JP3593088B2

JP3593088B2 - Hazardous substance measuring device

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Publication number: JP3593088B2
Application number: JP2001340495A
Authority: JP
Inventors: 晋作土橋; 祥啓出口; 憲弘福田; 昭夫開; 順一郎堀; 隆博窪田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-11-06
Filing date: 2001-11-06
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2021-11-06
Also published as: JP2003139741A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス中に含まれている有害物質を計測する有害物質計測装置に関し、特に、ポリ塩化ビフェニル類分解処理設備またはごみ焼却設備から排出されるガス中に含まれるポリ塩化ビフェニル類、ダイオキシン類等のハロゲン化有機化合物の濃度を計測する場合に適用すると有効である。
【０００２】
【従来の技術】
ポリ塩化ビフェニル（Ｐｏｌｙｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄｂｉｐｈｅｎｙｌ：ＰＣＢ−ビフェニルの塩素化異性体の総称）は、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。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や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。
【０００３】
ＰＣＢは、ビフェニル骨格に塩素が１〜１０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、ＰＣＢは、異性体間の物理的性質や化学的性質、生体内安定性や環境動体等が多様であるため、化学分析や環境汚染の様式が複雑化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いばかりか、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ち、また、水や生物など環境中に広く残留することが判明している。このため、ＰＣＢは、体内で極めて安定しやすく、体内に蓄積されて慢性中毒（皮膚障害、肝臓障害等）を引き起してしまうだけでなく、発癌性、生殖・発生毒性が認められている。
【０００４】
このようなＰＣＢは、従来からトランスやコンデンサなどの絶縁油として広く使用されてきた経緯がある。このため、ＰＣＢを使用したトランスやコンデンサなどの絶縁油を無害化処理する必要がある。そこで、本出願人は、先に、ＰＣＢを無害化処理する水熱分解装置を提案した（例えば特開平１１−２５３７９６号公報、特開２０００−１２６５８８号公報他参照）。この水熱分解装置の概要の一例を図４に示す。
【０００５】
図４に示すように、水熱分解装置１２０は、サイクロンセパレータ１２１を併設した筒形状の一次反応器１２２と、ＰＣＢ、Ｈ_２ＯおよびＮａＯＨの処理液１２３を加圧する加圧ポンプ１２４と、当該処理液１２３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（ＣＯ_２）１は煙突（排ガス流路）１００から外部へ排出され、排水（Ｈ_２Ｏ，ＮａＣｌ）１３３は別途、必要に応じて排水処理される。また、処理液１２３となるＰＣＢの配管１３４には、Ｈ_２ＯおよびＮａＯＨがそれぞれ導入される。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。
【０００６】
このような水熱分解装置１２０において、加圧ポンプ１２４によ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、Ｈ_２Ｏ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。サイクロンセパレータ１２１は、一次反応器１２２内で析出したＮａ_２ＣＯ_３の結晶粒子の大きなものを分離し、Ｎａ_２ＣＯ_３の微粒子を二次反応器１２６に送る。このサイクロンセパレータ１２１の作用により、二次反応器１２６の閉塞が防止される。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、ＣＯ_２およびＨ_２Ｏに分解されている。つぎに、冷却器１２７は、二次反応器１２６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ＣＯ_２および水蒸気と処理水とが分離され、ＣＯ_２および水蒸気は、活性炭槽１３０を通過して煙突１００から大気中に排出される。
【０００７】
このようにして水熱分解装置１２０を用いることにより、ＰＣＢ含有容器（例えばトランスやコンデンサ）等を完全無害化処理することができる。このとき、上記水熱分解装置１２０から排出される排ガス１中のＰＣＢ濃度をきちんと計測することが極めて重要であるため、従来は、排ガス１をサンプリングして当該ガス１中のＰＣＢを液体に濃縮させ、その濃縮液を分析していた。しかしながら、このようなＰＣＢ濃度の計測方法では、結果を得るのに数時間から数十時間を要してしまうため、排ガス１中のＰＣＢ濃度を迅速に把握することができなかった。
【０００８】
そこで、現在は、レーザ照射イオン化装置と飛行時間型質量分析装置（ＴｉｍｅｏｆＦｌｉｇｈｔＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＴＯＦＭＡＳ）とを組み合わせた検出装置を用いることにより、排ガス１中のＰＣＢ濃度を迅速に計測して把握できるようにしている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
ところが、前述したような排ガスのサンプリングは多数箇所で行われるため、各サンプリング箇所ごとに上記検出装置を配設しなければならず、設備コストが非常に高くなっていた。
【００１０】
このようなことから、本発明は、複数箇所でガスをサンプリングする場合であっても、ガス中の有害物質を低コストで計測することができる有害物質計測装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明による有害物質計測装置は、ガスにレーザ光を照射して当該ガス中の有害物質をイオン化させるレーザ照射イオン化装置と、イオン化された前記有害物質を飛行させて、その飛行時間に基づいて分析する飛行時間型質量分析装置とを備えた検出装置と、ガスの流通するガス流路の各サンプリング点からガスをそれぞれ取り込む複数のサンプリング管と、前記サンプリング管にそれぞれ設けられた弁と、各前記サンプリング管と前記検出装置の前記レーザ照射イオン化装置とを接続する集合管と、前記集合管に接続されてガスを流通させるガス引き込み手段と、前記集合管に接続されて前記サンプリング管の前記弁と前記検出装置との間に残留するガスを系外へ送出するクリーンアップ手段とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
第二番目の発明による有害物質計測装置は、第一番目の発明において、前記サンプリング管の前記ガス流路の接続点と前記弁との間を前記ガス流路に連絡する戻り配管と、前記戻り配管に設けられてガスを流通させるガス循環手段とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
第三番目の発明による有害物質計測装置は、第一番目または第二番目の発明において、前記ガス引き込み手段が、前記集合管に接続するダイヤフラムポンプと、前記集合管と前記ダイヤフラムポンプとの間に設けられた弁とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
第四番目の発明による有害物質計測装置は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記クリーンアップ手段が、前記集合管に接続するロータリスクロールポンプと、前記集合管と前記ロータリスクロールポンプとの間に設けられた弁とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
第五番目の発明による有害物質計測装置は、第一番目から第四番目の発明のいずれかにおいて、前記弁が、真空電磁弁、電動ボール弁、ベローズ弁のうちのいずれかであることを特徴とする。
【００１６】
第六番目の発明による有害物質計測装置は、第一番目から第五番目の発明のいずれかにおいて、前記有害物質が、ポリ塩化ビフェニル類、ダイオキシン類等のハロゲン化有機化合物であることを特徴とする。
【００１７】
第七番目の発明による有害物質計測装置は、第一番目から第六番目の発明のいずれかにおいて、前記ガスが、ポリ塩化ビフェニル類分解処理設備またはごみ焼却設備から排出されるガスであることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明による有害物質計測装置の実施の形態を以下に説明するが、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではない。
【００１９】
［第一番目の実施の形態］
本発明による有害物質計測装置の第一番目の実施の形態を図１，２を用いて説明する。図１は、有害物質計測装置の全体概略構成図、図２は、図１の検出装置の概略構成図である。
【００２０】
図１に示すように、排ガス１の流通する排ガス流路１００の複数（本実施の形態では５つ）のサンプリング点１００ａ〜１００ｅには、排ガス１を取り込むサンプリング管１１ａ〜１１ｅの一端側がそれぞれ連結されている。これらサンプリング管１１ａ〜１１ｅの他端側は、集合管１２の一端側にそれぞれ連結されている。この集合管１２の他端側は、検出装置３０のレーザ照射イオン化装置３１（詳細は後述する。）に連絡している。集合管１２の途中には、吸引管１３の一端側および排気管１４の一端側がそれぞれ連結されている。
【００２１】
吸引管１３の他端側および排気管１４の他端側は、前記排ガス流路１００に連結する排出管１５にそれぞれ連結している。上記サンプリング管１１ａ〜１１ｅの途中は、分岐管１６ａ〜１６ｅを介して上記排出管１５にそれぞれ連結している。前記検出装置３０のレーザ照射イオン化装置３１は、排気管１７を介して上記排出管１５に連絡している。検出装置３０の飛行時間型質量分析装置３２（詳細は後述する。）は、排気管１８を介して上記排出管１５に連絡している。
【００２２】
前記サンプリング管１１ａ〜１１ｅの、前記分岐管１６ａ〜１６ｅと前記集合管１２との間には、真空電磁弁１９ａ〜１９ｅがそれぞれ設けられている。前記吸引管１３には、真空電磁弁２０およびダイヤフラムポンプ２１がそれぞれ設けられている。前記排気管１４には、真空電磁弁２２およびロータリスクロールポンプ２３がそれぞれ設けられている。前記分岐管１６ａ〜１６ｅには、流量計２４ａ〜２４ｅおよびダイヤフラムポンプ２５ａ〜２５ｅがそれぞれ設けられている。前記排気管１７には、ロータリスクロールポンプ２６が設けられている。前記排気管１８には、高真空ポンプ２７が設けられている。
【００２３】
図２に示すように、前記検出装置３０は、前記排気管１７を連結されて内部を減圧（約１０^−１ｔｏｒｒ）される真空チャンバ３１ａと、前記集合管１２からの排ガス１を真空チャンバ３１ａ内に洩れだし分子線２として連続的に導入する試料導入手段であるキャピラリカラム３１ｂと、上記洩れだし分子線２にレーザ光４を照射してイオン化させるレーザ光発振器３１ｃと、分子線２のイオン３を収束させる複数のイオン電極からなる収束部３１ｄと、収束されたイオン３を選択濃縮するイオントラップ３１ｅとを備えるレーザ照射イオン化装置３１と、このレーザ照射イオン化装置３１の真空チャンバ３１ａに連結すると共に前記排気管１８を連結されて内部を高真空に減圧（約１０^−７〜１０^−８ｔｏｒｒ）される真空チャンバ３２ａと、レーザ照射イオン化装置３１から一定周期で放出されて飛行するイオン３を反射させるリフレクトロン３２ｂと、上記イオン３を検出するイオン検出器３２ｃとを備える飛行時間型質量分析装置３２とを具備してなるものである。
【００２４】
前記検出装置３０の飛行時間型質量分析装置３２のイオン検出器３２ｃは、管理室に配設されている制御演算器２８の入力部に電気的に接続している。また、真空電磁弁１９ａ〜１９ｅ，２０，２２、ダイヤフラムポンプ２１、ロータリスクロールポンプ２３，２６、高真空ポンプ２７、検出器３０のレーザ照射イオン化装置３１のレーザ光発振器３１ｃは、上記制御演算器２８の出力部に電気的に接続している。この制御演算器２８には、入力器２９ａおよび表示器２９ｂが接続されている。
【００２５】
なお、本実施の形態では、吸引管１３、真空電磁弁２０、ダイヤフラムポンプ２１等によりガス引き込み手段を構成し、排気管１４、真空電磁弁２２、ロータリスクロールポンプ２３等によりクリーンアップ手段を構成し、排出管１５、分岐管１６ａ〜１６ｅ等により戻り配管を構成し、流量計２４ａ〜２４ｅ、ダイヤフラムポンプ２５ａ〜２５ｅ等によりガス循環手段を構成している。
【００２６】
このようにして構成された有害物質計測装置１０は、次のようにして使用される。
【００２７】
まず始めに、ダイヤフラムポンプ２５ａ〜２５ｅを作動し、排ガス流路１００内を流通する排ガス１を各サンプリング点１００ａ〜１００ｅからサンプリング管１１ａ〜１１ｅ内に流量計２４ａ〜２４ｅで確認しながらそれぞれ取り込み、分岐管１６ａ〜１６ｅから排出管１５を介して上記排ガス流路１００に戻すように流通させる。このとき、各真空電磁弁１９ａ〜１９ｅ，２０，２２は、それぞれ閉じている。
【００２８】
このような状態で前記制御演算器２８を作動させると、当該制御演算器２８は、真空電磁弁１９ａ，２０を開放すると共にダイヤフラムポンプ２１、ロータリスクロールポンプ２３，２６、高真空ポンプ２７を作動させる一方、前記検出装置３０のレーザ照射イオン化装置３１のレーザ光発振器３１ｃを作動させることにより、排ガス流路１００のサンプリング点１００ａからサンプリング管１１ａ内に流入している排ガス１のみを集合管１２を介して検出装置３０のレーザ照射イオン化装置３１のキャピラリカラム３１ｂから真空チャンバ３１ａ内に洩れだし分子線２として送給し、当該分子線２にレーザ光発振器３１ｃからのレーザ光４を照射してイオン化させ、当該イオン３を前記質量分析装置３２のイオン検出器３２ｃで検出し、当該イオン検出器３２ｃからの信号に基づいて、制御演算器２８が排ガス流路１００のサンプリング点１００ａでの排ガス１中の有害物質（例えばＰＣＢ）の濃度を算出する。
【００２９】
このようにして排ガス流路１００のサンプリング点１００ａの排ガス１中の有害物質の濃度を計測すると、制御演算器２８は、真空電磁弁１９ａ，２０を閉じると共に真空電磁弁２２を開けることにより、排ガス流路１００のサンプリング点１００ａでサンプリングされて集合管１２等内に残留する排ガス１を排出管１５を介して排ガス流路１００に送出し、集合管１２内をクリーンアップする。
【００３０】
このようにして集合管１２内をクリーンアップすると、制御演算器２８は、真空電磁弁２２を閉じると共に真空電磁弁１９ｂ，２０を開けることにより、排ガス流路１００のサンプリング点１００ｂからサンプリング管１１ｂ内に流入している排ガス１のみを集合管１２を介して検出装置３０のレーザ照射イオン化装置３１に送給し、上述と同様にして排ガス流路１００のサンプリング点１００ｂでの排ガス１中の有害物質の濃度を算出した後、上述と同様に、真空電磁弁１９ｂ，２０を閉じると共に真空電磁弁２２を開けることにより、排ガス流路１００のサンプリング点１００ｂでサンプリングされて集合管１２等内に残留する排ガス１を排出管１５を介して排ガス流路１００に送出し、集合管１２内をクリーンアップする。
【００３１】
以下、真空電磁弁１９ｃ〜１９ｅにおいても上述と同様な操作が行われることにより、排ガス流路１００のサンプリング点１００ｃ〜１００ｅでの排ガス１の分析、および、先の分析の際に集合管１２内に残留した排ガス１のクリーンアップが実施される。
【００３２】
したがって、本実施の形態によれば、排ガス流路１００の複数のサンプリング点１００ａ〜１００ｅでの排ガス１中の有害物質を計測するような場合であっても、上記検出装置３０を一台だけで済ますことができるので、低コストで実施することができる。
【００３３】
また、各サンプリング点１００ａ〜１００ｅからのサンプリング終了後に集合管１２内をロータリスクロールポンプ２３によりクリーンアップするようにしたので、各サンプリング点１００ａ〜１００ｅでサンプリングした排ガス１中の有害物質を正確に計測することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、真空電磁弁１９ａ〜１９ｅ，２０，２２を用いたが、これに代えて、電動ボール弁、ベローズ弁等を用いることも可能である。
【００３５】
また、本実施の形態では、真空電磁弁２０、ダイヤフラムポンプ２１等によりガス引き込み手段を構成し、真空電磁弁２２、ロータリスクロールポンプ２３等によりクリーンアップ手段を構成したが、例えば、開口量を微調整できる弁を使用すれば、ロータリスクロールポンプの適用により、ガス引き込み手段とクリーンアップ手段とを兼用することができるようになる。
【００３６】
また、検出装置３０のレーザ照射イオン化装置３１のキャピラリカラム３１ｂは、収束部３１ｄにその先端が臨んでいるのが好ましく、具体的には、キャピラリカラム３１ｂに最も近い収束部３１ｄの電極と面一又は当該電極よりもイオントラップ３１ｅ側へ突き出るように配設されるとよい。
【００３７】
また、上記キャピラリカラム３１ｂは、その材質が石英又はステンレスであると好ましい。ここで、キャピラリカラム３１ｂがステンレス製であると、収束部３１ｄで電場をかけることにより、制御が可能となる。
【００３８】
また、上記キャピラリカラム３１ｂは、その孔径が１ｍｍ以下であると好ましく、特に、０．３ｍｍ程度あるとさらに好ましい。
【００３９】
また、上記キャピラリカラム３１ｂの先端とレーザ光４の照射位置との間の距離は、１〜２ｍｍ程度が好ましい。なぜなら、上記距離が１ｍｍよりも小さいと、キャピラリカラム３１ｂの先端がレーザ光４により破損する虞を生じてしまい、上記距離が２ｍｍを超えると、当該距離の増加に伴ってイオン化効率が次第に低下してしまうからである。
【００４０】
また、本実施の形態では、排ガス１をキャピラリカラム３１ｂにより洩れだし分子線２として真空チャンバ３１ａ内に送給するようにしたが、例えば、排ガス１を超音速分子ジェットとして送給するようにしてもよい。
【００４１】
また、前記レーザ光４は、パルス波長が３００ｎｍ以下であると好ましく、特に、２６６±１０ｎｍであるとさらに好ましい。なぜなら、当該波長が３００ｎｍを超えると、測定対象である有害物質のハロゲン化有機化合物のイオン化を良好に行うことができなくなってしまうからである。
【００４２】
また、前記レーザ光４は、パルス幅が１０^−１２秒（ピコ秒（ｐｓ））レベルであると好ましい。なぜなら、当該パルス幅が１０^−９秒（ナノ秒（ｎｓ））レベルであると、検出感度が低くなってしまうからである。
【００４３】
また、前記レーザ光４は、パルス周波数が１ＭＨｚ以下であると好ましく、特に、１ｋＨｚ以下であるとさらに好ましい。
【００４４】
［第二番目の実施の形態］
次に、本発明による有害物質計測装置をＰＣＢ無害化処理設備に適用した場合の実施の形態を図３を用いて説明する。図３は、ＰＣＢ無害化処理設備の全体概略構成図である。
【００４５】
図３に示すように、本実施の形態にかかるＰＣＢ無害化処理システムは、有害物質である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を分離する分離手段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１００７と、分離されたコイル１００１ｂを銅線１００１ｄと紙・木１００１ｅ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とを、具備してなるものである。
【００４６】
ここで、上記有害物質としては、ＰＣＢの他に例えば、塩化ビニルシート、有害廃棄塗料、廃棄燃料、有害薬品、廃棄樹脂、未処理爆薬等を挙げることができるが、環境汚染に起因する有害物質であればこれらに限定されるものではない。
【００４７】
また、上記被処理物としては、例えば、絶縁油としてＰＣＢを用いてい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挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
また、蛍光灯用の安定器においても従来は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。
【００４９】
また、上記有害物質が液体等の場合には、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。処理後の液については、ＰＣＢの排出基準である３ｐｐｂ以下であることを確認する必要がある。なお、有害物質処理手段１０１３の構成は、図４に示すものと同様であるので、同一構成部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００５０】
このようなＰＣＢ無害化処理システムにおいて、有害物質計測装置１０は、上記処理手段１０１３から活性槽を通過して浄化された排ガス１中のＰＣＢ濃度を計測するように適用される。
【００５１】
このようにして有害物質計測装置１０をＰＣＢ無害化処理システムに設けることにより、排ガス１中のＰＣＢ濃度を迅速且つ効率よく監視することができるので、無害化処理作業が適切に行われているか否かの監視を常に行いつつ分解処理することができ、環境に配慮した対策を講じることができる。
【００５２】
よって、上記有害物質計測装置１０により、排ガス１中のＰＣＢ濃度を所定時間毎に分析して、排ガス１が排出基準を満たしているか否かを常に監視することができるので、排ガス１中のＰＣＢ濃度が非常事態等により排出基準を超えるような場合には、例えば、排ガス１を活性槽に再度通してさらに浄化すると共に、作業手順等を見直して外部環境汚染の防止を図ることが容易にできる。
【００５３】
なお、上記有害物質計測装置１０は、上述したようなＰＣＢ無害化処理システム中の前記処理手段１０１３への適用だけに限らず、例えば、図４に示すように、前記前処理手段１００６を配設している設備内の雰囲気のＰＣＢ濃度を計測する場合に適用したり、また、ごみ焼却炉から排出される排ガス中のダイオキシン類の濃度を計測するような場合に適用することも可能である。
【００５４】
【発明の効果】
第一番目の発明による有害物質計測装置は、ガスにレーザ光を照射して当該ガス中の有害物質をイオン化させるレーザ照射イオン化装置と、イオン化された前記有害物質を飛行させて、その飛行時間に基づいて分析する飛行時間型質量分析装置とを備えた検出装置と、ガスの流通するガス流路の各サンプリング点からガスをそれぞれ取り込む複数のサンプリング管と、前記サンプリング管にそれぞれ設けられた弁と、各前記サンプリング管と前記検出装置の前記レーザ照射イオン化装置とを接続する集合管と、前記集合管に接続されてガスを流通させるガス引き込み手段と、前記集合管に接続されて前記サンプリング管の前記弁と前記検出装置との間に残留するガスを系外へ送出するクリーンアップ手段とを備えていることから、ガス流路の複数のサンプリング点でのガス中の有害物質を計測する場合であっても、検出装置を一台だけで済ますことができるので、低コストで実施することができる。また、各サンプリング点からのサンプリング終了後に集合管内をクリーンアップ手段によりクリーンアップすることができるので、各サンプリング点でサンプリングしたガス中の有害物質を正確に計測することができる。
【００５５】
第二番目の発明による有害物質計測装置は、第一番目の発明において、前記サンプリング管の前記ガス流路の接続点と前記弁との間を前記ガス流路に連絡する戻り配管と、前記戻り配管に設けられてガスを流通させるガス循環手段とを備えていることから、サンプリングして余ったガスを外部へ漏出させることなく戻すことができる。
【００５６】
第三番目の発明による有害物質計測装置は、第一番目または第二番目の発明において、前記ガス引き込み手段が、前記集合管に接続するダイヤフラムポンプと、前記集合管と前記ダイヤフラムポンプとの間に設けられた弁とを備えていることから、サンプリング管から検出装置へのガスの送給を簡単かつ確実に行うことができる。
【００５７】
第四番目の発明による有害物質計測装置は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記クリーンアップ手段が、前記集合管に接続するロータリスクロールポンプと、前記集合管と前記ロータリスクロールポンプとの間に設けられた弁とを備えていることから、サンプリングして余ったガスの排出を簡単かつ確実に行うことができる。
【００５８】
第五番目の発明による有害物質計測装置は、第一番目から第四番目の発明のいずれかにおいて、前記弁が、真空電磁弁、電動ボール弁、ベローズ弁のうちのいずれかであるので、ガスの漏出を確実に抑制することができる。
【００５９】
第六番目の発明による有害物質計測装置は、第一番目から第五番目の発明のいずれかにおいて、前記有害物質が、ポリ塩化ビフェニル類、ダイオキシン類等のハロゲン化有機化合物であるので、当該有害物質の計測を確実かつ正確に実施することができる。
【００６０】
第七番目の発明による有害物質計測装置は、第一番目から第六番目の発明のいずれかにおいて、前記ガスが、ポリ塩化ビフェニル類分解処理設備またはごみ焼却設備から排出されるガスであるので、当該ガス中に含まれる有害物質の計測を確実かつ正確に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による有害物質計測装置の第一番目の実施の形態の全体概略構成図である。
【図２】図１の検出装置の概略構成図である。
【図３】図１の有害物質計測装置を適用したＰＣＢ無害化処理システムの実施の形態の概略構成図である。
【図４】ＰＣＢ無害化処理システムの水熱分解装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１排ガス
２洩れだし分子線
３イオン
４レーザ光
１０有害物質計測装置
１１ａ〜１１ｅサンプリング管
１２集合管
１３吸引管
１４排気管
１５排出管
１６ａ〜１６ｅ分岐管
１７排気管
１８排気管
１９ａ〜１９ｅ真空電磁弁
２０真空電磁弁
２１ダイヤフラムポンプ
２２真空電磁弁
２３ロータリスクロールポンプ
２４ａ〜２４ｅ流量計
２５ａ〜２５ｅダイヤフラムポンプ
２６ロータリスクロールポンプ
２７高真空ポンプ
２８制御演算器
２９ａ入力器
２９ｂ表示器
３０検出器
３１レーザ照射イオン化装置
３１ａ真空チャンバ
３１ｂキャピラリカラム
３１ｃレーザ光発振器
３１ｄ収束部
３１ｅイオントラップ
３２飛行時間型質量分析装置
３２ａ真空チャンバ
３２ｂリフレクトロン
３２ｃイオン検出器
１００排ガス流路
１００ａ〜１００ｅサンプリング点[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a harmful substance measuring device for measuring harmful substances contained in a gas, and particularly to a polychlorinated biphenyls contained in a gas discharged from a polychlorinated biphenyls decomposition treatment facility or a waste incineration facility, and a dioxin. It is effective when applied when measuring the concentration of a halogenated organic compound such as a kind.
[0002]
[Prior art]
Polychlorinated biphenyl (PCB) is a toxic isomer of PCB-biphenyl, and its production and import are prohibited because of its high toxicity. Although production of PCBs began in Japan around 1954, the adverse effects on living bodies and the environment became apparent in the wake of the Kanemi Yusho incident. There is a history.
[0003]
PCB is obtained by substituting 1 to 10 chlorine atoms in the biphenyl skeleton, and there are theoretically 209 types of isomers depending on the number and position of the substituted chlorine atoms. Has been confirmed. In addition, PCBs have various physical and chemical properties between isomers, in vivo stability, environmental dynamics, and the like, and at present, chemical analysis and environmental pollution are complicated. Furthermore, PCB is one of the persistent organic pollutants and is not easily degraded in the environment, is fat-soluble, has a high bioconcentration rate, and is semi-volatile and can be transported through the atmosphere. In addition, it has been found that it remains widely in the environment such as water and living things. For this reason, PCBs are extremely stable in the body and accumulate in the body to cause chronic poisoning (skin damage, liver damage, etc.), as well as carcinogenicity and reproductive / developmental toxicity. .
[0004]
Such PCBs have been widely used as insulating oils for transformers and capacitors. For this reason, it is necessary to detoxify insulating oil such as transformers and capacitors using PCB. Therefore, the present applicant has previously proposed a hydrothermal decomposition apparatus for detoxifying a PCB (see, for example, JP-A-11-253796, JP-A-2000-126588 and others). FIG. 4 shows an example of the outline of this hydrothermal decomposition apparatus.
[0005]
As shown in FIG. 4, the hydrothermal decomposition apparatus 120 includes a cylindrical primary reactor 122 provided with a cyclone separator 121, ₂ A pressurizing pump 124 for pressurizing the treatment liquid 123 of O and NaOH, a preheater 125 for preheating the treatment liquid 123, a secondary reactor 126 having a pipe-wound configuration, a cooler 127 and a pressure reducing valve 128 It is provided. Further, a gas-liquid separator 129 and an activated carbon tank 130 are disposed downstream of the pressure reducing valve 127, and the exhaust gas (CO ₂ ) 1 is discharged from the chimney (exhaust gas passage) 100 to the outside, and the waste water (H ₂ (O, NaCl) 133 is separately subjected to drainage treatment as needed. In addition, the pipe 134 of the PCB which becomes the processing liquid 123 has H ₂ O and NaOH are each introduced. The oxygen pipe 135 is directly connected to the primary reactor 125.
[0006]
In such a hydrothermal decomposition apparatus 120, the pressure in the primary reactor 122 is increased to 26 MPa by pressurization by the pressurizing pump 124. Also, the preheater 125 is a PCB, H ₂ The mixed solution 123 of O and NaOH is preheated to about 300 ° C. Further, oxygen is spouted into the primary reactor 122, and the temperature rises to 380 ° C to 400 ° C due to the internal reaction heat. The cyclone separator 121 is composed of Na precipitated in the primary reactor 122. ₂ CO ₃ Large crystal grains are separated and Na ₂ CO ₃ Are sent to the secondary reactor 126. The operation of the cyclone separator 121 prevents the secondary reactor 126 from being blocked. By this stage, the PCB has undergone a dechlorination reaction and an oxidative decomposition reaction, resulting in NaCl, CO2 ₂ And H ₂ Decomposed into O. Next, the cooler 127 cools the fluid from the secondary reactor 126 to about 100 ° C. and reduces the pressure to atmospheric pressure by a pressure reducing valve 128 at the subsequent stage. Then, CO 2 is separated by the gas-liquid separator 129. ₂ And steam and treated water are separated, ₂ The water vapor passes through the activated carbon tank 130 and is discharged from the chimney 100 to the atmosphere.
[0007]
By using the hydrothermal decomposition apparatus 120 in this manner, a PCB-containing container (for example, a transformer or a condenser) or the like can be completely detoxified. At this time, since it is extremely important to properly measure the PCB concentration in the exhaust gas 1 discharged from the hydrothermal decomposition device 120, conventionally, the exhaust gas 1 is sampled and the PCB in the gas 1 is concentrated into a liquid. And the concentrate was analyzed. However, in such a method of measuring the PCB concentration, it takes several hours to several tens of hours to obtain a result, and therefore, the PCB concentration in the exhaust gas 1 cannot be quickly grasped.
[0008]
Therefore, at present, the concentration of PCB in the exhaust gas 1 can be quickly measured and grasped by using a detection device that combines a laser irradiation ionization device and a time-of-flight mass spectrometer (TOFMAS). Like that.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
However, since the sampling of the exhaust gas as described above is performed at a large number of locations, the above-described detection device must be provided for each sampling location, and the equipment cost is extremely high.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a harmful substance measuring device capable of measuring harmful substances in gas at low cost even when gas is sampled at a plurality of locations.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a harmful substance measuring device according to a first invention is a laser irradiation ionization device that irradiates a gas with laser light to ionize a harmful substance in the gas, and the ionized harmful substance. Flying, a detection device equipped with a time-of-flight mass spectrometer that analyzes based on the time of flight, a plurality of sampling tubes that respectively take in gas from each sampling point of the gas flow path through which the gas flows, A valve provided in each of the sampling pipes, a collecting pipe for connecting each of the sampling pipes and the laser irradiation ionization device of the detecting device, a gas drawing means connected to the collecting pipe for flowing gas, Clean-up means connected to a pipe and sending out gas remaining between the valve of the sampling pipe and the detection device to the outside of the system. For example, characterized in that is.
[0012]
The harmful substance measuring device according to a second invention is the harmful substance measuring device according to the first invention, wherein a return pipe connecting the connection point of the gas flow path of the sampling pipe and the valve to the gas flow path; A gas circulation means provided in the pipe for flowing gas.
[0013]
The harmful substance measuring device according to a third invention is the harmful substance measuring device according to the first or second invention, wherein the gas drawing means is provided between a diaphragm pump connected to the collecting pipe and the collecting pipe and the diaphragm pump. And a valve provided.
[0014]
The harmful substance measuring device according to a fourth invention is the harmful substance measuring device according to any one of the first to third inventions, wherein the cleanup means includes a rotary scroll pump connected to the collecting pipe, and the collecting pipe and the rotary scroll. And a valve provided between the pump and the pump.
[0015]
The harmful substance measuring device according to a fifth invention is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, the valve is any one of a vacuum solenoid valve, an electric ball valve, and a bellows valve. And
[0016]
The harmful substance measuring apparatus according to a sixth invention is characterized in that, in any one of the first to fifth inventions, the harmful substance is a halogenated organic compound such as polychlorinated biphenyls and dioxins. I do.
[0017]
The harmful substance measuring device according to a seventh invention is the harmful substance measuring device according to any one of the first to sixth inventions, wherein the gas is a gas discharged from a polychlorinated biphenyls decomposition treatment facility or a waste incineration facility. Features.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the harmful substance measuring device according to the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiment.
[0019]
[First embodiment]
A first embodiment of a harmful substance measuring device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of the harmful substance measurement device, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the detection device of FIG.
[0020]
As shown in FIG. 1, one end side of each of sampling pipes 11a to 11e for taking in the exhaust gas 1 is connected to a plurality of (five in the present embodiment) sampling points 100a to 100e of the exhaust gas channel 100 through which the exhaust gas 1 flows. Have been. The other ends of the sampling tubes 11a to 11e are connected to one end of the collecting tube 12, respectively. The other end of the collecting tube 12 is connected to a laser irradiation ionization device 31 (details will be described later) of the detection device 30. In the middle of the collecting pipe 12, one end of the suction pipe 13 and one end of the exhaust pipe 14 are connected.
[0021]
The other end of the suction pipe 13 and the other end of the exhaust pipe 14 are connected to a discharge pipe 15 connected to the exhaust gas channel 100, respectively. The middle of the sampling pipes 11a to 11e is connected to the discharge pipe 15 via branch pipes 16a to 16e, respectively. The laser irradiation ionization device 31 of the detection device 30 is connected to the discharge pipe 15 via the exhaust pipe 17. The time-of-flight mass spectrometer 32 (details will be described later) of the detection device 30 is connected to the exhaust pipe 15 via the exhaust pipe 18.
[0022]
Vacuum solenoid valves 19a to 19e are provided between the branch pipes 16a to 16e and the collecting pipe 12 of the sampling pipes 11a to 11e, respectively. The vacuum pipe 13 is provided with a vacuum solenoid valve 20 and a diaphragm pump 21. The exhaust pipe 14 is provided with a vacuum solenoid valve 22 and a rotary scroll pump 23. The branch pipes 16a to 16e are provided with flow meters 24a to 24e and diaphragm pumps 25a to 25e, respectively. The exhaust pipe 17 is provided with a rotary scroll pump 26. The exhaust pipe 18 is provided with a high vacuum pump 27.
[0023]
As shown in FIG. 2, the detection device 30 is connected to the exhaust pipe 17 to reduce the pressure inside (about 10 ^-1 a vacuum chamber 31a to be torred, a capillary column 31b serving as a sample introducing means for continuously introducing the exhaust gas 1 from the collecting pipe 12 into the vacuum chamber 31a and introducing the exhaust gas 1 as a molecular beam 2, and the leaking molecular beam 2 A laser light oscillator 31c for irradiating the laser beam 4 with the laser beam 4 to ionize the ion beam, a converging portion 31d composed of a plurality of ion electrodes for converging the ions 3 of the molecular beam 2, and an ion trap 31e for selectively concentrating the converged ions 3 are provided. The laser irradiation ionizer 31 provided is connected to the vacuum chamber 31a of the laser irradiation ionizer 31 and the exhaust pipe 18 is connected to reduce the internal pressure to a high vacuum (about 10 ^-7 -10 ^-8 a time-of-flight mass including a vacuum chamber 32a to be torred, a reflectron 32b for reflecting ions 3 emitted from the laser irradiation ionizer 31 at a constant period and flying, and an ion detector 32c for detecting the ions 3 An analyzer 32 is provided.
[0024]
The ion detector 32c of the time-of-flight mass spectrometer 32 of the detection device 30 is electrically connected to the input of the control calculator 28 provided in the control room. Further, the vacuum solenoid valves 19a to 19e, 20, 22, the diaphragm pump 21, the rotary scroll pumps 23, 26, the high vacuum pump 27, and the laser light oscillator 31c of the laser irradiation ionization device 31 of the detector 30 are controlled by the control arithmetic unit 28. Is electrically connected to the output section. An input unit 29a and a display unit 29b are connected to the control calculator 28.
[0025]
In the present embodiment, the suction pipe 13, the vacuum solenoid valve 20, the diaphragm pump 21 and the like constitute a gas drawing means, and the exhaust pipe 14, the vacuum solenoid valve 22, the rotary scroll pump 23 and the like constitute a cleanup means. , The discharge pipe 15, the branch pipes 16a to 16e, and the like constitute a return pipe, and the flow meters 24a to 24e, the diaphragm pumps 25a to 25e, and the like constitute gas circulation means.
[0026]
The harmful substance measuring device 10 thus configured is used as follows.
[0027]
First, the diaphragm pumps 25a to 25e are operated, and the exhaust gas 1 flowing through the exhaust gas flow path 100 is taken in from the sampling points 100a to 100e into the sampling pipes 11a to 11e while being checked by the flow meters 24a to 24e, respectively. The gas is circulated from the branch pipes 16a to 16e via the discharge pipe 15 so as to return to the exhaust gas flow path 100. At this time, each of the vacuum solenoid valves 19a to 19e, 20, 22 is closed.
[0028]
When the control arithmetic unit 28 is operated in such a state, the control arithmetic unit 28 opens the vacuum solenoid valves 19a and 20 and operates the diaphragm pump 21, the rotary scroll pumps 23 and 26, and the high vacuum pump 27. On the other hand, by operating the laser light oscillator 31c of the laser irradiation ionization device 31 of the detection device 30, only the exhaust gas 1 flowing into the sampling pipe 11a from the sampling point 100a of the exhaust gas flow path 100 is passed through the collecting pipe 12. The laser beam leaks from the capillary column 31b of the ionization device 31 of the detection device 30 into the vacuum chamber 31a and is sent as a molecular beam 2, and the molecular beam 2 is irradiated with the laser beam 4 from the laser light oscillator 31c to be ionized. The ions 3 are detected by the ion detector 32c of the mass spectrometer 32, Based on a signal from the ion detector 32c, the control arithmetic unit 28 calculates the concentration of harmful substances in the exhaust gas 1 at the sampling points 100a of the exhaust gas flow path 100 (e.g., PCB).
[0029]
When the concentration of the harmful substance in the exhaust gas 1 at the sampling point 100a of the exhaust gas flow path 100 is measured in this manner, the control calculator 28 closes the vacuum solenoid valves 19a and 20 and opens the vacuum solenoid valve 22, thereby The exhaust gas 1 sampled at the sampling point 100a of the flow path 100 and remaining in the collecting pipe 12 or the like is sent to the exhaust gas flow path 100 via the discharge pipe 15, and the inside of the collecting pipe 12 is cleaned up.
[0030]
When the inside of the collecting pipe 12 is cleaned up in this way, the control computing unit 28 closes the vacuum solenoid valve 22 and opens the vacuum solenoid valves 19b and 20 to move the sampling pipe 100 from the sampling point 100b of the exhaust gas flow path 100 into the sampling pipe 11b. Only the exhaust gas 1 flowing into the exhaust gas 1 is supplied to the laser irradiation ionization device 31 of the detection device 30 via the collecting pipe 12, and the harmful substances in the exhaust gas 1 at the sampling point 100 b of the exhaust gas flow path 100 in the same manner as described above. After calculating the concentration, the vacuum solenoid valves 19b and 20 are closed and the vacuum solenoid valve 22 is opened, as in the above, to sample at the sampling point 100b of the exhaust gas flow path 100 and remain in the collecting pipe 12 and the like. The exhaust gas 1 is sent to the exhaust gas channel 100 via the discharge pipe 15 to clean up the inside of the collecting pipe 12.
[0031]
Hereinafter, the same operation as described above is performed in the vacuum solenoid valves 19c to 19e, so that the exhaust gas 1 is analyzed at the sampling points 100c to 100e of the exhaust gas channel 100, and the inside of the collecting pipe 12 is analyzed at the time of the previous analysis. The clean-up of the exhaust gas 1 remaining in the air is performed.
[0032]
Therefore, according to the present embodiment, even when measuring harmful substances in the exhaust gas 1 at a plurality of sampling points 100a to 100e of the exhaust gas channel 100, only one detection device 30 is required. And can be implemented at low cost.
[0033]
Further, since the inside of the collecting pipe 12 is cleaned up by the rotary scroll pump 23 after the sampling from each of the sampling points 100a to 100e is completed, the harmful substances in the exhaust gas 1 sampled at each of the sampling points 100a to 100e are accurately measured. can do.
[0034]
In this embodiment, the vacuum solenoid valves 19a to 19e, 20, and 22 are used, but an electric ball valve, a bellows valve, or the like may be used instead.
[0035]
Further, in this embodiment, the gas suction means is constituted by the vacuum solenoid valve 20, the diaphragm pump 21, and the like, and the cleanup means is constituted by the vacuum solenoid valve 22, the rotary scroll pump 23, and the like. If an adjustable valve is used, the application of the rotary scroll pump makes it possible to use both the gas drawing means and the cleanup means.
[0036]
The tip of the capillary column 31b of the laser irradiation ionization device 31 of the detection device 30 preferably faces the converging portion 31d. Specifically, the capillary column 31b is flush with the electrode of the converging portion 31d closest to the capillary column 31b. Alternatively, it may be disposed so as to protrude toward the ion trap 31e from the electrode.
[0037]
The material of the capillary column 31b is preferably quartz or stainless steel. Here, if the capillary column 31b is made of stainless steel, control can be performed by applying an electric field at the converging section 31d.
[0038]
Further, the capillary column 31b preferably has a pore diameter of 1 mm or less, and more preferably about 0.3 mm.
[0039]
The distance between the tip of the capillary column 31b and the irradiation position of the laser beam 4 is preferably about 1 to 2 mm. If the distance is smaller than 1 mm, the tip of the capillary column 31b may be damaged by the laser beam 4, and if the distance exceeds 2 mm, the ionization efficiency gradually decreases as the distance increases. It is because.
[0040]
Further, in the present embodiment, the exhaust gas 1 is leaked by the capillary column 31b and is sent as the molecular beam 2 into the vacuum chamber 31a. For example, the exhaust gas 1 is sent as a supersonic molecular jet. Is also good.
[0041]
The laser light 4 preferably has a pulse wavelength of 300 nm or less, and more preferably 266 ± 10 nm. This is because, when the wavelength exceeds 300 nm, it becomes impossible to satisfactorily ionize the halogenated organic compound of the harmful substance to be measured.
[0042]
The laser beam 4 has a pulse width of 10 ^-12 It is preferably at the second (picosecond (ps)) level. Because the pulse width is 10 ^-9 This is because if it is on the order of seconds (nanoseconds (ns)), the detection sensitivity will be low.
[0043]
The laser beam 4 preferably has a pulse frequency of 1 MHz or less, and more preferably 1 kHz or less.
[0044]
[Second embodiment]
Next, an embodiment in which the harmful substance measuring device according to the present invention is applied to a PCB detoxification treatment facility will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an overall schematic configuration diagram of the PCB detoxification processing equipment.
[0045]
As shown in FIG. 3, the PCB detoxification processing system according to the present embodiment is a harmful substance processing system for detoxifying a processing object to which PCB which is a harmful substance is attached, contained, or stored. The separating means 1004 for separating the harmful substance 1002 from the container 1003 for storing the harmful substance (for example, PCB) 1002 as the processing object 1001, and the disassembling means 1005 for disassembling the constituent materials 1001a, b,. A preprocessing means 1006 having one or both of them; a core separating means 1007 for separating a core 1001a, which is a constituent material of an object processed in the preprocessing means 1006, into a coil 1001b and an iron core 1001c; Coil separating means 100 for separating the separated coil 1001b into a copper wire 1001d and paper / wood 1001e The iron core 1001c separated by the core separation means 1008, the metal container (container body and lid, etc.) 1003 separated by the disassembly means 1005, and the copper wire 1001d separated by the coil separation means 1008 are washed with a cleaning liquid 1010. The cleaning apparatus includes a cleaning unit 1011 for cleaning, and a harmful substance decomposition processing unit 1013 for decomposing one or both of the cleaning waste liquid 1012 after cleaning and the harmful substance 1002 separated by the pretreatment unit.
[0046]
Here, in addition to PCB, examples of the harmful substance include a vinyl chloride sheet, hazardous waste paint, waste fuel, toxic chemical, waste resin, untreated explosive, and the like. However, it is not limited to these.
[0047]
Examples of the object to be processed include, for example, transformers and capacitors using PCB as an insulating oil, and storage containers storing paints that are harmful substances, but are not limited to these. Absent.
[0048]
Also, in the ballast for fluorescent lamps, PCB has been used conventionally, so it is necessary to perform detoxification treatment. In this case, since the capacity is small, it is necessary to directly feed into the separation means 1009 without pretreatment. Can be detoxified.
[0049]
When the harmful substance is a liquid or the like, the harmful substance is detoxified by directly charging the harmful substance decomposition processing means 1013, and the container in which the harmful substance is stored can be processed by the detoxification processing of the constituent materials. It is necessary to confirm that the liquid after the treatment is 3 ppb or less, which is the PCB discharge standard. Since the configuration of the harmful substance processing means 1013 is the same as that shown in FIG. 4, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0050]
In such a PCB detoxification processing system, the harmful substance measuring device 10 is applied so as to measure the PCB concentration in the exhaust gas 1 that has been purified by passing through the activation tank from the processing means 1013.
[0051]
By providing the harmful substance measuring device 10 in the PCB detoxification processing system in this manner, the concentration of PCB in the exhaust gas 1 can be monitored quickly and efficiently, and whether or not the detoxification processing work is properly performed. Can be decomposed while constantly monitoring the environment, and environmentally friendly measures can be taken.
[0052]
Therefore, the harmful substance measuring device 10 can analyze the PCB concentration in the exhaust gas 1 at predetermined time intervals and constantly monitor whether the exhaust gas 1 satisfies the emission standard. If the concentration exceeds the emission standard due to an emergency or the like, for example, the exhaust gas 1 can be passed through the activation tank again to further purify it, and the operation procedure can be reviewed to prevent external environmental pollution. .
[0053]
The harmful substance measuring device 10 is not limited to the application to the processing means 1013 in the PCB detoxification processing system as described above. For example, as shown in FIG. The present invention can be applied to the case where the PCB concentration of the atmosphere in the facility is being measured, or to the case where the concentration of dioxins in the exhaust gas discharged from a refuse incinerator is measured.
[0054]
【The invention's effect】
The harmful substance measurement device according to the first invention is a laser irradiation ionization device that irradiates a gas with a laser beam to ionize a harmful substance in the gas, and the ionized harmful substance is caused to fly. A detection device including a time-of-flight mass spectrometer that performs analysis based on, a plurality of sampling tubes that respectively take in gas from each sampling point of a gas flow path through which gas flows, and a valve provided in each of the sampling tubes. A collecting pipe connecting each of the sampling pipes and the laser irradiation ionization device of the detection device; a gas drawing means connected to the collecting pipe for flowing gas; and a sampling pipe connected to the collecting pipe. Since it is provided with clean-up means for sending out gas remaining between the valve and the detection device to the outside of the system, Even when measuring the toxic substances in the gas at the sampling point number, because the detector can be dispensed with only a single, can be implemented at low cost. In addition, since the inside of the collecting pipe can be cleaned by the cleanup means after the end of sampling from each sampling point, harmful substances in the gas sampled at each sampling point can be accurately measured.
[0055]
The harmful substance measuring device according to a second invention is the harmful substance measuring device according to the first invention, wherein a return pipe connecting the connection point of the gas flow path of the sampling pipe and the valve to the gas flow path; Since the gas circulation means is provided in the pipe and circulates the gas, the surplus gas sampled can be returned without leaking to the outside.
[0056]
The harmful substance measuring device according to a third invention is the harmful substance measuring device according to the first or second invention, wherein the gas drawing means is provided between a diaphragm pump connected to the collecting pipe and the collecting pipe and the diaphragm pump. With the provision of the provided valve, gas can be easily and reliably supplied from the sampling tube to the detection device.
[0057]
The harmful substance measuring device according to a fourth invention is the harmful substance measuring device according to any one of the first to third inventions, wherein the cleanup means includes a rotary scroll pump connected to the collecting pipe, and the collecting pipe and the rotary scroll. Since the valve provided between the pump and the pump is provided, the excess gas sampled can be easily and reliably discharged.
[0058]
The harmful substance measuring device according to a fifth invention is the harmful substance measuring device according to any one of the first to fourth inventions, wherein the valve is any one of a vacuum solenoid valve, an electric ball valve, and a bellows valve. Leakage can be reliably suppressed.
[0059]
The harmful substance measuring apparatus according to the sixth invention is the harmful substance measuring apparatus according to any one of the first to fifth inventions, wherein the harmful substance is a halogenated organic compound such as polychlorinated biphenyls and dioxins. Measurement of a substance can be performed reliably and accurately.
[0060]
The harmful substance measuring device according to the seventh invention is the harmful substance measuring device according to any one of the first to sixth inventions, wherein the gas is a gas discharged from a polychlorinated biphenyls decomposition treatment facility or a waste incineration facility, The measurement of harmful substances contained in the gas can be performed reliably and accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of a first embodiment of a harmful substance measuring device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the detection device of FIG.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a PCB detoxification processing system to which the harmful substance measuring device of FIG. 1 is applied.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a hydrothermal decomposition apparatus of the PCB detoxification processing system.
[Explanation of symbols]
1 Exhaust gas
2 Leaked molecular beam
3 ion
4 Laser light
10 Hazardous substance measuring device
11a-11e Sampling tube
12 Collecting pipe
13 Suction tube
14 Exhaust pipe
15 Discharge pipe
16a-16e branch pipe
17 Exhaust pipe
18 Exhaust pipe
19a-19e Vacuum solenoid valve
20 Vacuum solenoid valve
21 Diaphragm pump
22 Vacuum solenoid valve
23 Rotary scroll pump
24a-24e flow meter
25a-25e diaphragm pump
26 Rotary scroll pump
27 High vacuum pump
28 Control arithmetic unit
29a Input device
29b Display
30 detector
31 Laser irradiation ionizer
31a vacuum chamber
31b capillary column
31c laser light oscillator
31d convergence unit
31e ion trap
32 Time-of-flight mass spectrometer
32a vacuum chamber
32b reflectron
32c ion detector
100 exhaust gas channel
100a-100e Sampling point

Claims

ガスにレーザ光を照射して当該ガス中の有害物質をイオン化させるレーザ照射イオン化装置と、イオン化された前記有害物質を飛行させて、その飛行時間に基づいて分析する飛行時間型質量分析装置とを備えた検出装置と、
ガスの流通するガス流路の各サンプリング点からガスをそれぞれ取り込む複数のサンプリング管と、
前記サンプリング管にそれぞれ設けられた弁と、
各前記サンプリング管と前記検出装置の前記レーザ照射イオン化装置とを接続する集合管と、
前記集合管に接続されてガスを流通させるガス引き込み手段と、
前記集合管に接続されて前記サンプリング管の前記弁と前記検出装置との間に残留するガスを系外へ送出するクリーンアップ手段と
を備えていることを特徴とする有害物質計測装置。A laser irradiation ionizer that irradiates a gas with laser light to ionize a harmful substance in the gas, and a time-of-flight mass spectrometer that flies the ionized harmful substance and analyzes based on the time of flight. A detection device provided with
A plurality of sampling pipes for taking in gas from each sampling point of the gas flow path through which the gas flows,
A valve provided on each of the sampling tubes,
A collecting pipe connecting each of the sampling pipes and the laser irradiation ionization device of the detection device,
Gas drawing means connected to the collecting pipe for flowing gas,
A harmful substance measuring device, comprising: a cleanup means connected to the collecting pipe and for sending out a gas remaining between the valve of the sampling pipe and the detecting device to the outside of the system.

請求項１において、
前記サンプリング管の前記ガス流路の接続点と前記弁との間を前記ガス流路に連絡する戻り配管と、
前記戻り配管に設けられてガスを流通させるガス循環手段と
を備えていることを特徴とする有害物質計測装置。In claim 1,
A return pipe communicating with the gas flow path between the connection point of the gas flow path of the sampling pipe and the valve;
And a gas circulation means provided in the return pipe for circulating gas.

請求項１または請求項２において、
前記ガス引き込み手段が、
前記集合管に接続するダイヤフラムポンプと、
前記集合管と前記ダイヤフラムポンプとの間に設けられた弁と
を備えていることを特徴とする有害物質計測装置。In claim 1 or claim 2,
The gas drawing means,
A diaphragm pump connected to the collecting pipe;
A harmful substance measuring device comprising: a valve provided between the collecting pipe and the diaphragm pump.

請求項１から請求項３のいずれかにおいて、
前記クリーンアップ手段が、
前記集合管に接続するロータリスクロールポンプと、
前記集合管と前記ロータリスクロールポンプとの間に設けられた弁と
を備えていることを特徴とする有害物質計測装置。In any one of claims 1 to 3,
The cleanup means,
A rotary scroll pump connected to the collecting pipe,
A harmful substance measuring device comprising: a valve provided between the collecting pipe and the rotary scroll pump.

請求項１から請求項４のいずれかにおいて、
前記弁が、真空電磁弁、電動ボール弁、ベローズ弁のうちのいずれかであることを特徴とする有害物質計測装置。In any one of claims 1 to 4,
The harmful substance measuring device, wherein the valve is any one of a vacuum solenoid valve, an electric ball valve, and a bellows valve.

請求項１から請求項５のいずれかにおいて、
前記有害物質が、ポリ塩化ビフェニル類、ダイオキシン類等のハロゲン化有機化合物であることを特徴とする有害物質計測装置。In any one of claims 1 to 5,
The harmful substance measuring device, wherein the harmful substance is a halogenated organic compound such as polychlorinated biphenyls and dioxins.

請求項１から請求項６のいずれかにおいて、
前記ガスが、ポリ塩化ビフェニル類分解処理設備またはごみ焼却設備から排出されるガスであることを特徴とする有害物質計測装置。In any one of claims 1 to 6,
The harmful substance measuring device, wherein the gas is a gas discharged from a polychlorinated biphenyls decomposition treatment facility or a waste incineration facility.