DE19941124B4 - Method and device for the patterning of waste wood - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mustern und Beurteilen von Altholz, insbesondere zur Bewertung von Althölzern auf die Belastung mit umweltrelevanten Schadstoffen. DOLLAR A Dazu werden durch den kombinierten Einsatz von Röntgenfluoreszenzspektronomie und Ionenmobilitätsspektronomie Werte über den Gehalt an Schwermetallen sowie den Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen gewonnen, wobei die Anzeige der Schadstoffbelastungen ohne aufwendige Kalibriermaßnahmen in Absolutwerten erfolgt.The invention relates to a method and an apparatus for the patterning and evaluation of waste wood, in particular for the evaluation of waste wood on the burden of environmentally relevant pollutants. DOLLAR A For this purpose, the combined use of X-ray fluorescence spectrometry and ion mobility spectrometry obtained values on the content of heavy metals and the content of volatile organic compounds, wherein the display of the pollutant loads without complex calibration measures in absolute values.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mustern und Beurteilen von Altholz, insbesondere zur Bewertung von Althölzern auf die Belastung mit umweltrelevanten Schadstoffen.The The invention relates to a method and an apparatus for patterning and assessing waste wood, in particular for the valuation of waste wood on the burden of environmentally relevant pollutants.

In der Holz- und Verpackungsindustrie, aber auch im Hoch- und Tiefbau, fallen größere Mengen von Altholz an. Dieses Altholz stellt sich als produktionsbedingtes Abfallholz, als benutztes Verpackungsmaterial, aber auch als Abbruchholz bei der Altbausanierung oder in Form von benutztem Industrieholz, z.B. als Eisenbahnschwellen dar.In the wood and packaging industry, but also in civil engineering, fall larger quantities of Old wood on. This waste wood turns out to be production-related Waste wood, as used packaging material, but also as demolition wood in old building renovation or in the form of used industrial wood, e.g. as railway sleepers dar.

Es ist regelmäßig mit einer Vielzahl von schädlichen oder sogar toxischen Substanzen belastet, so daß vor der Verwertung (z.B. als Sekundärrohstoff für die Spanplattenherstellung) der Aufarbeitung, dem Recycling oder der Verbrennung eine genaue Analyse des Holzes notwendig und vorgeschrieben ist. Besondere Gefährdungen gehen dabei von Resten von Holzschutzmitteln (PCP), Steinkohlenteerölen sowie von chromat- und anderen schwermetallhaltigen Holzschutzmitteln aus.It is regular with a variety of harmful or even toxic substances so that prior to recovery (e.g. as a secondary raw material for the Particleboard manufacturing) of the workup, recycling or the Burning an accurate analysis of the wood necessary and mandatory is. Special hazards go thereby from remainders of wood preservatives (PCP), coal tar oils as well as of chromate and other heavy metal wood preservatives out.

Zu dieser Analyse bedarf es eines gut ausgerüsteten Analyselabors sowie einer exakten Probenahme. Da die relevanten Schadstoffe normalerweise nur in äußerst geringen Konzentrationen vorhanden sind, ergeben sich hohe Anforderungen an die Nachweisgrenze und die Kalibrierung der eingesetzten Geräte.To This analysis requires a well equipped analytical laboratory as well a precise sampling. As the relevant pollutants normally only in extremely small Concentrations are present, there are high requirements to the detection limit and the calibration of the devices used.

Sofortige Angaben über etwaige Gefährdungen, die von einer Altholzmenge ausgehen, sind nicht möglich.immediate Information about any hazards, which emanate from a waste wood amount, are not possible.

Außerdem ist es sehr schwierig, bei der Probenahme die Repräsentativität der Probe sicherzustellen, da Holz und Holzabfälle, insbesondere bei Holzbauteilen aus Gebäuden und Möbeln regelmäßig sehr inhomogen sind.Besides that is it is very difficult to ensure sample representativeness there wood and wood waste, especially in wooden components of buildings and furniture are regularly very inhomogeneous.

Bekannt sind die Lösungen gemäß US 5 244 814 und GB 2 334 337 A , in denen bereits vorgeschlagen wird, Holzproben mit Hilfe der Ionenmobilitätsspektrometrie zu untersuchen.The solutions are known according to US 5,244,814 and GB 2 334 337 A in which it is already proposed to investigate wood samples using ion mobility spectrometry.

Gleichfalls ist bekannt ( DE 199 33 650 C1 ) als Ionisationsquellen in Ionenmobilitätsspektrometern anstelle der konventionell eingesetzten radioaktiven Anregungsquellen, Röntgenstrahlungsquellen einzusetzen.Likewise, it is known ( DE 199 33 650 C1 ) as ionization sources in ion mobility spectrometers instead of the conventionally used radioactive excitation sources to use X-ray sources.

Diese bekannten Lösungen liefern jedoch keine verwertbaren Aussagen zum gesamten geforderten Spektrum der Holzinhaltsstoffe.These known solutions However, they do not provide any usable statements on the total required Range of wood ingredients.

Es stand also die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die bei der Holzaufbereitung eine schnelle und zuverlässige Kontrolle auf organische und leichtflüchtige Schadstoffe (z.B. PCP) und Schwermetalle bei gleichzeitiger Mittelung der Ergebnisse über eine vorgebbare Probemenge (Repräsentativität der Probe) ermöglichen.It So the task was to develop a method and a device the woodworking a fast and reliable control on organic and volatile Pollutants (e.g., PCP) and heavy metals while simultaneously averaging the Results over a definable amount of sample (representativeness of the sample) enable.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einer Altholzaufbereitungsanlage, in der die zu beurteilenden Altholzabfälle vorliegen, zunächst eine Probenahme von spanförmigem Altholz erfolgt. Die Späne werden gemischt und in einer Tablettiervorrichtung unter hohem Druck zu einer tablettenförmigen Probe mit möglichst ebener Oberfläche gepreßt. Die Probentablette wird in eine Analysenvorrichtung eingeführt, in der sie gleichzeitig einer Röngenfluoreszenzanalyse (XRF) und einer Ionenmobilitätsspektrometrie unterzogen wird.According to the invention was solved the task by that in a waste wood processing plant in which the waste wood to be assessed is present, first a sampling of spanish waste wood he follows. The chips are mixed and in a tabletting device under high pressure to a tablet-shaped Sample with as possible level surface pressed. The sample tablet is introduced into an analyzer, in at the same time they are subjected to a X-ray fluorescence analysis (XRF) and ion mobility spectrometry is subjected.

Dabei ist die Analysevorrichtung derart aufgebaut, daß die anregende Röntgenstrahlung unter einem sehr kleinen Winkel auf die Probenoberfläche, ähnlich der Anregungsgeometrie bei der Röntgentotalreflexionsspektrometrie auftrifft. Diese Anregungsgeometrie hat den Vorteil, daß der direkte Anregungsstrahl aus der Röntgenröhre nicht auf den senkrecht unter dem Anregungsbereich der Probenoberfläche angeordneten Detektor gelangt, was den Detektionsuntergrund signifikant verbessert.there the analysis device is constructed such that the exciting X-ray radiation at a very small angle to the sample surface, similar to the Excitation geometry in X-ray total reflection spectrometry incident. This excitation geometry has the advantage that the direct Excitation beam from the X-ray tube not arranged on the vertically below the excitation region of the sample surface Detector passes, which significantly improves the detection background.

Gleichzeitig dient der Röntgenstrahl zur Aufheizung der Probe, die i.d.R. ein sehr schlechtes Wärmeleitvermögen aufweist. Gegebenenfalls ist eine zusätzliche Probenheizung vorgesehen. Über der Probenoberfläche ist ein Ansaugsystem für ein Ionenmobilitätsspektrometer angeordnet, das die durch die Aufheizung freigesetzten flüchtigen (gasförmigen) Verunreinigungen aus der Probe aufnimmt und dem Ionenmobilitätsspektrometer zuführt.simultaneously serves the x-ray for heating the sample, the i.d.R. has a very poor thermal conductivity. If necessary, an additional Sample heating provided. Above the sample surface is an intake system for an ion mobility spectrometer arranged that the volatile released by the heating (Gaseous) Contains impurities from the sample and the ion mobility spectrometer supplies.

Durch die Kombination von Röntgenfluoreszenzanalyse und Ionenmobilitätsspektrometrie ergibt sich folgende Wirkung Mittels der XRF-typischen Probendotierung zur Kalibrierung des Gerätes kann der Elementgehalt an schweren Elementen (im PSE etwa ab CI) in seiner absoluten Größe bestimmt werden. Neben einer Aussage über die Verunreinigung der Probe mit z.B. Schwermetallen wird daraus auch eine Aussage über den CI-Gehalt abgeleitet, der unter der Maßgabe, daß signifikante chlorhaltige Inhaltsstoffe vorwiegend als PCP vorliegen, zur Kalibrierung der Anzeige des Ionenmobilitätsspektrometers benutzt wird, so daß auch die flüchtigen Holzschadstoffe (z.B. Lindan, Benzo-a-pyren etc.) in absoluten Einheiten angezeigt werden können.By the combination of X-ray fluorescence analysis and ion mobility spectrometry the following effect occurs using the typical XRF sample doping for calibration of the device can the element content of heavy elements (in the PSE from about CI) determined in its absolute size become. In addition to a statement about the contamination of the sample with e.g. Heavy metals will come from it also a statement about derived from the CI content, provided that significant chlorine-containing Ingredients are predominantly available as PCP, for calibration of Display of the ion mobility spectrometer is used, so that too the fleeting ones Wood pollutants (e.g., lindane, benzo-a-pyrene, etc.) in absolute units can be displayed.

Die Meßergebnisse des IMS werden nach der Mittelung der Auswerte- und Steuervorrichtung zugeführt und gemeinsam mit den Meßergebnissen der XRF zur Charakterisierung der Holzcharge verwendet.The measurement results of the IMS will be after the averaging of the evaluation and control device supplied and used together with the measurement results of the XRF to characterize the wood batch.

Claims (5)

Verfahren zum Mustern von Altholz in einer Altholzaufbereitungsanlage, wobei eine spanförmige Holzprobe genommen wird, die Späne homogenisiert werden, diese Holzprobe unter hohem Druck zu einem tablettenförmigen Probenkörper mit möglichst ebener Oberfläche gepreßt wird, dieser Probenkörper einer Analysenvorrichtung zugeführt wird, in der er röntgenfluoreszenzspektrometrisch und ionenmobilitätsspektrometrisch analysiert wird, wobei der anregende. Röntgenstrahl in einem sehr flachen Winkel auf die Probenoberfläche zum Zwecke der Untergrundverbesserung des Röntgensignals auftrifft, wobei der Röntgenstrahl gleichzeitig zur Aufheizung der Probe und damit zur Erhöhung des Dampfdruckes des flüchtigen Holzinhaltsstoffe dient, die über ein Ansaugsystem dem Ionenmobilitätsspektrometer zugeführt werden und wobei die durch die XRF ermittelten absoluten Chlor-Werte zur Kalibrierung des Ionenmobilitätsspektrometers bezüglich der PCP-Werte verwendet werden.Method for the patterning of waste wood in a waste wood processing plant, being a span-shaped wood sample is taken, the chips be homogenized, this wood sample under high pressure to one tableted specimen with as level as possible surface pressed is, this specimen fed to an analysis device in which he uses X-ray fluorescence spectrometry and ion mobility spectrometry is analyzed, with the stimulating. X-ray in a very shallow Angle on the sample surface for the purpose of background improvement of the X-ray signal, wherein the x-ray at the same time to heat the sample and thus to increase the Vapor pressure of the volatile Wood ingredients serves that over an intake system are supplied to the ion mobility spectrometer and wherein the absolute chlorine values determined by the XRF to Calibration of the ion mobility spectrometer in terms of the PCP values are used. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Meßproben zum Zwecke der Kalibrierung für die Röntgenfluoreszenzanalyse mit einem Kalibrierstandard verglichen werden und somit die absolute Konzentration, bezogen auf die Holzmasse angezeigt werden kann.The method of claim 1, wherein the test samples for the purpose of calibration for the X-ray fluorescence analysis be compared with a calibration standard and thus the absolute Concentration, based on the wood mass can be displayed. Vorrichtung zum Mustern von Altholz, wobei die Analysenvorrichtung aus einer gemeinsamen Meßkammer für die Röntgenfluoreszenzanalytik und die Ionenmobilitätsspektrometrie besteht, wobei der Röntgendetektor unter der ebenen Probenfläche angeordnet und die anregende Röntgenstrahlung, in einem sehr spitzen Winkel auf die Probenoberfläche gerichtet ist und wobei oberhalb der Probenoberfläche ein Ansaugsystem für das Ionenmobilitätsspektrometer angeordnet ist.Apparatus for the patterning of waste wood, wherein the analysis device from a common measuring chamber for the XRF Analysis and ion mobility spectrometry consists, wherein the X-ray detector under the flat sample surface arranged and the stimulating X-radiation, directed at a very acute angle to the sample surface and wherein above the sample surface, an intake system for the ion mobility spectrometer is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei in der Meßkammer eine zusätzliche Probenheizvorrichtung angeordnet istApparatus according to claim 3, wherein in the measuring chamber an additional Sample heater is arranged Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, wobei das Ionenmobilitätsspektrometer als membranfreies Ionenmobilitätsspektrometer ausgebildet ist.Apparatus according to claim 3 and 4, wherein the ion mobility spectrometer as a membrane-free ion mobility spectrometer is trained.
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