ディーゼル排ガスPM・SOF分析受託サービス | イビデンエンジニアリング

E-0015

ディーゼル排ガスのPM分析

TG-DTA、FE-EPMA、ソックスレー抽出、GC-MS、レーザーラマン等

　エンジンの運転条件(トルク・回転数)によりPMの量や性質が変化します。ディーゼル排ガスのPMについて、PMそのもの、もしくはSOFやSootに分別して分析することでPMの性質がわかり由来や環境影響などを推定できます。

PM：Particle Matter(粒子状物質)
SOF：Soluble Organic Fraction(可溶有機分)
Soot(スス)・・・可溶分に対して不溶分の主体のスス

■分析概要

Table 1 分析対象と分析方法の関係

分析対象	分析方法	分析により推定できること
PM	TG-DTA	SOFは燃料油の未燃高沸点成分が源と言われています。燃料油と比較することでSOFの由来を推定できます。
PM	FE-EPMA	金属は燃料油の燃焼性に影響すると言われています。燃料油由来元素や含有金属元素の組成が確認できます。
PM	ソックスレー抽出-重量法	SOF(可溶有機分)とSoot(不溶分の主体のスス)に分別して定量できます。一般にSOFが多いほど燃焼がうまくいっていないと言われています。
SOF	GC-MS	SOFは燃料油の未燃高沸点成分が源と言われています。燃料油と比較することでSOFの由来を推定できます。 TG-DTAより詳細に成分分析できます。
Soot	レーザーラマン	Sootはアモルファスカーボンが主成分と考えられます。カーボン結晶状態やカーボンに結合した官能基情報が得られ SOFの吸着性能などが評価できます。
Soot	FE-SEM	Sootの粒子サイズが観察できます。細かいSootは環境影響がより大きいと言われています。

■分析結果

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　　　　Fig.1 エンジンベンチ排出ガスのPMのTG-DTA分析結果

●エンジンベンチ排出ガスのPMにおいて、ほぼSootの変化をとらえていると考えられSOFは
　TG-DTA曲線で明確に特徴をとらえられるほどの量ではありませんでした。
●正確にSOFの量を求めるにはソックスレー抽出-重量法、SOFの成分の特徴をとらえるには
　GC-MSがより適しています。TG-DTAは、これらを簡易的に実施するのに適しています。

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　　　　Fig.2 エンジンベンチ排出ガスのPMのFE-EPMA分析結果

●エンジンベンチ排出ガスのPMにおいて、Soot由来のC(炭素)の他に、O(酸素)やAl(アルミ
　ニウム)が多く検出されました。
●FE-EPMA分析では、波長分散型X線分光器(WDS)により少量の試料で精度良く元素分析が
　実施できます。　

Fig.3 PMのFE-SEM画像(50,000倍) 　Fig.4 PMのFE-SEM画像(100,000倍)

●エンジンベンチ排ガスのPMは50nm程度の極小の粒子の集まりであることが観察されまし
　た。PM2.5は2.5 μm以下の粒子を示しますので、50 nmは極小のため、より人体の肺か
　ら血中に取り込まれやすい可能性が懸念されます。

■用途例

◆排出ガスのPMのTG-DTAによるSOFの由来推定
◆排出ガスのPMのFE-EPMAによる含有金属元素組成分析
◆排出ガスのPMのソックスレー抽出によるSOF定量分析
◆排出ガスのSOFのGC-MSによる成分分析
◆排出ガスのSootのレーザーラマン分光法による成分分析
◆排出ガスのSootのFE-SEMによる観察

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