DE4205792C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Probenahme aus Abgasen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Probenahme aus AbgasenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Probenahme und
Aufbereitung von Proben aus Abgasen, die mittel- und
schwerflüchtige Substanzen, insbesondere polychlorierte
Dibenzo(p)dioxine (PCDD) und polychlorierte
Dibenzofurane (PCDF), in einer Gas- oder Aerosolphase
enthalten, mit den Verfahrensschritten gemäß Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Solche Verfahren sind beschrieben im Vorentwurf zu der
VDI-Richtlinie 3499, Blatt 2, [Titel: Messen von polychlorierten
Dibenzo(p)dioxinen (PCDD) und Dibenzofuranen
(PCDF) in Abgasen industrieller Anlagen und Feuerungsanlagen].
Als PCDD und PCDF werden zwei Gruppen verwandter chlo
rierter aromatischer Substanzen bezeichnet, die aus 75
Homologen des PCDD und 135 Homologen des PCDF bestehen.
Die Strukturen dieser Substanzen und die Anzahl der mög
lichen Isomere der Homologengruppe enthält der vor
genannte VDI-Richtlinien-Entwurf.
PCDD und PCDF können bei einer thermischen Belastung
bzw. bei der Verbrennung von chlorhaltigem, organischem
Material und als unerwünschte Nebenprodukte bei der Her
stellung oder Weiterverarbeitung von chlororganischen
Chemikalien entstehen. Es handelt sich um relativ stabi
le Substanzen, die jedoch in einer Feuerung bei hohen
Temperaturen zerstörbar sind. Das Vorkommen und die
Chemie der PCDD/PCDF sowie die toxikologischen und ökolo
gischen Risiken sind ausführlich beschrieben worden
(vgl. Referate in vorgenannter VDI 3499).
Um den Gehalt an PCDD und PCDF zu ermitteln, sind stan
dardisierte Meßmethoden beschrieben. Die Meßverfahren
sollen dazu dienen, Abgase aus unterschiedlichsten Anla
gen zu erfassen, wobei Roh-, Rein- oder Synthesegase
unter anderen aus folgenden Abgaserzeugern zu messen
sind:
- - Auto- oder Dieselmotoren
- - Hausbrandöfen
- - Anlagen zur Produktion von Zement
- - Wirbelschichtfeuerungsanlagen
- - Shredderanlagen
- - Deponiegasanlagen
- - Anlagen zur Herstellung und Verarbeitung von Kera mik, Metallen, anorganischen und organischen Chemika lien
- - Schmelzanlagen zum Recycling spezieller Stoffe
- - Klärschlammverbrennungsanlagen
- - Braunkohle- und Steinkohlefeuerungsanlagen
- - Holzfeuerungsanlagen
- - Öl- und Gasfeuerungsanlagen
- - Müllverbrennungsanlagen
- - Pyrolyseanlagen.
Die Meßgastemperaturen können zwischen -30° bis über
1000°C liegen. Die Wassergehalte der Abgase schwanken
sehr stark. Dies gilt analog für Staubkonzentrationen
bis über 1 g/m3, wie es z. B. bei Rohgas vor Elektrofil
tern auftritt.
Das nach VDI-Richtlinie 3499 (Vorentwurf), Blatt 2, be
kannte Verfahren arbeitet derart, daß ein Meßgas unter
isokinetischen Bedingungen über eine mit Quarzwatte ge
stopfte Hülse als Partikelfilter angesaugt wird. Das
Meßgas wird anschließend einem Kondensatabscheider zuge
führt, in dem es auf 3 bis 20°C abgekühlt wird. Nachge
schaltet befindet sich eine Kartusche, die mit einem
Feststoffadsorbens gefüllt ist. Sämtliche Oberflächen,
mit denen das Meßgas in Berührung kommen kann, bestehen
aus Glas; lediglich Krümmer und z. T. Filterkopf bestehen
aus Titan. Bei Abgastemperaturen von über 120°C wird
das Absaugrohr ggfls. mit Luft gekühlt. Die Temperaturen
im Partikelfilter liegen damit zwischen 80 und 100°C
oder sogar deutlich darunter.
Nach jeder Probenahme müssen sämtliche gasberührten Glas
oberflächen unter Rückflug mit Aceton bzw. Toluol gesäu
bert werden. Das Glasrohr des Absaugrohres wird in der
Regel in 10 cm lange Teilstücke zerschnitten.
Folgende Teilproben müssen untersucht werden:
- - Glasrohr des Absaugrohres
- - staubbeladene Quarzwatte
- - Kondensat
- - Feststoffadsorbens
- - Toluol-/Aceton-Spüllösung, mit der die Apparatur nach jeder Probenahme gereinigt wird.
Demnach entstehen fünf Teilproben, die zunächst ge
trennt extrahiert bzw. ausgeschüttelt oder umgelöst
werden, bis die so erhaltenen Lösungen vereinigt und
gemeinsam für die Analyse weiter aufgearbeitet werden
können. Nach der Analyse ist die Entnahmevorrichtung
wieder sorgfältig zu säubern.
Die bekannte Probenahmeapparatur besteht im wesentli
chen aus der Staubfiltrationseinheit, einem Kondensatabscheider,
der Adsorptionseinheit sowie eine Absaugvorrichtung
mit Gasuhr.
Der Kondensatabscheider besteht aus einem 2 l-Dreihals-
Kolben mit Ablaßhahn und zwei Normschliffen. In den äußeren
Schliffen befindet sich je ein Intensivkühler. Das
Meßgas strömt von oben durch den ersten Kühler (handelsübliche
Intensivkühler), passiert das Kondensatgefäß,
das sich in einer 2 l-Pilzheizhaube befindet, und strömt
dann durch einen Hochleistungskühler (3000 cm2 Kühlfläche).
Zur Abscheidung der Tröpfchen dient eine nachgeschaltete
Glashülse, die mit Raschigringen gefüllt ist.
Anschließend gelangt das Meßgas in eine Glaskartusche,
die mit 250 ml Adsorberharz gefüllt ist.
Die Vorrichtung ist äußerst kompliziert zu handhaben und
erfordert entsprechend qualifiziertes Fachpersonal. Das
Spülen und Arbeiten mit Aceton und Toluol erfordert
einen sorgfältigen Umgang mit diesen brennbaren Stoffen,
die außerdem möglichst nicht in die Atmosphäre gelangen
sollen. Die anschließenden Reinigungsarbeiten sind ebenfalls
sehr umständlich und erfordern jeweils einen Zeitaufwand
von mindestens einer Stunde.
Demnach stellt sich die Aufgabe, ein Probenahmeverfahren
für das Messen von PCDD und PCDF anzugeben, das bei denselben
Nachweisgrenzen wie das bekannte Verfahren einfacher
durchführbar ist, wobei die erforderlichen
Probegeräte auch leichter transportierbar sind.
Überraschend wurde gefunden, daß bei einer Probenahme
und Aufbereitung auf eine Kondensatsammlung verzichtet
werden kann. Es muß ein Adsorbens gewählt werden, das
die organischen Substanzen aus allen möglichen
Aggregatzuständen des "Originalabgases" quantitativ
adsorbiert.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe wird durch ein Verfahren
zur Probenahme ermöglicht, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß der Teilstrom des Abgases durch
einen inerten Staubfilterbereich und anschließend durch
einen Bereich, der mit einem Adsorbens gefüllt ist, das
mittel- und schwerflüchtige organische Substanzen auch
aus dem Kondensat quantitativ adsorbiert, geleitet wird
und anschließend die im Staubfilterbereich und am
Absorbens adsorbierten organischen Substanzen analysiert
werden.
Das Verfahren ist grundsätzlich anwendbar für die Pro
benahme gasförmiger und/oder staubgebundener mittel- und
schwerflüchtiger organischer Substanzen in Gas- oder Aerosolphasen,
wie z. B. Abgasen aus Feuerungsanlagen. Versuche
zeigen, daß das Verfahren insbesondere zur Analysenvorbereitung
auf polyhalogenierte Aromaten, wie
polychlorierte Benzole (PCBz)
polychlorierte Phenole (PCPh)
polychlorierte Biphenyle (PCB)
polychlorierte Dibenzo(p)dioxine (PCDD)
polychlorierte Dibenzofurane (PCDF)
polybromierte Dibenzo(p)dioxine (PBDD)
polybromierte Dibenzofurane (PBDF)
polybromierte und -chlorierte Dibenzo(p)dioxine (PBSDD)
polybromierte und -chlorierte Dibenzofurane (PBCDF)
polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH), anwendbar ist.
polychlorierte Benzole (PCBz)
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polybromierte und -chlorierte Dibenzofurane (PBCDF)
polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH), anwendbar ist.
Am Beispiel der Analyse auf PCDD und PCDF werden Verfahren
und Vorrichtung im folgenden beschrieben.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist
gekennzeichnet durch eine temperaturbeständige Sonde mit
einer Aufnahmeöffnung und einer erforderlichenfalls kühlbaren
Gasleitung, einer an die Gasleitung anschließbaren
Kartusche mit zwei Abteilungen und einer Ausgangsöffnung,
von der die zuerst durchlaufene Abteilung mit
einem inerten, unlöslichen Filtermaterial, z. B. Quarzwatte,
gefüllt ist, und bei der die zweite Abteilung mit
einem Adsorber, z. B. Adsorberharz mit multiretikularer
Struktur gefüllt ist. An die Ausgangsöffnung schließt
sich eine Leitung mit angeschlossener Saugpumpe an.
Verfahren und Vorrichtung zeichnen sich dadurch aus,
daß, anders als beim Verfahren des Standes der Technik,
bei der ebenfalls ein Adsorbens verwendet wird, dieses
im vorliegenden Verfahren dazu verwendet wird, ohne eine
Kondensatausscheidung durch umständliche Kühlverfahren
sämtliche Bestandteile mit einem Gehalt an PCDD und PCDF
zu adsorbieren, wobei sich herausgestellt hat, daß auch
im feuchten oder wäßrigen Zustand das Adsorbens sehr
wirksam ist und nach den bisherigen Ergebnissen sogar
besser und vollständiger die PCDF und PCDD adsorbiert
als beim herkömmlichen Verfahren.
In den beiden Abteilungen der Kartusche lassen sich über
99% der Dioxine und Furane adsorbieren und fixieren, so
daß sich die an die Probenahme folgende Analyse auf den
Inhalt der beiden Kartuschenabteilungen beschränken
kann. Die beiden Kartuschen sind dann ggfls. auch einfach
zu reinigen oder zu entsorgen, da sie lediglich aus
Glas bestehen.
Als Adsorbens haben sich bekannte synthetische, unlös
liche Polystyrol-Polymerisate und/oder -acrylate des
Typs Amberlite® XAD-2, XAD-4, XAD-7 und XAD-8 erwiesen.
Hierbei handelt es sich um Produkte der Firma E.
Merck, Darmstadt. Als preisgünstiges und leicht zu
handhabendes Produkt hat sich insbesondere Amberlite®
XAD-2 erwiesen.
Der Filterbereich wird vorzugsweise mit gestopfter
Quarzwatte oder Glasfasern, Glasfaserflachfiltern oder
anderen staubabscheidenden Matrizes gefüllt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der
Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung zeigt in schemati
scher Ansicht den Aufbau einer Probenahmeapparatur.
In einem Abgaskanal 1, der beispielsweise das Abgas
einer Müllverbrennungsanlage führt, wird ein Abgas in
Pfeilrichtung hindurchgeleitet. Der Abgaskanal 1 wird
begrenzt durch eine Kanalwandung 4. In der Kanalwan
dung 4 ist eine Öffnung 4′ vorhanden, auf die ein Ein
führstutzen 5 aufgesetzt ist. Die Öffnung 4′ kann bei
Bedarf durch eine (nicht dargestellte) Schließmuffe
auch geschlossen werden. In die Öffnung 4′ bzw. den
Einführstutzen 5 wird eine Sonde 3 eingeschoben. Die
Sonde ist als längliches Mantelrohr gestaltet. Je nach
Aufgabenstellung, Meßgasbedingungen und Anordnung der
Meßstelle kann die Sonde unterschiedlich ausgeführt
werden. Als Materialien kommen u. a. in Frage: Glas,
Quarz, PTFE-Kunststoffe, Titan oder Edelstahl. In der
Regel wird hochbeständiges Glas (DURAN) oder Quarzglas
verwendet. Derartige Sonden sind an sich bekannt. Je
nach Art des Einbaus im Meßquerschnitt, der Länge und
der mechanischen Beanspruchung der Sonde kann diese zu
sätzlich in einem Stützrohr geführt werden. Falls die
Probenahme isokinetisch erfolgen soll, ist eine Sonden
öffnung 2 vorzusehen, die gemäß VDI-Richtlinie 2066
zu montieren ist. Diese Richtlinie ist auch bei der
Auslegung des Sondenquerschnittes zu beachten.
Außerordentlich hohe Staubgehalte im Meßgas können die
Vorschaltung eines Vorabscheiders, wie z. B. Zyklon,
Filterkopf mit Quarzwatte, erforderlich machen. Ein
solcher Vorabscheider ist in dem Ausführungsbeispiel
nicht dargestellt.
Zur Konditionierung des Meßgases kann dieses aufge
heizt oder aber, üblicherweise, gekühlt werden. Hierzu
ist die Sonde mit einem Kühlmantel 7 versehen, der
über einen Kühlwasserein- und -auslaß 6 mit Kühlwasser
beschickt werden kann. Im Inneren der zylindrisch aus
geführten Sonde 3 befindet sich ein Glasinnenrohr 8,
das im vorderen Bereich an der gekrümmten Sondenöff
nung 2 endet, durch den gekühlten Bereich geführt ist
und bis an das außerhalb der Kanalwandung 7 reichende
Ende der Sonde bei 9 geführt ist. Dort befindet sich
ein Auslaß- und Übergangskrümmer 9. Dieser kann bei
entsprechender geometrische Gestaltung auch wegfallen.
Zwischen Auslaß- und Übergangskrümmer 9 und den nach
folgenden Einheiten kann erforderlichenfalls ein Ab
sperrhahn 14 eingebaut sein. Zur Vermeidung von Ablage
rungen ist das Glasinnenrohr möglichst strömungsgün
stig und kurz auszuführen.
Der durch die Sonde bzw. das Glasinnenrohr abgezogene
Teilstrom kann organische Komponenten in den folgenden
Aggregatzuständen bzw. in Matrizes eingebunden enthal
ten:
- - fest, als Partikel
- - an Partikeln adsorbiert (fest; flüssig; gasförmig)
- - flüssig, als Tröpfchen
- - im Kondensat gelöst
- - im Kondensat suspendiert oder emulgiert (als Parti kel; an Partikeln adsorbiert; flüssig; gelöst)
- - gasförmig.
Der Teilstrom mit den genannten Beladungen gelangt
durch den Auslaß- und Übergangskrümmer 9 in eine Kartu
sche 10, die vorzugsweise aus Glas besteht. Die Kartu
sche kann eine Trennwand 10′ enthalten, vorzugsweise
eine mit Perforationen versehene Glasplatte. In der
ersten Abteilung 11 der Kartusche 10 befindet sich ein
Filter zur Staubabscheidung, im vorliegenden Beispiel
gestopfte Quarzwatte.
Die Kartusche 10 ist als länglicher Glaszylinder ausge
führt. Diese Form und Materialauswahl ist jedoch nur
beispielshaft zu verstehen; beispielsweise sind auch
kugelförmige, quaderförmige etc. Kartuschenformen mög
lich. Anstelle von Glas können auch andere Materia
lien, beispielsweise Titan, verwendet werden. Anstelle
von Quarzwollefüllungen können auch Glasfasern oder
andere Materialien verwendet werden, die unlöslich
sind und sich gegenüber den abzuscheidenen Substanzen
inert verhalten.
Die zweite Abteilung der Kartusche 10 ist mit einem
synthetischen Adsorberharz mit multiretikularer Struk
tur gefüllt. Hierzu eignen sich beispielsweise poröse
Polymere, wie Produkte unter dem Markennamen Amberlite®
XAD, Carbopak®-C oder Tenax®-GC, die von verschiedenen
Herstellern im Handel sind. Es sollen aber nicht ausge
schlossen werden Polyurethan-Schäume, Silicagel oder
andere Adsorbentien, die in der Lage sind, organische
Komponenten quantitativ zu adsorbieren und zu desorbie
ren, ohne daß die adsorbierten Substanzen sich
ändern.
Bei der Auswahl und Anordnung von Filter- und Adsorber
materialien sind u. a. deren Strömungswiderstände und
Temperaturabhängigkeit der Adsorptionsleistung zu
berücksichtigen. Durch Kühlung des Adsorptionsmittels
kann die Adsorptionsleistung gesteigert werden. Ist
die volumenbezogene Kapazität begrenzt, so kann die
Verlängerung der Probenahmedauer durch Auswechseln der
Filter-Adsorber-Einheit ermöglicht werden. Dies kann
z. B. durch manuelles Auswechseln oder aber durch zeit
schaltuhrgesteuertes Umstellen auf weitere Filter-/Ad
sorber-Einheiten (Kartuschen) mit Hilfe von Mehrwegven
tilsystemen geschehen, wie dies an sich aus der Adsor
ber-Technik bekannt ist.
Als optimal hat sich eine Füllung der ersten Abteilung
mit Quarzwatte erwiesen, wobei pro 100 cm3 Volumen der
ersten Abteilung mit 10-50 g Quarzwatte gestopft
wurden. Die zweite Abteilung wurde vollständig mit dem
Adsorbens Amberlite® XAD-2 der Firma E. Merck, Darm
stadt, gefüllt. Die Einheit wurde bei einer Meßgastem
peratur zwischen 25°C und 150°C betrieben. An die
Kartusche 10 schließt sich eine Auslaßöffnung 13 an,
die im Fuße eines Kühlers 15 mündet.
Das Restgas fließt durch den Kühler 15. Das sich
abscheidende Kondensat und Wasser wird im Kondensatkol
ben 16 aufgefangen. Das befreite Gas fließt durch die
Leitung 17 zur Pumpe 19, wobei die Leitung durch einen
Absperrhahn 20 auch unterbrochen werden kann.
Die Trocknung kann noch verstärkt werden durch Entfer
nung der Restfeuchte mit Hilfe eines Trockenmittels,
z. B. Silicagel, in einem Trockenturm 21. Die Dimensio
nierung von Kühler und Trockenturm richtet sich nach
den erwarteten Meßgasbedingungen, u. a. der Temperatur
und dem Wassergehalt des Teilgasstromes.
Je nach vorgegebenen Absaugbedingungen (Gesamtvolumen,
Volumenstrom in Abhängigkeit von einzuhaltenden
Nachweisgrenzen und den Meßgasbedingungen sowie Randbe
dingungen der Meßaufgabe, z. B. einhaltende Isokinetik)
sind Gasfördersysteme mit einer Volumenstromregelung
in einem Bereich von ca. 0,1 bis 10 m3/Std - unter
Normbedingungen - einsetzbar. Von den Absaugeinrichtun
gen können beispielsweise eingesetzt werden:
- - Vakuummembran-Pumpe,
- - trockenlaufende bzw. Öl-Vakuum-Drehschieberpumpen,
- - Ejektorpumpen
- - Seitenkanalgebläse.
Der Volumenstrom kann durch den Absperrhahn 20 unter
Zuhilfenahme eines Druckmessers 18 manuell geregelt
werden.
Außerdem ist eine automatische Ventilsteuerung am Saug
stutzen der Pumpe 19 in Abhängigkeit von einem vorab
eingestellten Volumenstrom, z. B. über eine Differenz
druckmessung an einer Meßblende, Hitzedrahtanemometer,
Durchflußmesser mit elektromagnetischen Schaltkontak
ten oder ähnlichem möglich. Die Volumenstromregelung
kann auch rechnergestützt sein, wobei die Abhängigkeit
von sich änderndem Wirkdruck im Kanal über ein
entsprechendes Anemometer oder Staurohr im Kanal als
Parameter aufgenommen werden kann.
Die Bestimmung des Absaugvolumens unter
Berücksichtigung des Luftdurchsatzes sowie der
Temperatur an der Gasuhr 22 erfolgt mit einem zusätz
lich geschalteten Temperaturmesser 23. Derartige Meßin
strumente sind aber an sich bekannt und werden auch
bei den Vorrichtungen gemäß Stand der Technik ver
wendet. Es sei darauf hingewiesen, daß die Einzelteile
13 bis 23 an sich bekannt sind und auch je nach Meßauf
gabe variiert werden können.
Je nach Meßaufgabe wird das Meßgasvolumen auf einen be
stimmten Druck, Wassergehalt und eine bestimmte Tempe
ratur normiert. Sehr häufig wird der Bezug auf 1013
hPa, 0°C, trocken, gewählt. Bei den meisten Volumenbe
stimmungen ist eine nachträgliche Normierung des Meß
gasvolumens notwendig. Daher müssen, bei vorheriger
Trocknung des Meßgases, die Meßgastemperatur und der
Druck, gegen den das Volumenbestimmungssystem arbei
tet, parallel bestimmt werden. Demnach muß der Wasser
gehalt des Meßgases bekannt sein.
Die Probenahme wird durchgeführt, indem in die Sonde 3
ein frisches Glasinnenrohr 8 eingeführt wird. Es wird
auf 100%ige Dichtigkeit gegen Falschlufteinzug geach
tet. Als Dichtung kommen, je nach Meßgastemperatur,
Stopfbuchspackungen mit Mineralfaser- oder Teflonschnur
in Frage; auch flache Quetschdichtungen oder Simmer
ringe sind im Einsatz.
Die Sonde 3 wird am Meßpunkt durch Verschieben inner
halb des Einführstutzens 5 positioniert. Möglichst
direkt am Sondenrohr wird der Absperrhahn 14 ange
bracht, der bis zum Beginn der Messung geschlossen
bleibt. Nach der Montage aller übrigen Geräteteile
wird die Dichtigkeit der Apparatur überprüft, und zwar
bei einem Unterdruck von etwa 500 mbar. Dieser darf
während einer Minute nicht steigen.
Während der nun folgenden Probenahme werden Absaugvolu
menstrom und Meßgastemperatur am Volumenbestimmungssys
tem in regelmäßigen Abständen registriert.
Nach Beendigung der Probenahme wird die Pumpe 19 abge
schaltet und der Absperrhahn 14 am Sondenrohr geschlos
sen. Abgesaugte sowie evtl. zugeführte
Verdünnungsgasvolumina werden registriert. Angefalle
nes Kondensat im Kondensatkolben 16 kann abgepumpt und
verworfen werden.
Die Kartusche 10 wird vom System getrennt, das Glas
wird verschlossen und gegen Lichteinwirkung geschützt.
Das in den beiden Abteilungen der Kartusche enthaltene
Filter- und Adsorbens wird durch an sich bekannte wei
tere Aufarbeitung, in der Regel Extraktion, Aufschluß,
Reinigung, gaschromatographische Analyse in einem
Labor bearbeitet. Vergleichsmessungen haben ergeben,
daß in den übrigen Teilen der Apparatur praktisch
keine relevanten Mengen mehr an Adsorbat verblieben,
soweit es die zu analysierenden Mengen an PCDD und
PCDF betrifft.
Die Meßapparatur ist daher wieder einsatzbereit,
sobald eine neue Kartusche eingesetzt ist und das Glas
innenrohr 8 ersetzt worden ist. Es zeigt sich, daß das
Innere der Kartusche durchaus, da es unterhalb des Tau
punktes des Wassers temperaturmäßig gehalten ist,
feucht wird. Diese Feuchte beeinflußt das Meßergebnis
jedoch nicht negativ, sondern positiv. Die über viele
Stunden strömende Gasmenge bildet dann ein Gleichge
wicht an Restfeuchte innerhalb des Adsorbens im Kartu
scheninneren aus.
Es sei angemerkt, daß bei sehr vernachlässigbarem oder
sehr geringem Staubanteil, an dem sich die flüchtigen
Substanzen während des Filterns binden können, der
Staubfilter auch weggelassen werden kann. Die Probenah
mesonde kann bei entsprechenden Verhältnissen an der
Abnahmestelle ebenfalls weggelassen werden. Auch ist
möglich, die Reihenfolge zu wählen: Kartusche, Sonde,
Abzugsvorrichtungen.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der
zur Durchführung des Verfahrens verwendeten Vorrich
tung können wie folgt zusammengefaßt werden:
- (a) Das Verfahren ist nahezu unabhängig von der Abgastemperatur (0 bis 1000°C), vom Wassergehalt (bis über 300 g/m3) sowie Staubgehalt (bis über 1 g/m3) des Abgases.
- (b) Die Probenahmeapparatur ist einfach handhabbar.
- (c) Der Aufwand ist vergleichbar mit dem von Staubmessun gen. Der zeitliche Aufwand vor Ort verringert sich und damit auch die Probenahmekosten. Die Analysen kosten verringern sich ebenfalls, da die Extrakte nur aus einer oder maximal zwei Sammelphasen hergestellt werden müssen.
- (d) Für das Auswechseln von Glassondenrohr und Glaskar tusche mit Staubfilter und Adsorberharz für eine nachfolgende Messung benötigt man lediglich einige Minuten; hierdurch entfällt das aufwendige Reinigen der Apparatur vor Ort z. B. mit brennbaren Lösungs mitteln nach einer erfolgten Probenahme.
- (e) Da die abgasberührten Oberflächen der Probenahmeap paratur sich lediglich auf das Glas-Sondenrohr und die Glaskartuschen beschränkten, wird die Möglich keit einer Sekundärkontamination bzw. der Blindwert der Apparatur minimiert.
- (f) Anstelle von bis zu fünf verschiedenen Sammelmatri zes der herkömmlichen Verfahren (Sondenrohr, Staub filter, Kondensat, Adsorber, Spüllösung) ist hier nur eine Sammelmatrix (Kartusche mit Staubfilter und Adsorberharz) und ggfls. das Sondenrohr für die Ana lyse zu berücksichtigen.
- (g) Die Glaskartusche mit Staubfilter und Adsorbens kann z. B. in mit 13C-PCDF/D-Standards gespikter Form vom Analysenlabor verschickt werden; ein Spiken der Ap paratur vor Ort ist nicht mehr erforderlich.
- (h) Die Kosten der Probenahmeapparatur liegen z. T. um ein Vielfaches niedriger als bei den bisher bekannten Verfahren.
Ein besonderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, das
Verfahren auch kontinuierlich oder als Lang
zeitprobenahme durchzuführen. Es kann hiermit eine Dauer
überwachung durchgeführt werden. Beispielsweise können
zwei Kartuschen in Parallelzweigen angeordnet und so
durchströmt werden, daß nur je eine Kartusche durch
strömt wird. Durch sukzessives und zeitlich abgestimmtes
Auswechseln kann eine Langzeit- und Dauerüberwachung
durchgeführt werden.
Claims (11)
1. Verfahren zur Probenahme und Aufbereitung von Proben
aus Abgasen, die mittel- und schwerflüchtige Substanzen,
insbesondere polychlorierte Dibenzo(p)dioxine
(PCDD) und polychlorierte Dibenzofurane (PCDF), in
einer Gas- oder Aerosolphase enthalten, mit folgenden
Verfahrensschritten
- (a) Abziehen eines Teilstromes und Einleitung in einen Abscheidebereich, in dem die zu untersuchenden Substanzen aus dem Teilstrom in staubgebundener Form oder im Kondensat einem Abscheideprozeß unterworfen und fixiert werden,
- (b) nach Beendigung der Probenahme Extrahieren der abgeschiedenen Substanzen und Einleiten in eine Analysevorrichtung,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Teilstrom durch einen inerten Staubfilterbereich
und anschließend durch einen Bereich, der mit
einem Absorbens gefüllt ist, das mittel- und schwerflüchtige
organische Substanzen auch aus dem
Kondensat quantitativ adsorbiert, geleitet wird und
anschließend die im Staubfilterbereich und am
Absorbens adsorbierten organischen Substanzen
analysiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß vor Einleiten in den Filterbereich der
Gasteilstrom auf eine Temperatur T < 200°C gekühlt
wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 oder 2, mit einer temperaturbeständigen
Probenahmesonde (3), die eine Aufnahmeöffnung (2) und eine
Gasleitung (8) besitzt,
gekennzeichnet durch
eine an die Gasleitung (8) anschließbare Kartusche
(10) mit zwei Abteilungen (11, 12) und einer
Ausgangsöffnung, von der die zuerst durchlaufene
Abteilung (11) mit einem inerten, unlöslichen
Filtermaterial gefüllt ist
und bei der die zweite Abteilung (12) mit einem
synthetischen Adsorberharz gefüllt ist, das mittel-
und schwerflüchtige organische Substanzen auch aus
dem Kondensat quantitativ adsorbiert,
und durch eine an die Ausgangsöffnung sich anschließende
Leitung mit angeschlossener Saugpumpe (19).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gasleitung (8) kühlbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Probenahmesonde (3) kombiniert wird mit einer
Abscheideeinrichtung (Kartusche 10).
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß als Adsorbentien synthetische,
unlösliche Polystyrol-Polymerisate und/oder -Acrylate
verwendet werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß als Adsorberharz ein Styrol-Divinylbenzol-Copolymerisat
des Typs Amberlite® XAD-2 oder
Amberlite® XAD-4 verwendet wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß als Adsorberharz ein Acrylsäure-Ester des Typs
Amberlite® XAD-7 oder Amberlite XAD-8®
verwendet wird.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der inerte Filter
bereich (11) mit gestopfter Quarzwatte, Glasfasern,
Glasfaserflachfiltern oder Membranfiltern gefüllt
ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei
Kartuschen (10) in Parallelzweigen angeordnet sind,
von denen je eine durchströmbar ist, wobei durch
sukzessives Auswechseln eine Dauerüberwachung mit
entnehmbaren Kartuschen möglich ist.
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