AT519548B1 - Verfahren zur Bestimmung des Kunststoffgehaltes in Gewässer- und Abwasserproben - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung des Kunststoffgehaltes in Gewässer- und Abwasserproben Download PDFInfo
- Publication number
- AT519548B1 AT519548B1 ATA50072/2017A AT500722017A AT519548B1 AT 519548 B1 AT519548 B1 AT 519548B1 AT 500722017 A AT500722017 A AT 500722017A AT 519548 B1 AT519548 B1 AT 519548B1
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- content
- water
- balance
- sample
- ash
- Prior art date
Links
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 title claims abstract description 68
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title claims abstract description 68
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 19
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 63
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 238000000342 Monte Carlo simulation Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 23
- 229920000426 Microplastic Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 75
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 52
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 45
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 37
- 230000000035 biogenic effect Effects 0.000 description 31
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 13
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 description 6
- 125000001741 organic sulfur group Chemical group 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 4
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 4
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 239000013502 plastic waste Substances 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
- G01N31/12—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using combustion
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
- G01N33/1826—Organic contamination in water
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
- G01N31/005—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods investigating the presence of an element by oxidation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
- G01N5/04—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by removing a component, e.g. by evaporation, and weighing the remainder
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung des Gehaltes an Kunststoffen (Mikroplastik) in Gewässer- bzw. Abwasserproben unter definierten und kontrollierbaren Laborbedingungen. Um eine genaue Bestimmung des Kunststoffgehalts zu ermöglichen, erfolgt die Ermittlung durch die Bestimmung von zumindest der Massenbilanz und einer der folgenden Stoffbilanzen: der Kohlenstoffbilanz, der Wasserstoffbilanz, der Sauerstoffbilanz, der Schwefelbilanz, und der Stickstoffbilanz.
Description
Beschreibung
VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DES KUNSTSTOFFGEHALTES IN GEWÄSSER- UND ABWASSERPROBEN [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Gehalts an Kunststoffen in Gewässer- und Abwasserproben (z.B. Schwebstoffproben aus Flüssen, oder Schwebstoffproben aus dem Ablauf von Kläranlagen oder Industrieabwässern), deren Feststoffe zumeist aus einem unbekannten Gemisch aus Biomasse, Inertem und Kunststoffen besteht, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] Kunststoffe gehören zu den wichtigsten Materialien unserer Volkswirtschaften. Mit einem jährlichen Pro Kopf Verbrauch von nahe 100 kg innerhalb der Europäischen Union stellen sie massenmäßig hinter mineralischen Baustoffen, Stahl und Holz (Zellulose) den bedeutendsten Werkstoff unserer Zeit dar.
[0003] Ähnliches gilt für die erzeugten Abfälle. Innerhalb der EU fallen pro Jahr knapp 50 kg/Person an Kunststoffabfällen an, wobei ein Großteil bereits recycelt oder thermisch verwertet (Verwertungsquote für 2011 von knapp 70%) wird. Trotzdem zeigen jüngste Studien, dass selbst Volkswirtschaften mit hohen Umweltstandards (Österreich, Deutschland) signifikante Mengen an Kunststoffpartikeln diffus in Gewässer emittieren. Von besonderer Bedeutung hierbei sind Mikroplastikpartikel (Größenordnung 1 pm - 5 mm), welche entweder aus größeren Fragmenten durch Umwelteinflüsse entstehen oder direkt eingetragen werden. Obwohl das Bewusstsein für die Umweltbelastung sowohl auf Erzeuger- als auch auf Konsumentenseite vorhanden ist, fehlt es bis dato an praxistauglichen und kosteneffizienten Quantifizierungsmethoden.
[0004] Generell wurden zur Bestimmung des Kunststoff- bzw. Mikroplastikgehalts in Gewässerproben bisher folgende Methoden eingesetzt:
[0005] Detektion mittels Lichtmikroskop [0006] Detektion mittels Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FT-IR) und Ramanspektroskopie (konventionell und mittels Mikroskopie).
[0007] All diese Methoden basieren auf der Auszählung von Partikeln und bei Verwendung spektroskopischer Methoden ebenfalls auf der Identifikation der Kunststoffart. Bei kleineren Partikeln im Bereich kleiner 100 pm erfordert die Auszählung einen gesteigerten technischen und personellen Aufwand, da nur noch kleine Ausschnitte der Probe mit einem entsprechend ausgestatteten (IR oder Raman) Mikroskop gerastert werden können und die Anzahl der identifizierten Teilchen auf die Gesamtprobe hochgerechnet werden müssen. Problematisch ist bei der Lichtmikroskopie weiters, dass insbesondere bei kleineren Partikeln die Unterscheidung zwischen natürlichen Partikeln und Kunststoffpartikeln sehr schwer ist (Lenz, et al. 2015). Neuere Studien, sprechen in diesem Zusammenhang von Fehlerquoten von fast 70 % bei Partikeln mit einem Durchmesser kleiner als 50 pm (Hidalgo-ruz, et al. 2012).
[0008] Eine weitere Methode, Kunststoffpartikel aufgrund ihrer, in diesem Fall chemischen, Eigenschaften abzutrennen, besteht in einer selektiven Lösemethode. Hierbei werden oxidativ wirkende Chemikalien zugesetzt, die den biogenen Teil der Probe im Idealfall zu CO2 oxidieren, den Kunststoffanteil jedoch nicht angreifen. In der Literatur beschrieben sind Methoden mit Schwefelsäure (H2SO4), Salpetersäure (HNO3), Wasserstoffperoxid (H2O2) oder auch alkalische Varianten mit konzentrierten Laugen wie Natriumhydroxid (NaOH) und Kaliumhydroxid (KOH) (Liebmann 2015, van Dijk und Steketee 2002, van Dijk und de Boer 2005). Der Nachteil dieser Methoden besteht in der unterschiedlichen Stabilität der verschiedenen Polymertypen gegenüber den eingesetzten Chemikalien. So sind gerade gealterte Partikel oder Polykondensationsprodukte (wie Polyester und Polyamide), die vorrangig in der Textilindustrie eingesetzt werden, nur bedingt stabil gegenüber stark oxidativer Säuren.
[0009] Als weitere Methode zur Analyse des Kunststoffanteils in einer Probe kann die Radio1 /17
AT519 548 B1 2018-08-15 österreichisches
Patentamt karbonmethode (14C-Methode) genutzt werden, die wissenschaftlich hauptsächlich zur Altersdatierung von fossilen Fundstücken genutzt wird. Die Methode beruht auf dem Isotopenverhältnis der beiden Kohlenstoffisotope 14C und 12C, wobei das am häufigsten vorkommende natürliche Isotop 12C ist. 14C wird in der Atmosphäre gebildet und findet sich durch Photosynthese zu einem spezifischen Prozentsatz in lebenden Organismen und Biomaterie wieder. Bei alten Proben bzw. nicht mehr am Austausch beteiligter Biomaterie nimmt der 14C-Gehalt hingegen entsprechend der Halbwertszeit von 5730 ± 40 Jahren stetig ab. Entsprechend weisen Kunststoffe, die aus fossilem Erdöl hergestellt wurden, keinen Gehalt an 14C mehr auf und besitzen damit ein Verhältnis 14C/12C von Null (Mohn, et al. 2008). Angewendet wird diese Methode aktuell zur Bestimmung des Verhältnisses von biogenen/fossilen Anteilen in Ersatzbrennstoffen, wobei sich der Sachverhalt technisch und theoretisch ebenfalls auf Gewässerproben anwenden lassen müsste, jedoch die Anwendung mit der gleichen Problematik wie sie für Abfälle existiert, konfrontiert wäre (siehe Fellner und Rechberger 2009).
[0010] Bei allen genannten Verfahren ist die Anwendung somit entweder mit hohen Unsicherheiten oder mit hohen Kosten, oft beidem, verbunden, und es besteht ein Bedarf an einem Verfahren, das bei einfacher und kostengünstiger Anwendung zuverlässig ist.
[0011] Erfindungsgemäß werden diese Ziele durch ein Verfahren erreicht, das die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale aufweist.
[0012] Diese Methode beruht somit letztlich auf der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung von Biomasse und Kunststoffen. Während in biogenen Materialien der Gehalt an Kohlenstoff und Sauerstoff (in Gewichtsprozent) in etwa ähnlich ist, dominiert in den meisten Kunststoffen der Gehalt an Kohlenstoff. Ähnliche Unterschiede sind auch für Wasserstoff bemerkbar.
[0013] Für die Bestimmung fossiler bzw. biogener Anteile von Brennstoffen bzw. Sekundärrohstoffen ist ein auf der Bilanzierung von Massen von diversen Elementen beruhendes Verfahren aus der EP 2 270 492 bekannt.
[0014] Im Konkreten beruht die entwickelte Bestimmungsmethode auf folgendem Ablaufschema, wobei die Reihenfolge einzelner Schritte, wie im Folgenden noch erläutert, abgeändert werden kann:
[0015] I) Aus der Gewässerprobe (Schwebstoffprobe) wird eine repräsentative Probe entnommen [0016] II) Das Probenmaterial wird bis zur Gewichtskonstanz (vorzugsweise bei 105°C) getrocknet [0017] III) Anschließend wird die Korngröße des Materials durch unterschiedliche Mahl- bzw.
Schneidverfahren verringert. Die benötigte Korngröße, auf die das Material zerkleinert werden muss, wird primär von der Analyseneinwaage des Elementaranalysators (siehe Punkt VI) bestimmt.
[0018] IV) In Abhängigkeit der Probenart kann optional neben bzw. auch vor der Korngrößenverkleinerung eine selektive Oxidation (z.B. mittels Wasserstoffperoxid) biologisch leichtabbaubarer Substanzen durchgeführt werden. Dieser Aufbereitungsschritt empfiehlt sich besonders dann, wenn die in der Probe enthaltene Biomasse sehr heterogen zusammengesetzt ist und durch die Behandlung einerseits eine homogenere Biomasse (hinsichtlich ihres C, Η, O, S und N Gehaltes) zurückbleibt und andererseits sichergestellt ist, dass enthaltene Kunststoffpartikel nicht oxidiert werden. Nach diesem Schritt ist die Probe jedenfalls wieder bis zur Gewichtskonstanz (vorzugsweise bei 105°C) zu trocknen und die oxidierte Biomasse mBiomasse_Oxidiert durch Wägung festzustellen.
[0019] V) An einem Teil des zerkleinerten bzw. oxidativ vorbehandelten Probenmaterials wird der Aschegehalt bzw. Glühverlust bestimmt (im Allgemeinen wird die Probe bei Temperaturen von über 500°C so lange geglüht, bis keine Gewichtsabnahme mehr festzustellen ist).
2/17
AT519 548 B1 2018-08-15 österreichisches patentamt [0020] VI) Mit Hilfe eines Elementaranalysators wird im Batch-Betrieb der Gehalt an C, Η, Ο, N und S bzw. C, Η, O und N bzw. C, H und O bzw. H und O bzw. C und O bzw. C und H des (trockenen) Probenmaterials (Schwebstoffprobe) sowie des Glührückstandes bestimmt.
[0021] VII) Unter Verwendung der im Folgenden angeführten Gleichungen wird der Anteil an biogenen bzw. fossilen Materialien im zu untersuchenden Brennstoff bzw. Sekundärrohstoff bestimmt.
Massenbilanz [0022] Die Summe der Massenanteile von wasser- und aschefreier Biomasse mBiomasse und Kunststoffen mKST ergibt 1.
mBiomasse + mKST = 1
Kohlenstoffgleichung:
[0023] Die Summe des organischen Kohlenstoffs biogener Materialien und der enthaltenen Kunststoffe (TOCBiomasse * mBiomasse bzw. TOCKst * wsr) entspricht dem organischen Gesamtkohlenstoffgehalt der trockenen Gewässerprobe TOCProbe (z.B. Schwebstoff), wobei mBiomasse und mKST die Massenanteile an wasser- und aschefreier Biomasse und Kunststoffen in den Proben darstellen, die es zu bestimmen gilt.
[0024] Bereiche für die organischen Kohlenstoffgehalte von Biomasse in Gewässern bzw. von Kunststoffen in Gewässern (TOCBiomasse bzw. TOCKSf) lassen sich aus separaten Analysen oder aus Literaturangaben ableiten.
TOG'Biomasse * UlBiomasse + TOCkst * wirst — TOCprobe —
TG'probe ~ TCAscbe * WlAscbe
Sauerstoffgleichung:
[0025] Die Summe des organischen Sauerstoffs biogener Materialien und der enthaltenen Kunststoffe (TOOBiomasse * mBiomasse bzw. TOOKST * m^) entspricht dem organischen Gesamtsauerstoffgehalt der trockenen Gewässerprobe TOOProbe (z.B. Schwebstoff), wobei mBiomasse und mKST die Massenanteile an wasser- und aschefreier Biomasse und Kunststoffen in den Proben darstellen, die es zu bestimmen gilt.
[0026] Bereiche für die organischen Sauerstoffgehalte von Biomasse in Gewässern bzw. von Kunststoffen in Gewässern (TOOBiomasse bzw. TOOKst) lassen sich aus separaten Analysen oder aus Literaturangaben ableiten.
TOOBiOmasse * WlBiomasse + TOOkst * wirst = TOOprobe = = TOprobe - TOAsche * mAscbe
Wasserstoffgleichung:
[0027] Die Summe des organischen Wasserstoffs biogener Materialien und der enthaltenen Kunststoffe (TOHBiomasse * mBiomasse bzw. T0HKST * m^) entspricht dem organischen Gesamtwasserstoffgehalt der trockenen Gewässerprobe TOHProbe (z.B. Schwebstoff), wobei mBiomasse und mKST die Massenanteile an wasser- und aschefreier Biomasse und Kunststoffen in den Proben darstellen, die es zu bestimmen gilt.
[0028] Bereiche für die organischen Wasserstoffgehalte von Biomasse in Gewässern bzw. Kunststoffen in Gewässern (TOHBiomasse bzw. TOHKb) lassen sich aus separaten Analysen oder aus Literaturangaben ableiten.
TOHBiomasse * mBiomasse + TOHkst * biksi — TOHprobe — = THProbe - THAscbe * mAscbe
3/17
AT519 548 B1 2018-08-15 österreichisches patentamt
Schwefelgleichung:
[0029] Die Summe des organischen Schwefels biogener Materialien und der enthaltenen Kunststoffe (TOSBiomasse * mBiomasse bzw. TOSKST * m^) entspricht dem organischen Gesamtschwefelgehalt der trockenen Gewässerprobe TOSProhe (z.B. Schwebstoff), wobei mBiomasse und mKST die Massenanteile an wasser- und aschefreier Biomasse und Kunststoffen in den Proben darstellen, die es zu bestimmen gilt.
[0030] Bereiche für die organischen Schwefelgehalte von Biomasse in Gewässern bzw. Kunststoffen in Gewässern (TOSBiomasse bzw. TOSKST) lassen sich aus separaten Analysen oder aus Literaturangaben ableiten.
TOS ßiomasse * HlBiomasse + TOSkST * HlKST — TOSprobe — = FSprobe ~ Asche * ^Asche
Stickstoffgleichung:
[0031] Die Summe des organischen Stickstoffs biogener Materialien und der enthaltenen Kunststoffe (TONBiomasse * mBiomasse bzw. TONkst * wsr) entspricht dem organischen Gesamtstickstoffgehalt der trockenen Gewässerprobe TONProbe (z.B. Schwebstoff), wobei mBiomasse und mKST die Massenanteile an wasser- und aschefreier Biomasse und Kunststoffen in den Proben darstellen, die es zu bestimmen gilt.
[0032] Bereiche für die organischen Stickstoffgehalte von Biomasse in Gewässern bzw. Kunststoffen in Gewässern (TONBiomasse bzw. TONkst) lassen sich aus separaten Analysen oder aus Literaturangaben ableiten.
TONßiomasse * 1ΊΤ ßiomasse + TONKST * mKST - TONProbe = TN probe ~ TNAsche * ^Asche [0033] Vorzugsweise werden für die Auswertungen die Massenbilanz und drei Stoffbilanzen Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff verwendet. Allerdings sind Fälle denkbar wo zusätzlich auch die Schwefel und/oder die Stickstoffbilanz miteinbezogen werden sollten, oder lediglich die Massenbilanz und eine Stoffbilanz (Kohlenstoff-, Sauerstoff-, oder Wasserstoffgleichung) ausreichend für eine gesicherte Bestimmung sind.
[0034] Zusätzlich zu den angeführten Stoffgleichungen sind im Rahmen der Berechnung folgende Nebenbedingungen in Form von Gleichungen zu berücksichtigen:
[0035] Für Biomasse kann angenommen werden, dass die Summe aus TOC-, TOH-, TOO-, TON- und TOS-Gehalte näherungsweise 1000 g/kg (bezogen auf wasser- und aschefreie biogene Substanz) ergibt, während für Kunststoffe, je nach dem Anteil an chlorierten bzw. fluorierten Kunststoffen und damit dem Fluor- bzw. Chlorgehalt) ein etwas geringerer Wert als 1000 g/kg angenommen werden kann.
FOCKST + FOOKST + FOHKST + FONKST + FOSKST ~ 975 ± 25 [0036] Ebenso muss die Summe der aus Analysedaten berechneten TOC-, TOH-, TOO-, TONund TOS-Gehalte der aschefreien organischen Substanz der Gewässerprobe näherungsweise 1000 g/kg ergeben, wobei wiederum je nach dem Anteil an chlorierten bzw. fluorierten Kunststoffen ein etwas geringer Wert als 1000 g/kg angenommen werden kann.
FCProbe + TOProbe + FHProbe + FNProbe + TSprobe 1 — mAsch.e (TO.'wehe + TOAsche + TTTsche + TN Asche + TSAsche) * WlAsche — — 1 000
4/17
AT519 548 B1 2018-08-15 österreichisches patentamt
MATHEMATISCHE LÖSUNG DER GLEICHUNGEN [0037] Ein Zusammenführen der vorgestellten Gleichungen führt zu einem Gleichungssystem bestehend aus mehreren Gleichungen mit 2 Unbekannten (Massenanteile biogener bzw. fossiler wasser- und aschefreier Materialien mBiomasse bzw. mKST). Für den Fall, dass zumindest 3 Bilanzgleichungen (beispielsweise Massen-, Kohlenstoff- und Wasserstoffbilanz) verwendet werden, handelt es sich um ein überbestimmtes System, dessen Lösung über nichtlineare Ausgleichsrechnung (Narasimhan et al, 2000) ermittelt werden muss. Die Anwendung der nichtlinearen Ausgleichsrechnung begründet sich in der Tatsache, dass die Koeffizienten der Unbekannten und die Ergebnisse der Laboranalysen durch Mittelwerte (wahrscheinlichste Werte) und Unsicherheitsbereiche gegeben sind, und die Fortpflanzung der Fehler für das Endresultat zu berücksichtigen ist, wie in der folgenden Übersicht 1 dargestellt:
[0038] Übersicht 1
TÖCfjj,!!VJfts/ * TOC;,
TOOy; ;;;' i'i'L;+ TOHh;:;·;'
TOt1ij;i.sv.S5(;K * ΤΟΝ^<;,γ
ΓΟθ);<;,.„ΚίΧ:ίΛ r^Äw.i;siss> + Α·'Ά<:γ i
f TOG^sjb,. * TOH^
A toiu
SS VOSsi-rtfe/
WMrsW,»·’ > rys:>:.x<^ |
Ι!!«!!ΐ!ΐ:111ι/:/Ι!ΐ^
BERECHNUNG DES KUNSTSTOFFGEHALTS IN DER GEWÄSSERPROBE (SCHWEBSTOFFPROBE):
[0039] Aus den ermittelten Massenanteilen der wasser- und aschefreien Biomasse und Kunststoffen (mBiomasse bzw. mKST) lässt sich unter Kenntnis/Abschätzung eines entsprechenden anorganischen Additivanteils mAdditiv in den Kunststoffen, der Kunststoffgehalt KSTGehcdt (gegeben in g Kunststoff pro g trockener Probe) in der gezogenen Probe ermitteln:
[0040] Für den Fall, dass keine oxidative Vorbehandlung gewählt wurde:
_ mKST * (1 — Asche)
KSl Gehalt ~ 7. ~ ^-Additiv [0041] Für den Fall, dass die Probe mit Oxidationsmittel vorbehandelt wurde um leicht abbaubare biogene Substanzen zu oxidieren:
KST,
Gehalt mKST * (1 mAsche) 1 ~ ^-Additiv (1
Biomasse Oxidiert i [0042] Die angegebene Formel gilt für den Fall, dass der in den Proben vorhandene Anteil an Anorganischem (Inerten) durch die Vorbehandlung mit einem Oxidationsmittel massenmäßig
5/17
AT519 548 B1 2018-08-15 österreichisches patentamt nicht verändert wird. Im Fall einer signifikanten Massenzu- bzw. -abnahme des Inertanteils (bestimmbar durch die Analyse des Aschengehalts vor und nach der Behandlung mittels Oxidationsmittel und unter Berücksichtigung der Massenveränderung der Gesamtprobe durch die Oxidation biogener Substanzen) ist die Formel zur Berechnung des Kunststoffgehalts KSTGehait entsprechend zu adaptieren.
CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG VON WASSER- UND ASCHEFREIER BIOMASSE BZW. KUNSTSTOFFEN IN DEN PROBEN [0043] Zur Bestimmung des organischen Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Sauerstoff-, Schwefel- und Stickstoffgehaltes von Biomasse und Kunststoffen
TOC,
Biomas sei
TOO
Biomas sei
TOH,
Biomas sei
TON,
Biomasse,
TOS,
Biomasse,
TOCkst, TOOkst, T0Hkst, TONkst, tos, ’kst können [0044] a) Angaben aus der Literatur herangezogen werden (Zusammensetzungen von Kunststoffmischungen bzw. Biomasse in unterschiedlichen Gewässertypen), oder [0045] b) Sortierungen (saubere Trennung in biogene und fossile Materialien) mit anschließender Glührückstandsbestimmung und Elementaranalysen (C, Η, Ο, N, und S Gehalt des getrockneten Probenmaterials sowie des Glührückstandes) der biogenen bzw. fossilen Materialien durchgeführt werden.
[0046] Für das im Folgenden beschriebene Anwendungsbeispiel (Industrieabwässer mit ausschließlicher Kontamination durch Polyolefine) wurden folgende Werte verwendet (siehe Tabelle 1 bzw. Tabelle 2), „Stabw.“ steht dabei im Folgenden stets für „Standardabweichung“ [0047] Tabelle 1 Elementarzusammensetzung biogener und fossiler Materialien (für Industrieabwässer mit ausschließlicher Kontamination durch Polyolefine) für den Fall, dass keine oxidative Vorbehandlung gewählt wird
| Einheit | Mittelwert | Stabw. | |
| TO CB iom asse | 487 | 30 | |
| TOHBiomasse | 74 | 7 | |
| TOOßiomasse | 380 | 35 | |
| TO SBiomasse | [g/kg wasser- und aschefrei] | 10 | 8 |
| TONßiomasse | 49 | 35 | |
| TOCkst | 856 | 4 | |
| TOHKst | 142 | 1 | |
| TOOkst | 0 | 0,5 | |
| TOSkst | 1 | 0,4 | |
| TONkst | 1 | 1 |
6/17
AT519 548 B1 2018-08-15 österreichisches
Patentamt [0049] Tabelle 2 Elementarzusammensetzung biogener und fossiler Materialien (für Industrieabwässer mit ausschließlicher Kontamination durch Polyolefine) für den Fall, dass eine oxidative Vorbehandlung gewählt wird
| Einheit | Mittelwert | Stabw. | |
| TO CB iom asse | 473 | 2 | |
| TOHBiomasse | 60 | 0,5 | |
| TOO Biomasse | 449 | 14 | |
| TO SBiomasse | [g/kg wasser- und aschefrei] | 5 | 3 |
| τONBiomasse | 13 | 8 | |
| TO Ckst | 856 | 4 | |
| TOHkst | 142 | 2 | |
| TO O kst | 0 | 0,5 | |
| TOS kst | 1 | 0,4 | |
| TON kst | 1 | 1 |
[0050] Ein Vergleich der Elementargehalte für Biomasse mit und ohne oxidative Vorbehandlung (Werte aus Tabelle 1 und Tabelle 2) zeigt, dass die oxidative Vorbehandlung die Standardabweichung der Elementargehalte deutlich reduziert und damit dazu führt, dass die in den Proben enthaltene Biomassematrix hinsichtlich ihres Gehalts an Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff enger definiert ist (d.h. eine deutlich geringere Standardabweichung der Elementarzusammensetzung aufweist).
ANWENDUNGSBEISPIEL:
CHARAKTERISIERUNG VON SCHWEBSTOFFEN AUS INDUSTRIEABWÄSSERN, DIE LEDIGLICH MIT POLYOLEFINEN BELASTET SIND.
[0051] Im konkreten Anwendungsbeispiel wurden insgesamt 11 Schwebstoffproben aus Industrieabwässern auf ihren Kunststoffgehalt analysiert, wobei 8 Proben ohne oxidative Vorbehandlung (ohne Schritt IV) und 3 Proben mit oxidativer Vorbehandlung (inkl. Schritt IV) analysiert wurden. Im Konkreten wurden diese 3 Proben mit H2O2 (30 %, p.a.) versetzt und nach sieben Tagen der Masseverlust durch Oxidationsvorgänge bestimmt.
[0052] Anschließend wurde der verbleibende Rückstand (nunmehr ausschließlich Inertmaterial, Kunststoff, schwer oxidierbare Biomasse) mittels Ultrazentrifugalmühle auf eine Korngröße von <0,2 mm gemahlen, getrocknet und entsprechend analysiert.
[0053] Die Menge an verfügbarem Probenmaterial variierte zwischen 100 und 200 g Trockenmasse pro Probe. Im Labor wurden die Proben im ersten Schritt bei 105 °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Anschließend wurden die Proben entsprechend der auf Seite 3 bzw. 4 skizzierten Schritte aufbereitet und analysiert.
ANALYSEN [0054] Das erhaltene Probenmaterial wurde geteilt, wobei ein Teil zur Bestimmung des Glühverlustes bzw. des Aschegehaltes herangezogen wurde (DIN EN 15935:2012-11). Der zweite Teil der gemahlenen Probe wurde mittels CHNSO Elementaranalysators auf den C, H, Ο, N, und S Gehalt analysiert. Analog dazu wurde auch der Glührückstand auf den C, Η, Ο, N,
7/17
AT519 548 B1 2018-08-15 österreichisches
Patentamt und S Gehalt analysiert. Sowohl für den Glühverlust, als auch für die Elementaranalysen wurden Mehrfachbestimmungen durchgeführt.
[0055] 3 Proben wurden zusätzlich noch mittels H2O2 über eine Woche vorbehandelt um leicht oxidierbare biogene Substanzen (im gegenständlichen Fall Algen) zu entfernen.
ASCHEGEHALT UND GLÜHVERLUST [0056] Die Aschegehalte und Glühverluste der entnommenen Proben sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
[0057] Tabelle 3 Aschegehalt sowie Glühverlust der Proben
| Proben- nummer | Bezeichnung | Aschegehalt* W^Asche | Glühverlust* (1 “ 777,4sc//<?) | ||
| Massenprozent bezogen auf Trockensubstanz (TS)a) | |||||
| MW | Stabw. | MW | Stabw. | ||
| 1 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 31,1% | 0,1% | 68,9% | 0,1% |
| 2 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 49,0% | 0,1% | 51,0% | 0,1% |
| 3 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 31,0% | 0,1% | 69,0% | 0,1% |
| 4 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 60,2% | 0,1% | 39,8% | 0,1% |
| 5 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 17,7% | 0,1% | 82,3% | 0,1% |
| 6 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 50,9% | 0,1% | 49,1% | 0,1% |
| 7 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 65,0% | 0,1% | 35,0% | 0,1% |
| 8 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 24,0% | 0,1% | 76,0% | 0,1% |
| 9# | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 73,8% | 0,1% | 26,2% | 0,1% |
| 10# | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 83,0% | 0,1% | 17,0% | 0,1% |
| 11# | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 34,0% | 0,1% | 66,0% | 0,1% |
* Für den Aschegehalt bzw. Glühverlust wurden Dreifachbestimmungen durchgeführt # Probe 9, 10 und 11 wurden mittels H2O2 vorbehandelt a) Im Fall der Proben 9 bis 11 (Vorbehandlung mit H2O2) bezieht sich der Aschehalt auf die Trockensubstanz der vorbehandelten Probe (des festen Behandlungsrückstands)
8/17
AT519 548 B1 2018-08-15 österreichisches
Patentamt
GESAMTGEHALTE AN TC, -Η, -Ο, -N UND -S [0058] Die C-, Η-, Ο-, N- und S-Gesamtgehalte der entnommenen Proben sind in Tabelle 4 zusammengefasst.
[0059] Tabelle 4 TC-, TH-, TO-, TS- und TN-Gehalte*
| Probennummer | Probenbezeichnung | TC-Gehalt bzw. TCprobe | TH-Gehalt bzw. THprobe | TO-Gehalt bzw. TOprobe | TS-Gehalt bzw. TSprobe | TN-Gehalt bzw. TNprobe | |||||
| [g/kg TS]a) | |||||||||||
| MW | Stabw | MW | Stabw | MW | Stabw | MW | Stabw | MW | Stabw | ||
| 1 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 429,4 | 2,2 | 62,4 | 0,3 | 217,0 | 0,5 | 8,8 | 5,3 | 53,08 | 5,31 |
| 2 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 329,0 | 1,7 | 47,5 | 0,2 | 188,0 | 0,5 | 7,0 | 4,2 | 36,87 | 3,69 |
| 3 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 438,6 | 2,2 | 64,9 | 0,3 | 205,0 | 0,5 | 7,6 | 4,5 | 49,02 | 4,90 |
| 4 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 258 | 1,3 | 36,3 | 0,2 | 172,0 | 0,5 | 5,6 | 3,3 | 26,0 | 2,60 |
| 5 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 526 | 2,6 | 79,6 | 0,4 | 214,0 | 0,5 | 8,6 | 5,1 | 58,1 | 5,81 |
| 6 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 317 | 1,6 | 45,0 | 0,2 | 188,6 | 0,5 | 7,0 | 4,2 | 36,9 | 3,69 |
| 7 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 257 | 1,6 | 35,0 | 0,2 | 200,0 | 0,5 | 5,2 | 3,1 | 21,0 | 2,10 |
| 8 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 470 | 1,6 | 71,1 | 0,2 | 230,0 | 0,5 | 8,3 | 5,0 | 62,0 | 6,20 |
| 9# | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 212,8 | 1,1 | 32,4 | 0,2 | 100,3 | 0,7 | 2,6 | 1,3 | 1,32 | 0,9 |
| 10# | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 154 | 0,8 | 19,5 | 0,1 | 154,0 | 1,1 | 2,2 | 1,1 | 1,2 | 0,8 |
| 11# | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 491 | 2,5 | 80,8 | 0,4 | 119,0 | 0,8 | 3,0 | 1,5 | 3,7 | 2,4 |
* es wurden Fünffachbestimmungen durchgeführt # Probe 9, 10 und 11 wurden mittels H2O2 vorbehandelt a) Im Fall der Proben 9 bis 11 (Vorbehandlung mit H2O2) beziehen sich die Gesamtgehalte an C, Η, O, S und N auf die Trockensubstanz der vorbehandelten Probe (des festen Behandlungsrückstands)
9/17
AT519 548 B1 2018-08-15 österreichisches patentamt
GEHALT AN TIC, -Η, -Ο, -N UND -S IN DEN GLÜHRÜCKSTÄNDEN DER PROBEN [0060] Die C-, Η-, Ο-, N- und S-Gehalte der Aschen der Proben sind in Tabelle 5 zusammengefasst.
[0061] Tabelle 5 TIC-, TIH-, TIO-, TIS- und TIN-Gehalte*
| Probennummer | Probenbezeichnung | TIC-Gehalt bzw. TCAsche | TIH-Gehalt bzw. TH Asche | TIO-Gehalt bzw. TO Asche | TIS-Gehalt bzw. TS Asche | TIN-Gehalt bzw. TNAsche | |||||
| [g/kg Asche]a) | |||||||||||
| MW | Stabw | MW | Stabw | MW | Stabw | MW | Stabw | MW | Stabw | ||
| 1 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 31,8 | 0,2 | 1,23 | 0,01 | 99,4 | 0,5 | 4,2 | 2,53 | 3,4 | 2,0 |
| 2 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 25,9 | 0,1 | 1,05 | 0,01 | 99,4 | 0,5 | 4,4 | 2,62 | 2,4 | 1,4 |
| 3 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 30,1 | 0,2 | 0,82 | 0,00 | 99,4 | 0,5 | 3,4 | 2,03 | 1,6 | 1,0 |
| 4 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 25,9 | 0,1 | 0,8 | 0,0 | 99,4 | 0,5 | 2,3 | 1,37 | 1,0 | 0,6 |
| 5 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 24,8 | 0,1 | 1,2 | 0,0 | 99,4 | 0,5 | 5,6 | 3,34 | 4,7 | 2,8 |
| 6 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 29,1 | 0,2 | 0,7 | 0,0 | 99,4 | 0,5 | 2,5 | 1,51 | 1,0 | 0,6 |
| 7 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 52,0 | 0,2 | 1,1 | 0,0 | 150,0 | 0,5 | 2,3 | 1,38 | 1,0 | 0,6 |
| 8 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 31,7 | 0,2 | 1 | 0,0 | 99,4 | 0,5 | 4 | 2,40 | 6 | 3,6 |
| 9# | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 26,5 | 0,1 | 0,9 | 0,04 | 87 | 0,4 | 0,8 | 0,4 | 0,8 | 0,5 |
| 10# | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 51,5 | 0,3 | 0,8 | 0,04 | 157 | 0,8 | 0,6 | 0,3 | 0,7 | 0,4 |
| 11# | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 31,3 | 0,2 | 2,1 | 0,10 | 115 | 0,6 | 1,3 | 0,7 | 0,9 | 0,5 |
* es wurden Dreifachbestimmungen durchgeführt # Probe 9, 10 und 11 wurden mittels H2O2 vorbehandelt a) Im Fall der Proben 9 bis 11 (Vorbehandlung mit H2O2) bezieht sich der Aschehalt auf die Trockensubstanz der vorbehandelten Probe (des festen Behandlungsrückstands)
10/17
AT519 548 B1 2018-08-15 österreichisches
Patentamt
RESULTATE
ANTEIL AN KUNSTSTOFFEN IN DEN PROBEN [0062] Basierend auf dem beschriebenen Verfahren wurden die Anteile an biogenen bzw. fossilen Materialien berechnet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 6 und der Fig. 1 zusammengefasst.
[0063] Tabelle 6 Massenanteil biogener bzw. fossiler Materialen (wasser- und aschefrei)
| Probennummer | Probenbezeichnung | fossiler Massenanteil mKsr | Mittels H2O2 oxidierter Anteil | Kunststoffanteil in den Proben b) KSTGehait | |||
| Massenprozent bezogen auf wasserund aschefreie organische Substanz a) | Massenprozent bezogen auf die Trockensubstanz | [g/100g TS] | |||||
| MW | Stabw | MW | Stabw | MW | Stabw | ||
| 1 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 27,5% | 4,0% | - | - | 19,9 | 2,9 |
| 2 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 28,7% | 4,0% | - | - | 15,4 | 2,1 |
| 3 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 31,9% | 3,8% | - | - | 23,2 | 2,8 |
| 4 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 26,3% | 4,1% | - | - | 11,0 | 17 |
| 5 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 35,5% | 3,6% | - | - | 30,8 | 3,1 |
| 6 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 26,8% | 4,1% | - | - | 13,8 | 2,1 |
| 7 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 27,7% | 4,1% | - | - | 10,2 | 1,5 |
| 8 | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 28,8% | 3,9% | - | - | 23,0 | 3,2 |
| 9* | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 70,9% | 0,6% | 34% | 0,7% | 12,9 | 0,3 |
| 10* | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 61,3% | 1,0% | 19% | 0,4% | 8,9 | 0,2 |
| 11* | Schwebstoff aus Industrieabwasser | 72,5% | 0,5% | 56% | 1,1% | 22,2 | 0,7 |
# Probe 9, 10 und 11 wurden mittels H2O2 vorbehandelt a) Im Fall der Proben 9 bis 11 (Vorbehandlung mit H2O2) bezieht sich der fossiler Massenanteil mKST auf die wasser- und aschefreie Substanz des festen Behandlungsrückstands b) Gemäß Informationen des Emittenten des Industrieabwassers und eigener Analysen größerer Kunststoffpartikel wurde ein anorganischer Additivgehalt mAdditiv von 0,05±0,02 g/g Kunststoff abgeschätzt /17
AT519 548 B1 2018-08-15 österreichisches
Patentamt [0064] Die Fig. 1 zeigt den Gehalt an Kunststoffen (inkl. anorganischer Additive) und Massenanteile von fossilen, biogenen und inerten Materialien (Kunststoffgehalt ohne anorganische Additive, Biomasse-Gehalt und Asche-Gehalt). Im Detail zeigt sie Kunststoffgehalte in aus Industrieabwässern abfiltrierten Schwebstoffproben (neben den Kunststoffgehalten inkl. anorganischem Additivanteil werden auch die Gehalte an biogenen Materialien, inerten Materialien und Kunststoffen exklusive anorganischer Additive ausgewiesen), wobei die Proben 9 bis 11 mittels H2O2 vorbehandelt wurden, wodurch die Unsicherheit des Ergebnisses (Standardabweichung des Kunststoffgehalts) im Vergleich zu den analysierten Proben 1 bis 8 (ohne H2O2 Vorbehandlung) reduziert werden konnte - Eine nähere Beschreibung der einzelnen Proben findet sich in den Tabellen 3 bis 6.
12/17
AT519 548 B1 2018-08-15 österreichisches
Patentamt
LITERATUR [0065] DIN EN 15935:2012-11, Schlamm, behandelter Bioabfall, Boden und Abfall - Bestimmung des Glühverlusts; Deutsche Fassung EN 15935:2012 [0066] Fellner, J., und H. Rechberger. „Abundance of 14C in biomass fractions of wastes and solid recovered fuels.“ Waste Management, 2009: 1498-1503.
[0067] Hidalgo-ruz, Valeria, Lars Gutow, Richard C. Thompson, und Martin Thiel. „Microplastics in the Marine Environment: A Review of the Methods Used for Identification and Quantification.“ Environmental Science & Technology, 2012.
[0068] Lenz, Robin, Kristina Enders, Colin A. Stedmon, David Μ. A. MacKenzie, und Torkel Gissel Nielsen. „A critical assessment of visual Identification of marine microplastic using Raman spectroscopy for analysis improvement.“ Marine Pollution Bulletin 100 (2015): 82-91.
[0069] Liebmann, Bettina. MIKROPLASTIK IN DER UMWELT - Vorkommen, Nachweis und Handlungsbedarf. Wien: Umweltbundesamt GmbH, 2015.
[0070] Mohn, J., et al. „Determination of biogenic and fossil CO2 emitted by waste incineration based on 14CO2 and mass balances.“ BioresourTechnol., 2008: 6471-6479.
[0071] Narasimhan, S., Jordache C., 2000. Data Reconciliation & Gross Error Detection. Gült Publishing Company, Houston, Texas.
[0072] van Dijk, E. A., und J. J. Steketee. „Feasibility study of three methods for determining the biomass fraction in secondary fuels.“ Tech, rep., 2002.
[0073] van Dijk, E. A., und R. C. de Boer. „Pre-normative research on SRF.“ Tech, rep., 2005.
13/17
AT519 548 B1 2018-08-15 österreichisches
Patentamt
VERWENDETE FORMELZEICHEN
| Wlß iom ässe _ Oxidiert | Oxidierbarer Biomassenanteil der wasserfreien Gesamtmenge der Probe [kg oxidierte Biomasse/kg Trockensubstanz der Probel |
| ^Biomasse | Massenanteil der wasser- und aschefreien biogenen Substanz (bezogen auf die gesamte wasser- und aschefreie organische Substanz der Probe bzw. des nach der Vorbehandlung verbleibenden festen Rückstands der Probe) [kg wasser- und aschefreie biogene Substanz /kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| mKsT | Massenanteil der wasser- und aschefreien Kunststoffe (bezogen auf die gesamte wasser- und aschefreie organische Substanz der Proben bzw. des nach der Vorbehandlung verbleibenden festen Rückstands der Probe) [kg wasser- und aschefreie biogene Substanz/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| ^Asche | Aschegehalt (bezogen die Trockensubstanz1) [kg Asche/kg TS], bestimmt durch Glühversuch |
| T0 Cß iom asse | Organischer Kohlenstoffgehalt der biogenen Substanz [g C/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| TOCKst | Organischer Kohlenstoffgehalt des Kunststoffanteils [g C/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| TOCprobe | Organischer Kohlenstoffgehalt der Probe [g C/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| TCprobe | Gesamter Kohlenstoffgehalt der Probe (organischer und anorganischer) [g C/kg TS]2 |
| TC Asche TO 0 Biomasse | Kohlenstoffgehalt der Asche (anorganisch) [g C/kg Asche] Organischer Sauerstoffgehalt der biogenen Substanz [g O/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| TOOkst | Organischer Sauerstoffgehalt des Kunststoffanteils [g O/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| TOOprobe | Organischer Sauerstoffgehalt der Probe [g O/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| TOprobe | Gesamter Sauerstoffgehalt der Probe (organischer und anorganischer) [g O/kg TS] |
| TO Asche TOHßiomasse | Sauerstoffgehalt der Asche (anorganisch) [g O/kg Asche] Organischer Wasserstoffgehalt der biogenen Substanz [g H/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
Im Fall der Vorbehandlung mit H2O2 bezieht sich der Aschengehalt auf die nach der Vorbehandlung zurückbleibende trockene Probenmassen 2 Im Fall der Vorbehandlung mit H2O2 beziehen sich die Gehalte an TC, TH, TO, TS und TN in der Probe auf die nach der Vorbehandlung zurückbleibende trockene Probenmassen
14/17
AT519 548 B1 2018-08-15 österreichisches patentamt
| TOHkst | Organischer Wasserstoffgehalt des Kunststoffanteils [g H/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| TOHprobe | Organischer Wasserstoffgehalt der Probe [g H/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| THprobe | Gesamter Wasserstoffgehalt der Probe (organischer und anorganischer) [g H/kg TS] |
| TH^scbe | Wasserstoffgehalt der Asche (anorganisch) [g H/kg Asche] |
| TOS Biomasse | Organischer Schwefelgehalt der biogenen Substanz [g S/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| TOSkst | Organischer Schwefelgehalt des Kunststoffanteils [g S/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| TOSprobe | Organischer Schwefelgehalt der Probe [g S/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| TSprobe | Gesamter Schwefelgehalt der Probe (organischer und anorganischer) [g S/kg TS] |
| TS^sche | Schwefelgehalt der Asche (anorganisch) [g S/kg Asche] |
| TONBiomasse | Organischer Stickstoffgehalt der biogenen Substanz [g N/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| TON kst | Organischer Stickstoffgehalt des Kunststoffanteils [g N/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| TONprobe | Organischer Stickstoffgehalt der Probe [g N/kg wasser- und aschefreie organische Substanz] |
| TNprobe | Gesamter Stickstoffgehalt der Probe (organischer und anorganischer) [g N/kg TS] |
| TNAscbe | Stickstoffgehalt der Asche (anorganisch) [g N/kg Asche] |
| m Additiv | Massenanteil des anorganischen Additivanteils [g anorganische Additive/g Kunststoff inkl. anorgan. Additiven] |
| KSTGef,ait | Kunststoffgehalt (inkl. anorganischen Additiven) der Probe [g Kunststoff/g trockener Probe3] |
ABKÜRZUNGEN
| C-Methode | Radiokarbonmethode |
| FT-IR | Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie |
| H2O2 TS | Wasserstoffperoxid Trockensubstanz |
| Stabw | Standardabweichung |
3 Die Probenmasse bezieht sich auch im Fall der Vorbehandlung mit einem Oxidationsmittel auf die ursprüngliche Probe, dh. auf die trockene Probe vor der Vorbehandlung
15/17
AT519 548 B1 2018-08-15 österreichisches patentamt
Claims (1)
- PatentansprücheVerfahren zur Ermittlung der Kunststoffgehalts im Schwebstoff (abfiltrierbarer bzw. ungelöster Anteil) von Gewässer- und Abwasserproben, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Anteile durch die Bestimmung der Massenbilanz und zumindest einer der folgenden Bilanzen erfolgt: der Kohlenstoffbilanz, der Wasserstoffbilanz, der Sauerstoffbilanz, der Stickstoffbilanz und der Schwefelbilanz.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Anteile durch die Bestimmung von zumindest drei Bilanzen erfolgt.Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Anteile durch die Bestimmung von zumindest vier Bilanzen erfolgt.Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Bestimmung von fünf Bilanzen erfolgt.Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Bestimmung von sechs Bilanzen erfolgt.Ermittlung der AnteileErmittlung der AnteileVerfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zu analysierende Schwebstoff auf die Gehalte an Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff analysiert wird und dass diese Gehalte bei den jeweiligen Bilanzen verwendet werden.7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse im Labor im Batch-Betrieb unter genau definierten Bedingungen stattfindet.8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zu analysierende Schwebstoff, beispielsweise durch Oxidation so aufbereitet wird, dass die verbleibende Biomassematrix hinsichtlich ihres Gehalts an Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff eng definiert ist.9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anteile mittels Ausgleichsrechnung ermittelt werden.10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anteile mittels Monte Carlo Simulation ermittelt werden.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50072/2017A AT519548B1 (de) | 2017-01-31 | 2017-01-31 | Verfahren zur Bestimmung des Kunststoffgehaltes in Gewässer- und Abwasserproben |
| PCT/AT2018/060029 WO2018140995A1 (de) | 2017-01-31 | 2018-01-31 | Verfahren zur bestimmung des kunststoffgehaltes in gewässer- und abwasserproben |
| DE112018000603.4T DE112018000603A5 (de) | 2017-01-31 | 2018-01-31 | Verfahren zur Bestimmung des Kunststoffgehaltes in Gewässer- und Abwasserproben |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50072/2017A AT519548B1 (de) | 2017-01-31 | 2017-01-31 | Verfahren zur Bestimmung des Kunststoffgehaltes in Gewässer- und Abwasserproben |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT519548B1 true AT519548B1 (de) | 2018-08-15 |
| AT519548A4 AT519548A4 (de) | 2018-08-15 |
Family
ID=61244320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ATA50072/2017A AT519548B1 (de) | 2017-01-31 | 2017-01-31 | Verfahren zur Bestimmung des Kunststoffgehaltes in Gewässer- und Abwasserproben |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT519548B1 (de) |
| DE (1) | DE112018000603A5 (de) |
| WO (1) | WO2018140995A1 (de) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110244016B (zh) * | 2019-07-16 | 2020-06-05 | 中国矿业大学(北京) | 有机污染物降解速率的测定方法和设备 |
| CN112577805B (zh) * | 2019-09-27 | 2022-09-13 | 香港城市大学深圳研究院 | 一种从富含有机质沉积物中分离微塑料的方法 |
| CN111257275B (zh) * | 2020-02-17 | 2021-05-14 | 中国科学院生态环境研究中心 | 基于总有机碳定量测定水环境中微纳塑料总量的方法 |
| CN114486476A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-05-13 | 江苏省疾病预防控制中心(江苏省公共卫生研究院) | 用于检测液体试样中聚乙烯微塑料的前处理方法及其应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000075569A1 (en) * | 1999-06-04 | 2000-12-14 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | System for determining process parameters relating to thermal processes such as, for instance, waste incineration |
| EP1715339B1 (de) * | 2005-03-30 | 2012-12-26 | Technische Universität Wien | Verfahren zur Ermittlung der Anteile biogener und fossiler Energieträger sowie biogener und fossiler Kohlendioxidemissionen beim Betrieb von Verbrennungsanlagen |
| EP2270492B1 (de) * | 2009-07-03 | 2014-08-20 | Technische Universität Wien | Bestimmung des biogenen und fossilen Kohlenstoffgehaltes sowie des Massen- und Energieanteils von Brennstoffen und Sekundärrohstoffen |
| FR3042870A1 (fr) * | 2016-05-20 | 2017-04-28 | Cabinet Merlin | Procede de determination et de suivi dans le temps des contenus massiques biogene et fossile d’un combustible heterogene a partir de l’analyse carbone 14 post-combustion du co2 de gaz de combustion. |
-
2017
- 2017-01-31 AT ATA50072/2017A patent/AT519548B1/de active
-
2018
- 2018-01-31 WO PCT/AT2018/060029 patent/WO2018140995A1/de active Application Filing
- 2018-01-31 DE DE112018000603.4T patent/DE112018000603A5/de active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000075569A1 (en) * | 1999-06-04 | 2000-12-14 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | System for determining process parameters relating to thermal processes such as, for instance, waste incineration |
| EP1715339B1 (de) * | 2005-03-30 | 2012-12-26 | Technische Universität Wien | Verfahren zur Ermittlung der Anteile biogener und fossiler Energieträger sowie biogener und fossiler Kohlendioxidemissionen beim Betrieb von Verbrennungsanlagen |
| EP2270492B1 (de) * | 2009-07-03 | 2014-08-20 | Technische Universität Wien | Bestimmung des biogenen und fossilen Kohlenstoffgehaltes sowie des Massen- und Energieanteils von Brennstoffen und Sekundärrohstoffen |
| FR3042870A1 (fr) * | 2016-05-20 | 2017-04-28 | Cabinet Merlin | Procede de determination et de suivi dans le temps des contenus massiques biogene et fossile d’un combustible heterogene a partir de l’analyse carbone 14 post-combustion du co2 de gaz de combustion. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE112018000603A5 (de) | 2020-01-23 |
| AT519548A4 (de) | 2018-08-15 |
| WO2018140995A1 (de) | 2018-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AT519548B1 (de) | Verfahren zur Bestimmung des Kunststoffgehaltes in Gewässer- und Abwasserproben | |
| Guo et al. | New insights into the source of decadal increase in chemical oxygen demand associated with dissolved organic carbon in Dianchi Lake | |
| DE69432077T2 (de) | Verfahren zur messung chemischer und physikalischer parameter zur charakterisierung und klassifizierung von wässrigen suspensionen | |
| EP1715339B1 (de) | Verfahren zur Ermittlung der Anteile biogener und fossiler Energieträger sowie biogener und fossiler Kohlendioxidemissionen beim Betrieb von Verbrennungsanlagen | |
| Ducci | 'Jetzt geht's rund'-Redoxreaktionen in Alginatbällchen. | |
| AT507573B1 (de) | Verfahren zur bestimmung des biogenen und fossilen kohlenstoffgehaltes sowie des massen- und energieanteils von biogenen und fossilen materialien von brennstoffen und sekundärrohstoffen | |
| Märker | Studie: E-partizipation in Deutschland | |
| DE102015114881A1 (de) | Verfahren zur Behandlung von organische Verbindungen enthaltendem Industrieabwasser | |
| DE2823505C2 (de) | Verfahren zur Müllverwertung | |
| Zeddies | Nachwachsende Rohstoffe für den Energiesektor | |
| Happel | A DIY‐LED‐Photometer in STEM‐fields: Basics and application examples from chemical to effect‐related analysis | |
| DE102004029539A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Steuerung der Denitrifikation bei schwankenden Stickstoff-Frachten im Abwasser | |
| Schumacher | Microheterogeneity of soil organic matter investigated by C-1s NEXAFS spectroscopy and X-ray microscopy | |
| Ahrenholz et al. | DaZ-Forschung. Deutsch als Zweitsprache, Mehrsprachigkeit und Migration | |
| DE19520289C1 (de) | Verfahren zum selektiven Entfernen von Chromat und wasserlöslichen organischen Schadstoffen | |
| Pfeifer et al. | Analysis of touch DNA in forensic genetics with special emphasis on contamination and transfer issues | |
| Uhl et al. | The history of emerging substances in Austria | |
| Hartwig et al. | 1, 4-Dichlorbenzol–Addendum zur Ableitung von BAT-Wert, BAR und EKA. Beurteilungswerte in biologischem Material | |
| DE102009056849B4 (de) | Verfahren zur Bestimmung eines BSB-Wertes | |
| Spacek et al. | A new method for determining microplastic content in environmental samples | |
| Kanchana et al. | Industrial Solid Waste Management Practices in Medium and Small Scale Industries located in Tamil-Nadu | |
| Grigoletto | Nachhaltige Lösemittel verbessern CO 2-Bilanz von Reinigungsmitteln. | |
| Techen | Reduction of agricultural nitrogen inputs into waters: the effectiveness of the Hessian WFD advisory service. | |
| Hoyer et al. | Chemical equilibrium and buffer action shown with mineral water | |
| EP4303491A1 (de) | Verfahren zur ermittlung der gesamten, biogenen und fossilen kohlenstoff- und co2-fracht sowie des abgasvolumenstroms bei der verbrennung von abfällen und abfallbürtigen brennstoffen |