JP2007205927A - Method of manufacturing silica-based filler - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a silica-based filler capable of maintaining high adsorption/desorption capability of silica and restraining pressure applied in liquid leakage or venting to a relatively low level. <P>SOLUTION: After passing through a process for adding a template compound to an acid solution for dissolution, then adding water glass for gelling the solution, and forming a silica gel, a process for grinding the silica gel for treatment by a basic solution, or treating the silica gel by the basic solution before crushing, and a process for baking the ground silica gel in the manufacturing method of the silica-based filler; a granular silica-based filler having a double-pore structure, where a through pore that can be separated speedily is introduced to a silica material with the water glass as a raw material, is obtained in addition to a mesopore capable of a high-performance analysis. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリカ系充填剤の製造方法、そのような製造方法により製造されたシリカ系充填剤、そのようなシリカ系充填剤が充填された分析用前処理カラム、並びに、そのような分析用前処理カラムを用いた分取対象物質の分取方法、試料の浄化方法、回収対象物質の回収方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a silica-based filler, a silica-based filler produced by such a production method, an analytical pretreatment column filled with such a silica-based filler, and such an analytical product. The present invention relates to a method for separating a substance to be collected using a pretreatment column, a method for purifying a sample, and a method for collecting a substance to be collected.

近年、環境雰囲気中の微量化学物質が人間の健康に与える影響が重要視されてきており、これらの化学物質を測定する需要が増えてきている。環境雰囲気から採取された試料中には、数多くの夾雑物(共存物質)が大過剰に存在している。このため、正確な分析を行うには、予め分析試料を前処理して、夾雑物(共存物質)の含有量を低減させる処理が必要である。   In recent years, the influence of trace chemical substances in the environmental atmosphere on human health has been regarded as important, and the demand for measuring these chemical substances is increasing. In the sample collected from the environmental atmosphere, there are a large excess of many foreign substances (coexisting substances). For this reason, in order to perform an accurate analysis, it is necessary to pre-process the analysis sample in advance to reduce the content of contaminants (coexisting substances).

ところで、種々の夾雑物(共存物質)を低減させるためには、抽出と精製工程を必要とし、これらの工程に長時間を要するという問題がある。また、これらの前処理工程によって、分析対象となる化学物質の一部が除かれてしまうこともあり、夾雑物のみを選択的に除去する方法が求められている。さらに、分析対象の化学物質に対して選択吸着性を有する吸着剤を用いて、分析対象物を選択的に吸着させ、その後、抽出力の強い溶剤で分析対象物を溶離させる方法も提案されているが、この方法では、特に分析対象物の濃度が低い場合に、多量の試料が必要であり、また処理に長時間を要するという問題がある。   By the way, in order to reduce various contaminants (coexisting substances), there is a problem that extraction and purification steps are required, and these steps take a long time. Moreover, a part of chemical substances to be analyzed may be removed by these pretreatment steps, and a method for selectively removing only impurities is required. Furthermore, a method has been proposed in which an analyte is selectively adsorbed by using an adsorbent having selective adsorption property to the chemical substance to be analyzed, and then the analyte is eluted with a solvent having a strong extraction power. However, this method has a problem that a large amount of sample is required and the processing takes a long time, particularly when the concentration of the analyte is low.

ここで、分析対象の化学物質としては、例えばPOPs(Persistent Organic Pollutants:残留性有機汚染物質)がある。このPOPsとは、有害性を持ち環境や人間の健康に悪影響を与える有機物質と定義されている。また、代表的なPOPsのひとつであるPCB(ポリ塩化ビフェニル類)は、安定した化学的・物理的性質及び有用な特性を持つために数々の用途があった。しかしながら、その毒性のために1972年に製造が中止され、保管が義務付けられたが、その時点で使用中のものは耐用年数に達するまで使用されてきた。現在、法律に従って本格的なPCB処理が始まっており、PCB処理施設においてはトランスやコンデンサーなどの解体現場や保管場所の室内環境、また建築物内ではPCB含有シーラントや蛍光灯安定器の破損や漏洩による室内環境汚染が懸念されている。このため、環境中のPCB測定の必要性は高まってきている。   Here, as the chemical substance to be analyzed, for example, there are POPs (Persistent Organic Pollutants). These POPs are defined as organic substances that are harmful and adversely affect the environment and human health. Further, PCB (polychlorinated biphenyls), which is one of typical POPs, has many uses because it has stable chemical and physical properties and useful properties. However, because of its toxicity, production was discontinued in 1972 and storage was required, but those in use at that time have been used until their useful life has been reached. Currently, full-fledged PCB processing has started in accordance with the law. In PCB processing facilities, transformers and condensers are dismantled and stored indoors, and in buildings, PCB containing sealants and fluorescent ballasts are damaged or leaked. There is concern about indoor environmental pollution. For this reason, the need for PCB measurement in the environment is increasing.

下記非特許文献1には、環境大気中のPOPsであるダイオキシン類及びコプラナーPCB類の測定マニュアルが開示されている。この非特許文献1に記載の測定方法は、いわゆるハイボリュームエアーサンプラー法と呼ばれ、ハイボリュームエアーサンプラー(例えば、柴田化学株式会社製HV−500F、HV−1000F(ダイオキシン用))に試料採取用具(石英繊維ろ紙及びポリウレタンフォーム)を取り付け、ここに700L/分の流量で24時間連続、若しくは、100L/分の流量で7日間連続で大気を採取し、その総吸引大気量を約1000mとするものである。この方法では、サンプリング時間が24時間、若しくは7日間必要であること、さらに装置類が高価且つ大きく複雑であり、複数の測定点において同時に測定する場合又は他のPOPsを含めた複数の物質を同時に測定するといった場合への応用には、装置も複数必要になるなどの問題点が多い。 Non-Patent Document 1 below discloses a measurement manual for dioxins and coplanar PCBs, which are POPs in the ambient air. This measuring method described in Non-Patent Document 1 is called a so-called high volume air sampler method, and is used for sampling a high volume air sampler (for example, HV-500F, HV-1000F (for dioxins) manufactured by Shibata Chemical Co., Ltd.). (Quartz fiber filter paper and polyurethane foam) is attached, and air is collected at a flow rate of 700 L / min for 24 hours or at a flow rate of 100 L / min for 7 days, and the total suction air amount is about 1000 m 3 . To do. This method requires a sampling time of 24 hours or 7 days, and the equipment is expensive and large and complex. When measuring at a plurality of measurement points at the same time or simultaneously measuring a plurality of substances including other POPs. There are many problems such as the need for multiple devices for application to the case of measuring.

一方、下記非特許文献2には、比較的簡易な装置を用いてPOPsをモニタリングする手法として、固相抽出カラム(ウォーターズ社製 商品名 Sep−Pak(登録商標) PS Air)を用いたローボリュームエアーサンプラー法(PSAir−Low−Vol法)が提案されている。この方法は、ローボリュームエアーサンプラー(例えば、ジーエルサイエンス株式社製大気サンプリングポンプSP204−20L)に先の固相抽出カラム(Sep−Pak(登録商標) PS Air)を接続し、このカラムに対して大気を2〜5L/分の流速で24時間かけて採取する方法である。また、この方法は、室内大気中のPCBのモニタリング法としても有用であるとされている(例えば、非特許文献3を参照。)。   On the other hand, the following Non-Patent Document 2 discloses a low volume using a solid phase extraction column (trade name Sep-Pak (registered trademark) PS Air manufactured by Waters) as a method for monitoring POPs using a relatively simple device. An air sampler method (PSAir-Low-Vol method) has been proposed. In this method, a solid phase extraction column (Sep-Pak (registered trademark) PS Air) is connected to a low volume air sampler (for example, an atmospheric sampling pump SP204-20L manufactured by GL Sciences Inc.), and In this method, air is collected at a flow rate of 2 to 5 L / min over 24 hours. This method is also useful as a method for monitoring PCBs in indoor air (see, for example, Non-Patent Document 3).

しかしながら、上記の室内大気中のPCBのモニタリング手法により提案されている、PS Air−Low−Vol法では、4m程度の環境又は室内大気を採取するのに24時間かけて行うと規定されていることから、固相抽出カラムにおける大気流速は3L/min程度となる。このように、上記の方法では大気流速が遅いためにサンプリングの時間が長くなるという欠点がある。すなわち、簡易な装置を用いて液体又は気体中のPOPsなどの有害物質を迅速にサンプリングする方法について開示されている例はない。 However, the PS Air-Low-Vol method proposed by the above-described method for monitoring PCBs in the indoor air stipulates that it takes 24 hours to collect an environment of about 4 m 3 or indoor air. Therefore, the atmospheric flow velocity in the solid phase extraction column is about 3 L / min. As described above, the above method has a drawback that the sampling time becomes long because the atmospheric flow velocity is low. That is, there is no example that discloses a method for quickly sampling harmful substances such as POPs in a liquid or gas using a simple apparatus.

このPS Air−Low−Vol法はカラムを用いた固相抽出法であり、この種の固相抽出法は近年盛んに用いられるようになってきた方法である。従来、気体中からの試料の抽出には液体吸収法、液体中からの試料の抽出には液−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、溶媒を多量に使用することなどの問題があった。これに対して、固相抽出法は、作業が簡単な上に短時間で済み、しかも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。固相抽出法が近年急速に浸透したことの背景には、吸脱着性能のよい多孔性粒子が開発され、それらが固相抽出用吸着剤として複数のメーカーから市場に提供されるようになったことが挙げられる。固相抽出に用いられる充填剤は、無機系基材としては、シリカゲル又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、有機系基材としては、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(例えば、特許文献1,2を参照)。   The PS Air-Low-Vol method is a solid-phase extraction method using a column, and this type of solid-phase extraction method has been actively used in recent years. Conventionally, the liquid absorption method is often used for extracting a sample from a gas, and the liquid-liquid extraction method is used for extracting a sample from a liquid. However, the work is complicated and requires time and experience. There were problems such as using a large amount. On the other hand, the solid-phase extraction method has features that it is easy to work, requires a short time, and uses a small amount of solvent. Therefore, it is very advantageous when a large number of specimens must be processed in a short time, and automation is also easy. In the background of the rapid penetration of solid-phase extraction in recent years, porous particles with good adsorption and desorption performance have been developed, and these have been offered to the market by multiple manufacturers as adsorbents for solid-phase extraction. Can be mentioned. The filler used for solid phase extraction is silica gel or chemically bonded silica gel whose surface is chemically modified as an inorganic base material, and synthesis represented by styrene-divinylbenzene copolymer as an organic base material. Polymers and those obtained by chemically modifying these surfaces are used (for example, see Patent Documents 1 and 2).

ところで、上記の吸着剤を充填したディスクやカラムを用いて、大過剰の大気に存在する超微量の残留性有機汚染物質を効率よく吸着するためには、吸着剤粒子の粒径をできるだけ小さくするか(例えば、ジーエルサイエンス株式社製商品名GL−Pak PLSシリーズ、又はバリアン株式会社製商品名ボンドエルートシリーズ(登録商標)等を挙げることができる。なお、これらの固相抽出カラムには、吸着剤として約40〜300μmの粒子径のものが充填されている。)、或いは粒子を圧縮するなどして(例えば、ウォーターズ社製商品名 Sep−Pak(登録商標) PS Air等のプラスタイプのカートリッジに充填されているものを挙げることができる。)、その充填密度を上げて粒子間の隙間をできるだけ小さくすることが好ましい。しかしながら、この場合、通気時にかかる圧力が大きくなるため流速を上げられず、大量の大気を通じるのに長時間を要してしまう。   By the way, in order to efficiently adsorb an extremely small amount of residual organic pollutants existing in a large excess of air by using the above-described adsorbent-packed disk or column, the particle diameter of the adsorbent particles is made as small as possible. (For example, trade name GL-Pak PLS series manufactured by GL Sciences, Inc., or trade name Bond Elut series (registered trademark) manufactured by Varian, Inc. can be mentioned. The adsorbent is packed with a particle size of about 40 to 300 μm.) Or by compressing the particles (for example, a trade name Sep-Pak (registered trademark) PS Air manufactured by Waters) Can be listed in the cartridge)), increasing the packing density to make the gap between particles as small as possible preferable. However, in this case, since the pressure applied during ventilation increases, the flow velocity cannot be increased, and it takes a long time to pass a large amount of air.

一方、高速液体クロマトグラフィー(以下、HPLCという。)は、充填剤にシリカゲルやポリマーゲルなどを用いて、液体の流れの中で各々の物質の移動速度の差によって、混合物を分離する手法である。このHPLCの高性能化として、高分離・高速分離が研究されている。高分離を達成するには充填剤の粒子径を小さくし、カラム内のデッドボリュームを小さくするとよい。しかしながら、カラムに負荷する圧力が上昇することによる装置における限界、充填における困難などが存在するため、現状では高分離と高速分離の妥協点として充填剤粒子の多くは約5μmの粒径が限界となっている。例えば1.5μmや2μmの小さな粒径の充填剤も作製されているが、高負荷圧のため、カラムの長さを短くするか、液体の流速を遅くして用いなければならず、真の高性能化が達成されているとはいい難い。   On the other hand, high performance liquid chromatography (hereinafter referred to as HPLC) is a method of separating a mixture according to the difference in the moving speed of each substance in a liquid flow using silica gel or polymer gel as a filler. . High performance and high speed separation have been studied as high performance HPLC. In order to achieve high separation, it is preferable to reduce the particle size of the packing material and the dead volume in the column. However, since there are limitations in the apparatus due to an increase in the pressure applied to the column, difficulties in packing, etc., as a compromise between high separation and high speed separation, many of the packing particles are limited to a particle size of about 5 μm. It has become. For example, packing with a small particle size of 1.5 μm or 2 μm has been prepared, but due to the high load pressure, the column length must be shortened or the liquid flow rate must be slowed down. It is hard to say that high performance has been achieved.

そこで、上述した微粒子充填型HPLCカラムの限界を打ち破るものとして、マイクロメートルサイズのスルーポアと、ナノメートルサイズのメソポアを有する2重細孔シリカゲルが開発されている。この2重細孔シリカゲルは、スルーポア径及びメソポア径を独立してコントロールすることが可能であり、スルーポアを大きくすることで負荷圧を小さくすることができる。このシリカゲルをロッド形状(カラムサイズの一つの円柱状の塊のシリカゲル)でHPLCに適用することで、高性能分離と高速分離の両立化が図られている(例えば、特許文献3,4を参照。)。   Therefore, double pore silica gel having a micrometer-size through-pore and a nanometer-size mesopore has been developed as a breakthrough of the above-mentioned fine particle-packed HPLC column. This double pore silica gel can control the through-pore diameter and the mesopore diameter independently, and the load pressure can be reduced by increasing the through-pore. By applying this silica gel to the HPLC in the form of rods (one column-shaped lump silica gel of column size), both high-performance separation and high-speed separation are achieved (for example, see Patent Documents 3 and 4). .)

しかしながら、この2重細孔シリカゲルに上述した微量の対象物質を選択的に吸着させたり、逆に微量の対象物質だけを吸着せずに、系外へ除くという試みはいまだなされていない。
また、上記シリカゲルは何れもロッド形状で使用されており、機械的強度に弱いという問題がある。破砕された2重細孔シリカゲルを使用することができれば、生産性向上につながると考えられる。さらに、これまで開発されているロッド形状の2重細孔シリカゲルはスルーポアの大きさとして10μm程度が最大の大きさである。気体捕集向けの基材の粒径は500μm程度が多いことからも明らかなように、気体を高速で流通させるには10μm程度のスルーポアでは十分とは言えない。
However, no attempt has been made yet to selectively adsorb the above-described minute amount of the target substance to the double pore silica gel, or to remove it outside the system without adsorbing only the minute amount of the target substance.
In addition, the above silica gel is used in a rod shape, and there is a problem that it is weak in mechanical strength. If crushed double pore silica gel can be used, it is thought that productivity will be improved. Furthermore, the rod-shaped double pore silica gel developed so far has a maximum size of about 10 μm as the through-pore size. As is clear from the fact that the particle diameter of the base material for gas collection is about 500 μm, a through-pore of about 10 μm is not sufficient for circulating gas at high speed.

これまでに、シリカゲルを破砕して粉末状シリカを製造する試みとして、シリカのウェットゲルをナイロン網に通しながら粉砕する例が知られている(特許文献5を参照。)。また、シリカゾルを、孔径が均一な貫通孔を有する高分子膜を介して有機溶媒中に注入することにより、前記有機溶媒中にゾルのエマルジョン粒子を形成させ、その後前記ゾルのエマルジョン粒子をゲル化することにより、粒子状のシリカゲルを得る方法が知られている(特許文献6を参照。)。しかしながら、水ガラスを原料とした2重細孔シリカゲルの製造において上記方法により製造されたという報告事例はこれまでなされていない。
環境省環境管理局総務課ダイオキシン対策室、「ダイオキシン類にかかわる大気環境調査マニュアル 第3節 環境大気中のダイオキシン類の測定分析方法」、[online]、平成13年8月、環境省、[平成14年9月8日検索]、インターネット<URL:http://www.env.go.jp/air/osen/manual/index.html> 中野武、外6名、「大気中のPOPs分析法の検討」、第10回環境化学討論会講演要旨集、平成13年5月23日、p.472−473 中野武、外3名、「室内大気中のPCBのモニタリング手法」、第10回環境化学討論会講演要旨集、平成13年5月23日、p.582−583 特開昭59−147606号公報 特開平4−334546号公報 特開2002−362918号公報 特開2003−075420号公報 特開平11−268923号公報 特開平5−23565号公報
So far, as an attempt to produce silica powder by crushing silica gel, an example in which a silica wet gel is pulverized while passing through a nylon net is known (see Patent Document 5). In addition, by injecting silica sol into an organic solvent through a polymer film having through-holes with a uniform pore diameter, sol emulsion particles are formed in the organic solvent, and then the sol emulsion particles are gelled. Thus, a method for obtaining particulate silica gel is known (see Patent Document 6). However, there have been no reported cases of production by the above method in the production of double pore silica gel using water glass as a raw material.
Ministry of the Environment, Environment Management Bureau General Affairs Division, Dioxin Countermeasures Office, “Air Quality Survey Manual for Dioxins, Section 3 Measurement and Analysis Methods for Dioxins in the Atmosphere” [online], August 2001, Ministry of the Environment, [Heisei Search September 8, 2014], Internet <URL: http: // www. env. go. jp / air / osen / manual / index. html> Takeshi Nakano, 6 others, “Examination of POPs analysis method in the atmosphere”, Abstracts of the 10th Environmental Chemistry Conference, May 23, 2001, p. 472-473 Takeshi Nakano and three others, “Monitoring Method of PCBs in Indoor Air”, Proceedings of the 10th Environmental Chemistry Conference, May 23, 2001, p. 582-583 JP 59-147606 A JP-A-4-334546 JP 2002-362918 A Japanese Patent Laid-Open No. 2003-075420 JP-A-11-268923 JP-A-5-23565

本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、シリカの持つ高い吸着・脱着能力を維持しつつ、しかも通液又は通気時にかかる圧力を比較的低く抑えることを可能としたシリカ系充填剤の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、そのような製造方法により製造されたシリカ系充填剤、そのようなシリカ系充填剤が充填された分析用前処理カラム、並びに、そのような分析用前処理カラムを用いた分取対象物質の分取方法、試料の浄化方法、回収対象物質の回収方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a situation, and maintains a high adsorption / desorption capability of silica, and can suppress the pressure applied during liquid passage or ventilation relatively low. It aims at providing the manufacturing method of.
Further, the present invention uses a silica-based filler produced by such a production method, an analytical pretreatment column filled with such a silica-based filler, and such an analytical pretreatment column. It is an object of the present invention to provide a method for separating a substance to be collected, a method for purifying a sample, and a method for collecting a substance to be collected.

本発明は、以下の手段を提供する。
(1) 酸性水溶液にテンプレート化合物を加えて溶解させた後に水ガラスを加えて溶液をゲル化する、又は、水ガラスにテンプレート化合物を加えて溶解させた後に酸性水溶液を加えて溶液をゲル化することによって、シリカゲルを形成する工程と、前記シリカゲルを粉砕してから塩基性溶液で処理する、又は、前記シリカゲルを塩基性溶液で処理してから粉砕する工程と、前記粉砕したシリカゲルを焼成する工程とを含むことを特徴とするシリカ系充填剤の製造方法。
(2) 前記シリカゲルを粉砕する際に、複数の貫通孔を有する多孔質板材の一面側からシリカゲルを前記貫通孔に圧入させて粉砕する手段を用いることを特徴とする前項(1)に記載のシリカ系充填剤の製造方法。
(3) 前記テンプレート化合物が、ポリエチレンオキサイド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリアクリル酸のうちの何れかであることを特徴とする前項(1)又は(2)に記載のシリカ系充填剤の製造方法。
(4) 前項(1)乃至(3)の何れか一項に記載の製造方法により製造して得られることを特徴とするシリカ系充填剤。
(5) 数平均直径が0.5μm以上25μm以下の範囲であるスルーポアと、数平均直径が2nm以上50nm以下の範囲であるメソポアとを有する2重細孔構造からなることを特徴とする前項(4)に記載のシリカ系充填剤。
(6) 体積に占める前記スルーポアの細孔容積の割合が30%以上90%以下の範囲であることを特徴とする前項(4)又は(5)に記載のシリカ系充填剤。
(7)
表面に有機化合物がコーティングされていることを特徴とする前項(4)乃至(6)の何れか一項に記載のシリカ系充填剤。
(8) 数平均粒子径が10μm以上1000μm以下の範囲であり、且つ、BET法により測定される比表面積が50m/g以上である粒子形状を有することを特徴とする前項(4)乃至(7)の何れか一項に記載のシリカ系充填剤。
(9) 前項(4)乃至(8)の何れか一項に記載のシリカ系充填剤が充填されてなることを特徴とする分析用前処理カラム。
(10) 分取対象物質及び共存物質が含有された分析試料を、前項(9)に記載の分析用前処理カラムに流通させて、前記分取対象物質を前記シリカ系充填剤に吸着させた後に、前記分析用前処理カラムに溶離液を流通させて、前記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。
(11) 分取対象物質及び共存物質が含有された分析試料を、前項(9)に記載の分析用前処理カラムに流通させて、前記共存物質を前記シリカ系充填剤に吸着させると共に、前記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。
(12) 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、アルデヒド類から選ばれる1種又は2種以上の化合物であることを特徴とする前項(10)又は(11)に記載の分取対象物質の分取方法。
(13) 除去対象物質及び共存物質が含有された試料を、前項(9)に記載の分析用前処理カラムに流通させて、前記試料中から前記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。
(14) 回収対象物質及び共存物質が含有された試料を、前項(9)に記載の分析用前処理カラムに流通させて、前記試料中から前記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。
The present invention provides the following means.
(1) Add and dissolve the template compound in the acidic aqueous solution and then add water glass to gel the solution, or add and dissolve the template compound in the water glass and then add the acidic aqueous solution to gel the solution. The step of forming silica gel, the silica gel is pulverized and then treated with a basic solution, or the silica gel is treated with a basic solution and then pulverized, and the pulverized silica gel is baked And a method for producing a silica-based filler.
(2) When the silica gel is pulverized, means for pressing and pulverizing silica gel into the through-hole from one side of a porous plate having a plurality of through-holes is used. A method for producing a silica-based filler.
(3) The method for producing a silica-based filler according to (1) or (2), wherein the template compound is any one of polyethylene oxide, polyoxyethylene alkyl ether, and polyacrylic acid. .
(4) A silica-based filler obtained by being produced by the production method according to any one of (1) to (3) above.
(5) The preceding item characterized by comprising a double pore structure having a through pore having a number average diameter of 0.5 μm or more and 25 μm or less and a mesopore having a number average diameter of 2 nm or more and 50 nm or less. 4) Silica-based filler.
(6) The silica-based filler as described in (4) or (5) above, wherein the ratio of the pore volume of the through-pores in the volume is in the range of 30% to 90%.
(7)
The silica-based filler according to any one of (4) to (6), wherein the surface is coated with an organic compound.
(8) The above-mentioned items (4) to (4), wherein the number average particle diameter is in the range of 10 μm or more and 1000 μm or less, and the specific surface area measured by the BET method is 50 m 2 / g or more. The silica-type filler as described in any one of 7).
(9) An analytical pretreatment column comprising the silica-based packing material according to any one of (4) to (8).
(10) The analysis sample containing the substance to be separated and the coexisting substance was passed through the analytical pretreatment column described in (9) above, and the substance to be separated was adsorbed on the silica-based filler. A method for fractionating a substance to be fractionated, wherein an eluent is circulated through the pretreatment column for analysis and the substance to be fractionated is allowed to flow out later.
(11) The analysis sample containing the substance to be separated and the coexisting substance is passed through the analytical pretreatment column described in (9) above, and the coexisting substance is adsorbed on the silica-based filler, and A method for separating a substance to be sorted, characterized by causing the substance to be sorted to flow out.
(12) The item (10) or the above item, wherein the substance to be sorted is one or more compounds selected from dioxins, polychlorinated biphenyls, agricultural chemicals, environmental hormones, heavy metals, proteins, and aldehydes (11) The method for separating a substance to be sorted according to (11).
(13) A sample containing the removal target substance and the coexisting substance in the analytical pretreatment column as described in (9) above, and removing the removal target substance from the sample. Purification method.
(14) A recovery characterized in that the sample containing the substance to be collected and the coexisting substance is circulated through the analytical pretreatment column described in (9) above, and the substance to be collected is collected from the sample. Collection method of target substances.

以上のように、本発明によれば、水ガラスを原料としたシリカ材質に高性能分析が可能な細孔(メソポア)に加えて、高速分離が可能な細孔(スルーポア)を導入することで、シリカ材質の持つ高い吸着・脱着能力を維持しつつ、しかも通液または通気時にかかる圧力を比較的低く抑えることができ、その結果、通液速度又は通気速度を上げることができ、目的成分の迅速な前処理を行うことができるシリカ系充填剤を得ることができる。
また、一般的な粒子状シリカゲルを用いたカラムで、液体試料の分析、前処理を行う場合、一旦気泡が入ってしまうと気泡は抜けづらく、その気泡により、有効な表面積が使用できず、濃縮率の低下を招くことはよく知られている。これに対して、本発明に係る2重細孔を有する粒子状のシリカ系充填剤の場合、気泡が入ったとしても、スルーポアがあるために、再び気泡が溶媒で押し出されると考えられ、表面全てを活用することができ、捕集効率が低下しない。このことは前処理の際、気泡が入らないような特段の注意を施す必要がなく、再現性、簡便性という点からも大変有効である。
したがって、このようなシリカ系充填剤が充填された分析用前処理カラムを用いることによって、簡便且つ安価に、再現性よく、迅速且つ高い回収率を維持しながら、気体又は液体試料中に含まれる極微量の対象物質、例えばダイオキシンや、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、アルデヒド類などの精製・濃縮・分析・分取といった処理や、試料の浄化、対象物質の回収等が可能となる。
As described above, according to the present invention, by introducing pores (through pores) capable of high-speed separation in addition to pores (mesopores) capable of high-performance analysis in silica materials made from water glass. In addition, while maintaining the high adsorption / desorption ability of the silica material, the pressure applied during liquid passing or aeration can be kept relatively low, and as a result, the liquid passing speed or the aeration speed can be increased. A silica-based filler that can be rapidly pretreated can be obtained.
In addition, when performing analysis and pretreatment of a liquid sample with a column using general particulate silica gel, once bubbles are introduced, the bubbles are difficult to escape. Due to the bubbles, an effective surface area cannot be used, and concentration is performed. It is well known that it leads to a drop in rate. On the other hand, in the case of the particulate silica-based filler having double pores according to the present invention, it is considered that even if bubbles enter, the bubbles are pushed out again with a solvent because of the presence of through pores. All can be utilized and the collection efficiency does not decrease. This is very effective from the standpoint of reproducibility and simplicity, since it is not necessary to take special care to prevent bubbles from entering during the pretreatment.
Therefore, by using an analytical pretreatment column packed with such a silica-based packing material, it is contained in a gas or liquid sample easily, inexpensively, with good reproducibility, while maintaining a rapid and high recovery rate. Processes such as purification, concentration, analysis and fractionation of trace amounts of target substances such as dioxins, polychlorinated biphenyls, agricultural chemicals, environmental hormones, heavy metals, proteins, aldehydes, sample purification, and collection of target substances It becomes.

以下、本発明を適用した水ガラスを原料とするシリカ系充填剤の製造方法、シリカ系充填剤、分取対象物質の分取方法、試料の浄化方法、回収対象物質の回収方法について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, a method for producing a silica-based filler using water glass as a raw material to which the present invention is applied, a silica-based filler, a method for separating a material to be separated, a method for purifying a sample, and a method for collecting a material to be collected are shown in the drawings. Details will be described with reference to FIG.

本発明に係るシリカ系充填剤は、以下の方法で製造することができる。
具体的には、先ず、酸性水溶液に、テンプレートとなる水溶性化合物を加えて溶解させる。その後、水ガラスを加えて、この溶液がゲル化してシリカ(シリカゲル)が形成されるまでこの溶液を静置する。ここで、水ガラスとは、二酸化珪素と炭酸ナトリウムなどのアルカリとを融解して得られる珪酸アルカリの濃い水溶液のことであり、粘り気の強い無色透明の液体である。また、シリカゲルは、このような水ガラスにテンプレートとなる水溶性化合物を加えて溶解させた後に、酸性水溶液を加えることによって、溶液をゲル化させてもよい。
The silica-based filler according to the present invention can be produced by the following method.
Specifically, first, a water-soluble compound serving as a template is added to an acidic aqueous solution and dissolved. Thereafter, water glass is added and the solution is allowed to stand until the solution gels to form silica (silica gel). Here, the water glass is a thick aqueous solution of alkali silicate obtained by melting silicon dioxide and an alkali such as sodium carbonate, and is a colorless and transparent liquid with strong viscosity. Moreover, after adding the water-soluble compound used as a template to such water glass and dissolving a silica gel, the solution may be gelled by adding an acidic aqueous solution.

この工程により、スルーポアが形成される。すなわち、シリカゲル中に水溶性化合物が残存して、この水溶性化合物がテンプレートとなり、シリカゲル中にスルーポアが形成される。また、この段階でスルーポアの大きさが決定される。すなわち、出発溶液の組成や、重合速度を制御して水溶性化合物の凝集の程度をコントロールすることで、スルーポアの大きさを決定することができる。   Through pores are formed by this step. That is, a water-soluble compound remains in the silica gel, and this water-soluble compound serves as a template, and a through pore is formed in the silica gel. At this stage, the size of the through pore is determined. That is, the size of the through pores can be determined by controlling the composition of the starting solution and the polymerization rate to control the degree of aggregation of the water-soluble compound.

本発明においては、上記酸性水溶液として、濃度0.01M乃至1.0Mの硝酸、酢酸等の水溶液を用いることができる。また、テンプレートの水溶性化合物として、分子量100000程度のポリエチレンオキサイド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリアクリル酸等を用いることができる。この水溶性化合物の添加量としては、例えば上記酸性水溶液に対して2質量%乃至15質量%とすることができる。   In the present invention, an aqueous solution of nitric acid, acetic acid or the like having a concentration of 0.01 M to 1.0 M can be used as the acidic aqueous solution. Moreover, polyethylene oxide, polyoxyethylene alkyl ether, polyacrylic acid and the like having a molecular weight of about 100,000 can be used as the water-soluble compound of the template. The amount of the water-soluble compound added can be, for example, 2% by mass to 15% by mass with respect to the acidic aqueous solution.

次に、得られたシリカゲルを粉砕してから水洗いし、更に塩基性溶液により処理する。この工程により、シリカ骨格の溶解・再析出が起こり、メソポアが形成される。塩基性溶液としては、尿素水溶液、アンモニア水溶液等を用いることができる。また、得られたシリカゲルを先に水洗いし、塩基性溶液で処理してから粉砕してもよい。すなわち、シリカゲルは、焼成する前に粉砕すればよい。このように、焼成前にシリカゲルの粉砕を行うことによって、粉砕処理による細孔の破壊や閉塞を低減することができる。   Next, the obtained silica gel is pulverized, washed with water, and further treated with a basic solution. Through this step, dissolution and reprecipitation of the silica skeleton occurs, and mesopores are formed. As the basic solution, an aqueous urea solution, an aqueous ammonia solution, or the like can be used. The obtained silica gel may be washed with water first, treated with a basic solution, and then pulverized. That is, the silica gel may be pulverized before firing. Thus, by pulverizing the silica gel before firing, pore breakage and blockage due to the pulverization treatment can be reduced.

シリカゲルを粉砕する手段としては、複数の貫通孔を有する多孔質板材の一面側からシリカゲルを貫通孔に圧入することにより、シリカゲルを粉砕することができる。多孔質板材としては、例えば、金属網、篩材などを例示できる。貫通孔の孔径は、30〜800μmの範囲が望ましく、100〜700μmの範囲がより望ましく、200〜500μmの範囲がもっとも望ましい。孔径が500μm以下であれば、焼成後の粒子径を適正な範囲に制御できる。また、孔径が100μm以上であれば、ゲルを多孔質板材に圧入する際の圧力を小さくすることができる。   As a means for pulverizing the silica gel, the silica gel can be pulverized by press-fitting the silica gel into the through-hole from one surface side of the porous plate member having a plurality of through-holes. Examples of the porous plate material include a metal net and a sieve material. The diameter of the through hole is preferably in the range of 30 to 800 μm, more preferably in the range of 100 to 700 μm, and most preferably in the range of 200 to 500 μm. When the pore diameter is 500 μm or less, the particle diameter after firing can be controlled within an appropriate range. Moreover, if the hole diameter is 100 μm or more, the pressure when the gel is pressed into the porous plate can be reduced.

このとき、シリカゲルを多孔質板材の一側面から圧入する際に、多孔質板材の出口に分散媒を存在させると、該溶媒中にミセルを形成させることにより粉砕することもできる。分散媒としては、シリカゲルと均一に混合しないような媒体であれば特に制限なく使用することができ、好ましくは、水との相溶性が低い液体を用いることができる。この水との相溶性が低い液体としては、例えば、ヘキサン、トルエン、オクタノールなどの有機溶剤を使用することができる。この時使用する分散媒中に、界面活性剤を存在させておくと、シリカゲルと分散媒が乳化するので、均質に粉砕することができる。界面活性剤としては、カチオン系やノニオン系の界面活性剤を使用することができ、アルキルスルホン酸系や、ポリオキシエチレン系の界面活性剤を使用することができる。具体的には、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムや、ポリエチレングリコールアルキルエーテルなどを使用することができる。   At this time, when silica gel is pressed from one side of the porous plate, if a dispersion medium is present at the outlet of the porous plate, it can be pulverized by forming micelles in the solvent. As the dispersion medium, any medium that does not uniformly mix with silica gel can be used without particular limitation, and a liquid having low compatibility with water can be preferably used. As the liquid having low compatibility with water, for example, an organic solvent such as hexane, toluene, octanol or the like can be used. If a surfactant is present in the dispersion medium used at this time, the silica gel and the dispersion medium are emulsified, so that they can be uniformly pulverized. As the surfactant, a cationic or nonionic surfactant can be used, and an alkyl sulfonic acid or polyoxyethylene surfactant can be used. Specifically, sodium dodecylbenzenesulfonate, polyethylene glycol alkyl ether, or the like can be used.

なお、ゲル化は短時間で完結するものではなく、ゲル化の開始と終了にはある程度時間の幅がある。ゲル化が完全に終了した後に押し出して成形しようとすると、押し出す際に圧力がかかり、押し出しが困難となる。したがって、より好ましくは完全にゲル化する前に押し出して成形することが好ましい。また、粉砕する手段としては、上記の他に、スプレードライ法、W/Oエマルジョンによる方法などが知られており(特開平7−069617号公報)、これらの手段で粉砕を行ってもよい。   Note that gelation is not completed in a short time, and the start and end of gelation have a certain amount of time. If extrusion is attempted after gelation is completely completed, pressure is applied during extrusion, making extrusion difficult. Therefore, it is more preferable to extrude and form before completely gelling. In addition to the above, as a means for pulverization, a spray drying method, a method using a W / O emulsion, and the like are known (Japanese Patent Laid-Open No. 7-069617), and pulverization may be performed by these means.

次に、シリカゲルを水洗後、高温で焼成(焼結)する。シリカゲルの焼成条件としては、焼成温度300℃乃至600℃の範囲で2時間乃至10時間焼結する条件とすることができる。また、焼成雰囲気は、不活性ガス、例えば窒素ガス雰囲気などがよい。以上の工程を経ることによって、本発明に係るシリカ系充填剤を得ることができる。   Next, the silica gel is washed with water and then fired (sintered) at a high temperature. As a firing condition of the silica gel, a sintering temperature in the range of 300 ° C. to 600 ° C. for 2 hours to 10 hours can be set. The firing atmosphere is preferably an inert gas such as a nitrogen gas atmosphere. By passing through the above process, the silica type filler which concerns on this invention can be obtained.

なお、得られたシリカ系充填剤表面の吸着特性を変更したい場合には、表面に有機化合物をコーティングすることが好ましい。このコーティング方法としては、モノマー吸着重合法(モノマーをシリカ系充填剤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、シリカ系充填剤と化学反応が可能な化合物であれば特に制限はない。カップリングさせる有機化合物としては、液体クロマトグラフィーによく用いられるクロロシラン化合物が好ましい。クロロシラン化合物の例としては、ジメチルクロロシラン、トリメチルクロロシラン、アミノメチルジメチルクロロシラン、ジメトキシメチルクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、クロロメチルトリメチルシラン、クロロメチルメトキシジメチルシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、アリルジメチルクロロシラン、ジメチルプロピルクロロシラン、1-クロロエチルトリメチルシラン、ジメチルイソプロピルクロロシラン、メチルフェニルクロロシラン、ジメチルオクタデシルクロロシラン、トリベンジルクロロシラン、ジメチルフェニルクロロシラン、トリフェニルクロロシラン、ジフェニルメチルクロロシランなどが挙げられるがこれらに限定されるものではない。   In addition, when it is desired to change the adsorption characteristics of the obtained silica-based filler surface, it is preferable to coat the surface with an organic compound. Examples of the coating method include a monomer adsorption polymerization method (a method in which a monomer is polymerized on the surface of a silica-based filler), a coupling reaction, and the like, but any compound that can chemically react with the silica-based filler is particularly limited. There is no. As the organic compound to be coupled, a chlorosilane compound often used in liquid chromatography is preferable. Examples of chlorosilane compounds include dimethylchlorosilane, trimethylchlorosilane, aminomethyldimethylchlorosilane, dimethoxymethylchlorosilane, dimethylvinylchlorosilane, chloromethyltrimethylsilane, chloromethylmethoxydimethylsilane, chloromethyltrimethoxysilane, allyldimethylchlorosilane, dimethylpropylchlorosilane. Examples thereof include, but are not limited to, 1-chloroethyltrimethylsilane, dimethylisopropylchlorosilane, methylphenylchlorosilane, dimethyloctadecylchlorosilane, tribenzylchlorosilane, dimethylphenylchlorosilane, triphenylchlorosilane, and diphenylmethylchlorosilane.

また、上記カップリング反応以外にも、シリカのシラノール部分と反応させることが可能であり、そのようなものとしては、例えば有機金属化合物、包接化合物、タンパク質、ペプチド、糖タンパク質、糖ペプチド、糖などを挙げることができる。   In addition to the above coupling reaction, it is possible to react with the silanol part of silica. Examples of such compounds include organometallic compounds, inclusion compounds, proteins, peptides, glycoproteins, glycopeptides, sugars. And so on.

カップリング反応そのものは公知の反応であり、一般的な手法を用いて行うことができ、例えば下記の参考文献1に記載されている方法を用いることができる。すなわち、水分非存在下で、溶媒としてトルエン中、ピリジンとシランカップリング剤を加えて、加熱還流により反応させる。また、洗浄、乾燥後、エンドキャッピング反応を任意に実施してもよい。
「参考文献1」
特開2002―22721号公報
The coupling reaction itself is a known reaction and can be performed using a general method. For example, the method described in Reference Document 1 below can be used. That is, in the absence of moisture, pyridine and a silane coupling agent are added in toluene as a solvent and reacted by heating under reflux. Further, after the washing and drying, an end capping reaction may be optionally performed.
Reference 1”
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-22721

図1に示すように本実施形態の一例である分析用前処理カラム1は、本発明に係るシリカ系充填剤2が、充填剤層2aとしてカラム容器3である注射筒型容器(リザーバー)に充填されることにより構成されている。また充填剤層2aの上下には、図示を省略するフィルターが取り付けられている。   As shown in FIG. 1, an analytical pretreatment column 1 which is an example of this embodiment has a silica-based filler 2 according to the present invention in a syringe barrel (reservoir) which is a column container 3 as a filler layer 2a. It is configured by filling. Filters (not shown) are attached above and below the filler layer 2a.

この分析用前処理カラム1に液体又は気体等の試料を流し、この試料に含まれる対象物質を一旦吸着させてから抽出する、或いは共存物質を吸着させ、対象物質を流出させることによって、対象物質を分取、回収することができる。また、試料の浄化を行うこともできる。   A sample such as liquid or gas is flowed through the pretreatment column for analysis 1 and the target substance contained in the sample is once adsorbed and extracted, or the coexisting substance is adsorbed and the target substance is allowed to flow out. Can be collected and recovered. In addition, the sample can be purified.

なお、カラム容器3(リザーバー)の形状は特に制限はない。通常の円筒型であっても、ディスク状であってもよい。カラム容器3のサイズは、分析処理量に対応して適切な大きさのものを使用することができる。通常は、容積0.1〜100ml、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。また、カラム容器3(リザーバー)の材質としては、ガラス製、ステンレス製、樹脂製(例えばポリプロピレン、ポリエチレン)のものが好ましく、使用する溶媒に不溶性で、シリカ系充填剤2が試料の濃縮作業中にカラム容器3から流出しなければよく、その材質、形は特に制限されるものではない。   The shape of the column container 3 (reservoir) is not particularly limited. It may be a normal cylindrical shape or a disk shape. The column container 3 can be appropriately sized according to the analysis throughput. Usually, a volume of about 0.1 to 100 ml, preferably about 3 to 6 ml is suitable in terms of handling. The material of the column container 3 (reservoir) is preferably made of glass, stainless steel, or resin (for example, polypropylene or polyethylene), is insoluble in the solvent used, and the silica-based filler 2 is being concentrated in the sample. The material and shape of the column container 3 are not particularly limited.

本発明に係るシリカ系充填剤2は、粒子形状を有しており、その数平均粒子径は、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、カラム1に流通させる液体又は気体等の分析試料の流速を上げた場合に、シリカ系充填剤2からなる充填剤層2aの前後の静圧の差(圧力損失)が大きくなり、高流速で分析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ので好ましくない。なお、シリカ系充填剤2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。   The silica-based filler 2 according to the present invention has a particle shape, and its number average particle diameter is preferably in the range of 10 μm to 1000 μm, more preferably in the range of 30 μm to 700 μm, and more preferably in the range of 50 μm to 500 μm. A range is most preferred. When the average particle size is less than 10 μm, when the flow rate of an analysis sample such as liquid or gas flowing through the column 1 is increased, the difference in static pressure before and after the filler layer 2a made of the silica-based filler 2 (pressure loss) ) Becomes large, and the analysis 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. In addition, the average particle diameter of the silica-type filler 2 is measured based on the JIS Z8815 sieving test method general rule using the test sieve defined in JIS Z8801.

本発明に係るシリカ系充填剤2は、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)されたものでもよく、全く修飾(コーティング)されていないものであってもよい。
また、カラム容器3には、必要に応じて上記シリカ系充填剤2と別の充填剤を混合して充填してもよく、シリカ系充填剤2と他の充填剤又は基材とで多層構造を形成させるように充填してもよい。
なお、本発明に係るシリカ系充填剤2は、粒子形状以外のものと組み合わせて使用することもできる。
The silica-based filler 2 according to the present invention may be modified (coated) with an organic compound for controlling the surface adsorptivity, or may be unmodified (coated) at all.
In addition, the column container 3 may be filled with the above-mentioned silica-based filler 2 and another filler, if necessary, and a multilayer structure composed of the silica-based filler 2 and another filler or base material. It may be filled so as to form.
In addition, the silica type filler 2 which concerns on this invention can also be used in combination with things other than particle shape.

なお、本発明の分析用前処理カラム1には、前記のシリカ系充填剤2の他に通常の充填剤、例えばポリスチレンビーズ、ODS、アルミナビーズを併用することも可能である。すなわち、前記のシリカ系充填剤2の粒子と通常充填剤の粒子又は繊維を混合して、若しくは層状にカラム容器3に詰めて使用することができる。   In the analytical pretreatment column 1 of the present invention, in addition to the silica-based filler 2, a normal filler such as polystyrene beads, ODS, or alumina beads can be used in combination. That is, the particles of the silica-based filler 2 and the particles or fibers of the normal filler can be mixed or packed into the column container 3 in layers.

本発明に係るシリカ系充填剤2の比表面積は、50m/g以上であることが好ましく、100m/g以上がより好ましい。比表面積が50m/g未満になると、対象物質の吸着効率が悪くなるので好ましくない。なお、比表面積は、BET法により測定されたものである。 The specific surface area of the silica-based filler 2 according to the present invention is preferably 50 m 2 / g or more, and more preferably 100 m 2 / g or more. When the specific surface area is less than 50 m 2 / g, the adsorption efficiency of the target substance is deteriorated, which is not preferable. The specific surface area is measured by the BET method.

また、本発明に係るシリカ系充填剤2は、上述した水ガラスをシリカ源としたものであり、数平均直径が0.5μm以上10μm以下の範囲のスルーポアと、数平均直径が2nm以上50nm以下のメソポアとが相互に連結し、3次元的に広がった細孔構造を持つ2重細孔構造を有することがより好ましい。なお、スルーポアは、充填剤内部を貫通する多数の貫通孔であり、メソポアは、充填剤表面又はスルーポアの壁面に形成された多数の細孔である。   The silica-based filler 2 according to the present invention uses the above-mentioned water glass as a silica source, and has a number average diameter of 0.5 μm to 10 μm and a through-pore having a number average diameter of 2 nm to 50 nm. It is more preferable to have a double pore structure in which the mesopores of each other are interconnected and have a three-dimensionally expanded pore structure. The through pores are a large number of through holes penetrating the inside of the filler, and the mesopores are a large number of pores formed on the surface of the filler or the wall surface of the through pore.

スルーポアの数平均直径は、0.5μm以上25μm以下の範囲が好ましく、0.5μm以上10μm以下の範囲がより好ましく、0.5μm以上7μm以下の範囲が特に好ましい。スルーポアの数平均直径が0.5μm未満になると、カラム1に流通させる液体、気体等の分析試料の流速を上げた場合に、充填剤層2a前後の静圧の差(圧力損失)が大きくなり、高流速で分析試料を流すことができないので好ましくない。また、スルーポアの数平均直径が25μmを越えると、シリカ系充填剤2自体の空隙率が大きくなり、シリカ系充填剤2の物理的強度が保てなくなるので好ましくない。   The number average diameter of the through pores is preferably in the range of 0.5 μm to 25 μm, more preferably in the range of 0.5 μm to 10 μm, and particularly preferably in the range of 0.5 μm to 7 μm. When the number average diameter of the through pores is less than 0.5 μm, the difference in static pressure (pressure loss) before and after the filler layer 2a increases when the flow rate of the analysis sample such as liquid or gas flowing through the column 1 is increased. This is not preferable because the analysis sample cannot flow at a high flow rate. On the other hand, if the number average diameter of the through pores exceeds 25 μm, the porosity of the silica-based filler 2 itself increases, and the physical strength of the silica-based filler 2 cannot be maintained, which is not preferable.

シリカ系充填剤2の体積に占めるスルーポアの細孔容積の割合は、30%以上90%以下の範囲であることが好ましく、40%以上85%以下の範囲がより好ましく、50%以上80%以下の範囲がより好ましい。スルーポアの細孔容積の割合が30%未満になると、カラム1に流通させる液体、気体等の分析試料の速度を挙げた場合に、充填剤層2a前後の静圧の差(圧力損失)が大きくなり、高流速で分析試料を流すことができないので好ましくない。また、スルーポアの細孔体積の割合が90%を超えると、シリカ系充填剤2自体の空隙率が大きくなり、シリカ系充填剤2の物理的強度が保てなくなるので好ましくない。   The proportion of the pore volume of the through pores in the volume of the silica filler 2 is preferably in the range of 30% to 90%, more preferably in the range of 40% to 85%, and more preferably in the range of 50% to 80%. The range of is more preferable. When the pore volume ratio of the through pores is less than 30%, the difference in static pressure (pressure loss) before and after the filler layer 2a is large when the speed of the analysis sample such as liquid or gas flowing through the column 1 is given. This is not preferable because the analysis sample cannot flow at a high flow rate. On the other hand, if the ratio of the pore volume of the through pores exceeds 90%, the porosity of the silica-based filler 2 itself is increased, and the physical strength of the silica-based filler 2 cannot be maintained, which is not preferable.

また、シリカ系充填剤2の体積に占めるスルーポアの細孔容積の割合は、シリカ系充填剤2の密度と、シリカ系充填剤2の質量当たりのスルーポアの細孔容積との積から求めることができる。一方、シリカ系充填剤2の密度は、スルーポア及びメソポアの細孔容積を含むシリカ系充填剤2の全体積をそのシリカ系充填剤2の質量で除して求められる。一方、シリカ系充填剤2の質量当たりのスルーポアの細孔容積は、水銀圧入法により求めることができる。   Further, the ratio of the pore volume of the through pore to the volume of the silica filler 2 can be obtained from the product of the density of the silica filler 2 and the pore volume of the through pore per mass of the silica filler 2. it can. On the other hand, the density of the silica-based filler 2 is obtained by dividing the total volume of the silica-based filler 2 including the through-pore and mesopore pore volumes by the mass of the silica-based filler 2. On the other hand, the pore volume of the through pore per mass of the silica-based filler 2 can be obtained by a mercury intrusion method.

メソポアの数平均直径は、2nm以上50nm以下が好ましく、5nm以上40nm以下の範囲がより好ましく、8nm以上35nm以下の範囲が特に好ましい。メソポアの数平均直径が2nm未満になると、吸着対象となる物質がメソポア内に入り込めず、吸着され難くなって回収率が低下するので好ましくない。また、数平均直径が50nmを越えると、十分に吸着されなくなるので好ましくない。   The number average diameter of the mesopores is preferably 2 nm to 50 nm, more preferably 5 nm to 40 nm, and particularly preferably 8 nm to 35 nm. If the number average diameter of the mesopores is less than 2 nm, the substance to be adsorbed cannot enter the mesopores and is difficult to be adsorbed, resulting in a decrease in the recovery rate. On the other hand, if the number average diameter exceeds 50 nm, it is not preferable because it is not sufficiently adsorbed.

本発明の分析用前処理カラム1は、例えば以下のように用いることができる。
図2に示すように、シリカ系充填剤2を充填した分析用前処理カラム1を用意し、この分析用前処理カラム1に対して試料11を流下させる。この試料11には、分取対象物質12及び分取非対象の共存物質13が含有されている。試料11を流下させると、分取対象物質12がシリカ系充填剤2に吸着され、分取非対象の共存物質13は吸着されずにそのまま流下される。その後、溶離液を流下させて分取対象物質12を脱着させる。このようにして、試料11に含まれる分取対象物質12を分取することができる。
The analytical pretreatment column 1 of the present invention can be used, for example, as follows.
As shown in FIG. 2, an analytical pretreatment column 1 filled with a silica-based filler 2 is prepared, and a sample 11 is caused to flow down to the analytical pretreatment column 1. The sample 11 contains a substance 12 to be sorted and a coexisting substance 13 that is not to be sorted. When the sample 11 is caused to flow down, the fractionation target substance 12 is adsorbed by the silica-based filler 2, and the coexisting substance 13 that is not subject to fractionation is allowed to flow down without being adsorbed. Thereafter, the eluent is flowed down to desorb the separation target substance 12. In this way, the sorting target substance 12 contained in the sample 11 can be sorted.

また、図3に示すように、シリカ系充填剤2を充填した分析用前処理カラム1を用意し、この分析用前処理カラム1に対して試料11を流下させる。試料11を流下させると、分取非対象の共存物質13がシリカ系充填剤2に吸着され、分取対象物質12は吸着されずにそのまま流下される。流下させた溶液においては、共存物質13量が大幅に低減される一方、分取対象物質12がほとんどそのまま流出する。このようにして、試料11に含まれる分取対象物質12を分取することができる。   Further, as shown in FIG. 3, an analytical pretreatment column 1 filled with a silica-based filler 2 is prepared, and a sample 11 is caused to flow down to the analytical pretreatment column 1. When the sample 11 is caused to flow down, the coexisting substance 13 that is not to be sorted is adsorbed by the silica-based filler 2, and the substance to be sorted 12 is caused to flow down without being adsorbed. In the flowed-down solution, the amount of the coexisting substance 13 is greatly reduced, while the sorting target substance 12 almost flows out as it is. In this way, the sorting target substance 12 contained in the sample 11 can be sorted.

対象物質12をシリカ系充填剤2に吸着させたり、吸着させなかったりする場合には、例えば、シリカ系充填剤2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で制御することができる。   When the target substance 12 is adsorbed on the silica-based filler 2 or not adsorbed, it can be controlled by, for example, appropriately selecting an organic compound to be coated on the surface of the silica-based filler 2.

本発明の分析用前処理カラム1の吸着対象物質としては、人や家畜に蓄積され有害性を引き起こす化合物、人や家畜の尿中に排泄される化合物及びその代謝物、若しくは人や家畜に有用な化合物、環境汚染物質、毒物、生理活性物質などが挙げられる。具体的には、ダイオキシン類、ポリ塩化ビフェニル類、農薬類、環境ホルモン、石油化学誘導体、栄養成分並びにこれらの代謝物、微生物による生成物、毒素、重金属並びにその代謝物等が挙げられる。これらの化合物の例としては、アルデヒド類、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、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、セレン及びこれらの代謝物などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。   The adsorption target substance of the analytical pretreatment column 1 of the present invention is a compound that accumulates in humans or livestock and causes toxicity, a compound excreted in urine of humans or livestock, and its metabolites, or useful for humans or livestock Compounds, environmental pollutants, poisons, physiologically active substances and the like. Specific examples include dioxins, polychlorinated biphenyls, agricultural chemicals, environmental hormones, petrochemical derivatives, nutritional components and metabolites thereof, products from microorganisms, toxins, heavy metals and metabolites thereof. Examples of these compounds include aldehydes, dioxins, dibenzofurans, polycyclic aromatic hydrocarbons (including PAHs and benzo (a) pyrene), polychlorinated biphenyls, polybrominated biphenyls, DDT, chlorpyrifos, aldrin, dieldrin, Endrin, Chlorden, Heptachlor, Trichlorobenzene, Tetrachlorobenzene, Hexachlorobenzene (HCB), Milex, Toxaphene (Camfechlor), 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 although the like these metabolites, it is not particularly limited thereto.

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対象物質を除去する方法や、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。
また、本発明の分析用前処理カラム1の具体的な用途としては、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、人体や家畜からの排泄物などから選ばれる微量物質であり、高度な濃縮を必要とする前処理などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
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 from the sample and the method for collecting the target substance.
In addition, specific uses of the analytical pretreatment column 1 of the present invention include incinerator exhaust gas, exhaust gas from various manufacturing facilities, ambient air such as air collected on highways, indoor air, factory wastewater, river water These are trace substances selected from lake water, excrement from human bodies and livestock, and include, but are not limited to, pretreatment that requires high concentration.

以上説明したように、本実施形態の分析用前処理カラム1によれば、水ガラスを原料としたシリカ材質に高性能分析が可能なメソポアに加えて、高速分離が可能なスルーポアが形成されているので、シリカ材質の持つ高い吸着・脱着能力を維持しつつ、しかも通液又は通気時にかかる圧力を比較的低く抑えることができ、目的とする物質に対する選択性を高め、かつ処理時間の短縮化を図ることができる。
したがって、このようなシリカ系充填剤2が充填された分析用前処理カラム1を用いることによって、簡便且つ安価に、再現性よく、迅速且つ高い回収率を維持しながら、気体又は液体試料中に含まれる極微量の対象物質の精製・濃縮・分析・分取といった処理や、試料の浄化、対象物質の回収等が可能となる。
As described above, according to the analytical pretreatment column 1 of the present embodiment, a through-pore capable of high-speed separation is formed in addition to a mesopore capable of high-performance analysis on a silica material made from water glass. Therefore, while maintaining the high adsorption / desorption capability of the silica material, the pressure applied during liquid flow or aeration can be kept relatively low, the selectivity to the target substance is increased, and the processing time is shortened. Can be achieved.
Therefore, by using the analytical pretreatment column 1 packed with such a silica-based filler 2, it can be easily and inexpensively in a gas or liquid sample while maintaining a high reproducibility with good reproducibility. Processes such as purification, concentration, analysis, and fractionation of trace amounts of target substances, sample purification, and recovery of target substances are possible.

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。   Hereinafter, the effects of the present invention will be made clearer by examples. In addition, this invention is not limited to a following example, In the range which does not change the summary, it can change suitably and can implement.

(実施例1)
<シリカ系充填剤の合成>
酸性水溶液として1M硝酸水溶液20gにテンプレートとなるポリエチレンオキサイド(分子量Mv=100,000、Aldrich社製)を1.2g加えて溶解させた。次に、ソルビトール(和光純薬工業社製)1.0gを加えて溶解させた後、氷浴下で冷却した。さらに、氷冷下で水ガラス(52−57%、和光純薬工業社製)14gを激しく攪拌しながら加えた。また、氷冷下で30分攪拌してから、そのうち2mLを内径12mmの円筒容器に移し、60℃の恒温装置内に静置した。静置から約2時間程度で水ガラスがゲル化し、固形状になった。
次に、固形化した円筒形のゲルを、JIS8801で規定されている開口径300μmのステンレス製の網から押し出すことにより粉砕した。粉砕後のゲルを純水(イオン交換水)中に8時間静置することにより洗浄し、次に純水を排出させてからゲルを100mLのオートクレーブに入れ、1.5M尿素水溶液を70mL加えた。2時間静置後、110℃まで3時間で昇温してから5時間保持して熟成させた。冷却後ゲルを取り出し、純水中に8時間静置することにより洗浄した。
次に、純水を排出してからゲルをるつぼに移し入れ、600℃まで2時間で昇温、600℃で2時間焼結させてポリエチレンオキサイドを分解除去させた。このようにして、メソポアとスルーポアとを有する骨格が絡み合った構造を持つ2重細孔構造の粒子状のシリカ系充填剤を得た。
得られたシリカ系充填剤について、BET比表面積、メソポアの数平均直径、スルーポアの数平均直径及び細孔容積を測定した。BET比表面積とメソポアの数平均直径は、マイクロメトリックス社製ASAP2000を用いてBET法により測定した。また、スルーポアの数平均直径及び細孔容積は、カルロエルバ社製ポロシメーターシリーズ200を用いて、水銀圧入法により測定した。以下、測定結果を表1に示す。
Example 1
<Synthesis of silica-based filler>
As an acidic aqueous solution, 1.2 g of polyethylene oxide (molecular weight Mv = 100,000, manufactured by Aldrich) as a template was added to 20 g of 1M nitric acid aqueous solution and dissolved. Next, 1.0 g of sorbitol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and dissolved, and then cooled in an ice bath. Furthermore, 14 g of water glass (52-57%, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added with vigorous stirring under ice cooling. Further, after stirring for 30 minutes under ice-cooling, 2 mL of the solution was transferred to a cylindrical container having an inner diameter of 12 mm and allowed to stand in a thermostat at 60 ° C. About 2 hours after standing, the water glass gelled and became solid.
Next, the solidified cylindrical gel was pulverized by being extruded from a stainless steel net having an opening diameter of 300 μm defined in JIS8801. The crushed gel was washed by standing in pure water (ion exchange water) for 8 hours, and then the pure water was discharged, and then the gel was put into a 100 mL autoclave, and 70 mL of 1.5 M urea aqueous solution was added. . After standing for 2 hours, the temperature was raised to 110 ° C. over 3 hours and then aged for 5 hours. After cooling, the gel was taken out and washed by leaving it in pure water for 8 hours.
Next, after draining pure water, the gel was transferred to a crucible, heated to 600 ° C. in 2 hours, and sintered at 600 ° C. for 2 hours to decompose and remove polyethylene oxide. In this manner, a particulate silica-based filler having a double pore structure having a structure in which a skeleton having mesopores and through-pores was entangled was obtained.
About the obtained silica type filler, the BET specific surface area, the number average diameter of the mesopores, the number average diameter of the through pores and the pore volume were measured. The BET specific surface area and the number average diameter of mesopores were measured by BET method using ASAP2000 manufactured by Micrometrics. Further, the number average diameter and pore volume of the through pores were measured by a mercury intrusion method using a porosimeter series 200 manufactured by Carlo Elba. The measurement results are shown in Table 1.

次に、得られたシリカゲルに対してシランカップリング反応を行い、シリカ表面にオクタデシル基を導入した。具体的には、塩酸洗浄処理したシリカゲル1.58gを乾燥トルエン15mL中に分散させ、ジメチルオクタデシルクロロシラン(信越化学工業社製)2.0gとピリジン(純正化学社製)0.6gを加え、約6時間加熱還流した。その後、シリカゲルをトルエン5mL、メタノール50mL、20%水含有メタノール50mL、クロロホルム20mLで順次洗浄した。得られたシリカゲルを130℃で4時間真空乾燥することにより、オクタデシル基が導入されたシリカゲルを得た。このシリカゲルを分級して平均粒子径380μmの実施例1のシリカ系充填剤を作製した。   Next, the resulting silica gel was subjected to a silane coupling reaction to introduce octadecyl groups on the silica surface. Specifically, 1.58 g of silica gel washed with hydrochloric acid was dispersed in 15 mL of dry toluene, and 2.0 g of dimethyloctadecylchlorosilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and 0.6 g of pyridine (manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) were added. Heated to reflux for 6 hours. Thereafter, the silica gel was sequentially washed with 5 mL of toluene, 50 mL of methanol, 50 mL of methanol containing 20% water, and 20 mL of chloroform. The obtained silica gel was vacuum-dried at 130 ° C. for 4 hours to obtain a silica gel into which an octadecyl group was introduced. This silica gel was classified to prepare the silica-based filler of Example 1 having an average particle diameter of 380 μm.

<分析用前処理カラムの調製>
底部にポリエチレン製フィルターが取り付けられた内径12mm、内容積6mLの筒型のカラム容器(リザーバー)に前記シリカ系充填剤を300mg充填することにより実施例1の分析用前処理カラムを製造した。
<Preparation of analytical pretreatment column>
The analytical pretreatment column of Example 1 was manufactured by filling 300 mg of the silica-based filler in a cylindrical column container (reservoir) having an inner diameter of 12 mm and an internal volume of 6 mL, to which a polyethylene filter was attached at the bottom.

(比較例1)
固形化した円筒形のゲルをステンレス製の網から押し出すことなく、ロッド状のままで以降の処理を行った以外は実施例1と同様の方法により2重細孔構造のロッド状シリカ系充填剤を得た。このロッド状のシリカ系充填剤を乳鉢上で粉砕することにより比較例の粒子状シリカ系充填剤を得た。得られたシリカ系充填剤について、BET比表面積、メソポアの数平均直径、スルーポアの数平均直径及び細孔容積を測定した。以下、測定結果を表1に示す。
次に、実施例1と同様の方法により、オクタデシル基を導入したシリカゲルを得てから、リザーバーに充填することにより、比較例1の分析用前処理カラムを製造した。
(Comparative Example 1)
A rod-shaped silica-based filler having a double pore structure was prepared in the same manner as in Example 1 except that the solidified cylindrical gel was not extruded from the stainless steel net and was subjected to the subsequent treatment in the form of a rod. Got. The rod-shaped silica filler was pulverized in a mortar to obtain a particulate silica filler of a comparative example. About the obtained silica type filler, the BET specific surface area, the number average diameter of the mesopores, the number average diameter of the through pores and the pore volume were measured. The measurement results are shown in Table 1.
Next, the silica gel into which the octadecyl group was introduced was obtained in the same manner as in Example 1, and then the reservoir was filled, whereby the analytical pretreatment column of Comparative Example 1 was produced.

Figure 2007205927
Figure 2007205927

<実施例及び比較例のシリカ系充填剤の物性評価>
表1に示すように、実施例1及び比較例1のシリカ系充填剤は何れも、スルーポアの数平均直径が2〜25μm以下の範囲であり、メソポアの数平均直径が6〜15nmの範囲であった。
次に、実施例1と比較例1を比較すると、スルーポアの細孔容積は、実施例1の方が大きいことがわかる。これは、実施例1のシリカ系充填剤を製造する際に、テンプレート化合物が含まれた状態のゲルを網で押し出して粉砕させ、粉砕後の焼結によってスルーポアが形成されるので、粉砕によってスルーポアが割れて減少するおそれがないためである。
<Evaluation of physical properties of silica-based fillers of Examples and Comparative Examples>
As shown in Table 1, the silica-based fillers of Example 1 and Comparative Example 1 both have a number average diameter of the through pores in the range of 2 to 25 μm or less, and the number average diameter of the mesopores in the range of 6 to 15 nm. there were.
Next, when Example 1 and Comparative Example 1 are compared, it can be seen that the pore volume of the through pore is larger in Example 1. This is because when the silica-based filler of Example 1 is produced, the gel containing the template compound is extruded through a mesh and pulverized, and through-holes are formed by sintering after pulverization. This is because there is no risk of cracking and reduction.

<指標化合物の添加回収試験>
実施例1及び比較例1の分析用前処理カラムを用いて、指標化合物の添加回収試験を行った。指標化合物として、親水性が高く回収が難しいフェノールを選択し、10g/L水溶液を調製して標準溶液とした。この標準溶液20μLをマイクロシリンジで採取して水に添加し、6N塩酸でpHを3.5に調整して1Lの検水を調製した。
得られた検水100mLを実施例1及び比較例1の分析用前処理カラムに流し込ませて流下させた。なお、検水の流下の際の線速度の条件は、10ml/分とした。次に、溶離液としてメタノール3mLを各カラムに対して流下させ、流出液をナスフラスコに受けて回収した。回収した流出液についてHPLC法により定量分析を行い、同液中に含まれるフェノールを定量して回収量を求め、この結果からフェノールの添加回収率を求めた。
<Additive recovery test of indicator compound>
Using the analytical pretreatment columns of Example 1 and Comparative Example 1, an indicator compound addition recovery test was conducted. As an indicator compound, phenol having high hydrophilicity and difficult to recover was selected, and a 10 g / L aqueous solution was prepared as a standard solution. 20 μL of this standard solution was collected with a microsyringe and added to water, and the pH was adjusted to 3.5 with 6N hydrochloric acid to prepare 1 L of test water.
The obtained test water (100 mL) was poured into the analytical pretreatment columns of Example 1 and Comparative Example 1 and allowed to flow down. The condition of the linear velocity during the flow of the test water was 10 ml / min. Next, 3 mL of methanol was allowed to flow down to each column as an eluent, and the effluent was collected in an eggplant flask. The recovered effluent was quantitatively analyzed by the HPLC method, the amount of phenol contained in the same solution was quantified to determine the recovery amount, and the addition recovery rate of phenol was determined from this result.

Figure 2007205927
Figure 2007205927

表2に示すように、実施例1は比較例1よりも高い回収率でフェノールを回収することができた。この結果から、実施例の分析用前処理カラムは、水中のフェノールの回収により有用である。   As shown in Table 2, Example 1 was able to recover phenol at a higher recovery rate than Comparative Example 1. From this result, the analytical pretreatment column of the example is more useful for recovering phenol in water.

図1は、本発明を適用した分析用前処理カラムの一例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a pretreatment column for analysis to which the present invention is applied. 図2は、図1に示す分析用前処理カラムを用いた有機物質の濃縮方法の一例を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an example of an organic substance concentration method using the analytical pretreatment column shown in FIG. 図3は、図1に示す分析用前処理カラムを用いた有機物質の濃縮方法の他例を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic view for explaining another example of the organic substance concentration method using the analytical pretreatment column shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…分析用前処理カラム、2…シリカ系充填剤、2a…充填剤層、3…カラム容器(リザーバー)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Analytical pretreatment column, 2 ... Silica-type packing material, 2a ... Packing material layer, 3 ... Column container (reservoir)

Claims (14)

酸性水溶液にテンプレート化合物を加えて溶解させた後に水ガラスを加えて溶液をゲル化する、又は、水ガラスにテンプレート化合物を加えて溶解させた後に酸性水溶液を加えて溶液をゲル化することによって、シリカゲルを形成する工程と、
前記シリカゲルを粉砕してから塩基性溶液で処理する、又は、前記シリカゲルを塩基性溶液で処理してから粉砕する工程と、
前記粉砕したシリカゲルを焼成する工程とを含むことを特徴とするシリカ系充填剤の製造方法。
By adding and dissolving a template compound in an acidic aqueous solution and then gelling the solution by adding water glass, or by adding an acidic aqueous solution after dissolving and adding the template compound to water glass, Forming a silica gel;
Crushing the silica gel and then treating with a basic solution, or treating the silica gel with a basic solution and then crushing; and
And a step of baking the pulverized silica gel.
前記シリカゲルを粉砕する際に、複数の貫通孔を有する多孔質板材の一面側からシリカゲルを前記貫通孔に圧入させて粉砕する手段を用いることを特徴とする請求項1に記載のシリカ系充填剤の製造方法。   2. The silica-based filler according to claim 1, wherein when the silica gel is pulverized, means for pressing and pulverizing silica gel into the through-holes from one side of a porous plate having a plurality of through-holes is used. Manufacturing method. 前記テンプレート化合物が、ポリエチレンオキサイド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリアクリル酸のうちの何れかであることを特徴とする請求項1又は2に記載のシリカ系充填剤の製造方法。   The method for producing a silica-based filler according to claim 1 or 2, wherein the template compound is any one of polyethylene oxide, polyoxyethylene alkyl ether, and polyacrylic acid. 請求項1乃至3の何れか一項に記載の製造方法により製造して得られることを特徴とするシリカ系充填剤。   A silica-based filler produced by the production method according to any one of claims 1 to 3. 数平均直径が0.5μm以上25μm以下の範囲であるスルーポアと、数平均直径が2nm以上50nm以下の範囲であるメソポアとを有する2重細孔構造からなることを特徴とする請求項4に記載のシリカ系充填剤。   5. The double pore structure having a through pore having a number average diameter of 0.5 μm or more and 25 μm or less and a mesopore having a number average diameter of 2 nm or more and 50 nm or less. Silica-based filler. 体積に占める前記スルーポアの細孔容積の割合が30%以上90%以下の範囲であることを特徴とする請求項4又は5に記載のシリカ系充填剤。   The silica-based filler according to claim 4 or 5, wherein the ratio of the pore volume of the through-pores in the volume is in the range of 30% to 90%. 表面に有機化合物がコーティングされていることを特徴とする請求項4乃至6の何れか一項に記載のシリカ系充填剤。   The silica-based filler according to any one of claims 4 to 6, wherein the surface is coated with an organic compound. 数平均粒子径が10μm以上1000μm以下の範囲であり、且つ、BET法により測定される比表面積が50m/g以上である粒子形状を有することを特徴とする請求項4乃至7の何れか一項に記載のシリカ系充填剤。 The number average particle diameter is in the range of 10 μm or more and 1000 μm or less, and the particle shape has a specific surface area measured by the BET method of 50 m 2 / g or more. The silica-based filler according to item. 請求項4乃至8の何れか一項に記載のシリカ系充填剤が充填されてなることをを特徴とする分析用前処理カラム。   A pretreatment column for analysis, which is packed with the silica-based filler according to any one of claims 4 to 8. 分取対象物質及び共存物質が含有された分析試料を、請求項9に記載の分析用前処理カラムに流通させて、前記分取対象物質を前記シリカ系充填剤に吸着させた後に、前記分析用前処理カラムに溶離液を流通させて、前記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。   The analysis sample containing the substance to be separated and the coexisting substance is circulated through the analytical pretreatment column according to claim 9, and after the substance to be separated is adsorbed to the silica-based filler, the analysis is performed. A method for fractionating a substance to be sorted, characterized in that an eluent is circulated through a pretreatment column for use to cause the substance to be sorted to flow out. 分取対象物質及び共存物質が含有された分析試料を、請求項9に記載の分析用前処理カラムに流通させて、前記共存物質を前記シリカ系充填剤に吸着させると共に、前記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。   An analysis sample containing the substance to be separated and the coexisting substance is circulated through the analytical pretreatment column according to claim 9 so that the coexisting substance is adsorbed on the silica-based filler, and the substance to be separated is collected. A method for sorting a substance to be sorted, characterized in that 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、アルデヒド類から選ばれる1種又は2種以上の化合物であることを特徴とする請求項10又は11に記載の分取対象物質の分取方法。   The said fractionation object substance is 1 type, or 2 or more types of compounds chosen from dioxin, polychlorinated biphenyl, an agricultural chemical, an environmental hormone, heavy metal, protein, and aldehydes, The Claim 10 or 11 characterized by the above-mentioned. Sorting method of substances to be sorted. 除去対象物質及び共存物質が含有された試料を、請求項9に記載の分析用前処理カラムに流通させて、前記試料中から前記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 purification method, wherein a sample containing a substance to be removed and a coexisting substance is circulated through the analytical pretreatment column according to claim 9 to remove the substance to be removed from the sample. 回収対象物質及び共存物質が含有された試料を、請求項9に記載の分析用前処理カラムに流通させて、前記試料中から前記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 sample containing the substance to be collected and the coexisting substance is circulated through the analytical pretreatment column according to claim 9, and the substance to be collected is collected from the sample. Method.
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