プロジェクト課題

P C B 汚染変圧器の簡易処理・計測技術
背景・目的
平成 1 4 年に変圧器などの電気機器に微量の PCB が混入していることが確認された。混入が疑われる機器は多数存在するため、混入の有無を調べる PCB の測定技術や経済的な混入機器の処理技術の確立が求められている。
本課題では、PCB を迅速かつ安価に測定する PCB バイオセンサーの高度化、並びにPCB を精度良く測定する簡易機器分析技術の提案を行うとともに、経済的な低濃度 PCB混入変圧器処理の実現を目指し、機器内部の PCB を絶縁油で洗浄する加熱強制循環洗浄技術及び課電自然循環洗浄技術の開発を行う。

主な成果
1．PCB バイオセンサーの高度化
当研究所が開発した PCB バイオセンサーの精度向上を図ってきた［V 0 8 0 5 3］。更なる高度化を目指し、絶縁油から PCB を迅速に分離できる減圧遠心濃縮法の導入や、バイオ素子（抗体）と PCB の反応をより明瞭な着色（赤色）として示す検出セルの改良などを行った（図 1）。迅速測定法において、改良した PCB バイオセンサーの検出下限及び繰り返し測定精度は、環境省が示す簡易測定法の要件＊ 1 を満たしていることを確認した。
2．PCB 簡易機器分析技術の提案
絶縁油成分と PCB の分子の大きさの差を利用して両者を分離するゲル浸透カラム分離、及び 2 種類のシリカゲルを積層した多層カラム分離を順次行うことで、絶縁油から PCB を簡便に分離・精製できる技術を開発した。また、精製した PCB を電子捕獲検出器付きガスクロマトグラフィーで精度良く分析できることも立証した。簡易定量法において、開発した機器分析技術の検出下限、繰り返し測定精度、及び現行の公定法との相関は、環境省が示す簡易測定法の要件＊ 1 を満たしていることを確認した（図 2）［V 0 9 0 2 3］。
3．低濃度 PCB 混入変圧器洗浄実証試験
PCB が 混 入 し た 変 圧 器（ 定 格 5 0 〜 2 0 0 kVA、 油 量 8 8 〜 2 5 0 L、PCB 濃 度 3 7 〜
7 3 mg−PCB ／ kg−油）の混入油を非混入油（洗浄油）に入れ替えた後、洗浄試験を行った。使用済み機器を対象とした加熱強制循環洗浄の実証試験では、加温した洗浄油を機器内で 7 2 時間から 1 3 2 時間循環させて機器内部の PCB を洗浄した。使用中機器を対象とした課電自然循環洗浄の実証試験では、変圧器が通常使用されている条件を模擬した通電により、機器内部の発熱を促すことで洗浄油を加温し、最長 1 9 0 日間洗浄した。両試験において洗浄後に、変圧器を解体して部品に含まれる PCB を分析した結果、PCB 無害化処理における基準を満足するまで PCB が除去されていた。したがって、加熱強制循環洗浄及び課電自然循環洗浄により、低濃度 PCB 混入変圧器から PCB を除去できることが実証された（図 3）。
＊ 1：環境省「絶縁油中の微量 PCB に関する簡易測定法マニュアル」平成 22 年 1 月32電力安定供給技術電力安定供給技術
電力安定供給技術

PCBバイオセンサー

検出セル
検出セル
検出セル

バイオセンサー相対信号値(％）
バイオセンサー相対信号値(％）

PCBバイオセンサー
PCBバイオセンサー

バイオセンサー相対信号値(％）

電力安定供給技術

0.1～2.0
0.1～2.0
0.1～2.0

油中のPCB濃度(mg-PCB/kg-油）
油中のPCB濃度(mg-PCB/kg-油）

本機器分析(mg-PCB/kg-油）
本機器分析(mg-PCB/kg-油）

本機器分析(mg-PCB/kg-油）

図 1 油中のPCB濃度(mg-PCB/kg-油）
バイオセンサーの高度化
図 1 バイオセンサーの高度化
図 1 バイオセンサーの高度化改良した検出セルではＰＣＢがない場合に明瞭な赤色を改良した検出セルではＰＣＢがない場合に明瞭な赤色を改良した検出セルではPCB がない場合に明瞭な赤色を示す。また、
図 1 バイオセンサーの高度化示す。また、改良した示す。また、改良した
PCB バイオセンサーの検出下限はPCB バイオセンサーの検出下限は改良した検出セルではＰＣＢがない場合に明瞭な赤色をPCB バイオセンサーの検出下限は 0.1mg−PCB ／ kg−油、PCBあり
PCBあり
PCBなし
PCBなし 改良した
0.1mg-PCB/kg-油、繰り返し測定精度は変動係数
0.1mg-PCB/kg-油、繰り返し測定精度は変動係数30％以30％以示す。また、改良した PCB3 0％以内となった。
バイオセンサーの検出下限は繰り返し測定精度は変動係数内となった。
内となった。
PCBあり
PCBなし
0.1mg-PCB/kg-油、繰り返し測定精度は変動係数 30％以内となった。

1.5

1.5

1.5

10.5

110.5

0.5

00

0+20% +20%

絶縁油絶縁油図２ ゲル浸透分離を利用した
図２ ゲル浸透分離を利用した
図
2 機器分析
ゲル浸透分離を利用した機器
機器分析+20%
絶縁油
図２ ゲル浸透分離を利用した
ゲル浸透分離ゲル浸透分離 開発した機器分析技術の検出分析開発した機器分析技術の検出-20% -20%
機器分析
下限は下限は0.02mg-PCB/kg-油、繰
0.02mg-PCB/kg-油、繰
開発した機器分析技術の検出下限
ゲル浸透分離開発した機器分析技術の検出-20% 多層カラム分離
り返し精度は変動係数
3.7%以3.7%以
多層カラム分離り返し精度は変動係数
kg− 油、繰り返は0.0 2mg−PCB ／下限は 0.02mg-PCB/kg-油、繰
内、現行の公定法との測定誤内、現行の公定法との測定誤し精度は変動係数 3.7％以内、現行り返し精度は変動係数
3.7%以
多層カラム分離 差は±20％以内であった。
差は±20％以内であった。 2 0％以
使用済み絶縁油
使用済み絶縁油の公定法との測定誤差は±
ガスクロマトグラフィー
ガスクロマトグラフィー 内、現行の公定法との測定誤
41試料
41試料内であった。
使用済み絶縁油
ガスクロマトグラフィー 差は±20％以内であった。

41試料

0 0.5
0.5 1
1 1.5
1.50
公定法(mg-PCB/kg-油）
0公定法(mg-PCB/kg-油）
0.5
11.5

加熱強制循環洗浄
加熱強制循環洗浄
洗浄油
加熱強制循環洗浄 洗浄油
を循環を循環
混入油
混入油
洗浄油
洗浄油
洗浄油を循環
油加熱
油加熱
混入油
洗浄油装置
装置
油加熱
変圧器
変圧器
装置
P P
変圧器
加熱強制循環洗浄装置
加熱強制循環洗浄装置
P
ポンプ
ポンプ
加熱強制循環洗浄装置
電源 電源
ポンプ
電源
通電による発熱
通電による発熱課電自然循環洗浄課電自然循環洗浄で洗浄油が機器で洗浄油が機器通電による発熱
課電自然循環洗浄
内で自然に循環内で自然に循環
変圧器
変圧器
で洗浄油が機器課電自然循環洗浄装置
課電自然循環洗浄装置
変圧器 内で自然に循環
課電自然循環洗浄装置
図３ 加熱強制循環洗浄装置及び課電自然循環洗浄装置
図３ 加熱強制循環洗浄装置及び課電自然循環洗浄装置
公定法(mg-PCB/kg-油）と洗浄処理の概念図と洗浄処理の概念図
図３ 加熱強制循環洗浄装置及び課電自然循環洗浄装置
図 3 加熱強制循環洗浄装置及び課電自然循環洗浄装置と洗浄処理の概念図と洗浄処理の概念図
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