VDI 3862 Blatt 3-2000 Gaseous emission measurement - Measurement of aliphatic and aromatic aldehydes and ketones by DNPH method - Cartridges method.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREMessen gasfrmiger EmissionenMessen aliphatischer und aromatischer Aldehydeund Ketone nach dem DNPH-VerfahrenKartuschen-MethodeGaseous emission measurementMeasurement of aliphatic and aromatic aldehydesand ketones by DNPH methodCartridges methodVDI 3862Blatt 3 / Part 3Ausg.

2、deutsch/englischIssue German/EnglishKommission Reinhaltung der Luft (KRdL) im VDI und DIN NormenausschussArbeitsgruppe Messen von Aldehyden und Phenolen (E)im Ausschuss EmissionsmessverfahrenVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 5VDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available from Beuth Verlag G

3、mbH, 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 dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffe

4、ntlichen 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 Bundesanzeiger (Federal Gazette).No guarantee can be given with respect to t

5、he English transla-tion. The German version of this guideline shall be taken asauthoritative.Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 42 Grundlage des Verfahrens . . . . .

6、 . . . . . . 53 Gerte und Chemikalien . . . . . . . . . . . . 53.1 Gerte fr die Probenahme . . . . . . . . . 53.2 Gerte fr die Analyse. . . . . . . . . . . . 63.3 Chemikalien . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Aufbau der Probenahmeeinrichtung . . . . . 75 Durchfhren der Messung . . . . . . . . . .

7、 . 85.1 Probenahme und Probenaufbereitung . . . . 85.2 Chromatographische Bestimmung . . . . . 96 Kalibrieren des Verfahrens . . . . . . . . . . . 136.1 Identifizieren der Substanzen . . . . . . . . 136.2 Kalibrieren des analytischenVerfahrensschrittes. . . . . . . . . . . . . . 136.3 Routineberprfu

8、ng des analytischen Verfahrensschrittes. . . . . . . . . . . . . . 167 Berechnen des Ergebnisses . . . . . . . . . . 178 Verfahrenskenngren . . . . . . . . . . . . . 188.1 Nachweis- und Bestimmungsgrenzen. . . . 188.2 Standardabweichungen und Wieder-findungsraten aus Ringversuchen . . . . . . 198.3

9、Querempfindlichkeiten . . . . . . . . . . . 209 Qualittssicherung . . . . . . . . . . . . . . . 21Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Field of applicat

10、ion. . . . . . . . . . . . . . . . 42 Principle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Apparatus and reagents. . . . . . . . . . . . . 53.1 Sampling apparatus. . . . . . . . . . . . . . 53.2 Analytical apparatus . . . . . . . . . . . . . 63.3 Reagents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

11、Sampling set-up . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.1 Sampling and sample preparation . . . . . . 85.2 Chromatographic determination . . . . . . . 96 Calibration of the method . . . . . . . . . . . . 136.1 Identification of substances. . . . .

12、. . . . . 136.2 Calibration of the analytical step . . . . . . . 136.3 Routine testing of the analytical step. . . . . 167 Calculation of result . . . . . . . . . . . . . . . 178 Performance characteristics . . . . . . . . . . 188.1 Limits of detection and determination . . . . 188.2 Standard deviat

13、ions and recovery rates from interlaboratory tests. . . . . . . . . . . 198.3 Cross-sensitivities. . . . . . . . . . . . . . . 209 Quality assurance . . . . . . . . . . . . . . . . 21Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Frhere Ausgabe: 10.99 Entwurf,deutschFormer edition: 10/99 d

14、raft, in German onlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 2 VDI 3862 Blatt 3 / Part 3VorbemerkungIn der Kommission Reinhaltung der Luft (KRdL) imVDI und DIN Normenausschuss erarbeiten Fach-leute aus Wissens

15、chaft, 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 Anwendung von Rechts- un

16、d 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 fr Normung) ein.Folgende

17、Themenschwerpunkte werden in vier Fach-bereichen behandelt:Fachbereich I Umweltschutztechnik“Produktionsintegrierter Umweltschutz; Verfahrenund Einrichtungen zur Emissionsminderung;ganzheitliche Betrachtung von Emissionsminde-rungsmanahmen unter Bercksichtigung vonLuft, Wasser und Boden; Emissionswe

18、rte 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 derAtmosphre; strfallbedingte Fr

19、eisetzungen;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 DatenFachbereich III Umweltqualitt

20、“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 Immissionsmesstechnik fr

21、 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 Committee (KRdL) ex-perts

22、from science, industry and administration, act-ing on their own responsibility, establish guidelinesVDI 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 a decision-making aid in

23、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) and on the international l

24、evel 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-sion control; overall consid

25、eration 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-sphere, environmental industri

26、al 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 climatology; air pollution maps;

27、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 of effects;determination o

28、f 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 measurementmethods; measurement

29、 of indoor air pollutants,measurement of soil air pollutants; procedures forB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 VDI 3862 Blatt 3 / Part 3 3 von Referenzmaterialien; Prfplne fr Mess-gerte; Validierungs

30、verfahren; 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 Einspruchsverfahren zu beteiligen.D

31、urch 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.EinleitungAldehyde und Ketone stellen eine Verbind

32、ungsklasseteiloxidierter, organischer Substanzen dar, die infolgeder reaktiven funktionellen Gruppe, der Carbonyl-gruppe, mehr oder minder schnell zu Folgeproduktenreagieren.Kurzkettige Aldehyde und Ketone entstehen bei derunvollstndigen Verbrennung von Kohlenwasser-stoffen oder Alkoholen, wie z.B.

33、bei Feuerungsanla-gen oder Otto- bzw. Dieselmotoren. Die Reaktivittder Aldehyde, besonders des Formaldehyds (Metha-nal), wird grotechnisch bei der Synthese einigerKunststoffe genutzt. Die Polymerisation erfolgt je-doch nicht quantitativ, so dass bei der HrtungsphaseAldehyde entweichen knnen.Aldehyde

34、 und Ketone stellen bei der Bildung desSommersmogs“ wichtige Ozonvorlufersubstanzenund Zwischenprodukte dar. Neben der direkten Ge-sundheitsschdlichkeit 1 wirken sie auch ber ihreAbbauprodukte schdigend auf die Umwelt. So ge-hren z.B. Peroxi- und Hydroperoxiradikale, die inKettenreaktionssystemen zu

35、 hohen Konzentrationender Photooxidantien, insbesondere von Ozon, fhrenknnen, zu den Folgeprodukten des photochemi-schen Abbaues der Aldehyde 2.Die niederen Aldehyde zeichnen sich durch stechen-den Geruch aus; selbst bei sehr geringen Konzentra-tionen reizen sie die Schleimhute von Nase, Augenund At

36、emwegen. Fr einige Komponenten existierenMAK-Werte, die in den Technischen Regeln fr Ge-fahrstoffe (TRGS 900) verffentlicht sind 3 und fr11establishing reference material; test procedures formeasurement devices; validation procedures;measurement planning; evaluation methods; qual-ity assuranceThe gu

37、idelines and standards are first published asdrafts. These are announced in the Bundesanzeiger(Federal Gazette) and in professional publications inorder to give all interested parties the opportunity toparticipate in an official objection procedure. Thisprocedure ensures that differing opinions can

38、be con-sidered before the final version is published.The guidelines and standards are published in the six-volume VDI/DIN Reinhaltung der Luft (Air Pollu-tion Prevention) manual.IntroductionAldehydes and ketones are a class of partially oxi-dized organic compounds which, owing to the reac-tive funct

39、ional group, the carbonyl group, react rap-idly at varying rates to form secondary products.Short-chain aldehydes and ketones are formed in theincomplete combustion of hydrocarbons or alcohols,for example in firing plants or gasoline or diesel en-gines. The reactivity of aldehydes, particularly for-

40、maldehyde (methanal), is utilized industrially in thesynthesis of some plastics. However, polymerizationis not quantitative, so that aldehydes can escape dur-ing the curing phase.Aldehydes and ketones are important ozone precur-sors and intermediates in the formation of ”summersmog“. In addition to

41、their direct hazard to health 1they are also hazardous to the environment via theirdegradation products. Thus, for example, peroxy andhydroperoxy free radicals, which can lead to highconcentrations of photooxidants, in particular ozone,in chain-reaction systems, are among the secondaryproducts of ph

42、otochemical aldehyde breakdown 2.The lower aldehydes are distinguished by a pungentaroma; even at very low concentrations they irritatethe mucous membranes of the nose, eyes and respira-tory pathways. For some components, MAK valuesmaximum permissible workplace concentration1),which are published in

43、 the Technical Rules for Haz-1) MAK values are published by the ”Senatorial commission for theexamination of hazardous working materials (Senatskommission zurPrfung gesundheitsschdlicher Arbeitsstoffe)“ of the German ScienceFoundation (DFG). The list of MAK values is annually checked andenlarged.B55

44、EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 4 VDI 3862 Blatt 3 / Part 3Formaldehyd wird von der WHO ein Luftqualitts-leitwert angegeben 4.Nach TA Luft 5 ist die Emission von Formaldehydund Acetaldehyd sowie von weit

45、eren Aldehyden undauch Ketonen limitiert.Das Blatt 1 der Richtlinienreihe VDI 3862 6 gibtAnleitungen zum Messen der kurzkettigen aliphati-schen Aldehyde nach dem MBTH-Verfahren (3-Me-thyl-2-benzothiazolinonhydrazon). Die Aldehydewerden in Summe bestimmt. Die Ansprechempfind-lichkeit des MBTH gegenbe

46、r den einzelnen Alde-hyden ist unterschiedlich. Die Methode eignet sichinsbesondere zum Messen der Formaldehyd-Emis-sionen.Im Blatt 2 7 wird ein Verfahren vorgestellt, das esermglicht, aliphatische und aromatische Aldehydeund Ketone als Einzelkomponenten zu erfassen. DieSubstanzen werden mit 2,4-Din

47、itrophenylhydrazin inder Absorptionslsung (Acetonitril) in Gaswaschfla-schen zu den entsprechenden Hydrazonen umgesetztund als Einzelkomponenten quantifiziert. Die Ab-sorptionslsung wird direkt mit Hochleistungsfls-sigkeitschromatographie (HPLC) analysiert.Im vorliegenden Blatt 3 wird ein Verfahren

48、vorge-stellt, das es ermglicht, dieselben Aldehyde und Ke-tone einzeln zu erfassen. Die Substanzen werden inKartuschen mit 2,4-Dinitrophenylhydrazin (DNPH)auf festem Sorptionsmaterial zu den entsprechendenHydrazonen umgesetzt. Nach Elution mit Acetonitrilwerden die Einzelkomponenten mit einem HPLC-G

49、ert analysiert. Aufgrund des begrenzten Aufnah-mevermgens fr Aldehyde und Ketone eignet sichdieses Verfahren hauptschlich zur Messung an ver-dnnten Abgasen oder von geringen Probenahme-mengen.1 AnwendungsbereichDas beschriebene Verfahren ist fr die Bestimmungvon Formaldehyd und hheren Aldehyden sowieauch Ketonen in verdnnten Abgasen von z.B. Ver-brennungsmotoren sowie in Abgasen aus z.B. Kunst-stoff-, Spanplattenherstellungs-, Textil-, Tierve