JP2017122661A - Volatile organic compound measuring device and volatile organic compound measuring method - Google Patents

Volatile organic compound measuring device and volatile organic compound measuring method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a volatile organic compound measuring device and a volatile organic compound measuring method that can measure a low level of volatile organic compound in an environmental atmosphere.SOLUTION: The VOC in an environmental atmosphere is concentrated by a concentration column 3, desorption of the concentrated VOC from the concentration column 3 is promoted by heating of a heater 4, and a high level of VOC is oxidized so that a high level of carbon dioxide is generated and is measured by an NDIR measuring unit 13. Since the measuring subject is contained in a high concentration, the subject can be measured by the NDIR measuring unit 13 and a VOC containing oxygenated hydrocarbon can be measured.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、環境大気中の揮発性有機化合物量を測定する揮発性有機化合物測定装置および揮発性有機化合物測定方法に関する。   The present invention relates to a volatile organic compound measuring apparatus and a volatile organic compound measuring method for measuring the amount of a volatile organic compound in the ambient air.

大気汚染防止のために、化学製品製造プラントなどから大気中に排出される揮発性有機化合物の排出量は、法規制および自主規制により抑制されている。排出量を抑制するためには、どれだけの揮発性有機化合物が排出されているかを量的に測定することが必要であるが、その測定は主に排出源であるプラント設備において行われる。   In order to prevent air pollution, the amount of volatile organic compounds discharged into the atmosphere from chemical product manufacturing plants and the like is suppressed by legal regulations and voluntary regulations. In order to suppress the emission amount, it is necessary to quantitatively measure how much volatile organic compounds are emitted, and the measurement is mainly performed in a plant facility which is an emission source.

揮発性有機化合物の測定方法には、FID法(水素炎イオン化法)、NDIR法(非分散形赤外線吸収法)、PID法(光イオン化検出法)などがある。たとえば、特許文献1には、NDIR法を用いた揮発性有機化合物測定装置が記載されている。   Examples of the method for measuring volatile organic compounds include the FID method (hydrogen flame ionization method), the NDIR method (non-dispersive infrared absorption method), and the PID method (photoionization detection method). For example, Patent Document 1 describes a volatile organic compound measuring apparatus using the NDIR method.

特開2008−261865号公報JP 2008-261865 A

大気汚染防止の目的のためには、揮発性有機化合物の排出源における揮発性有機化合物量のみならず、環境大気中の揮発性有機化合物量を測定することも重要である。しかしながら、環境大気中の揮発性有機化合物量は、排出源に比べて極めて少ないため、測定が困難となっている。NDIR法を採用している特許文献1記載の揮発性有機化合物測定装置は、低濃度域において感度が低く測定精度に劣り、環境大気中の揮発性有機化合物量の測定に適さない。FID法は、低濃度域の測定は可能であるが、含酸素炭化水素を測定することができず、全量を測定することができない。PID法も揮発性有機化合物に対して選択性があり、特定の化合物を測定することしかできない。   For the purpose of preventing air pollution, it is important to measure not only the amount of volatile organic compounds in the emission source of volatile organic compounds but also the amount of volatile organic compounds in the ambient air. However, since the amount of volatile organic compounds in the ambient air is extremely small compared to the emission source, measurement is difficult. The volatile organic compound measuring apparatus described in Patent Document 1 adopting the NDIR method is not suitable for measuring the amount of volatile organic compounds in the ambient air because it has low sensitivity and low measurement accuracy in a low concentration range. The FID method can measure a low concentration range, but cannot measure oxygenated hydrocarbons and cannot measure the total amount. The PID method is also selective for volatile organic compounds and can only measure specific compounds.

本発明の目的は、環境大気に含まれる低濃度の揮発性有機化合物を測定することが可能な揮発性有機化合物測定装置および揮発性有機化合物測定方法を提供することである。   The objective of this invention is providing the volatile organic compound measuring apparatus and volatile organic compound measuring method which can measure the low concentration volatile organic compound contained in environmental atmosphere.

本発明は、環境大気に含まれる含酸素炭化水素を含む揮発性有機化合物量を測定する揮発性有機化合物測定装置であって、
環境大気を取り込む大気取込部と、
前記大気取込部によって取り込んだ大気に含まれる揮発性有機化合物を吸着して濃縮する濃縮カラムと、
濃縮された揮発性有機化合物の前記濃縮カラムからの脱離を促進する脱離促進部と、
前記濃縮カラムから脱離した揮発性有機化合物を、酸化触媒の存在下で酸化させて二酸化炭素を発生させる触媒酸化部と、
前記触媒酸化部で発生した二酸化炭素量を非分散形赤外線吸収法によって測定し、炭素換算の揮発性有機化合物量を出力する出力部と、を備えることを特徴とする揮発性有機化合物測定装置である。
The present invention is a volatile organic compound measuring device for measuring the amount of volatile organic compounds containing oxygenated hydrocarbons contained in the atmospheric air,
An air intake section for taking in the atmospheric air;
A concentration column for adsorbing and concentrating volatile organic compounds contained in the air taken in by the air take-in part;
A desorption promoting part that promotes desorption of the concentrated volatile organic compound from the concentration column;
A catalytic oxidation unit that oxidizes a volatile organic compound desorbed from the concentration column in the presence of an oxidation catalyst to generate carbon dioxide;
A volatile organic compound measuring device comprising: an output unit that measures the amount of carbon dioxide generated in the catalytic oxidation unit by a non-dispersive infrared absorption method and outputs a volatile organic compound amount in terms of carbon is there.

また本発明は、前記脱離促進部は、前記濃縮カラムを加熱して揮発性有機化合物の前記濃縮カラムからの脱離を促進させることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the desorption promoting unit heats the concentration column to promote desorption of a volatile organic compound from the concentration column.

また本発明は、前記脱離促進部が、前記濃縮カラムを加熱して揮発性有機化合物が前記濃縮カラムから脱離したのち、前記濃縮カラムを冷却する冷却部を備えることを特徴とする。   In the invention, it is preferable that the desorption promoting unit includes a cooling unit that cools the concentration column after the concentration column is heated and the volatile organic compound is desorbed from the concentration column.

また本発明は、前記大気取込部によって取り込んだ大気から二酸化炭素および水分を除去したゼロガスを生成するゼロガス生成部と、
前記濃縮カラムに、前記ゼロガス生成部で生成されたゼロガスを流過させて前記濃縮カラムを洗浄することを特徴とする。
The present invention also includes a zero gas generation unit that generates zero gas from which carbon dioxide and moisture have been removed from the air taken in by the air intake unit,
The concentration column is washed by allowing the zero gas generated in the zero gas generation unit to flow through the concentration column.

また本発明は、環境大気に含まれる含酸素炭化水素を含む揮発性有機化合物量を測定する揮発性有機化合物測定方法であって、
環境大気を取り込む大気取込工程と、
取り込んだ大気に含まれる揮発性有機化合物を濃縮カラムに吸着させて濃縮する濃縮工程と、
濃縮された揮発性有機化合物を前記濃縮カラムから脱離させる脱離工程であって、脱離が促進される脱離工程と、
脱離した揮発性有機化合物を、酸化触媒の存在下で酸化させて二酸化炭素を発生させる触媒酸化工程と、
発生した二酸化炭素量を非分散形赤外線吸収法によって測定し、炭素換算の揮発性有機化合物量を出力する出力工程と、を有することを特徴とする揮発性有機化合物測定方法である。
The present invention is also a volatile organic compound measuring method for measuring the amount of volatile organic compounds containing oxygenated hydrocarbons contained in the atmospheric air,
An air intake process for capturing environmental air;
A concentration step in which volatile organic compounds contained in the taken-in air are adsorbed on a concentration column and concentrated;
A desorption step of desorbing the concentrated volatile organic compound from the concentration column, wherein the desorption step promotes desorption;
A catalytic oxidation step in which desorbed volatile organic compounds are oxidized in the presence of an oxidation catalyst to generate carbon dioxide;
An output step of measuring the amount of generated carbon dioxide by a non-dispersive infrared absorption method and outputting the amount of a volatile organic compound in terms of carbon, and a method for measuring a volatile organic compound.

本発明によれば、環境大気に含まれる含酸素炭化水素を含む揮発性有機化合物量を測定する揮発性有機化合物測定装置であって、大気取込部が、環境大気を取り込むと、濃縮カラムが、前記大気取込部によって取り込んだ大気に含まれる揮発性有機化合物を吸着して濃縮する。脱離促進部は、濃縮された揮発性有機化合物の前記濃縮カラムからの脱離を促進する。触媒酸化部が、前記濃縮カラムから脱離した揮発性有機化合物を、酸化触媒の存在下で酸化させて二酸化炭素を発生させ、出力部が、前記触媒酸化部で発生した二酸化炭素量を非分散形赤外線吸収法によって測定し、炭素換算の揮発性有機化合物量を出力する。   According to the present invention, there is provided a volatile organic compound measuring device that measures the amount of volatile organic compounds including oxygen-containing hydrocarbons contained in the environmental atmosphere, and when the atmospheric intake unit takes in the environmental air, the concentration column is The volatile organic compound contained in the atmosphere taken in by the atmosphere taking-in part is adsorbed and concentrated. The desorption promoting unit promotes desorption of the concentrated volatile organic compound from the concentration column. The catalytic oxidation unit oxidizes the volatile organic compound desorbed from the concentration column in the presence of an oxidation catalyst to generate carbon dioxide, and the output unit non-disperses the amount of carbon dioxide generated in the catalytic oxidation unit Measured by the infrared absorption method and output the amount of volatile organic compounds in terms of carbon.

含酸素炭化水素を含む揮発性有機化合物を濃縮して非分散形赤外線吸収法によって測定するので、環境大気に含まれる低濃度の揮発性有機化合物を測定することが可能である。   Since the volatile organic compound containing the oxygen-containing hydrocarbon is concentrated and measured by the non-dispersive infrared absorption method, it is possible to measure a low concentration volatile organic compound contained in the ambient air.

また本発明によれば、加熱によって揮発性有機化合物の前記濃縮カラムからの脱離を容易に促進させることができる。   Further, according to the present invention, desorption of volatile organic compounds from the concentration column can be easily promoted by heating.

また本発明によれば、濃縮カラムを冷却する冷却部を備えることにより、装置が次の測定が可能な状態となるまでの時間を短縮し、一日における測定頻度を高めることができる。   Moreover, according to this invention, by providing the cooling part which cools a concentration column, time until an apparatus becomes a state which can be measured next can be shortened, and the measurement frequency in one day can be raised.

また本発明によれば、ゼロガス生成部が、前記大気取込部によって取り込んだ大気から二酸化炭素および水分を除去したゼロガスを生成し、前記濃縮カラムに、前記ゼロガスを流過させて前記濃縮カラムを洗浄する。   Further, according to the present invention, the zero gas generation unit generates zero gas from which carbon dioxide and moisture are removed from the atmosphere taken in by the atmospheric intake unit, and the zero gas is allowed to flow through the concentration column to cause the concentration column to flow. Wash.

装置内でゼロガスを生成するので、外部からゼロガスを導入する必要がない。   Since zero gas is generated in the apparatus, it is not necessary to introduce zero gas from the outside.

また本発明によれば、環境大気に含まれる含酸素炭化水素を含む揮発性有機化合物量を測定する揮発性有機化合物測定方法であって、大気取込工程で、環境大気を取り込むと、濃縮工程で、取り込んだ大気に含まれる揮発性有機化合物を濃縮カラムに吸着させて濃縮する。脱離工程では、濃縮された揮発性有機化合物を前記濃縮カラムから脱離させる。このとき、濃縮カラムからの脱離が促進される。触媒酸化工程では、脱離した揮発性有機化合物を、酸化触媒の存在下で酸化させて二酸化炭素を発生させ、出力工程で、発生した二酸化炭素量を非分散形赤外線吸収法によって測定し、炭素換算の揮発性有機化合物量を出力する。   Further, according to the present invention, there is provided a volatile organic compound measuring method for measuring the amount of volatile organic compounds containing oxygenated hydrocarbons contained in the environmental atmosphere, and the concentration step is performed when the atmospheric air is taken in the atmospheric taking step. Then, the volatile organic compound contained in the taken-in air is adsorbed on the concentration column and concentrated. In the desorption step, the concentrated volatile organic compound is desorbed from the concentration column. At this time, desorption from the concentration column is promoted. In the catalytic oxidation process, desorbed volatile organic compounds are oxidized in the presence of an oxidation catalyst to generate carbon dioxide, and in the output process, the amount of generated carbon dioxide is measured by a non-dispersive infrared absorption method. Output the amount of volatile organic compound in terms of conversion.

含酸素炭化水素を含む揮発性有機化合物を濃縮して非分散形赤外線吸収法によって測定するので、環境大気に含まれる低濃度の揮発性有機化合物を測定することが可能である。   Since the volatile organic compound containing the oxygen-containing hydrocarbon is concentrated and measured by the non-dispersive infrared absorption method, it is possible to measure a low concentration volatile organic compound contained in the ambient air.

本発明の実施形態である揮発性有機化合物測定装置1の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the volatile organic compound measuring apparatus 1 which is embodiment of this invention. 本発明の揮発性有機化合物測定方法の工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the volatile organic compound measuring method of this invention. ステップS2のサンプリング工程におけるVOC測定装置1の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the VOC measuring apparatus 1 in the sampling process of step S2. ステップS3のクリーニング工程におけるVOC測定装置1の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the VOC measuring apparatus 1 in the cleaning process of step S3. ステップS4の第1バックフラッシュ工程におけるVOC測定装置1の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the VOC measuring apparatus 1 in the 1st backflush process of step S4. 炭化水素化合物の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of a hydrocarbon compound. 炭化水素化合物の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of a hydrocarbon compound. 本発明の他の実施形態であるVOC測定装置1Aの構成およびサンプリング工程における動作を説明するための図である。動作を示す図である。It is a figure for demonstrating the structure in 1 A of VOC measuring apparatuses which are other embodiment of this invention, and the operation | movement in a sampling process. It is a figure which shows operation | movement. クリーニング工程におけるVOC測定装置1Aの動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of 1 V of VOC measuring apparatuses in a cleaning process. 第1バックフラッシュ工程におけるVOC測定装置1Aの動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of 1 A of VOC measuring apparatuses in a 1st back flush process.

図1は、本発明の実施形態である揮発性有機化合物測定装置1の構成を示す図である。揮発性有機化合物測定装置(以下では「VOC測定装置」という)1は、フィルタ2、濃縮カラム3、加熱ヒータ4、冷却ファン5、質量流量制御装置6、エアポンプ7、第1酸化触媒カラム8、二酸化炭素吸収器9、第1半透膜除湿器10、第2酸化触媒カラム11、第2半透膜除湿器12およびNDIR測定器13を備える。また、VOC測定装置1は、上記の各部位間を接続する複数の配管と管内流路の開閉状態を切り替える切替バルブV1〜V8を備えている。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a volatile organic compound measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. A volatile organic compound measuring device (hereinafter referred to as “VOC measuring device”) 1 includes a filter 2, a concentration column 3, a heater 4, a cooling fan 5, a mass flow controller 6, an air pump 7, a first oxidation catalyst column 8, A carbon dioxide absorber 9, a first semipermeable membrane dehumidifier 10, a second oxidation catalyst column 11, a second semipermeable membrane dehumidifier 12 and an NDIR measuring device 13 are provided. The VOC measurement device 1 also includes switching valves V1 to V8 that switch between a plurality of pipes that connect the respective parts and the open / closed state of the pipe flow path.

本発明のVOC測定装置1は、環境大気に含まれる揮発性有機化合物(VOC)を測定する測定装置であって、特に、低濃度かつ含酸素炭化水素を含むVOCの測定に好適な測定装置である。   The VOC measuring device 1 of the present invention is a measuring device that measures volatile organic compounds (VOC) contained in the ambient air, and is particularly a measuring device suitable for measuring VOCs containing low concentrations and oxygenated hydrocarbons. is there.

フィルタ2は、装置内に取り込む環境大気を通過させ、環境大気に含まれる粒子状物質などを捕集する。フィルタ2としては、たとえば四フッ化エチレン樹脂のなどを使用することができる。濃縮カラム3は、取り込んだ大気に含まれる低濃度かつ含酸素炭化水素を含むVOCを吸着し濃縮する。具体的には、吸着剤として吸着型充填剤やポーラスポリマーをカラム内に充填し、連続的に大気を流過させてVOCを吸着剤に吸着させる。本発明のVOC測定装置1で使用する濃縮カラム3としては、たとえば、ジーエルサイエンス社製のMS3A、MS4A、MS13X、TenaxTA、TenaxGR、PorapakS、PorapakQなどが挙げられる。濃縮カラム3の容量は、たとえば5〜50ccである。   The filter 2 passes the ambient air taken into the apparatus and collects particulate matter contained in the ambient air. As the filter 2, for example, tetrafluoroethylene resin can be used. The concentration column 3 adsorbs and concentrates the VOC containing low concentration and oxygenated hydrocarbons contained in the taken-in air. Specifically, an adsorption-type filler or a porous polymer is packed in the column as an adsorbent, and the VOC is adsorbed on the adsorbent by continuously passing air through the column. Examples of the concentration column 3 used in the VOC measurement device 1 of the present invention include MS3A, MS4A, MS13X, TenaxTA, TenaxGR, PorapakS, and PorapakQ manufactured by GL Sciences. The capacity of the concentration column 3 is, for example, 5 to 50 cc.

加熱ヒータ4は、濃縮カラム3の吸着剤に吸着され濃縮されたVOCの濃縮カラム3からの脱離を促進して、濃縮カラム3から短時間で脱離させるために濃縮カラム3を加熱する脱離促進部である。本発明のVOC測定装置1は、VOCの濃度を装置最下流に設けられたNDIR測定器13によって測定する。   The heater 4 accelerates the desorption of the concentrated VOC adsorbed by the adsorbent of the concentration column 3 from the concentration column 3 and heats the concentration column 3 to desorb the concentration column 3 in a short time. The separation promotion part. The VOC measuring device 1 of the present invention measures the concentration of VOC by the NDIR measuring device 13 provided at the most downstream side of the device.

NDIR測定器13は、低濃度のVOCに対しては感度が低く測定精度に劣るので、濃縮カラム3により環境大気中の低濃度のVOCを濃縮しようとするものである。NDIR測定器13で測定できることにより、FID法は、測定できない含酸素炭化水素をも測定することができる。   Since the NDIR measuring instrument 13 is low in sensitivity to low concentration VOC and inferior in measurement accuracy, the concentration column 3 attempts to concentrate the low concentration VOC in the ambient atmosphere. By being able to measure with the NDIR measuring instrument 13, the FID method can also measure oxygen-containing hydrocarbons that cannot be measured.

しかしながら、濃縮カラム3によって濃縮されたVOCを脱離させてNDIR測定器13に送出する際にVOCが濃縮カラム3から徐々に流出すると、NDIR測定器13では結局、低濃度のVOCを測定することになってしまうので、濃縮した意味がなくなる。そこで、本発明では、濃縮カラム3に吸着され濃縮されたVOCが短時間で濃縮カラム3から脱離して流出するように、脱離促進部を備えている。脱離促進部によって濃縮カラム3からのVOCの脱離が促進されると、短時間でVOCが脱離して流出し、高濃度のVOCがNDIR測定器13に到達するので測定することが可能となる。   However, when the VOC concentrated by the concentration column 3 is desorbed and sent out to the NDIR measuring device 13, if the VOC gradually flows out from the concentration column 3, the NDIR measuring device 13 eventually measures a low concentration VOC. As a result, the meaning of concentration disappears. Therefore, in the present invention, a desorption promoting unit is provided so that the VOCs adsorbed and concentrated on the concentration column 3 are desorbed from the concentration column 3 and flow out in a short time. When the desorption promoting part accelerates the desorption of VOC from the concentration column 3, the VOC desorbs and flows out in a short time, and the high concentration VOC reaches the NDIR measuring instrument 13, so that it can be measured. Become.

加熱ヒータ4または他の加熱手段による加熱条件は、使用する濃縮カラム3に充填された吸着剤の種類などに応じて適宜設定すればよく、Porapakを吸着剤とした場合には、濃縮カラム3をたとえば、50〜150℃に加熱すればよい。このような温度範囲で加熱することができれば、加熱方法はどのような方法であってもよく、金属線などの発熱材を濃縮カラム3に巻き付けて加熱する方法、濃縮カラム3をジャケットで覆い、ジャケット内に加熱媒体を流して加熱する方法、濃縮カラム3に熱風を吹き付けて加熱する方法などを用いることができる。   The heating conditions by the heater 4 or other heating means may be appropriately set according to the type of adsorbent packed in the concentration column 3 to be used. When Porapak is used as the adsorbent, the concentration column 3 is For example, what is necessary is just to heat to 50-150 degreeC. As long as it can be heated in such a temperature range, any heating method may be used, a heating material such as a metal wire is wound around the concentration column 3 and heated, the concentration column 3 is covered with a jacket, A method of heating by flowing a heating medium in the jacket, a method of heating the concentrating column 3 by blowing hot air, and the like can be used.

冷却ファン5は、加熱ヒータ4によって加熱された濃縮カラム3を冷却する冷却部である。加熱ヒータ4による濃縮カラム3の加熱によって、上記のようにVOCの脱離が促進されるのであるから、加熱ヒータ4の加熱によって温度が上昇した状態では、取り込んだ大気を濃縮カラム3に流過させてもVOCは濃縮カラム3に吸着されない。次の測定を開始するためには、濃縮カラム3がVOCを吸着可能な温度に下がるまで待機する必要がある。濃縮カラム3を自然冷却させてもよいが、その場合、冷却に時間がかかる。冷却ファン5を用いて濃縮カラム3を強制冷却させることで、VOCを吸着可能な温度にまで短時間で下げることができ、次の測定の開始を早めることができる。   The cooling fan 5 is a cooling unit that cools the concentration column 3 heated by the heater 4. Since the heating of the concentration column 3 by the heater 4 promotes the desorption of VOC as described above, when the temperature is increased by the heating of the heater 4, the taken-in air flows through the concentration column 3. Even if it is made, VOC is not adsorbed to the concentration column 3. In order to start the next measurement, it is necessary to wait until the concentration column 3 is lowered to a temperature at which VOC can be adsorbed. The concentration column 3 may be naturally cooled, but in that case, cooling takes time. By forcibly cooling the concentration column 3 using the cooling fan 5, the temperature can be lowered to a temperature at which VOC can be adsorbed in a short time, and the start of the next measurement can be accelerated.

質量流量制御装置6は、環境大気の取り込み流量を質量基準で測定し、予め設定された質量流量となるように、エアポンプ7を制御する。エアポンプ7は、環境大気を装置内に吸引して取り込むための気体吸引ポンプであり、たとえば、ダイヤフラム式、ベローズ式、電磁式など既存のポンプを用いることができる。質量流量制御装置6によって制御される質量流量は、たとえば100〜1000mL/minの範囲である。   The mass flow controller 6 measures the ambient air intake flow rate on the basis of mass and controls the air pump 7 so as to obtain a preset mass flow rate. The air pump 7 is a gas suction pump for sucking and taking in atmospheric air into the apparatus. For example, an existing pump such as a diaphragm type, a bellows type, or an electromagnetic type can be used. The mass flow rate controlled by the mass flow control device 6 is, for example, in the range of 100 to 1000 mL / min.

第1酸化触媒カラム8は、濃縮カラム3を流過させなかった大気に含まれるVOCを酸化して二酸化炭素を発生させるためのカラムであり、酸化触媒が充填される。VOCは、第1酸化触媒カラム8を流過するときに酸化触媒の作用によって酸化され二酸化炭素が生成する。酸化触媒としては、白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属系触媒を、アルミナやセリアなどの金属酸化物担体に担持させたものを用いることができる。酸化触媒によるVOCの酸化反応をさらに促進するために第1酸化触媒カラム8を加熱してもよい。   The first oxidation catalyst column 8 is a column for oxidizing the VOC contained in the atmosphere that has not passed through the concentration column 3 to generate carbon dioxide, and is filled with an oxidation catalyst. When the VOC flows through the first oxidation catalyst column 8, it is oxidized by the action of the oxidation catalyst to generate carbon dioxide. As the oxidation catalyst, a catalyst in which a noble metal catalyst such as platinum, palladium or rhodium is supported on a metal oxide carrier such as alumina or ceria can be used. The first oxidation catalyst column 8 may be heated in order to further promote the oxidation reaction of VOC by the oxidation catalyst.

二酸化炭素吸収器9は、大気に元来含まれる二酸化炭素と、第1酸化触媒カラム8でVOCが酸化されて発生した二酸化炭素とを吸収除去する。   The carbon dioxide absorber 9 absorbs and removes carbon dioxide originally contained in the atmosphere and carbon dioxide generated by oxidizing the VOC in the first oxidation catalyst column 8.

第1半透膜除湿器10は、ゼロガス生成のために、取り込んだ環境大気に含まれる水分を除去する。本実施形態では、半透膜を用いたチューブ式の除湿器を用いるが、これに限らず取り込んだ大気に含まれる水分を除去できるものであればよい。   The first semipermeable membrane dehumidifier 10 removes moisture contained in the taken-in ambient air in order to generate zero gas. In the present embodiment, a tube-type dehumidifier using a semipermeable membrane is used. However, the present invention is not limited to this, as long as it can remove moisture contained in the captured air.

第1酸化触媒カラム8、二酸化炭素吸収器9および二酸化炭素吸収器9はゼロガス生成部を構成する。   The 1st oxidation catalyst column 8, the carbon dioxide absorber 9, and the carbon dioxide absorber 9 comprise a zero gas production | generation part.

第2酸化触媒カラム11は、濃縮カラム3で濃縮されたのち脱離されたVOCを酸化して二酸化炭素を発生させるためのカラムであり、酸化触媒が充填される。VOCは、第1酸化触媒カラム8を流過するときに酸化触媒の作用によって酸化され二酸化炭素が生成する。酸化触媒としては、白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属系触媒を、アルミナやセリアなどの金属酸化物担体に担持させたものを用いることができる。酸化触媒によるVOCの酸化反応をさらに促進するために第1酸化触媒カラム8を加熱してもよい。   The second oxidation catalyst column 11 is a column for generating carbon dioxide by oxidizing the VOC that has been concentrated by the concentration column 3 and then desorbed, and is filled with an oxidation catalyst. When the VOC flows through the first oxidation catalyst column 8, it is oxidized by the action of the oxidation catalyst to generate carbon dioxide. As the oxidation catalyst, a catalyst in which a noble metal catalyst such as platinum, palladium or rhodium is supported on a metal oxide carrier such as alumina or ceria can be used. The first oxidation catalyst column 8 may be heated in order to further promote the oxidation reaction of VOC by the oxidation catalyst.

第2半透膜除湿器12は、取り込んだ環境大気に含まれる水分が測定結果に与える影響を抑制するために大気中から水分を除去する。本実施形態では、半透膜を用いたチューブ式の除湿器を用いるが、これに限らず取り込んだ大気に含まれる水分を除去できるものであればよい。   The second semipermeable membrane dehumidifier 12 removes moisture from the atmosphere in order to suppress the influence of moisture contained in the captured ambient atmosphere on the measurement result. In the present embodiment, a tube-type dehumidifier using a semipermeable membrane is used. However, the present invention is not limited to this, as long as it can remove moisture contained in the captured air.

NDIR測定器13は、非分散形赤外線吸収法によって二酸化炭素量を測定する測定器である。含酸素炭化水素を含む濃縮されたVOCは、第2酸化触媒カラム11によって酸化され、二酸化炭素が発生する。この発生した二酸化炭素量を、NDIR測定器13によって測定する。VOCの全量が酸化反応によって二酸化炭素に変わったものと考えると、NDIR測定器13によって測定される二酸化炭素量は、VOC量と相関するので、NDIR測定器13の測定結果は、炭素換算によるVOC量を表している。   The NDIR measuring instrument 13 is a measuring instrument that measures the amount of carbon dioxide by a non-dispersive infrared absorption method. The concentrated VOC containing oxygen-containing hydrocarbons is oxidized by the second oxidation catalyst column 11 to generate carbon dioxide. The amount of generated carbon dioxide is measured by the NDIR measuring device 13. If it is considered that the total amount of VOC has changed to carbon dioxide due to the oxidation reaction, the amount of carbon dioxide measured by the NDIR measuring device 13 correlates with the amount of VOC. Therefore, the measurement result of the NDIR measuring device 13 is VOC in terms of carbon. Represents quantity.

図2は、本発明の揮発性有機化合物測定方法(以下では「VOC測定方法」という)の工程を示すフローチャートである。VOC測定方法は、VOC測定装置1を用いて行う。   FIG. 2 is a flowchart showing the steps of the volatile organic compound measurement method (hereinafter referred to as “VOC measurement method”) of the present invention. The VOC measurement method is performed using the VOC measurement apparatus 1.

VOC測定装置1の電源を投入すると測定フローが開始され、ステップS1では、測定するにあたり、VOC測定装置1の各部位の動作を安定させるなどの理由で待機する。待機する時間は、数分間程度に設定すればよく、本実施形態ではたとえば1分間である。   When the power source of the VOC measurement device 1 is turned on, a measurement flow is started. In step S1, the measurement waits for the purpose of stabilizing the operation of each part of the VOC measurement device 1. The waiting time may be set to about several minutes, and is, for example, 1 minute in this embodiment.

設定された待機時間が経過すると、ステップS2のサンプリング工程で、環境大気を取り込み、取り込んだ大気を濃縮カラム3に流過させて大気に含まれるVOCを濃縮させる。サンプリング工程は、大気取込工程と濃縮工程とを含む。   When the set waiting time has elapsed, in the sampling process of step S2, the ambient atmosphere is taken in, and the taken-in atmosphere is passed through the concentration column 3 to concentrate VOC contained in the atmosphere. The sampling process includes an air intake process and a concentration process.

図3は、ステップS2のサンプリング工程におけるVOC測定装置1の動作を説明するための図である。図3において、VOC測定装置1の配管のうち、太い実線で示されたものは、気体が流れる流路であり、破線で示されたものは、気体が流れない流路である。また図3において、各バルブは、左半分が黒塗りされたものは閉状態であり、白塗りされたものは開状態である。これらの記載については、以下の図4および図5についても同様である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the VOC measurement device 1 in the sampling process of step S2. In FIG. 3, among the pipes of the VOC measurement device 1, those indicated by thick solid lines are flow paths through which gas flows, and those indicated by broken lines are flow paths through which gas does not flow. Also, in FIG. 3, each valve with the left half painted black is in a closed state, and each valve painted with white is in an open state. About these description, it is the same also about the following FIG. 4 and FIG.

サンプリング工程では、質量流量制御装置6とエアポンプ7とが動作することにより一定の流量で環境大気が取り込まれ、取り込まれた大気は、フィルタ2および濃縮カラム3を通り、第1酸化触媒カラム8、二酸化炭素吸収器9、第1半透膜除湿器10、第2酸化触媒カラム11、第2半透膜除湿器12およびNDIR測定器13を流過して装置外に排気される。一定流量で連続して取り込まれる大気は、濃縮カラム3を連続して流過し、大気に含まれるVOCが、濃縮カラム3に吸着されて濃縮される。   In the sampling process, the atmospheric air is taken in at a constant flow rate by the operation of the mass flow controller 6 and the air pump 7, and the taken-in air passes through the filter 2 and the concentration column 3, passes through the first oxidation catalyst column 8, The carbon dioxide absorber 9, the first semipermeable membrane dehumidifier 10, the second oxidation catalyst column 11, the second semipermeable membrane dehumidifier 12 and the NDIR measuring device 13 are passed through and exhausted outside the apparatus. The atmosphere continuously taken in at a constant flow rate continuously flows through the concentration column 3, and VOC contained in the atmosphere is adsorbed on the concentration column 3 and concentrated.

サンプリング工程では、加熱ヒータ4および冷却ファン5は、動作させず、バルブV3、V4、V5、V6、V7も動作させない。ポンプ7、第1酸化触媒カラム8、二酸化炭素吸収器9、第1半透膜除湿器10、第2半透膜除湿器12およびNDIR測定器13ならびにV1、V2、V8を動作させることにより濃縮カラム3に環境大気を通過させる。   In the sampling process, the heater 4 and the cooling fan 5 are not operated, and the valves V3, V4, V5, V6, and V7 are not operated. The pump 7, the first oxidation catalyst column 8, the carbon dioxide absorber 9, the first semipermeable membrane dehumidifier 10, the second semipermeable membrane dehumidifier 12, the NDIR measuring device 13 and the concentration by operating V1, V2 and V8. The ambient air is passed through column 3.

サンプリング工程は、濃縮カラム3にVOCを濃縮させるために数十分間行う。本実施形態では、たとえば18分間である。   The sampling process is performed for several tens of minutes in order to concentrate the VOC in the concentration column 3. In this embodiment, for example, 18 minutes.

サンプリング工程が終了すると、次にクリーニング工程を行う。クリーニング工程では、二酸化炭素および水分を除去して得られるゼロガスを生成し、生成したゼロガスを濃縮カラム3に流してクリーニングを行う。   When the sampling process is completed, a cleaning process is performed next. In the cleaning step, zero gas obtained by removing carbon dioxide and moisture is generated, and cleaning is performed by flowing the generated zero gas through the concentration column 3.

図4は、ステップS3のクリーニング工程におけるVOC測定装置1の動作を説明するための図である。   FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the VOC measurement device 1 in the cleaning process of step S3.

クリーニング工程では、質量流量制御装置6とエアポンプ7とが動作することにより一定の流量で環境大気が取り込まれ、取り込まれた大気は、フィルタ2を通り、濃縮カラム3を通らずに、動作している、第1酸化触媒カラム8、二酸化炭素吸収器9および第1半透膜除湿器10を通って、ゼロガスが生成される。生成されたゼロガスを濃縮カラム3に流過させ、第2酸化触媒カラム11、第2半透膜除湿器12およびNDIR測定器13を流過して装置外に排気される。濃縮カラム3にゼロガスを流過させることで、濃縮カラム3を洗浄する。   In the cleaning process, the mass air flow control device 6 and the air pump 7 are operated so that the ambient air is taken in at a constant flow rate, and the taken-in air operates without passing through the filter 2 and the concentration column 3. Through the first oxidation catalyst column 8, the carbon dioxide absorber 9 and the first semipermeable membrane dehumidifier 10, zero gas is generated. The generated zero gas is allowed to flow through the concentration column 3, and is passed through the second oxidation catalyst column 11, the second semipermeable membrane dehumidifier 12 and the NDIR measuring device 13 and exhausted outside the apparatus. The concentration column 3 is washed by allowing zero gas to flow through the concentration column 3.

クリーニング工程では、加熱ヒータ4および冷却ファン5は、動作させず、バルブV1、V2、V4,V6,V7も動作させない。バルブV3、V7,V5は動作させることにより、第1酸化触媒カラム8、二酸化炭素吸収器9、第1半透膜除湿器10、第2酸化触媒カラム11、第2半透膜除湿器12およびNDIR測定器13を動作させて環境大気を通過させ、取り込んだ大気からゼロガスを生成する。   In the cleaning process, the heater 4 and the cooling fan 5 are not operated, and the valves V1, V2, V4, V6, and V7 are not operated. By operating the valves V3, V7, V5, the first oxidation catalyst column 8, the carbon dioxide absorber 9, the first semipermeable membrane dehumidifier 10, the second oxidation catalyst column 11, the second semipermeable membrane dehumidifier 12 and The NDIR measuring device 13 is operated to pass the ambient air, and zero gas is generated from the taken air.

クリーニング工程は、濃縮カラム3を洗浄するために数分間行う。本実施形態では、たとえば2分間である。   The cleaning process is performed for several minutes to wash the concentration column 3. In this embodiment, it is 2 minutes, for example.

クリーニング工程が終了すると、次に第1バックフラッシュ工程を行う。第1バックスラッシュ工程では、濃縮カラム3にサンプリング工程とは逆向きにキャリアガスを流して濃縮させたVOCを濃縮カラム3から脱離させて流出させる。   When the cleaning process is completed, a first backflush process is performed next. In the first backslash step, the VOC concentrated by flowing a carrier gas through the concentration column 3 in the opposite direction to the sampling step is desorbed from the concentration column 3 and flows out.

図5は、ステップS4の第1バックフラッシュ工程におけるVOC測定装置1の動作を説明するための図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the VOC measurement device 1 in the first backflushing process of step S4.

第1バックフラッシュ工程では、質量流量制御装置6とエアポンプ7とが動作することにより一定の流量で環境大気が取り込まれ、取り込まれた大気は、フィルタ2を通り、濃縮カラム3を通らずに、動作している、第1酸化触媒カラム8、二酸化炭素吸収器9および第1半透膜除湿器10を通って、キャリアガス(ゼロガス)が生成される。一方、加熱ヒータ4を動作させて濃縮カラム3を加熱し、濃縮されたVOCの脱離を促進させてキャリアガスを濃縮カラム3に流過させる。キャリアガスによって高濃度のVOCを濃縮カラム3から流出させることができる。高濃度のVOCを含むキャリアガスが第2酸化触媒カラム11に流入すると、VOCが酸化されて二酸化炭素が発生する。発生した二酸化炭素を含むキャリアガスは、第2半透膜除湿器12を通って水分が除去され、NDIR測定器13で二酸化炭素量が測定されて装置外に排気される。   In the first backflush process, the atmospheric air is taken in at a constant flow rate by the operation of the mass flow controller 6 and the air pump 7, and the taken-in air passes through the filter 2 and does not pass through the concentration column 3, A carrier gas (zero gas) is generated through the operating first oxidation catalyst column 8, carbon dioxide absorber 9 and first semipermeable membrane dehumidifier 10. On the other hand, the heater 4 is operated to heat the concentration column 3, and the desorption of the concentrated VOC is promoted so that the carrier gas flows through the concentration column 3. A high concentration of VOC can be caused to flow out of the concentration column 3 by the carrier gas. When a carrier gas containing a high concentration of VOC flows into the second oxidation catalyst column 11, the VOC is oxidized and carbon dioxide is generated. The generated carrier gas containing carbon dioxide has its moisture removed through the second semipermeable membrane dehumidifier 12, the amount of carbon dioxide is measured by the NDIR measuring device 13, and is exhausted outside the apparatus.

第1バックフラッシュ工程では、冷却ファン5は、動作させず、バルブV1,V2,V5,V7,V8も動作させない。加熱ヒータ4を動作させて濃縮カラム3を加熱し、バルブV3、V6,V4を動作させ、第1酸化触媒カラム8、二酸化炭素吸収器9、第1半透膜除湿器10を動作させて環境大気を通過させ、キャリアガスを生成させる。生成したキャリアガスを、加熱された濃縮カラム3に流過させ、濃縮された高濃度のVOCを含むキャリアガスを、動作している、第2酸化触媒カラム11、第2半透膜除湿器12およびNDIR測定器13に通過させて、二酸化炭素量が測定される。   In the first backflush process, the cooling fan 5 is not operated, and the valves V1, V2, V5, V7, and V8 are not operated. The heater 4 is operated to heat the concentration column 3, the valves V3, V6, and V4 are operated, and the first oxidation catalyst column 8, the carbon dioxide absorber 9, and the first semipermeable membrane dehumidifier 10 are operated. Pass air through to generate carrier gas. The generated carrier gas is allowed to flow through the heated concentration column 3, and the second carrier catalyst column 11 and the second semipermeable membrane dehumidifier 12 operating the concentrated carrier gas containing high-concentration VOC are operated. And it passes through the NDIR measuring device 13 and the amount of carbon dioxide is measured.

第1バックフラッシュ工程は、濃縮カラム3から短時間でVOCを流出させるために数分間行う。本実施形態では、たとえば4分間である。   The first backflush process is performed for several minutes in order to allow VOC to flow out of the concentration column 3 in a short time. In this embodiment, it is 4 minutes, for example.

第1バックフラッシュ工程が終了すると、次に第2バックフラッシュ工程を行う。第2バックスラッシュ工程では、第1バックフラッシュと同様に濃縮カラム3にサンプリング工程とは逆向きにキャリアガスを流し、冷却ファン5によって濃縮カラム3を冷却する。   When the first backflush process is completed, a second backflush process is performed next. In the second backslash step, the carrier gas is allowed to flow through the concentration column 3 in the opposite direction to the sampling step in the same manner as in the first backflush, and the concentration column 3 is cooled by the cooling fan 5.

ステップS5の第2バックフラッシュ工程におけるVOC測定装置1の動作は、図5と同じである。   The operation of the VOC measurement device 1 in the second backflush process in step S5 is the same as that in FIG.

第2バックフラッシュ工程では、質量流量制御装置6とエアポンプ7とが動作することにより一定の流量で環境大気が取り込まれ、取り込まれた大気は、フィルタ2を通り、濃縮カラム3を通らずに、動作している、第1酸化触媒カラム8、二酸化炭素吸収器9および第1半透膜除湿器10を通って、キャリアガスが生成される。生成したキャリアガスを濃縮カラム3に流過させるとともに、冷却ファン5を動作させて濃縮カラム3を冷却する。濃縮カラム3を流過したキャリアガスは、動作していない、第2酸化触媒カラム11、第2半透膜除湿器12およびNDIR測定器13を通過し、装置外へと排気される。   In the second backflush process, the atmospheric air is taken in at a constant flow rate by the operation of the mass flow controller 6 and the air pump 7, and the taken-in air passes through the filter 2 and does not pass through the concentration column 3, Carrier gas is generated through the operating first oxidation catalyst column 8, carbon dioxide absorber 9 and first semipermeable membrane dehumidifier 10. The generated carrier gas is allowed to flow through the concentration column 3 and the cooling fan 5 is operated to cool the concentration column 3. The carrier gas that has flowed through the concentration column 3 passes through the second oxidation catalyst column 11, the second semipermeable membrane dehumidifier 12, and the NDIR measurement device 13 that are not in operation, and is exhausted outside the apparatus.

第2バックフラッシュ工程では、加熱ヒータ4は、動作させず、バルブV1,V2,V5,V7,V8も動作させない。冷却ファン5を動作させて濃縮カラム3を冷却してVOC1酸化触媒カラム8、二酸化炭素吸収器9、第1半透膜除湿器10を動作させることにより取り込んだ大気からキャリアガスを生成する。生成したキャリアガスを、冷却中の濃縮カラム3に流過させ、動作していない、第2酸化触媒カラム11、第2半透膜除湿器12およびNDIR測定器13に通過させる。   In the second backflushing process, the heater 4 is not operated, and the valves V1, V2, V5, V7, and V8 are not operated. By operating the cooling fan 5 to cool the concentration column 3 and operating the VOC1 oxidation catalyst column 8, the carbon dioxide absorber 9 and the first semipermeable membrane dehumidifier 10, carrier gas is generated from the air taken in. The produced carrier gas is allowed to flow through the cooling concentration column 3 and is passed through the second oxidation catalyst column 11, the second semipermeable membrane dehumidifier 12 and the NDIR measuring device 13 which are not operating.

第2バックフラッシュ工程は、濃縮カラム3を冷却するために数分間行う。本実施形態では、たとえば5分間である。   The second backflushing process is performed for several minutes to cool the concentration column 3. In this embodiment, it is 5 minutes, for example.

ステップS6では、VOC出力工程を行う。VOC出力工程では、第1バックフラッシュ工程でNDIR測定器13によって測定された二酸化炭素量に基づき炭素換算のVOC量として出力する。なお、VOC出力工程は、第2バックフラッシュ工程後に行う必要はなく、第1バックフラッシュ工程と同時に行う、すなわち、第1バックフラッシュ工程でNDIR測定器13によって二酸化炭素量を測定するとともに炭素換算のVOC量を出力してもよい。また、第1バックフラッシュ工程後に、第2バックフラッシュ工程と同時に行う、すなわち、濃縮カラム3を冷却しつつ、炭素換算のVOC量を出力してもよい。   In step S6, a VOC output process is performed. In the VOC output step, a VOC amount in terms of carbon is output based on the amount of carbon dioxide measured by the NDIR measuring device 13 in the first backflush step. The VOC output process does not need to be performed after the second backflush process, and is performed at the same time as the first backflush process, that is, the amount of carbon dioxide is measured by the NDIR measuring instrument 13 in the first backflush process and is converted into carbon. The amount of VOC may be output. Further, after the first backflushing process, it may be performed simultaneously with the second backflushing process, that is, while the concentration column 3 is cooled, the carbon-converted VOC amount may be output.

以上のように本発明では、環境大気中のVOCを濃縮カラム3で濃縮し、濃縮されたVOCの濃縮カラム3からの脱離が促進され、高濃度のVOCが酸化されて高濃度の二酸化炭素が発生し、NDIR測定器で測定される。測定対象が高濃度であるので、NDIR測定器で測定することができ、さらに含酸素炭化水素を含むVOCを測定することができる。   As described above, according to the present invention, VOCs in the ambient air are concentrated by the concentration column 3, the desorption of the concentrated VOCs from the concentration column 3 is promoted, and the high concentration VOC is oxidized to form a high concentration carbon dioxide. Is generated and measured with an NDIR measuring instrument. Since the measurement object has a high concentration, it can be measured with an NDIR measuring instrument, and further, VOC containing oxygen-containing hydrocarbons can be measured.

(実施例)
本発明のVOC測定装置1を用いて複数の炭化水素化合物について測定を行った。比較対象のためにFID法を用いた非メタン炭化水素計を用いて同じ炭化水素化合物について測定を行った。
(Example)
A plurality of hydrocarbon compounds were measured using the VOC measuring device 1 of the present invention. For comparison, the same hydrocarbon compound was measured using a non-methane hydrocarbon meter using the FID method.

VOC測定装置1は、30分サイクルで測定し、非メタン炭化水素計の測定条件は、6分サイクルで測定した。VOC測定装置1は、サンプリング工程を流速500mL/minで18分間とし、9000mLの大気を取り込んでサンプリングした。クリーニング工程を4分間とし、第1バックフラッシュ工程を4分間、第2バックフラッシュ工程を2分間とし、待機時間を2分間とした。   The VOC measurement device 1 was measured with a 30-minute cycle, and the measurement conditions of the non-methane hydrocarbon meter were measured with a 6-minute cycle. The VOC measurement apparatus 1 sampled by sampling 9000 mL of air at a flow rate of 500 mL / min for 18 minutes. The cleaning process was 4 minutes, the first backflush process was 4 minutes, the second backflush process was 2 minutes, and the waiting time was 2 minutes.

測定対象の炭化水素化合物は、無水マレイン酸、トルエン、無水シトラコン酸、ホルムアルデヒド、メチルグリオキサールとした。   The hydrocarbon compounds to be measured were maleic anhydride, toluene, citraconic anhydride, formaldehyde, and methylglyoxal.

図6および図7は、炭化水素化合物の測定結果を示すグラフである。図6には、無水マレイン酸、トルエンの測定結果を示しており、図7には、無水シトラコン酸、ホルムアルデヒド、メチルグリオキサールの測定結果を示している。図6および図7において左側が本発明のVOC測定装置1の測定結果であり、右側が非メタン炭化水素計の測定結果である。   6 and 7 are graphs showing measurement results of hydrocarbon compounds. FIG. 6 shows the measurement results of maleic anhydride and toluene, and FIG. 7 shows the measurement results of citraconic anhydride, formaldehyde, and methylglyoxal. 6 and 7, the left side is the measurement result of the VOC measurement device 1 of the present invention, and the right side is the measurement result of the non-methane hydrocarbon meter.

トルエンおよびメチルグリオキサールについては、本発明および非メタン炭化水素計いずれの測定結果でも炭化水素化合物を示すピークが見られ、測定可能であることがわかる。   As for toluene and methylglyoxal, a peak indicating a hydrocarbon compound is observed in both the measurement results of the present invention and the non-methane hydrocarbon meter, indicating that measurement is possible.

無水マレイン酸、無水シトラコン酸およびホルムアルデヒドについては、非メタン炭化水素計の測定結果では、炭化水素化合物を示すピークは見られず、無水マレイン酸、無水シトラコン酸およびホルムアルデヒドなどの含酸素炭化水素は測定できないことがわかる。これに対して、本発明の測定結果では炭化水素化合物を示すピークが見られ、無水マレイン酸、無水シトラコン酸およびホルムアルデヒドなどの含酸素炭化水素も測定可能であることがわかる。   For maleic anhydride, citraconic anhydride and formaldehyde, the non-methane hydrocarbon meter does not show a peak indicating a hydrocarbon compound, and oxygenated hydrocarbons such as maleic anhydride, citraconic anhydride and formaldehyde are measured. I understand that I can't. On the other hand, in the measurement result of the present invention, a peak indicating a hydrocarbon compound is observed, and it can be seen that oxygen-containing hydrocarbons such as maleic anhydride, citraconic anhydride and formaldehyde can also be measured.

複数の炭化水素化合物について、凡その発生量と収率の測定結果を表1に示す。

Figure 2017122661
Table 1 shows the measurement results of the amount of yield and yield of a plurality of hydrocarbon compounds.
Figure 2017122661

Figure 2017122661
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収率は、以下のように測定および算出した。
炭化水素化合物を皿もしくはビーかに入れ、これを水浴、砂浴槽にいれて、ガス流量V1(L/min)のゼロガスを通気させることにより、炭化水素化合物を昇華もしくは気化させて、炭化水素化合物を含んだガスを発生させる。このときに発生させる炭化水素化合物は比較的高濃度であるので、カラム濃縮を省略し、そのまま酸化触媒カラムおよび除湿器を通し、NDIR測定器でVOC濃度を測定し、C1(gC/L)とする。低濃度の炭化水素化合物は、上記で発生させた比較的高濃度のVOCガスに対して、大量のセロガスV2(L/min)により希釈する。希釈したときの発生濃度C2(gC/L)は、下記式により算出される。
C2=C1×V1/(V1+V2)
カラムを通過させるガス流量V3(L/min)と時間T(min)とから、カラムを通過した炭化水素化合物の炭素量CA(g)は、下記式により算出される。
CA=T×C2×V3
NDIR測定器の出力C3(gC/L)でNDIR測定器を通過する流量NDIR測定器(L/min)を、ピークの出現時間で積分すれば、NDIR測定器を通過した炭素量CA’は、下記式により算出される。
CA’=∫(C3)(V3)dt
得られたCAおよびCA’に基づき、収率(%)が下記式により算出される。
収率(%)=CA’/CA×100
収率の評価は、表2に示すように、測定結果に応じた記号によって表1に示している。
The yield was measured and calculated as follows.
Put the hydrocarbon compound in a dish or bee, put it in a water bath or sand tub, and ventilate the zero gas with a gas flow rate V1 (L / min) to sublimate or vaporize the hydrocarbon compound. A gas containing is generated. Since the hydrocarbon compound generated at this time has a relatively high concentration, the column concentration is omitted, the oxidation catalyst column and the dehumidifier are passed through as they are, the VOC concentration is measured with an NDIR measuring instrument, and C1 (gC / L) and To do. The low concentration hydrocarbon compound is diluted with a large amount of cellogas V2 (L / min) with respect to the relatively high concentration VOC gas generated above. The generation concentration C2 (gC / L) when diluted is calculated by the following formula.
C2 = C1 × V1 / (V1 + V2)
From the gas flow rate V3 (L / min) passing through the column and the time T (min), the carbon amount CA (g) of the hydrocarbon compound passing through the column is calculated by the following equation.
CA = T × C2 × V3
If the flow rate NDIR measuring device (L / min) passing through the NDIR measuring device with the output C3 (gC / L) of the NDIR measuring device is integrated with the peak appearance time, the carbon amount CA ′ passing through the NDIR measuring device is Calculated by the following formula.
CA ′ = ∫ (C3) (V3) dt
Based on the obtained CA and CA ′, the yield (%) is calculated by the following formula.
Yield (%) = CA ′ / CA × 100
As shown in Table 2, the evaluation of the yield is shown in Table 1 with symbols corresponding to the measurement results.

本発明のVOC測定装置1の測定感度を評価するために、炭化水素を含まないゼロガスを用いて標準偏差の3倍の値を用いて検出限界を推定した。VOC測定装置1の検出限界は8.4ppbC、非メタン炭化水素に対しての検出限界は10ppbC程度であった。通常、カラムによる濃縮を行わずに、NDIR測定器を用いたCOの検出を行うVOC検出器の検出限界は500ppbC程度であるので、本発明のVOC測定装置1の感度が極めて高いことがわかる。このように本発明のVOC測定装置1の測定感度が高いのは、濃縮カラムでのVOCの濃縮による。 In order to evaluate the measurement sensitivity of the VOC measurement device 1 of the present invention, the detection limit was estimated using a value three times the standard deviation using zero gas that does not contain hydrocarbons. The detection limit of the VOC measurement device 1 was 8.4 ppbC, and the detection limit for non-methane hydrocarbons was about 10 ppbC. Usually, since the detection limit of a VOC detector that detects CO 2 using an NDIR measuring instrument without concentration by a column is about 500 ppbC, it can be seen that the sensitivity of the VOC measuring device 1 of the present invention is extremely high. . Thus, the measurement sensitivity of the VOC measurement device 1 of the present invention is high due to the concentration of VOC in the concentration column.

サンプリング時間18分で第1バックフラッシュ工程4分間のうちの約30秒間程度でVOCの大部分が濃縮カラムから脱離し、溶出時間から30〜40倍の濃縮が行われていることが推定される。そこで、複数の炭化水素化合物について、溶出したCOのピーク値の1/2になる半値幅の時間内に出力される平均炭素濃度と、発生させた平均濃度とから、下記式により見かけの濃縮倍率を算出した。
見かけの濃縮倍率=A/B
ここで、Aは、半値幅の時間内に出力される平均炭素濃度であり、Bは、発生させた平均炭素濃度である。結果を表3に示す。
It is estimated that most of the VOC is desorbed from the concentration column in about 30 seconds out of the 4 minutes of the first backflush process at a sampling time of 18 minutes, and concentration is performed 30 to 40 times from the elution time. . Therefore, for a plurality of hydrocarbon compounds, the apparent concentration is calculated according to the following formula from the average carbon concentration output within a half-width time that is ½ of the peak value of eluted CO 2 and the generated average concentration. Magnification was calculated.
Apparent concentration ratio = A / B
Here, A is the average carbon concentration output within the half-width time, and B is the generated average carbon concentration. The results are shown in Table 3.

Figure 2017122661
Figure 2017122661

表3に示すように、本発明のVOC測定装置1は、カラム濃縮によって、感度よく測定できることがわかった。単にNDIR測定器と触媒カラムとの組み合わせでは到底検出できないような濃度についても本発明のVOC測定装置1では測定が可能となることがわかった。なお、化合物の種類によって濃縮倍率が異なるのは、第1バックフラッシュ工程でピークの出現が異なり、回収率とともに、一気に溶出される物質は見かけ濃縮倍率が高くなる。   As shown in Table 3, it was found that the VOC measurement device 1 of the present invention can be measured with high sensitivity by column concentration. It has been found that the VOC measurement apparatus 1 of the present invention can measure a concentration that cannot be detected by simply combining the NDIR measuring instrument and the catalyst column. Note that the concentration ratio varies depending on the type of compound. The appearance of a peak differs in the first backflush process, and the apparent concentration ratio of a substance eluted at a stretch increases with the recovery rate.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図8〜10は、本発明の他の実施形態であるVOC測定装置1Aの構成およびを示す図である。本実施形態では、第2酸化触媒カラム11と第2半透膜除湿器12との間に三方切替バルブV9を設け、第2酸化触媒カラム11を迂回する流路を設けている点が、図1に示す実施形態のVOC測定装置1と異なっており、その他の構成は同じであるので、同じ参照符号を付して説明は省略する。   Next, another embodiment of the present invention will be described. FIGS. 8-10 is a figure which shows the structure of 1 A of VOC measuring apparatuses which are other embodiment of this invention, and. In the present embodiment, a three-way switching valve V9 is provided between the second oxidation catalyst column 11 and the second semipermeable membrane dehumidifier 12, and a flow path that bypasses the second oxidation catalyst column 11 is provided. 1 is the same as the VOC measurement apparatus 1 of the embodiment shown in FIG. 1, and the other configurations are the same.

三方切替バルブV9によって、第1半透膜除湿器10を通過したガスが、第2酸化触媒カラム11を通過する場合と、通過しない場合とに切り替えることができる。サンプリング工程、クリーニング工程および第1バックフラッシュ工程において、第2酸化触媒カラム11を通過させないようにVOC測定装置1Aを動作させることができる。   The gas that has passed through the first semipermeable membrane dehumidifier 10 can be switched between the case of passing through the second oxidation catalyst column 11 and the case of not passing through the three-way switching valve V9. In the sampling process, the cleaning process, and the first backflush process, the VOC measurement device 1A can be operated so as not to pass through the second oxidation catalyst column 11.

第2酸化触媒カラム11を通過させない場合、サンプリング工程、クリーニング工程および第1バックフラッシュ工程を経て、濃縮カラム3によって濃縮されたVOCが酸化されないのでCOが発生せず、NDIR測定器13では、測定されない。これにより、いわゆるゼロベース測定を行うことが可能となる。本実施形態のVOC測定装置1Aでは、ゼロベース測定時に、第2酸化触媒カラム11を通過させないこと以外はサンプル測定と同じであるので、サンプル測定時とほぼ同一の条件でゼロベース測定を行うことができる。 When the second oxidation catalyst column 11 is not passed, the VOC concentrated by the concentration column 3 is not oxidized through the sampling process, the cleaning process, and the first backflush process, so that CO 2 is not generated, and the NDIR measuring instrument 13 Not measured. As a result, so-called zero-based measurement can be performed. In the VOC measurement device 1A of the present embodiment, the zero base measurement is performed under almost the same conditions as the sample measurement because it is the same as the sample measurement except that the second oxidation catalyst column 11 is not passed during the zero base measurement. Can do.

1,1A 揮発性有機化合物測定装置(VOC測定装置)
2 フィルタ
3 濃縮カラム
4 加熱ヒータ
5 冷却ファン
6 質量流量制御装置
7 エアポンプ
8 第1酸化触媒カラム
9 二酸化炭素吸収器
10 第1半透膜除湿器
11 第2酸化触媒カラム
12 第2半透膜除湿器
13 NDIR測定器
1,1A Volatile Organic Compound Measuring Device (VOC Measuring Device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Filter 3 Concentration column 4 Heating heater 5 Cooling fan 6 Mass flow controller 7 Air pump 8 1st oxidation catalyst column 9 Carbon dioxide absorber 10 1st semipermeable membrane dehumidifier 11 2nd oxidation catalyst column 12 2nd semipermeable membrane dehumidification 13 NDIR measuring instrument

Claims (5)

環境大気に含まれる含酸素炭化水素を含む揮発性有機化合物量を測定する揮発性有機化合物測定装置であって、
環境大気を取り込む大気取込部と、
前記大気取込部によって取り込んだ大気に含まれる揮発性有機化合物を吸着して濃縮する濃縮カラムと、
濃縮された揮発性有機化合物の前記濃縮カラムからの脱離を促進する脱離促進部と、
前記濃縮カラムから脱離した揮発性有機化合物を、酸化触媒の存在下で酸化させて二酸化炭素を発生させる触媒酸化部と、
前記触媒酸化部で発生した二酸化炭素量を非分散形赤外線吸収法によって測定し、炭素換算の揮発性有機化合物量を出力する出力部と、を備えることを特徴とする揮発性有機化合物測定装置。
A volatile organic compound measuring device that measures the amount of volatile organic compounds containing oxygenated hydrocarbons contained in the ambient air,
An air intake section for taking in the atmospheric air;
A concentration column for adsorbing and concentrating volatile organic compounds contained in the air taken in by the air take-in part;
A desorption promoting part that promotes desorption of the concentrated volatile organic compound from the concentration column;
A catalytic oxidation unit that oxidizes a volatile organic compound desorbed from the concentration column in the presence of an oxidation catalyst to generate carbon dioxide;
A volatile organic compound measuring device comprising: an output unit that measures the amount of carbon dioxide generated in the catalytic oxidation unit by a non-dispersive infrared absorption method and outputs a carbon-converted volatile organic compound amount.
前記脱離促進部は、前記濃縮カラムを加熱して揮発性有機化合物の前記濃縮カラムからの脱離を促進させることを特徴とする請求項1記載の揮発性有機化合物測定装置。   The volatile organic compound measuring apparatus according to claim 1, wherein the desorption promoting unit heats the concentration column to promote desorption of the volatile organic compound from the concentration column. 前記脱離促進部が、前記濃縮カラムを加熱して揮発性有機化合物が前記濃縮カラムから脱離したのち、前記濃縮カラムを冷却する冷却部を備えることを特徴とする請求項2記載の揮発性有機化合物測定装置。   The volatile property according to claim 2, wherein the desorption promoting unit includes a cooling unit that cools the concentration column after the volatile organic compound is desorbed from the concentration column by heating the concentration column. Organic compound measuring device. 前記大気取込部によって取り込んだ大気から二酸化炭素および水分を除去したゼロガスを生成するゼロガス生成部と、
前記濃縮カラムに、前記ゼロガス生成部で生成されたゼロガスを流過させて前記濃縮カラムを洗浄することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の揮発性有機化合物測定装置。
A zero gas generation unit that generates zero gas from which carbon dioxide and moisture have been removed from the atmosphere taken in by the air intake unit;
The volatile organic compound measuring apparatus according to claim 1, wherein the concentration column is washed by causing the zero gas generated by the zero gas generation unit to flow through the concentration column.
環境大気に含まれる含酸素炭化水素を含む揮発性有機化合物量を測定する揮発性有機化合物測定方法であって、
環境大気を取り込む大気取込工程と、
取り込んだ大気に含まれる揮発性有機化合物を濃縮カラムに吸着させて濃縮する濃縮工程と、
濃縮された揮発性有機化合物を前記濃縮カラムから脱離させる脱離工程であって、脱離が促進される脱離工程と、
脱離した揮発性有機化合物を、酸化触媒の存在下で酸化させて二酸化炭素を発生させる触媒酸化工程と、
発生した二酸化炭素量を非分散形赤外線吸収法によって測定し、炭素換算の揮発性有機化合物量を出力する出力工程と、を有することを特徴とする揮発性有機化合物測定方法。
A volatile organic compound measuring method for measuring the amount of volatile organic compounds containing oxygenated hydrocarbons contained in environmental air,
An air intake process for capturing environmental air;
A concentration step in which volatile organic compounds contained in the taken-in air are adsorbed on a concentration column and concentrated;
A desorption step of desorbing the concentrated volatile organic compound from the concentration column, wherein the desorption step promotes desorption;
A catalytic oxidation step in which desorbed volatile organic compounds are oxidized in the presence of an oxidation catalyst to generate carbon dioxide;
An output step of measuring the amount of generated carbon dioxide by a non-dispersive infrared absorption method and outputting the amount of a volatile organic compound in terms of carbon, and a method for measuring a volatile organic compound.
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