環境アルデヒド類の固体反応管捕捉-GC法による選択分析
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(2) 13. 乙類のない溝浄な室にて行ない,調製後はシリコンゴ. 吸着捕記する。再生ガスを捕乱したGC試料管は冷却. ムにて密栓をして保存する。. 状態で真空ポンプで内部を真空にしてからコックを閉. 2,2 言弍料採取. じ,加温後GC分析に供する。分解再生管は図3に,. 上記方法で調製した固体反応管に試料大気または排. 分解再生装麗は図4に示す。. ガスを吸引して通す。吸引には交流100Vまたは電池 式の小型ポンプを用いる。採取方法は図2に示した。. 2,駈DNP付ビーズ量,採取流速および採坂量は測定 対象の濃度に応じて決められる。通常高低2通りに区. i. 別して以下の量とする。 ・ 真?. 1. 一.. ◎. 一一. 一一. 硝. すり づり合せ. 一. 1. 固体反応管. }『. ..一.. 嬉. R5r峨φ. .一. 霧. あ① .一. T. ヒーター または ドライヤー 吸引ポンプ. 6隣mφ. l .し.. u一「ゴr. ...i... 、.「榔「. 74,60.. 図3 分解再生管. ◎. ㊥. ズ ノ. ◎. 図2. N2. 垂采取プヲ法. 流. :f ・:ゴ. 嵐. 遼1纏2顯旧識備考 澱劇 ・9. .璽嬢ド9. ークー.. レ∼ラ/狙撰鷺灘1 …. 断 . 表1 試料採取. スライダック. できない場合をこは. ① 小塑GC管 ④.脱ノ}く管. 流量は3Z/min以 1零 I下、す。.. ②流lli滋 ⑤・I」IFiGc管 ③ 1{応分解管. 図4 分解再生装置 採取時には闘体反応管を50。C前後に加温する。な おフィールドで温度調節ができない場合は流速を落と す必要がある。. 2・4 GC条件 GC試料管はガスクロの導入系統に接続し常法に従. 2。3分解再生. って分析する。GC分析条件はつぎの通りである。. 固体反応管は実験室に持ち帰り,アルデヒド類を捕. 検出器 F王D;充填剤 TCP(Tricresyl phos。. 捉した2,4−DNP馨ビーズの全董を図3に示す如き’. phate)25%60∼80mesh chromosorb W AW;. 分解再生管に移し,窒素ガスを通しながら100。Cに加. キャリヤーN250mZ/minlカラム 3mmφx3m. 温して水分および他の揮発成分を追出し除去する。つ. ガラス又はステンレスカラム;温」度50。C∼120。C. ぎに2,4−DNP付ビーズ重量の2倍董の無水フタル. 昇温。. 酸をよくすりっぷしてこれに加え,ビーズと均一にな. なお定量は既知の標準と比較し半値巾法によるピー. る様に混合する。窒素ガスで分解再生管中の空気を概. ク面積によって行った。このうちアセトアルデヒドに. きかえてから,窒素流蚤200部/m乱n,温度220QCに. 関してはテーリング部分を含め計測した。. 調節した状態で30分間溶融分解する。曝気ガスは液体. 酸素冷却したGC試料管に送り,再生アルデヒド類を.
(3) 14. 表2才i行. 3.検討事項 3・1 固体反応管の形式の選択. 流 鼠 〃戯n 温. 合溶媒として,エタノール,n一ヘキサン,ベンゼン,. アセトアルデヒド. 2NHCI水溶液を試みたが,いずれも2・4−DNPの溶. プロピオンアルデヒド. 解度およびコーティング後の揮発除去が完全に行なえ ない等の欠点を除くことが困難であったので,結局溶. isO一ブチルアルデヒド. 媒を用いずに2,4−DNPをガラスビーズにまぶす様. n一ブチルアルデヒド. に付着させる方法を採用した。この手法では,2,4− なっている。この時水分が加わると赤く変色するが,. そのような状態ではカルボニル化合物との反応が低下 する。また反対に乾燥しすぎても反応性が落ちる。水. て試薬調製後は直ちに固体反応管につめて密栓し,保. 5. 10 10. 150 83 95 :90 ggi92 i82 82. 1嵩i露75 95:93…8980. :1燦㌦雛. アセトン. メチルエチルケトン メチルーiSO一ブチルケ トン. 1哩嘆ll }. 平 均 92・・189・2175・981・7. 分については,所定のジン酸で適度に湿った状態が女 坂に対して最も良好であった。このような理由によっ. 2. 度 .C i15∼20115∼20i!5∼20i60∼80. ガラスビーズに2・をDNPをコーティングする場. DNPはビーズ表面で黄色半透明に見える結晶状態に. 聖画 率. リソ酸2%付ビーズ79 10,4(ミ夜)/’カ・ら1∼L5mJ採耳又. 存中に変化のない様に扱う。2,4−DNPの使胴量はそ れ臼身含んでいるブランクによって制限され,後で示. 吸引速度が速くなると,捕捉が不充分になる。また. すように環境試料では70mg程度が限度:である。従っ. 高速での反応を進めるため1’こ,反応管を60∼80。Cに. て1%wt付着ビーズ量としては79であり,これに. 加温した結果をあわせて示した。温度が高い方がやや. よって継体反応管の形状が定められる。ただガラス管. 安定な結果がえられる。. はあらかじめ0番または!番のフィルターを熔着した. 実際の採取では5Z/min以下に流速を制限するとし. 形式が.扱い易い。. て,常温で充分な捕捉率であるが,冬期,夜間等気温. ビーズの径は色々選ぶことができる。最:密充てん状. の変動を考えると,反応管を50。C前後に加遺して採. 態ではビーズ径は全:量の表面積に反比例し,反応はそ. 取条件を常に一定に保つことがよい。. の表面で行なわれるので,一般に径は小さい程効率は. 排ガス等濃い試料に対しては,採取量が少なくてよ. 良くなる。しかしここではリン酸液膜があるために30. いので試薬量つまり必要なビーズ量を減らして使用す. メッシュ以下は間隙がつまって高流速で使用できな. る。この際には同時にブランクが減少するため,少量. い。また同時にリン酸付着割合においても2%以上に. の試料でより高精度の分析ができる。. なると,しばしば試薬が流れ出るため,これが限度と. 3,3 分解条件の選択. される。以上試行錯誤により使用可能な範囲がきめら. ω 分解試薬についての検討. れたわけである。. C2からC5のカルボニル化合物の2,4一ジニトロフ. 3・2捕捉効果. ェニルヒドラゾンとジヵルボソ酸類との混合溶融によ. 試薬量の他に捕捉効率に影響する因子としてヲン酸. り,原カルボニル化合物を定量的に再生しうることに. 濃度,温度,流速が考えられる。捕捉効果に及ぼすこ. ついては,西氏の研究2)があって,ジカルボン酸とし. れらの影響はつぎの方法によって調べた。. て再生効率のよい。ウタル酸を使用している。 しか. 準備した反応管に50ppb脚継の試料ガスを通し,そ. し。ワタル酸は混合溶融の際に,多量の水を生成し. の通過量を液体酸素冷却で捕捉分析し,その値から捕. て,本法の操作上支障をきたすので,無水フタル酸を. 捉率を求めた。. 用いる溶融再生実験を行った。なお,この操作では分. まずリン酸の影響は,プロピオンアルデヒド,アセ. 解時間は充分にとれ,とくに制限はない。この場合で. トンおよびn一ブチルアルデヒドについて,常温,1. も少量の水は生成されるがGC分析には差し支えな. ∼12。5〃minの色々の条件で20検体比較した結果,1. い。. %付着と2%付着の平均捕捉率は76.0%と88.4%で,. (ii)分解方式について. 後者の方が良好であった。. 2,4−DNP付ビーズを使用する場合,ヒドラゾンの. つぎに,この条件で各物質について2,5,10. み抽出する,2,4−DNPと共に抽出する,およびビー. 1/minの流速毎に求めた捕捉率を表2に示した。. ズごと溶融分解する方法が考えられる。このうち前2.
(4) 15. 者については抽出に適当な溶媒が無いこと,また残留. o. 100. 溶媒の妨害の完全除夫が悶難な理由で,結局2,4−. O. o 0. DNP付ビーズごと無水フタル酸にて溶融分解する方 アセトアルテ「ヒド. 法を採用した。たとえば溶媒としてエタノール,n一ヘ. 奪. キサソ,ベンゼン,水,およびエーテルについて,そ. 峯,。. X. __一ド. れぞれ抽出実験を繰返えしたところ,GC試料にこれ らの試料が残り,かっこれらの童が再生されるべきカ ルボニル化合物に比し数百倍と非常に多く,ピークの. 分離定量が困難であった。さらにこれらの中で水は. 1 2 3. FI∋には妨害は少いが計水溶媒の実験ではカルボニ. 2,4DNPビーズ議に対する無水フタル酸最の比〔一). ル化合物再生童が減少し,定量分析に不適であった。. 図7無水フタル酸量の影響. これは試料韓燥での長時間煮沸に原因があり,この難 点の改善のため真空三三,窒素の通気など試みたが, いずれも効果はなかった。またエタノールでは無水フ タル酸との混合溶融の際にエチルフォルメート,エチ ルエーテルなどの妨害物を発生した。. 峯 ≦ 箋. 謡. (iil/装丁について. この方式に対する分解装鶯,分解管などの形状を検 討して,前述の装置を考案した。分解管の上下は真空. すり合せで,この部分を0リング(またはシリコンテ. ープ,少量の高真空シリコングリースなど)で密閉. §50 Oプロビオンアルデヒド. 誉1. 饗. ×アセトン. §. ム“一ブチルアルデヒド. み0 0. 40. 10 20 30 分解時間〔min〕. し,クリップによって完全に国定する。図4において. 図8 分解時閻の影響. ④は窒素ボンベガス不純物の除去管である。①は脱水. 管(無水炭酸カリウム)でGC−MS分析の試料に用 いる。GC−MS分析には水分が妨害ピークになるの で,脱水を完全にする。GC分析の場合には,この部. 圃 各成分についての一再生回収率. 数種類のアルデヒド,ケトン類について再生実験を. 分にグラスウールをつめて無水フタル酸蒸気を止める. 行なった。再生条件は,温度195QC,窒素流量ユ50m1. だけで充分である。. /min 30分間の溶融とした。試料量。・4から100μgの. (iv)分解温度. 範囲にわたり実験し,安定した再生回収率をえた。結. 分解温度はC2∼C5のヵルポニル化合物に相当する. 果を國9にまとめて示す。これから補正係数を表4の. ヒドラゾンの融点から,200∼220。Cが適当であった。. 如く定めた。ここでは捕捉は95%以上あるものとした。. さらに高温になると2,4−DNP自身の分解が起る。 分解再生時にキャリヤーとして窒素を流し,その流量. 100. 映,憲画/. は!50∼200mZと定めた。流量に関しては多いほうが. ∫75)\ンひ. 分解再生に有利であるが,GC試料管の捕捉能力から. 〔x鴇ビオンア1レデヒ㌧ ’. 200m〃minを限度とした。. ゆMEK・. (V)無水フタル酸量の影響. 秘10. 無水フタル酸は2,4−DNP付ビーズ重工:に対して. 奪. 1・5∼2倍:鍛必要である。アセトアルデヒド,n一ブチ. ルアルデヒドについて,無水フタル.酸量と2,4−DNP. 〔100) !・含nブチル. \アルデヒド(り. 〔55). ノ, soバレルアルテーヒド(尉. 蚤. 銀 妾 ’争 1. 付ビーズ量の比に対する分解:再生率の関係を図7に示 す。分解条件は所定の操作によった。. 岡 分解時聞の検討 / )内再生率96. 分解時間はプロピオンアルデヒド,アセトン,n一ブ 0.1. チルアルデヒドについて測定した結果,20分でよい が,実際にはさらに10分間多くとり完全を期した。 図8に分解開始より10分おきの再生量を示した。. 0,1. 1 10. 100. 試料添頻1量〔μ9〕. 図9無水フタル酸分解一再生による膳収率.
(5) 16 表4無水フタル酸による分解再生率,:liilllll係数. 運}ア七トア〔レデヒ}!. ’零. ⑫ヅロじすン.ア姥デミニド. .塞. 物 質 名. 分解再生率 補正係,数、. 〔%〕 L−」. 斐ゲ蝕ンナア湘レイン 睡海ダチ紘今淳・ン. 3. 翻脳. 婁. アセトアルデヒド. 100. 75. iso一ブチルアルデヒド. 〈5 55. 1.90. isO一バレルアルデヒド. 45. 2.33. n一バレルァルデヒド. 34. 一(3.ユ). カプロンアルデヒド. 20. アセトソ. MEK MIBK アクロレイン (. 慧磁田K. 婁. プロピオンアルデヒド n一ブチルアルデヒド. 醇}isoバレ.5シ.アル量^ヒ}!. 鐸海パレ導ア∼留う恥’ミ:ド亭餐箋nPK. 1.05 1.∠10. 壌♪オ,フロン?8・テ「ヒド. .球 Φ). 場. ひみ. 90. 147. 100. ユ.05. 75. 三.40. 15. )内は定量対象外であるが濃度の概略葡を知る. ことが可能である。. こisoプチ」レ7聖レゲヒド. ¢.. .塁. 愚}. 導. .剥. 乱. 劉 図10無水フタル酸による分解再41後のピーク例 TCP 31nmφ×3mステンレスカラム 50。C∼120。C 10。 C/min昇温分析. この結果では高沸点成分セこなるに従い再生率が下る緻. 向にあるが,これはGC試料管への継ぎ部もしくは分. 3・6 GC一醒Sによる生成物の確認. 解管内の残留による影響と思える。三so一ブチルアルデ. 再生「璽i収後の試料についてはGC−MS分析によって. ヒドの鍛収率が非常に低;く測定されたが,そのヒドラ. いずれも原カルボニル化合物であることを同定し,か. ゾンの融点が182。Cと他に比べて特別に高く安定なた. つ他の不純物を含まないことを確認した。それにより. めと思える。竹群結合を持つアルデヒドであるアクロ. 本法が嫌悪カルボニル化合物に対する選択分析法とし. レインについてはその再生1酬又率は15%前後の低い負1〔. て満足すべきことを認めた。GGMS分析には圓前後. しか得られなかった。恐らく二重結合の重合性の影響. 通常のGCと同様に操作する。. であると惟定されるが,今回の実験だけでは明らかで. 原アルデヒドおよび再生後アルデヒドの代表的な成. ない。. 分として,アセトアルデヒド,MEK, MIBKのマス. 再生圓収率40%以上については補正係数を定めて定. チャートを麟11に示す。. 量を行なうことが可能である。n一バレルアルデヒドに. 3・7 試薬からのブランク. ついては再生回収率が35%と低いが,結果は安定して. 特級2,4−DNP(禾i.1光純薬,購入後2日) 中に存. いることから,そのおよその濃度を推定することはで. lrEするカルボニル化合物のブランクをGCおよびGC. きる。. −MSによって調べた結果,試薬〔)・19中にアセトアル. 3・5 カラム条件および定量方法. デヒド0・79μg,プロピオンァルデヒド1・8μg,アセト. 低級カルボニル化合物については分離に困難はない. ン1・0μgが検出された。この量は試薬によって異なる. が,低温ではテーリングをともなう。代表的な中極性. がその11三成物は上記の∫.物質であった。その他MEK,. のTCPカラムを使/.lilした場禽でみると,50。Cから. C5アルデヒドがGCにより極少量検出されたが定量. 120。Cまで1G。C/麟n昇温ヵミ最も適している。上記分. には影響ない。これら不純物が精度に及ぼづh程度は試. 解再生試料についての分離状態は図10に示した。この. 料の濃度によって異なるが,例えば上記値によってブ. ピーク状態では半/直幅法による比較で誤差は5%以内. ラング.il}:を10%まで許容でぎるとして,試薬70mg,. におさまる。しかしアセトアルデヒドに関してはテー. 100/大気について,アセトアルデヒド57Ppb,プロピ. リング部が全体の20%近くになることがあるため,標. オンアルデヒド52ppb,アセトン30ppbが適用限界. 準ピークおよび測定試料ピークともに,テーリング部. とされる。. 分を含めて計算することが必要である。TCPではア. 3,8共存妨害物質の検討. セトンとアクロレインおよびnッミレルアルデヒドと. 妨害物質の影響をみるために,n一ヘプタン, n一ヘキ. メチルーn一プロピルケトンが命離しないが,とくにこ. サソ,ベンゼン,トルエン,エチルエーテル,メタノ. れらを分離したい場合にはRe・plex 400で好結果が. ール,エタノール,酢酸,プロピオン酸の各ガスを. えられた。. PPmオーダーに調製し, ヵルポニル化合物に対する.
(6) 17. ムce藍a筐deLyd。. 表5 隅体反応管の安定性. :」一瞬 1σ 2腿 沁 4り 秘 翻 簿. 撚準. { 1. ・ 1 議. 調製直後 100 捕. 捉率 密栓してユ0日間保存 . 圭00. 〔%〕 開放したまま10日間保存 60∼80. ∵糊…. 反応蘭島分解再生 100 分解:再生率. 密栓して10日間保存し分解再生100 〔%〕 われなかった。. 4.実 施 例 4・1 自動車排ガス 5薯e【hyl雫thyl ke監une. 一一一ト噸鑓 __ば⊥1. 憩 鱒 30 49 ぎ霞面葡師蜘1げ0 擦 準. { … 1−1.’h.磁嚇・. L600ccの自動車を30分闘走行後,アイドリング状 態にて排気ガスを採取した。排気ガスは排気管中より 固体反応管に導入,これを前述の分解:再生に従い試料. 準備しガスクロマトグラフ分析に供した。なお採壌条 件は2,4−DNPビーズ59,流量1Z/min,採取:亀10Z. 群生後. であった。この分析チャートを図!2に示す。自動車排 沁 騨 3δ 4冨5bδ◎・「7ゴさ。質飾瓢ジ. ガスからつぎのカルボニル化合物が検出された。数値 は分解率を考慮して補正した濃度である。. n一バレルアルデヒドは定量外であるが約4ppbとな る。またisO一ブチルアルデヒドについては定量不可能. .l l. MP竃hγ1.is‘}b“【y隠P巴one. 腰 一コ3 諭 橡 離. ,亭 試 録1. 墾. 攣押∵蜘 き. 零崩・蝉1. 熱血鱒隔、糠軸隈 む ロけのゴ ロ ロ. 再pk後. __i.⊥よ、」鳳義. 吊嚇財ン1:1;灘1 、ガ砂尾い’,1附1で 2頬・1ヒ. 鞍∵. 溝1‘K ・!紬樋. 寸評建卍. 導. ・∬磁5』γ裟夕㌃F 藻縛1奪. ’きnBK 2P凶 蓑. 図月 Acetaldehyde, Methyl ethyl ketone,. Methyhsobutyl ketoneの標準及び 再生後マススペクトル. 1勘. ・・. じど ほ. ド・L. 博攣1蟻λ∼紅. 図12 自動車排ガスの分析例 と嗣様の操作で採取,無承フタル酸分解再生実験を行. 表6 自動車排ガス中カルボニル化合物. なったが,いずれもこれらの影響はなかった。また実 際に自動車排ガス,工場地区大気を捕集分解再生した. 物 質 名. } 濃 度. 場合でもカルボニル化合物以外の異常ピークは全く現. アセトアルデヒド. 2・O ppm. われなかった。. プロピオンアルデヒド. O.17. 3・8 その他の検討事項. アセトン. 0.87. 固体反応管の保存について,その安定性を調べた結. n一ブチルアルデヒド. 0.024. 果を表5に示した。すなわち保存に於ては密栓してお. M鷺K. i o・1!. けば良く,醐放した場合のみ不良であった。採取試料. n一バレルアルデヒド. 癌司様保存が可能であり,またその際異常ピークも現. MIBK. i O・004 ’ 0.002.
(7) 18. 表アタバコの1馴のカル・}ミニル化合物 であった。. (5m1中). 4.2 工場地区大気. 塗料工嚇での環境大気!00zを採取した・1琳反. 物 質 名. 検 出 :旨ユ:. 応管は79,流愚3//m三nとした。このチャートは. アセトアルデヒド. 77μ9. 図13に示す。これは溶剤類の多い例であり,アセトン. プロピナンアルデヒト. 35ppb,メチ・・エチルケトン12P1・bと算出される・. アセトソ. 10 50. MEK. 飽1」 1、濃1箋. :.‘3. そのほかにもisO一バレルアルデヒド,n一バレルアル. デヒド,M{BK,カブロソアルデヒドなどが検出さ れた.なお,これらはいず痔tもミストであると叛ら れ,ミストの捕捉率はガスに1・ヒベ.激に悪いため剛1 確は期しがたいが巧1ミ際には一ヒ記濃度」のさらに瀞’ ものと思える。. 5. 結 言. 大気中アルデヒド類の嗣体反応GC法による選択分 髄剰卦けてから,7年にオ阿るが,ようやく一纏鋤讐 本方法を確立することができた。この型式の固体反応 ズ コ. を利用した試料濃縮をま,GC分析に種々有利な点をも. ...彰....... 図13 工.場・環気例(塗料工場). つことが示された。従ってさらに他の有霧物質に対し ても,同様の方法を開発し噸;徳たいと思う・なお・. 4.3 煙草の煙中のアルデとド. 代表的なホルムアルデヒドに関して,もちろん本法が. 煙草は不完全燃焼のためにアルデヒド類が多いと言. 適1.嵌きるが,L2榔もウ潜ったので・次回燦止. われており,その成分について分析を行なってみた。. したい。また,ヒドラゾン法は本法のように分解再生. F琳反磁・には2,4−DNP伺’ビーズ59を充填し・. の外,そのままGC分析する方法もあるが,これらは. 煙:韓フ、ル斯のついたまま,二二犬態で5m雄 採取して反応管に注入した。結果を図14に示す。この. 1『的に応じて特.長を活かすべきであろ)。. 謝辞本研究は富[⊥1だγ似来引続いたテーマであっ. 例ではアセトア・げヒド,アセトンカミ1粒って多く・. たが…祷島津鮎・繭に多大の援助を受けたことを深. それぞれつぎの1直であった。. く感謝する次第である。. 文 献 1)加藤龍夫・心門1鳴子,口本化学同国21年会講i寅・. ぎ ・曝. 1昭43年,4邦.於関門iブ(学。. 2)廼末雄:分析化学,iL 415(1962). 藩 ll. . ぎl. 蒙 ・・. .1. 譲G. Pil菱継 ….藤二 詫. 1細雨擁愉 。 慢 霜. ヌ. 1・:1 邑. 図14タ.・功煙中のカ・レボニルイ姶物.
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