JP4186290B2 - Sample introduction device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に水中の揮発性有機化合物の分析に用いて好適なガスクロマトグラフに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、地下水、河川水、或いは工場排水中のジクロロメタン等の有機塩素系溶剤に対する分析需要が高まっている。従来、これらの水中の微量揮発性有機化合物の濃度を測定するには、分析法としてはガスクロマトグラフィが一般的に用いられるが、これに試料を導入する方法としてヘッドスペース法が知られている。ヘッドスペース法は、試料水をセプタム蓋付きの試料ビンに上部に若干の空間を残した状態で封入し、これを所定の温度で所定時間保温した後、上部空間(ヘッドスペース)の気体をシリンジで採取して分析する方法である。分析の目的成分と水との蒸気圧の差を利用して、目的成分を液相(水中)から気相(ヘッドスペース)に取り出すことによって、ガスクロマトグラフィに適した気相でのサンプリングを可能にするものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ヘッドスペース法は、上記のように、比較的簡単な手法で水中の揮発成分をサンプリングすることができるが、分析目的成分の気相中濃度と液相中濃度が平衡するのに長時間を要する。また、水中にも目的成分がある程度残ることによって気液平衡が成立するのであるから、水中の目的成分を全量取り出すことはできない。さらに、保温温度や保温時間を厳密に管理しないと十分な定量性を確保することができない、といういくつかの問題があった。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、水中の微量揮発性有機化合物をより短時間で、しかもほぼ全量を気相中に取り出して導入することができるガスクロマトグラフを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、ポンプによって送液されている揮発性有機化合物を含む試料水を加熱して気化させる気化器と、その出口側で前記試料水が気化した蒸気流に一定流量の不活性ガスを混合させるガス供給部と、これらの混合気流を冷却し水分を凝縮させる凝縮器と、凝縮水をガスから分離するセパレータとを備え、前記ガス成分を導入することを特徴としたガスクロマトグラフである。
【0005】
本発明になるガスクロマトグラフは、試料水を全量気化させて水蒸気とし、これに不活性ガスを混合した後、冷却して水分を凝縮除去することにより、微量の分析目的成分を気相として取り出す方法を用いているために、目的成分はほぼ全量が気相中に残るので定量性が高い。また、処理に要する時間も大幅に短縮される。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図1に示す。図において1は定流量で送液する特性を持つポンプ(例えば、シリンジポンプ等)であって、試料容器2から試料水を気化器10に向けて1分間に数ml程の流量で送り出す。
【0007】
気化器10は一種の熱交換機であって、その内部の加熱コイル11は図示しない電熱ヒータにより、またはスチーム等の熱媒体によって加熱されているので、その中を流れる検水は周囲から熱を受けて気化し、水蒸気となって調圧室12に入る。調圧室12は気化に伴う圧力の急上昇を緩和し、また、不均一な気化による圧力変動を吸収して圧力を平滑化する役割を担う容器であり、気化器10の内部にあって加熱コイル11と同様に加熱されている。加熱コイル11内で十分に気化されずに残った水滴などもここで分離される。調圧室12を出た水蒸気の流れに、ガスボンベ3から供給される不活性ガス(ヘリウム、窒素等)が流量調整器4で一定流量に調整されて合流し、続いて、凝縮器20に入る。
【0008】
凝縮器20もまた熱交換機であって、その内部は冷却水23が、図示しないポンプによって強制循環されているので、冷却コイル21内を通る気体は冷却され、水蒸気は凝縮して水に戻り、セパレータ22に落ちる。セパレータ22の底部の排出口22bに設けたドレインバルブ24はこの時点では閉じているので、凝縮水はセパレータ22の底に溜まり、残りのガス成分(不活性ガスと試料水中の揮発性有機物質)はセパレータ22の上部の出口22aから流出し、ガスクロマトグラフ30に入る。即ち、ガスクロマトグラフ30のサンプル配管25(僅かに残る水蒸気が凝縮しないように保温されている)を経て、6ポートのガスサンプリングバルブ32の実線で示す流路を通り、計量管33を満たして流れ、ベント36から排出される。
【0009】
ガスクロマトグラフ30のキャリアガスは、不活性ガスのガスボンベ3から流量調整器31で調整され、ガスサンプリングバルブ32を通ってカラム34、検出器35へと流れる。ガスサンプリングバルブ32が時計方向に角度で60度回転すると、流路は実線で示す状態から点線で示す状態に切り替わり、キャリアガスの流れは計量管33を経由するように変わるので、計量管33内に残された計量管33の内容積で定まる一定量の前記のガス成分(不活性ガスと試料水中の揮発性有機物質)はキャリアガスによってカラム34の方へ運ばれることでガスクロマトグラフ30におけるサンプリングが行われる。
【0010】
ここでサンプリングされたガス成分の中で、不活性ガスはキャリアガスと同じ物質であるから分析の対象とはならず、試料水に由来する微量の揮発性有機物質のみがカラム34で各成分に分離され、その量が検出器35で電気信号に変えられ、図示しない記録装置等で記録され、或いは分析データとして処理される。この種の分析においては、検出器35としては水素炎イオン化検出器、またはエレクトロンキャプチャ検出器が多く用いられるが、これらの検出器はそれぞれ有機物質、ハロゲン化合物に対して選択的に感度を有する。従って、ガス成分中に僅かに残った水蒸気が検出器に達しても、検出器35の選択性のためデータとして出力されることはない。定量は、標準物質の既知濃度の水溶液を導入してキャリブレーションをすることにより可能である。
【0011】
サンプリング後は、ガスクロマトグラフ30による分析が行われている間に、ドレインバルブ24を開いてセパレータ22に溜まった水を排出し、また、試料容器2は次に分析すべき試料水の試料容器に取り替えられる。試料容器2の交換はリキッドハンドラ等の自動装置を利用すれば自動化が可能であり、また、上記の一連の分析操作もプログラム制御装置によって自動的に行うことができる。
【0012】
上記の例では、ガスクロマトグラフ30で実際に分析される試料量は、計量管33の内容積相当量(一般に数ml)に過ぎないが、計量管の代わりに、吸着剤を充填した公知の捕集管を用いると、より大量の有機物質を取り込んで分析に供することが可能となるので、検出感度をさらに高め、より微量の成分まで定量できるようになる。
【0013】
以上述べたように、本発明は、試料水を連続的に流しながら加熱気化させた後、不活性ガスを混合し、冷却して水分を除くことにより水よりも沸点の低い分析目的成分を不活性ガス中に取り出してガスクロマトグラフに導入し、分析することを骨子とするものであるから、装置構成の細部については図1に例示するものに限定されることなく、様々な変形が考えられる。そのような変形は、請求項1に示す範囲内で本発明に包含される。
【0014】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、従来のヘッドスペース法では15〜60分を要していた水中の揮発性有機化合物の分析における前処理過程が、2〜3分で済むようになり、前処理を含めたトータルの分析時間を大幅に短縮することができる。それに加えて、試料水を一旦全量気化させるので、試料水中のほぼ全量の分析目的成分を気相中に取り出すことができ、従来法に比べて定量性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
1...ポンプ
2...試料容器
3...ガスボンベ
4...流量調整器
10...気化器
11...加熱コイル
12...調圧室
20...凝縮器
21...冷却コイル
22...セパレータ
30...ガスクロマトグラフ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a suitable gas chromatograph using a analysis of particular volatile organic compounds in water.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there is an increasing demand for analysis of organic chlorinated solvents such as dichloromethane in groundwater, river water, or factory effluent. Conventionally, gas chromatography is generally used as an analytical method to measure the concentration of these trace volatile organic compounds in water, but the headspace method is known as a method for introducing a sample into this. In the headspace method, sample water is sealed in a sample bottle with a septum lid while leaving some space at the top, and this is kept at a predetermined temperature for a predetermined time, and then the gas in the upper space (headspace) is syringed. It is a method of collecting and analyzing with. Using the difference in vapor pressure between the target component of analysis and water, the target component is extracted from the liquid phase (in water) to the gas phase (headspace), enabling sampling in the gas phase suitable for gas chromatography. To do.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the headspace method can sample volatile components in water by a relatively simple method. However, it takes a long time to equilibrate the concentration in the gas phase and the concentration in the liquid phase of the analysis target component. . Further, since the target component remains in water to some extent, gas-liquid equilibrium is established, so that the total amount of the target component in water cannot be extracted. Furthermore, there are some problems that sufficient quantitativeness cannot be ensured unless the temperature and temperature are strictly controlled. The present invention has been made in view of such circumstances, provide a gas chromatograph can be more quickly in water of trace volatile organic compounds, yet be introduced taking out almost all in the vapor phase The purpose is to do.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a vaporizer that heats and vaporizes sample water containing a volatile organic compound that is fed by a pump, and a vapor flow that vaporizes the sample water on the outlet side thereof. wherein a gas supply portion for mixing the inert gas at a constant flow rate, a condenser to cool the mixed gas stream to condense water, the condensed water and a separator for separating from the gas, introducing said gas component It is a gas chromatograph .
[0005]
The gas chromatograph according to the present invention is a method for extracting a trace amount of a target component for analysis as a gas phase by vaporizing the whole sample water to form water vapor, mixing it with an inert gas, and cooling to condense and remove the water. Therefore, almost all of the target component remains in the gas phase, so the quantitative property is high. Also, the time required for processing is greatly reduced.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention is shown in FIG. In the figure,
[0007]
The vaporizer 10 is a kind of heat exchanger, and the heating coil 11 in the vaporizer 10 is heated by an electric heater (not shown) or by a heat medium such as steam. Vaporizes into the
[0008]
The
[0009]
The carrier gas of the gas chromatograph 30 is adjusted from the
[0010]
Among the gas components sampled here, the inert gas is the same substance as the carrier gas, so it is not subject to analysis, and only a small amount of volatile organic substances derived from the sample water are included in each component in the
[0011]
After the sampling, while the analysis by the gas chromatograph 30 is being performed, the
[0012]
In the above example, the amount of sample actually analyzed by the gas chromatograph 30 is only an amount equivalent to the internal volume of the measuring tube 33 (generally several ml), but instead of the measuring tube, a known trap packed with an adsorbent is used. When a collecting tube is used, a larger amount of an organic substance can be taken in and used for analysis, so that detection sensitivity can be further increased and even a trace amount of components can be quantified.
[0013]
As described above, according to the present invention, an analysis target component having a boiling point lower than that of water is eliminated by mixing and cooling an inert gas after sample water is continuously flowed and then cooling to remove moisture. Since it is essential to take it out into the active gas, introduce it into the gas chromatograph and analyze it, the details of the device configuration are not limited to those illustrated in FIG. 1, and various modifications are conceivable. Such variations are encompassed by the present invention within the scope of
[0014]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the pretreatment process in the analysis of volatile organic compounds in water, which required 15 to 60 minutes in the conventional headspace method, can be completed in 2 to 3 minutes. Thus, the total analysis time including pre-processing can be greatly shortened. In addition, since the entire amount of the sample water is vaporized once, almost the entire amount of the analysis target component in the sample water can be taken out into the gas phase, which is superior in quantitative performance as compared with the conventional method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
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JP01218999A Expired - Lifetime JP4186290B2 (en) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | Sample introduction device |
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