、3塩素PCB、4塩素PCB、5塩素PCBが混在
している。カネクロールK60(商品名:鐘が淵化学社
製)には、5塩素PCB、6塩素PCB、7塩素PCB
が混在している。
標準容器内に標準溶液(例えばnヘキサン)に溶かした
PCB液を供給し、真空状態にして1時間脱気し、nヘ
キサンを除去し、その後密閉状態として100℃で1時
間保持し、内部を均一化して飽和状態とする。
0℃±20℃に保持する保温手段(例えばヒータ)26
が設けられており、管の内部に有機ハロゲン化物が付着
するのを防止するようにしている。
器12までの距離Dを上記標準ガス導入管16の管径
(φ)の10倍程度とするのが好ましい。これは、上記
距離が短い場合には、バルブ24を開放した際に加熱さ
れたガスが標準容器内に入り込むのを防ぐためである。
値は現在0.15mg/Nm3 (=15ppb/V)で
あるので、その1/5量をPCB標準として質量分析装
置での校正ガスとして用いるとよい。よって、図2に示
すように、標準ガス導入管16には希釈ガス(空気又は
窒素等)27を供給する希釈ガス供給管28が接続さ
れ、所定濃度に希釈して標準ガス15としている。
2内には複数の細孔を有する複数のディスク31が積層
されて内装されていると共に、上記標準容器12内の底
部に追出しガス13を供給する供給管の供給口21aが
臨むように挿入されている。そして、追い出しガス13
を一度底部まで導入した後に、複数に積層されたディス
ク31の無数の細孔を介してガスを通過させ、飽和PC
Bを外部へ同伴するようにしている。これにより、濃度
が均一なPCBの標準品を質量分析装置へ導入すること
ができる。なお、図3中符号32は温度計を図示する。
1の代わりに、標準容器内にグラスファイバー又はビー
ズ33を充填するようにしてもよい。
テトラフルオロエチレン又は酸化ケイ素等のコーティン
グ層を形成するようにしてもよい。これは、PCBが容
器の壁内に浸透しないようにするためである。
2を脱着部材41を介しての着脱自在のカートリッジ式
とすることもできる。これにより、標準容器12装着が
容易となり、複数の種類の標準品を装着が可能となる。
器とする際に、該標準容器12を密閉容器42内で覆う
ようにしてもよい。このような密閉容器42で覆うよう
にすることで、着脱の際におけるPCBの漏れ等があっ
た場合に、外部への漏洩を防止することができる。
供給し、密閉容器42の内部に該検知物質を検知するセ
ンサを設けることで、装着の不良を早期に発見すること
もできる。
しく、供給する追出しガス13に数%程度を混合し、公
知の検知手段をカートリッジを覆う密閉容器42内壁に
装着しておくことで、迅速な漏れの検知が可能となる。
この結果、検知物質の検知により、装着不良が発見でき
ることになる。なお、混合する水素は100%でもよい
が、漏洩時の問題を考慮すると、好ましくは水素の爆発
限界の4%以下とするのがよい。
う密閉容器内に有機ハロゲン化物の測定ライン100の
採取口を別途設けることで、後述する質量分析装置60
にてオンラインで測定する事も可能である。
にかかる有機微量成分の検出装置の概略図である。図4
に示すように、本実施の形態にかかる有機微量成分の検
出装置50は、有機微量成分の濃度を検出する検出装置
であって、図1に示す有機ハロゲン化物濃度校正装置1
0と、通常の試料導入管51からの測定試料100を真
空チャンバー52内へ連続的に洩れだし分子線53とし
て導入する試料導入手段であるキャピラリカラム54
と、上記洩れだし分子線53にレーザ光55を照射し、
レーザイオン化させるレーザ照射手段54と、レーザイ
オン化した分子を収束させる複数のイオン電極からなる
収束部56と、該収束された分子を選択濃縮するイオン
トラップ57と、一定周期で放出されたイオンをリフレ
クトロン58で反射させ、反射されたイオンを検出する
イオン検出器59を備えた飛行時間型質量分析装置60
とを具備してなるものである。なお、試料導入管には真
空ポンプ61が設けられており、試料の一部のみを上記
キャピラリカラム54へ導入している。そして、この検
出器59により検出された信号強度の比較から測定対象
のPCB濃度を求めることができる。計測されたPCB
濃度は、監視司令室へ送ると共に、例えばモニタ装置
(図示せず)等により外部へ公表するようにしてもよ
い。
ることにより、PCB処理施設内におけるPCB濃度を
連続して測定するに際し、飛行時間型質量分析装置60
の測定変動があった場合でも迅速に校正することができ
る。
管14の各々にはモニタリング用の所定濃度の内部標準
ガス(例えばモノクロルベンゼン)35が供給され、該
モニタリング用ガスを監視することで、測定の変動を検
知することができる。
はほぼ零であるので、実際に零なのか若しくは装置に異
常又は配管に詰まり等があって零を示しているか等の適
正か否かを判断するできない。しかし、上記モニタリン
グガスを供給することで常に一定濃度のピークとして検
知されるので、その変動により装置や配管等の異常を迅
速に検知することができる。
おいても、上記モニタリングガス35を供給すること
で、そのピークと標準ガスのピークとの比率が常に一定
であれば、標準ガスも適正であることを確認することが
できる。この、両者の測定した標準校正の測定チャート
の一例を図6に示す。
が、本発明の校正装置に適用できる測定装置は以下の装
置に限定されるものではない。
る上記キャピラリカラム54は、イオン収束部56にそ
の先端が臨んでいるのが好ましく、具体的には、イオン
収束部56を構成する電極の内の最もキャピラリカラム
側の電極と面一又は電極よりもイオントラップ側へ突き
出しているようにするとよい。
英又はステンレスであることが好ましい。また、ステン
レス製とした場合には、イオン収束部56により電場を
かけることにより、制御が可能となる。
下、好適にはレーザ3mm程度とするのがよい。また、
キャピラリカラムの吹き出し口からレーザ照射位置まで
の距離は近ければ近いほどよいが、あまり近すぎてもレ
ーザ光により先端が破損するので、破損しない程度まで
近づけて(例えば1〜2mm程度)イオン化効率を向上
させることが好ましい。
ーザ光55のパルス波長は、後述すつ実施例に示すよう
に、300nm以下、好ましくは280nm以下、より
好ましくは266±10nm程度とするのがよい。これ
は300nmを超えると測定対象である有機微量成分の
イオン化が良好に行われないからである。
ーザ光56のパルス時間幅は500ピコ(10-12 )秒
以下、より好ましくは200ピコ秒以下のパルスレーザ
であることが好ましい。これはパルス時間幅がナノ秒
(10-9)のレーザでは検出感度が低く好ましくないか
らである。
ーザ光のパルス繰り返し周波数は10MHz以上、特に
好適には76MHzであることが好ましい。これはパル
ス繰り返し周波数を向上させることで連続的にイオン化
効率が向上するからである。
00ピコ秒(10-12 )以下と短くすることにより、レ
ーザ光によるPCBの分解を抑制し、検出感度を向上す
ることができる。
間が経過した場合に、有機ハロゲン化物濃度校正装置1
0からの標準ガス15で装置の校正をすることで、例え
ばPCB分解処理設備内のPCB濃度を迅速且つ的確に
長期間に亙って測定することができる。
を用いたPCB無害化処理設備におけるガス中の監視シ
ステムについて説明する。図1に示すように、本実施の
形態にかかるシステムは、有害物質である有機ハロゲン
化物(例えばPCB)が付着又は含有又は保存されてい
る被処理物を無害化する有害物質処理システムであっ
て、被処理物1001である有害物質( 例えばPCB)1002
を保存する容器1003から有害物質1002を抜き出す抜出し
手段1004と、被処理物1001を構成する構成材1001a,
b,…を解体する解体手段1005のいずれか一方又は両方
を有する前処理手段1006と、前処理手段1006において処
理された被処理物を構成する構成材であるコア1001aを
コイル1001bと鉄心1001cとに分離するコア分離手段10
07と、分離されたコイル1001bを銅線1001dと紙・木10
01eとに分離するコイル分離手段1008と、上記コア分離
手段1008で分離された鉄心1001cと解体手段1005で分離
された金属製の容器 (容器本体及び蓋等)1003 とコイル
分離手段1008で分離された銅線1001dとを洗浄液1010で
洗浄する洗浄手段1011と、洗浄後の洗浄廃液1012及び前
処理手段で分離した有害物質1002のいずれか一方又は両
方を分解処理する有害物質分解処理手段1013と、PCB
処理設備である有害物質分解処理手段1013から排出する
排水133 中のPCB濃度を計測する排水モニタリング手
段1100と、PCB処理物を解体する前処理手段1006内の
PCB濃度及び有害物質分解処理手段1013から排出する
排ガス131等のPCB濃度を計測する排気ガスモニタ
リング手段1200とを備えてなるものである。
有害物質分解処理手段1013に直接投入することで無害化
処理がなされ、その保管した容器は構成材の無害化処理
により、処理することができる。
については、活性炭フィルタを通過した後の排ガス中の
PCBの濃度を排気ガスモニタリング手段1200を用い
て、PCBの排出基準以下であることを確認するように
している。さらに、設備内にとどまらず、設備外の環境
中のPCB濃度を排気ガスモニタリング手段1200を用い
て監視するようにしてもよい。
に示した水熱酸化分解処理する水熱酸化分解処理手段の
他に、例えば超臨界水酸化処理する超臨界水酸化処理手
段又はバッチ式の水熱酸化分解手段としてもよい。
としてPCBを用いてなるトランスやコンデンサ、有害
物質である塗料等を保存している保存容器を例示するこ
とができるが、これらに限定されるものではない。
PCBが用いられていたので無害化処理する必要があ
り、この場合には、容量が小さいので前処理することな
く、分離手段1009に直接投入することで無害化処理する
ことができる。
にPCBの濃度の有無を分析している際に、所定時間経
過(例えば1週間又は10日等)する度に、校正装置か
ら校正ガスを投入することで、常に測定装置が健全であ
ることを実証することができる。
上記計測装置を用い、所定測定回数又は時間が経過した
場合に、有機ハロゲン化物濃度校正装置からの標準品で
校正をすることで、例えばPCB分解処理設備内のPC
B濃度を迅速且つ的確に長期間に亙って測定することが
できる。
度校正装置の概略図である。
ある。
る。
Claims (18)
- 【請求項1】 内部に所定濃度の有機ハロゲン化物を封
入した標準容器と、 該標準容器に上記有機ハロゲン化物を追い出す追出しガ
スを供給し、所定濃度の有機ハロゲン化物を同伴させ、
質量分析装置へ導入する標準ガス導入管と、を具備する
ことを特徴とする有機ハロゲン化物濃度校正装置。 - 【請求項2】 請求項1において、 上記標準容器を雰囲気温度+5〜100℃に保持する保
温手段を具備することを特徴とする有機ハロゲン化物濃
度校正装置。 - 【請求項3】 請求項1において、 上記標準ガス導入管を150℃以上に保持する保温手段
を具備することを特徴とする有機ハロゲン化物濃度校正
装置。 - 【請求項4】 請求項1において、 上記標準容器内に複数の細孔を有するディスクが内装さ
れていることを特徴とする有機ハロゲン化物濃度校正装
置。 - 【請求項5】 請求項1において、 上記標準容器内にグラスファイバー又はビーズが充填さ
れていることを特徴とする有機ハロゲン化物濃度校正装
置。 - 【請求項6】 請求項4又は5において、 上記標準容器内の底部に追出しガスを供給する供給管の
供給口が臨むように挿入され、供給されたガスを容器上
部から排出することを特徴とする有機ハロゲン化物濃度
校正装置。 - 【請求項7】 請求項1において、 上記標準容器内面がポリテトラフルオロエチレン又は酸
化ケイ素のコーティング層が形成されていることを特徴
とする有機ハロゲン化物濃度校正装置。 - 【請求項8】 請求項1において、 上記標準容器が着脱自在であることを特徴とする有機ハ
ロゲン化物濃度校正装置。 - 【請求項9】 請求項8において、 上記着脱自在の標準容器が密閉容器に内装されているこ
とを特徴とする有機ハロゲン化物濃度校正装置。 - 【請求項10】 請求項9において、 上記標準容器内に検知物質を供給すると共に、上記密閉
容器内に該検知物質を検出するセンサを設けたことを特
徴とする有機ハロゲン化物濃度校正装置。 - 【請求項11】 請求項10において、 上記検知物質が水素であることを特徴とする有機ハロゲ
ン化物濃度校正装置。 - 【請求項12】 請求項1において、 上記測定試料がPCBであることを特徴とする有機ハロ
ゲン化物濃度校正装置。 - 【請求項13】 請求項1乃至12のいずれか一項の有
機ハロゲン化物濃度校正装置と、 測定ラインからの試料を真空チャンバー内へ連続的に導
入する試料導入手段と、 導入された試料にレーザを照射し、レーザイオン化させ
るレーザ照射手段と、レーザイオン化した分子を収束さ
せる収束部と、 該収束された分子を選択濃縮するイオントラップと、 一定周期で放出されたイオンを検出するイオン検出器を
備えた飛行時間型質量分析装置とを具備してなることを
特徴とする有機微量成分の検出装置。 - 【請求項14】 請求項13の有機微量成分の検出装置
において、 上記試料導入手段がキャピラリカラムであり、その先端
がイオン収束部に臨んでいることを特徴とする有機微量
成分の検出装置。 - 【請求項15】 請求項13の有機微量成分の検出装置
において、 上記レーザのパルス波長が280nm以下であることを
特徴とする有機微量成分の検出装置。 - 【請求項16】 請求項13の有機微量成分の検出装置
において、 上記レーザのパルス時間幅が500ピコ秒以下であるこ
とを特徴とする有機微量成分の検出装置。 - 【請求項17】 請求項13の有機微量成分の検出装置
を用い、所定測定回数毎に有機ハロゲン化物濃度校正装
置で有機ハロゲン化物の濃度を校正しつつ有機ハロゲン
化物を計測することを特徴とする有機微量成分の検出方
法。 - 【請求項18】 請求項17において、 上記測定試料がPCBであることを特徴とする有機微量
成分の検出方法。
Priority Applications (10)
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---|---|---|---|
JP2002045801A JP3616060B2 (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | 有機ハロゲン化物濃度校正装置 |
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