JIS K 0301:2016 排ガス中の酸素分析方法 | ページ 3

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スを酸素吸収ピペット(D)に送り込み,二酸化炭素の吸収と同様に操作を行い,吸収後の全減少量b mL
を求める。
7.1.4.5  計算
  次の式によって,試料ガス中の酸素濃度を算出する。
                            b
                        C         100
                      ここに,    C :  酸素濃度(vol %)
                                  a :  二酸化炭素吸収後のガス体積減少量(mL)
                                  b :  酸素吸収後のガス体積の全減少量(mL)
                                  V :  採取した試料ガス量(mL)
  なお,二酸化炭素濃度は,次の式によって求めることができる。
                        C'      100
                      ここに,    C' :  二酸化炭素濃度(vol %)

7.2 ガスクロマトグラフ法

7.2.1  概要
  熱伝導度検出器又は光イオン化検出器を備えたガスクロマトグラフを用い,試料ガス中の酸素をカラム
によって分離する。記録されたクロマトグラムのそれぞれのピークの面積を,同一装置及び同一条件下で
得られた標準ガスのピーク面積又はピーク高さと比較して定量する。
7.2.2  ガス類
  ガス類は,次による。
a) ヘリウム 純度99.99 vol %以上又は99.999 9 vol %以上のもの。
b) 窒素 JIS K 1107に規定する1級又は2級のもの。
c) 水素 JIS K 0512に規定する1級3級のもの。
d) アルゴン JIS K 1105に規定する1級のもの。
7.2.3  装置及び器具
7.2.3.1  ガスクロマトグラフへの試料導入器具及び装置
  ガスクロマトグラフへの試料導入器具及び装置は,次による。
a) ガスタイトシリンジ 容量0.15 mLのガラス製のもので,あらかじめ水洗,乾燥したもの。
b) 気体試料導入装置 容量 0.15 mLの試料計量管を取り付けることができるもので,用いるカラムに
    よって,次に示す充カラム用とキャピラリーカラム用とに大別する。試料計量管の容量及び導入装
    置は,分析対象成分の濃度,検出器の感度及び用いるカラムによって適切なものを選択し,試料ガス
    をガスクロマトグラフに導入するときは,試料ガスの温度及び圧力を一定にしてから導入しなければ
    ならない。図8に気体試料導入装置の例を示す。気体試料導入部は,試料計量管,試料流路及びキャ
    リヤーガス流路の切換可能なバルブから構成される。
  1) 充カラム及びメガボアカラム用試料導入部は,全量導入方式が可能な導入部を選ぶ。そのため,
      図8中の4と記載された接続口はカラム又は全量導入方式が可能な注入口と接続する。
  2) キャピラリーカラム用試料導入部は,スプリット注入又は全量導入が可能な方式を選ぶ。一般的に
      は,スプリット注入方式のほうがピークがシャープになり,分離が良くなる。スプリット注入方式
      を選ぶ場合は,図8中の4と記載された接続口はスプリット注入方式が可能な注入口と接続する。
      一方,全量導入方式を選ぶ場合は,カラム又は全量導入方式が可能な注入口と接続する。

――――― [JIS K 0301 pdf 11] ―――――

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    注記 空気混入の影響を防ぐため,低濃度の酸素をPID検出器を用いて測定する場合にはガスタイト
          シリンジではなく気体試料導入装置を用いたほうがよい。
                                   図8−気体試料導入装置の例
7.2.3.2  ガスクロマトグラフの構成
  ガスクロマトグラフの構成は,次による。
a) カラム カラムは,次による。
  1) カラム用管 内面をよく洗浄したステンレス鋼管,ほうけい酸ガラス管などとし,一般的に表2に
      示す内径及び長さをもつ。
  2) カラム充剤 カラム充剤は,分析対象成分に対して必要かつ十分な分離機能をもつものを用い
      る。例を表2に示す。
  3) 充方法(充カラムの場合) カラム用管の一端にガラスウール又はシリカ綿を軽く詰める。管に
      振動を与えるか,又は吸引しながら,他端からカラム充剤を少量ずつ流入させ,内部に隙間がで
      きないように均一かつ密に充する。充後,充剤が漏れないように,両端にガラスウール又は
      シリカ綿を詰める。
  4) カラムのコンディショニング カラムをガスクロマトグラフに接続し,キャリヤーガスを通しなが
      らカラム槽の温度を分析に使用される温度より高く(ただし,最高使用温度以下)調整する。調整
      後,残存溶媒などが除去されるまで空焼きを行う。このとき,カラムの検出器側の一端は,検出器
      に接続しないでおく。また,検出器への接続口は密栓しておく。
                                        表2−カラムの例
        カラムの種類                   カラム充剤a)                           管
                                    固定相              担体の粒径     内径        長さ
                                                           m           mm           m
     充カラム           合成ゼオライト13X形(Na塩)又は  150500        15          0.56
                        合成ゼオライト5A形(Ca塩)
     吸着形キャピラリー 合成ゼオライト5A形(Ca塩)                   0.320.53     3050
     カラム
     注a) 合成ゼオライトには,モレキュラシーブ13X及びモレキュラシーブ5Aがある。
b) 検出器 熱伝導度検出器又は光イオン化検出器を用いる。
c) キャリヤーガス 熱伝導度検出器の場合は,7.2.2 a)のヘリウム,7.2.2 b)の窒素,7.2.2 c)の水素又は7.2.2

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                                                                                   K 0301 : 2016
    d)のアルゴンを,光イオン化検出器の場合は,7.2.2 a)の純度99.999 9 vol %以上のヘリウムを用いる。
d) 検出器用ガス 各検出器に用いるガスは,次による。
  1) 熱伝導度検出器用付加ガス キャリヤーガスと同種のものを用いる。
  2) 光イオン化検出器用ガス キャリヤーガスと同種のものを用いる。
e) データ処理装置 データ処理装置は,クロマトグラム,保持時間,ピーク面積,ピーク高さなどを測
    定及び表示できなければならない。データ処理ソフトによる場合は,処理が正しい結果を与えること
    が検証されたものを用いる。
f)  記録装置 記録装置は,クロマトグラムを記録するものであり,必要に応じて取り付ける。
7.2.4  ガスクロマトグラフの操作条件
7.2.4.1  試料導入部の条件
  試料導入部の条件は,用いるカラムの種類及び機器によって最適条件が異なる場合があるので,各機器
の操作手引書を参考に最適化する。設定条件の例を次に示す。
a) 充カラム
  1) ガスタイトシリンジによる場合 試料導入部温度は,50200 ℃程度に設定する。試料注入量は,
      0.13 mL程度とする。
  2) 気体試料導入装置による場合 気体試料導入装置の設定温度は,室温程度に設定する。槽温度が気
      体試料導入装置の温度に影響を与える場合は,200 ℃程度まで設定してもよい。試料注入量は,0.1
      3 mL程度とする。
b) キャピラリーカラム
  1) ガスタイトシリンジによる場合 試料導入部温度は,50200 ℃程度に設定する。試料注入量は,
      0.13 mL程度とする。カラムの内径に応じて適宜スプリット注入を行う。
  2) 気体試料導入装置による場合 試料導入部温度及び気体試料導入装置の設定温度は,室温程度に設
      定する。槽温度が試料導入部及び気体試料導入装置の温度に影響を与える場合は,200 ℃程度まで
      設定してもよい。試料注入量は,0.13 mL程度とする。カラムの内径に応じて適宜スプリット注
      入を行う。
7.2.4.2  カラム条件の例
  カラム条件は,7.2.3.2 a)のカラムの分離性能が十分発揮できるカラム温度及びキャリヤーガス流量とす
る。特に光イオン化検出器を使用する場合は共存物質の影響を受けやすいため,アルゴンと酸素との間で
十分なピークの分離を確保しておく必要がある。カラム条件の例を,表3に示す。
                                      表3−カラム条件の例
             カラムの種類                               分析条件
                                   カラム温度 ℃        キャリヤーガスb)    流量 mL/min
       充カラムa)                    −5040 c)       ヘリウム,窒素,アルゴ    560
                                                     ン又は水素
       吸着形キャピラリーカラム         040 d)       ヘリウム,窒素,アルゴ    210
                                                     ン又は水素
       注a) 流量515 mL/min,内径2 mm以下のものはマイクロパックドカラムとも呼ばれている。
          b) 検出器がPIDの場合,キャリヤーガスはヘリウムを使用する。
          c) 3 mカラムの場合,−50 ℃程度でアルゴンと酸素とが分離できる。
          d) 30 mカラムの場合,0 ℃程度でアルゴンと酸素とが分離できる。

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7.2.4.3  検出器の操作条件
  各機器の温度及びガス流量を最適な条件に設定する。用いるカラムの種類及び機器によって最適条件が
異なる場合があるので,各機器の操作手引書を参考に最適化する。操作条件の例を,次に示す。
a) 充カラム
  1) 熱伝導度検出器による場合 条件例 検出器温度 : 100200 ℃
  2) 光イオン化検出器による場合 条件例 検出器温度 : 100350 ℃,検出器ガス流量 : 20100 mL/min
b) キャピラリーカラム
  1) 熱伝導度検出器による場合 条件例 検出器温度 : 100200 ℃,付加ガス流量 : 845 mL/min
  2) 光イオン化検出器による場合 条件例 検出器温度 : 100350 ℃,検出器ガス流量 : 20100 mL/min
7.2.5  定量操作
  定量操作は,次による。
a) ガスクロマトグラフを測定可能な状態にし,7.2.4の分析条件に合わせてカラム温度を設定し,カラム
    にキャリヤーガスを一定の流量で流しておく。
b) ガスクロマトグラフへの分析用試料ガスの導入は,次のいずれかによる。
  1) ガスタイトシリンジによる場合 注射筒又は捕集バッグの開口部を,例えば,シリコーンゴムで密
      栓をし,ガスタイトシリンジに取り付けたニードル(針)を栓に貫通させ,試料ガスの採取及び大
      気中放出を何回か繰り返した後(共洗い),分析用試料ガスを採取し,ガスクロマトグラフに直接導
      入する。
  2) 気体試料導入装置による場合 図8の試料導入の状態で,注射筒又は捕集バッグの開口部を図8の
      気体試料導入装置の試料採取部(試料IN)に接続する。気体試料導入装置のバルブを切り替えると
      ともに,計量管容量の5倍以上の試料ガスの量を計量管に通過させて,計量管を試料ガスで満たし
      た後,気体試料導入装置のバルブを切り替えて,計量管中の分析用試料ガスをガスクロマトグラフ
      に導入する。
c) 試料ガスを導入後,適切な時間のクロマトグラムを記録する。
d) クロマトグラム上の酸素に相当するピークについて,ピーク面積又はピーク高さを求める。
e) 7.2.6の検量線から,試料ガス中の酸素の質量(ng)を求める。
7.2.6  検量線の作成
  検量線の作成は,次による。
a) 検量線の作成は,試料ガスの測定時と同じ室温及び気圧下で行う。
b) ガスクロマトグラフの分析条件及び検出器の操作条件に従って装置を設定する。
c) 捕集バッグ,真空捕集瓶などに適切な濃度の検量線用ガスを調製したもの,又は市販の標準ガスを
    7.2.5 b)と同様の操作によって導入し,クロマトグラムを記録する。この操作は,1日の分析の始め又
    は分析条件が変わったときには,少なくとも1回行うことが望ましい。
d) 検量線用ガス中の酸素のピーク面積又はピーク高さを測定し,酸素の質量(ng)とピーク面積又はピ
    ーク高さとの検量線を作成する。
7.2.7  酸素濃度の算出
  試料ガス中の酸素の濃度算出は,次の式による。
                              .0700 A  10 6 10 2
                        Cv
                                  273.15     P
                             V
                                 273.15 t 101.32

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                                                                                             13
                                                                                   K 0301 : 2016
                                      A
                        Cw                        .143 104 Cv
                                  273.15     P
                             V
                                 273.15 t 101.32
                      ここに,     Cv :  試料ガス中の酸素の体積分率(vol %)
                                   Cw :  試料ガス中の酸素の濃度(mg/m3)
                                    A :  検量線で求めた分析用試料ガス中の酸素の質量(ng)
                                    V :  試料ガス注入量(mL)
                                     t :  試料ガス測定時の温度(℃)
                                    P :  試料ガス測定時の大気圧(kPa)
                                 0.700 :  酸素1 mgに相当する酸素の体積(mL)
                                  1.43 :  酸素1 vol ppmに相当する濃度(mg/m3)
                                  10−6 :  質量の単位をngからmgに変換する係数
                                   102 :  mL/mLをvol %へ変換する係数
                                   104 :  vol %をvol ppmへ変換する係数
                                273.15 :  0 ℃に対応する絶対温度(K)
                                101.32 :  標準大気圧(kPa)

8 自動計測法

  自動計測法による測定は,JIS B 7983に規定する自動計測器によって行う。校正については,JIS K 0055
によって行う。

9 分析結果の記録

9.1 分析結果の表示及びデータの質の管理

  分析は,試料採取ごとに同一分析試料について2回以上行い,その平均値を求め,JIS Z 8401によって
有効数字2桁に丸める。ただし,連続して2回以上試料を採取した場合には,各測定値の全ての平均値を
求める。
  測定値にばらつきが見られた場合は,装置,配管などの不備,操作の不具合などを確認し,必要な処置
を施す。また,JIS K 0114によって,標準試料,検量線用標準試料の有効性,検出限界の確認,ブランク
の確認,定期的な装置の性能の点検などを実施するとともに,内部精度管理の実施,外部精度管理への参
加などを行い必要な精度を確保する。

9.2 記録項目

  分析結果として記録する項目は,次による。
a) 測定対象の設備及び試験目的
b) 試料採取及び分析の実施日,時刻,時間及び実施者
c) 設備又は工程の運転状況及び試料採取期間内に生じた設備又は工程の変動
d) 設備の測定採取面の位置
e) 測定採取面上の試料採取点
      例1 ダクトの大きさ,測定断面における試料採取の位置など
f)  試料採取方法
      例2 試料ガス採取方法,等速サンプリング又は非等速サンプリング,試料採取管の口径,ダスト
            除去用フィルター及び取付位置,フィルター温度,試料採取の時間など
g) 分析方法の種類
h) 測定結果

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