加熱脱離チューブの選び方

Ⅳ章-9 Universal

概要

「Universal Tube」 と呼ばれるのは、最も広い揮発性範囲をカバーできるためであり、未知の大気サンプルで何が含まれているかわからない場合の出発点として利用されるからです。

　・合成ポリマー（SP）：吸着力は弱めで、その中で最も広く使われているのが Tenax® TA。
　・グラファイトカーボンブラック（GCB）：弱～中程度の吸着力を持つグループで、
　　代表的なのが Carbograph 1。
　・カーボンモレキュラーシーブ（CMS）：非常に強力な吸着剤で、熱脱離用として
　　最も一般的なのが Carbosieve SIII。

Universal Tube の設計思想は、最もよく使われている SP（合成ポリマー）／GCB（グラファイトカーボンブラック）／CMS（カーボンモレキュラーシーブ） を 1 本のチューブに組み合わせ、VVOC／VOC／SVOC の全範囲をカバーすることにあります。

また、別の見方をすれば Universal Tube = Tenax TA チューブ + Air Toxics Tube といえます。どちらも当社で最も人気のある熱脱離チューブであり、それを融合した形です。この点については、ぜひ Tenax TA チューブおよび Air Toxics Tube のアプリケーションノートもご参照ください。

さらに、C26 から C40 までの範囲を拡張したい場合には、Tenax TA の前段に 10 mm のガラスウール／ビーズを追加した仕様で注文することも可能です。ガラスウール／ビーズは Tenax TA よりもさらに弱い吸着剤で、非常に重い SVOC のみを保持します。

Universal　チューブ構成

・Tenax TA、Carbograph 1、Carbosieve SIII を充填
・疎水性を高めたい場合、Carbosieve SIII を Carboxen 1003 に置き換えることが可能
・吸着剤の各層は 3 mm のガラスウールで仕切られている
・Carbograph 1 は Carbopack B と同等

C2/C3〜C26 の揮発性有機化合物に対応

・C2/C3～C26 に対応し、相対湿度 65％未満かつ温度 30℃ 未満の条件下で、空気サンプリング量は最大 2 L まで使用可能。
・相対湿度が 65％を超え、かつ温度が 30℃ を超える場合には、空気サンプリング量を 0.5 L に減らすか、
　他の CMS 吸着剤ではなく Carboxen 1003 を選択する必要がある。

適用温度

・最高使用温度　　　　　：350℃
・コンディショニング温度：320℃
・加熱脱離温度　　　　　：300℃

利点

・C3～C26 の広い範囲をカバーし、キャニスターやエアバッグによる全空気採取よりもはるかに多くの
　情報を提供できる
・Carbosieve SIII、Carboxen 1000、Carboxen 1003 から選択でき、用途に応じて柔軟に対応可能
・複雑または未知の大気試料の分析に最適なチューブ

欠点

・Tenax TA がチューブの脱離温度とバックグラウンドノイズの制約要因となる
・パッシブサンプリングには不向き（ただし、これら 3 種の吸着剤は単独でチューブに充填した場合、
　パッシブサンプラーとしては一般的に使用されている）

テクニカルガイド

Universal Tube は三層構造のチューブで、能動サンプリング（ポンプ採取）に適しています。
CMS 吸着剤は、親水性の強さに応じて 次の順序で選択できます：
　　　Carboxen 1003 ＜ Carbosieve SIII ＜ Carboxen 1000

高湿度環境で空気を採取した場合、分析時には ドライパージ処理 または 高いスプリット比で注入 する必要があります。

図1：Markes International 提供
「Universal」ソルベントチューブを用いて採取した、1 L の実際の空気サンプル 3 種のクロマトグラム。
・赤色（上段）：オフィスの空気
・黒色（中段）：実験室の空気
・青色（下段）：郊外の屋外空気

他のチューブとの比較

Universal Tube は他のどのチューブよりも広い範囲をカバーします。言い換えると、Tenax TA チューブに強化吸着剤を加えて範囲を C2～C3 まで拡張したもの、あるいは Air Toxics Tube に Tenax TA を組み合わせて SVOC まで捕集可能にしたものと考えることができます。
空気試料中の揮発性成分を幅広くカバーしたい用途において、Universal Tube は「広範囲を網羅する標準的な選択肢」を提供し、それを基にシンプルなチューブ設計へ派生させることも可能です。
EPA TO-17 Tube Style 3 と比較すると、Universal Tube は最も弱いカーボン系吸着剤を Tenax TA に置き換えることで、SVOC のカバー範囲を C26 まで拡張しています。ただしその代償として、脱離温度が制限され、バックグラウンドノイズが高くなるという課題があります。

参考文献

US EPA Method TO-17: Determination of volatile organic compounds in ambient air using active sampling onto sorbent tubes. EPA/625/R-96/010b, 1999

E. Hunter Daughtrey, K. D. Oliver, J. R. Adams, K. G. Kronmiller, W. A. Lonneman, W. A. McClenny, A comparison of sampling and analysis methods for low-ppbC levels of volatile organic compounds in ambient air, J. Environ. Monit., 2001, 3, 166-174

Markes International Thermal Desorption Technical Support Note 86a: EPA Method TO-17 for monitoring ‘air toxics’ in ambient air using sorbent tubes and automated, cryogen-free thermal desorption