●パッシブ捕集−加熱脱離GC/MS法による密閉空間有機ガスの高感度分析パッシブ捕集−加熱脱離 GC/MS法による密閉空間有機ガスの高感度分析有機分析化学研究部　矢野　寛子くい場合や、保管・輸送の様な長時間を要する捕集にはパッシブ捕集が向いている。ポンプなどの機材が不要で、コンパクトかつ操作も簡単である。 2.3 オリジナルパッシブサンプラーの特徴弊社で開発したパッシブサンプラーは、図1下段に示した様にコイル内に吸着剤を挿入したものであり、比較 1.はじめに的低沸点成分から捕集できる（アルカン換算C5～）、暴露面積が大きいため捕集の効率がよい、捕集中・保管中工業製品は製造、保管、輸送、使用、廃棄等の各段階のコンタミが少ない、容器を移し替えることなく熱脱離で色々なガスが発生する場面がある。発生したガスは、装置に入れることができる、操作が容易＆ロスが少な臭気や有害性による人体・環境への悪影響、爆発性などい、焼き出しによって再利用できるなどの特徴がある。による安全面での問題、着色などの製品不良、付着や腐食により機器の動作不良などを引き起こすことがある。そのため、発生ガス分析は、様々な製品トラブルの原因解明に有効である。ガス分析の際のガス捕集にあたって、弊社ではガス中揮発性有機成分（VOC）をその拡散を利用して捕集するオリジナルのパッシブサンプラーを開発した。本稿では、PP、PET、PFAの3種の樹脂製容器内ガスについて、このパッシブサンプラーを用いた分析事例を紹介する。 2.ガスの捕集方法とその特徴図1　アクティブ捕集とパッシブ捕集 VOCの高感度分析方法の一つとして、吸着剤捕集熱脱離GC/MS分析法がある。吸着剤には炭素系、無機系、ポーラスポリマー系があり、これにガスを吸着させた後、熱 3.混合標準ガスの分析脱離装置内で300℃程度に昇温して吸着成分を追い出し、 GC/MS分析を行う。GCに全量導入するため、ppm ～ ppb 開発したパッシブサンプラーの評価について、VOCのオーダーの極微量成分を分析できる。この手法は捕集方混合標準ガスを用いて以下の通り評価した。法によりアクティブ捕集とパッシブ捕集に分類される。 3.1 2.1 アクティブ捕集とパッシブ捕集アクティブ捕集との比較プラスチックバッグ内に標準ガスを入れ、図2に示すアクティブ捕集とは、吸着剤を充填した管（吸着管）に条件でそれぞれ捕集し、熱脱離GC/MS分析を行った。対象となるガスをポンプなどで通気し捕集する方法であその結果、保持時間（RT）15分程度までの低沸点成分（～る。パッシブ捕集とは、サンプラーを対象ガス中に暴露し C10程度）は、アクティブ捕集と同等の結果が得られた。ガスの拡散を利用して捕集する方法である（図1参照）。パッシブ捕集4時間曝露条件では、RT15分以降の高沸点 2.2 集時間を24時間まで延ばすことでこれらの成分も検出さ成分は検出されなかった。データは示していないが、捕両捕集法の特徴アクティブ捕集では、捕集空間の平均的なガス濃度をれた。高沸点成分をパッシブ捕集で検出するには捕集時反映した結果が得られ、パッシブ捕集では捕集空間の局間を十分に長くする必要がある。所的なガスの分布状態を反映した結果が得られる。環境エアや排ガスなどガスを吸着管に通気出来る場合はアクティブ捕集が向いている。短時間（数分～1時間程度）の捕集で微量成分まで検出でき、通気量からガス濃度を算出可能である。一方、薬瓶やマスクケース、センサやウエハの保管・搬出用途の密閉容器や減圧装置内など、ガスを通気しにパッシブ捕集サンプラーを 25℃、4h曝露アクティブ捕集吸着管に 1L通気図2　両捕集法でのGC/MS トータルイオンクロマトグラムの比較・25 東レリサーチセンター The TRC News No.116（Mar.2013） ●パッシブ捕集−加熱脱離GC/MS法による密閉空間有機ガスの高感度分析 3.2 パッシブ捕集の吸着特性各樹脂容器内のガスについて25℃で比較すると、PFA プラスチックバッグ内に標準ガスを入れ、パッシブサンプではガス発生量が非常に少なくPP比1/30、PET比1/600 ラーを25℃にて1～4時間暴露し、捕集時間と吸着量の関係に程度であった。また、50℃ではいずれの容器についてもついて調べた結果を図3に示す。その結果、捕集時間が増えるガス発生量が増えていることが確認された。と吸着量が増大する傾向があった。ガス成分間で比較すると、ガス濃度の大小と吸着量の大小は一致しなかった。パッシブ捕集では、ガス成分毎に異なる拡散性に応じたガスの分布状態を反映していると考えられる。ガスの分布状態は温度、湿度、風量、気圧などの条件によっても変化するため、パッシブ捕集はこれらの変化を敏感に反映する捕集方法と考えらる。図4　パッシブ捕集のモデル図 5.おわりに弊社で開発したパッシブサンプラーは、VOCについて低沸点成分から捕集可能で、汚染が少なく、操作が容易で、高感度に分析可能である。本稿では、このサンプラーを用いた分析事例として、アクティブ捕集が困難な密閉容器内のガス分析を紹介した。この他減圧装置内でのガ図3　パッシブ捕集時間と吸着量の関係ス捕集、数日を要する長時間の捕集も可能と考えられる。パッシブ捕集では捕集空間での局所的なガス分布状態を反映した結果が吸着量として得られるため、実際の捕 4.密閉容器内ガスの分析集空間の平均的なガス濃度と必ずしも一致しない。吸着量とガス濃度や捕集条件についての関係について今後検マスクケース、センサやウエハの搬送容器などのプラス討を進めたいと考えている。チック製密閉容器内で、保管や輸送中に内容物がどの様な ■矢野　寛子（やの　ひろこ）ガスに曝されているのかをパッシブ捕集で分析できる。有機分析化学研究部　有機分析化学第2研究室そのモデル試験として、図4に示す様にPP、PET、趣味：アウトドア、インテリア鑑賞 PFA製の樹脂容器内にパッシブサンプラーを入れ、室温（25℃）とオーブン内（50℃）にて24時間暴露した。分析結果を図5に示す。室温（ 25℃）：温調された場所での保管、輸送を想定 O 10 O n Intensity 20 30 0 RT(min) C11～14の脂肪族炭化水素 C1 1 H2 4 C1 3 H2 8 C1 1 H2 4 C11 H2 4 C9 H20 Intensity 0 10 20 PFA容器 O O n 30 0 RT(min) CF2 CF2 CF2 n CF OCF3 m アセトン PET容器 CH3 Intensity（10倍拡大） PP容器 10 20 30 RT(min) 加熱（ 50℃）：温調のない場所での保管、輸送を想定 PET容器 0 10 20 30 RT(min) 0 10 20 30 RT(min) 0 C1 4 H3 0 20 図5　樹脂容器内ガスをパッシブ捕集にて分析したGC/MSトータルイオンクロマトグラム 26・東レリサーチセンター The TRC News No.116（Mar.2013）フタル酸エステル C1 2 H2 6 C1 0 H2 2 10 ベンズアルデヒド C2HF7 アセトン Intensity（10倍拡大） PFA容器 Intensity C1 5 H3 2 C9 H20 Intensity PP容器 30 RT(min)