パージ&トラップ装置

日本で水質基準を定める法律は、

  1. 環境基本法の水質環境基準(環境省)
  2. 水質汚濁防止法(環境省)
  3. 水道法(厚生労働省)

の3つがあり、パージトラップ-GC-MS法は公定法で採用されています。

パージアンドトラップ装置 CDS 8000
モデル8000

CDS モデル8000は様々な成分から揮発性有機物質を採取・濃縮してサンプルをGC/MSに導入する装置です。モデル8000ではいろいろなサイズの導管やオプションを使って、液体からVOC(揮発性有機化合物)ガスをパージして追い出したり(液体パージアンドトラップ)大気試料からVOCを取り出し濃縮し加熱脱離させたり、固体試料をダイナミックヘッドスペースベッセルを使って熱分解させることができます。


CDS 8000の特長

  • PPB以下の検出下限
  • 加熱脱離チャンバーおよびGC/MS注入ポート標準装備
  • サンプルガスに対して不活性の材質を使ったSilcosteelサンプル移送ライン
  • 20通りまで保存できる最新プログラミング機能
  • 8段階熱分解設定(熱分解モジュール時)
  • 反応ガスオプションにより、空気・酸素その他ガスでパージした後キャリアガスでのGC/MS導入が可能
  • 16チャンネル加熱脱離装置に接続可能
  • オプションのクライオフォーカスでよりシャープなスペクトルが得られます

水質基準に関する省令(平成十五年厚生労働省令第百一号)に基づき、水道水中の(13)四塩化炭素、(14)1,4―ジオキサン、(15)1,1―ジクロロエチレン、(16)シス―1,2―ジクロロエチレン、(17)ジクロロメタン、(18)テトラクロロエチレン、(19)トリクロロエチレン、(20)ベンゼン、(22)クロロホルム、(24)ジブロモクロロメタン、(28)ブロモジクロロメタン並びに(29)ブロモホルムは「パージ・トラップ―ガスクロマトグラフ―質量分析計による一斉分析法」を用いて測定することが定められています。(「水質基準に関する省令の規定に基づき厚生労働大臣が定める方法」別表第14号)ここでパージアンドトラップ装置に関する規定として

  1. パージ容器: ガラス製で、5~25mlの精製水及び検水を処理できるもの
  2. 恒温槽: 30~40℃に保持できるもの
  3. トラップ管: 内径2mm以上、長さ5~30cmのもので、ステンレス管又はこの内面にガラスを被覆 したものにポリ-2,6-ジフェニル-p-ジフェニレンオキサイド、シリカゲル及び活性 炭を3層に充填したもの又はこれと同等以上の吸着性能を有するもの
  4. 脱着装置: トラップ管を180~200℃の温度に急速に加熱できるもの
  5. クライオフォーカス装置: 内径0.32~0.53mmの溶融シリカ管で、-50~-120℃程度に冷却でき、かつ200℃ まで加熱できるもの。
    ただし、クライオフォーカス操作を行わない場合は、この装置を使用しなくてもよい。

CDSのモデル8000は一台4役に転用が可能なモデルでそのリキッドパージアンドトラップで日本国内の規制にも対応して測定することができます。またクライオフォーカスに代わる手法としてデゾードプレヒート(加熱脱離前のトラップ加熱)機能を採用しており、ランニングコストがかかりません。(オプションとしてはご提供できます。)

パージアンドトラップ法による水分中の有害成分の測定例 ─ 米国のケース

パージアンドトラップはジクロロジフルオロメタンからトリクロロベンゼンまで測定できますが、クロマトグラフィの観点から最も測定が難しいのはガス相の最初の6つの化合物であり、塩化ビニルやブロモエタンがあげられます。(図1)にこれら6成分(濃度0.5PPB)を水からパージアウトさせた時のイオンクロマトグラムです。水試料を毎分40mlのヘリウムで11分間パージさせたアウトガスを吸着管でトラップさせたものを加熱脱離してGC/MSに導入します。図には再現性を調べるためにトータルイオンクロマトグラムを7回オーバーレイしたものです。再現性の標準偏差は平均6%です。

(図1) 濃度0.5PPBのガス相6成分の多段階分析
(図1) 濃度0.5PPBのガス相6成分の多段階分析

CDS モデル8000のリキッドパージアンドトラップ専用低価格版であるモデル7000にはGC/MSからのパージガスをトラップに導入する前に事前に加熱しておくプレヒートという機能があります。この機能により、脱離が早い化合物が速やかに移動するため、分解能が高まり、サブPPBレベルのガス相化合物のピークもシャープかつよく分離されたものになります。カラムに導入する前にピークをフォーカスするための、あるいはGCオープン用のクライオジェニック冷却装置は使用しておらず、かつ必要もありません。(図2)に示すように、これらの化合物の直線性もきれいに出ています。図は塩化ビニルと標準試料のフルオロベンゼンのピーク面積比を試料0.5PPBから50PPBまでプロットしたものです。以下にモデル7000とGC/MSを使った測定の再現性、直線性、検出下限値の詳細を示します。

(図2) 塩化ビニルと標準試料のフルオロベンゼンのピーク面積比
(図2) 塩化ビニルと標準試料のフルオロベンゼンのピーク面積比

実験設備

モデル7000設定
パージ容積 10ml
パージ時間 11分
パージ流量 40ml毎分
プレヒート温度 245℃
加熱脱離温度 250℃で2分間加熱
トラップベーク温度 260℃で10分間加熱
バルブオーブン温度 130℃
トランスファーライン温度 130℃
ウェットトラップ待機温度 50℃
ウェットトラップベーク温度 260℃
GC/MS設定
流量 1.3ml毎分
スプリットレシオ 40:1
プログラム 40℃で5分間
昇温設定 10℃毎分
最終温度 180℃

直線性

再現性

パージアンドトラップ測定用オートサンプラー CDS 7300

CDS 7300の部位説明

  1. 頑丈なロボットアームの上に設置された2ステージ試料プローブ
  2. 72スロットの取り外し可能トレイ
  3. 内部試料充填部
  4. 化学的に不活性な配管
  5. 5mlまたは25mlの試料ループ
  6. 取り外し可能な送気部および配管トレイ

CDS 7300の特長

  • スロット数:72
  • 内部標準試料(2μl)
  • 水試料に応じたループ容積(5mlおよび25ml)
  • サンプリング間のすすぎ設定可能
  • ブランク分析設定可能
  • 再分析、再々分析設定可能
  • 試料が接触する部分は化学的に不活性なPEEK管、Silco-steel、およびガラスで作られている
  • 試料の経路は水ですすげます(90℃の温水すすぎのオプション有)。すすぎ回数は設定可能

熱分解GCMS分析に関するアプリケーションシート

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