VDI 2457 Blatt 5-2000 Gaseous emission measurement - Chromatographic determination of organic compounds - Sampling in gas vessels gas chromatographic analysis.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREMessen gasfrmiger EmissionenChromatografische Bestimmung organischer VerbindungenProbenahme mit Gassammelgefen,gaschromatografische AnalyseGaseous emission measurementChromatographic determination of organic compoundsSampling in gas vessels,gas chromatographic analysisVDI 2

2、457Blatt 5 / Part 5Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishKommission Reinhaltung der Luft (KRdL) im VDI und DIN NormenausschussArbeitsgruppe Mehrkomponentenmessung organischer Verbindungen Chromatografische Verfahrenim Ausschuss EmissionsmessverfahrenVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 5V

3、DI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available from Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDer Entwurf dies

4、er Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 13.040.20Dezember 2000December 2000The draft of this guideline has been subject to public scrutinyafter announcement in the Bundesanzeige

5、r (Federal Gazette).No guarantee can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this guideline shall be taken asauthoritative.Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Grundlage des Verfah

6、rens . . . . . . . . . . . 32 Gerte und Betriebsmittel . . . . . . . . . . . 42.1 Gerte zur Probenahme . . . . . . . . . . . 42.2 Gerte zur Analyse . . . . . . . . . . . . . 62.3 Betriebsmittel und Chemikalien. . . . . . . 63 Durchfhrung der Messung . . . . . . . . . . 73.1 Aufbau der Probenahmeeinr

7、ichtung. . . . . 73.2 Probenahme . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.3 Analytische Bestimmung . . . . . . . . . . 104 Kalibrieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124.1 Kalibrieren mit externem Standard (fr Variante 1). . . . . . . . . . . . . . . . 124.2 Kalibrieren mit internem Standard (

8、fr Variante 2). . . . . . . . . . . . . . . . 135 Berechnen des Ergebnisses . . . . . . . . . . 165.1 Auswertung fr Variante 1. . . . . . . . . . 165.2 Auswertung fr Variante 2. . . . . . . . . . 166 Verfahrenskenngren . . . . . . . . . . . . . 177 Praktische Hinweise . . . . . . . . . . . . . . 188

9、 Einsatzmglichkeit und Qualittssicherung . 208.1 Einsatzmglichkeit . . . . . . . . . . . . . 208.2 Qualittssicherung . . . . . . . . . . . . . . 20Anhang A Verfahrenskenngren . . . . . . . . . 22A1 Analysenbeispiele . . . . . . . . . . . . . . 22A2 Lagerfhigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . 24A3

10、Wiederholstandardabweichung . . . . . . . 24Anhang B Herstellung von Kalibriergasen . . . . 29Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Principle. . . . . .

11、. . . . . . . . . . . . . . . . 32 Apparatus and reagents. . . . . . . . . . . . . 42.1 Sampling apparatus. . . . . . . . . . . . . . 42.2 Analytical apparatus . . . . . . . . . . . . . 62.3 Reagents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Measurement procedure . . . . . . . . . . . . 73.1 Sampling

12、 system . . . . . . . . . . . . . . . 73.2 Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.3 Analytical determination . . . . . . . . . . . 104 Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124.1 Calibration using an external standard (for Variant 1). . . . . . . . . . . . . . . . . 124.2 C

13、alibration using an internal standard(for Variant 2). . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Calculation of result . . . . . . . . . . . . . . . 165.1 Evaluation for Variant 1 . . . . . . . . . . . 165.2 Evaluation for Variant 2 . . . . . . . . . . . 166 Method performance data . . . . . . . . . . . .

14、177 Practical notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 Possible applications and quality assurance .208.1 Possible applications . . . . . . . . . . . . . 208.2 Quality assurance . . . . . . . . . . . . . . . 20Annex A Method variants . . . . . . . . . . . . . 22A1 Analytical examples . . . . .

15、. . . . . . . . 22A2 Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24A3 Standard deviations for repeated measurements. . . . . . . . . . . . . . . . . 24Annex B Production of calibration gases . . . . . 29Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Frhere Ausgabe: 12.98 Entwurf,deutsc

16、hFormer edition: 12/98 draft, in German onlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 2 VDI 2457 Blatt 5 / Part 5VorbemerkungIn der Kommission Reinhaltung der Luft (KRdL) imVDI und DIN Normenausschuss erarbeite

17、n Fach-leute aus Wissenschaft, Industrie und Verwaltung infreiwilliger Selbstverantwortung VDI-Richtlinienund DIN-Normen zum Umweltschutz. Diese be-schreiben den Stand der Technik bzw. Stand der Wis-senschaft in der Bundesrepublik Deutschland unddienen als Entscheidungshilfen bei der Erarbeitungund

18、Anwendung von Rechts- und Verwaltungsvor-schriften. Die Arbeitsergebnisse der KRdL flieenferner als gemeinsamer deutscher Standpunkt in dieeuropische technische Regelsetzung bei CEN(Europisches Komitee fr Normung) und in dieinternationale technische Regelsetzung bei ISO(Internationale Organisation f

19、r Normung) ein.Folgende Themenschwerpunkte werden in vier Fach-bereichen behandelt:Fachbereich I Umweltschutztechnik“Produktionsintegrierter Umweltschutz; Verfahrenund Einrichtungen zur Emissionsminderung;ganzheitliche Betrachtung von Emissionsminde-rungsmanahmen unter Bercksichtigung vonLuft, Wasse

20、r und Boden; Emissionswerte frStube und Gase; anlagenbezogene messtechni-sche Anleitungen; Handhabung brennbarerStube; Minderung der Exposition gegenber luft-fremden Stoffen am Arbeitsplatz; Umweltschutz-kostenrechnungFachbereich II Umweltmeteorologie“Ausbreitung von Luftverunreinigungen in derAtmos

21、phre; strfallbedingte Freisetzungen;mikro- und mesoskalige Windfeldmodelle; Wech-selwirkung zwischen Atmosphre und Oberfl-chen; meteorologische Messungen; angewandteKlimatologie; Lufthygienekarten; human-bio-meteorologische Bewertung von Klima und Luft-hygiene; bertragung meteorologischer DatenFachb

22、ereich III Umweltqualitt“Wirkung von Luftverunreinigungen auf Mensch,Tier, Pflanze, Boden, Werkstoffe und Atmosphre;wirkungsbezogene Mess- und Erhebungsverfah-ren; Erfassung und Wirkung mikrobieller Luftver-unreinigungen; Olfaktometrie; UmweltsimulationFachbereich IVUmweltmesstechnik“Emissions- und

23、Immissionsmesstechnik fr anor-ganische und organische Gase sowie fr Partikel;optische Fernmessverfahren; Messen von Innen-raumluftverunreinigungen; Messen von Boden-luftverunreinigungen; Verfahren zur HerstellungPreliminary noteIn the Commission on Air Pollution Prevention ofVDI and DIN Standards Co

24、mmittee (KRdL) ex-perts from science, industry and administration, act-ing on their own responsibility, establish VDI guide-lines and DIN standards in the field of environmentalprotection. These describe the state of the art in sci-ence and technology in the Federal Republic of Ger-many and serve as

25、 a decision-making aid in the pre-paratory stages of legislation and application of legalregulations and ordinances. KRdLs working resultsare also considered as the common German point ofview in the establishment of technical rules on theEuropean level by CEN (European Committee forStandardization)

26、and on the international level byISO (International Organization for Standardization).The following topics are dealt with in four subdivi-sions: Subdivision I ”Environmental Protection Techniques“Integrated pollution prevention and control for in-stallations; procedures and installations for emis-si

27、on control; overall consideration of measures foremission control with consideration given to theair, water and soil; emission limits for dusts andgases; plant-related measurement instructions; thesafe processing of combustible dusts; reduction ofexposure to air pollutants in the workplace atmo-sphe

28、re, environmental industrial cost accountingSubdivision II ”Environmental Meteorology“Dispersion of pollutants in the atmosphere; emis-sions from accidental releases; micro- and meso-scale wind field models; interaction between theatmosphere and surfaces; meteorological measure-ments; applied climat

29、ology; air pollution maps;human-biometeorological evaluation of climateand air hygiene; transfer of meteorological dataSubdivision III ”Environmental Quality“Effects of air pollutants on man, farm animals, veg-etation, soil, materials, and the atmosphere; meth-ods for the measurement and evaluation

30、of effects;determination of microbial air pollutants and theireffects; olfactometry; environmental simulation Subdivision IV”Environmental Measurement Techniques“Techniques for emission and ambient air measure-ments of inorganic and organic gases as well asparticulate matter; optical open-path measu

31、rementmethods; measurement of indoor air pollutants,measurement of soil air pollutants; procedures forB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 VDI 2457 Blatt 5 / Part 5 3 von Referenzmaterialien; Prfplne f

32、r Mess-gerte; Validierungsverfahren; Messplanung; Aus-werteverfahren; QualittssicherungDie Richtlinien und Normen werden zunchst alsEntwurf verffentlicht. Durch Ankndigung im Bun-desanzeiger und in der Fachpresse erhalten alle inte-ressierten Kreise die Mglichkeit, sich an einemffentlichen Einspruch

33、sverfahren zu beteiligen.Durch dieses Verfahren wird sichergestellt, dassunterschiedliche Meinungen vor Verffentlichung derendgltigen Fassung bercksichtigt werden knnen.Die Richtlinien und Normen sind in sechs Bndendes VDI/DIN-Handbuches Reinhaltung der Luft zu-sammengefasst.EinleitungDie Richtlinie

34、 VDI 2457 gibt Anleitungen zur Mes-sung der Emissionskonzentrationen gasfrmiger or-ganischer Luftverunreinigungen. Blatt 1 dieser Richt-linienreihe behandelt die Grundlagen der Probe-nahme, Probenaufbereitung und der chromatografi-schen Bestimmung. Die Folgebltter beschreibenAnwendungsbeispiele erpr

35、obter Verfahren, die sichvornehmlich an der Probenahmetechnik orientieren.Sicherheitshinweis: Beim Umgang mit Chemikalien, Druckgas-flaschen u.a. sind die einschlgigen Bestimmungen des Arbeits-schutzes zu beachten.1 Grundlage des VerfahrensGasprobenahmen mit Gassammelgefen (GSG)sind altbewhrt. In Ve

36、rbindung mit chromatografi-schen Bestimmungsverfahren knnen fr Emissions-messungen relativ niedrige Erfassungsgrenzen er-reicht werden, wenn von dem begrenzten Proben-volumen ein entsprechend groer Anteil fr dieanalytische Bestimmung eingesetzt wird.Im Folgenden werden zwei Verfahrensvarianten mitev

37、akuierten GSGs als Beispiele dargestellt. In Vari-ante I (siehe Abschnitt 3.3.1) wird fr Emissions-messungen niedrig siedender Komponenten (Kp2l/minEntnahmesondemit T-Stck; aus Glas, Edelstahl o. korrosionsbe-stndigem, wechselwirkungsarmem Material, Innen-durchmesser 3 mm; ggf. mit Feinstaubfilter,

38、ggf.beheizt.T-Stcktotvolumenarm, z.B. siehe Detailzeichnung Bild 2c.2.2 Gerte zur AnalyseGaschromatografausgerstet mit Flammenionisationsdetektor (FID),ggf. in Kombination mit anderen DetektorenInjektionsspritzenz.B. mit 10 l Inhalt fr Lsungen bzw. 1 bis 5 ml In-halt (gasdicht) fr GasinjektionenTren

39、nsulenfr Variante 1:z.B. Widebore-Kapillarsulen (auch z.B. PLOT4)-Sulen) oder gepackte Sulenfr Variante 2:Kapillarsulen; die Auswahl der Trennsule richtetsich nach der Zusammensetzung der Proben. Es musseine ausreichende Trennung aller zu bestimmendenund eine hinreichende Abtrennung der strendenKomp

40、onenten gewhrleistet sein.Registrier- bzw. Auswerteeinheitsie muss die Messsignale zur Begutachtung desChromatogramms analog darstellen und quantitativauswerten knnenzustzlich fr Variante 2:WaageAblesegenauigkeit 0,1 g; zur Volumenbestimmungder GSGs durch Differenzwgung der leeren undwassergefllten

41、GSGs, Belastbarkeit z.B. 1 kg (beiVerwendung von GSGs mit einem Volumen von500 ml)2.3 Betriebsmittel und Chemikalien2.3.1 Gase zum Betrieb des GaschromatografenTrgergasz.B. Helium, Reinheit 99,995 %4) Porous layer open tubular“-Sulen; SchichtkapillarsulenPumpfor delivering the sample gas: flow rate

42、2 l/minSampling probewith T-piece; made of glass, stainless steel or similarcorrosion-resistant low-reactivity material, inner di-ameter 3 mm; if necessary equipped with fine dustfilter, optionally heated.T-piecelow dead volume, for example see detailed drawingin Figure 2c2.2 Analytical apparatusGas

43、 chromatographequipped with flame ionization detector (FID), op-tionally combined with other detectorsInjection syringese.g. of 10 l capacity for solutions or 1 to 5 ml ca-pacity (gas-tight) for gas injectionsSeparation columnsfor Variant 1:e.g. wide bore capillary columns (also, for examplePLOT 4)

44、columns) or packed columnsfor Variant 2:capillary columns; the choice of separating columnswill depend on the sample composition. Adequateseparation of all components to be determined andsufficient separation from interfering componentsmust be ensured.Recording and evaluation unitto assess the chrom

45、atogram, it must be capable ofgiving an analog depiction of the measurement sig-nals and of quantitatively evaluating themin addition for Variant 2:Balancecapable of being read to the nearest 0,1 g; for volu-metric determination of the samplers by differentialweighing of the empty and water-filled s

46、amplers,load-bearing capacity for example 1 kg (when sam-plers having a volume of 500 ml are used)2.3 Reagents2.3.1 Gases for operating the gas chromatographCarrier gase.g. helium, purity 99,995 %4) Porous layer open tubular columnsB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08

47、Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 VDI 2457 Blatt 5 / Part 5 7 Brenngase fr FIDWasserstoff, Reinheit 99,995 %, und synthetischeLuft (frei von Kohlenwasserstoffen)Betriebsgasez.B. fr einen ECD nach Herstellerangaben2.3.2 ChemikalienReferenzsubstanzenfr Kalibrierlsunge

48、n und -gase; die Auswahl richtetsich nach der Messaufgabezustzlich fr Variante 2:Extraktionsmittelhchstmglicher Reinheit; zur Extraktion der Mess-komponenten aus dem GSG. Die Auswahl richtetsich nach der Messaufgabe; vorzugsweise wirdDiethylether verwendet, aber auch andere geeigneteLsemittel, z.B.

49、Methanol, sind mglichinterner Standarddie Auswahl des internen Standards ist der Messauf-gabe anzupassen, z.B. Lsung von Cyclododecanund 1-Chlorhexan im Extraktionsmittel, Massenkon-zentration dem Messbereich angepasst.Es werden z.B. je 250 mg der Standards in 100 mlExtraktionsmittel gelst. 8 l der Lsung enthalten je20 g Cyclododecan und 1-Chlorhexan. Die Lsun-gen sind in verschlossenen Braunglasflaschen mitSchlif