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技術 埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置、及びそれを用いた土壌汚染物質の透過量評価方法

出願人 日立金属株式会社
発明者 河合秀樹
出願日 2002年12月13日 (19年2ヶ月経過) 出願番号 2002-362390
公開日 2004年7月8日 (17年7ヶ月経過) 公開番号 2004-191310
状態 未査定
技術分野 特有な方法による材料の調査、分析
主要キーワード 温度依存性データ ポリエチレン管内 金属補強 重量平均フレーク径 浸透係数 合成樹脂膜 土壌汚染物質 補充口
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年7月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

新規でかつ簡便であり、従来に比べて埋設された樹脂水道管への土壌汚染物質の透過量を精度よく評価することができる埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置、及びそれを用いた土壌汚染物質の透過量評価方法を提供する。

解決手段

土壌汚染物質と水からなる液体を満たした第1セルと、初期時点では水を満たした第2セルと、第1セル及び第2セルの温度を制御する温度制御手段と、第1セルと第2セルとの接続部分に配置された埋設用樹脂製水道管と同じ材質樹脂膜と、所定時間経過毎に第1セル内の液体に所定量の土壌汚染物質を補充して前記液体の土壌汚染物質濃度初期値復帰させる手段とを有し、かつ所定時間経過後に前記樹脂膜を介して第1セルから第2セルへ透過した土壌汚染物質の濃度を測定することを特徴とする埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置。

概要

背景

汚染土壌中埋設された樹脂水道管への汚染物質の透過の問題がクローズアップされている。例えば、埋設水道用のポリエチレン管有機溶剤汚染された土壌に敷設した場合、ポリエチレン管の外周側から内周側に、ポリエレン管部を介して有機溶剤が水道水中に浸透し、汚染することが懸念されている。このためそのような汚染土壌中に埋設配管される樹脂製水道管には有機溶剤等の土壌汚染物質の浸透を抑える工夫が求められている。

概要

新規でかつ簡便であり、従来に比べて埋設された樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を精度よく評価することができる埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置、及びそれを用いた土壌汚染物質の透過量評価方法を提供する。土壌汚染物質と水からなる液体を満たした第1セルと、初期時点では水を満たした第2セルと、第1セル及び第2セルの温度を制御する温度制御手段と、第1セルと第2セルとの接続部分に配置された埋設用樹脂製水道管と同じ材質樹脂膜と、所定時間経過毎に第1セル内の液体に所定量の土壌汚染物質を補充して前記液体の土壌汚染物質濃度初期値復帰させる手段とを有し、かつ所定時間経過後に前記樹脂膜を介して第1セルから第2セルへ透過した土壌汚染物質の濃度を測定することを特徴とする埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置。

目的

したがって、本発明が解決しようとする課題は、新規でかつ簡便であり、従来に比べて埋設された樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を精度よく評価することができる埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置、及びそれを用いた土壌汚染物質の透過量評価方法を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

土壌汚染物質と水からなる液体を満たした第1セルと、初期時点では水を満たした第2セルと、第1セル及び第2セルの温度を制御する温度制御手段と、第1セルと第2セルとの接続部分に配置された埋設用樹脂製水道管と同じ材質樹脂膜と、所定時間経過毎に第1セル内の液体に所定量の土壌汚染物質を補充して前記液体の土壌汚染物質濃度初期値復帰させる手段とを有し、かつ所定時間経過後に前記樹脂膜を介して第1セルから第2セルへ透過した土壌汚染物質の濃度を測定することを特徴とする埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置。

請求項2

土壌汚染物質と水からなる液体を満たした第1セルと、初期時点では水を満たした第2セルと、第1セル及び第2セルの温度を制御する温度制御手段と、第1セルと第2セルとの接続部分に配置された埋設用樹脂製水道管と同じ材質の樹脂膜と、所定時間経過毎に第1セル内の液体に所定量の土壌汚染物質を補充して前記液体の土壌汚染物質濃度を初期値に復帰させる手段とを有し、かつ所定時間経過後に前記樹脂膜を介して第1セルから第2セルへ透過した土壌汚染物質の濃度を測定する装置を用いて埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価することを特徴とする埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する方法。

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0001

【発明が属する技術分野】
本発明は、新規でかつ簡便であり、従来に比べて埋設された樹脂水道管への土壌汚染物質の透過量を精度よく評価することができる埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置、及びそれを用いた土壌汚染物質の透過量評価方法に関する。

0002

汚染土壌中に埋設された樹脂製水道管への汚染物質の透過の問題がクローズアップされている。例えば、埋設水道用のポリエチレン管有機溶剤汚染された土壌に敷設した場合、ポリエチレン管の外周側から内周側に、ポリエレン管部を介して有機溶剤が水道水中に浸透し、汚染することが懸念されている。このためそのような汚染土壌中に埋設配管される樹脂製水道管には有機溶剤等の土壌汚染物質の浸透を抑える工夫が求められている。

0003

特許文献1:特開2001-330181号公報には、ポリエチレン管の外側に金属シート巻き付け、さらにその外側に繊維補強を施した金属補強ポリエチレン管や、ポリエチレン管の外側に金属シートを巻き付け、更にその外側にポリエチレン被覆を施した金属補強ポリエチレン管とすることにより、有機溶剤の汚染土壌屋外露出でのポリエチレン管の配管を可能にした旨の開示がある。
しかし特許文献1には、埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置、及びそれを用いた土壌汚染物質の透過量評価方法についての具体的な記載は無い。

0004

特許文献2:特開平2002-257262号公報には、ポリオレフィンからなる主要層と、その外面に炭化水素に対する耐透過性を有する熱可塑性ポリマーを含有する層とを有する樹脂管において、前記熱可塑性ポリマーを含有する層が、熱可塑性ポリマー100重量部に対して無機系層状化合物を0.1〜20重量部含み、前記無機系層状化合物による板状の薄い層が管壁面に対して略平行に多数存在し、かつ前記無機系層状化合物による板状の薄い層の重量平均フレーク径が50μm以下であり、かつ重量アスペクト比が3以上の、炭化水素の透過を防止できる合成樹脂管が開示されている。そしてその段落30〜31(実施例1)にはこの合成樹脂管の室温におけるトルエンの透過量が0.8mg/lであると記載されている。
しかし、特許文献2の実施例1の記載に従い、本発明者らが検討した結果、後述の比較例1に示すように、▲1▼測定時の気温変動によりトルエンの透過量が大きくばらつく、▲2▼実際の土壌中の汚染物質の濃度(通常0.1〜100mg/l程度)より著しく高いトルエン原液を外側に配置し測定したトルエン透過量であり、この透過量を汚染土壌に埋設した樹脂製水道管へのトルエン透過量とすることができないのがわかった。このため埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量について簡便で精度のよい新規な評価装置及び評価方法が求められていた。

背景技術

0005

【特許文献1】
特開2001-330181号公報
【特許文献2】
特開2002-257262号公報

発明が解決しようとする課題

0006

したがって、本発明が解決しようとする課題は、新規でかつ簡便であり、従来に比べて埋設された樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を精度よく評価することができる埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置、及びそれを用いた土壌汚染物質の透過量評価方法を提供することである。

0007

上記課題を解決した本発明の埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置は、土壌汚染物質と水からなる液体を満たした第1セルと、初期時点では水を満たした第2セルと、第1セル及び第2セルの温度を制御する温度制御手段と、第1セルと第2セルとの接続部分に配置された埋設用樹脂製水道管と同じ材質樹脂膜と、所定時間経過毎に第1セル内の液体に所定量の土壌汚染物質を補充して前記液体の土壌汚染物質濃度初期値復帰させる手段とを有し、かつ所定時間経過後に前記樹脂膜を介して第1セルから第2セルへ透過した土壌汚染物質の濃度を測定することを特徴とする。

課題を解決するための手段

0008

また本発明の埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する方法は、土壌汚染物質と水からなる液体を満たした第1セルと、初期時点では水を満たした第2セルと、第1セル及び第2セルの温度を制御する温度制御手段と、第1セルと第2セルとの接続部分に配置された埋設用樹脂製水道管と同じ材質の樹脂膜と、所定時間経過毎に第1セル内の液体に所定量の土壌汚染物質を補充して前記液体の土壌汚染物質濃度を初期値に復帰させる手段とを有し、かつ所定時間経過後に前記樹脂膜を介して第1セルから第2セルへ透過した土壌汚染物質の濃度を測定する装置を用いて埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価することを特徴とする。

0009

以下本発明の装置を図面を参照して説明する。
図1は本発明の装置の一実施態様を示す鉛直方向の断面図であり、1は本発明の装置1であり、10は第1セル(例えばガラス製)であり、30は第2セル(例えばガラス製)である。第1セル10及び第2セル30の外周側には測定温度制御用恒温循環液14の通路12,32がそれぞれ設けてある。恒温循環液14は図示省略の恒温循環槽から第1、2セルの循環液通路入口12a,32aにそれぞれ流入し、次いで第1、2セル内の液体11,31に沿うように流れ、次いで循環液通路出口12b,32bからそれぞれ図示省略の恒温循環槽に戻るようになっている。この構成により第1、2セル内の液体11,31の温度を(所望温度±0.1℃)に設定することができる。16,35はそれぞれスターラーであり、15,36はそれぞれ液体11,31の撹拌回転子(例えばフッ素樹脂製)である。第1セル10の頂部中央の開口20から第1セル内に測定初期時点の液体11を構成するための所定量の(水+土壌汚染物質)が投入され、次いで開口20に蓋17を挿入して密閉する。蓋17には土壌汚染物質補充口サンプリング口18が設けてあり、ここから所定の測定時間の経過毎に発生する液体11中の土壌汚染物質濃度の低下分を補償して都度液体11中の土壌汚染物質濃度を初期値に復帰させるために所定量の土壌汚染物質を添加する。埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過現象模擬的に実現するために、液体11中の土壌汚染物質濃度の初期値を0.1〜100mg/lにする必要がある。初期値が0.1mg/l未満では透過量が極めて微量になり実用性に乏しく、初期値が100mg/l超では実際の土壌中の汚染物質濃度より高濃度になるので実情に合致した評価結果を得難い。なお液体11中の土壌汚染物質濃度をモニターするために必要に応じて随時サンプリング口18から所定量の液体11をサンプリングし、土壌汚染物質濃度を測定する。第2セル30の頂部中央の開口40には蓋37が挿入され密閉されている。蓋37にはサンプリング口38が設けてあり、ここから所定の測定時間の経過毎に液体31中の土壌汚染物質濃度をモニターするために必要に応じて所定量の液体31を随時サンプリングし、土壌汚染物質濃度を測定する。接続部50は第1セル10の液体11が満たされた突出部であり、接続部60は第2セル30の液体31が満たされた突出部である。接続部50と60とはフランジ28に対するボルト27の締め付け力により樹脂膜25を介して突き合わされ、接合されている。樹脂膜25は土壌汚染物質を透過するものであればよく特に限定されないが、厚みが0.1〜5mmのものが実用性に富み好ましい。このような装置1の構成により汚染土壌に埋設された樹脂製水道管への有害汚染物質の透過現象を模擬的に実現できるので簡便でかつ精度良く有害汚染物質の透過係数及び拡散係数を求めることができる。

0010

本発明における土壌汚染物質とは水中に溶解または分散した状態で樹脂膜を透過するものであればよく、例えば以下が挙げられる。
(1)地下水及び土砂間隙(空隙)水に溶解している揮発性有機化合物(VOC)。具体的には例えばトリクロロエチレンテトラクロロエチレン、シス−1,2−ジクロロエチレンベンゼン、1,1−ジクロロエチレン、ジクロロメタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,2−ジクロロエタン四塩化炭素、1,1,2−トリクロロエタン及び1,3−ジクロロプロペンの群から選択される少なくとも1種。
(2)ガソリンまたは灯油等のガソリンスタンド、あるいは家庭で取扱われる有機化合物
(3)水道法における濃度規定物質
(4)(1)〜(3)の混合物

0011

本発明は如何なる埋設用樹脂製水道管にも適用可能である。特に限定されないがポリエチレン管またはポリプロピレン管に代表されるポリオレフィン系の樹脂管への適用が有効である。

0012

本発明で用いる樹脂膜としては土壌汚染物質を透過する合成樹脂膜を使用することができる。埋設用樹脂製水道管から切り出して作製した樹脂膜が最適であるが、実用上埋設用樹脂製水道管と同じ材質でかつ同じ密度の樹脂膜を用いるのが簡便的であり好ましい。具体的には圧縮成形(JIS K 7151)または射出成形して作製した樹脂膜を使用することができる。
土壌汚染物質がVOC、ガソリンまたは灯油等の油の場合、高密度ポリエチレン樹脂膜(SOLVAY社製、商品名:TUB124、厚み0.5〜1.0mm等)を使用すると精度のよい測定を行うことができる。

0013

本発明の装置により土壌汚染物質の透過量を測定する場合、以下に留意する必要がある。
埋設された樹脂製水道管の温度は通常5〜30℃程度なので土壌汚染物質の透過量を測定する設定温度は5〜30℃であり、15〜25℃とするのが好ましい。加えて土壌汚染物質の透過係数及び拡散係数(測定値)のばらつきを抑えるために、(設定温度±1.0℃)で測定するのが好ましく、(設定温度±0.1℃)で測定するのが更に好ましい。
第1、2セルに満たされる水は上水以上の水質であればよく、特に限定されない。

0014

【実施例】
以下、実施例により本発明について説明するが、実施例により本発明が限定されるものではない。

0015

(実施例1)
水道法で基準値が定められている塩素系有機溶剤クロロホルムを土壌汚染物質とし、図1の本発明の装置1において、イオン交換水及びクロロホルムからなるクロロホルム濃度3.0mg/l(初期値)の水溶液を第1セル10に、イオン交換水を第2セル30に充填した。樹脂膜25として、JIS K 7151に準拠して作製した厚さ0.5mmの高密度ポリエチレン膜(埋設用ポリエチレン樹脂製水道管と同じ材質及び密度のもの)を装着した。測定温度(T)をそれぞれ20.0±0.1℃、25.0±0.1℃及び30.0±0.1℃とする3水準透過試験を行った。この透過試験では測定開始時点から1日〜4日間隔で第1セル及び第2セル内の液体をサンプリングし、ガスクロマトグラフ質量分析計((株)島津製作所製、型式GCMS-PQ5050A)によりクロロホルム濃度を測定した。また並行して所定時間経過毎に第1セル10内に所定量のクロロホルム及び必要に応じてイオン交換水を添加し、第1セル10内の液体のクロロホルム濃度が常に(初期値±10%以内)になるように制御した。このようにして前記高密度ポリエチレン膜を介して第1セルから第2セルへ透過したクロロホルム量を測定し、透過係数P(cm2/s)及び拡散係数D(cm2/s)を求めた。
25℃におけるクロロホルム透過量と測定時間(試験日数)との関係を図2に示す。図2より試験日数が2日以降で図2中の直線の傾きがほぼ一定になり透過現象が定常状態に達したのがわかる。
透過係数P(cm2/s)の温度依存性図3に示す。最小二乗法で求めた図3中の式:logP=0.0493T−9.1244から、透過係数Pには大きな温度依存性があるのがわかる。また図3から透過係数Pは測定温度が±3.0℃変動すると約30%の誤差を発生し、測定温度が±1.0℃変動すると約10%の誤差を発生するのがわかる。即ち実用上有効な透過係数Pを求めるには測定温度を±1.0℃以内に制御する必要があり、±0.1℃以内に制御するのがより好ましいのがわかった。
表1に、各測定温度において得られた拡散係数Dを示す。

0016

【表1】

発明を実施するための最良の形態

0017

(比較例1)
特許文献2(特開2002-257262号公報)の実施例1の記載を参考にして、クロロホルムを土壌汚染物質とし、クロロホルム原液槽に、所定量のイオン交換水を満たすとともに両端を密封した水道配水用ポリエチレン管(日本水道協会規格呼び径75、外径90mm、厚さ8.9mm)を浸漬し、室温で透過試験を行った。なおイオン交換水を満たしたポリエチレン管の両端はクロロホルム原液とは隔絶させて配置し前期両端部の影響を排除した。所定時間経過毎にポリエチレン管内のイオン交換水のクロロホルム濃度をガスクロマトグラフ質量分析計((株)島津製作所製、型式:GCMS-PQ5050A)により分析し、ポリエチレン管へのクロロホルム透過量を測定した。しかしながら試験開始後4ヶ月を経過しても浸透が定常状態にならず、浸透係数を求めることができなかった。

図面の簡単な説明

0018

本発明によれば、新規でかつ簡便であり、従来に比べて埋設された樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を精度よく評価することができる埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置、及びそれを用いた土壌汚染物質の透過量評価方法を提供することができる。

図1
本発明の埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置の一例を示す鉛直方向の断面図である。
図2
本発明の方法により求めた水道用ポリエチレン管へのクロロホルムの透過量と試験日数の関係の一例を示す図である。
図3
本発明の方法により求めた水道用ポリエチレン管へのクロロホルムの透過係数の温度依存性データの一例を示す図である。
【符号の説明】
1 埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置、10 第1セル、25樹脂膜、30 第2セル。

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