(57)【要約】【課題】ガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質に対する捕集性能が高い大気汚染物質捕集材、それを用いた大気汚染物質の測定方法及び大気汚染物質の測定装置を提供する。【解決手段】本発明は、セルロース繊維に金属フタロシアニン誘導体を担持させた大気汚染物質捕集材であって、上記金属フタロシアニン誘導体が担持されたセルロース繊維は短繊維状に切断された粉末状の繊維であり、上記粉末状の繊維の見かけ比重が０．１ｇ／ｃｍ3以上である。本発明の大気汚染物質の測定方法は、カラム内に上記大気汚染物質捕集材を充填させておき、上記カラムに汚染物質を含む大気中の空気又は室内空気を流通させ、上記捕集材で上記汚染物質を捕集し、上記捕集材から汚染物質を抽出して分析する。本発明の大気汚染物質の測定装置は、上記大気汚染物質捕集材を充填させたカラムと、上記カラム内に汚染物質を含む大気中の空気又は室内空気を流通させる手段を含む。【選択図】図１
2015150546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース繊維に金属フタロシアニン誘導体を担持させた大気汚染物質捕集材であって、
前記金属フタロシアニン誘導体が担持されたセルロース繊維は短繊維状に切断された粉末状の繊維であり、前記粉末状の繊維の見かけ比重が０．１ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴とする大気汚染物質捕集材。
【請求項２】
前記粉末状の繊維は、繊維長が１ｍｍ以下である請求項１に記載の大気汚染物質捕集材。
【請求項３】
前記粉末状の繊維は、見かけ比重が０．３ｇ／ｃｍ3以上である請求項１又は２に記載の大気汚染物質捕集材。
【請求項４】
前記大気汚染物質捕集材は、大気からガス状の多環芳香族炭化水素類を捕集する請求項１〜３のいずれか１項に記載の大気汚染物質捕集材。
【請求項５】
前記金属フタロシアニン誘導体は、下記化学式（Ｉ）で示される金属フタロシアニン誘導体である請求項１〜４のいずれか１項に記載の大気汚染物質捕集材。
【化１】
2015150546.tif 000010
但し、化学式（Ｉ）中、ＭはＦｅ、Ｃｏ又はＣｕであり、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4はそれぞれカルボキシル基、アミノ基又はスルホン酸基であり、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は同一又は異なってもよく、ｎ１、ｎ２、ｎ３及びｎ４はそれぞれ０〜４の整数であり且つ１≦ｎ１＋ｎ２＋ｎ３＋ｎ４≦８を満たす。
【請求項６】
前記セルロース繊維は、カチオン化されたセルロース繊維である請求項１〜５のいずれか１項に記載の大気汚染物質捕集材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の大気汚染物質捕集材を用いた大気汚染物質の測定方法であって、
カラム内に前記大気汚染物質捕集材を充填させておき、
前記カラムに汚染物質を含む大気中の空気又は室内空気を流通させ、前記捕集材で前記汚染物質を捕集し、
前記捕集材から前記汚染物質を抽出して分析することを特徴とする大気汚染物質の測定方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の大気汚染物質捕集材を用いた大気汚染物質の測定装置であって、
前記大気汚染物質捕集材を充填させたカラムと、
前記カラム内に汚染物質を含む大気中の空気又は室内空気を流通させる手段を含むことを特徴とする大気汚染物質の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気汚染物質捕集材、それを用いた大気汚染物質の測定方法及び大気汚染物質の測定装置に関し、詳細には、セルロース繊維に金属フタロシアニン誘導体を担持させた大気汚染物質捕集材、大気汚染物質の測定方法及び大気汚染物質の測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気汚染物質には、自動車などの排煙及び黄砂粒子などに由来する粒子状物質、石炭や石油などの燃焼による一酸化炭素、硫黄酸化物及び窒素酸化物などの排出ガス、炭化水素と窒素酸化物などが化学反応を起こして生じる多環芳香族炭化水素（ＰＡＨ）などの様々の物質が含まれる。特に、発展途上国では、経済の発展や人口の増加などにより大気汚染が深刻な状況になっている。また、大気汚染物質は、通常、発生源となる地域のみではなく、風などにより長距離輸送され周辺の地域にも影響を与えている。
【０００３】
大気汚染物質は、人体の健康を害すると危惧されている。例えば、ベンゾ[ａ]ピレンなどのＰＡＨには、発がん性、変異原性、及び内分泌かく乱作用があるという報告がある（非特許文献１〜２）。そこで、本出願人は、特許文献１において、カチオン化されたセルロース繊維に金属フタロシアニン誘導体を担持させた除去剤を用いてＰＡＨなどの砂塵飛来有害物質を除去することを提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１３/００８８８３号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Kizu R., Okamura K., Toriba A., Mizokami A., Burnstein K., Klinge C., Hayakawa K., Antiandrogenic activities of diesel exhaust particle extracts in PC3/AR human prostate carcinoma cells. Toxicol. Sci., 76, 299-309 (2003)
【非特許文献２】Courter L., Tamara M.-J., Fischer K., Bildfell R., Giovanini J., Pereira C., Baird W., Urban dust particle matter alters PAH-induced carcinogenesis by inhibition of CYP1A1 and CYP1B1. Toxicol. Sci., 95, 63-73 (2007)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の除去剤は、ガス状のＰＡＨを吸着して除去する性能が低く、さらなる改善が必要であった。
【０００７】
本発明は、上記の従来の問題を解決するため、ガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質に対する捕集性能が高い大気汚染物質捕集材、それを用いた大気汚染物質の測定方法及び大気汚染物質の測定装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、セルロース繊維に金属フタロシアニン誘導体を担持させた大気汚染物質捕集材であって、上記金属フタロシアニン誘導体が担持されたセルロース繊維は短繊維状に切断された粉末状の繊維であり、上記粉末状の繊維の見かけ比重が０．１ｇ／ｃｍ3以上である大気汚染物質捕集材に関する。
【０００９】
本発明は、また、上記の大気汚染物質捕集材を用いた大気汚染物質の測定方法であって、カラム内に上記捕集材を充填させておき、上記カラムに汚染物質を含む大気中の空気又は室内空気を流通させ、上記捕集材で上記汚染物質を捕集し、上記捕集材から上記汚染物質を抽出して分析する大気汚染物質の測定方法に関する。
【００１０】
本発明は、また、上記の大気汚染物質捕集材を用いた大気汚染物質の測定装置であって、上記捕集材を充填させたカラムと、上記カラム内に汚染物質を含む大気中の空気又は室内空気を流通させる手段を含む大気汚染物質の測定装置に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、金属フタロシアニン誘導体を担持させたセルロース繊維を短繊維状に切断して粉末状の繊維にし、該粉末状の繊維の見かけ比重を０．１ｇ/ｃｍ3以上にすることにより、大気汚染物質、特にガス状のＰＡＨを吸着して捕集する性能が高い大気汚染物質捕集材を提供することができる。また、本発明は、上記の大気汚染物質捕集材を用いることにより、簡便に大気中のガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質を測定することができる。さらに、本発明は、上記の大気汚染物質捕集材を用いて簡便に大気中のガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質を測定することができる大気汚染物質の測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の大気汚染物質の測定装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例で用いた大気汚染物質の測定装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、金属フタロシアニン誘導体が担持されたセルロース繊維を短繊維状に切断して粉末状にし、見かけ比重を高くすることにより、大気汚染物質を捕集する性能、特にガス状のＰＡＨを捕集する性能が向上することを見出し、本発明に至った。
【００１４】
本発明において、大気汚染物質としては、ピレン、フェナントレン、ベンゾ［ａ］ピレン（別称：３，４−ベンツピレン）などの多環芳香族炭化水素（ＰＡＨ）、並びに、ニトロピレンなどのニトロ化多環芳香族炭化水素（ＮＰＡＨ）、水酸化多環芳香族炭化水素及びキノン型多環芳香族炭化水素等の多環芳香族炭化水素の誘導体が挙げられる。また、大気汚染物質は、燃焼による排出ガス由来のＰＭ２．５等の粒子状物質や、粒子状物質などに付着している微生物も含む。このような微生物としては、バシラス菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｐ．）、ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．）などの細菌、コウジカビ（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｓｐ．）、ジェルカンデラ（Ｂｊｅｒｋａｎｄｅｒａ  ｓｐ．）などの真菌等が挙げられる。ＰＡＨの場合、環境条件により大気中において粒子状で存在するものとガス状で存在するものとがある。粒子状のＰＡＨは主に５環以上、ガス状のＰＡＨは４環以下のものが多い。４環以下のＰＡＨとしては、例えば、４環構造をもつピレン（Ｐｙｒ）とクリセン（Ｃｈ）、及び３環構造を持つフェナントレン（Ｐｈｅ）とアントラセン（Ａｎｔ）などが挙げられる。
【００１５】
上記粉末状の繊維は、見かけ比重が０．１ｇ／ｃｍ3以上であり、好ましくは０．３ｇ／ｃｍ3以上であり、より好ましくは０．４ｇ／ｃｍ3以上である。本発明において、「見かけ比重」は、一定体積の容器に試料を圧力をかけずに充填し、質量を測定し算出したものである。見かけ比重が０．１ｇ／ｃｍ3以上であることにより、大気汚染物質を捕集する性能が高く、例えば、ガス状のＰＡＨなどのガス状の大気汚染物質を効果的に捕集することができる。
【００１６】
上記粉末状の繊維は、繊維長が１ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以下であることがより好ましく、０．２ｍｍ以下であることがさらに好ましい。上記粉末状の繊維の繊維長が１ｍｍ以下であると、見かけ比重が０．１ｇ／ｃｍ3以上になりやすい。見かけ比重が高いほど、同じ質量の場合、表面積が増える。また、見かけ比重が高いほど、同じ体積のカラムなどにより多く詰めることができ、接触可能面積が増える。本発明において、粉末状の繊維の繊維長は、目盛付きの顕微鏡にて測定する。
【００１７】
上記粉末状の繊維の繊度は、特に限定されないが、空気又は室内空気との接触面積を増やすという観点から、単繊維繊度が４．０ｄｔｅｘ以下であることが好ましく、より好ましくは、単繊維繊度が３．３ｄｔｅｘ以下であり、さらに好ましくは、単繊維繊度が２．２ｄｔｅｘ以下である。
【００１８】
上記金属フタロシアニン誘導体としては、下記化学式（Ｉ）で示される金属フタロシアニン誘導体を用いることができる。
【００１９】
【化１】
2015150546.tif 000003
【００２０】
上記化学式（Ｉ）中、ＭはＦｅ、Ｃｏ又はＣｕであり、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4はそれぞれカルボキシル基、アミノ基又はスルホン酸基であり、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は同一又は異なってもよく、ｎ１、ｎ２、ｎ３及びｎ４はそれぞれ０〜４の整数であり且つ１≦ｎ１＋ｎ２＋ｎ３＋ｎ４≦８を満たす。
【００２１】
本発明の大気汚染物質捕集材において、金属フタロシアニン誘導体は、上記化学式（Ｉ）で示しているように、平面構造を有しており、該平面構造によりＰＡＨなどの大気汚染物質とπ-π相互作用により結合すると推測される。また、中心金属は、錯体触媒として働き、酸化還元反応や分解反応などを触媒し、種々の反応過程で生成する活性反応種により抗菌性を発揮すると推定される。本発明の大気汚染物質捕集材は、燃焼による排出ガス由来のＰＭ２．５などの粒子状物質を捕集した後、粒子状物質に付着して細菌などの微生物に対して抗菌効果を発揮することができる。
【００２２】
抗菌性が高いという観点から、上記Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4はスルホン酸基であることが好ましい。上記Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4がスルホン酸基であると、金属フタロシアニン誘導体が単分子で存在しやすく、活性反応種が生成しやすいことにより抗菌性が高くなると思われる。
【００２３】
また、抗菌性が高いという観点から、上記中心金属Ｍは、Ｆｅ又はＣｏであることが好ましい。上記中心金属ＭがＦｅ又はＣｏであると、抗菌性を発現するための活性反応種の生成が増加し、抗菌性が高くなると思われる。
【００２４】
ガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質を吸着して捕集する性能をより高めるという観点から、上記Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4がアミノ基である場合、官能基の数、すなわちｎ１、ｎ２、ｎ３及びｎ４の合計（以下において、ｎともいう。）が１又は２であることが好ましい。すなわち、１分子の金属フタロシアニン誘導体において、アミノ基の合計の数は１又は２であることが好ましい。
【００２５】
また、ガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質を吸着して捕集する性能をより高めるという観点から、上記Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4がスルホン酸基である場合、官能基の数、すなわちｎ１、ｎ２、ｎ３及びｎ４の合計が１又は２であることが好ましい。すなわち、１分子の金属フタロシアニン誘導体において、スルホン酸基の合計の数は１又は２であることが好ましい。スルホン酸基は親水基であり、分子が大きいので、官能基が少ない方が、金属フタロシアニン誘導体へガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質が吸着しやすく、捕集性能がより向上する。
【００２６】
上記Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4がカルボキシル基である場合は、ｎは４〜８であることが好ましい。より好ましくは、ｎが５〜８である。カルボキシル基が電子吸引性基であるため、ｎが４〜８であると、金属フタロシアニン誘導体間の電子密度が大きくなり、ガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質を吸着しやすく、捕集性能が高くなる。
【００２７】
本発明において、上記スルホン酸基は、それの無機塩基と有機塩基を含む。同様に、上記カルボキシル基も、それの無機塩基と有機塩基を含む。無機塩基の場合、塩の好適な例としては、例えばナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩、銅（ＩＩ）塩、アンモニウム塩などが挙げられる。有機塩基の場合、好適な例としては、例えばトリメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン、ピコリン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジシクロヘキシルアミンなどが挙げられる。
【００２８】
上記化学式（Ｉ）で示される金属フタロシアニン誘導体としては、例えば、金属フタロシアニンモノスルホン酸及びその塩、金属フタロシアニンジスルホン酸及びその塩、金属フタロシアニンテトラスルホン酸及びその塩、金属フタロシアニンオクタスルホン酸及びその塩、金属フタロシアニンモノカルボン酸及びその塩、金属フタロシアニンジカルボン酸及びその塩、金属フタロシアニンテトラカルボン酸及びその塩、金属フタロシアニンオクタカルボン酸及びその塩などが挙げられる。立体障害及び安定性の観点から、上記大気汚染物質捕集材には、金属フタロシアニンモノスルホン酸又はその塩と、金属フタロシアニンジスルホン酸又はその塩が混在していることが好ましい。
【００２９】
上記化学式（Ｉ）中、ＭがＣｏであり、Ｒ1及びＲ3がスルホン酸基であり、ｎが２である場合、化学式（Ｉ）で示される金属フタロシアニン誘導体は、例えば、下記化学式（ＩＩ）で示すコバルトフタロシアニンジスルホン酸となる。
【００３０】
【化２】
2015150546.tif 000004
【００３１】
上記化学式（Ｉ）中、ＭがＦｅであり、Ｒ1がスルホン酸基であり、ｎ１が１である場合、化学式（Ｉ）で示される金属フタロシアニン誘導体は、例えば、下記化学式（ＩＩＩ）で示す鉄フタロシアニンモノスルホン酸となる。
【００３２】
【化３】
2015150546.tif 000005
【００３３】
上記化学式（Ｉ）中、ＭがＦｅであり、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4の全てがカルボキシル基であり、ｎ１、ｎ２、ｎ３及びｎ４がそれぞれ１である場合、化学式（Ｉ）で示される金属フタロシアニン誘導体は、例えば、下記化学式（ＩＶ）で示す鉄フタロシアニンテトラカルボン酸となる。
【００３４】
【化４】
2015150546.tif 000006
【００３５】
上記化学式（Ｉ）中、ＭがＦｅであり、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4の全てがカルボキシル基であり、ｎ１、ｎ２、ｎ３及びｎ４がそれぞれ２である場合、化学式（Ｉ）で示される金属フタロシアニン誘導体は、例えば、下記化学式（Ｖ）で示す鉄フタロシアニンオクタカルボン酸となる。
【００３６】
【化５】
2015150546.tif 000007
【００３７】
上記金属フタロシアニン誘導体は、市販のものであってもよく、公知の方法により製造したものであってもよい。例えば、鉄フタロシアニンテトラカルボン酸は、ニトロベンゼンにトリメリット酸無水物と、尿素と、モリブデン酸アンモニウムと、塩化第二鉄無水物とを加えて撹拌し、加熱還流させて沈殿物を得、得られた沈殿物にアルカリを加えて加水分解し、次いで酸を加えて酸性にすることで得られる。コバルトフタロシアニンオクタカルボン酸は、トリメリット酸無水物に替えてピロメリット酸無水物、塩化第二鉄無水物に替えて塩化第二コバルトを用いる以外は、上述した鉄フタロシアニンテトラカルボン酸の製造方法と同様の方法で製造可能である。コバルトフタロシアニンモノスルホン酸は、無官能のコバルトフタロシアニンにクロルスルホン酸を反応させてスルホン化を行うことで得ることができる。
【００３８】
上記セルロース繊維は、金属フタロシアニン誘導体を分散した状態（単分子の状態）でセルロース繊維の表面に多く存在させるという観点から、カチオン化されたセルロース繊維であることが好ましい。金属フタロシアニン誘導体がより効果的に大気汚染物質と接触して結合することができ、捕集性能が高くなる。
【００３９】
セルロース繊維をカチオン化するカチオン化剤としては、例えば、第４級アンモニウム塩型クロルヒドリン誘導体、第４級アンモニウム塩型高分子、カチオン系高分子、クロスリンク型ポリアルキルイミン、ポリアミン系カチオン樹脂、グリオキザール系繊維素反応型樹脂などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合せて用いてもよい。中でも、第４級アンモニウム塩型クロルヒドリン誘導体が好ましい。上記第４級アンモニウム塩型クロルヒドリン誘導体としては、例えば、下記化学式（ＶＩ）に示すＮ−Ｎ’−ジ−（３−クロロ−２−ヒドロキシ−プロピル）−Ｎ−Ｎ’−テトラメチル−ｎ−ヘキサン−１，６−ジアンモニウムジクロライド（テトラメチルヘキサメチレンジアミン４級塩ともいう。）、部分３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル化ジアリルアミン塩酸塩・ジアリルジメチルアンモニウムクロライド共重合体などが挙げられる。下記化学式（ＶＩ）に示す第４級アンモニウム塩型クロルヒドリン誘導体としては、例えば、「カチオノンＫＣＮ」（一方社油脂工業社製商品名）などの市販のものを用いることができる。第４級アンモニウム塩型クロルヒドリン誘導体、特に単分子中に２つの第４級アンモニウム塩を有するクロルヒドリン誘導体のように、カチオンサイト間の炭素鎖の長さ（アルキル基の長さ）、すなわちカチオンサイト間の距離が大きいカチオン化剤でセルロースをカチオン化したとき、カチオンサイトがセルロースの表面に分散して存在するので、金属フタロシアニン誘導体がカチオンサイトと結合して単分子で存在しやすくなるため、ガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質が吸着しやすく、捕集性能が向上すると推定される。また、フタロシアニン誘導体との結合やガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質と反応するのに、立体障害となり得るビニル系などのポリマー、ｔ−ブチル基などの官能基を持たないカチオン化剤を用いた方が、ガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質に対する捕集性能が向上する傾向にある。
【００４０】
【化６】
2015150546.tif 000008
【００４１】
上記セルロース繊維は、特に限定されないが、改質しやすい、具体的にはカチオン化しやすいという観点から、コットン又は結晶性を有する再生セルロース繊維であることが好ましい。本発明において、結晶性を有する再生セルロース繊維とは、例えば一次膨潤度が１５０％未満である再生セルロース繊維を意味する。上記結晶性を有する再生セルロース繊維は、ビスコース法、銅−アンモニア法、溶剤法など通常のセルロース再生法により、安価に得ることができる。例えば、一般に結晶性を有するビスコースレーヨンであれば、一次膨潤度は９０〜１２０％である。
【００４２】
上記大気汚染物質捕集材において、上記金属フタロシアニン誘導体の担持量は、大気汚染物質に対する捕集性能を発揮し得る範囲であればよく、特に限定されない。例えばセルロース繊維に対して０．２〜５質量％であり、捕集性能がより優れるという観点から、０．５〜４質量％であることが好ましく、１〜３．３質量％であることがより好ましい。金属フタロシアニン誘導体の担持量が上記範囲内にあると、フタロシアニンがカチオンサイトに分散して結合するので、ガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質に対する吸着サイトが増加すると考えられる。金属フタロシアニン誘導体の担持量が多すぎると、フタロシアニン同士が会合し、ガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質に対する吸着サイトが減少するので、ガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質に対する吸着性能が低下する場合がある。
【００４３】
上記金属フタロシアニン誘導体をカチオン化セルロース繊維に担持させる場合、ガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質に対する吸着効果を阻害しない範囲で、二種以上の金属フタロシアニン誘導体を併用してもよく、金属フタロシアニン誘導体と他の機能剤を併用してもよい。
【００４４】
また、金属フタロシアニン誘導体を担持したカチオン化セルロース繊維は、ガス状のＰＡＨなどの大気汚染物質に対する吸着効果を阻害しない範囲で、二種以上を併用してもよい。例えば、機能に応じて、ガス状のＰＡＨに対して吸着効果が高い金属フタロシアニン担持カチオン化セルロース繊維と、抗菌性の高い別の金属フタロシアニン担持カチオン化セルロース繊維を併用してもよい。
【００４５】
上記金属フタロシアニン誘導体を担持したカチオン化セルロース繊維は短繊維長に切断され粉末状になっている。繊維の切断方法は、特に限定されず、例えば、裁断機、ミクロトームなどにより切断することができる。
【００４６】
上記大気汚染物質捕集材は、大気又は室内空気から大気汚染物質を捕集するのに用いることができる。特に、上記大気汚染物質捕集材は、ガス状のＰＡＨに対して高い捕集性能を示しており、大気又は室内空気からガス状のＰＡＨを捕集するのに好適に用いることができる。
【００４７】
上記大気汚染物質捕集材を用いて大気汚染物質を捕集する場合、例えば、上記大気汚染物質捕集材を充填したカラムなどを用いることができる。上記カラムとしては、例えば、ガラス製のカラム、ステンレスなどの金属製のカラムなどを用いることができる。
【００４８】
上記大気汚染物質捕集材を用いて大気汚染物質を測定することができる。例えば、カラム内に上記大気汚染物質捕集材を充填させておき、上記カラムに汚染物質を含む大気中の空気又は室内空気を流通させ、上記捕集材で上記汚染物質を捕集し、上記捕集材から汚染物質を抽出して分析することで大気汚染物質を測定することができる。所定の地域の大気中の大気汚染物質を定期的に測定することにより、大気中の大気汚染物質の変化をモニタリングすることができる。特に、本発明の大気汚染物質捕集材を用いれば、所定の地域の大気中のガス状のＰＡＨを定期的に測定することにより、大気中のガス状のＰＡＨの変化をモニタリングすることができる。
【００４９】
上記大気汚染物質捕集材から大気汚染物質を抽出して検出することは、大気汚染物質の種類に応じて従来から用いる手段を適宜に用いればよい。例えば、ガス状のＰＡＨを測定する場合、大気汚染物質捕集材を充填したカラムにジクロロメタンを添加し、超音波により、ガス状のＰＡＨを抽出することができる。或いは、大気汚染物質捕集材を充填したカラムにエタノールとベンゼンの混合溶媒を添加し、超音波により、ガス状のＰＡＨを抽出することができる。抽出したガス状のＰＡＨは、ガスクロマトグラフ質量分析計や蛍光検出ＨＰＬＣにより検出・定量することができる。
【００５０】
本発明は、また、上記大気汚染物質捕集材を用いた大気汚染物質の測定装置を提供することができる。上記大気汚染物質の測定装置は、上記大気汚染物質捕集材を充填させたカラムと、上記カラム内に汚染物質を含む大気中の空気又は室内空気を流通させる手段を含む。上記流通手段としては、例えば、ポンプなどを用いることができる。また、ポンプを用いる場合、流量調節弁を設けてもよい。
【００５１】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態の大気汚染物質の測定装置を説明する。なお、本発明の大気汚染物質の測定装置は、下記に限定されない。
【００５２】
図１に示しているように、大気汚染物質の測定装置１００は、大気汚染物質捕集材１０を含むカラム１と、カラム１に大気汚染物質を含む大気中の空気４又は室内空気４を流通させるポンプ３を有する。また、ポンプ３の流量を調節する流量調節弁２を有する。
【００５３】
上記大気汚染物質の測定装置は、比較的粒径の大きな粒子を除去するために、上記大気汚染物質捕集材を充填させたカラムの上流に、ガラス繊維フィルターなどのフィルターを配置してもよい。また、上記大気汚染物質の測定装置は、測定室内に汚染物質を排出させないために、上記大気汚染物質捕集材を充填させたカラムの下流に、ポリマー固相を配置してもよい。上記ポリマー固相としては、ポリウレタンフォームやＳＤＢ（スチレンジビニルベンゼン）カートリッジなどが挙げられる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００５５】
＜セルロース繊維＞
セルロース繊維として、ビスコースレーヨン繊維（商品名「コロナ」、ダイワボウレーヨン株式会社製）を用意した。上記レーヨン繊維は結晶性を示し、一次膨潤度が９０〜１２０％であった。
【００５６】
（実施例１）
イオン染色法により金属フタロシアニン誘導体が担持されたレーヨン繊維を作製した。カチオン化剤として、「カチオノンＫＣＮ」（一方社油脂工業社製の商品名）を用いた。まず、５０ｇ／ＬのカチオノンＫＣＮ（一方社油脂工業社製の商品名）と、１５ｇ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液との混合液１０Ｌに、上記レーヨン繊維（繊度１．７ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、）を浴比１：１０の条件で入れ、８５℃で４５分間反応させた。得られたカチオン化レーヨン繊維を十分に水にて洗浄した後、濃度が０．２％ｏｗｆ（ｏｎ  ｗｅｉｇｈｔ  ｏｆ  ｆｉｂｅｒ）のコバルトフタロシアニンモノスルホン酸塩の水溶液（コバルトフタロシアニンモノスルホン酸ナトリウム（Ｃｏ−ｐｃ−モノスルホン酸Ｎａ）及びコバルトフタロシアニンジスルホン酸ナトリウム（Ｃｏ−ｐｃ−ジスルホン酸Ｎａ）が混在する水溶液）１０Ｌ中に浸漬し、８０℃で３０分間撹拌してレーヨン繊維を染色した。得られた染色レーヨン繊維を十分に水にて洗浄した後乾燥し、切断し、繊維長が０．１ｍｍの粉末状の繊維（コバルトフタロシアニン誘導体が担持されたカチオン化レーヨン繊維）を得た。
【００５７】
（実施例２）
濃度が０．２％ｏｗｆのコバルトフタロシアニンスルホン酸塩の水溶液に替えて、濃度が１％ｏｗｆのコバルトフタロシアニンモノスルホン酸塩の水溶液（コバルトフタロシアニンモノスルホン酸ナトリウム（Ｃｏ−ｐｃ−モノスルホン酸Ｎａ）及びコバルトフタロシアニンジスルホン酸ナトリウム（Ｃｏ−ｐｃ−ジスルホン酸Ｎａ）が混在する水溶液）を用いた以外は、実施例１と同様にして、繊維長が０．１ｍｍの粉末状の繊維（コバルトフタロシアニン誘導体が担持されたカチオン化レーヨン繊維）を得た。
【００５８】
（実施例３）
濃度が０．２％ｏｗｆのコバルトフタロシアニンスルホン酸塩の水溶液に替えて、濃度が２％ｏｗｆのコバルトフタロシアニンモノスルホン酸塩の水溶液（コバルトフタロシアニンモノスルホン酸ナトリウム（Ｃｏ−ｐｃ−モノスルホン酸Ｎａ）及びコバルトフタロシアニンジスルホン酸ナトリウム（Ｃｏ−ｐｃ−ジスルホン酸Ｎａ）が混在する水溶液）を用いた以外は、実施例１と同様にして、繊維長が０．１ｍｍの粉末状の繊維（コバルトフタロシアニン誘導体が担持されたカチオン化レーヨン繊維）を得た。
【００５９】
（実施例４）
濃度が０．２％ｏｗｆのコバルトフタロシアニンスルホン酸塩の水溶液に替えて、濃度が３．３％ｏｗｆのコバルトフタロシアニンモノスルホン酸塩の水溶液（コバルトフタロシアニンモノスルホン酸ナトリウム（Ｃｏ−ｐｃ−モノスルホン酸Ｎａ）及びコバルトフタロシアニンジスルホン酸ナトリウム（Ｃｏ−ｐｃ−ジスルホン酸Ｎａ）が混在する水溶液）を用いた以外は、実施例１と同様にして、繊維長が０．１ｍｍの粉末状の繊維（コバルトフタロシアニン誘導体が担持されたカチオン化レーヨン繊維）を得た。
【００６０】
（実施例５）
濃度が０．２％ｏｗｆのコバルトフタロシアニンスルホン酸塩の水溶液に替えて、濃度が５％ｏｗｆのコバルトフタロシアニンモノスルホン酸塩の水溶液（コバルトフタロシアニンモノスルホン酸ナトリウム（Ｃｏ−ｐｃ−モノスルホン酸Ｎａ）及びコバルトフタロシアニンジスルホン酸ナトリウム（Ｃｏ−ｐｃ−ジスルホン酸Ｎａ）が混在する水溶液）を用いた以外は、実施例１と同様にして、繊維長が０．１ｍｍの粉末状の繊維（コバルトフタロシアニン誘導体が担持されたカチオン化レーヨン繊維）を得た。
【００６１】
（比較例１）
実施例１の場合と同様にしてレーヨン繊維を染色した。得られた染色レーヨン繊維を十分に水にて洗浄した後乾燥し、繊維長が３８ｍｍのコバルトフタロシアニン誘導体が担持されたカチオン化レーヨン繊維を得た。
【００６２】
（比較例２）
実施例２の場合と同様にしてレーヨン繊維を染色した。得られた染色レーヨン繊維を十分に水にて洗浄した後乾燥し、繊維長が３８ｍｍのコバルトフタロシアニン誘導体が担持されたカチオン化レーヨン繊維を得た。
【００６３】
（比較例３）
実施例３の場合と同様にしてレーヨン繊維を染色した。得られた染色レーヨン繊維を十分に水にて洗浄した後乾燥し、繊維長が３８ｍｍのコバルトフタロシアニン誘導体が担持されたカチオン化レーヨン繊維を得た。
【００６４】
（比較例４）
実施例４の場合と同様にしてレーヨン繊維を染色した。得られた染色レーヨン繊維を十分に水にて洗浄した後乾燥し、繊維長が３８ｍｍのコバルトフタロシアニン誘導体が担持されたカチオン化レーヨン繊維を得た。
【００６５】
（比較例５）
実施例５の場合と同様にしてレーヨン繊維を染色した。得られた染色レーヨン繊維を十分に水にて洗浄した後乾燥し、繊維長が３８ｍｍのコバルトフタロシアニン誘導体が担持されたカチオン化レーヨン繊維を得た。
【００６６】
上記実施例の粉末状の繊維の繊維長は目盛付きの顕微鏡で測定し、比較例のレーヨン繊維の繊維長は、定規にて測定した。
【００６７】
実施例の粉末状の繊維及び比較例のレーヨン繊維の見かけ比重を下記のように測定し、その結果を下記表１に示した。また、実施例の粉末状の繊維及び比較例のレーヨン繊維のガス状のＰＡＨを捕集する性能を下記のように評価し、その結果を下記表１に示した。また、実施例の粉末状の繊維及び比較例のレーヨン繊維における金属フタロシアニンの担持量を、染色に用いた金属フタロシアニンの仕込み量により算出し、その結果を下記表１に示した。
【００６８】
（見かけ比重）
見かけ比重は、一定体積の容器に試料を圧力をかけずに充填し、質量を測定し算出した。
【００６９】
（ガス状のＰＡＨに対する捕集性能評価）
４環構造を持つピレン（Ｐｙｒ）を用いて、ガス状のＰＡＨを捕集する性能を評価した。図２に示しているように、５０ｎｍｏｌのピレンを塗布したフラスコ１７をウォーターバス１６で３０℃に加温してガス状ピレンを発生させ、その後ポンプ１４を使ってピレン含有空気１８と実験室の室内空気１５を吸引した。０．２ｇのレーヨン繊維１１０を充填したカラム１１（内径１５ｍｍ、長さ１２ｍｍ）を流路途中に設置し、ピレン含有空気１８を通気させ、カラム１１の下流にはポリウレタンフォーム１２を設置した。流量調節弁１３により、ポンプ１４の流量を１５Ｌ／分に調整し、３０分間通気させた。その後、図示はないが、カラムにジクロロメタンを添加し、超音波により、ピレンを抽出した。抽出したピレンを、濃縮してろ過した後、ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ／ＭＳ、島津製作所（株）製のＧＣ−１７Ａ／ＱＰ−５０００）により、ピレンを定量した。ＧＣ／ＭＳの測定条件は、キャピラリカラム：ＤＢ−５ＭＳ（２０ｍ×０．２５ｍｍ、Ｊ＆Ｗ社製）、カラム温度：７０℃（１分）／７０〜３００℃（３２分）／３００℃（５分）であった。
【００７０】
【表１】
2015150546.tif 000009
【００７１】
上記表１の結果から分かるように、セルロース繊維に対する金属フタロシアニン誘導体の担持量が同じである場合、見かけ比重が０．３ｇ/ｃｍ3以上の実施例の粉末状の繊維の方が、見かけ比重が０．１ｇ/ｃｍ3未満の比較例の繊維より、ガス状ＰＨＡに対して高い捕集性能を示した。特に、セルロース繊維に対する金属フタロシアニン誘導体の担持量が１〜３．３質量％の場合、ガス状ＰＨＡに対する捕集性能がより高かった。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の大気汚染物質捕集材は、大気汚染物質、特にガス状のＰＡＨを吸着して捕集する性能に優れているため、空気中からガス状のＰＡＨを捕集して除去するのに用いることができる。また、空気中に存在するガス状のＰＡＨのモニタリングに用いることもできる。
【符号の説明】
【００７３】
１、１１  カラム
２、１３  流量調節弁
３、１４  ポンプ
４  汚染物質を含む大気中の空気又は室内空気
１０、１１０  大気汚染物質捕集材
１２  ポリウレタンフォーム
１５  実験質の室内空気
１６  フラスコ
１７  ウォーターバス
１８  ピレン含有空気
【図１】
2015150546.tif 000011
【図２】
2015150546.tif 000012