JPH09503309A - 有機化合物の環境的な監視方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 螺旋コイル状チューブの重合体膜からなる拡散セルを環境的な媒体に浸漬し、ｐｐｔ、ｐｐｂ濃度の有機化合物をセル中に拡散させることにより、地下水のような媒体中の有機化合物の濃度の監視をする。重合体チューブ中のキャリアーガスが環境的な媒体中の有機化合物の濃度に平衡する濃度を得る。極めて低濃度の有機化合物には感度の悪い検出器の場合には、熱脱着チューブのような濃縮装置を設け、周期的に熱活性化して有機化合物を放出し、センサーで検出する。

Description

【発明の詳細な説明】 有機化合物の環境的な監視方法及び装置技術分野 本発明は、低濃度の有機化合物の環境的な監視（モニター）の方法及び装置に 関し、とくに、それのみではないが、帯水層からの地下水の低濃度の揮発性有機 化合物（ＶＯＣｓ）を、拡散セルを使用して、その場でリアルタイムに環境的に 監視する方法及び装置に関するものである。背景技術 飲料水が地下の帯水層から得られる場合、汚染物を注意深く監視することが必 要である。とくに問題となる汚染物は、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、 キシレン（ＢＴＥＸ化合物）、トリクロロエタン（ＴＣＥ）、ハロメタンその他 これらのの誘導体である。地下水におけるＶＯＣｓの可能性のある汚染源は、例 えば漏洩のおそれのある地下タンクからの有機溶剤や石油の漏洩である。そのよ うな地区での地下水のＶＯＣｓによる汚染は起こり得るし、これを検出するのは 困難である。 飲料水におけるＶＯＣｓの規制濃度は通常非常に低い。したがって、このＶＯ Ｃｓはｐｐｔからｐｐｂの範囲の低濃度レベルで、正確に測定される必要がある 。多くの地域で許容される濃度はだんだん低くなってきている。そのような低濃 度でのＶＯＣｓの測定は、大気での監視においてもまた必要である。ＶＯＣｓの 監視は、環境的汚染のレベルのデータをリアルタイムで得るために、連続的な又 は半連続的な方法であることが必要である。 ある拡散セルは、ガス検知装置に直接連結したガス相を包含する封止中空膜か らなる。この膜は、酸素や揮発性有機化合物のようなガスは透過させるが、水は 比較的に透過させないで、セル内のガス相と外部の媒体との中間膜（インターフ ェース）を構成する。ある拡散セルは、解放空間内の雰囲気とセルの外部媒体と の間の平衡関係に依存している。 種々の重合体物質で構成された拡散セルは、有機又は他の化合物を吸収するも のとして知られており、例えば地下水中の溶解メタンや溶解酸素の測定に使用さ れている。例えばシリコーン物質は、有機化合物をよく透過させ、水や他の極性 の高い物質は阻止する。拡散セルの重合体物質を通しての定常状態の拡散は、重 合体物質のそれぞれの液相、気相サイドの分圧により起こる。この定常状態の拡 散は、フィックの拡散第１法則により定義される。 知られた監視装置は重合体拡散セルを有し、その両端は上流側チューブ及び下 流側チューブにそれぞれ連結している。これらのチューブはアクセスラインと呼 ばれている。このアクセスラインは、通常ステンレス鋼又は他のＶＯＣｓを比較 的透過させない材料、例えばナイロン等でできている。この拡散セルは、通常長 いチューブ、例えばシリコーンでできている。このアクセスライン及び拡散セル はキャリアー液体又はガス、例えば空気によりパージされる。ガスの試料は下流 のアクセスラインから取り出され、ガスクロマトグラフを使用してメタン等を測 定される。この技術の問題は、検出器が比較的高価であり、ポータブルでないこ とである。さらに、塩素のないＶＯＣｓはｐｐｂの範囲では測定できないことで ある。 他の知られた検出装置として、コンパクトなソリッドステート検出器を使用し て、塩素化炭化水素等の特定の化合物を測定するものが、それらの化合物のリア ルタイム連続分析を行うのに使用されている。この監視装置に使用される検出器 は、中をキャリアーガスが通ってアクセスラインと流体的に連結する透過性のシ リコーンチューブを有している。ソリッドステート検出器は下流のアクセスライ ンに連結している。キャリアーガスはアクセスラインと透過性のシリコーンチュ ーブを、比較的に早い流速で、例えば１７０ｍｌ／分で流れる。この監視装置の 感度もまた、ｐｐｍの範囲に制限されている。発明の開示 少なくとも本発明の好ましい態様は、低濃度レベル、例えばｐｐｂ範囲の有機 化合物を、比較的に正確に、環境的に監視する方法及び装置を提供することにあ る。さらに、そのような低濃度の有機化合物を、その場で、リアルタイムで監視 することができ、かつ、装置が比較的に簡単で、効率よく、低コストで正確であ るような装置を提供することである。 本発明によれば、環境的媒体中の低濃度の有機化合物を環境的に監視する、次 のことからなる方法が提供される： 有機化合物をサンプリングするために、拡散セルを環境的媒体中に置き、この 拡散セルは重合体膜を有し、この膜の中へ、そしてそれを通して有機化合物が拡 散し、この重合体膜は環境的媒体とキャリアー流体のゾーンとの隔壁をなしてい る； 拡散セルにキャリアー流体を供給し、このキャリアー流体が環境的媒体中の有 機化合物の濃度と実質的に平衡する有機化合物の濃度を獲得し、使用に当たって 、環境的媒体中の低濃度レベルの有機化合物が、比較的に高感度で検出される； キャリアー流体中の有機化合物を監視し、環境的媒体中の有機化合物を示す出 力信号を提供する。 重要な態様は、リアルタイムの監視を行うことである。 好ましくは、それぞれの有機化合物についての平衡定数が、環境的媒体中の低 濃度レベルの有機化合物を比較的に正確に計算するのに使用できるように、キャ リアー流体の所定の流速を選定することである。 好ましくは、平衡定数は有機化合物のそれぞれについて、ヘンリーの法則の定 数として定義される。 好ましくは、キャリアー流体の所定の流速は、数学的モデルの実験データによ る較正により決定されることができる。 好ましくは、この実験データは、拡散セルの寸法、拡散セルの構造材料及び有 機化合物の組成といった、１又は１以上の試験変数に基づいている。 好ましくは、キャリアー流体の所定の流速は、拡散セルの中に吸着される有機 化合物の分画に起因する有害な応答性質を実質的に最小にするように変更するこ とができる。 重要な態様においては、キャリアー流体は、１０ｍｌ／分より少なく、好まし くは２〜５ｍｌ／分であるが、さらに低い流速も可能である。 典型的には、有害な効果の一つは、濃度が時間とともに変化する場合の記憶効 果（memory effect）である。ここでは、環境的媒体の中に比較して高い濃度で 拡散セル中に吸着された第１の有機化合物が、環境的媒体の中に比較して低い濃 度で拡散セル中に吸着された第２の有機化合物と比べて、不正確に検出される。 例えば、トリメチルベンゼンはベンゼンよりも分画率が高い。したがって、環境 的媒体中の有機化合物の濃度が変化すると、分画率の高い化合物は、拡散セルを 通して平衡になる時間を遅延させることになる。この遅延した応答時間は記憶効 果として知られており、このことは結果の評価において考慮されるべきである。 知られた有機化合物においては、この効果についての較正と修正はリアルタイム 監視を改善するのに有効である。 典型的には、この方法はさらに、キャリアー流体中の有機化合物の存在を検出 する段階を包含する。 好ましくは、この方法はさらに、検出の段階の前に有機化合物を濃縮する段階 を包含する。 好ましくは、キャリアー流体中の有機化合物を検出する段階では、コンパクト で高感度なソリッドステート検出器を使用して行われる。 監視が行われる有機化合物の例としては、ＢＴＥＸ（ベンゼン、トルエン、エ チルベンゼン、キシレン）、ブロモホルム、トリクロロエタン（ＴＣＥ）及びメ タンが挙げられる。 本発明の他の面においては、環境的媒体中の低濃度レベルの有機化合物をその 場でリアルタイムに環境的に監視する、次のことを包含する装置が提供される： 環境的媒体の中の有機化合物を拡散的にサンプリングする拡散セル； サンプリングされた有機化合物を拡散セルと流体的に連結して濃縮する手段； 該濃縮手段と流体的に連結して有機化合物の存在を検出する手段であり、これ は使用に当たって、環境的媒体中の低濃度レベルの有機化合物を比較的に正確に 検出する； 好ましくは、この装置はさらに、拡散セルに連結した流体の流れを起こす手段 を包含し、これは拡散セルに対するキャリアー流体の所定の流速を発生させ、キ ャリアー流体を濃縮手段に供給する。そしてその際、キャリアー流体の所定の流 速は十分低く制御され、拡散セル中の有機化合物の濃度は環境的媒体中の有機化 合物の濃度と実質的に平衡となるようにする。 好ましくは、拡散セルはチューブ状であり、シリコーン材料で構成されている 。 好ましくは、濃縮手段はサンプリングされた有機化合物を吸着する吸着剤と、 それに吸着された有機化合物を脱着するためのオーブンのような装置を有する熱 脱着チューブからなる。 好ましくは、検出器は、前以て選択された有機化合物をリアルタイムで分析す るのに使用できるコンパクトなソリッドステート検出器からなる。図面の簡単な説明 本発明のより良き理解のために、可能な態様を以下に記載する。また、説明の みを目的として、添付の図を参照する。図において： 第１図は、本発明の態様の１つの概要であり、実験室の試験装置を示す； 第２図は、トリクロロエタン（ＴＣＥ）の知られた低濃度の範囲のグラフであ り、図１の装置で使用された電子捕捉検出器（ＥＣＤ）から得られる対応ピーク である； 第３図は、ＴＣＥに対して較正した図１の装置から得られたハロメタンの相対 的濃度を示すグラフである； 第４図は、ブロモホルムに対して較正した図１の装置から得られたハロメタン の相対的濃度を示すグラフである； 第５図は、ガスクロマトグラフ／質量分析により分析された、第２拡散セルに おける特定のハロメタン及び全ハロゲン化ＶＯＣｓの濃度を示すグラフである； 第６図は、第２の態様であり、その場でのリアルタイム監視に使用する原型の 概要を示す；そして、 第７図は、キャリアー流体の流れの無い、閉鎖型拡散セルのある第３の態様を 示す。発明を実施するための最良の形態 以下の説明の目的において、濃度単位のナノグラム／リットル（ｎｇ Ｌ^-1） 又はその同等物は、ｐｐｔと同じレベルの濃度と考えるべきである。 図１の態様は、実験室試験装置の概要図である（これをベースにして、例えば 地下水中のＶＯＣｓを監視するためのような、その場でのリアルタイム環境的監 視に使用される図６に示す原型が開発された）。図１を参照して説明される態様 は、本発明の応用分野の説明のためだけのものである。この装置は、検出器１８ に連結した、拡散セル１２を有し、水中の有機化合物を監視するようにされてい る。水は入口２２を通ってステンレス鋼製槽２０に供給され、出口２４から排出 される。拡散セル１２は螺旋コイル状に形成されたシリコーン材料のチューブを 有している。このチューブは内径が１ｍｍ、外径１.５ｍｍ、全体の長さ１ｍで ある。螺旋コイルは上流アクセスライン３０に接続され、その入口３４からキャ リアー流体（この場合は高純度窒素）が装入される。このコイルはまた下流アク セスライン３２に接続され、キャリアー流体はこれでオーブン３８に運ばれる。 オーブンの中には活性炭捕捉熱脱着チューブ１４が置かれている。この熱脱着チ ューブ１４の下流には、排出アクセスライン４０があり、キャリアー流体を電子 捕捉検出器（ＥＣＤ）１６に排出する。この装置はさらにＥＣＤ１６に電気的に 接 続された積分器４２を有しており、ＥＣＤ１６から出て来、有機化合物の濃度に 相応する信号を記録する。 この装置はさらに、ライン３２の中に注入口３６を有し、これは既知の標準物 質の既知の量を注入口３６から注入し、装置の較正をするのに使用される。 例えば、既知の量のＴＣＥ及びブロモホルムを注入し、ＥＣＤのピークの読み をそれぞれの標準物質の既知量に対してプロットする。図２は注入されたＴＣＥ の量及び相応するＥＣＤ１６のピークの読みを示すグラフである。集積時間とし て１時間をキャリアー流体のためにとった。この場合、純粋な窒素ガス２３で流 量は５ｍｌ／分であった。ＴＣＥは、ＥＣＤ１６ではＴＣＥ注入量４ｎｇまで検 出可能である。４ｎｇ以下のＴＣＥでは、信号対ノイズの比が３対１であり、Ｅ ＣＤ１６出力の背景ノイズとＴＣＥのピークの読みとを区別するのが比較的に困 難になる。そこで、これがＥＣＤ１６の感度ということになる。ＴＣＥの４ｎｇ は、１３ｎｇ／Ｌのガス濃度に相当し、ヘンリーの法則定数の０.３６に基づけ ば、約３７ｎｇ／Ｌの水性濃度検出限界に相当する。ＥＣＤ１６をブロモホルム で較正した場合は、検出限界は３６ｎｇ又は約ＴＣＥより９倍少ない。３６ｎｇ のブロモホルムは１２０ｎｇ／Ｌのガス濃度に相当し、ヘンリーの法則定数の０ .０２４に基づけば、約５０００ｎｇ／Ｌの水性濃度検出限界に相当する。 装置１０は、低レベル濃度のＶＯＣｓ、この場合主として水道水中のハロメタ ン、を監視するのに使用される。 図３、図４にそれぞれ示されるように、ＶＯＣ濃度はＴＣＥ又はブロモホルム に対する較正に相関するので、これは半定量的測定方法である。水道水は連続的 にステンレス鋼製流れ槽２０を通って１００ｍｌ／分の通常流量で通過する。上 流アクセスライン３０には、純粋空気３４が５ｍｌ／分の流量で連続的に供給さ れる。 この流量５ｍｌ／分は十分低く設定されており、これにより拡散セル１２中の ＶＯＣｓの濃度は、流れ槽２０を通る水道水の中のＶＯＣｓの濃度と実質的に平 衡である。この平衡は比較的に低い流量を採用することにより、好ましくは比較 的に長い拡散セル、例えば１.０ｍ、等と相俟って達成される。 この所定の流量は多くの要因により変わる。例えば、拡散セル１２が構成され る重合体物質、拡散セルの内部及び外部形状や寸法、環境的媒体中の有機化合物 の組成等である。上記のことや他の関係する変数に関する実験データに基づいて 、 何か知られた用途におけるキャリアー流体の所定の流量は、数学的モデルにより 計算することができる。 この所定の流量は、これを変更して、トリメチルベンゼンのように拡散セル１ ２中にベンゼン等の化合物よりも比較的高度に吸着される化合物に関して、劣っ た応答をする特性を最小にすることができる。トリメチルベンゼンはベンゼンに 比較すると著しく多く拡散セル１２壁に分画される。このトリメチルベンゼンの ように分画の大きいものは、記憶効果（memory effect）をもたらす。この記憶 効果とは、もしＶＯＣｓの濃度が時間とともに変化すると拡散セル１２中のＶＯ Ｃｓが外部媒体中のＶＯＣｓ濃度と平衡に達するのにかなりの時間を要するとい うことである。これは従って、平衡になるまではＶＯＣの検出が不正確になると いうことである。 オーブン３８は７０℃／分の早さで４０℃から２００℃まで立ち上がるように プログラムされている。活性炭捕捉熱脱着チューブ１４に例えば２０分間又はそ れ以上集められたＶＯＣｓは、それから脱着され、有機化合物の濃縮物を含有す る空気の流れは分析のために通過する。計算器４２はＥＣＤ１６からのデータを 記録する。約５日間の連続的監視で計算器４２から得られたＴＣＥ及びブロモホ ルムに対するハロメタンガスの濃度の記録を、図３及び図４のグラフにそれぞれ 示す。流れ槽２０を通る水道水は、それぞれのグラフの約１２５時間の時点で蒸 留水に変更された。図３及び図４から判るように、装置１０からのＶＯＣ濃度記 録のレベルは段々低下し、実質的にゼロとなった。 活性炭捕捉熱脱着チューブ１４からのＶＯＣｓの濃度がＥＣＤ１６の検出範囲 を越える場合には、分析の前に濃度を低下させる必要がある。これは、拡散セル １２からのサンプルガスをメーキャップガス（図示せず）により希釈することに より達成させる。このメーキャップガスは、脱着チューブ１４の下流に、例えば ２０ｍｌ／分の流量で注入することができる。 流れ槽２０には、第２の拡散セル（図示せず）を設けることができる。有機サ ンプルはこの第２の拡散セルから手作業でＴＥＮＡＸトラップに集めることがで きる。このＴＥＮＡＸトラップで得られた有機サンプルは、それから熱脱着され 、ガスクロマトグラフ及び質量分析によりそれぞれのハロメタン（クロロホルム 、四塩化炭素、ブロモジクロロメタン、ジブロモクロロメタン、及びブロモホル ム）を検出する。このような手作業で集められたサンプルから得られた分析結果 を図 ５のグラフに示す。全ハロゲン化ＶＯＣｓのプロットは、装置１０から得られる 全ハロゲン化ＶＯＣｓのプロットとともに図４に示される。相対的に見て、この 結果は実質的に相応している。ヘンリーの法則の定数０.０４５が、全ハロゲン 化ＶＯＣｓに使用されて相対的なＶＯＣ濃度を決定した。 コンパクトなソリッドステート検出器、この例ではＦＩＧＡＲＯモデル番号Ｔ ＧＳ８２２ガスセンサー、の感度は、例えばベンゼン及びＴＣＥの既知量の範囲 を使用して評価される。５ｍｌ／分のキャリアー流体の流量において１時間集め られた。ベンゼン及びＴＣＥにおけるヘンリーの法則の定数のそれぞれ０.２４ 及び０.３６に基づき、２０ｎｇ及び９０ｎｇの検出限界は、水性濃度のそれぞ れ３００ｎｇ／Ｌ及び９００ｎｇ／Ｌに相当する。 炭化水素に関してはＦＩＧＡＲＯ検出器が作動するには、２％以上の酸素を必 要とすることが判った。これはキャリアーガスとして空気を使用することにより 達成される。 本発明の態様では、少なくとも次の幾つかの効用が達成される： １．記述された方法は、ｐｐｔ〜ｐｐｂ範囲のＶＯＣｓの低濃度レベルの感度 がある； ２．記述された装置は、ｐｐｂ範囲のＶＯＣｓの正確なリアルタイムの測定が できる； ３．この装置は操作が容易であり、従来の穴明けや表面水のサンプリングに要 求されるサンプリングや監視が不要になる； ４．この装置は比較的安価であり、例えばコンパクトなソリッドステートや同 様の検出器が使用できる；そして ５．この装置は、ＶＯＣｓの、例えばその場での、連続的な環境的な監視を可 能にする。 当業者にとっては、前記に記述したことに加えて、本発明の基本的発明概念を 離れることなく、種々の変更がなされ得ることは自明である。例えば、環境的媒 体中の有機化合物の濃度が拡散セル中の有機化合物の濃度と実質的に平衡してい る限り、キャリアー流体の流量は拡散セルの寸法にしたがって変更することがで きる。所定の流量は、実験データに基づいて数学的モデルによる較正により決定 することができる。すなわち、流量及び拡散セルの形状、構造体の重合材料、チ ューブの寸法は、拡散及び分画プロセスの数学的モデルを使用して、実験データ か ら決定することができる。代わりに、所定の流量は、第２の拡散セルとガスクロ マトグラフ／質量分析を環境的媒体に含まれる有機化合物の標準指標として、試 行錯誤法により計算することができる。 さらに、上記の装置は変更することができる：例えば、濃縮手段は、活性炭捕 捉脱着チューブから有機化合物を脱着するのに、ガスクロマトグラフの温度プロ グラムが可能なオーブンよりも、電池からの電力使用の加熱要素を使用するよう にすることもできる。この検出器はある範囲の化合物から特定の有機化合物を分 析するように選択することもできる。有利な点では、この検出器は比較的に低コ ストのコンパクトなソリッドステート装置である。拡散セルの重合体材料は、代 わりにゴム、ＰＴＦＥ又はＶＩＴＯＮであってもよい。円筒状のセルもまた、０ .２５〜０.５ｍｍの壁厚さ及び外径１.５〜３ｍｍで試験された。 図６の態様で示されるように、水を監視する装置は拡散セルユニット１１２、 及び活性炭捕捉熱脱着チューブ１１４とソリッドステートガスセンサー１１６の 形の検出器を有するサンプル検出器ユニット１３８からなっている。この拡散セ ル１１２は、水の入口１２２及び出口１２４を有するステンレス鋼のハウジング １２０を有している。 この拡散セルユニット１１２はさらに、シリコーンゴム又は他のシリコーン材 料（例えばジメチルシロキサン）の螺旋コイル状のチューブ１２５を有している 。このチューブ１２５は、この例示においては、内径１.０ｍｍ、外径１.５ｍｍ 、及び全長１.０ｍである。この拡散チューブ１２５は上流端、及び下流端を有 し、それぞれ上流アクセスライン１３０及び下流アクセスライン１３２に連結し ている。上流アクセスライン１３０は高純度空気（図示せず）の装入口１３４に 連結され、これは拡散セル１２５に供給されるキャリアー流体である。下流アク セスライン１３２は検出器ユニット１３８に連結され、注入口１３６を有する。 この態様の注入口１３６は、Ｔ形状のＳＷＡＧＥＬＯＫである。この態様におい ては、サンプリングされたＶＯＣｓを吸着する物質は活性炭捕捉熱脱着チューブ １１４の中に包含されている。アクセスライン１３０及び１３２は、有機化合物 に不活性なステンレス鋼製である。このことにより、もしプロセスラインが重合 体物質であったなら起こるかもしれない相互汚染のリスクを回避することができ る。 この装置は、電力源１４０及び計算器１４２に連結され、標準ＶＯＣを使用し て前以てした較正を参照してサンプルの有機化合物に相応するセンサー１１６か らの電気信号を記録する。 図７を参照すると、閉鎖系が提供され、螺旋コイル２０１を有するシリコーン 物質の重合体物質の拡散セルチューブ２００が有る。螺旋コイルは環境的媒体２ ０２中に浸漬され、ここでチューブの壁を通ってその中へ拡散が生ずる。このチ ューブ２００はセンサーユニット２０３に連結され、これにはこの例では低コス トの市販の炭化水素センサー２０４があり、このユニット２０３は計算器２０５ に連結されている。 以上に説明した態様は、メタンのような有機流体の検出、特にｐｐｍレベルで 検出すべきときに有効であることが判った。 通常は、ＦＩＧＡＲＯブランドセンサーが用いられ、モデルＴＧＳ８００、８ ２２、８１５又は８４２が好適である。このセンサーはポリカーボネトのハウジ ング２０６中に封止され、チューブ２００に接続されている。この場合、チュー ブは外径３.０ｍｍ、内径２.０ｍｍ、壁の厚みは０.５ｍｍであった。このＦＩ ＧＡＲＯブランドセンサーは加熱コイルを有し、これはセンサー素子を約４００ ℃に加熱する。 このセンサーはセンサーヒーターを連続的に作動させて使用することができる 。しかし、電力の節約のため、及びメタン消費と拡散セル内部の水蒸気発生の軽 減のため、間欠的に作動するのが有利である。これにより、１２ボルトの蓄電池 又は太陽電池で作動させることができる。間欠的な作動では、典型的にはセンサ ーヒーターを測定の２００秒前に働かせる。データ計算器２０５は、間欠的な計 算操作及びセンサーの予備加熱の制御にも使用される。このセンサー要素は１１ ８０オーム、０.１％許容差の抵抗と直列に接続される。産業上の利用可能性 本発明は、低濃度の有機化合物を、その場で、リアルタイムで監視することが でき、かつ比較的に簡単で、効率よく、低コストで正確であるような装置を提供 する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 パターソン、ブラッドリー・マーク オーストラリア国、ウエスタン・オースト ラリア 6025、ソレント、チャラシン・コ ート ８ (72)発明者 デイヴィス、グレゴリー・ブルース オーストラリア国、ウエスタン・オースト ラリア 6014、フロリアト、タリフ・ロー ド 14 (72)発明者 パワー、テレンス・ロバート オーストラリア国、ウエスタン・オースト ラリア 6027、マラルー、ミリママル・ウ ェイ 14

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．環境的媒体中の低濃度の有機化合物を環境的に監視する、次のことからなる 方法： 有機化合物をサンプリングするために、拡散セルを環境的媒体中に置き、こ の拡散セルは重合体膜を有し、この膜の中へ、そしてそれを通して有機化合物が 拡散し、この重合体膜は環境的媒体とキャリアー流体のゾーンとの隔壁をなして いる； 拡散セルにキャリアー流体を供給し、このキャリアー流体が環境的媒体中の 有機化合物の濃度と実質的に平衡する有機化合物の濃度を獲得し、使用に当たっ て、環境的媒体中の低濃度レベルの有機化合物が、比較的に高感度で検出される ； キャリアー流体中の有機化合物を監視し、環境的媒体中の有機化合物を示す 出力信号を提供する。 ２．拡散セルを通してのキャリアー流体の流量を特定のものにすること、そして 環境的媒体中の化合物のそれぞれの濃度レベルを計算するために、それぞれの有 機化合物の平衡定数を使用することを含む、請求の範囲１に記載の方法。 ３．検出されるべき複数の有機化合物の平衡定数を決定するために、ヘンリーの 法則による係数を使用することを含む、請求の範囲２に記載の方法。 ４．実験データを作成するために、環境的媒体中の既知の有機化合物の既知の濃 度で実験を行い、そしてキャリアー流体の所定の流量を選定して、上記のデータ を使用して較正を行うことを含む、請求の範囲１ないし３のいずれか１項に記載 の方法。 ５．拡散セル中の有機化合物の異なった吸着特性を決定するために既知の有機化 合物を用いて予備実験を行うこと、及び異なった有機化合物の異なった吸着レベ ルに由来する応答特性を実質的に最小にするために所定のキャリアー流体の流量 を決定することを含む、請求の範囲４に記載の方法。 ６．拡散セルから出るキャリアー流体を処理すること、及び該キャリアー流体中 の有機化合物を検出しレベルを決定することを含む、請求の範囲１ないし５のい ずれか１項に記載の方法。 ７．検出段階の前に、キャリアー流体中の有機化合物をさらに濃縮することを含 む、請求の範囲６に記載の方法。 ８．有機化合物を濃縮するために熱脱着チューブを使用すること、及びリアルタ イム分析を行うためにコンパクトなソリッドステート検出器を使用することを含 む、請求の範囲７に記載の方法。 ９．キャリアー流体として高純度の空気又は窒素を使用する、請求の範囲１ない し８のいずれか１項に記載の方法。 １０．キャリアー流体が１０ｍｌ／分より少ない流量で供給される、請求の範囲 １ないし９のいずれか１項に記載の方法。 １１．拡散セルを通しての流れがないようにキャリアー流体に対して閉鎖系にし ておくことを含む、請求の範囲１ないし９のいずれか１項に記載の方法。 １２．ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、ブロモホルム、トリク ロロエタン及びメタンからなる群からの１及び１以上の有機化合物を監視するた めに処理がなされる、請求の範囲１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。 １３．有機化合物の半定量的リアルタイム監視をするための操作がなされる、請 求の範囲１ないし１２のいずれか１項に記載の方法。 １４．濃縮手段が熱脱着チューブ、加熱手段及び制御手段を備え、長期にわたっ て熱脱着チューブによる吸着を制御し、比較的短時間で加熱手段を活性化して有 機化合物を脱着し監視のために検出器に供給する、請求の範囲１ないし１０又は １２のいずれか１項に記載の方法。 １５．以下のことを包含する環境的媒体中の低濃度レベルの有機化合物のその場 でのリアルタイム監視に使用する装置： 環境的媒体中の有機化合物を拡散によりサンプリングするための拡散セル； サンプリングされた有機化合物を濃縮するための拡散セルと流体的に連結し た濃縮手段；及び 有機化合物を検出するための濃縮手段と流体的に連結した検出器、これは使 用において、環境的媒体中の低濃度レベルの有機化合物を比較的高度な感度で検 出することができる。