JP4699005B2 - ガスクロマトグラフ及びガスクロマトグラフ分析方法 - Google Patents
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Description
特に、従来におけるガスクロマトグラフの試料注入部は、通常1〜2μl程度しか試料を注入することができず、例えば極低濃度のPCB量を計測することが困難であるという問題がある。
また、前処理することにより、試料中に存在する水、洗浄液、絶縁油等の共雑物を効率良く除去し、さらに、高精度な分析を行うことができる。
本発明による実施の形態に係るガスクロマトグラフの概略について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施の形態に係るガスクロマトグラフの一例を示す概略図である。
図1に示すように、本実施の形態にかかるガスクロマトグラフ100は、試料13を大量注入する試料注入部10と、分離カラム11と、検出器12とを備え、注入された試料13を気化し、ガスクロマトグラフ分析するガスクロマトグラフであって、前記試料注入部10が、試料注入部本体21と、該試料注入部本体21内に配設され、キャリアガス22を導入するキャリアガス導入管23を備えると共に、前記分離カラム11と連通し、内部に注入された試料13を貯留する試料インサート管24と、前記試料注入部本体21を加熱する加熱装置25と、前記試料インサート管24に形成され、前記加熱装置25の加熱により気化した気化ガス26を試料インサート管24から排出する気化ガス排出部27と、試料注入部本体21に設けられ、前記気化ガス26を外部へ排出する排出管28と、を具備するものである。
この急速加熱装置としては、例えば赤外線加熱炉を例示することができる。
図3に示すように、試料13には溶剤(図中丸印)と分析対象物(図中星印)と不純物(四角印)とが混入しているとする。
(1)先ず、例えば40μlの試料13を試料インサート管21内に注入する。
(2)次に、加熱装置25で温度を50℃前後の低温に保持する。この際、排出管28に介装されたバルブ28aは開放しておく。この低温加熱により、試料13中の溶媒成分等と低沸点成分の一部が気化し、低沸点成分の気化ガス26aとして外部へ排出される。この結果、溶媒等の低沸点成分が除去され、試料インサート管24内で試料濃縮がなされる。
(3)次に、バルブ28aを閉じ、加熱装置25により100℃/分の条件で急速加熱する。この際における加熱到達温度は300℃とした。この急速加熱により試料インサート管21内の圧力が膨張し、PCBの気化ガス26bが分離カラム11内に押込まれる。これによりガスクロマトグラフィー分析がなされ、検出器12で検出される。
(4)その後、300℃を保持したまま、排出管28のバルブ28aを開放することで、高温沸点成分の不純物の気化ガス26cを外部へ除去し、試料インサート管21内をクリーンナップする。
図4は前処理装置30の概略構成図である。図3に示すように、前処理装置30は、試料中の分析対象物(図中星印)31を吸着する吸着カラム32と、第1の溶媒33に溶解させた試料34を前記吸着カラム32に送給する第1のポンプ35bと、前記分析対象物31を吸着した吸着カラム32に前記第1の溶媒33よりも溶出力が大きな第2の溶媒36を送給する第2のポンプ37bと、第1の溶媒33と第2の溶媒36の通路を切替える第1の切換え部38と、溶出液の溶出路を切替える第2の切替え部39を具備してなるものである。そして、第1の溶媒33に溶解させた試料34中の分析対象物31を吸着カラム32で吸着させ、その後第2の溶媒36により分析対象物31を溶出し、ガスクロマトグラフ質量分析装置(GC/MS)200で分析するものである。本実施の形態では、洗浄液中に浮遊するSS成分及び非常に脂溶性の高い物質を除去するために、逆相カラム(ODSカラム)40を吸着カラム32の前段側に設けている。なお、図中符号41は試料導入部である。
なお、絶縁油が少ないPCBの分析の場合にはGPCカラムは不要である。
先ず、A操作においては、六方バルブ46を第1の溶媒33が吸着カラム32を図中左から右に送給するようにしており、B操作においては、六方バルブ46を切換えて、第2の溶媒36が吸着カラム32を図中右から左に送給するようにしており、吸着カラム32に吸着された分析対象物31を逆側から押し出すようにしている。
前処理装置30で前処理した後、GC/MS装置200で分析を行う。この分析のデータ60は演算装置61に送られ、ここで、分析結果を表示し、その後中央制御装置62に送られ、洗浄が的確になされているかを判断する。
また、従来のようなロット毎の公定分析が不要となり、分析に要する人件費、設備費、ランニングコストの低減を図ることができる。
模擬試料の調製としては、PCB汚染部材の洗浄溶剤として使用頻度の高いイソプロパノール中にPCBフリー電気絶縁油を5000mg/kg、PCB標準品(KC300:400:500:600=1:1:1:1 和光純薬工業社製)を0.3mg/kg、水およびNaOHを適量添加したものを模擬試料として調製した。
絶縁油中PCBを対象とした報告例において一般的である順相カラム、GPCカラム)、活性炭カラムや逆相カラムなど複数のカラムについて検討を行った。PCB溶出位置の確認には209種全PCB異性体混合標準品(AccuStandard,Inc.)を用い、全PCB異性体の溶出挙動および回収率について確認した。HPLCには島津製作所製「LC−10Aシステム」(商品名)を用い、模擬試料をオートサンプラにて導入、分離・精製状況を確認した。また精製対象物質が複数のため、複合カラムをカラムスイッチングにより効率よく分画できるようシステムを構築し、前処理から濃度測定までの一連の作業を自動化した。
洗浄液中のPCB測定において、昭和電工社製の「Shodex CLN Pak PAE−800カラム(300mm×8.0mm)」(商品名)(又は、PAE−2000カラム(300mm×20mm))を2本連結して吸着カラム32とした。試料100μl注入時においてPCBの定量に影響する絶縁油成分を99%以上除去できることが明らかとなった。
図9に示すように、絶縁油の妨害がなく、低塩素のPCBも良好に計測することができた。
よって、洗浄溶液中のPCBの濃度測定のみならず、PCB分解過程にて発生する様々な低塩素化PCB廃棄物の定量にも適用可能である。
10 試料注入部
11 分離カラム
12 検出器
13 試料
21 試料注入部本体
22 キャリアガス
23 キャリアガス導入管
24 試料インサート管
25 加熱装置
26 気化ガス
27 気化ガス排出部
28 排出管
Claims (11)
- 試料注入部と、分離カラムと、検出器とを備え、注入された試料を気化し、ガスクロマトグラフ分析するガスクロマトグラフであって、
前記試料注入部が、
試料注入部本体と、
該試料注入部本体内に配設され、キャリアガスを導入するキャリアガス導入管を備えると共に、前記分離カラムと連通し、内部に注入された試料を貯留する試料インサート管と、
前記試料注入部本体を加熱する加熱装置と、
前記試料インサート管に形成され、加熱装置の加熱により気化した気化ガスを試料インサート管から排出する気化ガス排出部と、
前記キャリアガス導入管よりも上方の試料注入部本体に設けられ、前記気化ガスを外部へ排出する排出管と、
を具備すると共に、
前記加熱装置が80〜150℃/分で急速加熱する急速昇温加熱装置であり、且つ
試料インサート管に注入する試料量が5μl〜60μlであることを特徴とするガスクロマトグラフ。 - 請求項1において、
試料インサート管に注入する試料中の不純物を除去する前処理する前処理装置を備えたことを特徴とするガスクロマトグラフ。 - 請求項2において、
前処理装置が、
試料中の分析対象物を吸着する吸着カラムと、
第1の溶媒に溶解させた試料を前記吸着カラムに送給する第1のポンプと、
前記分析対象物を吸着した吸着カラムに前記第1の溶媒よりも溶出力が大きな第2の溶媒を送給する第2のポンプと、
第1の溶媒と第2の溶媒の通路を切替える切換え部と、
を具備してなり、第1の溶媒に溶解させた試料中の分析対象物を吸着カラムで吸着させ、その後第2の溶媒により分析対象物を溶出することを特徴とするガスクロマトグラフ。 - 請求項3において、
前記第2の溶媒により溶出された分析対象物を精製するゲル濾過カラムを具備することを特徴とするガスクロマトグラフ。 - 請求項3又は4において、
前記吸着カラムの前段側に逆相クロマトグラフ用カラムを介装してなることを特徴とするガスクロマトグラフ。 - 請求項1乃至5のいずれか一つにおいて、
試料が、少なくとも溶剤とPCBと絶縁油を含むものであることを特徴とするガスクロマトグラフ。 - 請求項1乃至6のガスクロマトグラフを用いて分析するガスクロマトグラフ分析方法であって、
試料を5μl〜60μl注入する試料注入工程と、
40〜80℃で所定時間加熱保持し、気化した溶媒を外部へ排出し、試料を濃縮する試料濃縮工程と、
80〜120℃/分で急速に昇温する急速昇温工程と、
溶媒排出管を閉塞し、分離カラム内に試料を導入し、試料を分析する試料分析工程と、
300℃以上で所定時間加熱を維持し、残留不純物を気化・除去する残留物除去工程とを含むことを特徴とするガスクロマトグラフ分析方法。 - 請求項7において、
試料インサート管に注入する試料中の不純物を除去することを特徴とするガスクロマトグラフ分析方法。 - 請求項8において、
前記不純物の除去が、
試料中の分析対象物を吸着カラムで吸着させる工程と、
前記分析対象物を吸着した吸着カラムから前記第1の溶媒よりも溶出力が大きな第2の溶媒で分析対象物を溶出する工程とを含むことを特徴とするガスクロマトグラフ分析方法。 - 請求項9において、
前記第2の溶媒により溶出された分析対象物をゲル濾過カラムにより精製することを特徴とするガスクロマトグラフ分析方法。 - 請求項9又は10において、
前記吸着カラムの前段側において、逆相クロマトグラフ用カラムを用いて不純物を除去することを特徴とするガスクロマトグラフ分析方法。
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