JP2001141655A - ダイオキシン類分析方法及び装置 - Google Patents

ダイオキシン類分析方法及び装置

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JP2001141655A JP32644399A JP32644399A JP2001141655A JP 2001141655 A JP2001141655 A JP 2001141655A JP 32644399 A JP32644399 A JP 32644399A JP 32644399 A JP32644399 A JP 32644399A JP 2001141655 A JP2001141655 A JP 2001141655A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 埋立地侵出水や産業排水等中のダイオキシン
類の分析方法及び装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 銀コロイド溶液とアセトニトリルとから
なる銀コロイドアセトニトリル溶液11と被測定溶液1
2とを混合する混合手段13と、上記混合された混合液
14を導入したセル15内にレーザ光16aを照射する
レーザ装置16と、上記レーザ照射による発生したダイ
オキシン類のラマン散乱光17を検出する光検出器18
と、得られた電流信号を増幅する増幅器19aと、該増
幅器のアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D
変換器19bと、信号を映像処理するモニタ19cとか
らなるデータ処理手段19を具備してなり、該装置10
を用い、被測定溶液16中にレーザ光13を照射し、表
面のダイオキシン類をレーザ多光子イオン化し、ダイオ
キシン類濃度を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、埋立地侵出水や産
業排水等中の例えば有機ハロゲン系化合物などのような
有害物質の濃度を測定するダイオキシン類分析方法及び
装置、並びにそれを用いた排水処理システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来では、埋立地侵出水や産業廃水等の
汚水は調製槽において、水量,pH等の調製を行った
後、生物処理槽において有機物及び窒素成分を除去し凝
集沈殿槽において凝集剤の添加により凝集させ、重金
属,SS(浮遊物質)成分を分離している。その後、上
澄み液は、液中のダイオキシン類等をはじめとする難分
解性有機物を促進酸化処理により分解し、砂濾過塔,活
性炭吸着塔を経て処理水として放流されている。
【0003】該難分解性有機物であるダイオキシン類を
含有する水の浄化方法としては、有機塩素化合物を含有
する水に過酸化水を添加し、紫外線を照射することで該
化合物を分解するものが提案されている。また、紫外線
の照射の代わりにオゾンを導入してダイオキシン類を分
解する方法も提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来においては、ダイ
オキシン類分析は排水から有機溶媒を用いて濃縮操作を
繰り返して行うものであり、通常70時間以上と長時間
となり、迅速に測定することは困難であった。このた
め、排水のダイオキシン類濃度を低減するためには、上
述した方法により紫外線照射やオゾンを多量に注入して
処理することが行われているが、排水のダイオキシン類
の濃度に応じた測定が困難となり、過剰量での分解処理
を行っているのが現状であり、排水のダイオキシン類の
有害物質の濃度に応じた分解処理が望まれている。
【0005】このようなことから、本発明は、埋立地侵
出水やゴミ焼却炉内を洗浄した洗浄排水のダイオキシン
類の濃度を迅速に分析することができるダイオキシン類
分析方法及び装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の[請求項1]のダイオキシン類分析方法の発明は、
被測定溶液に金属コロイドアセトニトリル溶液を混合
し、該混合液にレーザ光を照射し、上記混合液中のダイ
オキシン類をラマン散乱させ、該ラマン散乱光を検出
し、被測定溶液中のダイオキシン類濃度を測定すること
を特徴とする。
【0007】[請求項2]の発明は、請求項1におい
て、上記金属コロイドが銀コロイドであることを特徴と
する。
【0008】[請求項3]の発明は、請求項1におい
て、上記レーザ光がアルゴンレーザであることを特徴と
する。
【0009】[請求項4]の発明は、請求項1におい
て、上記レーザ光が可視光領域のレーザ光を照射するこ
とを特徴とする。
【0010】[請求項5]のダイオキシン類分析装置の
発明は、被測定溶液に金属コロイドアセトニトリル溶液
を混合する混合手段と、上記混合液を導入した容器内に
レーザ光を照射するレーザ装置と、上記レーザ照射によ
る発生したダイオキシン類のラマン散乱光を検出する光
検出器とを具備してなることを特徴とする。
【0011】[請求項6]の発明は、請求項5におい
て、上記レーザ光がアルゴンレーザであることを特徴と
する。
【0012】[請求項7]の発明は、請求項5におい
て、上記レーザ光が可視光領域のレーザ光であることを
特徴とする。
【0013】[請求項8]の排水処理システムの発明
は、排水中の有害物質を分解処理する排水処理システム
において、排水中のダイオキシン類の濃度を計測可能な
請求項5乃至7のいずれか一項のダイオキシン類分析装
置を具備し、ダイオキシン類濃度を時間遅れなく検出
し、検出したダイオキシン類濃度に応じてヒドロキシラ
ジカルの存在の下で、該排水中のダイオキシン類を分解
処理することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0015】本実施の形態にかかるダイオキシン類分析
装置10は、硝酸銀(AgNO3 )からなる銀コロイド
溶液とアセトニトリル(CH3 CN)とからなる銀コロ
イドアセトニトリル溶液11と被測定溶液12とを混合
する混合手段13と、上記混合された混合液14を導入
したセル15内にレーザ光16aを照射するレーザ装置
16と、上記レーザ照射による発生したダイオキシン類
のラマン散乱光17を検出する光検出器18と、得られ
た電流信号を増幅する増幅器19aと、該増幅器のアナ
ログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換器19
bと、信号を映像処理するモニタ19cとからなるデー
タ処理手段19を具備してなるものであり、この装置1
0を用いて、被測定溶液16中にレーザ光13を照射
し、ラマン散乱光を検出することで、被測定溶液中のダ
イオキシン類濃度を測定するものである。
【0016】上記銀コロイド溶液は硝酸銀水溶液をテト
ラヒドロホウ酸ナトリウム又はクエン酸ナトリウムによ
り還元して調整したものである。上記銀コロイドアセト
ニトリル溶液11は数時間の安定性であるので、測定の
頻度に応じて混合するようにしている。
【0017】なお、本発明では金属コロイド溶液として
銀を用いているが、銀の代わりに金を用いた金コロイド
溶液又は銅を用いた銅コロイド溶液としもよい。
【0018】被測定溶液の表面に照射するレーザ光はア
ルゴンイオンレーザの488.0nmや514.5nm
nmの可視光領域の発振線を励起光源とすればよい。
【0019】本発明によれば、銀コロイド表面にダイオ
キシンが吸着して濃縮される効果及び表面増感ラマン効
果により測定感度が向上し、高感度でダイオキシン類分
析が可能となり、排水中のダイオキシン類濃度をpg/
リットル単位の低濃度まで検出ができる。よって、従来
の排水中のダイオキシン類濃度を測定する場合の抽出法
のような約70時間以上の分析時間を要することなく、
リアルタイムで迅速に排水中のダイオキシン類の濃度を
分析することができる。
【0020】この装置を用いた排水中の有害物質を分解
処理する排水処理システムの一例について説明する。
【0021】本実施の形態にかかる排水処理システム
は、図2に示すように、上述した図1に示す排水中のダ
イオキシン類の濃度を計測可能なダイオキシン類分析装
置10と、紫外線(UV)を照射する紫外線ランプ20
とオゾン含有ガス21を導入し、ヒドロキシラジカル
(・OHラジカル)を発生させるダイオキシン類分解装
置22と、凝集槽23とフロック形成槽24と凝集沈殿
槽25とを備えた凝集沈殿処理設備26とからなるもの
である。このシステムによれば、ダイオキシン類分析装
置10において、ダイオキシン類濃度を時間遅れなく検
出し、該検出したダイオキシン類濃度に応じてヒドロキ
シラジカルの発生量を調整して、ダイオキシン類の有害
物質を含有した排水(原水)27中のダイオキシン類を
ダイオキシン類分解装置22により分解処理し、その後
懸濁物を凝集沈殿処理設備26において凝集沈殿させ
て、凝集スラッジ28を分離させて浄化し、処理水29
としている。これにより、現状の原水27のダイオキシ
ン類等の有害物質の含有量の状況に応じて、ダイオキシ
ン類の分解能力を調整することができ、効率的な原水の
分解が可能となる。よって、例えば原水27中のダイオ
キシン類濃度が一定値(例えば20〜30pg/リット
ル)を超えたらオゾン含有ガス及び過酸化水素を供給し
て、ダイオキシン類の分解処理を開始するようにするこ
とができる。なお、上記規定値は限定されるものではな
く、排出規制に応じて変更すればよい。この結果、従来
のような排水処理に常にダイオキシン類分解用のヒドロ
キシラジカルを発生させる必要がなくなり、処理システ
ムの処理効率及び処理設備の省力化を図ることができ
る。
【0022】上記凝集沈殿設備23は、凝集剤31及び
アルカリ(NaOH等)32の添加により原水27中の
固形物やコロイドを、凝集沈殿槽25において凝集沈降
させて除去するものである。上記アルカリを添加するの
は、上記凝集反応でpHが低下するのでこれを調整する
ためである。また、要求される処理水質によっては、凝
集沈殿処理の後にさらに砂濾過手段、活性炭吸着手段な
どが適宜付加される。
【0023】ここで、上記専用のダイオキシン分解装置
22としては、過酸化水素水(H22 )とオゾンとの
併用により、ヒドロキシラジカル(・OHラジカル)を
発生させて、ヒドロキシラジカルによりダイオキシンを
ほぼ完全に分解無害化する分解法が採用されている。
【0024】ここで、本実施の形態では、ヒドロキシラ
ジカル発生手段とは、過酸化水素水(H2 2 )とオゾ
ンとの併用によるものを例示したが、それ以外には、例
えばオゾンに紫外線ランプにより紫外線を照射する方
法、オゾンと過酸化水素とを併用し、紫外線ランプに
より紫外線を照射する方法、過酸化水素に紫外線ラン
プにより紫外線を照射する方法等を挙げることができ
る。前記のオゾンに紫外線ランプ(例えば、低圧水銀
ランプ:出力10〜200W)により紫外線を照射する
方法は、波長185nm,254nmの紫外線をオゾン
(オゾン濃度10g/m3 以上)に照射することでヒド
ロキシラジカルを発生するものである。前記のオゾン
と過酸化水素とを併用する方法は、過酸化水素の注入量
を10〜5000mg/リットルとし、オゾンの注入量
を50〜5000mg/リットルとし、これに紫外線ラ
ンプにより紫外線を照射して、ヒドロキシラジカルを発
生するものである。前記の過酸化水素に紫外線ランプ
により紫外線を照射する方法は、過酸化水素の注入量を
10〜5000mg/リットルとし、前記紫外線ランプ
により紫外線を照射することによりヒドロキシラジカル
を発生するものである。
【0025】また、凝集沈殿設備26にダイオキシン類
分解装置を組み込んだ一体型として、コンパクト化を図
るようにしてもよい。
【0026】ここで、分解処理する前記ダイオキシン類
とは、ポリ塩化ジベンゾ−p−ダイオキシン類(PCD
Ds)及びポリ塩化ジベンゾフラン類(PCDFs)の
総称であり、塩素系化合物とある種の有機塩素化合物の
燃焼時に微量発生するといわれ、化学的に無色の結晶で
ある。塩素の数によって一塩化物から八塩化物まであ
り、異性体にはPCDDsで75種類、PCDFsで1
35種類におよび、これらのうち、特に四塩化ジベンゾ
−p−ダイオキシン(T4 CDD)は、最も強い毒性を
有するものとして知られている。なお、有害な塩素化芳
香族化合物としては、ダイオキシン類の他にその前駆体
となる種々の有機塩素化合物(例えば、フェノール,ベ
ンゼン等の芳香族化合物(例えばクロルベンゼン類,ク
ロロフェノール及びクロロトルエン等)、塩素化アルキ
ル化合物等)が含まれており、処理水として放流するに
は排水中から除去する必要がある。
【0027】また、PCB類(ポリ塩化ビフェニル類)
はビフェニルに塩素原子が数個付加した化合物の総称で
あり、塩素の置換数、置換位置により異性体があるが、
2,6−ジクロロビフェニル、2,2'−ジクロロビフェ
ニル、2,3,5−トリクロロビフェニル等が代表的な
ものであり、毒性が強く、焼却した場合にはダイオキシ
ン類が発生するおそれがあるものとして知られており、
処理水として放流するには排水中から除去する必要があ
る。
【0028】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の[請求項
1]の発明によれば、被測定溶液に金属コロイドアセト
ニトリル溶液を混合し、該混合液にレーザ光を照射し、
上記混合液中のダイオキシン類をラマン散乱させ、該ラ
マン散乱光を検出することで、従来法のようなダイオキ
シン類分析に時間を要することなく、被測定溶液中のダ
イオキシン類濃度を迅速に測定することができる。
【0029】[請求項2]の発明によれば、請求項1に
おいて、上記金属コロイドが銀コロイドであるので、ダ
イオキシン類の検出を高感度で分析ができる。
【0030】[請求項3]の発明によれば、上記レーザ
光がアルゴンレーザであるので、排水中のダイオキシン
類をpg/リットルの濃度まで検出ができる。
【0031】[請求項4]の発明によれば、上記レーザ
光が可視光領域のレーザ光を照射するので、排水中のダ
イオキシン類をpg/リットルの濃度まで検出ができ
る。
【0032】[請求項5]のダイオキシン類分析装置の
発明によれば、被測定溶液に金属コロイドアセトニトリ
ル溶液を混合する混合手段と、上記混合液を導入した容
器内にレーザ光を照射するレーザ装置と、上記レーザ照
射による発生したダイオキシン類のラマン散乱光を検出
する光検出器とを具備してなるので、被測定溶液中のダ
イオキシン類濃度を迅速に測定することができる。
【0033】[請求項6]の発明によれば、請求項5に
おいて、上記レーザ光がアルゴンレーザであるので、ダ
イオキシン類を高感度で分析することができる。
【0034】[請求項7]の発明によれば、上記レーザ
光が可視光領域のレーザ光であるので、ダイオキシン類
を高感度で分析することができる。
【0035】[請求項8]の排水処理システムの発明に
よれば、排水中の有害物質を分解処理する排水処理シス
テムにおいて、排水中のダイオキシン類の濃度を計測可
能な請求項5乃至7のいずれか一項のダイオキシン類分
析装置を具備し、ダイオキシン類濃度を時間遅れなく検
出し、検出したダイオキシン類濃度に応じてヒドロキシ
ラジカルの存在の下で、該排水中のダイオキシン類を分
解処理するので、現状の原水のダイオキシン類等の有害
物質の含有量の状況に応じて、ダイオキシン類の分解能
力を調整することができ、効率的な原水の分解が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態にかかるダイオキシン類分析装置
の概略図である。
【図2】排水中の有害物質を分解処理する排水処理シス
テムの概略図である。
【符号の説明】
10 ダイオキシン類分析装置 11 銀コロイドアセトニトリル溶液 12 被測定溶液 13 混合手段 14 混合液 15 セル 16a レーザ光 16 レーザ装置 17 ラマン散乱光 18 光検出器 19a 増幅器 19b A/D変換器 19c モニタ 19 データ処理手段 20 紫外線ランプ 21 オゾン含有ガス 22 ダイオキシン類分解装置 23 凝集槽 24 フロック形成槽 25 凝集沈殿槽 26 凝集沈殿処理設備 27 有害物質を含有した排水(原水) 28 凝集スラッジ 29 処理水

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定溶液に金属コロイドアセトニトリ
    ル溶液を混合し、該混合液にレーザ光を照射し、上記混
    合液中のダイオキシン類をラマン散乱させ、該ラマン散
    乱光を検出し、被測定溶液中のダイオキシン類濃度を測
    定することを特徴とするダイオキシン類分析方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 上記金属コロイドが銀コロイドであることを特徴とする
    ダイオキシン類分析方法。
  3. 【請求項3】 請求項1において、 上記レーザ光がアルゴンレーザであることを特徴とする
    ダイオキシン類分析方法。
  4. 【請求項4】 請求項1において、 上記レーザ光が可視光領域のレーザ光を照射することを
    特徴とするダイオキシン類分析方法。
  5. 【請求項5】 被測定溶液に金属コロイドアセトニトリ
    ル溶液を混合する混合手段と、 上記混合液を導入した容器内にレーザ光を照射するレー
    ザ装置と、 上記レーザ照射による発生したダイオキシン類のラマン
    散乱光を検出する光検出器とを具備してなることを特徴
    とするダイオキシン類分析装置。
  6. 【請求項6】 請求項5において、 上記レーザ光がアルゴンレーザであることを特徴とする
    ダイオキシン類分析装置。
  7. 【請求項7】 請求項5において、 上記レーザ光が可視光領域のレーザ光であることを特徴
    とするダイオキシン類分析装置。
  8. 【請求項8】 排水中の有害物質を分解処理する排水処
    理システムにおいて、 排水中のダイオキシン類の濃度を計測可能な請求項5乃
    至7のいずれか一項のダイオキシン類分析装置を具備
    し、ダイオキシン類濃度を時間遅れなく検出し、検出し
    たダイオキシン類濃度に応じてヒドロキシラジカルの存
    在の下で、該排水中のダイオキシン類を分解処理するこ
    とを特徴とする排水処理システム。
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