JP2013156210A - 石膏体中のアスベスト分析方法、アスベスト及び重金属類分析方法並びに分析試料作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】石膏ボードのような石膏を主成分とする石膏体に含まれるアスベストを精度良く、安価にまた短時間に分析可能なアスベスト分析方法を提供する。
【解決手段】石膏ボードのような石膏を主成分とする石膏体に含まれるアスベストを分析する方法であって、分析対象試料である石膏体をギ酸アンモニウムの水溶液で溶解する溶解工程と、前記溶解工程で得られる水溶液をろ過するろ過工程と、前記ろ過工程で得られる固形分を乾燥する乾燥工程と、前記乾燥工程で得られる固形分を分析試料とし、アスベスト含有量を測定するアスベスト分析工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、石膏ボードなどに含まれるアスベスト、重金属類を分析する方法及びこの分析に使用する分析試料作製方法に関する。

建築物の解体に伴い排出される廃石膏ボードは、ほとんどが埋立処分されており、管理型処分場逼迫の懸念材料となっていることから、再資源化の促進が望まれている。しかし、石膏ボードには、過去にアスベストを混入して製造された製品があること、また、一部の廃石膏ボードからひ素やカドミウムが基準を超えて溶出した事例があることから、再資源化のためには廃石膏ボード中にアスベスト類やひ素やカドミウムなどが含まれていないことを確認する必要がある。

石膏ボード中のアスベストの有無を確認する方法としては、ＪＩＳ Ａ１４８１「建材製品中のアスベスト含有率測定方法」（以下、ＪＩＳ法と言う。）がある。ＪＩＳ法は広く一般の建材製品を対象とする方法であり、汎用性に優れているが、試料前処理方法等が煩雑で専門的な知識を必要とすることから検査費用が高く、小規模の解体現場で排出される廃石膏ボードにまで適用するのは、難しい状況にある。

ＪＩＳ法の課題を踏まえ、いくつかの簡易判定方法が提案されている。例えば、アスベスト中のＦｅ、Ｍｇを溶解液を用いて溶出させ、これに呈色試薬を添加して呈色させアスベストの有無を判定する方法が開発され、簡易キットとして販売されている（例えば特許文献１参照，非特許文献１参照）。さらにアスベスト結合タンパク質を利用してアスベストの有無を判定する簡易検出キットも開発されているが（例えば非特許文献２参照）、これらの方法は、アスベストの定量分析に難がある。

上記課題を解決するために本件出願人は、石膏ボード中に含まれるアスベスト含有量を精度良く、安価にまた短時間に測定可能なアスベスト分析方法及び分析試料作製方法を開発し、特許出願中である（例えば特許文献２参照）。

特開２００８−２６２６９号公報 特開２０１０−１２２０１７号公報

http://www.unichemy.co.jp/pdf_selectline/4-2catalog.pdf http://www.siliconbio.co.jp/41/50.html

特許文献２に記載のアスベスト分析方法は、簡易な化学的前処理の導入で妨害となる石膏粒子を除去し、アスベスト粒子を濃縮した状態で測定することができる優れた方法であるが、より簡便に、より安価に、さらにはより精度よく測定できることが好ましいことは言うまでもない。さらに廃石膏ボード中に含まれる有害金属類の含有量も同時に測定することが出来れば非常に便利である。

本発明は、石膏ボードのような石膏を主成分とする石膏体に含まれるアスベストを精度良く、安価にまた短時間に分析可能なアスベスト分析方法の提供を第１の目的とし、石膏ボードのような石膏を主成分とする石膏体に含まれるアスベスト及びひ素、カドミウム等の重金属類を精度良く、安価にまた短時間に分析する方法の提供を第２の目的とし、石膏ボードのような石膏を主成分とする石膏体に含まれるアスベストを精度よく分析するための分析試料作製方法の提供を第３の目的とする。

石膏ボードの主成分である硫酸カルシウムは水に難溶性であるため、そのままでは微量のアスベストや金属類を測定するのは難しい。そこで先の発明（特開２０１０−１２２０１７号公報）では、石膏成分を全て水溶性試験液に溶解することにより、アスベストを簡易に精度良く定量する方法を確立した。本発明は、特開２０１０−１２２０１７号公報に記載の発明をさらに改良したものであり、１段階で硫酸カルシウムを溶解させる方法を見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、次の通りである。

本発明は、石膏ボードのような石膏を主成分とする石膏体に含まれるアスベストを分析する方法であって、分析対象試料である石膏体をギ酸アンモニウムの水溶液で溶解する溶解工程と、前記溶解工程で得られる水溶液をろ過するろ過工程と、前記ろ過工程で得られる固形分を乾燥する乾燥工程と、前記乾燥工程で得られる固形分を分析試料とし、アスベスト含有量を測定するアスベスト分析工程と、を含むことを特徴とする石膏体中のアスベスト分析方法である。

また本発明は、前記溶解工程において、ギ酸アンモニウムに代え、下記（Ａ）群から選ばれるいずれか１種の薬剤、又はギ酸アンモニウム及び下記（Ａ）群から選ばれる２種以上の薬剤を使用することができる。
（Ａ）ギ酸ナトリウム、酢酸アンモニウム、酢酸ナトリウム、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）ナトリウム、クエン酸ナトリウム

また本発明は、前記石膏体中のアスベストの分析に加え、さらに前記ろ過工程で得られるろ液を分析試料とし、重金属類含有量を測定する重金属類分析工程を含むことを特徴とする石膏体中のアスベスト及び重金属類分析方法である。

また本発明は、石膏ボードのような石膏を主成分とする石膏体に含まれるアスベストを分析するための分析試料作製方法であって、分析対象試料である石膏体を下記（Ｂ）群から選ばれるいずれか１種以上の薬剤を含む水溶液で溶解する溶解工程と、前記溶解工程で得られる水溶液をろ過するろ過工程と、前記ろ過工程で得られる固形分を乾燥する乾燥工程と、を含むことを特徴とする分析試料作製方法である。
（Ｂ）ギ酸アンモニウム、ギ酸ナトリウム、酢酸アンモニウム、酢酸ナトリウム、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）ナトリウム、クエン酸ナトリウム

本発明に係る石膏体中のアスベスト分析方法を用いることで、石膏ボードのような石膏を主成分とする石膏体に含まれるアスベストを精度良く、安価にまた短時間に分析することができる。また本発明に係る石膏体中のアスベスト及び重金属類分析方法を用いることで石膏ボードのような石膏を主成分とする石膏体に含まれるアスベスト及びひ素、カドミウム等の重金属類を精度良く、安価にまた短時間に分析することができる。また本発明に係る分析試料作製方法を用いることで石膏ボードのような石膏を主成分とする石膏体に含まれるアスベストを精度よく分析するための分析試料を作製することができる。

本発明の実施の一形態としてのアスベスト分析方法及び分析試料作製方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例のＸ線回折チャートである。

本発明に係る石膏体中のアスベスト分析方法は、石膏ボードのような石膏体の主成分である硫酸カルシウムを、ギ酸アンモニウムの水溶液で溶解させることで石膏体からアスベストを分離し、これを分析することを特徴とする。以下、具体的な手順を示す。

図１は、本発明の実施の一形態としての石膏ボードに含まれるアスベストの分析方法及び分析試料作製方法の手順を示すフローチャートである。なお、石膏ボードに含まれる重金属類の分析方法もこの中で併せて説明する。

第１ステップとして分析対象試料である石膏ボードにギ酸アンモニウム水溶液を加え、石膏ボードの主成分である硫酸カルシウムを溶解させる（溶解工程）。溶解を促進させるために石膏ボードを粉砕し、かつ石膏ボードを含むギ酸アンモニウム水溶液を撹拌混合することが好ましい。ここで使用するギ酸アンモニウム水溶液の濃度、及び石膏ボードに対する添加量は、石膏ボードの主成分である硫酸カルシウムが完全に溶解するように設定する。例えば、石膏ボード０．１ｇに対して２．０ｍｏｌ／Ｌのギ酸アンモニウム水溶液を１０ｍＬ添加し、撹拌混合することで硫酸カルシウムを完全に溶解させることができる。

石膏ボードの主成分である硫酸カルシウムを溶解させる薬剤としては、ギ酸アンモニウム水溶液の他、ギ酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、酢酸アンモニウム、クエン酸ナトリウム、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）ナトリウムの水溶液、さらには上記薬剤を２種以上含む水溶液を使用することができる。これら薬剤は、石膏の溶解性が高くかつ溶液における重金属類の測定を可能とし、アスベストには全く影響を与えない。また硫酸カルシウムを溶解させた後に塩が析出することもない。

表１に各薬剤を使用して硫酸カルシウムを溶解させたときの残渣率を示した。硫酸カルシウムはＸ線回折によるアスベスト分析時の妨害となるため、なるべく残渣率は低いほうがよい。表１に示す残渣率は、次の要領で求めた。硫酸カルシウム試薬（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）０．３ｇに各濃度に調製した水溶液を２０ｍＬ添加し、約１０分間、超音波洗浄器で分散させた後、ふっ素樹脂バインダーグラスファイバーろ紙（ＡＤＶＡＮＴＥＣ ＰＧ−６０）でろ過し、ろ紙乾燥後の硫酸カルシウムの残渣量を計量し求めた。

ギ酸アンモニウム水溶液処理では、超音波による分散中に溶液が透明となり、ろ過後のろ紙はほぼ無色となった。また表１に示すように硫酸カルシウムの残渣率は０％であった。ＪＩＳ法では、二次分析試料作製時、残渣率の基準を１５％とするので、これと比較すると上記薬剤は、石膏を溶解させる薬剤として十分に使用可能なことが分かる。

第２ステップとして、第１ステップで得られる水溶液をろ過し固形分を分離する（ろ過工程）。ろ材は、ＪＩＳ法の二次分析試料の作製方法で使用されるふっ素樹脂バインダーグラスファイバーフィルタを使用することができる。ろ過方法もＪＩＳ法と同様に吸引ろ過とすることができる。

第３ステップとして、第２ステップで得られる固形分を乾燥し（乾燥工程）、分析試料を得る。乾燥は、一般的な水分除去を目的とした乾燥と同じ要領で行えばよい。

以上、第１ステップから第３ステップにより、アスベスト分析試料を得ることができる。このようにして得られる分析試料には、測定の妨害となる石膏が除去され、アスベストが濃縮されているため、次ステップであるＸ線回折法を用いたアスベスト含有量の測定において、微量のアスベストも検出することができる。

第４ステップでは、第３ステップで得られる分析試料をＸ線回折装置で分析しアスベスト含有量を測定する（アスベスト分析工程）。ここでは、ＪＩＳ法に規定されている基底標準吸収補正法によるＸ線回折定量分析方法を用いればよい。

本発明に係るアスベスト分析方法及び分析試料作製方法を用いて、測定の妨害となる粒子を除去することにより、微量のアスベストを効率よく検出することができる。後述の実施例に示すように、廃石膏粉をギ酸アンモニウム水溶液中で分散させることにより、石膏の主成分である硫酸カルシウムが溶解し、含有するアスベスト（クリソタイル、アモサイト、クロシドライト）をＸ線回折によって０．１重量％の水準で検出することができた。この方法は、ＪＩＳ法に比べてはるかに簡易であり、かつ同等以上の精度が期待できるので、廃石膏ボードリサイクルの現場などでのアスベストフリーの再確認などに有効な方法と考えられる。

さらに第２ステップで得られるろ液を用いて、石膏ボードに含まれる重金属類を分析することができる（重金属類分析工程）。分析には、ＩＣＰ発光分析法、原子吸光法を使用することができる。ここで分析可能な重金属類としては、ひ素、カドミウム、クロム、鉛、マンガンが例示される。後述の実施例に示すように本方法を使用することで、高い精度で石膏ボードに含まれる重金属類を分析することができる。

実施例１（硫酸カルシウム中のアスベスト検出）
石膏ボードの模擬試料として硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）試薬０．５ｇを比色管に採り、２．０ｍｏｌ／Ｌのギ酸アンモニウム水溶液を３０ｍＬ添加し、超音波洗浄器で分散させ、硫酸カルシウムを溶解させた。その後、アスベスト標準試料（クリソタイルＪＡＷＥ１１１）０．５ｍｇを添加し、２５ｍｍφのふっ素樹脂バインダーグラスファイバーろ紙（ＡＤＶＡＮＴＥＣ ＰＧ−６０）でろ過し、１０５℃で１２時間乾燥させたものをＸ線回折測定試料とした。Ｘ線回折装置には、ＪＥＯＬ ＪＤＸ−３５３０を使用した。また、アスベスト標準試料（アモサイトＪＡＷＥ２１１）、アスベスト標準試料（クロシドライトＪＡＷＥ３１１）についても同様に行った。

Ｘ線回折のチャートを図２に示した。硫酸カルシウムにクリソタイル標準試料を０．１重量％添加した試料を、Ｘ線回折で分析する場合、硫酸カルシウムに由来する回折線が強いため、クリソタイル特有の回折線が検出できない。しかし、ギ酸アンモニウム処理すると硫酸カルシウムが除去され、クリソタイルが検出できた（図２−Ａ）。アモサイト及びクロシドライトの標準試料を添加した試料も同様にＸ線回折で検出することができた。

実施例２（廃石膏粉中のアスベスト検出）
廃石膏ボードの実試料は、広島県内の中間処理業者が破砕機によって処理し、粒径４ｍｍ以下としたものを用いた（以下、廃石膏粉）。廃石膏粉を０．２ｇ、アスベスト標準試料０．２ｍｇを使用し、実施例１と同様の要領で実験を行った。

廃石膏粉は、ギ酸アンモニウム水溶液で前処理すると、超音波による分散中に茶色がかったやや濁りのある溶液となり、ろ紙上には茶色の残渣が捕集された。廃石膏粉のろ過は、実施例１の硫酸カルシウムに比べて残渣量が多いため時間を要した。なお、ギ酸アンモニウム水溶液のｐＨは、廃石膏粉投入前後で変化せず、ｐＨ６．８であった。

クリソタイル標準試料０．１重量％を添加した場合、ギ酸アンモニウムの前処理によって廃石膏粉のピークが大幅に減少したが、クリソタイル標準試料の添加量が０．２ｍｇと微量のため、クリソタイルの回折線は弱くなり、特に２θ２４．４°の回折線は極めて弱かった。しかし、クリソタイルの２θ１２．１°の強い回折線付近には廃石膏由来の回折線がないことから、このピークのみからクリソタイルの含有の有無を判断することができた（図２―Ｂ）。クリソタイルの２θ１２．１°の回折線を確認した場合、Ｘ線回折の測定条件を変えてより詳細に分析すると０．２ｍｇ程度でもクリソタイルを検出することができた。

アモサイトあるいはクロシドライト標準品添加試料においても、クリソタイルと同様に２θ１０．５、１０．６°の回折線によってアモサイトあるいはクロシドライトを０．１重量％水準で検出できた。

実施例３（廃石膏ボードの種類とＸ線回折パターン）
７種類の廃石膏ボードについて、紙を除去した後、乳鉢で粉砕した試料を用い、石膏ボードの種類によるＸ線回折の回折線パターンの違いを比較した。７種類の廃石膏ボードについてギ酸アンモニウムによる前処理を行った結果、アスベスト標準品を添加しない場合でも、クリソタイルの２θ１２．１°回折線付近の２θ１２〜１３°に緩やかなピークが現れる種類があることがわかった。そこで、Ｘ線回折の条件を変更して分析した結果、クリソタイルとは区別できることが確認できた。そのほかのアスベストの回折線は、廃石膏粉残渣由来のものによって妨害を受けなかった。

実施例４（硫酸カルシウム中の重金属類の分析）
石膏ボードの模擬試料として硫酸カルシウム試薬を用い、硫酸カルシウム試薬（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）中にアスベスト標準試料（クリソタイルＪＡＷＥ１１１）０．１重量％相当分を混入し、これに２．０ｍｏｌ／Ｌのギ酸アンモニウム水溶液を１０ｍＬ添加し、超音波洗浄器で分散させ、硫酸カルシウムを溶解させた。この液に試薬を添加し、重金属類の濃度が０．１ｍｇ／Ｌの濃度になるように調製した。その後、ふっ素樹脂バインダーグラスファイバーろ紙（ＡＤＶＡＮＴＥＣ ＰＧ−６０）でろ過し、ろ液を得た。このろ液をＩＣＰ発光分析法で測定した。このとき、ギ酸イオン、アンモニウムイオン、カルシウムイオン、硫酸イオンが高濃度に存在することによる測定値の誤差を排除するため、重金属類の標準溶液の成分マトリックスを検液と同じ濃度に調製して作成した検量線を用いた。

表２に、重金属類の回収率（％）を示した。表２に示すように重金属類をほぼ１００％に近い精度で測定することができた。

Claims (4)

1. 石膏ボードのような石膏を主成分とする石膏体に含まれるアスベストを分析する方法であって、
   分析対象試料である石膏体をギ酸アンモニウムの水溶液で溶解する溶解工程と、
   前記溶解工程で得られる水溶液をろ過するろ過工程と、
   前記ろ過工程で得られる固形分を乾燥する乾燥工程と、
   前記乾燥工程で得られる固形分を分析試料とし、アスベスト含有量を測定するアスベスト分析工程と、
   を含むことを特徴とする石膏体中のアスベスト分析方法。
2. 前記溶解工程において、ギ酸アンモニウムに代え、下記（Ａ）群から選ばれるいずれか１種の薬剤、又はギ酸アンモニウム及び下記（Ａ）群から選ばれる２種以上の薬剤を使用することを特徴とする請求項１に記載の石膏体中のアスベスト分析方法。
   （Ａ）ギ酸ナトリウム、酢酸アンモニウム、酢酸ナトリウム、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）ナトリウム、クエン酸ナトリウム
3. 請求項１又は２に記載の石膏体中のアスベストの分析に加え、
   さらに前記ろ過工程で得られるろ液を分析試料とし、重金属類含有量を測定する重金属類分析工程を含むことを特徴とする石膏体中のアスベスト及び重金属類分析方法。
4. 石膏ボードのような石膏を主成分とする石膏体に含まれるアスベストを分析するための分析試料作製方法であって、
   分析対象試料である石膏体を下記（Ｂ）群から選ばれるいずれか１種以上の薬剤を含む水溶液で溶解する溶解工程と、
   前記溶解工程で得られる水溶液をろ過するろ過工程と、
   前記ろ過工程で得られる固形分を乾燥する乾燥工程と、
   を含むことを特徴とする分析試料作製方法。
   （Ｂ）ギ酸アンモニウム、ギ酸ナトリウム、酢酸アンモニウム、酢酸ナトリウム、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）ナトリウム、クエン酸ナトリウム