(57)【要約】【課題】目詰まりを防止し、精度よく試料水を送給できる試料水の送給ポンプを備え、前記供給経路と排出経路の接続を自動化可能としたカラム処理装置。【解決手段】ＳＳを含む試料水ａ中の微量有害物質を捕捉、抽出するため、少なくとも試料水ａ、洗浄液として純水ｂ、および抽出液メタノールｄを送給する送給経路２１と加温ガスとして窒素ガスｃを送給する送給経路２２、排出ポンプｐ３、ｐ４、ｐ５などに接続された排出経路６１と、それらに着脱自在に配設されるカラム５を具備したカラム処理装置であり、試料水の送給経路２１には、シリンジポンプなどにより気体の減圧加圧によって試料水を定量送給する試料水送給手段４を配設した。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＳを含む試料水中の微量有害物質を捕捉、抽出するため、少なくとも試料水、洗浄液、加温ガスおよび抽出液を送給する送給経路と、排出ポンプなど排出経路と、それらに着脱自在に配設されるカラムを具備したカラム処理装置であって、前記送給経路に接続された送給ソケットと、排出経路に接続された排出ソケットを、前記カラムを移動可能な空間を介して上下に配置し、その空間には、前記カラムを装着して搬入搬出可能な搬送手段を配設するとともに、試料水送給経路には、気体の減圧加圧によって試料水を定量送給する試料水送給手段を配設したことを特徴とするカラム処理装置。
【請求項２】
前記試料水送給手段が、シリンジポンプの減圧により試料水をトラップに定量吸入し、加圧によりトラップから定量吐出するようにした請求項１に記載のカラム処理装置。
【請求項３】
前記カラムの搬送手段が、ターンテーブル、巡回コンベヤ、または前進後退移動可能な架台である請求項１または２に記載のカラム処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水、工場排水、環境水などに含まれる微量有害成分を測定するための前処理としてそれら有害成分を捕捉・抽出する前処理装置の改良に関するもので、特に、現場におけるモニタリングに利用できる前処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流入下水、初沈越流水、二次処理水、放流水などの下水、工場排水、道路排水など各種の排水や、河川水、湖沼水、地下水、海水など各種の環境水には、微量有害物質が含まれることが多い。これら有害物質には、環境ホルモン、ダイオキシン、ＰＣＢ、ＰＡＨｓ（多環芳香族炭化水素）、農薬などがある。
【０００３】
これらの有害物質を測定するには、ＳＳなどの固形分や夾雑物を多く含む試料水から特定の有害物質を捕捉、抽出して濃縮する必要があり、その代表的な手法として、固相抽出法が用いられている。本件出願人は、２００１−３１５４７８号特許出願として、このような目的に合った固相抽出法とそれに用いる固相充填剤を充填したカラムについて提案している。
【０００４】
その概要を図５によって説明すると、固相抽出カラム１の中に、上層にＳＳ捕捉材１１、下層に固相充填剤１２を充填し、その上方から、試料水ポンプ１３、純水ポンプ１４、メタノールポンプ１５、温風パージ１６などに連なる送給経路を接続し、下方には切替え弁１ａ、脱水ポンプ１７、メインポンプ１８、回収ポンプ１９ａ（以下、濃縮・溶媒調整１９ｂ、検出器１９ｃに接続されている）などに導かれる排出経路を接続している。
【０００５】
そして、その有害物質の捕捉、抽出方法は、概ね次の通りである。先ず、試料水をこの固相抽出カラム１に導入し、測定対象物質のＳＳ吸着分および溶解分をそれぞれ上層の前記ＳＳ捕捉材１１と下層の固相充填剤１２に捕捉する。次いで、純水またはメタノールなどで洗浄し、温風パージ１６から温風を供給しながら脱水ポンプ１７を作動しカラム１内を乾燥する。次いで、カラム１内にアセトン、メタノール、ジクロロメタンなど有機溶媒の抽出液を導入し捕捉されていた成分を抽出する。
【０００６】
ところが、このようなカラム処理装置を自動化するに際して、次のような問題が生じた。それは、先ず第１に、ＳＳを相当量含む試料水を送給するための試料水ポンプ１３が目詰まりし易く安定して使用できない、送給液量を精度よく制御できないといった問題があった。第２に、試料水ポンプ１３、純水ポンプ１４、メタノールポンプ１５、温風パージ１６などの送給経路や、切替え弁１ａ、脱水ポンプ１７、メインポンプ１８、回収ポンプ１９などの排出経路とカラム１との接続をその都度マニュアルで行う必要があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、目詰まりを防止し、精度よく試料水を送給できる試料水の送給ポンプを備え、前記供給経路と排出経路の接続を自動化可能としたカラム処理装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の問題は、ＳＳを含む試料水中の微量有害物質を捕捉、抽出するため、少なくとも試料水、洗浄液、加温ガスおよび抽出液を送給する送給経路と、排出ポンプなど排出経路と、それらに着脱自在に配設されるカラムを具備したカラム処理装置であって、前記送給経路に接続された送給ソケットと、排出経路に接続された排出ソケットを、前記カラムを移動可能な空間を介して上下に配置し、その空間には、前記カラムを装着して搬入搬出可能な搬送手段を配設するとともに、試料水送給経路には、気体の減圧加圧によって試料水を定量送給する試料水送給手段を配設したことを特徴とする本発明のカラム処理装置によって、解決することができる。
【０００９】
そして、本発明は、前記試料水送給手段が、シリンジポンプの減圧により試料水をトラップに定量吸入し、加圧によりトラップから定量吐出するようにした形態に具体化でき、また、前記カラムの搬送手段が、ターンテーブル、巡回コンベヤ、または前進後退移動可能な架台である形態に好ましく具体化される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のカラム処理装置に係る実施形態について、図１〜４を参照しながら説明する。
この実施形態のカラム処理装置は、ＳＳを含む試料水ａ中の微量有害物質を捕捉、抽出するため、少なくとも試料水ａ、洗浄液として純水ｂ、および抽出液メタノールｄを送給する送給経路２１と加温ガスとして窒素ガスｃを送給する送給経路２２、排出ポンプｐ３、ｐ４、ｐ５などに接続された排出経路６１と、それらに着脱自在に配設されるカラム５を具備したカラム処理装置である。送給経路２１は、試料水ａ、純水ｂ、および抽出液メタノールｄの送給経路を兼用しているがそれぞれを個別に設置してもよい。なお、ここでは、コンディショニング用メタノールｅを送給するためのポンプｐ２と経路２３も設けられているが、抽出液メタノールｄを送給する送給経路２１を兼用してもよい。
【００１１】
次に、本発明を、試料水の送給手段に係る事項と、カラムの搬送手段に係る事項とに分けてその特徴を説明する。
（試料水送給手段）
先ず、本発明の特徴とするところは、試料水の送給経路２１には、シリンジポンプなどにより気体の減圧加圧によって試料水を定量送給する試料水送給手段４を配設した点にあり、具体的には、図２に示すように、この試料水送給手段４は、シリンジポンプｐ１の減圧により試料水ａをトラップ４１に空気溜り４１ｃを介して定量吸入（上流側の弁４１ａを開き、下流側の弁４１ｂを閉じて）し、加圧によりトラップ４１から定量吐出（弁４１ａを閉じ、弁４１ｂを開いて）するよう、シリンジポンプｐ１とトラップ４１とを組み合せている。
【００１２】
このような試料水送給手段４によれば、空気溜り４１ｃを介して試料水を吸入吐出できるので、ポンプが目詰まりしたり、ポンプによって試料水が汚れることがない。また、シリンジポンプを利用するので精度よく試料水を送給できる。さらに、シリンジポンプｐ１の吸引、吐出操作と、弁４１ａ、４１ｂの開閉操作をプログラムすれば、ポンプの運転を容易に自動化できる利点が得られる。
【００１３】
（カラムの搬送手段）
次に、カラムの搬送手段について図３、４によって説明する。
この実施形態では、前記送給経路２１、２２、２３などに接続された送給ソケット２と、排出経路６１に接続された昇降可能な排出ソケット６を、前記カラム５を移動可能な空間を介して　上下に配置し、その空間には、前記カラム５を装着して搬入搬出可能な搬送手段３を配設した点に特徴がある。この搬送手段３としては、ターンテーブル、巡回コンベヤ、または前進後退移動可能な架台など適宜な搬送装置が利用される。
【００１４】
そして、図３の位置にあるカラム５を搬送して、送給ソケット２の直下に搬入し、例えば光センサを用いて位置決めした状態で、下方にある排出ソケット６を上昇させ、その排出経路６１に連通したソケット口６２をカラム５の下部排出ノズル５１に押し付けＯ−リングなどでシールしながら嵌着させて、排出経路６１を液漏れさせずに接続できるよう設定されている。そして、前記送給ソケット２に設けられた前記送給経路２１、２２、２３などの送給口２１ａ、２２ａ、２３ａから、直下に搬入されたカラム５に試料水ａや加温窒素ガスｃなどを送給することができる。前記送給ソケット２にはカラム５内を大気に開放する解放経路２４が接続されている。その開放経路２４には、経路を完全に塞がぬように液面センサを固定することもできる。
【００１５】
この送給ソケット２は、カラム５の上面を覆うように配置されるのが好ましいが、カラム上面に密接させる必要はない。
かくして、以下に詳述する通り、カラム５に対して、有害成分の捕捉、抽出など所定の操作を行うことができる。そして、それら処理が終了すれば、排出ソケット６を下降させ、そのソケット口６２をカラム５の下部排出ノズル５１から離脱させて、排出経路６１との接続を切ることができ、ついで搬送手段３を操作して、用済みのカラム５を搬出し、新しいカラム５を搬入することができる。
【００１６】
ここで、図１、３、４を参照してカラム操作手順を説明する。
（１）カラムのセット：カラム５（固相充填剤を充填）をターンテーブルなど搬送手段３にセットする。
（２）カラムの搬入：送給、排出ソケット２、６の間にカラム５を移動させ、排出ソケット６を上昇、カラム５に接続する。
（３）カラムのコンディショニング：メタノールｅ、純水ｂをカラム５に送給し、排出経路６１で排液ｆとしてポンプ吸引して取り出す。
【００１７】
（４）目的物質の捕捉：前記試料水送給手段４により、試料水の所定量をカラム５に流し込み、目的物質をカラム５内に捕捉させ、残余を同時に排液ｆとしてポンプ吸引して取り出す。
（５）カラムの洗浄：純水ｂをカラム５に送給して内部を洗浄し、排液ｆとしてポンプ吸引して取り出す。
（６）カラムの脱水・乾燥：加温窒素ガスｃをカラム５に送給し、同時に排出経路６１でドレンｈとしてポンプ吸引して内部を脱水、乾燥させる。
【００１８】
（７）目的物質の抽出：抽出液メタノールｄの所定量をカラム５に送給し、所定時間カラム内で滞留させ、目的物質を抽出する。その後、回収液ｇとして取出し、分析装置（図示せず）に送る。
（８）カラムの搬出：排出ソケット６を外し、用済みカラムを搬出し、新しいカラムを搬入する。以下、これらの操作を繰り返す。
【００１９】
ここで試料水、およびその成分が配管等装置内に吸着、残留し、次の試料水へのコンタミネーションを防止するため、用済みカラムを搬出後、装置洗浄用カラム（何も充填されていない空のカラム）を搬入し、純水ｂ、メタノールｄなどで毎回、装置洗浄を行うのが好ましい。この装置洗浄後は、装置洗浄用カラムを搬出し、新しいカラムを搬入、以降の操作を行う。
【００２０】
以上説明したカラムの搬送手段３、送給ソケット２、排出ソケット６の組合せによれば、前記した（１）カラムのセット〜（８）カラムの搬出の一連の有害物質捕捉、抽出操作とその繰り返し操作をプログラムして自動化できるという利点が得られる。
【００２１】
また、本発明によれば、以下の好ましい技術的メリットが得られるのである。
（１）カラム５の内部を大気圧下に解放しているので、従来の密閉系の場合に送給経路と排出経路の両方をカラムに緊密に接続しなければならなかったのに比較して、排出経路１箇所を緊密に接続すればよいので、装置構成が極めて容易になり、大幅なコストダウンが可能となる。
（２）送給経路と排出経路の運転を低圧（大気圧下）で操作可能となるので、この点もコストダウンの要因となる。
【００２２】
（３）カラム内の目詰まり対策が容易になる。従来の密閉系では高価な圧力センサが必要であったうえ、内圧アップによって液漏れのおそれがあるので、耐圧接続が必要になるなどコスト面で問題があったが、本発明では目詰まり時の液面上昇を液面センサで検知すればよく、機器の構成が簡便で済み、コスト面で特に有利である。
【００２３】
（４）カラム内の滞留液量を自由に可変できる。カラム操作において、途中で液を無くし、その後必要量を貯留する必要がある。具体的には脱水・乾燥操作と抽出操作である。これにより水を混入させずに、かつ効率よく目的物質を抽出、回収することが可能になるというメリットがある。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のカラム処理装置は、以上説明したように構成されているので、試料水の送給ポンプは、目詰まりすることなく、精度よく試料水を送給でき、自動化も容易になる。また、カラムと供給経路と排出経路との接続が簡便なので、カラム処理装置全体の自動化も容易となる。
【００２５】
さらに、カラムを大気圧下に解放したものとしているので、従来の密閉系に比較して装置全体が簡素化でき、コスト面で有利になるという優れた効果がある。よって本発明は、従来の問題点を解消した、現場でモニタリングに利用できるカラム処理装置として、実用的価値はきわめて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す要部ブロック図。
【図２】試料水の送給ポンプを示す要部ブロック図。
【図３】カラムの搬入搬出を説明するため要部断面略図。
【図４】カラムの装着状態を説明するため要部断面略図。
【図５】カラム処理装置の構成ブロック図。
【符号の説明】
２　送給ソケット、２１　送給経路、２２　送給経路、２３　送給経路、２４　解放経路、３　搬送手段、４　試料水送給手段、４１　トラップ、４１ａ、４１ｂ　弁、４１ｃ　空気溜り、５　カラム、５１　下部排出ノズル、６　排出ソケット、６１　排出経路、６２　ソケット口、ａ　試料水、ｂ　純水、ｃ　窒素ガス、ｄ　抽出液メタノール、ｅ　コンディショニング用メタノール、ｐ１　シリンジポンプ、ｐ２　ポンプ、ｐ３、ｐ４、ｐ５　排出ポンプ。
【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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