JP2007167815A - Solid-phase extraction cartridge and solid-phase extraction method - Google Patents

Solid-phase extraction cartridge and solid-phase extraction method Download PDF

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Etsuo Fujimoto
悦男 藤本
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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-phase extraction cartridge which is stable in a medium in a wide pH region ranging from acidity to alkalinity and enables efficient, rapid and convenient fractionation, purification, concentration etc. of an object material and a fractionation method, a sample-purifying method and a method of recovering an object material which enable rapid, convenient and highly reproductive fractionation, purification, concentration, etc. of an object material by the use of the solid-phase cartridge. <P>SOLUTION: The solid-phase extraction cartridge is charged with at least a porous silicon carbide type filler in its inside. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、固相抽出カートリッジ、ならびにこれを用いた分取対象物質の分取方法、試料の浄化方法および回収対象物質の回収方法に関する。より詳しくは、多孔質炭化珪素系充填剤を充填した固相抽出カートリッジならびにこれを用いた分取対象物質の分取方法、試料の浄化方法および回収対象物質の回収方法に関する。   The present invention relates to a solid-phase extraction cartridge and a method for separating a substance to be collected using the same, a method for purifying a sample, and a method for collecting a substance to be collected. More specifically, the present invention relates to a solid-phase extraction cartridge filled with a porous silicon carbide-based filler, a fractionation target substance separation method using the same, a sample purification method, and a recovery subject substance recovery method.

従来、気体中からの有機物の抽出には液体吸収法が、液体中からの有機物や重金属の抽出には液−液抽出法が多く用いられてきたが、作業が繁雑で時間と経験を要すること、有機溶媒を多量に使用することなどの問題があった。   Conventionally, the liquid absorption method has been used to extract organic substances from gases and the liquid-liquid extraction method has been used to extract organic substances and heavy metals from liquids. However, the work is complicated and requires time and experience. There were problems such as using a large amount of organic solvent.

これに対して、固相抽出法は、作業が簡単なうえに短時間ですみ、しかも有機溶媒の使用量が少ないという特長を持っている。そのため、多数の検体を短期間に処理しなければならない場合に非常に有利であり、自動化も容易である。   In contrast, the solid-phase extraction method has features that it is easy to work, requires a short time, and uses a small amount of organic solvent. Therefore, it is very advantageous when a large number of specimens must be processed in a short time, and automation is also easy.

固相抽出法の用途としては、たとえば、河川などの環境水、土壌や大気に含まれる汚染物質の測定がある。特に、環境水に含まれる農薬や農薬分解物などの測定については、試料からの測定対象物質の分離について、固相抽出法を用いることが法令により定められている場合が多い。   Applications of the solid phase extraction method include, for example, measurement of pollutants contained in environmental water such as rivers, soil and air. In particular, for the measurement of pesticides and pesticide degradation products contained in environmental water, laws and regulations often stipulate that the solid-phase extraction method be used for the separation of substances to be measured from samples.

固相抽出法に用いられる充填剤には、無機系のものと有機系のものがあるが、無機系充填剤の基材としては、シリカゲルまたはシリカゲルの表面を化学修飾した化学結合型シリカゲルが、有機系充填剤の基材としては、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体に代表される合成高分子系及びこれらの表面を化学修飾させたものが用いられている(特許文献1および特許文献2参照)。   There are inorganic and organic fillers used in the solid-phase extraction method. As the base material for the inorganic filler, silica gel or chemically bonded silica gel whose surface is chemically modified is used. As the base material for the organic filler, synthetic polymer systems typified by styrene-divinylbenzene copolymer and those obtained by chemically modifying the surface thereof are used (see Patent Document 1 and Patent Document 2). .

しかし、シリカゲル系充填剤は強酸やpHが約8以上のアルカリに弱く、特にその多孔質体は酸性媒体中やアルカリ性媒体中で機械的応力を受けると容易に崩壊するため、該充填剤を充填した固相抽出カートリッジは、酸性媒体中あるいはアルカリ性媒体中でのみ安定な物質を試料中から分取、精製、濃縮等するには不適当であった。   However, silica gel-based fillers are weak against strong acids and alkalis having a pH of about 8 or more. Particularly, the porous material easily disintegrates when subjected to mechanical stress in an acidic medium or an alkaline medium. The solid phase extraction cartridge is not suitable for separating, purifying, concentrating, etc. a stable substance only in an acidic medium or an alkaline medium.

たとえば、体液関連媒体中のマトリックスにおいて除タンパクするには基本的にはC18
固相(ODS)を使うが、pHを極端に酸性、アルカリ性側にずらすことで精製または濃縮で
きる場合がある。つまり、酸性化合物は酸性に、塩基性化合物はアルカリ性にするとより解離が抑えられて抽出が容易になる。このような場合にはシリカ系充填剤の使用は不向きである。
For example, to deproteinize in a matrix in a fluid-related medium, basically C18
Although solid phase (ODS) is used, it may be purified or concentrated by shifting the pH to extremely acidic or alkaline side. That is, when an acidic compound is made acidic and a basic compound is made alkaline, dissociation is suppressed and extraction becomes easy. In such a case, the use of a silica-based filler is not suitable.

したがって、酸性からアルカリ性にわたる幅広いpH領域の媒体中において、試料から、分取対象物質の分取、精製、濃縮ができる固相抽出カートリッジ、除去対象物を除去し試料の浄化ができる固相抽出カートリッジ、回収対象物の回収ができる固相抽出カートリッジなどの開発が望まれていた。   Therefore, a solid-phase extraction cartridge that can separate, purify, and concentrate a substance to be separated from a sample in a medium in a wide pH range from acidic to alkaline, and a solid-phase extraction cartridge that can remove the object to be removed and purify the sample. Therefore, development of a solid-phase extraction cartridge capable of recovering a recovery object has been desired.

ところで、炭化珪素(SiC)は、酸性からアルカリ性にわたる広いpH領域の媒体中において、その構造を安定に維持する化合物である。この炭化珪素の多孔質体については、吸着剤、液体クロマトグラフィー用担体や触媒担体としての利用が報告されている(特許文献3、特許文献4、非特許文献1)。しかし、固相抽出カートリッジへの使用は検討されていない。
特開昭59−147606号公報 特開平4−334546号公報 特開平2−191542号公報 特開平6−294788号公報 竹内雍、「多孔質体の性質とその応用技術」、初版、株式会社フジ・テクノシシステム、1999年、p62-67
By the way, silicon carbide (SiC) is a compound that maintains its structure stably in a medium in a wide pH range from acidic to alkaline. The porous body of silicon carbide has been reported to be used as an adsorbent, a liquid chromatography carrier or a catalyst carrier (Patent Document 3, Patent Document 4, Non-Patent Document 1). However, use for a solid phase extraction cartridge has not been studied.
JP 59-147606 A JP-A-4-334546 JP-A-2-191542 JP-A-6-294788 Satoshi Takeuchi, “Properties of Porous Materials and Their Applied Technologies”, first edition, Fuji Techno System Co., Ltd., 1999, p62-67

本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、上述の従来技術の欠点を解消することが可能な固相抽出カートリッジならびにこの固相抽出カートリッジを用いた分取対象物質の分取方法、試料の浄化方法および回収対象物質の回収方法を提供することを課題としている。   The present invention has been made in view of such a situation, and a solid-phase extraction cartridge capable of eliminating the above-described drawbacks of the prior art, as well as a method for separating a substance to be sorted using the solid-phase extraction cartridge, It is an object of the present invention to provide a sample purification method and a recovery method of a recovery target substance.

すなわち、本発明は、酸性からアルカリ性にわたる幅広いpH領域の媒体中においても安定に、対象となる物質を効率よく、迅速かつ簡便に、分取、精製、濃縮等できる固相抽出カートリッジを提供することを課題としている。   That is, the present invention provides a solid-phase extraction cartridge capable of efficiently, quickly and simply separating, purifying, and concentrating a target substance even in a medium in a wide pH range from acidic to alkaline. Is an issue.

また、本発明は、該固相抽出カートリッジを用いて、迅速かつ簡便に、再現性よく、分取対象となる物質を分取、精製、濃縮等できる分取方法、試料の浄化方法および回収対象物質の回収方法を提供することを課題としている。   Further, the present invention provides a fractionation method, a sample purification method, and a collection target that can quickly, easily, and reproducibly sort, purify, and concentrate a substance to be sorted using the solid-phase extraction cartridge. The problem is to provide a method for collecting substances.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、少なくとも、多孔質炭化珪素系充填剤がカートリッジ内に充填されている固相抽出カートリッジによれば、酸性あるいはアルカリ性媒体中においてのみ安定な化合物であっても、効率よく確実に分取、精製、濃縮できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention are stable only in an acidic or alkaline medium at least according to a solid-phase extraction cartridge in which a porous silicon carbide filler is filled in the cartridge. It was found that even a simple compound could be efficiently and reliably separated, purified and concentrated, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は以下の事項に関する。
(1) 少なくとも、多孔質炭化珪素系充填剤が、カートリッジ内に充填されていることを特徴とする固相抽出カートリッジ。
That is, the present invention relates to the following matters.
(1) A solid-phase extraction cartridge characterized in that at least a porous silicon carbide-based filler is filled in the cartridge.

(2) 前記多孔質炭化珪素系充填剤が粒子状であり、その数平均粒子径が10μm以上1000μm以下の範囲であり、かつBET法による比表面積が10m2/g以上であ
ることを特徴とする上記(1)に記載の固相抽出カートリッジ。
(2) The porous silicon carbide based filler is in the form of particles, the number average particle diameter is in the range of 10 μm to 1000 μm, and the specific surface area by the BET method is 10 m 2 / g or more. The solid phase extraction cartridge according to (1) above.

(3) 前記多孔質炭化珪素系充填剤が、炭化珪素の多孔質体焼成ブロックを破砕して得られた破砕型粒子であることを特徴とする上記(2)に記載の固相抽出カートリッジ。
(4) 分取対象物質および共存物質を含有する試料を、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の固相抽出カートリッジに流通させて、該分取対象物質を該固相抽出カートリッジ内の多孔質炭化珪素系充填剤に吸着させた後、該固相抽出カートリッジに溶離液を流通させて該分取対象物質を溶出させることを特徴とする分取対象物質の分取方法。
(3) The solid phase extraction cartridge according to (2), wherein the porous silicon carbide-based filler is crushed particles obtained by crushing a porous sintered body of silicon carbide.
(4) A sample containing the substance to be sorted and the coexisting substance is circulated through the solid phase extraction cartridge according to any one of (1) to (3), and the substance to be sorted is placed in the solid phase extraction cartridge. A method for fractionating a substance to be fractionated, wherein the substance to be fractionated is eluted by passing the eluent through the solid-phase extraction cartridge after being adsorbed by the porous silicon carbide-based filler therein.

(5) 分取対象物質および共存物質を含有する試料を、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の固相抽出カートリッジに流通させることにより、該共存物質を該固相抽出カートリッジ内の多孔質炭化珪素系充填剤に吸着させるとともに該分取対象物質を流出させることを特徴とする分取対象物質の分取方法。   (5) The sample containing the substance to be separated and the coexisting substance is circulated through the solid phase extraction cartridge according to any one of (1) to (3), whereby the coexisting substance is placed in the solid phase extraction cartridge. A method for fractionating a substance to be fractionated, wherein the substance to be fractionated is adsorbed on the porous silicon carbide filler and the substance to be fractionated is allowed to flow out.

(6) 前記分取対象物質が、ダイオキシン、ポリ塩化ビフェニル、農薬、環境ホルモン、重金属、タンパク質から選ばれる1種以上の化合物であることを特徴とする上記(4
)または(5)に記載の分取対象物質の分取方法。
(6) The above (4), wherein the substance to be sorted is one or more compounds selected from dioxins, polychlorinated biphenyls, agricultural chemicals, environmental hormones, heavy metals, and proteins.
) Or (5).

(7) 除去対象物質および共存物質を含有する試料を、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の固相抽出カートリッジに流通させることにより、該試料から該除去対象物質を除去することを特徴とする試料の浄化方法。   (7) Removing the substance to be removed from the sample by circulating the sample containing the substance to be removed and the coexisting substance through the solid-phase extraction cartridge according to any one of (1) to (3) above. A method for purifying a sample.

(8) 回収対象物質および共存物質を含有する試料を、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の固相抽出カートリッジに流通させることにより、該試料から該回収対象物質を回収することを特徴とする回収対象物質の回収方法。   (8) Collecting the sample to be collected from the sample by circulating the sample containing the substance to be collected and the coexisting substance through the solid-phase extraction cartridge according to any one of (1) to (3) above. A method for recovering a substance to be recovered.

本発明の固相抽出カートリッジによれば、酸性からアルカリ性にわたる幅広いpH領域の媒体中においても安定に、対象となる物質を効率よく、迅速かつ簡便に、分取、精製、濃縮等できる。   According to the solid-phase extraction cartridge of the present invention, a target substance can be efficiently, rapidly and simply separated, purified, concentrated, and the like stably in a medium in a wide pH range from acidic to alkaline.

また、本発明の分取対象物質の分取方法、試料の浄化方法および回収対象物質の回収方法によれば、迅速かつ簡便に、再現性よく、対象となる物質を分取、回収あるいは除去し、分取対象物あるいは試料を、精製、濃縮等できる。   In addition, according to the method for separating a substance to be separated, the method for purifying a sample, and the method for collecting a substance to be collected according to the present invention, the target substance can be separated, collected or removed quickly, easily and with good reproducibility. The object to be separated or the sample can be purified and concentrated.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<固相抽出カートリッジ>
まず、本発明を適用した固相抽出カートリッジについて、必要に応じて図面を参照して詳細に説明する。なお、該図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
<Solid phase extraction cartridge>
First, a solid phase extraction cartridge to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings as necessary. In addition, in order to make the feature easy to understand, the drawing may show the feature portion in an enlarged manner for the sake of convenience, and the dimensional ratios and the like of the respective constituent elements are not always the same.

本発明を適用した固相抽出カートリッジは、例えば、図1の固相抽出カートリッジ10のように、略円筒状に形成されたカートリッジ本体10aを備えており、このカートリッジ本体10aの長手方向の両端部には、それぞれノズル10b、10cが設けられている。固相抽出カートリッジ10は、このようなカートリッジ本体10aの内部に、充填剤11と、この充填剤11を長手方向から挟み込むように配置された一対のフィルター12a、12bとを備えている。なお、このカートリッジ本体10aは、内部に充填剤11およびフィルター12a、12bを収容するため、ノズル10bが設けられた蓋部と、ノズル10cが設けられた容器部の間で分割可能となっている。   A solid-phase extraction cartridge to which the present invention is applied includes a cartridge main body 10a formed in a substantially cylindrical shape, for example, like the solid-phase extraction cartridge 10 of FIG. 1, and both end portions in the longitudinal direction of the cartridge main body 10a. Are provided with nozzles 10b and 10c, respectively. The solid-phase extraction cartridge 10 includes a filler 11 and a pair of filters 12a and 12b arranged so as to sandwich the filler 11 from the longitudinal direction inside the cartridge body 10a. Since the cartridge body 10a accommodates the filler 11 and the filters 12a and 12b, the cartridge body 10a can be divided between a lid portion provided with the nozzle 10b and a container portion provided with the nozzle 10c. .

カートリッジ本体10aの材質については、使用する溶媒に不溶で試料の分取、精製、濃縮作業中に充填剤11が漏れ出たりしないものであればよく、とくに制限されない。具体的には、たとえば、ガラス製、ステンレス製、樹脂製(たとえばポリプロピレン、ポリエチレン)のものが好ましく挙げられる。   The material of the cartridge body 10a is not particularly limited as long as it is insoluble in the solvent used and does not leak the filler 11 during the sample collection, purification, and concentration operations. Specifically, for example, those made of glass, stainless steel, or resin (for example, polypropylene or polyethylene) are preferably mentioned.

またカートリッジ本体10aの形状には特に制限はなく、円筒型、注射筒型(シリンジ型)、バレル型であっても、ディスク状であっても良い。カートリッジ本体10aのサイズは、使用する試料量に対応して適切な大きさのものを選択できるが、通常は容積0.1〜500ml、好ましくは2〜100ml、より好ましくは3〜6ml程度のものがハンドリングの面で好適である。   The shape of the cartridge main body 10a is not particularly limited, and may be cylindrical, syringe barrel (syringe), barrel, or disk. The size of the cartridge body 10a can be selected appropriately depending on the amount of sample to be used, but usually has a volume of 0.1 to 500 ml, preferably 2 to 100 ml, more preferably about 3 to 6 ml. Is preferable in terms of handling.

充填剤11は、カートリッジ本体10aの内部に充填されるとともに、カートリッジ本体10aのノズル10b、10cから外部に漏れでないように、一対のフィルター12a、12bによって保持されている。   The filler 11 is filled in the cartridge body 10a and is held by a pair of filters 12a and 12b so as not to leak outside from the nozzles 10b and 10c of the cartridge body 10a.

本発明の固相抽出カートリッジでは、充填剤11としては、少なくとも多孔質炭化珪素系充填剤が用いられる。この多孔質炭化珪素系充填剤は、炭化珪素の多孔質体そのものであってもよく、炭化珪素の多孔質体にその表面の吸着性を制御するための有機化合物が修飾(コーティング)されたものでもよい。   In the solid-phase extraction cartridge of the present invention, at least a porous silicon carbide filler is used as the filler 11. This porous silicon carbide-based filler may be a silicon carbide porous body itself, or a silicon carbide porous body modified (coated) with an organic compound for controlling the surface adsorptivity. But you can.

本発明に用いることのできる多孔質炭化珪素系充填剤を構成する炭化珪素の多孔質体は、公知の方法で製造することができ、その方法はとくに制限されない。すなわち、得ようとする多孔質炭化珪素系充填剤の形状、大きさ、比表面積などに応じて、商業的に入手できる炭化珪素の多孔質体を使用してもよく、また公知の製造方法を適宜採用して製造してもよい。なお、該多孔質炭化珪素系充填剤に含まれる炭化珪素は、α−SiCであってもよく、β−SiCであってもよく、これらの混合物であってもよい。   The porous body of silicon carbide constituting the porous silicon carbide filler that can be used in the present invention can be produced by a known method, and the method is not particularly limited. That is, depending on the shape, size, specific surface area, etc. of the porous silicon carbide filler to be obtained, a commercially available silicon carbide porous body may be used, and a known production method may be used. You may employ | adopt suitably and manufacture. The silicon carbide contained in the porous silicon carbide filler may be α-SiC, β-SiC, or a mixture thereof.

具体的には、例えば、アチソン法;シリカ炭素還元法;シリコン・炭素直接反応法;ゾル・ゲルシリカ炭素還元法;気相反応法(CVD法);CH3SiCl3やポリカルボシランなどを熱分解する熱分解法などの公知の製造方法によって製造され、商業的に入手可能な炭化珪素が多孔質体の場合には、そのまま、あるいは必要に応じて粉砕して多孔質炭化珪素系充填剤として使用してもよい。 Specifically, for example, Atchison method; silica carbon reduction method; silicon / carbon direct reaction method; sol / gel silica carbon reduction method; gas phase reaction method (CVD method); thermal decomposition of CH 3 SiCl 3 or polycarbosilane When silicon carbide, which is produced by a known production method such as pyrolysis and is commercially available, is a porous body, it is used as a porous silicon carbide filler as it is or after being pulverized as necessary May be.

また、特許文献4に記載されているように、ポリカルボシラン、カーボンブラック、溶媒を混合してスラリーを得て、得られたスラリーを造粒した後、不活性雰囲気下、1450〜1650℃で焼成することにより、得られた炭化珪素を多孔質炭化珪素系充填剤として使用しても良い。   Moreover, as described in Patent Document 4, after mixing polycarbosilane, carbon black, and a solvent to obtain a slurry, and granulating the obtained slurry, it is 1450 to 1650 ° C. in an inert atmosphere. The silicon carbide obtained by firing may be used as a porous silicon carbide filler.

また、商業的に入手可能な炭化珪素あるいは上記公知の方法で製造した炭化珪素を必要に応じて粉砕した後、バインダーポリマー、分散剤などとともに、水などの分散媒に分散させてスラリーを得て、得られたスラリーをポリウレタンフォームなどの有機発泡成形体に含浸させ、乾燥した後、常圧、不活性雰囲気下で2000℃前後に2〜3時間加熱し、炭化珪素を焼結させるとともに有機発泡成形体を焼失させることにより、ブロック状の炭化珪素の多孔質体を得ることも可能である。得られたブロック状の炭化珪素の多孔質体は、得ようとする多孔質炭化珪素系充填剤の形状、大きさ、比表面積などに応じて、そのまま多孔質炭化珪素系充填剤として使用してもよく、適宜、研削処理を施したり、適宜粉砕したりした後で多孔質炭化珪素系充填剤として使用してもよい。   Further, commercially available silicon carbide or silicon carbide produced by the above-mentioned known method is pulverized as necessary, and then dispersed in a dispersion medium such as water together with a binder polymer and a dispersant to obtain a slurry. The resulting slurry is impregnated into an organic foamed molded article such as polyurethane foam, dried, and heated to about 2000 ° C. for 2 to 3 hours under normal pressure and inert atmosphere to sinter silicon carbide and organic foam. It is also possible to obtain a block-like porous body of silicon carbide by burning out the molded body. The obtained block-like porous body of silicon carbide can be used as a porous silicon carbide filler as it is depending on the shape, size, specific surface area, etc. of the porous silicon carbide filler to be obtained. Alternatively, it may be used as a porous silicon carbide filler after being subjected to grinding treatment or pulverizing as appropriate.

このようにして得られた炭化珪素の多孔質体は、そのまま多孔質炭化珪素系充填剤として用いてもよいが、表面の吸着特性を変更したい場合には該多孔質体の表面に有機化合物をコーティング(修飾)することが好ましい。   The porous body of silicon carbide obtained in this way may be used as a porous silicon carbide filler as it is. However, when it is desired to change the adsorption characteristics of the surface, an organic compound is added to the surface of the porous body. It is preferable to coat (modify).

このコーティング方法としては、モノマー吸着重合法(モノマーを炭化珪素多孔質体の表面上で重合させる方法)、カップリング反応などが挙げられるが、炭化珪素と化学反応が可能な化合物ならば特に制限はない。   Examples of the coating method include a monomer adsorption polymerization method (a method in which a monomer is polymerized on the surface of the silicon carbide porous body), a coupling reaction, and the like. Absent.

また充填剤11、とくに多孔質炭化珪素系充填剤の形状は、ロッド状(充填剤が一つの塊としてカートリッジ本体内部とほぼ同じサイズとなっている)、バルク状(1mm〜5cm程度の塊)、粒子状、繊維状のいずれでもよいが、ロッド状あるいは粒子状であることが好ましく、容器に充填する際に隙間がより少なく充填できる点からは、粒子状であることがより好ましい。   The shape of the filler 11, particularly the porous silicon carbide filler, is rod-shaped (the filler is the same size as the inside of the cartridge body as one lump), bulk-shaped (lump of about 1 mm to 5 cm) Any of a particulate form and a fibrous form may be used, but a rod form or a particulate form is preferable, and a particulate form is more preferable from the viewpoint that a space can be filled with less gap when filling a container.

粒子状とする場合の数平均粒子径は、10μm以上1000μm以下の範囲が好ましく、30μm以上700μm以下の範囲がより好ましく、50μm以上500μm以下の範
囲が最も好ましい。平均粒子径が10μm未満になると、固相抽出カートリッジ10に流通させる液体または気体等の試料の流速を上げた場合に、充填剤11からなる充填剤層の前後の静圧の差(圧力損失)が大きくなり、高流速で試料を流すことができない。また平均粒子径が1000μmを越えると、対象物質の吸着効率が悪くなる。
The number average particle diameter in the form of particles is preferably in the range of 10 μm to 1000 μm, more preferably in the range of 30 μm to 700 μm, and most preferably in the range of 50 μm to 500 μm. When the average particle size is less than 10 μm, when the flow rate of the sample such as liquid or gas flowing through the solid-phase extraction cartridge 10 is increased, the difference in static pressure before and after the filler layer made of the filler 11 (pressure loss) And the sample cannot flow at a high flow rate. On the other hand, if the average particle diameter exceeds 1000 μm, the adsorption efficiency of the target substance is deteriorated.

なお、充填剤11、とくに多孔質炭化珪素系充填剤の平均粒子径は、JIS Z 8801に定める試験用ふるいを用いて、JIS Z8815ふるいわけ試験方法通則に準拠して測定する。   In addition, the average particle diameter of the filler 11, especially the porous silicon carbide based filler is measured in accordance with JIS Z8815 sieving test method general rules using a test sieve defined in JIS Z8801.

さらに、充填剤11の比表面積、とくに上述した多孔質炭化珪素系充填剤の比表面積は、10m2/g以上であることが好ましく、30m2/g以上がより好ましい。比表面積が10m2/g未満だと対象物質の吸着効率が悪くなる。なお、比表面積はBET法により
測定されたものである。
Furthermore, the specific surface area of the filler 11, particularly the specific surface area of the porous silicon carbide-based filler described above, is preferably 10 m 2 / g or more, more preferably 30 m 2 / g or more. When the specific surface area is less than 10 m 2 / g, the adsorption efficiency of the target substance is deteriorated. The specific surface area is measured by the BET method.

また、充填剤11、とくに多孔質炭化珪素系充填剤として、上記の形状のものを組み合わせて使用することもできる。例えば、バルク状充填剤の隙間に粒子状または繊維状の充填剤を詰めて使用することも可能である。   Further, as the filler 11, particularly the porous silicon carbide-based filler, those having the above shapes can be used in combination. For example, it is also possible to use a filler in the form of particles or fibers in the gaps between the bulk fillers.

さらに、必要に応じて、上述した多孔質炭化珪素系充填剤に加えて、別の充填剤、すなわち、他の有機または無機の多孔質材料を混合して充填剤11として使用してもよく、また、多孔質炭化珪素系充填剤と他の充填剤もしくは基材とで多層構造を形成するようにカートリッジ本体10aの内部に充填してもよい。   Further, if necessary, in addition to the porous silicon carbide-based filler described above, another filler, that is, another organic or inorganic porous material may be mixed and used as the filler 11, Further, the inside of the cartridge main body 10a may be filled so as to form a multilayer structure with the porous silicon carbide filler and other fillers or base materials.

充填剤11として、多孔質炭化珪素系充填剤のほかに使用可能な、他の多孔質材料または他の充填剤としては、たとえば、ポリスチレンビーズ、ODS、アルミナビーズなどが挙げられる。   Examples of other porous materials or other fillers that can be used as the filler 11 in addition to the porous silicon carbide filler include polystyrene beads, ODS, and alumina beads.

<固相抽出方法;分取対象物質の分取方法、試料の浄化方法および回収対象物質の回収方法>
次に、上述した本発明を適用した固相抽出カートリッジを用いた固相抽出方法、すなわち、該固相抽出カートリッジを用いた、分取対象物質の分取方法、試料の浄化方法および回収対象物質の回収方法について説明する。
<Solid-phase extraction method; method for fractionating target substance, sample purification method, and target substance recovery method>
Next, a solid phase extraction method using the above-described solid phase extraction cartridge to which the present invention is applied, that is, a fractionation target substance sorting method, a sample purification method, and a recovery target substance using the solid phase extraction cartridge A method of collecting the above will be described.

本発明では、上述した固相抽出カートリッジに気体または液体等の試料を流し、この試料に含まれる対象物質を充填剤にいったん吸着させてから溶出させるか、あるいは共存物質を充填剤に吸着させ、対象物質を流出させることにより、対象物質を分取、回収させることができる。また試料の浄化を行なうこともできる。ここで、「対象物質」とは、分取、回収などの対象となる化学物質を意味する。   In the present invention, a sample such as gas or liquid is allowed to flow through the above-described solid phase extraction cartridge, and the target substance contained in this sample is once adsorbed on the filler and then eluted, or the coexisting substance is adsorbed on the filler. By flowing out the target substance, the target substance can be collected and recovered. The sample can also be purified. Here, the “target substance” means a chemical substance that is a target of sorting, recovery, or the like.

以下、対象物質の分取方法を例にあげて、必要に応じて図を参照しながら説明する。
図2および図3中、固相抽出カートリッジ10は、図1の固相抽出カートリッジ10と同じであり、これを簡略化して示した断面模式図である。したがって、同じ部品には同じ参照番号を付してその説明を省略する。なお、図2および図3では、図1の固相抽出カートリッジ10を簡略化して説明するために、上部ノズル10bが設けられた蓋部やフィルター12a、12bなどは図示せず省略している。
Hereinafter, the method for separating the target substance will be described as an example, and will be described with reference to the drawings as necessary.
2 and 3, the solid-phase extraction cartridge 10 is the same as the solid-phase extraction cartridge 10 of FIG. 1, and is a schematic cross-sectional view schematically showing this. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. 2 and 3, in order to simplify and describe the solid-phase extraction cartridge 10 of FIG. 1, the lid portion provided with the upper nozzle 10 b and the filters 12 a and 12 b are not shown and omitted.

図2に示すように、充填剤11を充填した固相抽出カートリッジ10を用意し、この固相抽出カートリッジ10に対して試料20を流下させる。この試料20には、分取対象物質15および分取非対象の共存物質17が含有されている。試料20を流下させると、分取対象物質15が充填剤11に吸着され、分取非対象の共存物質17は吸着されずにその
まま流下する。その後、溶離液を流下させて分取対象物質15を充填剤11から脱着させ、溶出させる。
As shown in FIG. 2, a solid phase extraction cartridge 10 filled with a filler 11 is prepared, and a sample 20 is caused to flow down to the solid phase extraction cartridge 10. This sample 20 contains a substance 15 to be sorted and a coexisting substance 17 that is not to be sorted. When the sample 20 is caused to flow down, the fractionation target substance 15 is adsorbed on the filler 11, and the coexisting substance 17 that is not subject to fractionation is allowed to flow down without being adsorbed. Thereafter, the eluent is allowed to flow down to desorb the fractionation target substance 15 from the filler 11 and elute it.

溶離液としては、分取する対象物質に合わせて、任意の有機溶媒を使用することができる。具体的には例えば、アセトン、アセトニトリル、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、n−ヘキサンなどが挙げられる。   As the eluent, any organic solvent can be used according to the target substance to be collected. Specific examples include acetone, acetonitrile, methanol, ethanol, tetrahydrofuran, ethyl acetate, and n-hexane.

このようにして試料20に含まれる分取対象物質15を分取することができる。
また、図3に固相抽出カートリッジ10を用いた対象物質の分取方法の他の例を示す。
図3に示すように、充填剤11を充填した固相抽出カートリッジ10を用意し、この固相抽出カートリッジ10に対して試料20を流下させる。試料20を流下させると、図3の例では、分取非対象の共存物質17が充填剤11に吸着され、分取対象物質15は吸着されずにそのまま流下する。流下させた溶液においては共存物質17の量が大幅に低減される一方、分取対象物質15がほとんどそのまま流出する。このようにして試料20に含まれる分取対象物質15を分取することができる。
In this manner, the separation target substance 15 contained in the sample 20 can be separated.
FIG. 3 shows another example of a method for separating a target substance using the solid-phase extraction cartridge 10.
As shown in FIG. 3, a solid phase extraction cartridge 10 filled with a filler 11 is prepared, and a sample 20 is caused to flow down to the solid phase extraction cartridge 10. When the sample 20 is caused to flow down, in the example of FIG. 3, the coexisting substance 17 that is not to be sorted is adsorbed by the filler 11, and the substance to be sorted 15 flows down without being adsorbed. In the flowed-down solution, the amount of the coexisting substance 17 is greatly reduced, while the fractionation target substance 15 flows almost as it is. In this manner, the separation target substance 15 contained in the sample 20 can be separated.

ここで、対象物質15を充填剤11に吸着させたり吸着させなかったりするには、例えば、充填剤11、とくに多孔質炭化珪素系充填剤の表面にコーティングする有機化合物を適当に選択することが好ましく挙げられる。   Here, in order to adsorb the target substance 15 on the filler 11 or not, for example, an organic compound to be coated on the surface of the filler 11, particularly the porous silicon carbide-based filler, may be selected appropriately. Preferably mentioned.

以上、対象物質の分取方法について説明したが、本発明では試料から除去対象物質を除去する方法や、回収対象物質を回収する方法に上記の分取方法をそのまま適用することができる。   Although the method for separating the target substance has been described above, in the present invention, the above-described sorting method can be directly applied to the method for removing the target substance to be removed from the sample and the method for collecting the target substance to be collected.

上述した固相抽出方法の具体的な対象物質としては、焼却炉排気ガス、各種製造設備排気ガス、幹線道路上空捕集大気のような環境大気、室内大気、工場排水、河川水、湖沼水、人体や家畜の排泄物などから選ばれる試料に含まれる微量物質などの、高度な濃縮を必要とするものが挙げられ、本発明の固相抽出カートリッジはこれら試料の前処理として好適に使用されうるが、特に限定されるものではない。   Specific target substances of the above-described solid phase extraction method include incinerator exhaust gas, various manufacturing facility exhaust gas, environmental air such as air collected on the main road, indoor air, factory wastewater, river water, lake water, Examples include trace substances contained in samples selected from human and livestock excrement, etc. that require high concentration, and the solid-phase extraction cartridge of the present invention can be suitably used as a pretreatment of these samples. However, it is not particularly limited.

上記微量物質としては、人体や家畜に蓄積され有害性を引き起こす化合物、人体や家畜の尿中に排泄される化合物およびその代謝物、もしくは人体や家畜に有用な化合物、環境汚染物質、毒物、生理活性物質が挙げられる。   These trace substances include compounds that accumulate in the human body and livestock and cause harm, compounds excreted in the urine of the human body and livestock and their metabolites, or compounds useful for the human body and livestock, environmental pollutants, toxic substances, physiological Active substances.

具体的には、ダイオキシン類;ポリ塩化ビフェニル類;ジスルフィド類などの農薬類または農薬分解物;環境ホルモン;石油化学誘導体;栄養成分;微生物による生成物;毒素;重金属;ならびにこれらの代謝物等が挙げられる。   Specifically, dioxins; polychlorinated biphenyls; pesticides or pesticide degradation products such as disulfides; environmental hormones; petrochemical derivatives; nutritional components; products from microorganisms; toxins; heavy metals; Can be mentioned.

これらの化合物の例としては、ダイオキシン、ジベンゾフラン、多環芳香族炭化水素(PAHs、ベンゾ(a)ピレンを含む)、ポリ塩化ビフェニル、ポリ臭化ビフェニル、テトラメチルチウラムジスルフィド、DDT、クロルピリホス、アルドリン、ディルドリン、エンドリン、クロルデン、ヘプタクロル、トリクロロベンゼン、テトラクロロベンゼン、ヘキサクロロベンゼン(HCB)、マイレックス、トキサフェン(カンフェクロル)、ヘキサクロロシクロヘキサン(リンデン(γ−HCH)など)、クロルデコン(ケポン)、オクタクロロスチレン(OCS)、アシュラム、シマジン、1,4−ジオキサン、ノニルフェノール、界面活性剤、女性ホルモン、男性ホルモン、その他のホルモン、ポリフェノール類、抗生物質、抗菌剤、タンパク質、ペプチド、脂質、糖類、核酸関連物質、ビタミン類、神経伝達物質、マイコトキシンやマリントキシンに代表される自然毒、ヒ素、セレンおよびこれらの代謝物などがあげられる。   Examples of these compounds include dioxins, dibenzofurans, polycyclic aromatic hydrocarbons (including PAHs, benzo (a) pyrene), polychlorinated biphenyls, polybrominated biphenyls, tetramethylthiuram disulfide, DDT, chlorpyrifos, aldrin, Dildoline, Endrin, Chlorden, Heptachlor, Trichlorobenzene, Tetrachlorobenzene, Hexachlorobenzene (HCB), Milex, Toxaphene (Camphechlor), Hexachlorocyclohexane (Lindene (γ-HCH), etc.), Chlordecone (Kepon), Octachlorostyrene (OCS) ), Ashram, simazine, 1,4-dioxane, nonylphenol, surfactant, female hormone, male hormone, other hormones, polyphenols, antibiotics, antibacterial agents, Proteins, peptides, lipids, sugars, nucleic acid-related substance, vitamins, neurotransmitters, natural toxins typified by mycotoxins and marine toxins, arsenic, selenium and their metabolites can be mentioned.

これらのうち、酸性またはアルカリ性媒体中でのみ安定な化合物を対象物質とする場合、あるいは該化合物を含有する試料中から共存物質などを除去する場合には、本発明の効果がより大きく発揮されるため、本発明をこれらの分取、精製、濃縮、回収などに適用することが好ましいが、特にこれらに限定されるものではない   Among these, when a compound that is stable only in an acidic or alkaline medium is used as a target substance, or when a coexisting substance is removed from a sample containing the compound, the effect of the present invention is exhibited more greatly. Therefore, the present invention is preferably applied to such fractionation, purification, concentration, recovery, etc., but is not particularly limited thereto.

図1は、本発明の実施形態である固相抽出カートリッジの一例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of a solid-phase extraction cartridge according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態である固相抽出カートリッジを用いた固相抽出法の一例を説明する断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a solid phase extraction method using a solid phase extraction cartridge according to an embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施形態である固相抽出カートリッジを用いた固相抽出法の他の一例を説明する断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining another example of the solid phase extraction method using the solid phase extraction cartridge according to the embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 :固相抽出カートリッジ
10a :カートリッジ本体
10b、10c :ノズル
11 :充填剤
12a、12b:フィルター
15 :分取対象物質
17 :分取非対象物質(共存物質)
20 :試料
10: Solid phase extraction cartridge 10a: Cartridge body 10b, 10c: Nozzle 11: Filler 12a, 12b: Filter 15: Sorting target substance 17: Non-sorting target substance (coexisting substance)
20: Sample

Claims (8)

少なくとも、多孔質炭化珪素系充填剤が、カートリッジ内に充填されていることを特徴とする固相抽出カートリッジ。   A solid-phase extraction cartridge characterized in that at least a porous silicon carbide-based filler is filled in the cartridge. 前記多孔質炭化珪素系充填剤が粒子状であり、その数平均粒子径が10μm以上1000μm以下の範囲であり、かつBET法による比表面積が10m2/g以上であることを
特徴とする請求項1に記載の固相抽出カートリッジ。
The porous silicon carbide-based filler is particulate, its number average particle diameter is in the range of 10 µm to 1000 µm, and the specific surface area by the BET method is 10 m 2 / g or more. 2. The solid phase extraction cartridge according to 1.
前記多孔質炭化珪素系充填剤が、炭化珪素の多孔質体焼成ブロックを破砕して得られた破砕型粒子であることを特徴とする請求項2に記載の固相抽出カートリッジ。   The solid phase extraction cartridge according to claim 2, wherein the porous silicon carbide-based filler is crushed particles obtained by crushing a porous sintered body of silicon carbide. 分取対象物質および共存物質を含有する試料を、請求項1〜3のいずれかに記載の固相抽出カートリッジに流通させて、該分取対象物質を該固相抽出カートリッジ内の多孔質炭化珪素系充填剤に吸着させた後、該固相抽出カートリッジに溶離液を流通させて該分取対象物質を溶出させることを特徴とする分取対象物質の分取方法。   A sample containing the substance to be sorted and the coexisting substance is circulated through the solid-phase extraction cartridge according to any one of claims 1 to 3 so that the substance to be sorted is porous silicon carbide in the solid-phase extraction cartridge. A method for fractionating a substance to be sorted, wherein the substance to be sorted is eluted by allowing an eluent to flow through the solid-phase extraction cartridge after being adsorbed on a system filler. 分取対象物質および共存物質を含有する試料を、請求項1〜3のいずれかに記載の固相抽出カートリッジに流通させることにより、該共存物質を該固相抽出カートリッジ内の多孔質炭化珪素系充填剤に吸着させるとともに該分取対象物質を流出させることを特徴とする分取対象物質の分取方法。   A sample containing the substance to be separated and the coexisting substance is circulated through the solid-phase extraction cartridge according to any one of claims 1 to 3 so that the coexisting substance is porous silicon carbide in the solid-phase extraction cartridge. A method for sorting a substance to be sorted, wherein the substance to be sorted is caused to flow out while being adsorbed by a filler. 前記分取対象物質が、ダイオキシン、ポリ塩化ビフェニル、農薬、環境ホルモン、重金属、タンパク質から選ばれる1種以上の化合物であることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の分取対象物質の分取方法。   6. The substance to be sorted according to claim 4 or 5, wherein the substance to be sorted is at least one compound selected from dioxins, polychlorinated biphenyls, agricultural chemicals, environmental hormones, heavy metals, and proteins. Sorting method. 除去対象物質および共存物質を含有する試料を、請求項1〜3のいずれかに記載の固相抽出カートリッジに流通させることにより、該試料から該除去対象物質を除去することを特徴とする試料の浄化方法。   A sample containing the substance to be removed and the coexisting substance is passed through the solid-phase extraction cartridge according to any one of claims 1 to 3 to remove the substance to be removed from the sample. Purification method. 回収対象物質および共存物質を含有する試料を、請求項1〜3のいずれかに記載の固相抽出カートリッジに流通させることにより、該試料から該回収対象物質を回収することを特徴とする回収対象物質の回収方法。   A recovery target, wherein the recovery target substance is recovered from the sample by circulating the sample containing the recovery target substance and the coexisting substance through the solid-phase extraction cartridge according to claim 1. Material recovery method.
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