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JP7560052B2 - Per- and polyfluoroalkyl compound sampler - Google Patents
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JP7560052B2 - Per- and polyfluoroalkyl compound sampler - Google Patents

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本発明は、大気中に存在する様々な形態のペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集するペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーに関する。 The present invention relates to a per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler that collects various forms of per- and polyfluoroalkyl compounds present in the atmosphere.

ペル及びポリフルオロアルキル化合物は、高い熱安定性、高い化学的安定性、高い表面修飾活性を有するフッ素置換された脂肪族化合物類である。ペル及びポリフルオロアルキル化合物は、前記特性を生かし表面処理剤や包装材、液体消火剤等の工業用途及び化学用途等幅広く使用されている。 Per- and polyfluoroalkyl compounds are fluorine-substituted aliphatic compounds that have high thermal stability, high chemical stability, and high surface modification activity. Taking advantage of these properties, per- and polyfluoroalkyl compounds are widely used in industrial and chemical applications such as surface treatment agents, packaging materials, and liquid fire extinguishing agents.

ペル及びポリフルオロアルキル化合物の一部は、非常に安定性の高い化学物質であることから、環境中に放出後、自然条件下では分解されにくい。このため、近年では、ペル及びポリフルオロアルキル化合物は残留性有機汚染物質(POPs)として認識され、ペルフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)(IUPAC名:1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-ヘプタデカフルオロオクタン-1-スルホン酸)が2010年より残留性有機物汚染物質に関するストックホルム条約(POPs条約)において、製造や使用が規制されることとなった。 Some per- and polyfluoroalkyl compounds are very stable chemicals and are difficult to decompose under natural conditions after being released into the environment. For this reason, in recent years, per- and polyfluoroalkyl compounds have been recognized as persistent organic pollutants (POPs), and the manufacture and use of perfluorooctanesulfonic acid (PFOS) (IUPAC name: 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorooctane-1-sulfonic acid) has been restricted since 2010 under the Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants (POPs Convention).

なお、ペルフルオロアルキル化合物は完全にフッ素化された直鎖アルキル基を有しており、化学式(ii)で示される物質である。例えば、ペルフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)やペルフルオロオクタン酸(PFOA)(IUPAC名:2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-ペンタデカフロオロオクタン酸)等がある。 Note that perfluoroalkyl compounds have a completely fluorinated linear alkyl group and are substances represented by chemical formula (ii). Examples include perfluorooctanesulfonic acid (PFOS) and perfluorooctanoic acid (PFOA) (IUPAC name: 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-pentadecafluorooctanoic acid).

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ポリフルオロアルキル化合物はアルキル基の水素の一部がフッ素に置き換わったものを示し、化学式(iii)で示される物質である。例えば、フルオロテロマーアルコール等がある。 A polyfluoroalkyl compound is a substance in which some of the hydrogen atoms in an alkyl group are replaced with fluorine, and is represented by the chemical formula (iii). For example, there is fluorotelomer alcohol.

Figure 0007560052000002
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このように、ペル及びポリフルオロアルキル化合物は自然界(水中、土壌中、大気中)に残存し続けることから、ペル及びポリフルオロアルキル化合物の定量試験方法の確立が検討されている。定量試験方法の検討の課題は、ペル及びポリフルオロアルキル化合物の高い捕集、吸着及び脱離性能を有するサンプラーの開発である。微量なペル及びポリフルオロアルキル化合物を含有する試料である空気を通気させ、試料空気中に含まれる様々な形態(粒子吸着性、半揮発性、揮発性)のペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集ないし吸着し、捕集剤や吸着剤から該化合物を抽出工程によって抽出液中に脱離させ、濃縮する。濃縮後、LC-MSやGC-MS等の測定装置で定量測定し、試料中に含まれるペル及びポリフルオロアルキル化合物の濃度測定を行うことが可能となる。 Because per- and polyfluoroalkyl compounds continue to persist in nature (in water, soil, and air), the establishment of a quantitative test method for per- and polyfluoroalkyl compounds is being considered. The challenge in the study of a quantitative test method is the development of a sampler with high collection, adsorption, and desorption performance for per- and polyfluoroalkyl compounds. Air, which is a sample containing trace amounts of per- and polyfluoroalkyl compounds, is ventilated, and various forms of per- and polyfluoroalkyl compounds (particle-adsorbent, semi-volatile, volatile) contained in the sample air are collected or adsorbed, and the compounds are desorbed from the collector or adsorbent into the extract by an extraction process and concentrated. After concentration, quantitative measurement is performed using a measuring device such as LC-MS or GC-MS, making it possible to measure the concentration of per- and polyfluoroalkyl compounds contained in the sample.

大気中のペル及びポリフルオロアルキル化合物の測定には、ハイボリュームエアサンプラーを用いる方法が知られている(例えば、非特許文献1参照。)。この方法においては、ハイボリュームエアサンプラー内部に石英繊維ろ紙等の微細繊維からなるろ紙等を装着し、該サンプラーに一定時間通気させ、大気中浮遊粒子を採取することで大気中浮遊粒子中に含まれるPFOSを測定する。 A method using a high-volume air sampler is known for measuring per- and polyfluoroalkyl compounds in the air (see, for example, Non-Patent Document 1). In this method, a filter paper made of fine fibers such as quartz fiber filter paper is attached inside the high-volume air sampler, and the sampler is allowed to circulate for a certain period of time to collect airborne particles, thereby measuring the PFOS contained in the airborne particles.

しかし、ろ紙に通気することで捕集される物質は、大気中浮遊粒子に吸着するペルフルオロアルキル化合物であるPFOS、PFOA等の不揮発性のイオン性化合物に限定される。該サンプラーで捕集ができないペル及びポリフルオロアルキル化合物は、揮発性のものが挙げられる。揮発性のペル及びポリフルオロアルキル化合物は、ろ紙を通過してしまうため定量測定を行うことができない。 However, the substances that can be collected by passing air through the filter paper are limited to non-volatile ionic compounds such as PFOS and PFOA, which are perfluoroalkyl compounds that adsorb to airborne particles. Per- and polyfluoroalkyl compounds that cannot be collected by this sampler include volatile compounds. Volatile per- and polyfluoroalkyl compounds pass through the filter paper, making quantitative measurement impossible.

このため、該サンプラーでは捕集できない大気中浮遊粒子に含有されない揮発性のポリフルオロアルキル化合物等、他の形態で存在するペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集可能な捕集サンプラーが所望されていた。 Therefore, there was a demand for a collection sampler that could capture per- and polyfluoroalkyl compounds that exist in other forms, such as volatile polyfluoroalkyl compounds that are not contained in airborne particles and cannot be captured by the sampler.

また、揮発性のペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集剤としては、シリカゲル系捕集剤等が使用されている。例えば、シクロデキストリンポリマーからなる有機フッ素系化合物吸着剤が提案されている(特許文献1)。この吸着剤は、吸着のみに特化し、該化合物の脱離はできないことから定量測定に用いられる捕集材として使用には適していない。また、シクロデキストリンポリマーは粉状又は微粒子状であり、ハンドリングが悪く、通液ないし通気時の抵抗が高く微粉末の2次側への流出リスク等の問題がある。このように、既存の吸着剤では揮発性のペル及びポリフルオロアルキル化合物を十分に捕集することができず、正確に定量測定ができないという問題があった。 In addition, silica gel-based collectors and the like are used as collectors for volatile per- and polyfluoroalkyl compounds. For example, an organic fluorine-based compound adsorbent made of cyclodextrin polymer has been proposed (Patent Document 1). This adsorbent is specialized for adsorption only and cannot desorb the compounds, so it is not suitable for use as a collector for quantitative measurement. In addition, cyclodextrin polymers are in the form of powder or fine particles, which makes them difficult to handle and has high resistance when passing liquid or air, resulting in problems such as the risk of fine powder leaking to the secondary side. Thus, there was a problem that existing adsorbents could not sufficiently collect volatile per- and polyfluoroalkyl compounds, making it impossible to perform accurate quantitative measurement.

特開2012-101159号公報JP 2012-101159 A

小谷野道子ほか著、「都市大気中のペルフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)濃度の週間変化」大気環境学会誌 第45巻 第6号 2010年11月10日、p.279-282Michiko Kotani et al., "Weekly Changes in Perfluorooctane Sulfonic Acid (PFOS) Concentrations in Urban Air," Journal of Atmospheric Environment, Vol. 45, No. 6, November 10, 2010, pp. 279-282

本発明は、前記の点に鑑みなされたものであり、様々な形態で大気中に存在するペル及びポリフルオロアルキル化合物を、効率よく総合的に捕集可能なペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーを提供するものである。 The present invention has been made in consideration of the above points, and provides a per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler that can efficiently and comprehensively collect per- and polyfluoroalkyl compounds that exist in the air in various forms.

すなわち、第1の発明は、試料大気中のペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集するサンプラーであって、前記試料大気を吸引する吸気部と、前記吸気部に接続され、前記大気中の粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集する慣性インパクター部を備えた粒子吸着性化合物捕集エリアと、前記粒子吸着性化合物捕集エリアに接続され、前記大気中の半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集するウレタンフォームフィルター部を備えた半揮発性化合物捕集エリアと、前記半揮発性化合物捕集エリアに接続され、前記大気中の揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集するBET比表面積が900m/g以上である吸着活性炭よりなるフィルター部を備えた揮発性化合物捕集エリアと、前記揮発性化合物捕集エリアに接続され、前記各エリアを通気した前記大気が排気される排気部とを備えることを特徴とするペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーに係る。 That is, the first invention relates to a sampler for collecting per- and polyfluoroalkyl compounds in a sample atmosphere, comprising an intake section for sucking in the sample atmosphere, a particle-adsorbent compound collection area connected to the intake section and equipped with an inertial impactor section for collecting particle-adsorbent per- and polyfluoroalkyl compounds in the atmosphere, a semi-volatile compound collection area connected to the particle-adsorbent compound collection area and equipped with a urethane foam filter section for collecting semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds in the atmosphere, a volatile compound collection area connected to the semi-volatile compound collection area and equipped with a filter section made of adsorbent activated carbon having a BET specific surface area of 900 m2 /g or more for collecting volatile per- and polyfluoroalkyl compounds in the atmosphere, and an exhaust section connected to the volatile compound collection area and through which the atmosphere that has been ventilated through each of the areas is exhausted.

第2の発明は、第1の発明において、前記粒子吸着性化合物捕集エリアが、前記大気中の微粒子状ペル及びポリフルオロアルキル化合物を、その粒子径の大きい順に複数の粒子サイズごとに順次捕集する複数層の前記慣性インパクター部よりなるペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーに係る。 The second invention relates to a per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler according to the first invention, in which the particle-adsorbing compound collection area is made up of multiple layers of the inertial impactor section that sequentially collects particulate per- and polyfluoroalkyl compounds in the atmosphere in multiple particle sizes in descending order of particle diameter.

第3の発明は、第1または2の発明において、前記吸着活性炭の表面酸化物量が0.10meq/g以上であるペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーに係る。 The third invention relates to a per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler according to the first or second invention, in which the amount of surface oxide on the adsorbent activated carbon is 0.10 meq/g or more.

第4の発明は、第1ないし3の発明のいずれかにおいて、前記吸着活性炭の1nm以下のミクロ孔容積の和(Vmic)が0.35cm/g以上であるペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーに係る。 A fourth invention relates to a sampler for collecting per- and polyfluoroalkyl compounds according to any one of the first to third inventions, wherein the sum of the micropore volumes of the adsorbent activated carbon having a size of 1 nm or less (V mic ) is 0.35 cm 3 /g or more.

第5の発明は、第1ないしの発明のいずれかにおいて、前記吸着活性炭の2~60nmのメソ孔容積の和(Vmet)が0.02cm/g以上であるペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーに係る。 A fifth invention relates to a sampler for collecting per- and polyfluoroalkyl compounds according to any one of the first to third inventions, wherein the sum of the volumes of mesopores of 2 to 60 nm (V met ) of the adsorbent activated carbon is 0.02 cm 3 /g or more.

第6の発明は、第4の発明において、前記吸着活性炭の2~60nmのメソ孔容積の和(VThe sixth invention is the fourth invention, wherein the sum of the mesopore volumes of 2 to 60 nm of the adsorbent activated carbon (V metMet )が0.02cm) is 0.02 cm 3 /g以上であるペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーに係る。/g or more.

の発明は、第の発明において、前記吸着活性炭の下記の(i)式に規定する前記ミクロ孔容積の和(Vmic)と前記メソ孔容積の和(Vmet)との容積差(V)が0.45以上であるペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーに係る。 The seventh invention relates to a per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler according to the sixth invention, wherein the volume difference (V s ) between the sum of the micropore volumes (V mic ) and the sum of the mesopore volumes (V met ) of the adsorbent activated carbon as defined in the following formula (i) is 0.45 or more.

Figure 0007560052000003
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第1の発明にペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーによると、試料大気中のペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集するサンプラーであって、前記試料大気を吸引する吸気部と、前記吸気部に接続され、前記大気中の粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集する慣性インパクター部を備えた粒子吸着性化合物捕集エリアと、前記粒子吸着性化合物捕集エリアに接続され、前記大気中の半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集するウレタンフォームフィルター部を備えた半揮発性化合物捕集エリアと、前記半揮発性化合物捕集エリアに接続され、前記大気中の揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集するBET比表面積が900m/g以上である吸着活性炭よりなるフィルター部を備えた揮発性化合物捕集エリアと、前記揮発性化合物捕集エリアに接続され、前記各エリアを通気した前記大気が排気される排気部とを備えることから、様々な形態で大気中に存在するペル及びポリフルオロアルキル化合物を、効率よく総合的に捕集可能とすることができる。また、様々な形態ごとにそれぞれのエリアでペル及びポリフルオロアルキル化合物を選択的に捕集することから、他の形態のペル及びポリフルオロアルキル化合物と分別して捕集することによって、測定装置での共溶出現象による分析誤差を最小化し、精度の高い定量測定が可能となる。 According to the first invention, the per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler is a sampler for collecting per- and polyfluoroalkyl compounds in a sample air, and is equipped with an intake section for sucking in the sample air, a particle-adsorbent compound collection area connected to the intake section and equipped with an inertial impactor section for collecting particle-adsorbent per- and polyfluoroalkyl compounds in the air, a semi-volatile compound collection area connected to the particle-adsorbent compound collection area and equipped with a urethane foam filter section for collecting semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds in the air, a volatile compound collection area connected to the semi-volatile compound collection area and equipped with a filter section made of adsorbent activated carbon having a BET specific surface area of 900 m2 /g or more for collecting volatile per- and polyfluoroalkyl compounds in the air, and an exhaust section connected to the volatile compound collection area and through which the air that has been ventilated through each of the areas is exhausted, thereby making it possible to efficiently and comprehensively collect per- and polyfluoroalkyl compounds present in the air in various forms. In addition, since per- and polyfluoroalkyl compounds are selectively collected in each area according to their various forms, they are collected separately from other forms of per- and polyfluoroalkyl compounds, minimizing analytical errors due to co-elution in the measuring device and enabling highly accurate quantitative measurement.

第2の発明に係るペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーによると、第1の発明において、前記粒子吸着性化合物捕集エリアが、前記大気中の微粒子状ペル及びポリフルオロアルキル化合物を、その粒子径の大きい順に複数の粒子サイズごとに順次捕集する複数層の前記慣性インパクター部よりなることから、大気中の微粒子状ペル及びポリフルオロアルキル化合物を、効率よく任意の粒子サイズごとに捕集することができる。 According to the second invention, the per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler of the first invention is such that the particle-adsorbing compound collection area is made up of multiple layers of the inertial impactor section that sequentially collects the particulate per- and polyfluoroalkyl compounds in the atmosphere in multiple particle sizes in descending order of particle diameter, so that the particulate per- and polyfluoroalkyl compounds in the atmosphere can be efficiently collected in any particle size.

第3の発明に係るペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーによると、第1または2の発明において、前記吸着活性炭の表面酸化物量が0.10meq/g以上であることから、活性炭の細孔による吸着性能だけでなく、化学的な吸着能力も備え、よりペル及びポリフルオロアルキル化合物の吸着性能を向上させることができる。 According to the per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler of the third invention, in the first or second invention, the amount of surface oxide of the adsorbent activated carbon is 0.10 meq/g or more, so that the sampler has not only the adsorption performance due to the pores of the activated carbon but also a chemical adsorption ability, and the adsorption performance of per- and polyfluoroalkyl compounds can be further improved.

第4の発明に係るペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーによると、第1ないし3の発明のいずれかにおいて、前記吸着活性炭の1nm以下のミクロ孔容積の和(Vmic)が0.35cm/g以上であることから、吸着活性炭の細孔によるペル及びポリフルオロアルキル化合物の吸着性能を向上させることができる。 According to the per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler of the fourth invention, in any one of the first to third inventions, the sum of the micropore volumes of 1 nm or less (V mic ) of the adsorbent activated carbon is 0.35 cm 3 /g or more, so that the adsorption performance of per- and polyfluoroalkyl compounds by the pores of the adsorbent activated carbon can be improved.

第5の発明に係るペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーによると、第1ないしの発明のいずれかにおいて、前記吸着活性炭の2~60nmのメソ孔容積の和(Vmet)が0.02cm/g以上であることから、吸着活性炭の細孔によるペル及びポリフルオロアルキル化合物の吸着性能を向上させることができる。 According to the per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler of the fifth invention, in any one of the first to third inventions, the sum of the volumes of the 2-60 nm mesopores (V met ) of the adsorbent activated carbon is 0.02 cm 3 /g or more, so that the adsorption performance of the per- and polyfluoroalkyl compounds by the pores of the adsorbent activated carbon can be improved.

第6の発明に係るペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーによると、第4の発明において、前記吸着活性炭の2~60nmのメソ孔容積の和(VAccording to the sixth aspect of the present invention, the per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler of the fourth aspect of the present invention is characterized in that the sum of the mesopore volumes of 2 to 60 nm of the adsorbent activated carbon (V metMet )が0.02cm) is 0.02 cm 3 /g以上であることから、吸着活性炭の細孔によるペル及びポリフルオロアルキル化合物の吸着性能を向上させることができる。/g or more, the adsorption performance of the per- and polyfluoroalkyl compounds by the pores of the adsorbent activated carbon can be improved.

の発明に係るペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーによると、第6の発明において、前記吸着活性炭の上記の(i)式に規定する前記ミクロ孔容積の和(Vmic)と前記メソ孔容積の和(Vmet)との容積差(V)が0.45以上であることから、吸着活性炭の細孔によるペル及びポリフルオロアルキル化合物の吸着性能を向上させることができる。 According to the seventh invention, the per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler of the sixth invention , since the volume difference (V s ) between the sum of the micropore volumes (V mic ) and the sum of the mesopore volumes (V met ) of the adsorbent activated carbon defined in the above formula (i) is 0.45 or more, the adsorption performance of per- and polyfluoroalkyl compounds by the pores of the adsorbent activated carbon can be improved.

本発明のペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーの一実施例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler of the present invention. 図1のサンプラーの中央断面図である。FIG. 2 is a central cross-sectional view of the sampler of FIG. 1 . 図2の上部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of the upper part of FIG. 2 . インパクタープレートの形状例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an example of the shape of an impactor plate. 図2の下部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of the lower part of FIG. 2 .

ペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーは、大気中に様々な形態で存在するペル及びポリフルオロアルキル化合物を総合的に捕集することを目的とする。大気中に存在するペル及びポリフルオロアルキル化合物は、おおよそ3つに分類される。一つは、大気中に浮遊する微小粒子(例えば、花粉や土壌粒子のような粉塵等)の表面に付着した粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物であり、その多くはイオン性化合物である。 The purpose of the per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler is to comprehensively collect per- and polyfluoroalkyl compounds that exist in various forms in the air. Per- and polyfluoroalkyl compounds present in the air are roughly classified into three types. One type is particle-adsorbed per- and polyfluoroalkyl compounds that adhere to the surface of fine particles suspended in the air (e.g., dust such as pollen and soil particles), many of which are ionic compounds.

二つ目は、N-エチルペルフルオロオクタンスルホン酸アミドエタノール(以降「N-EtFOSE」と表記する。)やN-メチルペルフルオロオクタンスルホン酸アミドエタノール(以降、「N-MeFOSE」と表記する。)等の半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物である。半揮発性有機化合物は、世界保健機関(WHO)の定義によれば、沸点260~380℃の化合物をいう。半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物が分解することによってPFOSやPFOAが生じることが知られている。N-EtFOSEは以下の化学式(iv)に、N-MeFOSEは化学式(v)に表される物質である。 The second type are semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds such as N-ethylperfluorooctanesulfonic acid amidoethanol (hereinafter referred to as "N-EtFOSE") and N-methylperfluorooctanesulfonic acid amidoethanol (hereinafter referred to as "N-MeFOSE"). According to the definition of the World Health Organization (WHO), semi-volatile organic compounds are compounds with a boiling point of 260 to 380°C. It is known that PFOS and PFOA are produced by the decomposition of semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds. N-EtFOSE is a substance represented by the following chemical formula (iv), and N-MeFOSE is a substance represented by the chemical formula (v).

Figure 0007560052000004
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Figure 0007560052000005
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そして、三つ目は、前出の化学式(iii)に示されるようなフルオロテロマーアルコール(以降「FTOHs」と表記する。)に代表される大気中に気体として存在する揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物である。揮発性有機化合物は、世界保健機関(WHO)の定義によれば、沸点50~160℃の化合物をいう。 And the third type is volatile per- and polyfluoroalkyl compounds that exist as a gas in the atmosphere, such as fluorotelomer alcohols (hereinafter referred to as "FTOHs") as shown in the above chemical formula (iii). Volatile organic compounds are defined by the World Health Organization (WHO) as compounds with a boiling point of 50 to 160°C.

本発明の目的物であるペル及びポリフルオロアルキル化合物は、前述の通り主に3つの形態で大気中に存在している。このことから、本発明のサンプラーは、図1及び2に示されるように、それぞれの形態ごとのペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集するエリアに分割されて形成される。 As mentioned above, the per- and polyfluoroalkyl compounds that are the subject of the present invention exist in the atmosphere mainly in three forms. For this reason, the sampler of the present invention is formed by dividing it into areas for collecting per- and polyfluoroalkyl compounds in each form, as shown in Figures 1 and 2.

本発明のサンプラー10は、試料大気が吸引される上流から該大気が排出される下流にかけて、粒子吸着性化合物捕集エリア20、半揮発性化合物捕集エリア30、揮発性化合物捕集エリア40の順に配置されて形成される。試料大気は、サンプラーの下流側に配置された吸引ポンプ等により吸気部12から吸引され、粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集する粒子吸着性化合物捕集エリア20を通過し、次に、半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集する半揮発性化合物捕集エリア30を通過し、そして、揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集する揮発性化合物捕集エリア40を通過して排出部13から排出される。 The sampler 10 of the present invention is formed by arranging a particle-adsorbing compound collection area 20, a semi-volatile compound collection area 30, and a volatile compound collection area 40 in this order from the upstream where the sample air is sucked in to the downstream where the air is discharged. The sample air is sucked in from the intake section 12 by a suction pump or the like arranged on the downstream side of the sampler, passes through the particle-adsorbing compound collection area 20 that collects particle-adsorbing per- and polyfluoroalkyl compounds, then passes through the semi-volatile compound collection area 30 that collects semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds, and then passes through the volatile compound collection area 40 that collects volatile per- and polyfluoroalkyl compounds, before being discharged from the exhaust section 13.

まず、粒子吸着性化合物捕集エリア20について図3及び図4を用いて説明する。粒子吸着性化合物捕集エリア20は、大気中の粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集する慣性インパクター部21を備える。 First, the particle-adsorbent compound collection area 20 will be described with reference to Figures 3 and 4. The particle-adsorbent compound collection area 20 includes an inertial impactor section 21 that collects particle-adsorbent per- and polyfluoroalkyl compounds in the atmosphere.

慣性インパクターとは、気体中に浮遊する微粒子(エアロゾル)の捕集のために使用されるものであって、ノズルから粒子をインパクタープレート(捕集板)に向かって通過させ、慣性力により粒子をインパクタープレートに衝突させて該インパクタープレート上において捕集するものである。また、ノズル径の異なる慣性インパクターを多段に連結させることによって、異なる粒子径の粒子を各段のインパクタープレート上に捕集することが可能となる。 An inertial impactor is used to collect fine particles (aerosols) suspended in gas. It passes particles from a nozzle toward an impactor plate (collection plate), where the particles collide with the impactor plate by inertial force and are collected on the impactor plate. Inertial impactors with different nozzle diameters can be connected in multiple stages, making it possible to collect particles of different particle diameters on the impactor plate of each stage.

慣性インパクター部21は、円板状物の中央に捕集ろ紙22を備え、その外周縁に複数の貫通孔24が形成されたインパクタープレート23と、インパクタープレート23の上流側にはクリアランス部25と、下流側には連結孔27とを備える。慣性インパクター部21は、慣性力を利用して微粒子(エアロゾル)を分級し採取する。上流側から流入した試料大気の気流の進行方向を急激に変更することによって、微粒子の慣性運動の粒径依存性を利用して、一定の粒径以上の粒子を捕集ろ紙を衝突させて微粒子を捕集する。慣性インパクター部において、微粒子とガスはろ紙を通過しないため、ろ紙を通過する既存の方法で懸念されるろ紙上の捕集粒子と通気されるガスとの物質交換は最小限に抑えられる。 The inertial impactor section 21 is equipped with a collection filter paper 22 in the center of a disk-shaped object, an impactor plate 23 with multiple through holes 24 formed on its outer periphery, a clearance section 25 on the upstream side of the impactor plate 23, and a connecting hole 27 on the downstream side. The inertial impactor section 21 classifies and collects fine particles (aerosols) using inertial force. By suddenly changing the direction of the airflow of the sample air flowing in from the upstream side, particles with a certain particle size or larger are collided with the collection filter paper to collect the fine particles by utilizing the particle size dependency of the inertial motion of the fine particles. In the inertial impactor section, the fine particles and gas do not pass through the filter paper, so that the material exchange between the collected particles on the filter paper and the gas being ventilated, which is a concern in existing methods where the particles pass through the filter paper, is minimized.

また、慣性インパクター部21は複数層並べられるのがよい。インパクタープレート23に形成される貫通孔24の形状、直径サイズや下段のプレートまでの距離等により、捕集可能な微粒子のサイズが適宜調整できる。インパクタープレート23に形成される貫通孔24の形状は、例えば、図4に示されるような形状が挙げられる。このため、それぞれの層において、異なる粒子サイズの微粒子を捕集することが可能となる。このとき、上流側から下流側にかけて微粒子の粒子径の大きい順に順次捕集するように複数層の慣性インパクター部21を配置すると、捕集効率が高くなる。さらに、インパクタープレート23の下流側には、下流側に向かってテーパー上に形成された気流を加速させる加速ノズル26を有するのがよい。 In addition, it is preferable that the inertial impactor section 21 is arranged in multiple layers. The size of the fine particles that can be captured can be adjusted appropriately depending on the shape, diameter size, and distance to the lower plate of the through-hole 24 formed in the impactor plate 23. For example, the shape of the through-hole 24 formed in the impactor plate 23 can be a shape as shown in FIG. 4. Therefore, it is possible to capture fine particles of different particle sizes in each layer. In this case, if multiple layers of the inertial impactor section 21 are arranged so that the fine particles are captured in order of the largest particle diameter from the upstream side to the downstream side, the collection efficiency is increased. Furthermore, it is preferable that the downstream side of the impactor plate 23 has an acceleration nozzle 26 that accelerates the airflow formed on a tapered surface toward the downstream side.

上流側からクリアランス部に流入した試料大気は、インパクタープレート23に形成された貫通孔24へ向かって流れる。インパクタープレート23の貫通孔24は大気の流入方向から直線状に配置されないため、気体の流路は貫通孔24のある外側へと曲がる。一定以上の粒子は慣性によって外側へと曲がった気流に乗ることができずに捕集ろ紙22に衝突して捕集される。貫通孔の形状等をそれぞれ変更した慣性インパクター部を複数層接続することによって、任意の粒子サイズごとに微粒子を捕集することが可能となる。慣性インパクター部21は公知のものを使用することができる。 The sample air that flows into the clearance section from the upstream side flows toward the through-holes 24 formed in the impactor plate 23. Because the through-holes 24 in the impactor plate 23 are not arranged in a straight line from the air inflow direction, the flow path of the gas bends to the outside where the through-holes 24 are located. Particles above a certain size cannot ride the airflow that bends outward due to inertia, and collide with the collection filter paper 22 and are collected. By connecting multiple layers of inertial impactor sections, each with a modified shape of the through-hole, it is possible to collect fine particles of any particle size. A publicly known inertial impactor section 21 can be used.

本実施例の粒子吸着性化合物捕集エリア20においては、3段又は4段の慣性インパクター21を備え、上流から粒子径が10μm以上、2.5~10μm、1.0~2.5μmの粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を各層の慣性インパクター部により捕集する。そして、最下層には1.0μmよりも小さい粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集するために、複数の貫通孔24を有する円板状物28の上面に捕集ろ紙22を備えた極小微粒子捕集部29を形成した。なお、目的に応じて極小微粒子捕集部29は省略される場合がある。 In the particle-adsorbing compound collection area 20 of this embodiment, three or four stages of inertial impactors 21 are provided, and particle-adsorbing perfluoroalkyl compounds with particle diameters of 10 μm or more, 2.5 to 10 μm, and 1.0 to 2.5 μm are collected from the upstream by the inertial impactor section of each stage. In addition, in the lowest stage, a very small particle collection section 29 equipped with a collection filter paper 22 is formed on the upper surface of a disk-shaped object 28 having a plurality of through holes 24 in order to collect particle-adsorbing perfluoroalkyl compounds and polyfluoroalkyl compounds smaller than 1.0 μm. Note that the very small particle collection section 29 may be omitted depending on the purpose.

次に、粒子吸着性化合物捕集エリア20に接続される半揮発性化合物捕集エリア30について説明する。図5に示されるように、半揮発性化合物捕集エリア30は、半揮発性のペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集するウレタンフォーム32よりなるウレタンフォームフィルター部31を備える。本実施例において、該ウレタンフォーム32は、直径47mm、長さ50mmの円筒形状のポリウレタンフォームをサンプラー円筒内に充填した。 Next, the semi-volatile compound collection area 30 connected to the particle-adsorbing compound collection area 20 will be described. As shown in FIG. 5, the semi-volatile compound collection area 30 includes a urethane foam filter section 31 made of urethane foam 32 that collects semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds. In this embodiment, the urethane foam 32 is a cylindrical polyurethane foam with a diameter of 47 mm and a length of 50 mm that is filled into the sampler cylinder.

そして、半揮発性化合物捕集エリア30に接続される揮発性化合物捕集エリア40について説明する。揮発性化合物捕集エリア40は、図5に示されるように、大気中に気体の状態で存在する揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集する吸着活性炭Cよりなるフィルター部41を備える。フィルター部41は複数層にして配置されてもよい。 Next, the volatile compound collection area 40 connected to the semi-volatile compound collection area 30 will be described. As shown in FIG. 5, the volatile compound collection area 40 includes a filter section 41 made of adsorbent activated carbon C that collects volatile per- and polyfluoroalkyl compounds that exist in a gaseous state in the atmosphere. The filter section 41 may be arranged in multiple layers.

半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を、揮発性化合物捕集エリア40よりも前段に配置される半揮発性化合物捕集エリア30で捕集することによって、揮発性化合物捕集エリア40に備えられたフィルター部41の吸着活性炭Cのミクロ孔が塞がれることを防止し、吸着性能の劣化の低減が期待できる。また、ウレタンフォームフィルター部31によって、粒子吸着性化合物捕集エリア20をすり抜けた微粒子を除去することができるため、揮発性化合物捕集エリア40のフィルター部41の性能劣化はさらに抑制される。 By collecting semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds in the semi-volatile compound collection area 30, which is arranged in front of the volatile compound collection area 40, it is possible to prevent the micropores of the adsorbent activated carbon C in the filter section 41 provided in the volatile compound collection area 40 from being blocked, and it is expected that the deterioration of the adsorption performance will be reduced. In addition, the urethane foam filter section 31 can remove fine particles that have slipped through the particle-adsorbent compound collection area 20, so the deterioration of the performance of the filter section 41 of the volatile compound collection area 40 is further suppressed.

このように、粒子(に吸着した化合物)、半揮発性化合物、揮発性化合物をそれぞれ異なるエリアで捕集することによって、粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物、半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物、揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物のそれぞれを分別して捕集することができるため、それぞれの形態ごとのペル及びポリフルオロアルキル化合物を独立して分析することが可能になるとともに、共溶出現象を防ぎ測定装置における分析誤差を小さくし、測定精度を向上させることが可能となる。 In this way, by collecting particles (compounds adsorbed to particles), semi-volatile compounds, and volatile compounds in different areas, particle-adsorbed per- and polyfluoroalkyl compounds, semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds, and volatile per- and polyfluoroalkyl compounds can be collected separately. This makes it possible to analyze each form of per- and polyfluoroalkyl compound independently, while preventing co-elution, reducing analytical errors in the measuring device, and improving measurement accuracy.

ペル及びポリフルオロアルキル化合物吸着活性炭は、繊維状活性炭又は粉末状活性炭よりなる。繊維状活性炭は、適宜の繊維を炭化し賦活して得た活性炭であり、例えばフェノール樹脂系、アクリル樹脂系、セルロール系、石炭ピッチ系等がある。繊維長や断面径等は適宜である。繊維断面径が大きすぎる場合は表面積が少なくなり、接触効率が低下するため吸着能力向上の点から、繊維断面径は30μm以下とすることが好ましい。 The per- and polyfluoroalkyl compound adsorbing activated carbon is made of fibrous activated carbon or powdered activated carbon. Fibrous activated carbon is activated carbon obtained by carbonizing and activating suitable fibers, such as phenolic resin-based, acrylic resin-based, cellulose-based, and coal pitch-based. The fiber length and cross-sectional diameter are appropriate. If the fiber cross-sectional diameter is too large, the surface area is reduced and the contact efficiency is reduced, so from the viewpoint of improving the adsorption capacity, it is preferable that the fiber cross-sectional diameter is 30 μm or less.

粉末状活性炭の原料としては、木材(廃材、間伐材、オガコ)、コーヒー豆の絞りかす、籾殻、椰子殻、樹皮、果物の実等の原料がある。これらの天然由来の原料は炭化、賦活により細孔が発達しやすくなる。また廃棄物の二次的利用であるため安価に調達可能である。他にもタイヤ、石油ピッチ、ウレタン樹脂、フェノール樹脂等の合成樹脂由来の焼成物、さらには、石炭等も原料として使用することができる。活性炭の粒径が小さいとフィルター体とした時の密度は高くなり、ペル及びポリフルオロアルキル化合物の吸着性能が向上する。一方で、粒径が大きくなるとフィルター体とした時の密度は小さくなり、通気性が向上する。これらのことから、粉末状活性炭の平均粒子径は使用条件に応じて適宜調整され、通気性を確保しつつ、ペル及びポリフルオロアルキル化合物の吸着性能を向上させることができる。 The raw materials for powdered activated carbon include wood (waste wood, thinned wood, sawdust), coffee bean residue, rice husks, coconut shells, bark, and fruit. These naturally derived raw materials are prone to developing pores through carbonization and activation. In addition, since it is a secondary use of waste, it can be procured at low cost. Other raw materials that can be used include tires, petroleum pitch, burned synthetic resins such as urethane resins and phenolic resins, and even coal. If the particle size of the activated carbon is small, the density of the filter body increases, and the adsorption performance of per- and polyfluoroalkyl compounds improves. On the other hand, if the particle size is large, the density of the filter body decreases, and the breathability improves. For these reasons, the average particle size of the powdered activated carbon can be adjusted appropriately according to the conditions of use, and the adsorption performance of per- and polyfluoroalkyl compounds can be improved while maintaining breathability.

活性炭原料は、必要に応じて200℃~600℃の温度域で加熱炭化されることにより微細孔が形成される。続いて、活性炭原料は600℃~1200℃の温度域で水蒸気、炭酸ガスに曝露されて賦活処理される。この結果、各種の細孔が発達した活性炭は出来上がる。なお、賦活に際しては、他に塩化亜鉛賦活等もある。また、逐次の洗浄も行われる。 The activated carbon raw material is heated and carbonized at temperatures between 200°C and 600°C as necessary to form micropores. The activated carbon raw material is then activated by exposing it to water vapor and carbon dioxide at temperatures between 600°C and 1200°C. This results in activated carbon with various types of developed pores. Other activation methods include zinc chloride activation. Sequential washing is also performed.

こうして出来上がる活性炭の物性により、被吸着物質の吸着性能が規定される。本願発明の目的被吸着物質であるペル及びポリフルオロアルキル化合物を吸着する活性炭の吸着性能は、活性炭に形成された細孔の量を示す指標となる比表面積により規定される。なお、本明細書中、各試作例の比表面積はBET法(Brunauer,Emmett及びTeller法)による測定である。 The physical properties of the activated carbon thus produced determine its adsorption performance for the adsorbed substance. The adsorption performance of the activated carbon for adsorbing per- and polyfluoroalkyl compounds, which are the adsorbed substances of interest in the present invention, is determined by the specific surface area, which is an index showing the amount of pores formed in the activated carbon. Note that in this specification, the specific surface area of each prototype is measured by the BET method (Brunauer, Emmett and Teller method).

活性炭は細孔の孔径によっても規定される。活性炭のような吸着材の場合、ミクロ孔、メソ孔、マクロ孔のいずれの細孔も存在している。その中で、いずれの範囲の細孔をより多く発達させるかにより、活性炭の吸着対象、性能は変化する。本発明において所望される活性炭は、ペル及びポリフルオロアルキル化合物の分子を脱離可能に効果的に吸着することである。 Activated carbon is also defined by the pore size. In the case of an adsorbent such as activated carbon, there are micropores, mesopores, and macropores. The adsorption target and performance of the activated carbon change depending on which range of pores is developed more. The activated carbon desired in this invention is one that effectively adsorbs molecules of per- and polyfluoroalkyl compounds in a desorbable manner.

また、活性炭の表面に酸性官能基が存在する。活性炭の表面酸化により増加する酸性官能基は、主にカルボキシル基、フェノール性水酸基等の親水性基である。活性炭表面の酸性官能基は、捕集能力に影響を与える。これらの酸性官能基量については、表面酸化物量として把握することができる。活性炭の表面酸化物量が増加すると、活性炭表面の親水性が高まり、ペル及びポリフルオロアルキル化合物の中でも、特に親水性基を有するフルオロテロマー化合物類の捕集性能が向上すると考えられる。 In addition, acidic functional groups are present on the surface of activated carbon. The acidic functional groups that increase due to surface oxidation of activated carbon are mainly hydrophilic groups such as carboxyl groups and phenolic hydroxyl groups. The acidic functional groups on the surface of activated carbon affect the collection capacity. The amount of these acidic functional groups can be understood as the amount of surface oxide. When the amount of surface oxide of activated carbon increases, the hydrophilicity of the activated carbon surface increases, and it is believed that the collection performance of per- and polyfluoroalkyl compounds, particularly fluorotelomer compounds that have hydrophilic groups, is improved.

活性炭の表面酸化物を増加させる手法としては、以下の手法が挙げられる。一つは、再度加熱工程を経ることで表面残基の酸化を促進させ、酸性官能基を増加させる手法である。すなわち空気または酸素雰囲気化における酸化である。あるいは、同時に空気雰囲気下にて温度25~40℃、湿度60~90%の空気も導入される。そこで、150~900℃にて1~10時間かけて加熱され、表面酸化物量が増加された活性炭を得ることができる。湿潤な空気を伴った加熱により活性炭表面に存在したアルキル基等の炭化水素基が酸化されたり、水の水酸基が表面に導入されたりして酸性官能基は増加すると考えられる。 The following methods can be used to increase the amount of surface oxides on activated carbon. One method is to promote the oxidation of surface residues by undergoing a heating process again, thereby increasing the amount of acidic functional groups. In other words, this is oxidation in an air or oxygen atmosphere. Alternatively, air at a temperature of 25-40°C and a humidity of 60-90% is also introduced at the same time in an air atmosphere. There, activated carbon is heated at 150-900°C for 1-10 hours to obtain activated carbon with an increased amount of surface oxides. It is thought that heating with moist air oxidizes hydrocarbon groups such as alkyl groups present on the activated carbon surface, and hydroxyl groups from water are introduced to the surface, increasing the amount of acidic functional groups.

他には、酸化剤によって活性炭の表面を酸化させ、表面酸化物を増加させる手法である。酸化剤は、次亜塩素酸、過酸化水素等が挙げられる。これらの酸化剤を含む液に活性炭を浸漬後、乾燥することで、表面酸化物量を増加させた活性炭を得ることができる。当該活性炭の表面における酸性官能基の量は後記の各試作例のとおり、表面酸化物量として測定可能である。 Another method is to oxidize the surface of activated carbon with an oxidizing agent to increase the amount of surface oxide. Examples of oxidizing agents include hypochlorous acid and hydrogen peroxide. Activated carbon with an increased amount of surface oxide can be obtained by immersing activated carbon in a liquid containing such an oxidizing agent and then drying it. The amount of acidic functional groups on the surface of the activated carbon can be measured as the amount of surface oxide, as shown in the prototype examples below.

揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を脱離可能に吸着する活性炭の吸着性能は、後述の実施例により導き出されるように、比表面積を900m/g以上とすることにより発揮される。活性炭の細孔が一定以上形成されることにより、該化合物の吸着性能が確保される。 The adsorption performance of activated carbon, which adsorbs volatile per- and polyfluoroalkyl compounds in a releasable manner, is exhibited by making the specific surface area 900 m2 /g or more, as will be explained in the examples described later. The formation of a certain number of pores in the activated carbon ensures the adsorption performance of the compounds.

そして、揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の吸着においては、活性炭に形成された細孔分布も寄与することがわかった。本明細書において、ミクロ孔は細孔直径が1nm以下の細孔を指し、後述の実施例により導き出されるように、ミクロ孔の細孔容積(Vmic)の合計が0.35cm/g以上とすると、揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の吸着性能が向上する。なお、本明細書中、各試作例の1nm以下のミクロ孔容積はMP法(Micropore法)による測定である。ミクロ孔が一定以上形成されることにより、該化合物が細孔中に捕集されやすくなると考えられる。 It was also found that the pore distribution formed in the activated carbon contributes to the adsorption of volatile per- and polyfluoroalkyl compounds.In this specification, the micropore refers to a pore with a pore diameter of 1 nm or less, and as will be derived from the examples described later, when the total pore volume (V mic ) of the micropores is 0.35 cm 3 /g or more, the adsorption performance of volatile per- and polyfluoroalkyl compounds is improved.In this specification, the micropore volume of 1 nm or less in each prototype is measured by the MP method (Micropore method).It is considered that the formation of a certain number of micropores makes it easier for the compound to be collected in the pores.

また、本明細書において、メソ孔は細孔直径が2~60nmの範囲である細孔を指し、後述の実施例により導き出されるように、メソ孔の細孔容積(Vmet)の合計が0.02cm/g以上とすると、揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の吸着性能が向上する。なお、本明細書中、各試作例の2~60nmの範囲のメソ孔容積はDH法(Dollimore-Heal法)による測定である。DH法の測定によるため、測定対象は2.43~59.72nmの細孔とした。メソ孔が一定以上形成されることにより、該化合物がミクロ孔にまで容易に侵入可能となると考えられる。 In this specification, mesopores refer to pores with a pore diameter in the range of 2 to 60 nm, and as will be derived from the examples described later, when the total pore volume (V met ) of the mesopores is 0.02 cm 3 /g or more, the adsorption performance of volatile per- and polyfluoroalkyl compounds is improved. Note that in this specification, the mesopore volume in the range of 2 to 60 nm in each prototype example is measured by the DH method (Dollimore-Heal method). Since the measurement is based on the DH method, the measurement targets were pores with a diameter of 2.43 to 59.72 nm. It is believed that the formation of a certain number of mesopores or more allows the compound to easily penetrate into the micropores.

加えて、ミクロ孔の細孔容積とメソ孔の細孔容積の差も効率的なペル及びポリフルオロアルキル化合物の吸着に寄与していると考えられる。後述の実施例により導き出されるように、ミクロ孔容積の和(Vmic)とメソ孔容積の和(Vmet)との容積差(V)を0.45以上とすることにより、揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を効率的に脱離可能に吸着することができる。メソ孔を発達させすぎないことに加え、ミクロ孔を良好に発達させた活性炭とすることにより、ペル及びポリフルオロアルキル化合物の吸着性能を向上させつつ、後の抽出操作時において、該化合物がスムーズに脱離可能とされることにより、定量測定が良好に行われることができると考えられる。 In addition, it is believed that the difference between the pore volume of the micropores and the pore volume of the mesopores also contributes to the efficient adsorption of per- and polyfluoroalkyl compounds.As will be derived from the examples described below, by making the volume difference ( Vs ) between the sum of the micropore volumes ( Vmic ) and the sum of the mesopore volumes ( Vmet ) 0.45 or more, volatile per- and polyfluoroalkyl compounds can be adsorbed efficiently in a desorbable manner.In addition to not overdeveloping the mesopores, by making the activated carbon have well-developed micropores, it is believed that the adsorption performance of per- and polyfluoroalkyl compounds can be improved, and the compounds can be smoothly desorbed during the subsequent extraction operation, thereby allowing quantitative measurement to be performed well.

次に、表面酸化物量は0.10meq/g以上とすることにより、活性炭表面の親水性を高め、ペル及びポリフルオロアルキル化合物を効率的に吸着することができる。 Next, by making the surface oxide amount 0.10 meq/g or more, the hydrophilicity of the activated carbon surface can be increased, allowing per- and polyfluoroalkyl compounds to be adsorbed efficiently.

〔大気中のペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集性能の検討1〕
[サンプラーの作成]
発明者らは、ペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーを作成するため、下記の構成でポリプロピレン樹脂を用いてサンプラーを作成した。
[Study on collection performance of atmospheric per- and polyfluoroalkyl compounds 1]
[Create a sampler]
In order to prepare a sampler for collecting per- and polyfluoroalkyl compounds, the inventors prepared a sampler using polypropylene resin with the following composition.

・吸気部
吸気孔:内径11.0mm
・粒子吸着性化合物捕集エリア
1段目:10μm以上の微粒子を捕集する粒子吸着性化合物捕集エリア
クリアランス部:内径(直径)40mm
捕集ろ紙:石英繊維フィルター、直径25mm
インパクタープレート:図4(a)の形状、直径47mm
連結孔:内径(直径)4.3mm
2段目:2.5~10μmの微粒子を捕集する粒子吸着性化合物捕集エリア
クリアランス部:内径(直径)40mm
捕集ろ紙:石英繊維フィルター、直径25mm
インパクタープレート:図4(a)の形状、直径47mm
連結孔:内径(直径)2.2mm
3段目:1.0~2.5μmの微粒子を捕集する粒子吸着性化合物捕集エリア
クリアランス部:内径(直径)40mm
捕集ろ紙:石英繊維フィルター、直径25mm
インパクタープレート:図4(a)の形状、直径47mm
連結孔:内径(直径)40mm
4段目:1.0μm以下の微粒子を捕集する粒子吸着性化合物捕集エリア
クリアランス部:内径(直径)40mm
捕集ろ紙:石英繊維フィルター、直径47mm
インパクタープレート:図4(b)の形状、直径47mm
連結孔:内径(直径)40mm
Intake section: Intake hole: Inner diameter 11.0 mm
Particle-adsorbent compound collection area 1st stage: Particle-adsorbent compound collection area for collecting fine particles of 10 μm or more Clearance section: Inner diameter 40 mm
Collection filter paper: Quartz fiber filter, diameter 25 mm
Impactor plate: Shape of FIG. 4(a), diameter 47 mm
Connection hole: Inner diameter 4.3 mm
Second stage: Particle-adsorbent compound collection area for collecting fine particles of 2.5 to 10 μm Clearance section: Inner diameter 40 mm
Collection filter paper: Quartz fiber filter, diameter 25 mm
Impactor plate: Shape of FIG. 4(a), diameter 47 mm
Connection hole: Inner diameter (diameter) 2.2mm
3rd stage: Particle-adsorbing compound collection area for collecting fine particles of 1.0 to 2.5 μm Clearance section: Inner diameter 40 mm
Collection filter paper: Quartz fiber filter, diameter 25 mm
Impactor plate: Shape of FIG. 4(a), diameter 47 mm
Connection hole: Inner diameter (diameter) 40mm
4th stage: particle-adsorbing compound collection area for collecting fine particles of 1.0 μm or less Clearance section: inner diameter 40 mm
Collection filter paper: Quartz fiber filter, diameter 47 mm
Impactor plate: Shape of Fig. 4(b), diameter 47 mm
Connection hole: Inner diameter (diameter) 40mm

各粒子吸着性化合物捕集エリアの捕集ろ紙には、柴田科学株式会社製の石英繊維フィルターを使用した。 Quartz fiber filters manufactured by Shibata Scientific Co., Ltd. were used as collection filters for each particle-adsorbing compound collection area.

・半揮発性化合物捕集エリア
ウレタンフォームフィルター部:ポリウレタンフォーム(柴田科学株式会社製)、直径47mm、高さ50mm
Semi-volatile compound collection area Urethane foam filter part: polyurethane foam (manufactured by Shibata Scientific Co., Ltd.), diameter 47 mm, height 50 mm

・揮発性化合物エリア
下記の吸着活性炭の試作例1~5を使用して円形シート(直径47mm、厚み2mm)を作成し、フィルター部とし、2枚重ねて配置した。
Volatile Compound Area: Circular sheets (diameter 47 mm, thickness 2 mm) were prepared using the adsorbent activated carbon samples 1 to 5 listed below, and two sheets were placed on top of each other to form a filter section.

[使用活性炭吸着材]
発明者らは、ペル及びポリフルオロアルキル化合物吸着活性炭を作成するため、下記の原料を使用した。
・繊維状活性炭
フタムラ化学株式会社製:繊維状活性炭「CF」(平均繊維径:15μm)
{以降、C1と表記する。}
フタムラ化学株式会社製:繊維状活性炭「FE3010」(平均繊維径:15μm)
{以降、C2と表記する。}
フタムラ化学株式会社製:繊維状活性炭「FE3012」(平均繊維径:15μm)
{以降、C3と表記する。}
フタムラ化学株式会社製:繊維状活性炭「FE3013」(平均繊維径:15μm)
{以降、C4と表記する。}
フタムラ化学株式会社製:繊維状活性炭「FE3015」(平均繊維径:15μm)
{以降、C5と表記する。}
フタムラ化学株式会社製:繊維状活性炭「FE3018」(平均繊維径:15μm)
{以降、C6と表記する。}
・粒状活性炭
フタムラ化学株式会社製:ヤシ殻活性炭「CW480SZ」(平均粒径:250μm)
{以降、C7と表記する。}
フタムラ化学株式会社製:フェノール樹脂活性炭「QW250」(平均粒径:250μm)
{以降、C8と表記する。}
[Activated carbon adsorbent used]
The inventors used the following raw materials to prepare per- and polyfluoroalkyl compound-adsorbing activated carbon:
Fibrous activated carbon: Filamentous activated carbon "CF" (average fiber diameter: 15 μm) manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd.
{Hereinafter referred to as C1.}
Futamura Chemical Co., Ltd.: Fibrous activated carbon "FE3010" (average fiber diameter: 15 μm)
{Hereinafter referred to as C2.}
Futamura Chemical Co., Ltd.: Fibrous activated carbon "FE3012" (average fiber diameter: 15 μm)
{Hereinafter referred to as C3.}
Futamura Chemical Co., Ltd.: Fibrous activated carbon "FE3013" (average fiber diameter: 15 μm)
(Hereinafter referred to as C4.)
Futamura Chemical Co., Ltd.: Fibrous activated carbon "FE3015" (average fiber diameter: 15 μm)
(Hereinafter referred to as C5.)
Futamura Chemical Co., Ltd.: Fibrous activated carbon "FE3018" (average fiber diameter: 15 μm)
(Hereinafter referred to as C6.)
Granular activated carbon: Futamura Chemical Co., Ltd.: coconut shell activated carbon "CW480SZ" (average particle size: 250 μm)
{Hereinafter referred to as C7.}
Futamura Chemical Co., Ltd.: Phenol resin activated carbon "QW250" (average particle size: 250 μm)
(Hereinafter referred to as C8.)

[活性炭の処理]
<試作例1>
FE3010と同原料であるフェノール樹脂繊維を600℃で炭化した繊維状活性炭「CF」(C1)を試作例1の活性炭とした。
[Activated carbon treatment]
<Prototype Example 1>
The activated carbon of the first prototype was a fibrous activated carbon "CF" (C1) obtained by carbonizing phenolic resin fiber, which is the same raw material as FE3010, at 600°C.

<試作例2>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3015」(C5)を試作例2の活性炭とした。
<Prototype Example 2>
The activated carbon for prototype 2 was fibrous activated carbon "FE3015" (C5) manufactured by Futamura Chemical.

<試作例3>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3010」(C2)10gを、過酸化水素濃度6%溶液500mlに浸漬させ、150時間静置後、取り出して乾燥させ試作例3の活性炭とした。
<Prototype Example 3>
10 g of fibrous activated carbon "FE3010" (C2) manufactured by Futamura Chemical was immersed in 500 ml of a 6% hydrogen peroxide solution, left to stand for 150 hours, then taken out and dried to obtain the activated carbon of prototype 3.

<試作例4>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3015」(C5)10gを、過酸化水素濃度6%溶液500mlに浸漬させ、70時間静置後、取り出して乾燥させ試作例4の活性炭とした。
<Prototype Example 4>
10 g of fibrous activated carbon "FE3015" (C5) manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd. was immersed in 500 ml of a 6% hydrogen peroxide solution, left to stand for 70 hours, then taken out and dried to obtain the activated carbon of prototype 4.

<試作例5>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3018」(C6)10gを、過酸化水素濃度6%溶液500mlに浸漬させ、50時間静置後、取り出して乾燥させ試作例5の活性炭とした。
<Prototype Example 5>
10 g of fibrous activated carbon "FE3018" (C6) manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd. was immersed in 500 ml of a 6% hydrogen peroxide solution, left to stand for 50 hours, then taken out and dried to obtain the activated carbon of prototype 5.

[吸着活性炭の測定]
表面酸化物量(meq/g)は、Boehmの方法を適用し、0.05N水酸化ナトリウム水溶液中において各例の吸着活性炭を振とうした後に濾過し、その濾液を0.05N塩酸で中和滴定した際の水酸化ナトリウム量とした。
[Measurement of adsorbent activated carbon]
The amount of surface oxide (meq/g) was determined by applying the Boehm method, in which the adsorbent activated carbon of each example was shaken in a 0.05N aqueous solution of sodium hydroxide, filtered, and the filtrate was neutralized and titrated with 0.05N hydrochloric acid to determine the amount of sodium hydroxide.

比表面積(m/g)は、マイクロトラック・ベル株式会社製、自動比表面積/細孔分布測定装置「BELSORP-miniII」を使用して77Kにおける窒素吸着等温線を測定し、BET法により求めた(BET比表面積)。 The specific surface area (m 2 /g) was determined by measuring the nitrogen adsorption isotherm at 77K using an automatic specific surface area/pore distribution measuring device "BELSORP-miniII" manufactured by Microtrack-Bel Co., Ltd. and by the BET method (BET specific surface area).

平均細孔直径(nm)は、細孔の形状を円筒形と仮定し、前述の測定から得た細孔容積(ml/g)及び比表面積(m/g)の値を用いて数式(vi)より求めた。 The average pore diameter (nm) was calculated from the formula (vi) using the pore volume (ml/g) and specific surface area (m 2 /g) values obtained from the above-mentioned measurements, assuming that the pores were cylindrical.

Figure 0007560052000006
Figure 0007560052000006

各試作例の吸着活性炭の物性は表1のとおりである。表1の上から順に、表面酸化物量(meq/g)、BET比表面積(m/g)、平均細孔直径(nm)、平均繊維径(μm)である。 The physical properties of the adsorbent activated carbon of each prototype are shown in Table 1. From top to bottom in Table 1, they are the surface oxide amount (meq/g), BET specific surface area (m 2 /g), average pore diameter (nm), and average fiber diameter (μm).

Figure 0007560052000007
Figure 0007560052000007

[大気中のペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集効率の測定1]
粒子吸着性化合物捕集エリアにおける大気中の粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集実験と、半揮発性化合物捕集エリアにおける半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物及び揮発性化合物捕集エリアにおける揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集実験をそれぞれ行った。
[Measurement of collection efficiency of atmospheric per- and polyfluoroalkyl compounds 1]
Experiments were conducted to collect atmospheric particle-adsorbent per- and polyfluoroalkyl compounds in a particle-adsorbent compound collection area, as well as semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds in a semi-volatile compound collection area and volatile per- and polyfluoroalkyl compounds in a volatile compound collection area.

[粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集実験1]
実施例に記載の粒子吸着性化合物捕集エリアで構成されたサンプラーを屋外に設置し、通気量20l/minで48時間通気し、粒子吸着性化合物捕集エリアの各段の捕集ろ紙上に捕集された微粒子量を測定した。表2に測定月とそれぞれの粒子サイズごと(各段)の捕集量(μg/m)を示す。
[Experiment 1 for the collection of particle-adsorbed per- and polyfluoroalkyl compounds]
A sampler consisting of the particle-adsorbent collection area described in the Examples was installed outdoors, and aeration was performed for 48 hours at a rate of 20 L/min, and the amount of fine particles collected on the collection filter paper in each stage of the particle-adsorbent collection area was measured. Table 2 shows the month of measurement and the amount of collected particles (μg/ m3 ) for each particle size (each stage).

Figure 0007560052000008
Figure 0007560052000008

微粒子量を算出した後、2017年11月に捕集した微粒子に付着したPFOS量とPFOA量を以下の手順で定量評価を行った。 After calculating the amount of fine particles, the amount of PFOS and PFOA attached to the fine particles collected in November 2017 was quantitatively evaluated using the following procedure.

通気後、各段の捕集ろ紙を15mlのジクロロメタンと酢酸エチルを主成分とする混合溶媒を用いて十分に接触撹拌させた後に、遠心分離を行い固液分離し、抽出液を採取した。 After aeration, the collection filter paper of each stage was thoroughly stirred and contacted with 15 ml of a mixed solvent mainly composed of dichloromethane and ethyl acetate, then centrifuged to separate the solid and liquid, and the extract was collected.

該抽出液を、GC-MS/MS(Waters社製QuatrimicroGC)を用いてMRMモードで定量測定を行い、捕集性能を確認した。 The extract was quantitatively measured in MRM mode using a GC-MS/MS (Waters QuatrimicroGC) to confirm the collection performance.

表3に、粒子径ごと(各段)の微粒子に付着したPFOS及びPFOAの回収量(pg/m)を示した。定量測定は4回行った。 The recovery amounts (pg/m 3 ) of PFOS and PFOA attached to fine particles for each particle size (each row) are shown in Table 3. The quantitative measurement was carried out four times.

Figure 0007560052000009
Figure 0007560052000009

[粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集実験の結果と考察1]
表2及び表3に示される通り、粒子吸着性化合物捕集エリアにおいて大気中の微粒子の捕集性能が確認され、さらに該微粒子に吸着したPFOS及びPFOAを定量することが可能であることが確認された。
[Results and discussion of particle-adsorbed per- and polyfluoroalkyl compound collection experiments 1]
As shown in Tables 2 and 3, the particle-adsorbing compound collection area was confirmed to have the ability to collect fine particles in the air, and it was also confirmed that it was possible to quantify the PFOS and PFOA adsorbed to the fine particles.

[半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集実験1及び揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集実験1]
上述の半揮発性化合物捕集エリア及び各試作例の活性炭よりなるフィルター部を備えた揮発性化合物捕集エリアを用いて、半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物及び揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を対象に捕集実験を行った。
[Experiment 1 for the collection of semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds and experiment 1 for the collection of volatile per- and polyfluoroalkyl compounds]
Using the above-mentioned semi-volatile compound collection area and a volatile compound collection area equipped with a filter section made of activated carbon of each prototype example, collection experiments were conducted on semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds and volatile per- and polyfluoroalkyl compounds.

ペル及びポリフルオロアルキル化合物として、今回はFTOHs及びエチルペルフルオロオクタンスルホアミド(IUPAC名:N-エチル-1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-ヘプタデカフルオロオクタン-1-スルホアミド)(以降「N-EtFOSA」と表記する。)を用いて評価を行った。FTOHsは、炭素数によって物質名が異なる。例えば、C17CHCHOHの場合は、8:2FTOH(IUPAC名:3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-ヘプタデカフルオロ-1-デカノール)と命名される。N-EtFOSAは以下の化学式(vii)に表される物質である。 As per- and polyfluoroalkyl compounds, this time, FTOHs and ethyl perfluorooctanesulfamide (IUPAC name: N-ethyl-1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorooctane-1-sulfamide) (hereinafter referred to as "N-EtFOSA") were used for the evaluation. The substance name of FTOHs varies depending on the number of carbon atoms. For example, C 8 F 17 CH 2 CH 2 OH is named 8:2FTOH (IUPAC name: 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluoro-1-decanol). N-EtFOSA is a substance represented by the following chemical formula (vii).

Figure 0007560052000010
Figure 0007560052000010

各標準物質(4:2FTOH(IUPAC名:3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロ-1-ヘキサノール)、6:2FTOH(IUPAC名:3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-トリデカフルオロ-1-オクタノール)、8:2FTOH、10:2FTOH(IUPAC名:3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,12-ヘンイコサフルオロ-1-ドデカノール)、N-EtFOSAとN-EtFOSE)をメタノールで100ppbに希釈したものを、半揮発性化合物捕集エリアのウレタンフォームフィルター部に100μl添加した。続いて、22~24℃の空気を20l/minの速度で、半揮発性化合物捕集エリア及び揮発性化合物捕集エリアに48時間通気した。 Each standard substance (4:2FTOH (IUPAC name: 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluoro-1-hexanol), 6:2FTOH (IUPAC name: 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluoro-1-octanol), 8:2FTOH, 10:2FTOH (IUPAC name: 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,12-heneicosafluoro-1-dodecanol), N-EtFOSA and N-EtFOSE) was diluted with methanol to 100 ppb and 100 μl was added to the urethane foam filter section of the semi-volatile compound collection area. Next, air at 22-24°C was ventilated at a rate of 20 l/min into the semi-volatile compound collection area and the volatile compound collection area for 48 hours.

通気後、ウレタンフォームフィルター部及び各試作例の活性炭よりなるフィルター部を取り出し、15mlのジクロロメタンと酢酸エチルを主成分とする混合溶媒を用いて充分に接触撹拌させた後に、遠心分離を行い固液分離し、抽出液を採取した。 After aeration, the urethane foam filter part and the filter part made of activated carbon from each prototype were removed and thoroughly stirred in 15 ml of a mixed solvent mainly composed of dichloromethane and ethyl acetate, then centrifuged to separate the solid and liquid, and the extract was collected.

該抽出液を、GC-MS/MS(Waters社製QuatrimicroGC)を用いてMRMモードで定量測定を行い、捕集性能を確認した。 The extract was quantitatively measured in MRM mode using a GC-MS/MS (Waters QuatrimicroGC) to confirm the collection performance.

表4に、ウレタンフォームフィルター部の対象物質ごとの回収率(%)を示した。定量測定は4回行った。なお、表中、「ND」とは、定量下限値以下であることを示している。 Table 4 shows the recovery rate (%) for each target substance in the urethane foam filter. Quantitative measurements were performed four times. In the table, "ND" indicates that the value was below the lower limit of quantification.

Figure 0007560052000011
Figure 0007560052000011

表5に各試作例の活性炭よりなるフィルター部の対象物質ごとの回収率(%)を示した。定量測定は4回行った。 Table 5 shows the recovery rate (%) of each target substance in the filter part made of activated carbon for each prototype. Quantitative measurements were performed four times.

なお、表中、「ND」とは、定量下限値以下であることを示している。また、質量数が同一フラグメントに影響する共溶出現象により150%以上の回収率となる場合がみられた。 In the table, "ND" indicates that the value is below the lower limit of quantification. In addition, there were cases where the recovery rate was 150% or more due to the phenomenon of coelution, in which mass numbers affect the same fragment.

Figure 0007560052000012
Figure 0007560052000012

[半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物及び揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集実験の結果と考察1]
表4に示されるように、半揮発性化合物捕集エリアのウレタンフォームフィルター部においては、N-EtFOSEが特異的に捕集され、どの試作例のサンプラーにおいても回収率がおおよそ100%を示した。また、ウレタンフォームフィルター部において、すべてのフルオロテロマーアルコール類が検出限界以下であり、半揮発性化合物捕集エリアと揮発性化合物捕集エリアは物性ごとに選択的捕集が可能であることがわかった。
[Results and considerations of collection experiments for semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds and volatile per- and polyfluoroalkyl compounds 1]
As shown in Table 4, N-EtFOSE was specifically captured in the urethane foam filter of the semivolatile compound collection area, and the recovery rate was approximately 100% in all prototype samplers. In addition, all fluorotelomer alcohols were below the detection limit in the urethane foam filter, demonstrating that the semivolatile compound collection area and the volatile compound collection area are capable of selectively capturing compounds according to their physical properties.

そして、表5に示されるように、試作例3~5については、いずれのFTOHsの捕集率においても良好な結果であった。試作例1では、4:2FTOHと10:2FTOHが検出限界以下という結果であり、吸着ができていなかった。また、6:2FTOHおよび8:2FTOHについてもいずれも10%に満たない捕集率であり、十分な捕集性能を備えていないことがわかった。また、試作例2では10:2FTOHの捕集性能は十分であったが、4:2FTOH、6:2FTOH、8:2FTOHについては50%を下回る捕集性能であり、十分な捕集性能を備えていないことがわかった。 As shown in Table 5, Prototypes 3 to 5 showed good results in terms of the collection rate of all FTOHs. In Prototype 1, 4:2FTOH and 10:2FTOH were below the detection limit, meaning that adsorption was not possible. In addition, the collection rates for 6:2FTOH and 8:2FTOH were both less than 10%, indicating that the adsorption performance was insufficient. In Prototype 2, the collection performance for 10:2FTOH was sufficient, but the collection performance for 4:2FTOH, 6:2FTOH, and 8:2FTOH was less than 50%, indicating that the adsorption performance was insufficient.

試作例1は対象物質の捕集をする為に必要な細孔および比表面積を有していないため、捕集性能が十分に発揮されなかったと推察される。また、試作例2については、比表面積は十分であった可能性はあるが、表面が疎水性であったため、親水性である各種FTOHsが十分に捕集できなかったと推察される。 It is believed that Prototype 1 did not have the necessary pores and specific surface area to capture the target substances, and therefore did not fully demonstrate its capture performance. As for Prototype 2, although the specific surface area may have been sufficient, it is believed that the various hydrophilic FTOHs were not fully captured because the surface was hydrophobic.

試作例3~5については、4:2FTOH、6:2FTOH、8:2FTOH、10:2FTOHのいずれの捕集率も50%以上の捕集性能を有しており、優れた捕集性能を有していた。これらは全て活性炭表面に酸化処理を行った試験例であり、酸化処理の有無、すなわち活性炭の表面酸化物量が大きいことが、高捕集性能が得られた要因と推察される。 For prototypes 3 to 5, the collection rates of 4:2FTOH, 6:2FTOH, 8:2FTOH, and 10:2FTOH were all 50% or more, demonstrating excellent collection performance. These were all test examples in which the surface of the activated carbon was oxidized, and it is believed that the presence or absence of the oxidation treatment, i.e., the large amount of oxide on the surface of the activated carbon, was the factor that resulted in high collection performance.

中でも試作例4については、4:2FTOH、6:2FTOH、8:2FTOH、10:2FTOHのいずれの捕集率も70%以上の高捕集率を有しており、最も良好な捕集性能が確認された。 Among them, prototype 4 had a high collection rate of over 70% for all of 4:2FTOH, 6:2FTOH, 8:2FTOH, and 10:2FTOH, confirming the best collection performance.

N-EtFOSAの捕集率については、試作例1の捕集率は50%を下回っており十分な捕集性能を備えていないことがわかった。試作例2は50%は上回っているものの、まだまだ十分な捕集性能とはいえない。 Regarding the collection rate of N-EtFOSA, it was found that prototype 1 had a collection rate below 50% and did not have sufficient collection performance. Although prototype 2 exceeded 50%, it still could not be said to have sufficient collection performance.

試作例3~5については、いずれにおいてもN-EtFOSAの捕集率は100%を上回っており十分な捕集性能を有していた。試作例2と同比表面積である試作例4は、活性炭表面が酸化されることにより大幅に捕集性能が向上することを示唆している。つまり、N-EtFOSAに対しては、試作例3の比表面積が必要であり、かつ活性炭表面の酸性基が増加されていることで十分な捕集性能を備えさせることが可能となる。 In all of Prototypes 3 to 5, the capture rate of N-EtFOSA exceeded 100%, demonstrating sufficient capture performance. Prototype 4, which has the same specific surface area as Prototype 2, suggests that the capture performance is significantly improved by oxidizing the activated carbon surface. In other words, for N-EtFOSA, the specific surface area of Prototype 3 is necessary, and the increased acidic groups on the activated carbon surface make it possible to provide sufficient capture performance.

各試作例を総合的にみると、試作例1においては、4:2FTOH、6:2FTOH、8:2FTOH、10:2FTOHのいずれの捕集性能も十分とはいえず、捕集材としては適していない。試作例2は10:2FTOHの捕集性能は優れており、10:2FTOH専用の捕集材としては使用できる可能性がある。しかし、4:2FTOH、6:2FTOH、8:2FTOH、10:2FTOH、及びN-EtFOSAを全てバランスよく捕集するという観点においては、試作例3~5がペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集性能に優れているといえる。 Looking at each prototype overall, prototype 1 does not have sufficient collection performance for 4:2FTOH, 6:2FTOH, 8:2FTOH, or 10:2FTOH, and is not suitable as a collection material. Prototype 2 has excellent collection performance for 10:2FTOH, and may be used as a collection material exclusively for 10:2FTOH. However, from the perspective of capturing 4:2FTOH, 6:2FTOH, 8:2FTOH, 10:2FTOH, and N-EtFOSA in a balanced manner, prototypes 3 to 5 have excellent collection performance for per- and polyfluoroalkyl compounds.

以上述べたように、半揮発性化合物捕集エリアにおいては半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物であるN-EtFOSAが効率よく捕集され、該化合物の回収率はほぼ100%であった。そして、揮発性化合物捕集エリアのフィルター部においては該化合物は検出されなかったことから、それぞれの捕集エリアにおいて、半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物と揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物が分別されて効率的に捕集されることが可能であることが判明した。 As described above, N-EtFOSA, a semivolatile per- and polyfluoroalkyl compound, was efficiently captured in the semivolatile compound capture area, and the recovery rate of the compound was nearly 100%. Furthermore, since the compound was not detected in the filter portion of the volatile compound capture area, it was found that semivolatile per- and polyfluoroalkyl compounds and volatile per- and polyfluoroalkyl compounds can be separated and efficiently captured in each capture area.

半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物が揮発性化合物捕集エリアの前段に配置される半揮発性化合物捕集エリアにおいて分別捕集されることによって、揮発性化合物捕集エリアのフィルター部の吸着活性炭のミクロ孔の閉塞が防止され、吸着性能の劣化の低減が期待できる。また、分別して捕集によって、測定時の共溶出現象を防ぎ、測定装置における分析誤差を小さくし、測定精度を向上させることが可能となる。 By separating and collecting semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds in the semi-volatile compound collection area located in front of the volatile compound collection area, clogging of the micropores in the adsorbent activated carbon in the filter section of the volatile compound collection area is prevented, and deterioration of adsorption performance is expected to be reduced. In addition, by separating and collecting the compounds, it is possible to prevent co-elution during measurement, reduce analytical errors in the measurement device, and improve measurement accuracy.

このように、粒子に吸着したペル及びポリフルオロアルキル化合物、半揮発性のペル及びポリフルオロアルキル化合物及び揮発性のペル及びポリフルオロアルキル化合物をそれぞれ異なる捕集エリアにおいて捕集することによって、それぞれの化合物を分別して捕集することが可能となり、すべての形態のペル及びポリフルオロアルキル化合物が良好に測定することが可能となることが判明した。 In this way, by collecting per- and polyfluoroalkyl compounds adsorbed to particles, semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds, and volatile per- and polyfluoroalkyl compounds in different collection areas, it became possible to separate and collect each compound, and it was found that all forms of per- and polyfluoroalkyl compounds could be measured satisfactorily.

〔揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集性能の検討2〕
次に、発明者らは下記の活性炭の試作例6~21を用いて、GC-MS/MS(「GCMS―TQ8050」、株式会社島津製作所製)のMRMモードの最適なトランジションとコリジョンエネルギーを再検討し、より精度の高い分析条件の下、大気試料中のペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集実験2を行った。
[Study on collection performance of volatile per- and polyfluoroalkyl compounds 2]
Next, the inventors used the following activated carbon prototypes 6 to 21 to reexamine the optimal transition and collision energy of the MRM mode of GC-MS/MS ("GCMS-TQ8050", manufactured by Shimadzu Corporation), and conducted Experiment 2 on the collection of per- and polyfluoroalkyl compounds in air samples under more accurate analytical conditions.

[活性炭の処理2]
<試作例6>
フタムラ化学製繊維状活性炭「CF」(C1)10gを試作例6の活性炭とした。
[Activated carbon treatment 2]
<Prototype Example 6>
10 g of fibrous activated carbon "CF" (C1) manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd. was used as the activated carbon of Prototype Example 6.

<試作例7>
フタムラ化学製繊維状活性炭「CF」(C1)10gを過酸化水素濃度4.2%溶液500mlに浸漬させ、220時間静置後、取り出して乾燥させ試作例7の活性炭とした。
<Prototype Example 7>
10 g of fibrous activated carbon "CF" (C1) manufactured by Futamura Chemical was immersed in 500 ml of a 4.2% hydrogen peroxide solution, left to stand for 220 hours, then removed and dried to obtain the activated carbon of Prototype Example 7.

<試作例8>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3010」(C2)10gを試作例8の活性炭とした。
<Prototype Example 8>
10 g of fibrous activated carbon "FE3010" (C2) manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd. was used as the activated carbon of Prototype Example 8.

<試作例9>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3010」(C2)10gを過酸化水素濃度4.2%溶液500mlに浸漬させ、150時間静置後、取り出して乾燥させ試作例9の活性炭とした。
<Prototype Example 9>
10 g of fibrous activated carbon "FE3010" (C2) manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd. was immersed in 500 ml of a 4.2% hydrogen peroxide solution, left to stand for 150 hours, then taken out and dried to obtain the activated carbon of Prototype Example 9.

<試作例10>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3012」(C3)10gを試作例10の活性炭とした。
<Prototype Example 10>
10 g of fibrous activated carbon "FE3012" (C3) manufactured by Futamura Chemical was used as the activated carbon of Prototype Example 10.

<試作例11>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3012」(C3)10gを過酸化水素濃度4.2%溶液500mlに浸漬させ、100時間静置後、取り出して乾燥させ試作例11の活性炭とした。
<Prototype Example 11>
10 g of fibrous activated carbon "FE3012" (C3) manufactured by Futamura Chemical was immersed in 500 ml of a 4.2% hydrogen peroxide solution, left to stand for 100 hours, then removed and dried to obtain activated carbon of prototype 11.

<試作例12>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3013」(C4)10gを過酸化水素濃度1.5%溶液500mlに浸漬させ、70時間静置後、取り出して乾燥させ試作例12の活性炭とした。
<Prototype Example 12>
10 g of fibrous activated carbon "FE3013" (C4) manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd. was immersed in 500 ml of a 1.5% hydrogen peroxide solution, left to stand for 70 hours, then removed and dried to obtain activated carbon of prototype 12.

<試作例13>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3015」(C5)10gを試作例13の活性炭とした。
<Prototype Example 13>
10 g of fibrous activated carbon "FE3015" (C5) manufactured by Futamura Chemical was used as the activated carbon of Prototype Example 13.

<試作例14>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3015」(C5)10gを過酸化水素濃度1.5%溶液500mlに浸漬させ、40時間静置後、取り出して乾燥させ試作例14の活性炭とした。
<Prototype Example 14>
10 g of fibrous activated carbon "FE3015" (C5) manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd. was immersed in 500 ml of a 1.5% hydrogen peroxide solution, left to stand for 40 hours, then removed and dried to obtain the activated carbon of prototype 14.

<試作例15>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3015」(C5)10gを過酸化水素濃度4.2%溶液500mlに浸漬させ、70時間静置後、取り出して乾燥させ試作例15の活性炭とした。
<Prototype Example 15>
10 g of fibrous activated carbon "FE3015" (C5) manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd. was immersed in 500 ml of a 4.2% hydrogen peroxide solution, left to stand for 70 hours, then removed and dried to obtain activated carbon of prototype 15.

<試作例16>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3015」(C5)10gを過酸化水素濃度14.0%溶液500mlに浸漬させ、350時間静置後、取り出して乾燥させ試作例16の活性炭とした。
<Prototype Example 16>
10 g of fibrous activated carbon "FE3015" (C5) manufactured by Futamura Chemical was immersed in 500 ml of a 14.0% hydrogen peroxide solution, left to stand for 350 hours, then removed and dried to obtain the activated carbon of prototype 16.

<試作例17>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3015」(C5)10gを過酸化水素濃度18.9%溶液500mlに浸漬させ、480時間静置後、取り出して乾燥させ試作例17の活性炭とした。
<Prototype Example 17>
10 g of fibrous activated carbon "FE3015" (C5) manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd. was immersed in 500 ml of a 18.9% hydrogen peroxide solution, left to stand for 480 hours, then taken out and dried to obtain the activated carbon of Prototype Example 17.

<試作例18>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3018」(C6)10gを試作例18の活性炭とした。
<Prototype Example 18>
10 g of fibrous activated carbon "FE3018" (C6) manufactured by Futamura Chemical was used as the activated carbon of Prototype Example 18.

<試作例19>
フタムラ化学製繊維状活性炭「FE3018」(C6)10gを過酸化水素濃度4.2%溶液500mlに浸漬させ、50時間静置後、取り出して乾燥させ試作例19の活性炭とした。
<Prototype Example 19>
10 g of fibrous activated carbon "FE3018" (C6) manufactured by Futamura Chemical Co., Ltd. was immersed in 500 ml of a 4.2% hydrogen peroxide solution, left to stand for 50 hours, then taken out and dried to obtain the activated carbon of prototype 19.

<試作例20>
フタムラ化学製ヤシ殻活性炭「CW480SZ」(C7)10gを過酸化水素濃度4.2%溶液500mlに浸漬させ、70時間静置後、取り出して乾燥させ試作例20の活性炭とした。
<Prototype Example 20>
10 g of coconut shell activated carbon "CW480SZ" (C7) manufactured by Futamura Chemical was immersed in 500 ml of a 4.2% hydrogen peroxide solution, left to stand for 70 hours, then removed and dried to obtain the activated carbon of prototype 20.

<試作例21>
フタムラ化学製フェノール樹脂活性炭「QW250」(C8)10gを過酸化水素濃度4.2%溶液500mlに浸漬させ、70時間静置後、取り出して乾燥させ試作例21の活性炭とした。
<Prototype Example 21>
10 g of phenolic resin activated carbon "QW250" (C8) manufactured by Futamura Chemical was immersed in 500 ml of a 4.2% hydrogen peroxide solution, left to stand for 70 hours, then removed and dried to obtain the activated carbon of Prototype Example 21.

[吸着活性炭の測定2]
試作例6~21の表面酸化物、比表面積及び平均細孔直径は上記「吸着活性炭の測定1」と同様に求めた。
[Measurement of adsorbent activated carbon 2]
The surface oxide, specific surface area and average pore diameter of each of the prototypes 6 to 21 were determined in the same manner as in "Measurement of adsorbent activated carbon 1" above.

〔ミクロ孔容積〕
細孔容積については、自動比表面積/細孔分布測定装置(「BELSORP-miniII」、マイクロトラック・ベル株式会社製)を使用し、窒素吸着により測定した。試作例6~21の細孔直径1nm以下の範囲の細孔容積であるミクロ孔容積の和(Vmic)(cm/g)は、細孔直径1nm以下の範囲におけるdV/dDの値を窒素ガスの吸着等温線のt-plotからMP法により解析して求めた。
[Micropore volume]
The pore volume was measured by nitrogen adsorption using an automatic specific surface area/pore distribution measuring device ("BELSORP-miniII", manufactured by Microtrack-Bell Co., Ltd.). The sum of the micropore volumes (V mic ) (cm 3 /g), which is the pore volume of pores with diameters of 1 nm or less in Prototype Examples 6 to 21, was determined by analyzing the dV/dD value in the pore diameter range of 1 nm or less from the t-plot of the nitrogen gas adsorption isotherm using the MP method.

〔メソ孔容積〕
細孔直径が2~60nmの範囲におけるdV/dDの値は、窒素ガスの吸着等温線からDH法により解析した。なお、解析ソフトにおける細孔直径2~60nmの直径範囲は2.43~59.72nmである。この解析結果より、試作例6~21細孔直径2~60nmの範囲の細孔容積であるメソ孔容積の和(Vmet)(cm/g)を求めた。
[Mesopore volume]
The dV/dD value in the pore diameter range of 2 to 60 nm was analyzed by the DH method from the nitrogen gas adsorption isotherm. The diameter range of pore diameters of 2 to 60 nm in the analysis software is 2.43 to 59.72 nm. From the analysis results, the sum of mesopore volumes (V met ) (cm 3 /g), which is the pore volume of Prototype Examples 6 to 21 in the pore diameter range of 2 to 60 nm, was calculated.

〔容積差〕
試作例6~21の容積差(V)は、ミクロ孔容積の和(Vmic)(cm/g)からメソ孔容積の和(Vmet)(cm/g)を引いた値であって、上記(i)式から算出した。
[Volume difference]
The volume difference (V s ) of Examples 6 to 21 is the value obtained by subtracting the sum of the mesopore volumes (V met ) (cm 3 /g) from the sum of the micropore volumes (V mic ) (cm 3 /g), and was calculated using the above formula (i).

試作例6~21の活性炭の物性は表6~8のとおりである。表6の上から順に、表面酸化物量(meq/g)、BET比表面積(m/g)、平均細孔直径(nm)、ミクロ孔容積(Vmic)(cm/g)、メソ孔容積(Vmet)(cm/g)、容積差(V)(cm/g)である。 The physical properties of the activated carbons of Prototype Examples 6 to 21 are shown in Tables 6 to 8. From top to bottom in Table 6, the properties are the surface oxide amount (meq/g), BET specific surface area (m 2 /g), average pore diameter (nm), micropore volume (V mic ) (cm 3 /g), mesopore volume (V met ) (cm 3 /g), and volume difference (V s ) (cm 3 /g).

Figure 0007560052000013
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Figure 0007560052000014
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Figure 0007560052000015
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[揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集実験2]
ペル及びポリフルオロアルキル化合物として、上記捕集実験1と同様にFTOHsを用いて試作例6~21について評価を行った。
[Volatile per- and polyfluoroalkyl compound collection experiment 2]
As in the above-mentioned Collection Experiment 1, FTOHs was used as the per- and polyfluoroalkyl compound, and evaluation was carried out for Prototype Examples 6 to 21.

各標準物質をメタノールで100ng/ml(100ppb)に希釈したものを軟質ポリウレタンフォーム(PUF)に100μl添加し、1段目にセットした。続いて、2段目に47mmφのケースに充填時の厚みが約2mmになるよう試作例の活性炭を充填し、20l/minの速度で22~24℃の空気を1段目のPUF及び2段目の吸着活性炭に48時間通気した。 Each standard substance was diluted with methanol to 100 ng/ml (100 ppb) and 100 μl was added to a flexible polyurethane foam (PUF) and placed in the first stage. Next, the second stage was filled with the prototype activated carbon so that the thickness of the filled case was approximately 2 mm when filled in a 47 mm diameter case, and air at 22-24°C was passed through the PUF in the first stage and the adsorbent activated carbon in the second stage at a rate of 20 l/min for 48 hours.

通気後、試作例の活性炭をPP製の遠沈管(容量15ml)に移し、ジクロロメタンと酢酸エチルを主成分とする混合溶媒10mlを加えた。遠沈管を225rpmで10分間振とうした後、抽出液を採取した。この抽出液の採取工程を続けて2回繰り返し行い、合計30mlの抽出液を採取した。 After aeration, the prototype activated carbon was transferred to a PP centrifuge tube (volume 15 ml) and 10 ml of a mixed solvent mainly composed of dichloromethane and ethyl acetate was added. The centrifuge tube was shaken at 225 rpm for 10 minutes, and the extract was collected. This extraction process was repeated twice in succession, and a total of 30 ml of extract was collected.

採取した抽出液を窒素吹き付け濃縮装置により1mlまで濃縮した後、該抽出液をGC-MS/MS(「GCMS―TQ8050」、株式会社島津製作所製)を用いてMRMモードで定量測定を行い、捕集性能を確認した。 The collected extract was concentrated to 1 ml using a nitrogen blowing concentrator, and the extract was then quantitatively measured in MRM mode using a GC-MS/MS (GCMS-TQ8050, Shimadzu Corporation) to confirm the collection performance.

表9~11に、試作例6~21の活性炭について対象物質ごとにフルオロテロマーアルコール類(FTOHs)の回収率(%)を示した。対象物質は、4:2FTOH(IUPAC名:3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロ-1-ヘキサノール)、6:2FTOH(IUPAC名:3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-トリデカフルオロ-1-オクタノール)、8:2FTOH、10:2FTOH(IUPAC名:3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,12-ヘンイコサフルオロ-1-ドデカノール)である。 Tables 9 to 11 show the recovery rate (%) of fluorotelomer alcohols (FTOHs) for each target substance for the activated carbons of prototypes 6 to 21. The target substances are 4:2 FTOH (IUPAC name: 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluoro-1-hexanol), 6:2 FTOH (IUPAC name: 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluoro-1-octanol), 8:2 FTOH, and 10:2 FTOH (IUPAC name: 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,12-heneicosafluoro-1-dodecanol).

Figure 0007560052000016
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Figure 0007560052000017
Figure 0007560052000017

Figure 0007560052000018
Figure 0007560052000018

なお、表中、「ND」とは、定量下限値以下であることを示している。捕集実験1と比較して、各数値は、質量分析の測定値のバラつきを抑えることができた。 In the table, "ND" indicates that the value is below the lower limit of quantification. Compared to collection experiment 1, the variation in the mass spectrometry measurement values was reduced.

[揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集実験の結果と考察2]
試作例6~9は、いずれのFTOHにおいても回収率は定量下限値以下であり、対象物質の吸着が不十分であった。対象物質の吸着に必要な細孔ないし比表面積を有していないため、吸着性能が発揮されなかったと推察される。
[Results and considerations of the collection experiment of volatile per- and polyfluoroalkyl compounds 2]
In the prototypes 6 to 9, the recovery rate was below the lower limit of quantification for all FTOHs, and the adsorption of the target substances was insufficient. It is presumed that the adsorption performance was not exhibited because the FTOH did not have the pores or specific surface area required for the adsorption of the target substances.

試作例10~21は、いずれのFTOHについても回収可能であった。BET比表面積が900m/g以上とすると、対象物質の吸着が可能であることが示された。活性炭の比表面積のパラメータが各FTOHの吸着性能に一定の影響があることが推察される。また、特に繊維状活性炭である試作例10~19はいずれのFTOHの回収率において50%以上の良好な結果であった。対象物質と活性炭との接触効率の観点から、繊維状活性炭とするとより効率よくFTOHの吸着が可能であると考えられる。 Prototype Examples 10 to 21 were able to recover all of the FTOH. It was shown that the target substance can be adsorbed when the BET specific surface area is 900 m 2 /g or more. It is presumed that the specific surface area parameter of the activated carbon has a certain effect on the adsorption performance of each FTOH. Furthermore, Prototype Examples 10 to 19, which are fibrous activated carbon, showed particularly good results with a recovery rate of 50% or more for all of the FTOH. From the viewpoint of the contact efficiency between the target substance and activated carbon, it is believed that fibrous activated carbon allows for more efficient adsorption of FTOH.

さらに、ミクロ孔とメソ孔が発達した活性炭とすると、いずれのFTOHについての吸着性能が高くなることも示された。試作例6,7は、ミクロ孔及びメソ孔がともに発達しておらず、いずれのFTOHも吸着されなかったと考えられる。試作例8,9はミクロ孔の発達はみられるがメソ孔が発達していないため、活性炭の細孔の入り口側に存在するメソ孔が少なく、ミクロ孔内にFTOHの分子がスムーズに導入されず、吸着されなかったと考えられる。 It was also shown that activated carbon with developed micropores and mesopores exhibits higher adsorption performance for any FTOH. In prototypes 6 and 7, neither the micropores nor the mesopores were developed, and it is believed that no FTOH was adsorbed. In prototypes 8 and 9, the micropores were developed but the mesopores were not developed, and therefore there were few mesopores on the entrance side of the activated carbon pores, and it is believed that the FTOH molecules were not smoothly introduced into the micropores, resulting in no adsorption.

試作例10~21はミクロ孔及びメソ孔いずれの細孔容積も大きく、どちらの細孔も十分に発達していると考えられるため、FTOHの分子が活性炭の細孔内にスムーズに導入され、優れた吸着性能が示されたと推察できる。試作例12~19は、特に優れたFTOHの回収性能を示した。試作例12~19はいずれもミクロ孔の細孔容積が大きく、かつメソ孔の細孔の発達がみられるもののメソ孔の細孔容積がそれほど大きくないことが特徴である。ミクロ孔内にFTOHの分子を吸着後、抽出操作時においてスムーズに細孔外へと脱離されやすいため、特に良好な回収率が示されたと考えられる。 In prototypes 10 to 21, the pore volumes of both the micropores and mesopores are large, and it is believed that both types of pores are sufficiently developed, so it can be inferred that FTOH molecules were smoothly introduced into the pores of the activated carbon, demonstrating excellent adsorption performance. Prototypes 12 to 19 demonstrated particularly excellent FTOH recovery performance. Prototypes 12 to 19 are all characterized by a large micropore volume and the fact that, although the mesopores are well developed, the mesopore volumes are not particularly large. After the FTOH molecules are adsorbed into the micropores, they are easily desorbed out of the pores during the extraction operation, which is thought to be why a particularly good recovery rate was demonstrated.

対して、試作例20,21は、ミクロ孔及びメソ孔の細孔容積がともに大きいことから、大きな細孔から小さな細孔まで複雑に発達した細孔を有する活性炭であるといえる。複雑に発達した細孔内に吸着されたFTOHの分子は、抽出操作時において、スムーズに脱離されにくくなり、試作例12~19に比してFTOHの回収率に若干劣ることとなったと推察される。これらの結果を鑑みると、活性炭のミクロ孔の細孔容積の和(Vmic)、メソ孔の細孔容積の和(Vmet)及びこれらの差分である容積差(V)がFTOHの回収率に影響があることが理解される。 In contrast, since the pore volumes of both micropores and mesopores are large in Prototypes 20 and 21, it can be said that these are activated carbons having pores that have developed in a complex manner, ranging from large pores to small pores. It is presumed that the FTOH molecules adsorbed in the complexly developed pores are less likely to be smoothly desorbed during the extraction operation, resulting in a slightly lower FTOH recovery rate than Prototypes 12 to 19. In view of these results, it can be seen that the sum of the pore volumes of the micropores (V mic ), the sum of the pore volumes of the mesopores (V met ), and the volume difference (V s ), which is the difference between these, affect the FTOH recovery rate.

また、活性炭の細孔条件に加え、表面酸化物量を向上させることにより、親水性基を有するFTOHとの親和性を向上させてFTOHの吸着性能が向上するか検討したところ、同じ活性炭原料の試作例13と試作例14~17とでは、表面酸化物量を増加させた試作例14~17の方が良好な吸着性能が示された。同様に、試作例18と試作例19においても表面酸化物量の多い試作例19の方がより良い吸着性能が示された。よって、活性炭の表面酸化物量を増加させることにより、FTOHの吸着性能をより向上させることが可能であることが理解される。 In addition to the pore conditions of the activated carbon, we also investigated whether the adsorption performance of FTOH could be improved by improving the affinity with FTOH, which has hydrophilic groups, by improving the amount of surface oxide. When comparing prototype 13 and prototypes 14 to 17, which use the same activated carbon raw material, prototypes 14 to 17, which have an increased amount of surface oxide, showed better adsorption performance. Similarly, in prototypes 18 and 19, prototype 19, which has a larger amount of surface oxide, showed better adsorption performance. Therefore, it is understood that it is possible to further improve the adsorption performance of FTOH by increasing the amount of surface oxide on the activated carbon.

以上揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集実験1及び2示されたように、吸着活性炭のBET比表面積や細孔条件、表面酸化物量を一定以上とすることにより、揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の吸着性能が大きく向上することが理解された。これにより揮発性化合物捕集エリアのフィルター部の吸着活性炭の揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の吸着を効果的に行うことができるため、すべての形態のペル及びポリフルオロアルキル化合物の包括的な定量分析の精度をさらに向上させることができることが示された。 As shown in the above volatile per- and polyfluoroalkyl compound capture experiments 1 and 2, it was understood that the adsorption performance of volatile per- and polyfluoroalkyl compounds can be greatly improved by setting the BET specific surface area, pore conditions, and surface oxide amount of the adsorbent activated carbon to a certain level or higher. This allows the adsorption of volatile per- and polyfluoroalkyl compounds by the adsorbent activated carbon in the filter section of the volatile compound capture area to be effectively performed, and therefore it was shown that the accuracy of comprehensive quantitative analysis of all forms of per- and polyfluoroalkyl compounds can be further improved.

〔大気中のペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集性能の検討2〕
発明者らは上記実験の結果、大気中のすべての形態のペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集が可能であることが示されたため、実環境下におけるペル及びポリフルオロアルキル化合物の定量評価実験を行った。
[Study on collection performance of atmospheric per- and polyfluoroalkyl compounds 2]
The above experiments showed that it was possible to collect all forms of per- and polyfluoroalkyl compounds in the atmosphere, and therefore the inventors conducted a quantitative evaluation experiment of per- and polyfluoroalkyl compounds in an actual environment.

[サンプラーの作成2]
発明者らは、ペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーを作成するため、下記の構成でポリプロピレン樹脂を用いてサンプラーを作成した。
[Creating a sampler 2]
In order to prepare a sampler for collecting per- and polyfluoroalkyl compounds, the inventors prepared a sampler using polypropylene resin with the following composition.

・吸気部
吸気孔:内径11.0mm
・粒子吸着性化合物捕集エリア
1段目:10μm以上の微粒子を捕集する粒子吸着性化合物捕集エリア
クリアランス部:内径(直径)40mm
捕集ろ紙:石英繊維フィルター、直径25mm
インパクタープレート:図4(a)の形状、直径47mm
連結孔:内径(直径)4.3mm
2段目:2.5~10μmの微粒子を捕集する粒子吸着性化合物捕集エリア
クリアランス部:内径(直径)40mm
捕集ろ紙:石英繊維フィルター、直径25mm
インパクタープレート:図4(a)の形状、直径47mm
連結孔:内径(直径)2.2mm
3段目:1.0~2.5μmの微粒子を捕集する粒子吸着性化合物捕集エリア
クリアランス部:内径(直径)40mm
捕集ろ紙:石英繊維フィルター、直径25mm
インパクタープレート:図4(a)の形状、直径47mm
連結孔:内径(直径)40mm
Intake section: Intake hole: Inner diameter 11.0 mm
Particle-adsorbent compound collection area 1st stage: Particle-adsorbent compound collection area for collecting fine particles of 10 μm or more Clearance section: Inner diameter 40 mm
Collection filter paper: Quartz fiber filter, diameter 25 mm
Impactor plate: Shape of FIG. 4(a), diameter 47 mm
Connection hole: Inner diameter 4.3 mm
Second stage: Particle-adsorbent compound collection area for collecting fine particles of 2.5 to 10 μm Clearance section: Inner diameter 40 mm
Collection filter paper: Quartz fiber filter, diameter 25 mm
Impactor plate: Shape of FIG. 4(a), diameter 47 mm
Connection hole: Inner diameter (diameter) 2.2mm
3rd stage: Particle-adsorbing compound collection area for collecting fine particles of 1.0 to 2.5 μm Clearance section: Inner diameter 40 mm
Collection filter paper: Quartz fiber filter, diameter 25 mm
Impactor plate: Shape of FIG. 4(a), diameter 47 mm
Connection hole: Inner diameter (diameter) 40mm

各粒子吸着性化合物捕集エリアの捕集ろ紙には、柴田科学株式会社製の石英繊維フィルターを使用した。 Quartz fiber filters manufactured by Shibata Scientific Co., Ltd. were used as collection filters for each particle-adsorbing compound collection area.

・半揮発性化合物捕集エリア
ウレタンフォームフィルター部:ポリウレタンフォーム(柴田科学株式会社製)、直径47mm、高さ50mm
Semi-volatile compound collection area Urethane foam filter part: polyurethane foam (manufactured by Shibata Scientific Co., Ltd.), diameter 47 mm, height 50 mm

・揮発性化合物エリア
吸着活性炭の試作例10を使用して円形シート(直径47mm、厚み2mm)を作成し、フィルター部とし、2枚重ねて配置した。
Volatile Compound Area A circular sheet (diameter 47 mm, thickness 2 mm) was prepared using Prototype 10 of adsorbent activated carbon, and two sheets were placed on top of each other to form a filter section.

[実環境下でのペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集実験]
上記構成のサンプラーを茨城県つくば市(2020年4月)及び岐阜県美濃加茂市内(2020年5月)の屋外に設置し、通気量20l/minで72時間通気して、実環境下での大気中のペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集実験を行った。
[Trapping experiment of per- and polyfluoroalkyl compounds in real environments]
Samplers with the above configuration were installed outdoors in Tsukuba City, Ibaraki Prefecture (April 2020) and Minokamo City, Gifu Prefecture (May 2020), and were ventilated at an airflow rate of 20 L/min for 72 hours to conduct experiments to capture per- and polyfluoroalkyl compounds in the air under real-world conditions.

まず、茨城県つくば市内における捕集実験は気温2~21℃(平均11℃)、相対湿度31~100%(平均71%)の条件下であって、実験結果を表12~15に示す。次に、岐阜県美濃加茂市内における捕集実験は気温16~27℃(平均22℃)、相対湿度43~88%(平均65%)の条件下であって、実験結果を表16~19に示す。 First, the collection experiment in Tsukuba city, Ibaraki prefecture was conducted under conditions of temperature 2-21°C (average 11°C) and relative humidity 31-100% (average 71%), and the experimental results are shown in Tables 12-15. Next, the collection experiment in Minokamo city, Gifu prefecture was conducted under conditions of temperature 16-27°C (average 22°C) and relative humidity 43-88% (average 65%), and the experimental results are shown in Tables 16-19.

ペル及びポリフルオロアルキル化合物として、粒子吸着性化合物捕集エリアでは、ペルフルオロカルボン酸類(以降、「PFCAs」と表記する。)として、6:2FTUCA(IUPAC名:3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-ドデカフルオロ-2-オクテン酸),PFBA,PFPeA,PFHxA,PFOA,PFNA,PFUnDA,PFDoDA,PFTrDA,PFTeDA,PFHxDA,8:2diPAP,HFPODAと、ペルフルオロ酸類(以降、「PFSAs」と表記する。)として、PFBS,PFOS,PFDS,6:2FTSA(以上、ISO21675:2019より)の計測を行った。 In the particle-adsorbing compound collection area, measurements were taken of perfluorocarboxylic acids (hereinafter referred to as "PFCAs") such as 6:2FTUCA (IUPAC name: 3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-dodecafluoro-2-octenoic acid), PFBA, PFPeA, PFHxA, PFOA, PFNA, PFUnDA, PFDoDA, PFTrDA, PFTeDA, PFHxDA, 8:2diPAP, and HFPODA, as well as perfluoroacids (hereinafter referred to as "PFSAs") such as PFBS, PFOS, PFDS, and 6:2FTSA (all from ISO21675:2019).

半揮発性化合物捕集エリアでは、前出のPFCAsとPFSAsに加え、ペルフルオロオクタン酸類(以降、「FOSAs」と表記する。)としてのFOSA,N-MeFOSA(以上、ISO21675:2019より)と、ペルフルオロオクタンスルホン酸類(以降、「FOSEs」と表記する。)としてのN-MeFOSE,N-EtFOSEの計測を行った。なお、サロゲートとしてN-MeFOSE,N-EtFOSEを用い、回収率(%)の測定も行った。 In the semi-volatile compound collection area, in addition to the aforementioned PFCAs and PFSAs, measurements were also taken of FOSA and N-MeFOSA (from ISO21675:2019) as perfluorooctanoic acids (hereafter referred to as "FOSAs"), and N-MeFOSE and N-EtFOSE as perfluorooctanesulfonic acids (hereafter referred to as "FOSEs"). Note that recovery rates (%) were also measured using N-MeFOSE and N-EtFOSE as surrogates.

揮発性化合物捕集エリアでは、FTOHsとしての4:2FTOH,6:2FTOH,8:2FTOH,10:2FTOHを用い、フッ素テロマーヨード類(以降、「FTIs」と表記する。)としての6:2FTI,8:2FTI,10:2FTIの計測を行った。FTIは以下の化学式(viii)に表される物質である。なお、サロゲートとして4:2FTOH,6:2FTOH,8:2FTOH,10:2FTOHを用い、回収率(%)の測定も行った。 In the volatile compound collection area, 4:2FTOH, 6:2FTOH, 8:2FTOH, and 10:2FTOH were used as FTOHs, and 6:2FTI, 8:2FTI, and 10:2FTI were measured as fluorotelomer iodines (hereinafter referred to as "FTIs"). FTI is a substance represented by the following chemical formula (viii). Note that 4:2FTOH, 6:2FTOH, 8:2FTOH, and 10:2FTOH were used as surrogates, and the recovery rate (%) was also measured.

Figure 0007560052000019
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通気後のサンプラーを回収し、粒子吸着性化合物捕集エリアの各段の捕集ろ紙をPP製試験管に入れてメタノールを4ml加え20分振とうした後、別のPP製試験管に浸透液を移す作業を3回繰り返し抽出液を採取した。該抽出液に窒素吹付濃縮を行い1mlに定容し、LC-MS/MS(「LCMS―8030」、株式会社島津製作所製)を用いてMRMモードで粒子吸着性化合物捕集エリアで捕集されたペル及びポリフルオロアルキル化合物の定量測定を行った。 After aeration, the sampler was collected, and the collection filter paper from each stage of the particle-adsorbent compound collection area was placed in a PP test tube, 4 ml of methanol was added, and the mixture was shaken for 20 minutes. The process of transferring the permeate to another PP test tube was repeated three times to collect an extract. The extract was concentrated with nitrogen spray to a constant volume of 1 ml, and the per- and polyfluoroalkyl compounds collected in the particle-adsorbent compound collection area were quantitatively measured in MRM mode using an LC-MS/MS (LCMS-8030, Shimadzu Corporation).

また、半揮発性化合物捕集エリアのウレタンフォームフィルター部をPP製シリンジに詰めてジクロロメタンと酢酸エチルの混合溶媒18mlを1滴/秒(1drop/second)の速度で通液し、PP製試験管で抽出液A-1を得た。さらにメタノールを15mlを1滴/秒(1drop/second)の速度で通液し、PP製試験管で抽出液Bを得た。抽出液A-1及びBに窒素吹付濃縮を行い1mlに定容した。抽出液A-1から別のPP製試験管に300μl分取し、溶媒をメタノールに置換して抽出液A-2を得た。抽出液A-1はGS-MS/MS、抽出液A-2及びBはLC-MS/MSを用いてMRMモードで半揮発性化合物捕集エリアで捕集されたペル及びポリフルオロアルキル化合物の定量分析を行い全ての値を合算して算出した。 The urethane foam filter part of the semi-volatile compound collection area was loaded into a PP syringe, and 18 ml of a mixed solvent of dichloromethane and ethyl acetate was passed through at a rate of 1 drop/second (1 drop/second), obtaining extract A-1 in a PP test tube. Furthermore, 15 ml of methanol was passed through at a rate of 1 drop/second (1 drop/second), obtaining extract B in a PP test tube. Extracts A-1 and B were concentrated with nitrogen spray to a constant volume of 1 ml. 300 μl of extract A-1 was taken into another PP test tube, and the solvent was replaced with methanol to obtain extract A-2. Extract A-1 was quantitatively analyzed for per- and polyfluoroalkyl compounds collected in the semi-volatile compound collection area using GS-MS/MS, and extracts A-2 and B were quantitatively analyzed in MRM mode using LC-MS/MS, and all values were added together to calculate the total.

揮発性化合物捕集エリアの吸着活性炭からなるフィルター部をPP製試験管に入れ、ジクロロメタンと酢酸エチルの混合溶媒を10ml加え、10分間振とうした後、別のPP製試験管に浸透液を移す作業を2回繰り返し、抽出液を採取した。該抽出液に窒素吹付濃縮を行い1mlに定容し、GS-MS/MSを用いてMEMモードで揮発性化合物捕集エリアで捕集されたペル及びポリフルオロアルキル化合物の定量分析を行った。 The filter part made of adsorbent activated carbon from the volatile compound collection area was placed in a PP test tube, 10 ml of a mixed solvent of dichloromethane and ethyl acetate was added, and the mixture was shaken for 10 minutes. The process of transferring the permeate to another PP test tube was repeated twice to collect an extract. The extract was concentrated by blowing nitrogen into the solution to a constant volume of 1 ml, and the per- and polyfluoroalkyl compounds collected in the volatile compound collection area were quantitatively analyzed using GS-MS/MS in MEM mode.

表12,16は粒子吸着性化合物捕集エリアにおける試料大気に対するペル及びポリフルオロアルキル化合物の濃度(pg/m)を示し、表13,17は、粒子吸着性化合物捕集エリアにおいて捕集した粒子の、捕集量(mg)、粒子濃度(μg/m)、粒子中ペル及びポリフルオロアルキル化合物濃度(μg/g)を示し、表14,18は半揮発性化合物捕集エリアにおける試料大気に対するペル及びポリフルオロアルキル化合物の濃度(pg/m)を示し、表15,19は、揮発性化合物捕集エリアにおける試料大気に対する揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の濃度(pg/m)を示す。 Tables 12 and 16 show the concentrations (pg/ m3 ) of per- and polyfluoroalkyl compounds in sample air in the particle adsorbent compound collection area, Tables 13 and 17 show the amount of particles collected (mg), particle concentration (μg/ m3 ), and per- and polyfluoroalkyl compound concentration (μg/g) in the particles collected in the particle adsorbent compound collection area, Tables 14 and 18 show the concentrations (pg/ m3 ) of per- and polyfluoroalkyl compounds in sample air in the semi-volatile compound collection area, and Tables 15 and 19 show the concentrations (pg/ m3 ) of volatile per- and polyfluoroalkyl compounds in sample air in the volatile compound collection area.

〔試料大気に対するペル及びポリフルオロアルキル化合物の濃度〕
表12,14~16,18,19は、試料大気に対するペル及びポリフルオロアルキル化合物の濃度(pg/m)を示す。ペル及びポリフルオロアルキル化合物の濃度は、各捕集エリアにおいて捕集されたペル及びポリフルオロアルキル化合物(対象物質)の捕集量(pg)をサンプラーを通気した積算流量(m)で除して求めた値であって、下記の数式(ix)より求めた。なお、表中「BLANK」は、実験を行う前の捕集ろ紙、ウレタンフォームフィルター部、フィルター部に同様の測定を行い検出された数値であり、「LOQ」は、測定装置の各物質の定量測定が可能な下限値を示す。「-」は、定量下限値以下であることを示している。
[Concentration of per- and polyfluoroalkyl compounds in sample air]
Tables 12, 14 to 16, 18 and 19 show the concentrations (pg/m 3 ) of per- and polyfluoroalkyl compounds in the sample air. The concentrations of per- and polyfluoroalkyl compounds are values obtained by dividing the amount (pg) of per- and polyfluoroalkyl compounds (target substances) collected in each collection area by the cumulative flow rate (m 3 ) of the sampler, and were calculated using the following formula (ix). In the tables, "BLANK" indicates a value detected by performing similar measurements on the collection filter paper, urethane foam filter section and filter section before the experiment, and "LOQ" indicates the lower limit at which each substance can be quantitatively measured by the measurement device. "-" indicates that the value is below the lower limit of quantification.

Figure 0007560052000020
Figure 0007560052000020

〔捕集量〕
表13,17は、粒子吸着性化合物捕集エリアで捕集された粒子と粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物について示す。粒子の捕集量(mg)は、実験後のフィルター重量と捕集実験を行う前のフィルターの重量の差として算出した。フィルターの重量は、精密天秤(株式会社エー・アンド・デイ製、マイクロ電子天秤「BM-20」)を使用し、温度25±1℃、湿度35~40%に調整された空間で1μgまで秤量した。
[Collection amount]
Tables 13 and 17 show the particles and particle-adsorbent per- and polyfluoroalkyl compounds collected in the particle-adsorbent compound collection area. The amount of particles collected (mg) was calculated as the difference between the filter weight after the experiment and the filter weight before the collection experiment. The weight of the filter was measured to the nearest 1 μg using a precision balance (micro electronic balance "BM-20" manufactured by A&D Co., Ltd.) in a space adjusted to a temperature of 25±1°C and a humidity of 35-40%.

〔粒子濃度〕
粒子濃度(μg/m)は、上記した捕集量(mg)をサンプラーを通気した積算流量(m)で除して求めた値であって、下記の数式(x)より求めた。
[Particle concentration]
The particle concentration (μg/m 3 ) is a value obtained by dividing the above-mentioned collected amount (mg) by the cumulative flow rate (m 3 ) through the sampler, and was calculated from the following formula (x).

Figure 0007560052000021
Figure 0007560052000021

〔捕集粒子中のペル及びポリフルオロアルキル化合物濃度〕
捕集された粒子中に付着したペル及びポリフルオロアルキル化合物の濃度を表13及び17中、PFAS濃度と表記する。PFAS濃度(μg/g)は、粒子の捕集量に対する検出されたペル及びポリフルオロアルキル化合物(PFAS)の割合を示す値である。粒子吸着性化合物捕集エリアでのペル及びポリフルオロアルキル化合物の濃度の総和(pg/m)を粒子濃度(μg/m)で除して求めた値であって、下記の数式(xi)より求めた。
[Concentration of per- and polyfluoroalkyl compounds in collected particles]
The concentration of per- and polyfluoroalkyl compounds adhering to the collected particles is referred to as PFAS concentration in Tables 13 and 17. PFAS concentration (μg/g) is a value indicating the ratio of detected per- and polyfluoroalkyl compounds (PFAS) to the amount of collected particles. It is a value obtained by dividing the sum of the concentrations of per- and polyfluoroalkyl compounds (pg/m 3 ) in the particle-adsorbing compound collection area by the particle concentration (μg/m 3 ), and was calculated using the following formula (xi).

Figure 0007560052000022
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Figure 0007560052000023
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Figure 0007560052000024
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Figure 0007560052000025
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Figure 0007560052000026
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Figure 0007560052000027
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Figure 0007560052000028
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Figure 0007560052000029
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Figure 0007560052000030
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[実環境下でのペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集実験の結果と考察]
図12~19に示されるように、異なる地域での実環境下における捕集実験においても、各捕集エリアにおいて、目的の形態のペル及びポリフルオロアルキル化合物をそれぞれ良好に捕集することが可能であることが示された。
[Results and discussion of collection experiments of per- and polyfluoroalkyl compounds in real environments]
As shown in Figures 12 to 19, even in collection experiments conducted in actual environments in different regions, it was shown that per- and polyfluoroalkyl compounds in the target forms could be successfully collected in each collection area.

表12,13,16及び17に示される粒子吸着性化合物捕集エリアにおいては、粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物が検出され、良好な捕集が実現されたといえる。また、検出された粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の種類はそれぞれの地域において似た傾向で検出されたものの、異なる種類の粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物が捕集されたり、ペル及びポリフルオロアルキル化合物が付着している粒子の粒子径が異なっているほか、ペル及びポリフルオロアルキル化合物の濃度や量にも特徴がみられるなどの差異が判明し、粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の定量測定に用いられるサンプラーとしての有意性が示されたといえる。 In the particle-adsorbent compound collection areas shown in Tables 12, 13, 16, and 17, particle-adsorbent per- and polyfluoroalkyl compounds were detected, and it can be said that good collection was achieved. In addition, although the types of particle-adsorbent per- and polyfluoroalkyl compounds detected tended to be similar in each area, differences were found, such as different types of particle-adsorbent per- and polyfluoroalkyl compounds being collected, the particle sizes of the particles to which the per- and polyfluoroalkyl compounds were attached being different, and characteristics in the concentration and amount of the per- and polyfluoroalkyl compounds. This demonstrates the significance of the sampler as a sampler used for quantitative measurement of particle-adsorbent per- and polyfluoroalkyl compounds.

また、表14及び18に示される半揮発性化合物捕集エリアにおいても、半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物が良好に捕集されたといえる。なお、粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物がそれぞれの地域でも半揮発性化合物捕集エリアにおいて検出されていることから、粒子吸着性化合物捕集エリアにおいて、より小さい粒子径の粒子を捕集可能な粒子吸着性化合物捕集エリアをセットすることにより形態ごとのペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集の精度をさらに向上させることができると考えられる。 It can also be said that semivolatile per- and polyfluoroalkyl compounds were successfully captured in the semivolatile compound capture areas shown in Tables 14 and 18. Since particle-adsorbent per- and polyfluoroalkyl compounds were detected in the semivolatile compound capture areas in each region, it is believed that the accuracy of capture of per- and polyfluoroalkyl compounds by form can be further improved by setting a particle-adsorbent compound capture area capable of capturing particles with smaller particle diameters in the particle-adsorbent compound capture area.

粒子吸着性化合物捕集エリアと同様に、それぞれの地域ごとに検出される半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の種類や量等の差異がみられることから、半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の定量測定に用いられるサンプラーとしての有意性が示されたといえる。なお、サロゲートとして用いたN-MeFOSE及びN-EtFoseが良好に測定されていることから、半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物のサンプラーとしての精度が高いことも示されている。 As with the particle-adsorbent compound collection areas, there were differences in the types and amounts of semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds detected in each region, demonstrating the significance of the sampler for use in quantitatively measuring semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds. In addition, the good measurement of N-MeFOSE and N-EtFose used as surrogates also demonstrates the high accuracy of the sampler for semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds.

表15及び19に示される揮発性化合物捕集エリアにおいても、揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物は良好に捕集された。前掲の他の形態のペル及びポリフルオロアルキル化合物と同様に、捕集されたペル及びポリフルオロアルキル化合物には地域差がみられ、揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物の定量測定に用いられるサンプラーとしての有意性が示された。サロゲートとして用いたFTOHsの回収も良好であることから、揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物のサンプラーとしての精度が高いことも示されている。 Volatile per- and polyfluoroalkyl compounds were also successfully captured in the volatile compound capture areas shown in Tables 15 and 19. As with the other forms of per- and polyfluoroalkyl compounds listed above, regional differences were observed in the captured per- and polyfluoroalkyl compounds, demonstrating the significance of the sampler for use in quantitative measurement of volatile per- and polyfluoroalkyl compounds. The recovery of FTOHs used as a surrogate was also good, demonstrating the high accuracy of the sampler for volatile per- and polyfluoroalkyl compounds.

上述したように、本発明に係るサンプラーを用いることによって、各捕集エリアで形態ごとに良好なペル及びポリフルオロアルキル化合物の捕集結果が得られた。つまり、本発明に係るペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーは、大気中に存在するペル及びポリフルオロアルキル化合物を、効率よく総合的に捕集可能であって、さらには、形態ごとに分別して捕集可能であるとともに精度の高い定量測定が可能であることが示された。 As described above, by using the sampler according to the present invention, good results were obtained for the collection of per- and polyfluoroalkyl compounds by form in each collection area. In other words, it was shown that the per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler according to the present invention can efficiently and comprehensively collect per- and polyfluoroalkyl compounds present in the air, and can also separate and collect compounds by form, as well as perform highly accurate quantitative measurement.

本発明のペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラーは、様々な形態で大気中に存在するペル及びポリフルオロアルキル化合物を、該化合物の形態ごとに総合的に捕集することができるため、既存の捕集剤では不可能であった該化合物の定量測定を可能とするとともに、捕集材としての活性炭の物性をコントロールすることにより、ペル及びポリフルオロアルキル化合物の吸着性能を高め、より精度の高い効果的な定量測定を可能とした。このことから、規制対象となりうる環境残留性有機汚染物質としてのペル及びポリフルオロアルキル化合物の定量評価に貢献が可能となった。 The per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler of the present invention can comprehensively collect per- and polyfluoroalkyl compounds present in the atmosphere in various forms, for each form of the compound, making it possible to quantitatively measure the compounds, which was not possible with existing collection materials. In addition, by controlling the physical properties of the activated carbon used as the collection material, the adsorption performance of per- and polyfluoroalkyl compounds is improved, enabling more accurate and effective quantitative measurement. This makes it possible to contribute to the quantitative evaluation of per- and polyfluoroalkyl compounds as environmental persistent organic pollutants that may be subject to regulation.

10 サンプラー
20 粒子吸着性化合物捕集エリア
21 慣性インパクター部
22 捕集ろ紙
23 インパクタープレート
24 貫通孔
25 クリアランス部
26 加速ノズル
27 連結孔
28 円板状物
29 極小粒子捕集部
30 半揮発性化合物捕集エリア
31 ウレタンフォームフィルター部
32 ウレタンフォーム
40 揮発性化合物捕集エリア
41 フィルター部
C 吸着活性炭
REFERENCE SIGNS LIST 10 Sampler 20 Particle-adsorbing compound collection area 21 Inertial impactor section 22 Collection filter paper 23 Impactor plate 24 Through hole 25 Clearance section 26 Acceleration nozzle 27 Connecting hole 28 Disk-shaped object 29 Extremely small particle collection section 30 Semi-volatile compound collection area 31 Urethane foam filter section 32 Urethane foam 40 Volatile compound collection area 41 Filter section C Adsorbent activated carbon

Claims (7)

試料大気中のペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集するサンプラーであって、
前記試料大気を吸引する吸気部と、
前記吸気部に接続され、前記大気中の粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集する慣性インパクター部を備えた粒子吸着性化合物捕集エリアと、
前記粒子吸着性化合物捕集エリアに接続され、前記大気中の半揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集するウレタンフォームフィルター部を備えた半揮発性化合物捕集エリアと、
前記半揮発性化合物捕集エリアに接続され、前記大気中の揮発性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を捕集するBET比表面積が900m/g以上である吸着活性炭よりなるフィルター部を備えた揮発性化合物捕集エリアと、
前記揮発性化合物捕集エリアに接続され、前記各エリアを通気した前記大気が排気される排気部とを備える
ことを特徴とするペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラー。
A sampler for collecting per- and polyfluoroalkyl compounds in a sample air, comprising:
an intake section for sucking in the sample air;
a particle-adsorbent compound collection area connected to the air intake and including an inertial impactor for collecting particle-adsorbent per- and polyfluoroalkyl compounds in the air;
a semi-volatile compound collection area connected to the particle-adsorbent compound collection area and including a urethane foam filter section for collecting semi-volatile per- and polyfluoroalkyl compounds in the air;
a volatile compound collection area connected to the semi-volatile compound collection area and equipped with a filter section made of adsorbent activated carbon having a BET specific surface area of 900 m 2 /g or more for collecting volatile per- and polyfluoroalkyl compounds in the air;
and an exhaust section connected to the volatile compound collection area, through which the atmospheric air that has ventilated each of the areas is exhausted.
前記粒子吸着性化合物捕集エリアが、前記大気中の粒子吸着性ペル及びポリフルオロアルキル化合物を、その粒子径の大きい順に複数の粒子サイズごとに順次捕集する複数層の前記慣性インパクター部よりなる請求項1に記載のペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラー。 The per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler according to claim 1, wherein the particle-adsorbent compound collection area is made up of multiple layers of the inertial impactor section that sequentially collects particle-adsorbent per- and polyfluoroalkyl compounds in the atmosphere in multiple particle sizes in descending order of particle diameter. 前記吸着活性炭の表面酸化物量が0.10meq/g以上である請求項1又は2に記載のペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラー。 The per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler according to claim 1 or 2, wherein the amount of surface oxide on the adsorbent activated carbon is 0.10 meq/g or more. 前記吸着活性炭の1nm以下のミクロ孔容積の和(Vmic)が0.35cm/g以上である請求項1ないし3のいずれか1項に記載のペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラー。 4. The sampler for collecting per- and polyfluoroalkyl compounds according to claim 1, wherein the sum of the micropore volumes (V mic ) of the adsorbent activated carbon having a size of 1 nm or less is 0.35 cm 3 /g or more. 前記吸着活性炭の2~60nmのメソ孔容積の和(Vmet)が0.02cm/g以上である請求項1ないしのいずれか1項に記載のペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラー。 4. The sampler for collecting per- and polyfluoroalkyl compounds according to claim 1 , wherein the sum of the volumes of mesopores of 2 to 60 nm in the adsorbent activated carbon (V met ) is 0.02 cm 3 /g or more. 前記吸着活性炭の2~60nmのメソ孔容積の和(VThe sum of the mesopore volumes of 2 to 60 nm of the adsorbent activated carbon (V metMet )が0.02cm) is 0.02 cm 3 /g以上である請求項4に記載のペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラー。5. The per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler according to claim 4, wherein the concentration of said per- and polyfluoroalkyl compounds is 1/g or more. 前記吸着活性炭の下記の(i)式に規定する前記ミクロ孔容積の和(Vmic)と前記メソ孔容積の和(Vmet)との容積差(V)が0.45以上である請求項に記載のペル及びポリフルオロアルキル化合物捕集サンプラー。
Figure 0007560052000031
7. The per- and polyfluoroalkyl compound collection sampler according to claim 6 , wherein the volume difference (Vs) between the sum of the micropore volumes ( Vmic ) and the sum of the mesopore volumes ( Vmet ) of the adsorbent activated carbon defined by the following formula (i) is 0.45 or more.
Figure 0007560052000031
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