(57)【要約】【課題】試料に含まれる有機ハロゲン化合物を高感度で簡便に分析できる有機ハロゲン化合物の分析方法を提供すること。【解決手段】本発明の有機ハロゲン化合物の分析方法は、分析対象となる試料にアルカリ金属、アルカリ土類金属及びアルミニウムの酸化物、水酸化物及び炭酸塩からなる群から選択された少なくとも１種の金属化合物を添加する第１工程ＳＴ１１と、金属化合物を添加した試料を加熱処理して前記試料に含まれる炭化水素類を除去すると共に、試料に含まれる有機ハロゲン化合物と前記金属化合物との反応物を得る第２工程ＳＴ１２と、反応物に含まれるハロゲン成分を分析する第３工程ＳＴ１４とを含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析対象となる試料にアルカリ金属、アルカリ土類金属及びアルミニウムの酸化物、水酸化物及び炭酸塩からなる群から選択された少なくとも１種の金属化合物を添加する第１工程と、
前記金属化合物を添加した前記試料を加熱処理して前記試料に含まれる炭化水素類を除去すると共に、前記試料に含まれる有機ハロゲン化合物と前記金属化合物との反応物を得る第２工程と、
前記反応物に含まれるハロゲン成分を分析する第３工程とを含むことを特徴とする、有機ハロゲン化合物の分析方法。
【請求項２】
前記第３工程において、前記反応物を加水分解して得られるハロゲン化水素の水溶液を分析する、請求項１に記載の有機ハロゲン化合物の分析方法。
【請求項３】
前記第３工程において、前記反応物を蛍光Ｘ線分析により分析する、請求項１に記載の有機ハロゲン化合物の分析方法。
【請求項４】
前記金属化合物が、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、及び水酸化アルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の有機ハロゲン化合物の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ハロゲン化合物の分析方法に関し、例えば、可燃性廃棄物中に含まれる有機ハロゲン化合物を好適に分析できる有機ハロゲン化合物の分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、土壌、焼却炉飛灰、焼却炉残灰、産業廃棄物及び堆積物に含有される有機ハロゲン化合物類の分析方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この有機ハロゲン化合物類の分析方法では、試料に含有される有機ハロゲン化合物をキシレンによって抽出した抽出液に、フラン、ヘキサン、及びトルエンの等量混合液を添加して蒸留分離する。これにより、高価な分析設備及び煩雑な分析方法を用いることなく、工程分析に適した分析方法を実現することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９５２１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般に、可燃性廃棄物は、焼却して減容化された後、焼却灰を埋設処分されている。可燃性廃棄物に含まれるフッ素及び塩素などのハロゲン成分は、焼却炉の腐食の発生及び排ガス中のダイオキシンの原因となる。このため、例えば、原子力施設などでは、焼却前の低レベル廃棄物中に含まれるハロゲン化合物の含有量を化学分析により把握し、ハロゲン化合物の含有量が高い消耗品を特定して有機態ハロゲンの含有量の低い消耗品に置き換えることが求められている。
【０００５】
焼却前の低レベル廃棄物中に含まれるハロゲン化合物の化学分析では、試料を加熱処理して炭化水素類及び有機態ハロゲンを気化させた後、酸素雰囲気及び水素雰囲気中で試料を燃焼させる。そして、燃焼によって有機態ハロゲンを変化させた塩化水素及びフッ化水素をアルカリ溶液に吸収させた後、吸収液中の塩化物イオン及びフッ化物イオンをイオンクロマトグラフなどで化学分析する。しかしながら、このような有機ハロゲン化合物の分析方法では、水素を用いた専用の燃焼装置が必要となるだけでなく、火災発生のリスク低減のために厳重な防火対策が必須となり、原子力施設などでは実施が困難となる場合がある。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、試料に含まれる有機ハロゲン化合物を高感度で簡便に分析できる有機ハロゲン化合物の分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の有機ハロゲン化合物の分析方法は、分析対象となる試料にアルカリ金属、アルカリ土類金属及びアルミニウムの酸化物、水酸化物及び炭酸塩からなる群から選択された少なくとも１種の金属化合物を添加する第１工程と、前記金属化合物を添加した前記試料を加熱処理して前記試料に含まれる炭化水素類を除去すると共に、前記試料に含まれる有機ハロゲン化合物と前記金属化合物との反応物を得る第２工程と、前記反応物に含まれるハロゲン成分を分析する第３工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
この方法によれば、金属化合物と有機ハロゲン化合物との反応により、試料に含まれるハロゲン成分を金属化合物と有機ハロゲン化合物との固体の反応物として固定できるので、試料の燃焼処理を伴わずに試料に含まれるハロゲン成分の含有量を分析することが可能となる。これにより、有機ハロゲン化合物の分析方法は、水素を用いた専用の燃焼装置を用いずに原子力施設などでも容易に実施可能となり、試料に含まれる有機ハロゲン化合物を簡便に高い感度で分析できる。
【０００９】
本発明の有機ハロゲン化合物の分析方法においては、前記第３工程において、前記反応物を加水分解して得られるハロゲン化水素の水溶液を分析することが好ましい。この方法により、試料に含まれるハロゲン成分をイオンの状態で分析できるので、試料に含まれるハロゲン成分を高感度で分析することが可能となる。
【００１０】
本発明の有機ハロゲン化合物の分析方法においては、前記第３工程において、前記反応物を蛍光Ｘ線分析により分析することが好ましい。この方法により、未処理の試料を分析する場合と比較して大幅に検出感度を向上させることが可能となる。
【００１１】
本発明の有機ハロゲン化合物の分析方法においては、前記第３工程において、前記反応物を蛍光Ｘ線分析により分析することが好ましい。この方法により、試料に含まれるハロゲン化合物の含有量を高い感度で分析することが可能となる。
【００１２】
本発明の有機ハロゲン化合物の分析方法においては、前記金属化合物が、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、及び水酸化アルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種であることが好ましい。この方法により、試料に含まれるハロゲン化合物と金属化合物とを効率良く反応させることが可能となるので、有機ハロゲン化合物を高感度で分析することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、試料に含まれる有機ハロゲン化合物を高感度で簡便に分析できる有機ハロゲン化合物の分析方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る有機ハロゲン化合物の分析方法のフロー図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態に係る有機ハロゲン化合物の分析方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、以下の各実施の形態は適宜組み合わせて実施可能である。また、各実施の形態において共通する構成要素には同一の符号を付し、説明の重複を避ける。
【００１６】
本発明の第１の実施の形態に係る有機ハロゲン化合物の分析方法は、分析対象となる試料にアルカリ金属、アルカリ土類金属及びアルミニウムの酸化物、水酸化物及び炭酸塩からなる群から選択された少なくとも１種の金属化合物を添加する第１工程と、金属化合物を添加した試料を加熱処理して試料に含まれる炭化水素類を除去すると共に、試料に含まれる有機ハロゲン化合物と金属化合物との反応物を得る第２工程と、反応物に含まれるハロゲン成分を分析する第３工程とを含む。以下、本発明の各実施の形態に係る有機ハロゲン化合物の分析方法について説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る有機ハロゲン化合物の分析方法のフロー図である。図１に示すように、本実施の形態に係るハロゲン化合物の分析方法は、分析対象となる試料にアルカリ金属、アルカリ土類金属及びアルミニウムの酸化物、水酸化物及び炭酸塩からなる群から選択された少なくとも１種の金属化合物を添加する第１工程ＳＴ１１と、金属化合物を添加した試料を加熱処理して試料に含まれる炭化水素類を除去すると共に、試料に含まれる有機ハロゲン化合物と金属化合物との反応物を得る第２工程ＳＴ１２と、有機ハロゲンと金属化合物との反応物を加水分解処理する第３工程ＳＴ１３と、反応物に含まれるハロゲン成分を分析する第４工程ＳＴ１４とを含む。
【００１８】
第１工程では、分析対象となる試料を秤量した後、秤量した試料に金属化合物を所定量添加する（ステップＳＴ１１）。分析対象となる試料としては、有機ハロゲン化合物を含有するものであれば特に制限はなく、例えば、土壌、焼却炉飛灰、焼却炉残灰、産業廃棄物、堆積物及び原子力再処理設備から廃棄される低レベル廃棄物などが挙げられる。
【００１９】
金属化合物としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属及びアルミニウム化合物の酸化物、水酸化物及び炭酸塩からなる群から選択された少なくとも１種の金属化合物であれば特に制限はない。アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム及びセシウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムなどが挙げられる。金属化合物としては、これらのアルカリ金属、アルカリ土類金属及びアルミニウムの酸化物、水酸化物及び炭酸塩が挙げられる。
【００２０】
金属化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムなどのナトリウム塩、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、及び炭酸カルシウムなどのカルシウム塩、水酸化アルミニウムなどが挙げられる。これらの中でも、試料に含まれるハロゲン化合物と金属化合物とを効率良く反応させて、試料に含まれる有機ハロゲン化合物を簡便に高い感度で分析できる観点から、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、及び炭酸カルシウムからなる群から選択された少なくとも１種のカルシウム塩が好ましい。
【００２１】
金属化合物の添加量としては、例えば、秤量した試料の１００質量部に対して１００質量部以上である。
【００２２】
第２工程では、分析対象となる試料を加熱処理する（ステップＳＴ１２）。加熱処理の条件としては、例えば、酸素雰囲気下又は空気雰囲気下にて５００℃以上で１０分以上である。この加熱処理により、金属化合物を添加した試料に含まれる炭化水素類が気化されて除去されると共に、試料に含まれる有機態ハロゲンと金属化合物とが反応してハロゲンを含有する不揮発性の反応物となる。下記式（１）及び下記式（２）に試料に含まれる有機態ハロゲンと金属化合物との反応式の一例を示す。
２ＲＦ＋ＣａＣＯ３→ＣａＦ２＋ＲＯ＋ＣＯ２↑  ・・・  式（１）
２ＲＣｌ＋ＣａＣＯ３→ＣａＣｌ２＋ＲＯ＋ＣＯ２↑  ・・・  式（２）
（式（１）及び式（２）中、Ｒは、有機基を表す。）
【００２３】
次に、加熱処理後の試料から有機態ハロゲンと金属化合物との反応物を回収した後、回収した反応物を加水分解する（ステップＳＴ１３）。ここでは、加熱処理によって生成したハロゲン含有反応物を含む試料全てを固体として回収する。
【００２４】
次に、回収した不揮発性の反応物を加水分解処理により加水分解してハロゲン含有反応物に含まれるハロゲンをハロゲン化水素としてアルカリ溶液に吸収させる。加水分解処理の条件としては、例えば、水蒸気雰囲気にて９００℃以上で１０分以上である。アルカリ溶液としては、ハロゲン化水素を吸収できるものであれば特に制限はなく、例えば、水酸化ナトリウム水溶液及び水酸化カリウム水溶液などが挙げられる。アルカリ溶液の濃度としては、ハロゲン化水素を吸収できる範囲であれば特に制限はない。ここでの反応式の一例を下記式（３）及び下記式（４）に示す。
ＨＦ＋ＮａＯＨ→Ｎａ＋＋Ｆ−＋Ｈ２Ｏ  ・・・式（３）
ＨＣｌ＋ＮａＯＨ→Ｎａ＋＋Ｃｌ−＋Ｈ２Ｏ  ・・・式（４）
【００２５】
次に、ハロゲン化水素を吸収したアルカリ溶液に含まれるハロゲン化物イオンの化学分析により試料に含まれるハロゲン成分を分析する（ステップＳＴ１４）。これにより、試料中に含まれるハロゲン化合物の含有量を精度良く分析することが可能となる。化学分析としては、ハロゲン成分を分析できるものであれば特に制限はなく、例えば、イオンクロマトグラフなどが挙げられる。
【００２６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、金属化合物と有機ハロゲン化合物との反応により、試料に含まれるハロゲン成分を金属化合物と有機ハロゲン化合物との固体の反応物として固定できるので、試料の燃焼処理を伴わずに試料に含まれるハロゲン成分の含有量を分析することが可能となる。これにより、有機ハロゲン化合物の分析方法は、水素を用いた専用の燃焼装置を用いずに原子力施設などでも容易に実施可能となり、試料に含まれる有機ハロゲン化合物を簡便に高い感度で分析できる。さらに、本実施の形態によれば、有機態ハロゲンと金属化合物との反応物を加水分解して得られるハロゲン化水素の水溶液を分析することが好ましい。この方法により、試料に含まれるハロゲン成分をイオンの状態で分析できるので、試料に含まれるハロゲン成分を高感度で分析することが可能となる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。また、上述した第１の実施の形態と共通する構成要素については説明を省略する。
【００２８】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る有機ハロゲン化合物の分析方法のフロー図である。図２に示すように、本実施の形態に係る有機ハロゲン化合物の分析方法は、分析対象となる試料にアルカリ金属、アルカリ土類金属及びアルミニウムの酸化物、水酸化物及び炭酸塩からなる群から選択された少なくとも１種の金属化合物を添加する第１工程ＳＴ２１と、金属化合物を添加した試料を加熱処理して試料に含まれる炭化水素類を除去すると共に、試料に含まれる有機ハロゲン化合物と金属化合物との反応物を得る第２工程ＳＴ２２と、反応物に含まれるハロゲン成分を蛍光Ｘ線により分析する第３工程ＳＴ２３とを含む。
【００２９】
第１工程では、分析対象となる試料を秤量した後、秤量した試料に金属化合物を所定量添加する（ステップＳＴ２１）。分析対象となる試料、金属化合物及び金属化合物の添加量は、上述した第１の実施の形態と同様である。
【００３０】
第２工程では、分析対象となる試料を加熱処理する（ステップＳＴ２２）。加熱処理の条件としては、上述した第１の実施の形態と同様である。
【００３１】
第３工程では、加熱処理後の試料から有機態ハロゲンと金属化合物との反応物を回収した後、回収した反応物を蛍光Ｘ線分析装置で蛍光Ｘ線分析する（ステップＳＴ２３）。反応物の回収は上述した第１の実施の形態と同様である。蛍光Ｘ線分析装置としては、一般的な装置を用いることができる。これにより、試料に含まれる反応物を加水分解処理することなく分析することが可能となる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、試料に含まれる有機態ハロゲンと金属化合物との反応物を蛍光Ｘ線分析により分析するので、未処理の試料を分析する場合と比較して大幅に検出感度を向上させることが可能となる。
【図１】
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【図２】
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