KR100337067B1 - 염소화 유기화합물의 채취기 - Google Patents

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시라이시 쇼우조우
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Abstract

유체중에 함유되는 입자상태 및 가스상태의 양방의 염소화 유기화합물을 동시에 포착하여 유체중으로부터 채취할 수 있는 채취기이다. 이 채취기 (3) 는, 하우징부 (6) 와, 그 내부에 배치된 포착체 (7) 를 구비하고 있다. 포착체 (7) 는, 폐쇄체 (7c) 에 의하여 한쪽 끝이 폐쇄되고 또 소결유리로 이루어지는 다공질의 관상의 심체 (7a) 와, 심체 (7a) 의 외주에 배치된 통기성 시트 (7b) 를 구비하고 있다. 통기성 시트 (7b) 는, 예컨대 섬유상 활성탄과 무기질 파이버를 함유하는 지상체이다. 채취관 (2) 을 경유하여 보내져온 기체 시료는, 그것에 함유되는 입자상태 및 가스상태의 염소화 유기화합물이 심체 (7a) 와 통기성 시트 (7b) 에 의하여 동시에 채취되어 제거된 후, 배출구 (6b) 로부터 배출된다.

Description

염소화 유기화합물의 채취기 {SAMPLING BOTTLE FOR CHLORINATED ORGANIC COMPOUNDS}
산업폐기물이나 일반가정 쓰레기별 폐기물을 소각처리하기 위한 소각시설에서 발생하는 배기가스중에는, 다이옥신류, 폴리클로로비페닐 (PCB), 클로로페놀, 클로로벤젠 등의 염소화 유기화합물이 포함되어 있다.
여기서, 다이옥신류는, 폴리염화디벤조·파라·다이옥신류 (PCDDs) 및 폴리염화디벤조푸란류 (PCDFs) 등의 총칭이며, 주지하는 바와 같이 매우 독성이 강한 환경오염물질이지만, 그 중에서도 사염화디벤조다이옥신 (T4CDDs) 은 특히 최강의 독성물질로서 알려져 있다. 한편, 폴리클로로비페닐, 클로로페놀, 클로로벤젠 등의 염소화 유기화합물은, 다이옥신류에 비하여 독성은 약하지만, 일정한 조건하, 예를 들면, 소각로내에서 플라이애시중의 다양한 원소를 촉매로 하여 배기가스의 온도범위에서 다이옥신류로 변화하기 쉽다는 것이 판명되었기 때문에, 다이옥신류와 동일하게 환경오염물질로서 인식되고 있다. 이 때문에, 환경보전의 관점에서, 상술한 바와 같은 각종 염소화 유기화합물을 배기가스나 폐수 등의 유체 중에서 제거하기 위한 방책의 확립이 긴급한 과제가 되고 있으며, 동시에 이와 같은 유체중에 함유되는 염소화 유기화합물을 분석하기 위한 수법의 확립이 세계적 규모로 요구되고 있다.
한편, 유체중에 함유되는 염소화 유기화합물을 분석할 때는, 우선, 분석대상이 되는 유체로부터 정밀하고 또 정확하게 시료를 입수할 필요가 있다. 예를 들면, 배기가스중에 함유되는 염소화 유기화합물을 분석하는 경우는, 배기가스를 함유하는 공간, 예컨대 배기가스가 흐르는 연도 (煙道) 로부터 기체 시료를 일정량 채취하고, 이 기체 시료중에 함유되는 각종 염소화 유기화합물을 누출없이 확실히 포착할 필요가 있다. 특히, 상술한 바와 같은 환경오염물질인 다이옥신류는, 기체 시료중에 함유되는 양이 극히 미량이며, 또 입자상태나 가스상태 등의 각종 형태로서 종류도 다양하기 때문에, 정밀한 채취를 하지 않으면 신뢰성이 높은 분석결과는 기대할 수 없다. 이 때문에, 일본, 미국 및 유럽 각국은, 분석결과의 정확성을 담보하기 위하여, 다이옥신류를 비롯한 염소화 유기화합물 시료의 채취방법을 공적으로 규정해나가고 있다.
예를 들면, 일본의 후생성은, 공정법을 정하고, 그것에 있어서 다이옥신류 등의 염소화 유기화합물을 함유하는 기체 시료의 채취장치를 구체적으로 규정하고 있다. 이 채취장치는, 예컨대 소각장치의 배기가스가 흐르는 연도로부터 기체 시료를 채취하기 위한 채취관, 채취관에 의하여 채취된 기체 시료중에 함유되는 주로 입자상태의 염소화 유기화합물을 포착하기 위한 필터재를 구비한 제 1 포착기,및 제 1 포착기로 포착되지 않는 가스상태의 염소화 유기화합물을 포착하기 위한 제 2 포착기를 주로 구비하고 있다. 여기서, 제 2 포착기는, 주로 흡수액을 넣은 복수의 유리제 임핀저 (impinger) 로 이루어지는 액체 포집부와 수지 흡착재를 구비한 수지 흡착부로 이루어지며, 제 1 포착기로 포착되지 않는 가스상태의 염소화 유기화합물을 임핀저 내의 흡수액과 수지 흡착재에 의하여 포착할 수 있도록 구성되어 있다.
이와 같은 채취장치는, 제 1 포착기와 제 2 포착기를 구비한 복잡한 구성을 가지며, 또한 유리제 기구를 다용하고 있는 점에서 고가이기 때문에, 반복하여 이용하는 경우가 많다. 이 경우, 측정 데이터의 신뢰성을 확보하기 위하여 임핀저를 비롯한 각 부재를 청정하게 유지할 필요가 있기 때문에, 기체 시료를 채취하기 전의 세정조작 등의 준비조작이 매우 번잡해진다. 또 기체 시료중에 함유되는 가스상태의 염소화 유기화합물을 제 2 포착기로 포착할 때는, 제 2 포착기를 드라이아이스 등의 냉각재를 이용하여 냉각할 필요가 있고, 시료의 채취조작 그 자체도 매우 번잡해진다. 또한, 기체 시료의 채취후에 있어서는, 제 1 포착기 및 제 2 포착기에 의하여 포착된 염소화 유기화합물을 추출할 필요가 있으나, 여기서는 제 1 포착기 및 제 2 포착기에 포착된 염소화 유기화합물을 각각 개별로 추출할 필요가 있기 때문에, 추출조작 그 자체가 번잡해지고, 또 추출조작의 기교에 따라 분석결과의 신뢰성이 좌우되는 경우도 많다. 또한 이 채취장치는, 제 1 포착기 및 제 2 포착기의 2 종류의 포착기로 이루어지기 때문에 필연적으로 대형화되며, 게다가 유리기구를 다용하고 있어서 파손되기 쉽기 때문에, 기체 시료 채취시의 취급이나 운반도 곤란하다.
한편, 미국의 환경보호청 (EPA) 및 유럽 규격위원회 (CEN) 도 각각 독자적인 공정법을 정하고 있고, 거기에 표시되어 있는 채취장치는, 상술한 바와 같은 일본의 것과는 세부적인 것에서 상이하지만, 구성의 번잡함이나 취급의 곤란성 등의 점에서는 크게 다르지 않다.
본 발명의 목적은, 유체중에 함유되는 입자상태 및 가스상태의 염소화 유기화합물을 동시에 포착하여 채취하는 것에 있다.
본 발명은, 염소화 유기화합물의 채취기, 특히, 유체중에 함유되는 염소화 유기화합물을 채취하기 위한 채취기에 관한 것이다.
도 1 은, 본 발명의 실시의 일 형태에 관련된 채취기가 채용된 채취장치의 개략도이다.
도 2 는, 상기 채취기의 단면도이다.
도 3 은, 상기 채취기에서 이용되는 포착체의 축선방향과 직교하는 방향의 단면도이다.
도 4 는 다른 형태의 포착체가 채용된 채취기의 단면도이다.
도 5 는, 상기 다른 형태의 포착체의 축선방향과 직교하는 방향의 단면도이다.
본 발명에 관련된 염소화 유기화합물의 채취기는, 유체중에 함유되는 염소화 유기화합물을 채취하기 위한 것이다. 이 채취기는, 유체의 통과가 가능한 용기와, 용기내에 배치되고 또 유체중에 함유되는 입자상태 및 가스상태의 양방의 염소화 유기화합물을 동시에 포착하여 유체로부터 제거하기 위한 포착체를 구비하고 있다. 여기서, 포착체는, 예컨대 염소화 유기화합물을 흡착할 수 있는 흡착재를 함유하고 있다.
이 채취기에서 이용되는 포착체의 제 1 형태는, 예를 들면 한쪽 끝이 폐쇄된 통기성 관체와, 당해 통기성 관체의 외주에 배치된 통기성 시트를 구비하고 있고, 통기성 시트는, 염소화 유기화합물을 흡착할 수 있는 흡착재를 함유하고 있다. 여기서, 통기성 관체는, 예컨대 다공질 관체이다. 또 통기성 시트는, 예를 들면 흡착재와 무기질 파이버를 함유하는 지상체 (紙狀體) 이다. 그리고, 이 통기성 시트는, 펠트상 (felt form) 으로 구성될 수도 있으며, 또 적층체일수도 있다.
이 채취기에서 이용되는 포착체의 제 2 형태는, 예를 들면, 무기질 파이버와, 염소화 유기화합물을 흡착할 수 있는 흡착재를 함유하는 통기성 지상체를 이용하여 형성되며 또 한쪽 끝이 폐쇄된 통상체이다. 또, 당해 포착체의 제 3 형태는, 예를 들면 무기질 파이버와, 염소화 유기화합물을 흡착할 수 있는 흡착재를 함유하며 또 한쪽 끝이 폐쇄된 통기성을 갖는 통상 성형체이다.
그리고, 본 발명의 채취기에서 이용되는 상술한 흡착재는, 예컨대 활성탄이다. 이 활성탄은 예를 들면, 입상 활성탄 및 섬유상 활성탄중 적어도 1 종이다. 또, 이 활성탄은, 비표면적이 예를 들면 50∼4,000 m2/g 이다. 이 경우, 활성탄은 포착체중에 예를 들면 0.1∼4.0 g 함유되어 있다.
본 발명에 관련된 염소화 유기화합물의 채취기를 이용하여 유체중에 함유되는 염소화 유기화합물을 채취하는 경우는, 용기내로 유체를 통과시킨다. 이때, 유체는, 용기내에 배치된 포착체를 통과하고, 그것에 함유되는 입자상태 및 가스상태의 양방의 염소화 유기화합물이 포착체에 의하여 동시에 포착되어 제거된다. 그 결과, 유체중에 함유되는 입자상태 및 가스상태의 염소화 유기화합물은, 포착체에 의하여 채취되게 된다.
여기서, 포착체가 상술한 제 1 형태인 경우, 용기내로 유입되어온 유체는, 포착체를 통과한 후에 용기의 외부로 배출된다. 이때 유체는, 포착체를 구성하는 통기성 관체와 통기성 시트를 이 순서로 통과하며, 통기성 관체와 통기성 시트에 함유되는 흡착재에 의하여, 거기에 함유되는 입자상태 및 가스상태의 양방의 염소화 유기화합물이 제거된다. 즉, 입자상태 및 가스상태의 양방의 염소화 유기화합물은, 포착체에 의하여 채취되고, 유체로부터 제거된다.
또, 포착체가 상술한 제 2 형태인 경우, 용기내로 유입되어온 유체는, 포착체를 구성하는 통기성 지상체를 내측에서 외측을 향하여 통과하고, 용기의 외부로 배출된다. 이때, 유체에 함유되는 입자상태 및 가스상태의 양방의 염소화 유기화합물은, 통기성 지상체를 구성하는 무기질 파이버 및 흡착재에 의하여 제거된다. 즉, 입자상태 및 가스상태의 양방의 염소화 유기화합물은, 포착체에 의하여 채취되고, 유체로부터 제거된다.
또한, 포착체가 상술한 제 3 형태인 경우, 용기내로 유입되어온 유체는, 포착체를 구성하는 통상 성형체를 내측에서 외측을 향하여 통과하고, 용기의 외부로 배출된다. 이 때, 유체에 함유되는 입자상태 및 가스상태의 양방의 염소화 유기화합물은, 통상 성형체를 구성하는 무기질 파이버 및 흡착재에 의하여 제거된다. 즉, 입자상태 및 가스상태의 양방의 염소화 유기화합물은, 포착체에 의하여 채취되고, 유체로부터 제거된다.
그리고, 상술한 각 포착체에 이용되는 흡착재가 활성탄인 경우는, 해당 활성탄이 염소화 유기화합물에 대하여 특히 양호한 흡착특성을 나타내기 때문에, 유체중에 함유되는 염소화 유기화합물을 확실히 포착하여 유체중에서 제거할 수 있다. 특히 활성탄의 비표면적이 상술한 범위로 설정되어 있는 경우, 해당 활성탄은 가스상태의 염소화 유기화합물에 대한 더욱 양호한 흡착특성을 발휘할 수 있고, 유체중의 염소화 유기화합물을 더욱 확실히 포착하여 유체중에서 제거할 수 있다. 그리고, 이 경우에 포착체중의 활성탄의 함유량이 상술한 바와 같이 설정되어 있으면, 고속 추출기나 속슬레 추출기 (Soxhlet extractor) 등을 이용한 저가이며 범용성 있는 간편한 추출방법에 따라서, 포착체에 채취된 염소화 유기화합물을 단시간에 용이하게 추출할 수 있다.
본 발명에 관련된 염소화 유기화합물의 채취기는, 입자상태 및 가스상태의 염소화 유기화합물을 동시에 포착할 수 있는 포착체를 구비하고 있기 때문에, 종래의 채취장치에 비하여 간소하게 구성할 수 있고, 게다가 취급이 용이하다. 따라서, 이 채취기에 의하면, 유체중에 함유되는 염소화 유기화합물을 신속하고 또 용이하게, 또 확실히 채취할 수 있다. 또, 이 채취기에 의하여 채취된 염소화 유기화합물의 추출조작은, 종래의 채취장치를 이용하는 경우에 비하여 매우 간소화될 수 있다.
한편, 본 발명에 관련된 염소화 유기화합물의 채취방법은, 유체중에 함유되는 염소화 유기화합물을 채취하기 위한 방법이다. 이 방법은, 유체중에 함유되는 입자상태 및 가스상태의 양방의 염소화 유기화합물을 동시에 포착하여 유체로부터 제거하는 공정을 포함하고 있다.
이 채취방법은, 유체중에 함유되는 입자상태 및 가스상태의 양방의 염소화 유기화합물을 동시에 포착하여 유체로부터 제거하는 공정을 포함하고 있기 때문에, 입자상태 및 가스상태의 염소화 유기화합물을 개별로 채취하는 종래의 방법에 비하여 염소화 유기화합물의 채취작업을 간소화할 수 있고, 그 결과, 당해 채취작업을용이하게 할 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 효과는, 이하의 상세한 설명으로 명확해질 것이다.
도 1 에 본 발명의 채취기의 일 형태가 채용된 염소화 유기화합물 채취장치의 개략 구성을 나타낸다. 그리고, 이 채취장치 (1) 는, 배기가스 등의 기체 시료에 함유되는 염소화 유기화합물을 채취하기 위한 것이다. 도면에 있어서, 채취장치 (1) 는, 채취관 (2), 채취기 (3) (본 발명에 관련된 채취기의 실시의 일 형태) 및 흡인기 (4) 를 주로 구비하고 있다.
채취관 (2) 은, 예를 들면 유리관이며, 그 내부를 통과하는 기체 시료를 냉각하기 위한 냉각기 (5) 를 갖고 있다.
채취기 (3) 는, 도 2 에 나타내듯이, 유리제의 용기, 즉 하우징부 (6) 와,당해 하우징부 (6) 내에 삽입되어 있으며 염소화 유기화합물을 포착하기 위한 포착체 (7) 와, 하우징부 (6) 를 채취관 (2) 에 대하여 연결하기 위한 연결체 (8) 를 주로 구비하고 있다. 하우징부 (6) 는, 한쪽 끝에 개구부 (6a) 를 갖는 대략 원통상으로 구성되어 있고, 다른 끝이 축소되어 배출구 (6b) 를 형성하고 있다. 또 배출구 (6b) 측의 내부에는, 기체 시료의 유통을 확보하면서 포착체 (7) 를 하우징부 (6) 내에서 안정적으로 유지하기 위한 당접부 (6c) 가 형성되어 있다.
포착체 (7) 는, 도 2 및 도 3 (포착체 7 의 축선방향과 직교하는 방향의 단면도) 에 나타나듯이, 길이가 50∼120 ㎜ 정도의 원통상 부재이며, 통기성을 갖는 원통상 심체 (7a) 와, 이 심체 (7a) 의 외주에 배치된 통기성 시트 (7b) 와, 심체 (7a) 의 한쪽 끝을 폐쇄하기 위한 폐쇄체 (7c) 를 갖고 있다. 심체 (7a) 는, 미세한 구멍부를 전체로 갖는 다공질 관체, 예컨대 소결유리로 이루어지는 관체이며, 내경이 5∼15 ㎜ 정도로 설정되어 있다. 한편 통기성 시트 (7b) 는, 흡착재와, 무기질 파이버, 예컨대 마이크로 글라스파이버를 함유하는 지상체이며, 포착체 (7) 의 외경이 10∼20 ㎜ 정도가 되도록 심체 (7a) 의 외주면에 감겨져 있다.
통기성 시트 (7b) 에 함유되는 흡착재는, 염소화 유기화합물의 흡착성능을 발휘할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 섬유상 활성탄이다. 여기서 이용되는 섬유상 활성탄은, 특별히 한정되는 것은 아니나, 통상은 비표면적이 50∼4,000 m2/g, 바람직하게는 60∼2,500 m2/g, 더욱 바람직하게는 70∼2,100 m2/g 인 것이다. 비표면적이 50 m2/g 미만인 경우는, 통기성 시트(7b) 에 염소화 유기화합물 (특히 가스상태의 염소화 유기화합물) 이 흡착되기 어려워져, 채취관 (2) 으로부터의 기체 시료중에 함유되는 염소화 유기화합물을 확실히 포착하여 기체 시료로부터 제거할 수 없는 경우가 있다. 반대로, 비표면적이 4,000 m2/g 을 초과하는 경우는, 섬유상 활성탄의 강도가 저하하여, 섬유상 활성탄이 통기성 시트 (7b) 중에서 안정적으로 유지되기 어려운 경우가 있다. 또, 섬유상 활성탄에 대한 염소화 유기화합물의 흡착성이 지나치게 강하여, 후술하는 분석조작에 있어서, 포착체 (7) 에 의하여 포착된 염소화 유기화합물을 추출하는 것이 곤란해진다.
또한, 후술하는 분석조작에 있어서, 포착체 (7) 에 의하여 채취된 염소화 유기화합물을 고속 추출법이나 속슬레 추출법 등 저가이며 간편한 범용 추출법에 의하여 추출할 경우, 그 추출을 신속하게 실시할 수 있다는 이유로 비표면적이 상술한 70∼2,100 m2/g 인 범위의 섬유상 활성탄을 이용하는 것이 특히 바람직하다.
그리고 상술한 비표면적은, 예컨대 상압하 (常壓下) 의 액체 질소의 비점에 있어서의 흡착측의 질소가스 흡착 등온선에 의거하여 측정하는 공지의 방법 (B.E.T-B.J.H. 법) 에 따라서 구한 값이다.
또 상술한 섬유상 활성탄은, 통기성 시트 (7b) 중에 0.1∼4.0 g 함유되어 있는 것이 바람직하다. 통기성 시트 (7b) 중에 함유되는 섬유상 활성탄량이 0.1 g 미만인 경우는, 포착체 (7) 에 의한 염소화 유기화합물의 포착성능이 저하되고, 기체 시료중의 염소화 유기화합물을 완전히 포착하여 기체 시료중으로부터 제거할수 없게될 염려가 있다. 반대로, 4.0 g 을 초과할 경우는, 후술하는 염소화 유기화합물의 분석조작에 있어서, 통기성 시트 (7b) 로부터 염소화 유기화합물을 추출하기 위하여 소요되는 시간이 길어지며, 결과적으로 염소화 유기화합물량의 신속한 분석이 곤란해질 염려가 있다. 예를 들면, 통기성 시트 (7b) 중에 함유되는 비표면적이 50 m2/g 인 섬유상 활성탄량이 상술한 범위인 경우, 속슬레 추출에 소요되는 시간은 통상 16 시간 정도이지만, 같은 비표면적의 섬유상 활성탄량이 4.0∼6.0 g 정도가 되면, 그 수배의 시간 (예컨대 2 배에서 6 배 정도의 시간) 이 필요해지는 경우가 있다.
통기성 시트 (7b) 중에 함유되는 섬유상 활성탄량의 더욱 바람직한 범위는, 사용하는 섬유상 활성탄의 비표면적과의 관계, 즉 섬유상 활성탄이 갖는 염소화 유기화합물의 흡착성능과의 관계로 적절히 설정할 수 있다. 여기서는, 통상, 사용하는 섬유상 활성탄의 비표면적이 작고 염소화 유기화합물의 흡착성능이 비교적 낮은 경우는, 당해 섬유상 활성탄의 사용량을 많게 설정할 수 있다. 반대로, 사용하는 섬유상 활성탄의 비표면적이 크고 염소화 유기화합물의 흡착성능이 비교적 높은 경우는, 당해 섬유상 활성탄의 사용량을 적게 설정할 수 있다. 예를 들면, 비표면적이 70∼400 m2/g 인 섬유상 활성탄을 사용할 경우, 그 함유량은, 활성탄 중량으로서 2.0∼3.5 g 으로 설정하는 것이 바람직하다. 또, 비표면적이 600∼800 m2/g 인 섬유상 활성탄을 이용할 경우, 그 함유량은, 활성탄 중량으로서 1.5∼2.0 g 으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 비표면적이 1,000∼2,000m2/g 인 섬유상 활성탄을 이용할 경우, 그 함유량은, 활성탄 중량으로서 0.8∼1.0 g 으로 설정하는 것이 바람직하다. 또, 비표면적이 2,500∼3,500 m2/g 인 섬유상 활성탄을 이용할 경우, 그 함유량은, 활성탄 중량으로서 0.1∼0.3 g 으로 설정하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에서 이용되는 상술한 섬유상 활성탄은, 종류가 특별히 한정되는 것은 아니며, 폴리아크릴로니트릴계, 페놀수지계, 피치계 등의 각종의 것이다.
폐쇄체 (7c) 는, 예컨대 불소 수지제의 캡이며, 심체 (7a) 의 한쪽 끝에 삽입되어 당해 단부를 기밀하게 폐쇄하고 있다.
상술한 포착체 (7) 는, 개구부 (6a) 로부터 하우징부 (6) 내로 삽입되어 있고, 폐쇄체 (7c) 에 의하여 폐쇄되어 있는 측의 단부가 당접부 (6c) 에 당접하고 있다.
연결체 (8) 는, 예컨대 불소 수지로 이루어지는 원통상의 부재이며, 하우징부 (6) 의 개구부 (6a) 의 측단부를 기밀하게 삽입할 수 있는 외측 홈부 (8a) 와, 포착체 (7) 의 단부를 삽입할 수 있는 내측 홈부 (8b) 를 갖고 있다. 내측 홈부 (8b) 의 중심부에는 관통공 (8c) 이 형성되어 있다. 이 연결체 (8) 는, 외측 홈부 (8a) 에 의하여 하우징부 (6) 의 개구부 (6a) 를 기밀하게 폐쇄하고 있고, 또, 내측 홈부 (8b) 에 의하여 포착체 (7) 를 하우징부 (6) 내에서 대략 수평으로 유지하고 있다. 또 관통공 (8c) 에는, 채취관 (2) 의 타단부가 기밀하게 관통되어 있고, 그 채취관 (2) 의 단부는 포착체 (7) 의 심체 (7a) 내에 삽입되어 있다.
흡인기 (4) 는, 배기유로 (9) 와 흡인펌프 (10) 를 구비하고 있다. 배기유로 (9) 는, 한쪽 끝이 관상 조인트 (11) 를 이용하여 하우징부 (6) 의 배출구 (6b) 에 연결되어 있고, 채취기 (3) 측에서 순서대로 냉각기 (12) 와 트랩 (13) 을 이 순서로 갖고 있다. 흡인펌프 (10) 는, 배기유로 (9) 의 타단에 부착되어 있다.
이어서, 상술한 채취장치 (1) 의 사용방법, 즉, 상술한 채취장치 (1) 를 이용한 염소화 유기화합물의 채취방법에 대하여 설명한다. 여기서는, 폐기물을 소각처리하기 위한 소각시설의 공간내, 예를 들면, 연도내를 흐르는 배기가스중에 함유되는 다이옥신류 등의 염소화 유기화합물을 분석하기 위한 기체 시료를 채취하는 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 도 1 에 나타나듯이, 채취장치 (1) 의 채취관 (2) 의 선단부를 연도 (14) 에 설치한 시료 채취구 (14a) 로부터 연도 (14) 내에 삽입한다. 이때, 채취관 (2) 에 패킹 (15) 을 장착하고, 채취관 (2) 과 시료 채취구 (14a) 와의 틈새를 기밀하게 밀봉한다.
이 상태에서 흡인펌프 (10) 를 작동시키면, 연도 (14) 내를 흐르는 배기가스의 일부가 기체 시료로서 채취장치 (1) 를 향하여 등속흡인되고, 채취관 (2) 내로 흘러들어간다. 채취관 (2) 내로 흘러들어간 배기가스는, 냉각기 (5) 에 의하여 냉각되고, 통상, 다이옥신류의 생성온도 이하, 예컨대 120℃ 전후의 온도로 냉각된다. 이것으로써, 채취관 (2) 내에서는, 다이옥신류의 새로운 발생이 방지된다.
이와 같이 하여 냉각된 배기가스는, 채취관 (2) 으로부터 채취기 (3) 의 포착체 (7) 내로 유입된다. 포착체 (7) 내로 유입된 배기가스는, 도 2 에 화살표로 표시하였듯이, 심체 (7a) 및 통기성 시트 (7b) 를 통과하고, 배출구 (6b) 로부터 흡인기 (4) 를 향하여 흐른다. 이때, 배기가스중에 함유되는 각종 매진이나 입자상태 및 가스상태의 염소화 유기화합물은, 심체 (7a) 를 구성하는 다공질 관체와 통기성 시트 (7b) 를 구성하는 지상체에 함유되는 섬유상 활성탄에 의하여 동시에 포착된다. 그 결과, 배기가스는, 거기에 함유되는 매진이나 염소화 유기화합물이 포착체 (7) 에 의하여 거의 완전히 제거되고, 염소화 유기화합물을 포함하지 않는 상태로 배출구 (6b) 로부터 흡인기 (4) 를 향하여 흐른다.
배출구 (6b) 로부터 배출된 배기가스는, 배기유로 (9) 내로 흘러들어, 그 냉각기 (12) 에 의하여 재차 냉각된다. 이것에 의하여, 배기가스중에 함유되는 수분이 응축되어, 트랩 (13) 내에 저장된다. 이와 같이 하여 수분이 제거된 배기가스는, 흡인펌프 (10) 로부터 외부로 배출된다. 그리고, 이와 같은 채취장치 (1) 에 의한 기체 시료의 채취는, 통상, 염소화 유기화합물의 검출한계치에서 상정되는 배기가스량에 상당하는 시간 (통상, 배기가스 1∼3 Nm3/3∼4 시간) 실시된다.
이와 같이 하여 채취된 기체 시료중에 함유되는 염소화 유기화합물 농도를 분석하는 경우에는, 연도 (14) 로부터 채취장치 (1) 를 떼어내고, 또 채취장치 (1) 로부터 채취기 (3) 를 떼어낸다. 이때, 연결체 (8) 를 하우징부 (6) 의 개구부 (6a) 로부터 떼어내고, 또 관상 조인트 (11) 를 하우징부 (6) 의 배출구 (6b) 로부터 떼어내면, 채취기 (3) 는 채취장치 (1) 로부터 용이하게 분리할 수 있다.
이어서, 채취관 (2) 내에 부착한 염소화 유기화합물을 용매로 세정하면서 추출하고, 또 채취기 (3) 의 포착체 (7) 에 흡착된 염소화 유기화합물을 용매로 추출한다. 여기서, 포착체 (7) 로부터의 추출조작은, 예를 들면 통상의 속슬레 추출기를 이용하여 실시할 수 있으나, 이 포착체 (7) 는, 상술한 바와 같은 소형 사이즈로 설정되어 있기 때문에, 고속 추출기의 셀내로 수용할 수 있고, 당해 고속 추출기를 이용하여 신속하게 추출조작을 실시할 수 있다. 더구나, 당해 포착체 (7) 는, 통기성 시트 (7b) 에 함유되는 섬유상 활성탄의 양이 상술한 범위로 규제되어 있기 때문에, 추출시간을 단축하기 위한 특수한 추출조건을 설정할 필요가 없고, 흡착된 염소화 유기화합물을 단시간에 신속히 용매중에 용출시킬 수 있다.
염소화 유기화합물의 분석에서는, 상술한 바와 같이 하여 추출된 추출액을 합쳐서 분석조작을 실시한다. 이 경우의 분석방법으로는, 예를 들면, 일본국 후생성 생활위생국 수도환경부 환경정비과편 「폐기물처리에 있어서의 다이옥신류 표준측정분석 메뉴얼」(1997년 3월: 재단법인 폐기물연구재단 발행) 에 기재된 방법에 따라서, 가스 크로마토그래피/질량 분석법 (GC/MS 법) 을 채용할 수 있다.
그리고, 채취장치 (1) 를 이용하여 다음의 기체 시료를 채취하는 경우에는, 채취기 (3) 를 새로운 것으로 교환한다. 그리하여, 채취장치 (1) 는, 채취관 (2) 만을 충분히 세정하는 것만으로 다음의 기체 시료 채취용으로 공급할 수 있기 때문에, 기체 시료 채취전의 준비작업이 종래의 것에 비하여 매우 경감되며, 기체 시료 채취에 소요되는 시간을 대폭 단축할 수 있다. 또, 이 채취장치 (1) 는,종래의 복잡한 채취장치에 비하여 구성이 간소하기 때문에, 취급이나 운반이 용이하다.
본 발명에 관련된 염소화 유기화합물의 채취기는, 예를 들면 다음과 같은 변경이 가능하다.
(1) 상술한 실시형태에서는, 포착체 (7) 의 심체 (7a) 를 구성하는 다공질 관체를 소결 유리를 이용하여 구성하였으나, 석영 유리를 이용한 경우도 본 발명을 동일하게 실시할 수 있다. 또, 심체 (7a) 로서, 유리제의 다공질 관체를 대신하여 세라믹제 등의 각종 재료로 이루어지는 통기성을 갖는 다공질 관체를 이용한 경우도 본 발명을 동일하게 실시할 수 있다.
(2) 상술한 실시형태에서는, 채취기 (3) 의 포착체 (7) 에서 이용하는 통기성 시트 (7b) 로서, 섬유상 활성탄과 무기질 파이버 (마이크로 글라스파이버) 를 함유하는 지상체를 이용하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 통기성 시트 (7b) 로서, 섬유상 활성탄과, 천연섬유 및 합성수지를 함유하는 지상체를 이용한 경우도 본 발명을 동일하게 실시할 수 있다. 그리고, 여기서 이용가능한 섬유상 활성탄은, 상술한 실시형태에서 이용한 것과 동일한 것이며, 또, 이 실시형태에 관련된 통기성 시트에 함유되는 섬유상 활성탄량은, 상술한 실시형태의 경우와 동일하게 설정할 수 있다.
(3) 상술한 실시형태에서는, 채취기 (3) 의 포착체 (7) 로서, 원통상의 심체 (7a) 에 섬유상 활성탄을 함유하는 통기성 시트 (7b) 를 감은 것을 이용하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 포착체 (7) 를 대신하여, 상술한 실시형태에서 이용한 통기성 시트 (7b), 즉 섬유상 활성탄과 무기질 파이버 (예컨대 마이크로 글라스파이버) 를 함유하는 지상체 그 자체를 롤상으로 감아서 한쪽 끝을 폐쇄한 통상의 포착체를 이용한 경우도 본 발명을 동일하게 실시할 수 있다. 이와 같은 포착체를 이용할 경우, 배기가스중에 함유되는 입자상태 및 가스상태의 염소화 유기화합물은, 포착체를 구성하는 섬유상 활성탄과 무기질 파이버에 의하여 동시에 포착되고, 배기가스중으로부터 제거되어 채취된다.
그리고, 동일한 형태의 포착체는, 예를 들면 상술한 다른 실시형태 (2) 에서 설명한 지상체를 이용한 경우도 동일하게 구성할 수 있다.
(4) 상술한 각 실시형태에서는, 통기성 시트 (7b) 로서 지상체인 것을 이용하였으나, 이 통기성 시트 (7b) 는, 지상체의 경우와 동일한 재료를 이용하여 펠트상으로 구성되어 있는 것이어도 되고, 또 적층체여도 된다.
(5) 상술한 실시형태에서 이용한 포착체 (7) 를 대신하는 다른 포착체를 구비한 채취기를 도 4 에 나타낸다. 도면에 있어서, 채취기 (3) 는, 포착체 (17) 를 제외한 다른 부위가 상술한 실시형태의 경우와 동일하게 구성되어 있고, 각 부에는 상술한 실시형태의 경우와 같은 부호가 붙어있다. 포착체 (17) 는, 한쪽 끝이 개구되고 또 다른 끝 (당접부 6c 측의 단부) 이 폐쇄된 대략 원통상인 성형체이며 (도 5 참조: 그리고 도 5 는, 포착체 (17) 의 축선방향과 직교하는 방향의 단면도이다), 통기성을 갖고 있다. 이 성형체는, 섬유상 활성탄, 무기질 파이버 및 바인더를 혼합하여 성형한 것이며, 예를 들면, 폐쇄단측의 외경이 개구단측의 외경보다도 작게 설정된 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 여기서 이용가능한섬유상 활성탄 및 무기질 파이버는, 상술한 실시형태에서 이용한 것과 동일한 것이며, 또, 바인더로서는, 예를 들면 셀룰로오스계 바인더를 이용할 수 있다. 또, 이 성형체중에 함유되는 섬유상 활성탄량은, 상술한 실시형태의 경우와 동일하게 설정할 수 있다.
이 포착체 (17) 는, 상술한 실시형태에 관련된 채취기 (3) 에 있어서 이용되는 포착체 (7) 와 마찬가지로, 하우징부 (6) 내에 배치되어 있다. 즉, 이 포착체 (17) 는, 폐쇄단측이 당접부 (6c) 에 당접하도록 하우징부 (6) 내로 삽입되고, 개구부측에 채취관 (2) 의 선단부가 삽입된다. 이 포착체 (17) 를 이용한 채취기 (3) 에서는, 채취관 (2) 으로부터의 배기가스가 포착체 (17) 를 통과한 후, 배출구 (6b) 로부터 흡인기 (4) 를 향하여 흐른다. 이때, 배기가스중에 함유되는 각종 매진이나 입자상태 및 가스상태의 염소화 유기화합물은, 포착체 (17) 를 구성하는 무기질 파이버 및 섬유상 활성탄에 의하여 동시에 제거되고, 염소화 유기화합물을 함유하지 않는 상태로 배출구 (6b) 로부터 흡인기 (4) 를 향하여 흐른다. 그 결과, 배기가스중에 함유되는 입자상태 및 가스상태의 염소화 유기화합물은, 포착체 (17) 에 의하여 채취되게 된다.
(6) 상술한 실시형태에서 이용한 포착체 (7) 를 대신하여 이용가능한 다른 포착체로서는, 상술한 다른 실시형태에서 예로 든것 이외에도 각종의 것을 이용할 수 있다. 예를 들면, ① 섬유상 활성탄을 함유하는 원통 여과지상인 것, ② 평판상 (예컨대 원반상) 인 다공질 유리와, 섬유상 활성탄을 함유하는 통기성 시트를 적층한 것 등을 이용할 수 있다. 그리고, 이들 포착체에 대하여 이용되는 섬유상 활성탄 및 그 함유량은, 각각 상술한 실시형태의 경우와 동일하다.
(7) 상술한 각 실시형태에서는, 흡착재로서 섬유상 활성탄을 이용한 경우에 대하여 설명하였으나, 흡착재로서 다양한 종류의 입상 활성탄을 이용한 경우도 본 발명을 동일하게 실시할 수 있다. 본 발명에서 이용가능한 입상 활성탄은, 예컨대 비표면적이 상술한 실시형태에서 이용되는 섬유상 활성탄의 경우와 동일한 것이다. 또, 이와 같은 입상 활성탄을 이용하여 상술한 각 실시형태에 관련된 포착체를 구성할 경우, 거기에 함유되는 입상 활성탄의 양은, 상술한 실시형태의 경우에 있어서의 섬유상 활성탄과 동일하게 설정하는 것이 바람직하다.
그리고, 한쪽 끝이 폐쇄된 통상의 다공질 관체, 예컨대 석영유리나 소결유리를 이용하여 형성된 다공질 관체중에 상술한 입상 활성탄을 충전한 것을 상술한 실시형태에서 이용되는 포착체 (7) 를 대신하여 이용한 경우도 본 발명을 동일하게 실시할 수 있다.
(8) 상술한 각 실시형태에서는, 섬유상 활성탄 또는 입상 활성탄을 각각 단독으로 이용하는 경우에 대하여 설명하였으나, 섬유상 활성탄과 입상 활성탄을 병용한 경우도 본 발명을 동일하게 실시할 수 있다. 이 경우, 포착체에 함유되는 활성탄량, 즉 섬유상 활성탄과 입상 활성탄의 합계량은, 상술한 각 실시형태의 경우와 동일하게 설정하는 것이 바람직하다.
(9) 상술한 각 실시형태에서는, 폐기물의 소각로에서 배출되는 배기가스중에 함유되는 다이옥신류 등의 염소화 유기화합물을 채취하는 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 채취기 및 채취방법은, 배기가스 이외의 유체중에 함유되는 염소화 유기화합물을 채취하는 경우에도 동일하게 이용할 수 있다. 예를 들면, 환경 대기중에 함유되는 염소화 유기화합물, 및 공장폐수, 해수, 담수 및 수도수 등의 수중에 함유되는 염소화 유기화합물을 채취하는 경우에 대해서도 본 발명의 채취기 및 그것을 이용한 채취방법을 동일하게 적용시킬 수 있다.
이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1
통기성 시트로서 비표면적이 700 m2/g 인 석탄피치계 섬유상 활성탄을 1.5 g 함유하는 것을 이용하여 상술한 실시형태에 관련된 포착체 (7) 를 제조하고, 이것을 이용하여 상술한 실시형태에 관련된 채취장치 (1) 를 작성한다. 그리고, 포착체의 사이즈는, 내경 12 ㎜, 외경 19 ㎜ 및 길이 120 ㎜ 로 설정한다.
이 채취장치를 이용하여, 폐기물을 소각처리중의 소각시설의 연도로부터 기체 시료를 채취한다. 이때, 기체 시료의 채취방법은, 상술한 「폐기물처리에 있어서의 다이옥신류 표준측정분석메뉴얼」에 규정된 기체 시료의 채취방법에 준하여 실시한다. 이 채취장치에 의하여 채취된 염소화 유기화합물 (다이옥신류) 을 정량 분석한 결과, 그 결과는 같은 연도로부터 상술한 「폐기물처리에 있어서의 다이옥신류 표준측정분석메뉴얼」에 규정된 종래의 채취장치를 이용하여 채취된 염소화 유기화합물의 정량분석결과와 거의 일치한다. 이것으로써, 이 실시예의 채취장치는, 기체 시료중에 함유되는 염소화 유기화합물을 종래의 채취장치와 동일하게 채취할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 2
포착체로서 비표면적이 1,000 m2/g 인 석탄피치계 섬유상 활성탄을 0.8g 함유하는 통기성의 지상체를 내경 15 ㎜, 외경 17 ㎜, 길이 120 ㎜ 의 롤상으로 감아서 한쪽 끝을 폐쇄한 것 (무기질 파이버로서 마이크로 글라스파이버를 함유하는 상술한 다른 실시형태 (3) 에 관련된 것) 을 제조한다. 이 포착체를 상술한 실시예 1 에서 이용한 포착체를 대신하여 이용하고, 실시예 1 의 경우와 동일한 채취장치를 제조한다. 이 채취장치를 이용하여 실시예 1 의 경우와 동일하게 하여 염소화 유기화합물 (다이옥신류) 의 정량분석을 실시한 결과, 실시예 1 의 경우와 동일한 분석결과가 얻어졌다.
실시예 3
비표면적이 100 m2/g 인 석탄피치계 섬유상 활성탄과 마이크로 글라스파이버를 적당히 혼합하고, 여기에 바인더 성분으로서의 셀룰로오스계 바인더를 첨가하여 성형한다. 이것에 의하여, 개구단측의 외경이 19 ㎜, 폐쇄단측의 외경이 18 ㎜, 두께가 5 ㎜ 및 길이가 120 ㎜ 로 각각 설정된, 섬유상 활성탄을 3.0 g 함유하는 상술한 다른 실시형태 (5) 에 관련된 포착체 (17) 를 얻는다. 얻어진 포착체를 상술한 실시예 1 에서 이용한 포착체를 대신하여 이용하고, 실시예 1 의 경우와 동일한 채취장치를 제조한다. 이 채취장치를 이용하여 실시예 1 의 경우와 동일하게 하여 염소화 유기화합물 (다이옥신류) 의 정량분석을 실시한 결과, 실시예 1 의 경우와 동일한 분석결과가 얻어졌다.
실시예 4
비표면적이 1,000 m2/g 인 석탄피치계 섬유상 활성탄과 마이크로 글라스파이버를 적당히 혼합하고, 여기에 바인더 성분으로서의 셀룰로오스계 바인더를 첨가하여 성형한다. 이것에 의하여, 개구단측의 외경이 19 ㎜, 폐쇄단측의 외경이 18 ㎜, 두께가 5 ㎜ 및 길이가 60 ㎜ 로 각각 설정된, 섬유상 활성탄을 1.0 g 함유하는 상술한 다른 실시형태 (5) 에 관련된 포착체 (17) 를 얻는다. 얻어진 포착체를 상술한 실시예 1 에서 이용한 포착체를 대신하여 이용하고, 실시예 1 의 경우와 동일한 채취장치를 제조한다. 이 채취장치를 이용하여 실시예 1 의 경우와 동일하게 하여 염소화 유기화합물 (다이옥신류) 의 정량분석을 실시한 결과, 실시예 1 의 경우와 동일한 분석결과가 얻어졌다.
본 발명은, 그 정신 또는 주요한 특징에서 일탈하지 않고, 다른 여러 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 상술한 실시예는 여러면에서 단순한 예시에 불과하며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 발명의 범위는, 청구범위에 의하여 나타내는 것으로서, 명세서 본문에 의하여 전혀 구속받지 않는다. 또한, 청구범위의 균등범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위내인 것이다.

Claims (24)

  1. 유체중에 함유되는 염소화 유기화합물을 채취하기 위한 채취기로서,
    상기 유체의 통과가 가능한 용기와,
    상기 용기내에 배치되며, 또한 상기 유체중에 함유되는 입자상태 및 가스상태의 양방의 상기 염소화 유기화합물을 동시에 포착하여 상기 유체로부터 제거하기 위한 포착체를 구비한 염소화 유기화합물의 채취기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 포착체가 상기 염소화 유기화합물을 흡착할 수 있는 흡착재를 함유하고 있는 염소화 유기화합물의 채취기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 흡착재가 활성탄인 염소화 유기화합물의 채취기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 활성탄이 입상 활성탄 및 섬유상 활성탄중의 적어도 1 종인 염소화 유기화합물의 채취기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 활성탄은, 비표면적이 50∼4,000 m2/g 인 염소화 유기화합물의 채취기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 활성탄이 상기 포착체중에 0.1∼4.0 g 함유되어 있는 염소화 유기화합물의 채취기.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 포착체는, 한쪽 끝이 폐쇄된 통기성 관체와, 상기 통기성 관체의 외주에 배치된 통기성 시트를 구비하고 있고, 상기 통기성 시트는, 상기 염소화 유기화합물을 흡착할 수 있는 흡착재를 함유하고 있는 염소화 유기화합물의 채취기.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 통기성 관체가 다공질 관체인 염소화 유기화합물의 채취기.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 통기성 시트는, 상기 흡착재와 무기질 파이버를 함유하는 지상체인 염소화 유기화합물의 채취기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 흡착재가 활성탄인 염소화 유기화합물의 채취기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 활성탄이 입상 활성탄 및 섬유상 활성탄중의 적어도 1 종인 염소화 유기화합물의 채취기.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 활성탄은, 비표면적이 50∼4,000 m2/g 인 염소화 유기화합물의 채취기.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 활성탄이 상기 통기성 시트중에 0.1∼4.0 g 함유되어 있는 염소화 유기화합물의 채취기.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 포착체는, 무기질 파이버와, 상기 염소화 유기화합물을 흡착할 수 있는 흡착재를 함유하는 통기성 지상체를 이용하여 형성되고 또 한쪽 끝이 폐쇄된 통상체인 염소화 유기화합물의 채취기.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 흡착재가 활성탄인 염소화 유기화합물의 채취기.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 활성탄이 입상 활성탄 및 섬유상 활성탄중의 적어도 1 종인 염소화 유기화합물의 채취기.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 활성탄은, 비표면적이 50∼4,000 m2/g 인 염소화 유기화합물의 채취기.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 활성탄이 상기 통상체중에 0.1∼4.0 g 함유되어 있는 염소화 유기화합물의 채취기.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 포착체는, 무기질 파이버와, 상기 염소화 유기화합물을 흡착할 수 있는 흡착재를 함유하며 또 한쪽 끝이 폐쇄된 통기성을 갖는 통상 성형체인 염소화 유기화합물의 채취기.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 흡착재가 활성탄인 염소화 유기화합물의 채취기.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 활성탄이 입상 활성탄 및 섬유상 활성탄중의 적어도 1 종인 염소화 유기화합물의 채취기.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 활성탄은, 비표면적이 50∼4,000 m2/g 인 염소화 유기화합물의 채취기.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 활성탄이 상기 통상 성형체중에 0.1∼4.0 g 함유되어 있는 염소화 유기화합물의 채취기.
  24. 유체중에 함유되는 염소화 유기화합물을 채취하기 위한 방법으로,
    상기 유체중에 함유되는 입자상태 및 가스상태의 양방의 상기 염소화 유기화합물을 동시에 포착가능한 포착체를 이용하여, 입자상태 및 가스상태의 양방의 상기 염소화 유기화합물을 상기 유체로부터 제거하는 공정을 포함하는 염소화 유기화합물의 채취방법.
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