(57)【要約】【課題】浄水施設および下水処理施設等における流水や焼却施設等における排ガス中の有機不純物の濃度を、比較的容易かつ連続的に求めるための分析装置を提供すること。【解決手段】ガス状および溶液状、何れの場合も活性炭１−２ａ，１−２ｂを充填したカラム１−１ａ，１−１ｂに通気、通水することにより有機性不純物を活性炭に吸着し、活性炭カラムに窒素ガスのような不活性ガスを通気しながら周囲を加温することにより、一旦吸着した有機性活性炭から脱離し酸化分解を施して無機イオンに変換し、イオンクロマトグラフ分析装置７による測定を行う。【選択図】  図１
2004309425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機不純物を濃縮する有機不純物濃縮装置と、
前記有機不純物濃縮装置で濃縮された有機不純物を水溶液に溶解させる有機不純物溶解装置と、
前記水溶液に溶解された前記有機不純物を無機イオンに酸化分解する液相有機性不純物酸化装置と、
前記無機イオンの濃度を測定するイオンクロマトグラフと、
前記イオンクロマトグラフにより測定された無機イオンの濃度を用いて有機性不純物濃度を算出する有機性不純物濃度計算装置と、
を有することを特徴とする有機性不純物分析装置。
【請求項２】
請求項１記載の有機性不純物分析装置において、
前記有機不純物濃縮装置が、
有機不純物を吸着する吸着手段と、
前記吸着手段を過熱し有機不純物を前記吸着手段から脱離せる加熱手段と、
前記吸着手段から脱離された有機不純物を前記有機性不純物装置から排出するために不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と
を有することを特徴とする有機性不純物分析装置。
【請求項３】
請求項１記載の有機性不純物分析装置において、
前記液相有機性不純物酸化装置が、
酸素を供給する酸素供給手段と、
光を発生させる光発生手段と、
前記光を受けて前記酸素により有機不純物を酸化分解する光触媒と
を有することを特徴とする有機性不純物分析装置。
【請求項４】
請求項３記載の有機性不純物分析装置において、
前記光発生手段が３８０ｎｍ以下の波長の光を発生するブラックライトであり、
前記光触媒が酸化チタンであること
を特徴とする有機性不純物分析装置。
【請求項５】
請求項１記載の有機性不純物分析装置において、
有機不純物濃度とその有機不純物が酸化分解して生成する無機イオンの濃度の相関データを用いることを特徴とする有機性不純物分析装置。
【請求項６】
請求項１記載の有機性不純物分析装置において、
前記有機不純物が溶解された前記水溶液の全有機炭素濃度を測定する全有機炭素濃度測定装置を有し、
前記無機イオン濃度と前記有機炭素濃度を用いて有機性不純物濃度計算装置が前記無機イオンにより測定する有機性不純物以外の有機性不純物が存在することを求めることを特徴とする有機性不純物分析装置。
【請求項７】
請求項１記載の有機性不純物分析装置において、
前記有機不純物溶解装置から放出される気体中に含まれる有機性不純物を酸化分解し水溶液に無機イオンとして溶解させる気相有機性不純物酸化分解装置を有し、
前記気相有機性不純物酸化分解装置により溶解された無機イオンの濃度を前記イオンクロマトグラフで測定することを特徴とする有機性不純物分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性不純物分析装置に係り、とくにダイオキシン類、環境ホルモン等あるいはイオン交換樹脂から僅かに溶出してくる低濃度の有機性不純物をイオンクロマトグラフおよび全有機炭素（以下、ＴＯＣと呼ぶ）濃度計を用いて濃度測定するための分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダイオキシン類や環境ホルモン等あるいはイオン交換樹脂から僅かに溶出してくる低濃度の有機性不純物の分析は、通常、ガスクロマト分析装置およびガスクロマト質量分析装置を組み合わせた定性分析もしくは定量分析によって行われている。
【０００３】
これらの分析手段では、事前に試料水中の有機性不純物を対象に、有機溶媒等を用いたソックスレー抽出器を利用して抽出し、更に、ロータリーエバポレータ等を用いて所定の濃度になるまで濃縮したのち、ガスクロマト分析装置やガスクロマト質量分析装置に有機溶媒とともに導入し、当該有機不純物の濃度を測定している。ここで、全有機不純物の測定は、全有機物濃度測定装置（以下、ＴＯＣ計と呼ぶ）によって行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
有機溶媒を用いた有機不純物の抽出処理および濃縮装置を用いた濃縮処理といった分析前に行う前処理は、試料に含まれる有機不純物の化学形態や濃度に合せて種々の技術を要するため、前処理に関する知識も重要となる。また、前処理に多くの時間を要している。
【０００５】
このため、従来、ダイオキシン類や環境ホルモンのような有機性不純物の分析は、有機不純物の抽出処理や濃縮処理を行った後、ガスクロマト分析装置やガスクロマト質量分析装置を用いた分析が必要となる。このため、通常のダイオキシン類および環境ホルモンのような有機性不純物の分析は、高度な前処理技術を有すると共に、特殊な分析装置を有する分析機関で測定を行っている。
【０００６】
したがって、連続的に水処理を行っている浄水施設および下水処理施設あるいは焼却施設等では、ダイオキシン類および環境ホルモンのような有機性不純物の連続的な分析は行っておらず、これら有機不純物の急激な濃度変化に対応できないという問題がある。
【０００７】
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、浄水施設および下水処理施設等における流水や焼却施設等における排ガス中の有機不純物の濃度を、比較的容易かつ連続的に求めるための分析装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、有機不純物を濃縮する有機不純物濃縮装置と、前記有機不純物濃縮装置で濃縮された有機不純物を水溶液に溶解させる有機不純物溶解装置と、前記水溶液に溶解された前記有機不純物を無機イオンに酸化分解する液相有機性不純物酸化装置と、前記無機イオンの濃度を測定するイオンクロマトグラフと、前記イオンクロマトグラフにより測定された無機イオンの濃度を用いて有機性不純物濃度を算出する有機性不純物濃度計算装置と、を有することを特徴とする有機性不純物分析装置を提供するものである。
【０００９】
本発明に係る有機性不純物分析装置は次のような作用を行う。
【００１０】
分析のために取込んだ有機不純物を有機不純物濃縮装置に与えて濃縮された有機不純物を生成する。この濃縮された有機不純物を有機不純物溶解装置に与えて水溶液に溶解させる。この水溶液と溶解された有機不純物を液相有機性不純物酸化装置に与えて、無機イオン酸化分解した上で、イオンクロマトグラフによって無機イオンの濃度を測定する。この測定された無機イオンの濃度を用いて、有機性不純物濃度計算装置により有機性不純物の濃度を算出する。
【００１１】
このため、測定する有機不純物に応じた溶媒を用いる必要がなく、有機不純物を容易かつ連続的に測定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１から図７を参照して、本発明に係る有機性不純物分析装置の一実施例を説明する。ここで、図１は本発明の全体構成を、図２はガス状試料に含まれる有機性不純物の濃縮装置の構成を、図３は水溶液状試料に含まれる有機性不純物の濃縮装置の構成を、図４は有機性不純物濃縮装置から脱離されてくる有機性不純物を脱塩水に溶解させるための有機性不純物溶解装置の構成を、図５は有機性不純物溶解装置の気相部から流出する気体状の有機性不純物を酸化分解するための気相有機不純物酸化装置の構成を、図６は有機性不純物溶解装置において脱塩水に溶解した有機性不純物を酸化分解するための液相有機不純物酸化装置の構成を、そして図７は有機性不純物溶解装置を経てＴＯＣ計により計測されたＴＯＣ濃度と液相有機不純物酸化装置を経てイオンクロマトグラフにより計測された無機イオン濃度とから有機性不純物濃度を求めるためのイメージをそれぞれ示している。そして、各図とも同一部分には同一符号を付している。
【００１３】
図１に示す有機性不純物分析装置は、ガス試料有機性不純物吸着装置１、水溶液試料有機性不純物吸着装置２、有機性不純物溶解装置３、気相有機性不純物酸化装置４、液相有機性不純物酸化装置５、ＴＯＣ計６、イオン交換クロマトグラフ分析装置７、および有機性不純物濃度計算装置８を組み合わせて用いたときの実施例を示している。
【００１４】
焼却設備の排気塔９の排ガスに含まれる有機性不純物濃度を計る場合は、一旦、ガス試料有機性不純物吸着装置１を用いて、有機性不純物を吸着濃縮する必要がある。
【００１５】
図２は、図１に示したガス状試料有機性不純物吸着装置１の詳細な構成を示している。例えば、排気塔９を流れる試料ガスは、ガス試料採取ポンプ１１を用いて活性炭１−２ａ，１−２ｂが充填された活性炭充填カラム１−１ａ，１−１ｂに通気し、活性炭層に有機性不純物を吸着させる。活性炭充填カラム１−１ａ，１−１ｂに通気した試料ガス量は、試料ガス積算計１−４で定量する。
【００１６】
一定量のガスサンプリングが完了したら、洗浄水ライン１−１０から洗浄用の脱塩水を活性炭充填カラム１−１ａ，１−１ｂに通水し、試料ガスと共に吸着した無機性の不純物を溶解除去する。
【００１７】
次に、不活性ガス充填ボンベ１−１２から不活性ガスを流しながら、電源１−１３を用いて活性炭充填カラム１−１ａ，１−１ｂの周囲に配置したカラムヒータ１−１５ａ，１−１５ｂに通電加温し、活性炭１−２ａ，１−２ｂに吸着した有機性不純物を、ガス試料抽出有機性不純物移送ライン１７を介して、後段に配置された有機性不純物溶解装置３に導く。
【００１８】
図３は、水溶液状試料有機性不純物吸着装置２の詳細な構成を示している。例えば、排水管１０を流れる試料水は、溶液試料採取ポンプ１２を用いて活性炭２−２ａ，２−２ｂが充填された活性炭充填カラム２−１ａ，２−１ｂに通水し、活性炭層に有機性不純物を吸着させる。
【００１９】
活性炭充填カラム２−１ａ，２−１ｂに通水した試料溶液量は、試料溶液積算計２−４で定量する。一定量の溶液サンプリングが完了したら、洗浄水ライン２−１０から洗浄用の脱塩水を活性炭充填カラム２−１ａ，２−１ｂに通水し、試料溶液と共に吸着した無機性の不純物を溶解除去する。
【００２０】
次に、不活性ガス充填ボンベ２−１２から不活性ガスを流しながら、電源２−１４により活性炭充填カラム２−１ａ，２−１ｂの周囲に配置したカラムヒータ２−１６ａ，２−１６ｂに通電加温し、活性炭２−２ａ，２−２ｂに吸着した有機性不純物を溶液試料抽出有機性不純物移送ライン２０を介して、後段に配置された有機性不純物溶解装置３に導く。
【００２１】
再び図１において、ガス状試料有機性不純物吸着装置１、水溶液状試料有機性不純物吸着装置２から送り出された有機性不純物は、三方弁１８を用いて、排ガス中の有機性不純物か溶液中の有機性不純物の何れかを選択することができる。ただし、図１は一実施例に過ぎず、必要に応じてガス状の有機性不純物のみを測定したりあるいは水溶液状の有機性不純物のみを測定したりする構成にできることは言うまでもない。
【００２２】
図４は、ガス状試料有機性不純物吸着装置１、あるいは水溶液状試料有機性不純物吸着装置２から不活性ガスと共に移送されてきた有機性不純物を脱塩水に溶解するための有機性不純物溶解装置３の詳細な構成を示している。
【００２３】
不活性ガスと共に移送されてきた有機性不純物は、図１に示す三方弁１８を経由して有機性不純物溶解槽導入ライン１９を通り、脱塩水３−３を満たした有機性不純物溶解槽３−１中にガス溶解ノズル３−２を介して分散し溶解する。
【００２４】
なお、有機性不純物溶解槽３−１に脱塩水３−３を満たすためには、脱塩水補給ライン３−６を介し、水位計３−４で計測しながら所定量の脱塩水を導入する。有機性不純物溶解槽３−１で溶解された有機性不純物は、ＴＯＣ計移送ライン２４を介してＴＯＣ計６に、また、液相有機性不純物酸化装置移送ライン２２を介して液相有機性不純物酸化装置５に移送される。
【００２５】
図５は、有機性不純物溶解装置３において、不活性ガスと共に移送されてきた有機性不純物が脱塩水に溶解せず、気相部から図４に示す有機性不純物溶解装置ベントライン２１を経由して流出してきた非溶解性の有機性不純物を、酸化分解するための気相有機性不純物酸化装置４の詳細な構成を示している。
【００２６】
有機性不純物溶解装置３において脱塩水に溶解しなかった有機性不純物は、不活性ガスと共に、光触媒の一つである酸化チタン４−１２を表面に付着してなる石英ビーズ４−２０が充填された気相有機性不純物酸化分解カラム４−１３に導入される。
【００２７】
なお、気相有機性不純物酸化分解カラム４−１３の内壁にも酸化チタンを付着させ、有機性不純物の分解効率を高めることも可能である。
【００２８】
このとき、気相有機性不純物の酸化分解を促進するために、気相有機性不純物酸化分解カラム４−１３上流から、酸化剤となる酸素ガス充填ボンベ４−１５から酸素ガス供給ライン４−１７を経由して、酸素ガスを混入する。
【００２９】
更に、光触媒である酸化チタンの反応を起こさせるため、電源４−１８により気相有機性不純物酸化分解カラム４−１３の軸部に設置したブラックライト４−１４を点灯する。有機性不純物は酸化分解されて無機イオン不純物となり、脱塩水４−３が満たされた無機イオン不純物溶解槽４−１に、ガス溶解ノズル４−２を介して分散し、溶解する。
【００３０】
なお、無機イオン不純物溶解槽４−１に脱塩水４−３を満たすためには、脱塩水補給ライン４−６を介し水位計４−４で計測しながら所定量の脱塩水を導入する。
【００３１】
図６は、有機性不純物溶解装置３において脱塩水３−３に溶解した有機性不純物を酸化分解するための液相有機性不純物酸化装置５の詳細な構成を示している。有機性不純物溶解装置３において脱塩水に溶解した有機性不純物は、溶媒である脱塩水と共に光触媒の一つである酸化チタン５−１２を表面に付着してなる石英ビーズ５−１１が充填された液相有機不純物酸化分解カラム５−１に導入される。
【００３２】
なお、液相有機不純物酸化分解カラム５−１の内壁にも酸化チタンを付着させ、有機性不純物の分解効率を高めることも可能である。
【００３３】
更に、光触媒である酸化チタンの反応を起こさせるため、電源５−８を用いて気相有機性不純物酸化分解カラム５−１の軸部に設置したブラックライト５−２を点灯する。有機性不純物は酸化分解されて無機イオン不純物となり、イオンクロ導入ライン２３を経てイオンクロマトグラフ７に導入される。
【００３４】
また、有機性不純物の酸化分解効率を確保するために、液相有機不純物酸化分解カラム５−１の上流に循環ライン５−５を設け、液相有機不純物酸化分解カラム５−１の通水量を制御することも可能である。
【００３５】
更に、液相有機性不純物酸化装置５は、気相有機性不純物酸化装置４において酸化分解された気相有機性不純物を更に酸化分解することが可能な再酸化ライン２５も設けている。
【００３６】
図７は、有機性不純物濃度計算装置８の機能を示している。有機性不純物、濃度計算装置８の計算機８−１のハードディスク８−２には、種々の有機性不純物に対して、酸化分解後の無機イオンと有機不純物濃度との相関を示すデータベースが登録されている。尚、ここで特定の有機性不純物の酸化分解後に生成する無機イオンが複数ある場合は、この時の相関データベースを複数登録できるのは言うまでもない。排気筒や排水管の試料中における、測定対象の有機性不純物活性炭吸着量は、水位計４−４で計測しながら所定量充填した脱塩水量に参加分解後の無機イオン濃度を乗じ、更に、酸化分解後の無機イオン濃度情報信号２９と前述の相関データベースを基に算出することができる。更に、排気筒ガス状試料あるいは、排水管溶液試料中の有機性不純物の濃度は、ガス試料有機性不純物吸着装置１に設置された試料ガス積算計１−４で定量された試料採取量あるいは水溶液状試料有機性不純物吸着装置２に設置された試料溶液積算計２−４で定量された試料採取量で、活性炭に吸着した有機性不純物量を除することから算出することができる。また、ＴＯＣ計からのＴＯＣ濃度情報信号２８を基に、測定目的とする有機性不純物以外の有機性不純物の存在の可能性を推定することも可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイオキシン類や環境ホルモン等あるいはイオン交換樹脂から僅かに溶出してくる低濃度の有機性不純物をもイオンクロマトグラフを用いて、比較的容易かつ連続的に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を説明するものである有機性不純物分析装置の構成を示す図。
【図２】ガス状試料に含まれる有機性不純物の濃縮装置の構成を示す図。
【図３】水溶液状試料に含まれる有機性不純物の濃縮装置の構成を示す図。
【図４】有機性不純物濃縮装置から脱離されてくる有機性不純物を脱塩水に溶解させるための有機性不純物溶解装置の構成を示す図。
【図５】有機性不純物溶解装置の気相部から流出する気体状の有機性不純物を酸化分解するための気相有機不純物酸化装置の構成を示す図。
【図６】有機性不純物溶解装置において脱塩水に溶解した有機性不純物を酸化分解するための液相有機不純物酸化装置の構成を示す図。
【図７】有機性不純物濃度を求めるためのイメージ図。
【符号の説明】
１  ガス試料有機性不純物吸着装置、２  水溶性試料有機性不純物吸着装置、３有機性不純物溶解装置、４  気相有機性不純物酸化装置、５  液相有機性不純物酸化装置、６  ＴＯＣ計、７  イオン交換クロマトグラフ分析装置、８  有機性不純物濃度計算装置、９  排気筒、１０  排水管、１１  ガス試料採取ポンプ、１２  溶液試料採取ポンプ、１３  ガス試料採取ライン、１４  ガス試料戻りライン、１５  溶液試料採取ライン、１６  溶液試料戻りライン、１７  ガス試料抽出有機性不純物移送ライン、１８  三方弁、１９  有機性不純物導入ライン、２０  溶液試料抽出有機性不純物移送ライン、２１  有機性不純物溶解装置ベントライン、２２  液相有機性不純物酸化装置移送ライン、２３  イオンクロ導入ライン、２４  ＴＯＣ計移送ライン、２５  再酸化ライン、２６  廃液ファンネル、２７  気相有機性不純物酸化装置ベントライン、２８  ＴＯＣ濃度情報信号、２９  無機イオン濃度情報信号、３０  試料採取量信号、１−１ａ，ｂ  活性炭充填カラム、１−２ａ，ｂ  活性炭、１−３  試料ガス流量計、１−４  試料ガス積算計、１−５  活性炭充填カラム入口弁、１−６  活性炭充填カラム中間弁、１−７  活性炭充填カラム洗浄弁、１−８ａ，ｂ  不活性ガス注入入口弁、１−９ａ，ｂ  試料ガス戻り弁、１−１０  洗浄水ライン、１−１１  不活性ガス注入元弁、１−１２  不活性ガス充填ボンベ、１−１３  電源、１−１４  電線、１−１５ａ，ｂ  カラムヒータ、２−１ａ，ｂ  活性炭充填カラム、２−２ａ，ｂ  活性炭、２−３  試料溶液流量計、２−４  試料溶液積算計、２−５  活性炭充填カラム入口弁、２−６  活性炭充填カラム中間弁、２−７  活性炭充填カラム洗浄弁、２−８ａ，ｂ  不活性ガス注入入口弁、２−９ａ，ｂ  試料溶液戻り弁、２−１０  洗浄水ライン、２−１１  不活性ガス注入元弁、２−１２  不活性ガス充填ボンベ、２−１３ａ，ｂ  抽出有機性不純物排出弁、２−１４  電源、２−１５  電線、２−１６ａ，ｂ  カラムヒータ、３−１  有機性不純物溶解槽、３−２  ガス溶解ノズル、３−３  脱塩水、３−４  水位計、３−５  脱塩水流量調整弁、３−６  脱塩水水張りライン、３−７  水位信号、３−８  脱塩水積算流量計、３−９  ドレン弁、３−１０  ドレンライン、３−１１  ドレンファンネル、４−１  無機イオン溶解槽、４−２  ガス溶解ノズル、４−３  脱塩水、４−４  水位計、４−５  脱塩水流量調整弁、６  脱塩水補給ライン、４−７  水位信号、４−８  脱塩水積算流量計、４−９  ドレン弁、４−１０  ドレンライン、４−１１  ドレンファンネル、４−１２酸化チタン、４−１３  気相有機性不純物酸化分解カラム、４−１４  ブラックライト、４−１５  酸素ガス充填ボンベ、４−１６  酸素ガス供給ライン、４−１７  酸素ガス供給ライン、４−１８  電源、４−１９  電線、４−２０  石英ビーズ、５−１  液相有機性不純物酸化分解カラム、５−２  ブラックライト、５−３液相有機性不純物注入ポンプ、５−４  試料循環流量調整弁、５−５  循環ライン、５−６  液相有機性不純物酸化分解カラム入口ライン、５−７  液相有機性不純物酸化分解カラム通水流量計、５−８  電源、５−９  電線、５−１０  三方弁、５−１１  石英ビーズ、５−１２  酸化チタン、８−１  計算機、８−２  ���ードディスク
【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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【図６】
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【図７】
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