JP2004177261A - 水中の極微量有機物質採取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水中に極微量存在する粒子状および溶存態の有機物質を、大容量の水試料からろ過・吸着分離することにより、分析精度を確保しつつ、現場において容易に分析試料を採取できる装置を提供する。
【解決手段】ポンプ供給水または水道水の様に加圧状態で供給される試料水を、フィルターフォルダー６内に固定された機能別のフィルターを通過させることにより、粒子状物質のフィルター面積負荷を下げ、大容量の試料水を採取できる装置を提供する。機能別フィルターにおいては、先ず、粒径の大きい粒子状有機物質を除去し、順次粒径の小さい粒子状有機物質を除去する。続いて吸着剤を保持したフィルターを通過させ溶存態有機物質を吸着保持することにより、大容量水中の極微量の有機物質をろ過・吸着分離するように構成している。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海水、河川水、湖沼水、排水、水道水等を含むあらゆる水試料に極微量に存在する粒子状有機物質と溶存態有機物質をろ過・吸着分離するための装置に関し、特に、水試料を採取すべき現場でろ過・吸着分離を行うことができる極微量有機物質採取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
海水、河川水、湖沼水、排水、水道水等の安全性を評価するためには、これらの水試料中に極微量に存在する粒子状有機物質と溶存態有機物質、特にダイオキシン類を高い収率で採取することが不可欠である。極微量に存在する粒子状有機物質と溶存態有機物質を分離濃縮する方法として、従来からろ過や遠心分離による沈降法、液・液分配抽出による方法等が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、水中ならびに土壌中ダイオキシン類の濃度の測定は、農業用水、パルプ工場処理水、下水・排水、および農用地土壌、一般土壌、スラッジ堆積物等に関するものが多く、海洋、河川、湖沼等の環境水中における濃度に関する報告は少なかった。その理由としては、ダイオキシン類の測定が主として化学工業、廃棄物、農業、食品といったダイオキシン類濃度が高濃度の分野から始まったことにあると考えられるが、ダイオキシン類は水に対する溶解度が小さく、また懸濁粒子へ吸着しやすく、また環境中で希釈されている等の理由から、環境水中の濃度が極端に低く、分析が困難であることがあげられる。
【０００４】
一方、水道水中のダイオキシン類の濃度の測定は、環境水中の濃度測定よりダイオキシン類濃度がさらに低いため、試料水を大量に確保し、しかもその大量の試料水中より極微量のダイオキシン類を分離濃縮する必要があり、極めて分析が困難であることがあげられる。
【０００５】
このような理由から、環境水中ならびに水道水中のダイオキシン類の分析は非常に困難であるが、環境水中ならびに水道水中のダイオキシン類の濃度を測定することは、ダイオキシン類の環境中ならびに人体における分配、挙動、循環等を把握する上で必要不可欠であり、従来から提案されている方法では、大容量水中に極微量で存在するダイオキシン類を高い精度で採取することができなかった。
【０００６】
本発明は、上記の状況に鑑みなされたものであり、その目的は、簡単な構造でかつ大量の水試料を処理することにより、大容量水中の極微量の有機物質をろ過・吸着分離し、容易に海水、河川水、湖沼水、排水、水道水等のダイオキシン類を短時間で、且つ、精度よく検出することを可能ならしめ、分析精度を確保しつつ、現場において容易に分析試料を採取できる新規な水中の極微量有機物質採取装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポンプ供給水または水道水の様に加圧状態で供給される試料水を、フィルターフォルダ内に固定された機能別のフィルターを通過させることにより、先ず、粒径の大きい粒子状有機物質を除去し、順次粒径の小さい粒子状有機物質を除去する。続いて吸着剤を保持したフィルターを通過させ溶存態有機物質を吸着保持することにより、大容量水中の極微量有機物質をろ過・吸着分離する。機能別フィルターの組み合わせにより、粒子状物質のフィルター面積負荷を下げ、大容量の試料水を採取できることを特徴とする水中の極微量有機物質採取装置を提供する。
【０００８】
給水栓専用三方ジョイントの１口から電解研磨されたオールステンレス製のフィルターフォルダにテフロン（商標）製チューブで接続し、接続されたフィルターホルダ内にガラス繊維製フィルター、テフロン（商標）製フィルター、吸着剤保持フィルターの機能別フィルターを固定し、フィルターフォルダ出口と流量計をビニールチューブで接続する構造を有することを特徴とする。この場合給水栓専用三方ジョイントの２口目は、クロスチェック用サンプル口として用い、３口目は、サンプル中でも水道水を用いることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の水中極微量有機物質採取装置の構成を示したものである。水道用採水部においては給水栓用三方ジョイント１、環境水用採水部においては採水口３、プレフィルター４、ポンプ５、本体部においてはフィルターフォルダ６（ガラス繊維製フィルター、テフロン（商標）製フィルター、吸着剤保持フィルターを内部に固定）、流量計７、排出流量弁８とこれらを接続するパイプを備えている。
【００１０】
海水、河川水、湖沼水、排水等の水試料は、パイプ先端の採水口３からポンプ５の作用で吸い上げられる。ポンプ５としてはシールレスのマグネットギヤポンプが最も適しているが、水中ポンプ、引き込み型ポンプ、押し上げ型ポンプ等いずれの形態でも使用可能である。吸い上げられた水試料は、フィルターフォルダ６に順次に通される。フィルターフォルダ６は、適当なハウジング内に複数枚のフィルターを収容したもので、フィルターは、機能別フィルターを複数段重ねられたフィルター系である。
【００１１】
水道水等の水試料は、給水栓１から給水栓用三方ジョイント２を通じてフィルターフォルダ６に通される。フィルターフォルダ６は、適当なハウジング内に複数枚のフィルターを収容したもので、フィルターは、機能別フィルターを複数段重ねられたフィルター系である。
【００１２】
フィルター層を目開きの異なるフィルターから構成し、目開きの大きなフィルターを上層に、目開きの小さなフィルターを下層に積層することにより、先ず粒径の大きな粒子を目開きの大きなフィルターでろ過分離し、その後、順次粒径の小さな粒子を目開きの小さなフィルターでろ過分離することにより、それぞれのフィルターへのろ過密度を低減し、面積負荷を下げることができる。その結果、圧力損失を小さくでき、大量の水試料中の粒子状ダイオキシン類をろ過分離できるようになる。
【００１３】
フィルター層で固体粒子がろ過分離された水試料は、次に吸着剤を保持したフィルターに供給される。前段のフィルター層で分離されなかった溶存態ダイオキシン類は、フィルター中の吸着剤により吸着分離される。その結果、大量の水試料中の溶存態ダイオキシン類を吸着分離できるようになる。
【００１４】
粒子状ならびに溶存態ダイオキシン類を分離した大量の水試料は、フィルターフォルダ６を出た後、流量計７により流量測定され、得られた流量を積算することにより試料採取中の流速ならびに試料採取した積算水量を得る。
【００１５】
機能別フィルターの材質としては、粒子状ダイオキシン類をろ過分離するフィルターとしてガラス繊維製フィルターとテフロン（商標）製フィルターが用いられる。一方、吸着剤を保持したフィルターとして吸着剤のオクタデシル基を表面コウティングしたシリカゲルを保持したフィルターが用いられる。
【００１６】
本発明の水中極微量有機物質採取装置の特徴は、前述の小型で少数の構成機器からなる装置となっているため、装置全体を現場まで搬入し、そこで大量の水試料の採取を行いながら、フィルターホルダ６で極微量有機物質をろ過・吸着分離することができる。所定量の水試料を流通させた後、機能別フィルターを取り外し、必要な分析設備を備えた分析室で、各フィルターに堆積保持された粒子状有機物質と吸着された溶存態有機物質を溶解そして脱着させる。溶解そして脱着する方法としては、ソックスレー抽出法、還流抽出法等の手法が用いられ、目的とする有機物質を容易に溶出させることができる。
【００１７】
ダイオキシン類の水への溶解度は、非常に低いものと考えられている。例えば、２，３，７，８−テトラクロロジベンゾ―ｐ−ダイオキシンの水に対する溶解度として、数〜数百ｎｇ／ｌが報告されている。従って、ダイオキシン類は、水に溶解せずに他の粒子などに吸着された状態（粒子状）と水に溶解した状態（溶存態）の２つの状態が存在する。本発明によれば、機能別フィルターにより、粒子状および溶存態の両方を同時にしかも効果的にろ過・吸着することができる。
【００１８】
本発明において採水場所に、水道蛇口のように加圧水の供給がない場合、シールレスのマグネットギヤポンプを用いて加圧水をフィルターホルダに供給し、多種多様な水試料に対応可能な構造を有することを特徴とする。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
図１に示した給水栓三方ジョイントの１口に構成の装置を接続してダイオキシン類のろ過・吸着を行った。フィルターには、ガラス繊維製フィルター、テフロン（商標）製フィルター、吸着剤としてＣ１８で表面処理したシリカゲルを使用したフィルターを用いて、水試料（水）を１８０リットル／ｈｒの流速で３５００リットル通過させた。なお、フィルター部には、アセトンベースの３０種ダイオキシン類サンプリングスパイクを最終１０ｐｐｂになるように添加した。サンプリング後、使用した全てのフィルターで捕捉されたダイオキシン類を分析した。前処理は、ソックスレー抽出（Ｒｕｎ−２）による水道マニュアルに準じて行い、測定はＡｕｔｏ・Ｓｐｅｃ−Ｕｌｔｉｍａ，Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ製の高分解能ＧＣ／ＭＳを用い、分解能１０，０００以上で行った。図２に分析結果を示す。
【００２０】
（実施例２）
図１に示した給水栓三方ジョイントの１口に公定法装置を接続してダイオキシン類の分離濃縮を行った。フィルターには、ガラス繊維製フィルター、吸着剤としてＰＵＦＰ（ポリウレタンフォーム）を用いて、水試料（水）を９０リットル／ｈｒの流速で２０００リットル通過させた。なお、フィルター部のＰＵＦＰには、アセトンベースの３０種ダイオキシン類サンプリングスパイクを最終１０ｐｐｂになるように添加した。サンプリング後、使用した全てのフィルターで捕捉されたダイオキシン類を分析した。前処理は、公定法（Ｒｕｎ―１）に準じて行い、測定はＡｕｔｏ・Ｓｐｅｃ−Ｕｌｔｉｍａ，Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ製の高分解能ＧＣ／ＭＳを用い、分解能１０，０００以上で行った。図２に分析結果を示す。
【００２１】
（実施例３）
図１に示した給水栓三方ジョイントの１口に構成の装置を接続してダイオキシン類のろ過・吸着を行った。フィルターには、ガラス繊維製フィルター、テフロン（商標）製フィルター、吸着剤としてＣ１８で表面処理したシリカゲルを使用したフィルターを用いて、水試料（水）を１８０リットル／ｈｒの流速で３５００リットル通過させた。なお、フィルター部には、アセトンベースの３０種ダイオキシン類サンプリングスパイクを最終１０ｐｐｂになるように添加した。サンプリング後、使用した全てのフィルターで捕捉されたダイオキシン類を分析した。前処理は、トルエンで６時間還流抽出（Ｒｕｎ−３）以外は水道マニュアルに準じて行い、測定はＡｕｔｏ・Ｓｐｅｃ−Ｕｌｔｉｍａ，Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ製の高分解能ＧＣ／ＭＳを用い、分解能１０，０００以上で行った。図２に分析結果を示す。
【００２２】
（実施例４）
図１に示した環境水用採水部の採水口を河川に浸漬し、プレフィルター、ポンプに構成の装置を接続してダイオキシン類のろ過・吸着を行った。フィルターには、ガラス繊維製フィルター、テフロン（商標）製フィルター、吸着剤としてＣ１８で表面処理したシリカゲルを使用したフィルターを用いて、水試料（水）を１８０リットル／ｈｒの流速で３５００リットル通過させた。なお、フィルター部には、アセトンベースの３０種ダイオキシン類サンプリングスパイクを最終１０ｐｐｂになるように添加した。サンプリング後、使用した全てのフィルターで捕捉されたダイオキシン類を分析した。前処理は、ソックスレー抽出による水道マニュアルに準じて行い、測定はＡｕｔｏ・Ｓｐｅｃ−Ｕｌｔｉｍａ，Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ製の高分解能ＧＣ／ＭＳを用い、分解能１０，０００以上で行った。図３に平成１３年３月から１２月の間に月１回同一地点にて測定した分析結果を示す。
【００２３】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明の水中極微量有機物質採取装置によれば、粒子状および溶存態の極微量有機物質を効果的にろ過・吸着分離することができる。本発明により得られる分析結果は、公定法を用いて得られる分析結果と前処理法に還流抽出を用いて得られる分析結果と同一の結果を与える。また、採取に必要な装置を現場まで運搬することが可能であり、海水、河川水、湖沼水、排水、水道水等巾広いサンプル形態に対応する事ができ、それぞれのサンプル形態に必要な大量の水試料を取り込むことが可能であり、極微量の有機物質でも正確な分析結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水中の極微量有機物質採取装置の構成図面である。
【図２】本発明の装置を用いてろ過・吸着分離した水道水中のダイオキシン類（ＰＣＤＤｓ、ＰＣＤＦｓ、Ｃｏ−ＰＣＢｓ）濃度と定量下限を示す図表である。
【図３】本発明の装置を用いてろ過・吸着分離した河川水中のダイオキシン類濃度を測定しＰＣＤＦｓ／ＰＣＤＤｓおよび起源成分の経時増加率ならびに降水量変化を示す図表である。
【符号の説明】
１ 給水栓
２ 給水栓用三方ジョイント
３ 採水口
４ プレフィルター
５ ポンプ
６ フィルターフォルダ
７ 流量計
８ 排出流量弁
９ 排水

Claims (7)

1. 供給される試料水を、フィルターフォルダ内に固定されたフィルターを通過させることにより、水中の粒子状ならびに溶存態有機物質をろ過・吸着分離することを特徴とする極微量有機物質採取装置。
2. 水中の粒子状有機物質をろ過分離するに当たり、先ず粒径の大きな粒子を目開きの大きなフィルターを通過させてろ過分離し、その後、順次粒径の小さな粒子を目開きの小さなフィルターを通過させろ過分離することを特徴とする極微量有機物質採取装置。
3. 粒子状有機物質を除去した後、水中の溶存態有機物質を抽出するに当たり、吸着剤を保持したフィルターを通過させて吸着分離することを特徴とする極微量有機物質採取装置。
4. 請求項１、２、または３において試料水を供給し、水中の粒子状ならびに溶存態有機物質をろ過・吸着分離するに当たり、加圧状態でろ過・吸着分離することを特徴とする極微量有機物質採取装置。
5. 請求項２において、粒径の大きな粒子をろ過分離した後、順次粒径の小さな粒子をろ過分離するに当たり、１段より数段階の目開きの異なるフィルターを目開きの大きな順に試料水を通過させることを特徴とする極微量有機物質採取装置。
6. 請求項２において、粒径の大きな粒子をろ過分離するため、ガラス繊維製フィルターまたはテフロン（商標）製フィルターを用い、粒径の小さな粒子をろ過分離するため、テフロン（商標）製フィルターまたはガラス繊維製フィルターを用いることを特徴とする極微量有機物質採取装置。
7. 請求項３において、溶存態有機物質を吸着分離するため、オクタデシル基を表面コウティングしたシリカゲルを吸着剤として保持したフィルターを用いることを特徴とする極微量有機物質採取装置。

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