JP2001201440A - 揮発性成分の分析方法及び分析装置 - Google Patents

揮発性成分の分析方法及び分析装置

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JP2001201440A
JP2001201440A JP2000043494A JP2000043494A JP2001201440A JP 2001201440 A JP2001201440 A JP 2001201440A JP 2000043494 A JP2000043494 A JP 2000043494A JP 2000043494 A JP2000043494 A JP 2000043494A JP 2001201440 A JP2001201440 A JP 2001201440A
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liquid
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Tsuneaki Maeda
恒昭 前田
Koji Ichioka
耕二 市岡
Aki Kumazawa
亜紀 熊澤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 下水等の試料液中の揮発性成分を簡便に実質
的にリアルタイムで連続測定できる分析方法及び分析装
置を提供する。また、試料液の汚濁成分による汚れの影
響を軽減して、長期間人手によるメンテナンスを要さず
に、測定を継続できる分析装置を提供する。 【解決手段】 流動する下水2中に下端が開口するフー
ド3の下部を浸漬する。下水2の液面とフード3との間
に形成される気相空間4にパージガスを流通させる。こ
の気相空間4から流出するガスは、分析部10に導入さ
れる。フード3は、その下端を試料液の液面の上下に昇
降できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料液中の揮発性
成分の分析方法及び分析装置に関する。さらに詳しく
は、下水等の汚染された試料液中の揮発性成分を、実質
的にリアルタイムで連続測定できる分析方法及び分析装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】下水処理場や屎尿処理場の流入水等、汚
濁の激しい試料液中の揮発性成分を分析する場合、従来
試料液を容器にくみ取って実験室に持ち帰り、分析する
ことが行われていた。そのため、分析の都度人手による
サンプリングが必要なので、手間がかかり、分析する間
隔を長くせざるを得ないと共に、結果が得られるまでに
長時間を要していた。従って、異常に高濃度の有害揮発
性成分を含む水が流入した場合等であっても、直ちに有
効な対策をとることができなかった。
【0003】試料液中の揮発性成分を測定する方法して
は、従来より、膜を介して気液を分離してから、気相部
分を測定することが行われている。しかし、膜を使用す
る場合、膜自身の選択性が問題となり、測定対象成分が
すべて透過するかどうかの確認を行わなければならな
い。また、膜は試料液に直に接するため汚染の問題があ
り、下水等の試料液に使用することは事実上困難であ
る。
【0004】一方、試料液の汚れの影響を受けにくい試
料採取方法として、従来よりダイナミックスペース法が
知られている。この方法は、試料液を入れた密閉容器の
気相部分と試料液とが気液平衡に達した後に、気相部分
に連続してパージガスを通気して、揮発性成分を追い出
し、これをガスクロマトグラフ等に導入する方法であ
る。これによれば、試料液に接触するのは試料液を入れ
る密閉容器だけで、分析部等は非接触なので、かなり汚
れた試料液でも問題なく取り扱うことができる。
【0005】そこで、この方法を用いて、直接処理場等
の現場における試料液から揮発性成分を追い出してガス
クロマトグラフ等に導入することも考えられる。しか
し、現場の試料液にダイナミックスペース法をそのまま
適用しようとしても、現実には、気液平衡の状態を得る
ことが困難である。すなわち、試料液と接する気相との
気液平衡を得るためには、2つの方法が考えられる。ま
ず、試料液を密閉容器に導入する方法が考えられる。ま
た、他の方法として、試料液にフードをかぶせた状態で
試料液を静止させる方法が考えられる。
【0006】この内、前者の方法は、密閉容器に試料液
を自動的に導入するために、非常に複雑な装置構成が必
要となり現実的ではない。また、後者の方法も、気液平
衡に達するまでとパージガスを通気する間は試料を静止
させておき、その後次の測定に移るためには試料液を流
動させて置き換えるということが必要である。つまり、
試料液を静止させたり流動させたりする機構を設けなけ
ればならず、やはり、装置が複雑となってしまう。ま
た、いずれの方法を採用した場合にも、気液平衡に達す
るまでには一定の時間を要するので、迅速な測定が困難
である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、下水等の試料液中の揮発性成分
を簡便に実質的にリアルタイムで連続測定できる分析方
法及び分析装置を提供することを課題とする。また、試
料液の汚濁成分による汚れの影響を軽減して、長期間人
手によるメンテナンスを要さずに、測定を継続できる分
析装置を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を検
討した結果、流動する試料液とパージガスの流れを接触
させることに想到した。すなわち、本発明は、流動する
試料液中に、下端が開口するフードの下部を浸漬して試
料液の液面とフードとの間に気相空間を形成し、この気
相空間に測定対象成分を含まないガス(パージガス)を
流通させ、気相空間から流出するガスを分析部に導入し
て分析することを特徴とする揮発性成分の分析方法を提
供する。また、流動する試料液中に下部が浸漬され、そ
の下端が開口するフードと、試料液の液面とフードとの
間に形成される気相空間にパージガスを流通させる通気
手段と、この気相空間から流出するガスが導入される分
析部とを備えることを特徴とする揮発性成分の分析装置
を提供する。
【0009】この方法及び装置によれば、気液平衡に達
することを待つことなく試料液中の揮発性成分を分析部
に導入できるので、ほぼリアルタイムで測定値を得るこ
とができる。また、試料液を流動させた状態で、パージ
ガスを接触させるので、試料液の流れを断続的にした
り、密閉容器に試料液を導入する等の複雑な機構を必要
としない。
【0010】なお、本発明の方法及び装置においては、
気液平衡を待つことなくパージガスを流すので、気相に
移る揮発性成分の量は試料液の流量に依存する。従っ
て、本発明の分析装置は、試料液の流量を一定とする流
量制御手段を備えることが望ましい。流量制御手段を用
いず、試料液の流量が変動する場合には、得られたデー
タを流量で補正したり、一定以上の流量変動が起きた場
合にはデータを無効にしたりする対処が必要である。
【0011】また、本発明の方法及び装置においては、
気相に移る揮発性成分の量は気相の体積に依存する。従
って、本発明の分析計は、フードを試料液に浮く浮き体
で形成することが望ましい。これにより、試料液の液面
が変動しても、フードの液面に対する位置は浮力で決定
される位置から動かないので、試料液の液面とフードと
の間に形成される気相空間の体積を常に一定とできる。
なお、例えば、オーバーフロー槽等を用いて、試料液を
常に一定の液面を保つようにし、フードの方は固定位置
に取り付けるようにしても良い。
【0012】また、本発明の分析装置は、フードの開口
している下端を、試料液の液面の上下に昇降させるフー
ドの昇降機構を備えることが望ましい。フードを液面よ
り上にあげて一旦試料液から離すことにより、フードに
からみついた汚れを除去することかできる。
【0013】また、本発明の分析装置には、フードを転
倒させてから元の位置に復帰させる転倒機構を設けても
良い。この場合、転倒させる位置は試料液中であっても
試料液面より上方でもどちらでも構わない。また、転倒
させる角度についても特に限定はない。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図1は本発明に係る分析装置の1実施形
態である。図1において、下水道本管から分岐した測定
用流路1を一定流量で流れている下水2に、下端が開口
するフード3が、その下部を下水2に浸漬してかぶせる
状態で定位置に設置されている。このフード3は、昇降
機構(図示せず)により、適宜のタイミングで、下端を
試料液である下水2の液面の上に上昇させたり、図示の
位置に戻したりするように、矢印Aの方向に昇降できる
ようになっている。
【0015】このフード3と下水2の液面との間には気
相空間4が形成されている。この気相空間4に、ガス導
入管5から一定流量でパージガスが導入されるようにな
っている。このガス導入管5には、活性炭が充填された
フィルター6が介装されており、空気等の材料ガスから
測定対象成分を除去して、パージガスとして使用可能に
するようになっている。また、気相空間4に導入された
パージガスは、下水2から揮発した揮発性成分7と共
に、ガス流出管8から流出し、分析部10に導入される
ようになっている。本実施形態において、分析部10
は、試料濃縮部11及びガスクロマトグラフ12とから
構成されている。
【0016】本実施形態の分析装置では、揮発性成分7
は、パージガスと共に試料濃縮部11に一定時間導入さ
れ濃縮される。この場合、導入時間は、ガスクロマトグ
ラフ12の検出器の検出感度を考慮して決定される。そ
して、その後ガスクロマトグラフ12に導入されて分析
が行われる。
【0017】本実施形態によれば、揮発性成分7は、一
定時間試料濃縮部に導入されたものをまとめてガスクロ
マトグラフ12に導入するので、下水2の流量が一時的
に多少変動しても平均化される。そのため、それほど厳
密な流量制御は必要としない。
【0018】本実施形態において、フード3の形状は、
下水2の液面との間に気相空間4を形成できるものであ
れば特に限定はなく、箱形、お椀型等適宜選択できる。
本実施形態においては、下水2の流量を一定としたため
フード3も定位置に固定したが、このフード3を浮き体
で形成すれば、流量の変動があった場合にも、気相空間
4の体積を一定に保つことができる。
【0019】なお、フード3を浮き体で形成した場合に
は、下水2と共に流れてしまわないように、係留してお
くことが望ましい。係留の方法としては、フード3を棒
状のガイドアームの下部に取付け、このガイドアームが
定位置に設置したガイド部に添って上下に摺動できるよ
うにする方法が採用できる。また、釣り竿状の指示棒の
一端にフードを取付け、他端を地面に回動自在に取り付
ける方法も採用できる。さらに、所定の固定位置と鎖等
で係留する等、現場の状況に合わせて種々の方法が採用
できる。
【0020】本実施形態においては、分析部10とし
て、試料濃縮部11とガスクロマトグラフ12との組み
合わせを採用したが、分析部10に特に限定はなく、赤
外分析計、紫外分析計を採用しても良い。また、溶液に
吸収する前処理部と、滴定等の化学分析や液体クロマト
グラフ等との組み合わせを採用しても良い。
【0021】
【実施例】図2は、図1の実施形態の分析装置を用い
て、下水浄化センターへの流入水の揮発性成分を測定し
たものである。測定にあたっての具体的条件は以下のと
おりである。
【0022】まず、試料液である下水の流量は、1L/
minである。また、フード3は、断面積28.3cm
、高さ12cmのほぼ円柱状で、下4cmが、下水中
に浸漬されるように設置される。この状態で、気相空間
4の体積は226cmである。フード3は、一回の測
定終了時毎に、1回上下動させるようにした。また、気
相空間4に供給されるパージガスとしては、活性炭フィ
ルタを通した精製空気を用い、その流量は30mL/m
inとした。
【0023】分析部10の条件は以下に示すとおりであ
る。 (1)分析装置 ・試料導入装置:電気化学計器株式会社製GAS−30 ・ガスクロマトグラフ/電子捕獲型検出器(ECD):
ABB社製モデル2000型
【0024】(2)濃縮条件 ・濃縮管:Tenax TA(登録商標)16cm(1
/8”管) ・パージガス:He,25ml/min ・捕集時間:4分 ・捕集温度(設定):20°C ・脱着時間:4分 ・脱着温度:250°C
【0025】(3)分離条件 ・オーブン温度: 40°Cで6分→4°C/minで
200°Cまで昇温 ・キャリアガス:He,5ml/min ・分析カラム:502.2カラム(QUADREX製,
内径0.53mm,長さ60m,膜厚2.5μm) ・検出器温度:250°C
【0026】図2に示すように、有害物質として規制対
象となっている揮発性成分のピークが得られた。このデ
ータを得るための所要時間は、一回の測定当たり60分
であった。もし、濃縮過程と分離過程を平行して行え
ば、40分に一回データが得られる。現在まで、連続し
て3ヶ月間上記条件での測定を継続しているが、フード
3の昇降により、下水2の汚物をその都度落とすことが
できるため、人手による洗浄作業等なしに支障なくデー
タが得られている。なお、フード3の昇降を行わない場
合には、1日間程度でその内側に汚物がたまり膜状化し
て液面に張り、測定値が低下した。
【0027】この他に、検出器として、上記のECDに
代えて、水素炎イオン化検出器(FID)を用いた実験
も行ったが、やはり、上記と同様良好な結果が得られ
た。従って、分析部の種類にかかわらず、本発明の分析
装置によれば、汚れの激しい試料液であっても、揮発性
成分を問題なく測定できることが確認された。また、E
CDとFIDとを直列に接続してデュアル検出器とする
ことも可能であった。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、下水等の試料液中の揮
発性成分を簡便な構成の装置を用いて実質的にリアルタ
イムで連続測定できる。また、試料液の汚濁成分による
汚れの影響を軽減して、長期間人手によるメンテナンス
を要さずに、測定を継続できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る揮発性成分の分析装置
の構成図である。
【図2】本発明の一実施例に係る揮発性成分測定装置で
下水試料液を測定した結果である。
【符号の説明】
1 測定用流路 2 下水 3 フード 4 気相空間 5 ガス導入管 6 フィルター 7 揮発性成分 8 ガス流出管 10 分析部 11 試料濃縮部 12 ガスクロマトグラフ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流動する試料液中に、下端が開口するフ
    ードの下部を浸漬して試料液の液面とフードとの間に気
    相空間を形成し、この気相空間に測定対象成分を含まな
    いガスを流通させ、気相空間から流出するガスを分析部
    に導入して分析することを特徴とする揮発性成分の分析
    方法。
  2. 【請求項2】 流動する試料液中に下部が浸漬され、そ
    の下端が開口するフードと、試料液の液面とフードとの
    間に形成される気相空間に測定対象成分を含まないガス
    を流通させる通気手段と、この気相空間から流出するガ
    スが導入される分析部とを備えることを特徴とする揮発
    性成分の分析装置。
  3. 【請求項3】 試料液の流量を一定とする流量制御手段
    を備えることを特徴とする請求項2に記載の揮発性成分
    の分析装置。
  4. 【請求項4】 フードを試料液に浮く浮き体で形成した
    とを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の揮発性成
    分の分析装置。
  5. 【請求項5】 フードの開口している下端を、試料液の
    液面の上下に昇降させるフードの昇降機構を備えたこと
    を特徴とする請求項2から請求項4のいずれかに記載の
    揮発性成分の分析装置。
  6. 【請求項6】 フードを転倒させた後に、フードの開口
    する下端が試料液に浸漬する元の位置に復帰させるフー
    ドの転倒機構を備えたことを特徴とする請求項2から請
    求項4のいずれかに記載の揮発性成分の分析装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101256418B1 (ko) * 2011-02-28 2013-04-19 주식회사 과학기술분석센타 수질 측정 센서 및 가스 농도 측정 센서를 이용한 수질 오염 측정 시스템
KR101256414B1 (ko) * 2011-02-28 2013-05-06 주식회사 과학기술분석센타 가스 농도 측정 센서를 이용한 수질 오염 측정 시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101256418B1 (ko) * 2011-02-28 2013-04-19 주식회사 과학기술분석센타 수질 측정 센서 및 가스 농도 측정 센서를 이용한 수질 오염 측정 시스템
KR101256414B1 (ko) * 2011-02-28 2013-05-06 주식회사 과학기술분석센타 가스 농도 측정 센서를 이용한 수질 오염 측정 시스템

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