(57)【要約】【課題】気体中に含まれるガス状親水性物質及び粒子状親水性物質を、同時に効率よく捕集し、その検出を高い精度で行うことができる、気体中の親水性物質の捕集・検出装置、及び前記捕集・検出装置により実施される気体中の親水性物質の捕集・検出方法を提供する。【解決手段】気体中に含まれるガス状親水性物質及び粒子状親水性物質を捕集し検出する装置であって、前記気体を通過させるコイル管、前記コイル管の出口に接続された凝集水捕集手段、前記コイル管内に洗浄水を通過させてコイル管内を洗浄する洗浄手段、及び親水性物質検出手段を備える気体中親水性物質の捕集・検出装置、及び前記捕集・検出装置により実施される気体中の親水性物質の捕集・検出方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体中に含まれるガス状親水性物質及び粒子状親水性物質を捕集し検出する装置であって、前記気体を通過させるコイル管、前記コイル管の出口に接続された凝集水捕集手段、前記コイル管内に洗浄水を通過させてコイル管内を洗浄する洗浄手段、及び親水性物質検出手段を備える気体中親水性物質の捕集・検出装置。
【請求項２】
前記コイル管が、ガラスコイル管である請求項１に記載の気体中親水性物質の捕集・検出装置。
【請求項３】
前記親水性物質検出手段を、前記凝集水捕集手段の出口に接続して備える請求項１又は請求項２に記載の気体中親水性物質の捕集・検出装置。
【請求項４】
さらに、前記気体に水分を与える水分付与手段を、前記コイル管の気体入口の前段に設ける請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の気体中親水性物質の捕集・検出装置。
【請求項５】
気体中に含まれるガス状親水性物質及び粒子状親水性物質を捕集し検出する方法であって、前記気体をコイル管に通過させる工程、前記コイル管より流出する気体を凝集水捕集手段に通過させコイル管より流出する水滴を捕集し、捕集水を得る工程、前記コイル管内に洗浄水を通過させて洗浄液を得る洗浄工程、及び、前記捕集水及び前記洗浄液中に含まれるガス状親水性物質及び粒子状親水性物質を、親水性物質検出手段により検出する親水性物質検出工程、を有する気体中親水性物質の捕集・検出方法。
【請求項６】
さらに、前記気体をコイル管に通過させる工程の前に、コイル管内に洗浄水を通過させてコイル管を洗浄する工程を有する請求項５に記載の気体中親水性物質の捕集・検出方法。
【請求項７】
前記親水性物質検出手段が、前記捕集水及び前記洗浄液中に含まれるガス状親水性物質及び粒子状親水性物質を、オンラインで検出できる手段である請求項５又は請求項６に記載の気体中親水性物質の捕集・検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体中に含まれるガス状又は微粒子状の親水性物質を捕集し、その検出をする捕集・検出装置、及び、捕集・検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス等の気体中に含まれる有害なガス状、粒子状の物質を気体中から除去する排ガス処理工程や処理設備の性能確認のために、除去後の気体中に含まれるガス状、粒子状の物質の捕集、検出、さらに濃度測定・定量等が検討され、その方法が種々提案されている。
例えば、非特許文献１には、放射性セシウムを含む廃棄物の焼却排ガス中のセシウムを円筒ろ紙及びその後段に設けられたインピンジャー（ガス吸引ビン）により捕集して検出する方法が記載されており、廃棄物処理における排ガス処理設備の性能確認のための公定法とされている。
【０００３】
又、特許文献１には、ＳＯ３ガスを含む排ガスを、酸露点温度以下に保持したスパイラル管内を通過させ、管内での慣性衝突作用を利用してガス状硫酸を液状硫酸に変換し、凝集させた後に、管内を洗浄水で洗浄して分取する排ガス中のＳＯ３ガスの採取方法、及びこの方法により得られた洗浄水をイオンクロマトグラフ等の硫黄酸化物分析方法により分析するＳＯ３濃度の分析方法が開示されている。
さらに、非特許文献２には、直列した２本のガラスコイル管に、ＮａＣｌ、ＣｓＣｌ等の吸湿性アルカリ金属塩化物の微粒子を含む気体を通して、前記ガラスコイル管により気体中に含まれるアルカリ金属塩化物の微粒子を捕集する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２１０９５４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】廃棄物関係ガイドライン５−２０〜５−２３（環境省：２０１１年１２月２７日）
【非特許文献２】環境化学Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．３，ｐｐ．６１−６７，２０１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記のように、気体中に含まれるガス状および微粒子状の親水性物質を捕集する方法としては、円筒ろ紙等のフィルターにより濾過する方法、インピンジャー等のガス吸引ビンによりガスと水とを接触させ水にガスを吸収させる方法、スパイラル管やコイル管等の管内での慣性衝突作用を利用する方法が知られている。
フィルターによる方法は、ガスと液体を接触させる方法よりも、粒子の捕集効率に優れ、特に微粒子の領域で捕集効率が高いと言われている。そのためこの方法が、廃棄物処理における排ガス処理設備の性能確認のための公定法とされている。
【０００７】
しかし、フィルターによる方法では、ガスの捕集は困難と考えられる。又、廃棄物焼却排ガス中で、ガス状又は微粒子状で存在することが予測される塩化セシウム等は、バグフィルターで捕集・除去されているので、その捕集・除去の性能（集じん性能）をフィルターによる捕集で評価・確認することは好ましくなく、フィルターとは全く異なる原理による評価・確認が望まれる。
【０００８】
インピンジャー等のガス吸引ビンによりガスと水を接触させ水にガスを吸収させる方法は、気体中の親水性ガスの捕集効率は高いと考えられる。しかし、粒子、特に微粒子については、捕集が不充分であると指摘されている。
【０００９】
一方、非特許文献２に示されているように、ガラスコイル管内に気体を通すことにより、その気体中に含まれている吸湿性アルカリ金属塩化物微粒を捕集できる。そして、ガラスコイル管内を湿潤状態とすることにより、微粒子が吸湿して成長するので、０．３μｍより小さい粒子も捕集できているとの実験結果も示されている。この結果より、気体中に含まれるアルカリ金属塩化物のような親水性物質の微粒子は、コイル管、特に管内を湿潤状態にしたコイル管を使用すれば、捕集できると考えられる。
【００１０】
そこで、本発明者は、ガス吸引ビンにコイル管を接続させれば、気体中に含まれるガス状汚染物質及び粒子状汚染物質を同時に捕集できると考え、インピンジャーの後段にガラスコイル管を接続した装置により、気体中に含まれる塩化アンモニウムのガス又は微粒子の捕集を行った。その結果、塩化アンモニウムのガス及び微粒子は捕集されるものの、捕集されない塩化アンモニウムのガス及び微粒子もあり、より捕集効率の高い装置の開発が望まれた。
【００１１】
さらに、前記のような従来の捕集・検出方法では、操作及び周辺環境に由来するブランク値が高く、検出限界値が高くなり、その結果、検出の精度が低くなる問題があった。
【００１２】
本発明は、気体中に含まれるガス状親水性物質及び／又は粒子状親水性物質を、効率よく捕集し、その検出を高い精度で行うことができる、気体中の親水性物質の捕集・検出装置及び前記捕集・検出装置により実施される気体中の親水性物質の捕集・検出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、前記課題を解決するために検討を重ねた結果、コイル管と前記コイル管の気体出口に接続された凝集水捕集手段とを組合せた装置に、気体を通すことにより、気体中に含まれるガス状親水性物質及び／又は粒子状親水性物質を、効率よく捕集でき、捕集された親水性物質を洗浄手段により洗浄して得られた洗液を親水性物質検出手段により検出、定量することにより、精度の高い検出、定量が可能となることを見出した。
【００１４】
本発明者らは、さらに、親水性物質の捕集の前に、前記洗浄手段によりコイル管等の洗浄を行うことにより、又は／及び、前記親水性物質検出手段を前記凝集水捕集手段の気体出口に接続して設けることにより、操作及び周辺環境に由来するブランク値を低くすることができ、より精度の高い検出、定量が可能となることを見出した。
すなわち、前記の本発明の課題は、下記の構成により達成される。
【００１５】
本発明は、気体中に含まれるガス状親水性物質及び粒子状親水性物質を捕集し検出する装置であって、前記気体を通過させるコイル管、前記コイル管の出口に接続された凝集水捕集手段、前記コイル管内に洗浄水を通過させてコイル管内を洗浄する洗浄手段、及び親水性物質検出手段を備える気体中親水性物質の捕集・検出装置を提供する。
【００１６】
前記コイル管は、ガラスコイル管であることが好ましい。
【００１７】
前記気体中親水性物質の捕集・検出装置は、前記親水性物質検出手段を、前記凝集水捕集手段の出口に接続して備えることが好ましい。
【００１８】
前記気体に水分を与える水分付与手段を、前記コイル管の気体入口の前段（気体が流入する方向）に設けることが好ましい。
【００１９】
本発明は、又、気体中に含まれるガス状親水性物質及び粒子状親水性物質を捕集し検出する方法であって、前記気体をコイル管に通過させる工程、前記コイル管より流出する気体を凝集水捕集手段に通過させコイル管より流出する水滴を捕集し、捕集水を得る工程、前記コイル管内に洗浄水を通過させて洗浄液を得る洗浄工程、及び、前記捕集水及び前記洗浄液中に含まれるガス状親水性物質及び粒子状親水性物質を、親水性物質検出手段により検出する親水性物質検出工程、を有する気体中親水性物質の捕集・検出方法を提供する。
【００２０】
前記気体中親水性物質の捕集・検出方法は、さらに、前記気体をコイル管に通過させる工程の前に、コイル管内に洗浄水を通過させてコイル管を洗浄する工程を有することが好ましい。
【００２１】
前記気体中親水性物質の捕集・検出方法は、前記親水性物質検出手段が、前記捕集水及び前記洗浄液中に含まれるガス状親水性物質及び粒子状親水性物質を、オンライン（装置内に通過させるだけの操作）で検出できる手段であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の気体中親水性物質の捕集・検出装置を使用して、又は、本発明の気体中親水性物質の捕集・検出方法により、気体中に含まれるガス状親水性物質及び粒子状親水性物質を捕集すれば、前記親水性物質を効率良く捕集することができ、精度の高い検出、定量が可能となる。
特に、前記気体中親水性物質の捕集・検出装置が、親水性物質の捕集・検出よりも前に、コイル管内洗浄手段によりコイル管内の洗浄を行うことにより、又は／及び、前記凝集水捕集手段の出口に親水性物質検出手段を接続して備えることにより、操作及び周辺環境に由来するブランク値を低減することが可能となり、より高い精度で親水性物質を検出、定量することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の気体中親水性物質の捕集・検出装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明の気体中親水性物質の捕集・検出方法の概略構成を示す図。
【図３】実施例、比較例で使用した被検出気体発生装置を概略的に示す図。
【図４】実施例、比較例で使用した水分付与手段（インピンジャー）を概略的に示す図。
【図５】実施例、比較例で使用したコイル管、洗浄手段、凝集水捕集手段を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明するが、本発明の範囲は、以下の形態に限定されない。
【００２５】
（捕集・検出装置の構成）
図１は、本発明の気体中親水性物質の捕集・検出装置の概略構成を示す図である。図２は、本発明の気体中親水性物質の捕集・検出方法の概略構成を示す図である。
【００２６】
図１に示すように、本発明の気体中親水性物質の捕集・検出装置は、コイル管３、凝集水捕集手段５、洗浄手段４、及び親水性物質検出手段６を必須の構成として備える。排ガスの処理装置等から流出した気体７は、コイル管３のＩ３よりコイル管３内に導入され気体出口Ｏ３より流出する。コイル管３内では、気体７中に含まれる親水性物質の粒子は、コイル管３内を通過するときに生じる遠心力により、管壁に衝突し管壁に捕捉される。管内壁、管内が、気体７中に含まれる水で湿潤している場合は、管内壁の水に粒子が溶解したり、管内壁、管内の水により粒子が凝集して成長する等により、粒子はより補足されやすくなり、捕集効率が向上する。
【００２７】
又、ガス状の親水性物質も、管内壁、管内が湿潤している場合は、管内壁、管内の水に溶解、吸収されたり、あるいは一旦微粒子状に成長したものが、コイル管３内を通過するときに生じる遠心力により凝縮し管内壁に捕捉される等により、捕集される。
前記のようにして、ガス状親水性物質及び／又は粒子状親水性物質は、コイル管３内に捕集されるが、親水性物質を吸収、溶解した管内壁、管内にある水の一部は、気体７の流れとともに気体出口Ｏ３より流出することがある。又、親水性物質、特にガス状親水性物質は、その一部が、コイル管３内で捕集されずに、気体７の流れに含まれて気体出口Ｏ３より流出することもある。
【００２８】
気体出口Ｏ３より流出した気体７は、凝集水捕集手段５の気体入口Ｉ５から凝集水捕集手段５内に導入される。出口Ｏ３より流出した親水性物質、すなわちコイル管３内でガス状親水性物質及び／又は粒子状親水性物質を吸収、溶解した水及び親水性物質の一部は、凝集水捕集手段５中の水と接触し、凝集水捕集手段５中の水に吸収、溶解されて捕集される。「捕集水」とは、この凝集水捕集手段中の水を意味する。
このようにして、気体７中に含まれていたガス状親水性物質及び／又は粒子状親水性物質は、高い捕集効率でコイル管３内又は凝集水捕集手段５中の捕集水中に捕集される。
【００２９】
洗浄手段４は、コイル管３内に水（洗浄水）を通過させてコイル管内を洗浄する手段である。この洗浄により、コイル管３内に捕集されたガス状親水性物質及び／又は粒子状親水性物質は洗浄水中に溶解する。このようにして得られたコイル管３の洗浄液及びガス状親水性物質及び／又は粒子状親水性物質を捕集した捕集水中の親水性物質を、親水性物質検出手段６により検出することにより、気体７中に含まれていたガス状親水性物質及び／又は粒子状親水性物質を高い精度で検出することができる。親水性物質検出手段６が定量機能を有している場合は、気体７中に含まれていた親水性物質の総量を定量することができる。
【００３０】
コイル管３の洗浄液は、コイル管３の出口Ｏ３より取り出して親水性物質検出手段６による検出に供してもよいし、コイル管３の途中に設けられた取出し口Ｏ３１より取り出してもよい。又、洗浄水を出口Ｏ３側からコイル管３内に注入し、コイル管３の入口Ｉ３近傍に設けられた取出し口Ｏ３２（図示されていない）より取り出してもよい。さらに、出口Ｏ３より流出させた洗浄液を凝集水捕集手段５に導入して、凝集水捕集手段５内で捕集水と合体させた後、凝集水捕集手段５の捕集水取出口Ｏ５より取り出し、親水性物質検出手段６による検出に供してもよい。
この場合、親水性物質検出手段６を、捕集水取出口Ｏ５と接続することにより、合体による操作や、コイル管３や凝集水捕集手段５と親水性物質検出手段６間の環境に由来するブランク値の上昇を防ぐことができ、より高い精度で親水性物質を検出、定量することができる。
【００３１】
気体７を、気体中親水性物質の捕集・検出装置に供給してその捕集・検出をする前に、洗浄手段４により、コイル管３内に水（洗浄水）を通過させてコイル管３内を洗浄すると、コイル管３内の汚染等によるブランク値の上昇を低減できるので好ましい。洗浄手段４により、コイル管３内とともに凝集水捕集手段５の洗浄が可能な場合は、凝集水捕集手段５も洗浄すると、装置内の汚染等によるブランク値の上昇をより低減できるのでより好ましい。
【００３２】
（コイル管）
コイル管３とは、ガラス等から形成される管を螺旋状や渦巻状に巻いた管である。コイル管３の管の断面は通常円形であるが、円形に限定されず他の形状の管でもよい。
本発明の親水性物質の捕集・検出装置のコイル管を形成する材質は、外径１ｃｍ程度より細い管を形成でき、径２０ｃｍ程度より小さい螺旋や渦巻を形成できる材質であれば特に限定されない。加工しやすさや強度、耐久性、価格や入手しやすさ等を考慮すると、銅、ステンレス等の金属材料やガラスを挙げることができるが、ガラスから形成されるガラス管を用いた場合は、金属材料より形成される管を用いた場合より、粒子状親水性物質の捕集効率が高いので好ましい。
【００３３】
本発明の親水性物質の捕集・検出装置のコイル管３は、２以上のコイル管を備えるものでもよい。特に、２以上のコイル管を直列（前段のコイル管の気体出口と後段のコイル管の気体入口を連結すること）させると、粒子状親水性物質の捕集効率が向上するので好ましい。
【００３４】
コイル管３の全長が長いほど捕集効率が向上すると予想される。気体中の粒子の粒径が大きい程、捕集効率が向上すると予想される。コイル管３内を通過する気体の流速が同じであれば、コイル管３の巻径が小さい程、気体中の粒子に作用する遠心力が大きくなるので、捕集効率が向上すると予想される。一方、コイル管、特にガラスコイル管は、その巻径が小さいとコイル管の作製が困難になる。
【００３５】
コイル管３の全長、その巻径（すなわち巻数）、その連結数、通過させる気体の流速は、所望の捕集効率が得られるように選択されることが好ましく、特に好ましくは、凝集水捕集手段による捕集と合わせて１００％に近い捕集効率が得られるように選択される。そこで親水性物質の捕集・検出に際しては、予備実験等により、予め最適なコイル管３の全長、内径、巻径（すなわち巻数）、連結数を決定しておくことが好ましい。気体の流速や、下記のコイル管の冷却温度等の、捕集、検出の条件についても、所望の捕集効率が得られるように、予備実験等により、予め最適な条件を選択することが好ましい。
【００３６】
（コイル管の冷却手段）
本発明の気体中親水性物質の捕集・検出装置は、コイル管の冷却手段を備えることができる。コイル管内の温度が低い程、粒子状親水性物質の捕集効率が向上する場合が多い。この場合、捕集・検出装置が設置される環境によっては、コイル管を冷却する冷却手段を備えることが好ましい。冷却手段としては、空冷式、水冷式等の種々の手段を挙げることができる。例えば、捕集・検出装置が高温の環境に設置される場合に、冷却手段として冷水を満たした水槽を設けその水槽内にコイル管を浸漬する方法を挙げることができる。
【００３７】
（凝集水捕集手段）
凝集水捕集手段５としては、コイル管３より流出する親水性物質を溶解している水滴を捕集できる手段であればその構成や形状等は特に限定されない。例えば、ガラス、プラスチック又はセラミックスフリットを底部に配置したシリンジ等の容器や、インピンジャーのように、その中に充たした水中にコイル管より流出する（水滴やガス状親水性物質を含む）気体を通す容器を挙げることができる。ガラスフリットを底部に配置したシリンジの場合は、コイル管３より気体とともに流出する水滴は、ガラスフリット下部より導入されてガラスフリットにより捕捉されてシリンジ底部に溜まり捕集水となる。インピンジャー等の場合は、コイル管３より気体とともに流出する水滴は、インピンジャー内に入れられている水等と混合し、混合水が捕集水となる。インピンジャーのように、気体を水と接触させて水滴を捕捉する場合は、気体中に含まれるガス状親水性物質、すなわちコイル管３により捕捉されなかったガス状親水性物質も前記の水との接触により捕捉されると考えられる。
【００３８】
（洗浄手段）
コイル管３内を洗浄する洗浄手段４は、コイル管３内に所定量の洗浄水を供給するとともに、コイル管３から排出される洗浄液（前記洗浄水に、コイル管３内の水分や親水性物質が溶解した溶液）を全量回収できる手段であれば特に限定されない。例えば、注射器やポンプ等の所定量の洗浄水を供給する洗浄水供給部、前記洗浄水供給部より供給された洗浄水をコイル管に導入する洗浄水導入部、コイル管から排出される洗浄液を回収する洗浄液回収部から構成される手段を挙げることができる。
【００３９】
洗浄水導入部としては、例えばコイル管３の気体入口Ｉ３付近に設けられた３方コック及び洗浄水供給部と前記３方コックとを結ぶ洗浄水導入路からなる構成等を挙げることができる。回収部としては、例えば、コイル管３の出口Ｏ３と凝集水捕集手段５の入口Ｉ５とを結ぶ流路の途中に設けた３方コック及び前記３方コックと連結する洗浄液回収路からなる構成等を挙げることができる。
なお、洗浄水導入部と回収部を、前記の場合と逆にして、コイル管３の出口Ｏ３と凝集水捕集手段５の入口Ｉ５とを結ぶ流路の途中に設けた３方コックから洗浄水をコイル管３内へ導入して、入口Ｉ３付近に設けられた３方コックから洗浄液を回収する方法も可能である。
【００４０】
（親水性物質検出手段）
親水性物質検出手段としては、洗浄液に溶解している検出対象の親水性物質を検出できる装置であれば特に限定されない。水中の親水性物質の濃度を、容易に、迅速に、正確、精度よく定量できる装置が好ましく、例えば、液体クロマトグラフィー、分光分析装置、質量分析装置等を挙げることができる。
又、オンラインで検出、定量を行うことができる親水性物質検出手段を用い、洗浄手段４の前記洗浄液回収部に接続すれば、検出、定量を継続的に自動的に行うことができるとともに、洗浄液回収部と検出、定量との間の操作や装置によるブランク値の上昇を抑制でき、より正確な、検出、定量を行うことができるので好ましい。
【００４１】
（その他の構成）
本発明の気体中親水性物質の捕集・検出装置には、前記の必須の構成に加えて、必要により他の構成も備えることができる。例えば、親水性物質の捕集・検出の対象である気体に水分を与える水分付与手段を、前記コイル管の気体入口の前段（気体が流入する方向）に設けることができる。前記のように、コイル管の内壁が湿潤化していると、親水性物質の捕集効率が向上する場合がある。コイル管の内壁を湿潤化させるためには、気体中に含まれる水分量が多いことが好ましいので、対象となる気体中の湿度が低い場合は、水分付与手段を捕集・検出装置の前段（装置に気体が流入する前の位置）に設け、対象の気体中に水分を付与することが好ましい。
水分付与手段としては、例えば、Ｕ字管やインピンジャー等を挙げることができる。
【００４２】
（検出の対象）
本発明の気体中親水性物質の捕集・検出装置及び捕集・検出方法により捕集・検出される対象は、ガス状、粒子状の親水性物質を含む可能性が考えられる気体であるが、この気体としては、例えば、廃棄物の燃焼処理の排ガス、工場排ガス、汚染された大気等から有害物質を除去処理した後の気体を挙げることができ、有害物質の除去処理の効率評価のために本発明の装置、方法を使用することができる。
ここで、親水性物質とは、水に溶解可能な物質であり、ガス状又は粒子状で気体に存在できるものである。例えば、排ガス中に含まれる金属ハロゲン化物、ハロゲン化水素、ハロゲン分子、亜硫酸、硫酸等を挙げることができる。
【００４３】
さらに、大気中の親水性ウイルスも、本発明の気体中親水性物質の捕集・検出装置により捕集・検出される親水性物質と考えられる。親水性ウイルスとしては、例えばエンテロウィルス等が挙げられる。
気中のウイルス量を調べる方法として、冷却コイル管を用いて、湿潤増大・遠心分離捕集・凝縮水保持を行う方法、フィルターを用いる方法が知られているが、これらの方法によれば、ウイルスにダメージを与える問題があると考えられている。しかし、本発明の気体中親水性物質の捕集・検出装置によれば、親水性ウイルスにダメージを与えることなく、その捕集・検出ができると考えられる。
【実施例】
【００４４】
（実施例、比較例の実験概要）
捕集される親水性物質を、塩化アンモニウムとし、捕集効率を評価した。先ず、図３に示す装置により、塩酸とアンモニアを反応させて塩化アンモニウムを発生させ、発生した塩化アンモニウムの微粒子又は微粒子とガスを含む大気（以下、「被検出気体」と言う。）を、図４に示すインピンジャー（ガス状親水性物質捕集手段：水分付与手段）、図５に示すガラスコイル管、洗浄手段、凝集水捕集手段を、表１に示す組合せにより構成した装置に通し、インピンジャー、ガラスコイル管、凝集水捕集手段により塩化アンモニウムを捕集した。捕集後、図５に示す洗浄手段により、ガラスコイル管を洗浄し、洗浄手段の出口より回収された洗浄液や、凝集水捕集手段に捕集された捕集水中の塩化アンモニウムの濃度を電気電導率計により測定し、捕集された洗浄液、捕集水の量と測定により得られた濃度より、捕集された塩化アンモニウムの総量を求めた。得られた総量の、塩化アンモニウムの発生量に対する比率により捕集効率を評価した。
【００４５】
（実施例、比較例で使用した装置）
１）被検出気体発生装置
図３は、塩化アンモニウムのヒューム（微粒子）を発生させる装置、及び発生した塩化アンモニウムのヒューム（微粒子）をガス化するために加熱する装置を示す。これらの装置は、塩酸とアンモニア水が混合される密閉瓶１０１、密閉瓶１０１の出口（気体が吸引される側）に直結した真空吸引ビン１０２、真空吸引ビン１０２の出口に直結したアルミナチューブ１０３（径２５ｍｍ、長さ７００ｍｍ）、及びアルミナチューブ１０３の出口側に直結したガラスチューブ１０４から構成され、ガラスチューブ１０４の出口側に装置内の被検出気体、すなわち塩化アンモニウムを含む大気が吸引される。アルミナチューブ１０３には管状電気炉（加熱手段）１０５が設けられている。
【００４６】
３０μＬのビンＡ中の１２Ｍ塩酸と３０μＬのビンＢ中のアンモニア水は、密閉瓶１０１に加えられて混合され、塩化アンモニウムのヒューム（微粒子）が発生した。発生した塩化アンモニウムの微粒子は、真空吸引ビン１０２に吸引され、その後さらにアルミナチューブ１０３に吸引される。下記表１の加熱の有無の欄で「有」と示されている場合は、アルミナチューブ１０３に吸引された被検出気体は、管状電気炉１０５により約９００℃に加熱されて、塩化アンモニウムの微粒子はガス化する。
【００４７】
アルミナチューブ１０３から流出した被検出気体は、ガラスチューブ１０４に導入される。なお、図３の例では、アルミナチューブ１０３とガラスチューブ１０４の結合部は弾性体からなるＯリングにより密閉されている。被検出気体が約９００℃に加熱されガス化された場合、被検出気体は、ガラスチューブ１０４内で２２０℃程度まで冷却され、ガス化した塩化アンモニウムの一部は微粒子となる。すなわち、被検出気体が約９００℃に加熱された場合、ガラスチューブ１０４の出口Ｏ１からは、ガス状及び微粒子状の塩化アンモニウムを共に含む被検出気体が流出し、加熱がされなかった場合は、（ガス化されていないので）微粒子状の塩化アンモニウムのみを含む被検出気体が流出する。
【００４８】
２）水分付与手段（ガス状親水性物質捕集手段）
図４は、実験で使用した２本のガスインピンジャー２０１、２０２を直列に連結した装置を表す。ガスインピンジャー２０１、２０２のそれぞれには１０ｍｌの精製水が入れられている。ガラスチューブ１０４の出口Ｏ１から流出した被検出気体は、ガスインピンジャー２０１の入口Ｉ２から流入し、ガスインピンジャー２０１、２０２内の水と接触した後、ガスインピンジャー２０２の出口Ｏ２から流出する。被検出気体と水との接触により、被検出気体中の塩化アンモニウム（親水性物質）、特にガス状の塩化アンモニウムが水中に捕集されるとともに、被検出気体中に水分が蒸発し水分が付与される。すなわち、ガスインピンジャー２０１、２０２は、水分付与手段として機能するとともに、ガス状親水性物質捕集手段としても機能する。
【００４９】
３）コイル管
図５は、実験で使用したコイル管、及びこのコイル管内を洗浄して洗浄液を得る装置を表す。コイル管は、直列に連結された２本のガラスコイル管３０１、３０２からなる。それぞれのガラスコイル管は、内径１．８ｍｍ、外径３ｍｍのガラス管を、巻径６８ｍｍ、７重に巻いて形成されている。実験に際して、ガラスコイル管３０１、３０２は、５〜１０℃に保たれている。
ガラスチューブ１０４の出口Ｏ１又はガスインピンジャー２０２の出口Ｏ２から流出する被検出気体は、ガラスコイル管３０１の入口Ｉ３からコイル管に流入し、コイル管内で塩化アンモニウム（親水性物質）の捕集がされた後、ガラスコイル管３０２の出口Ｏ３から流出する。
【００５０】
４）凝集水捕集手段
図５中の５０１は、下部にガラスフリット５０２を設置したシリンジを表す。ガラスコイル管３０２の出口Ｏ３から流出した被検出気体は、入口Ｉ５よりシリンジ５０１内に吸引される。ガラスコイル管３０２からは、被検出気体とともに、ガラスコイル管３０２内で凝集し塩化アンモニウムを溶解している水滴、水分が流出するが、この水滴、水分は、ガラスフリット５０２に捕捉され、シリンジ５０１内に貯留し捕集水となる。すなわち、シリンジ５０１は、凝集水捕集手段として機能する。
シリンジ５０１の上部には、吸引口５０３が設けられている。吸引口５０３は、吸引ポンプ等の気体を吸引する手段（図示されていない）とつながっており、吸引口５０３より被検出気体が吸引される。
塩化アンモニウムの捕集後、シリンジ５０１から捕集水が取り出され、（親水性物質検出手段６による）塩化アンモニウムの濃度の測定に供せられる。捕集水は、吸引口５０３から取り出すことができるが、シリンジ５０１が、捕集水を取り出すための取出口（図示されていない）を別途設けて、その取出口から捕集水を取り出してもよい。
【００５１】
５）洗浄手段
図５中の４０１及び４０２は精製水（洗浄水）をそれぞれ１０ｍＬ入れたシリンジを表し、４０３は、水を吸引するためのシリンジを表す。図５中の４０４、４０５及び４０６は三方コックであり、図５に記載の装置ではこれらにより洗浄手段４が構成されている。三方コックの向きを変えて、シリンジ４０１、４０２内に貯留している洗浄水をシリンジ４０３内に吸引することにより、前記洗浄水がガラスコイル管３０１、３０２を通過し、管内の塩化アンモニウムを洗浄水中に溶解する。
【００５２】
６）親水性物質の検出
下記実験１〜８では、親水性物質検出手段６として電気電導率計を用いて、シリンジ４０３内に吸引された洗浄液に含まれる塩化アンモニウム、インピンジャー２０１、２０２やシリンジ５０１内の水（捕集水等）に含まれる塩化アンモニウムの検出・定量を行った。
【００５３】
実験１〜８
（捕集工程）
図３に示す被検出気体発生装置で、ビンＡ中の１２Ｍ塩酸とビンＢ中のアンモニア水を、密閉瓶１０１に加えて混合し、塩化アンモニウムのヒューム（微粒子）が発生させ、発生した塩化アンモニウムの微粒子を、真空吸引ビン１０２に吸引させた後、アルミナチューブ１０３、ガラスチューブ１０４を通して、Ｏ１より流出させた。
塩化アンモニウムの発生総量は、同条件（同じ量、濃度の塩酸、アンモニア水）で塩化アンモニウムを発生させ、真空吸引ビン１０２に吸引させた後、真空吸引ビン１０２内に所定量の精製水を加えて塩化アンモニウムの微粒子を溶解させ、その後、得られた水溶液中の塩化アンモニウムの濃度を電気電導率計により測定し、使用した精製水の量と測定により得られた濃度より求めた。測定は、３〜５回行いその平均値を総量とした。
【００５４】
実験２、４、６及び８（表１中の「加熱」の欄が「有」）では、アルミナチューブ１０３を約９００℃に加熱して塩化アンモニウムの微粒子をガス化した後、ガラスチューブ１０４で約２２０℃に冷却して一部を微粒子状としガス状及び微粒子状の塩化アンモニウムを共に含む被検出気体とし、図３に示す被検出気体発生装置から流出させた。実験１、３、５及び７（表１中の「加熱」の欄が「無」）では、アルミナチューブ１０３を加熱せず（すなわちガス化はせずに）、微粒子状の塩化アンモニウムのみを含む被検出気体を被検出気体発生装置から流出させた。
【００５５】
被検出気体発生装置から流出した塩化アンモニウムを含む被検出気体を、図４に示すガスインピンジャー２０１、２０２（水分付与手段（ガス状親水性物質捕集手段））、図５に示すコイル管３０１、３０２、図５に示すシリンジ５０１（凝集水捕集手段）を、この記載の順序で、下記表１に示すように組合せた装置内に導入し、塩化アンモニウムを装置内に捕集した。
【００５６】
（コイル管の洗浄及び塩化アンモニウムの検出）
塩化アンモニウムを前記装置内に捕集した後、図５に示す三方コック４０４、４０５及び４０６の向きを変え、シリンジ４０３によりシリンジ４０１又は４０２内の洗浄水を吸引した。この吸引によりシリンジ４０１内の洗浄水はコイル管３０１を通過し、管内に捕集されている塩化アンモニウムを洗浄してシリンジ４０３内に流入する。又、吸引によりシリンジ４０２内の洗浄水はコイル管３０２を通過し、管内に捕集されている塩化アンモニウムを洗浄してシリンジ４０３内に流入する。
前記のようにしてコイル管３０１又は３０２をそれぞれ洗浄した後、シリンジ４０３内に流入した洗浄液（塩化アンモニウムを含んでいる洗浄水）中の塩化アンモニウムの濃度を電気電導率計により測定し、測定された濃度とシリンジ４０３内の洗浄液の量から、コイル管３０１及びコイル管３０２に捕集された塩化アンモニウムの量を計算し、計算値１とした。
【００５７】
シリンジ５０１（凝集水捕集手段）、ガスインピンジャー２０１、２０２を使用した例では、塩化アンモニウムをそれぞれの装置内に捕集した後、装置内に貯留した水中の塩化アンモニウムの濃度を電気電導率計により測定し、測定された濃度と各装置内の水の量から、各装置内に捕集された塩化アンモニウムの量を計算し、計算値２とした。計算値１＋計算値２を捕集量として表１に示した。
【００５８】
なお、実験５〜８では、前記のコイル管内に洗浄水を通過させる操作と同様の操作を、塩化アンモニウムの捕集前に行い、シリンジ４０３内に流入した洗浄液中の塩化アンモニウムの量を測定、計算しブランク値１を求めた。又、実験５〜６では、塩化アンモニウムの捕集を行わない場合の、ガスインピンジャー２０１、２０２に貯留した水中の塩化アンモニウムの量を前記と同様にして測定、計算しブランク値２を求めた。実験５〜８では、前記計算値１＋計算値２からブランク値１＋ブランク値２を引いた値を捕集量として表１に示した。ブランク値１は２．０〜３．０μｇ、ブランク値２は１２〜１８μｇであった。ガラスコイル管は、ガスインピンジャーよりブランク値を抑制しやすいと考えられる。
【００５９】
【表１】
2020204553.tif 000003
【００６０】
表１に示されるように、捕集手段が、ガスインピンジャーとガラスコイル管からなる場合、又はガラスコイル管のみからなる場合である実験１〜４（比較例）では、捕集率は低い。一方、ガラスコイル管の後段に凝集水捕集手段を設けた実験５〜８（実施例：本発明の例）では、捕集率は高く、ガス状の親水性物質、粒子状の親水性物質のいずれについても優れた捕集効率が得られている。特に、ガラスコイル管と凝集水捕集手段からなり、塩化アンモニウム微粒子のガス化を行わなかった（すなわち微粒子の捕集の場合である）実施例７では、捕集率は１００％であった。ガラスコイル管の内部で凝縮して生成する水滴を凝集水捕集手段により捕集でき、塩化アンモニウムの捕集効率を格段に高めることができたと考えられる。
すなわち、前記の結果により、本発明によれば、ガス状と微粒子状の親水性物質を同時に効率よく捕集できることが示されている。又、本発明によれば、親水性物質の捕集をフィルター以外の方法で行えるので、排ガスを処理する方法と、それを評価する方法の両方がフィルター法であった従来に比べ、本発明では、全く異なる原理でガスと微粒子を捕集するので、評価の信頼性を格段に高めることができると考えられる。
【００６１】
さらに、コイル管を使用する本発明によれば、現場で試料導入直前まで精製水を通じてコイル管を洗浄することができ、さらに被検出気体を通じた直後にオンラインで分析することも可能となるので、「ブランク値」を容易に低下させることができ、検出の精度を大きく向上できると考えられる。
【符号の説明】
【００６２】
３              コイル管
４              洗浄手段
５              凝集水捕集手段
６              親水性物質検出手段
７              気体
１０１          密閉瓶
１０２          真空吸引ビン
１０３          アルミナチューブ
１０４          ガラスチューブ
１０５          管状電気炉（加熱手段）
２０１、２０２  ガスインピンジャー
３０１、３０２  ガラスコイル管
４０１、４０２、４０３  シリンジ
４０４、４０５、４０６  三方コック
５０１          シリンジ（凝集水捕集手段）
５０２          ガラスフリット
５０３          吸引口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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