VDI 3862 Blatt 4-2001 Gaseous emission measurement - Mesurement of formaldehyde by the AHMT method.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREMessen gasfrmiger EmissionenMessen von Formaldehyd nach demAHMT-VerfahrenGaseous emission measurementMeasurement of formaldehyde by theAHMT methodVDI 3862Blatt 4 / Part 4Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishKommission Reinhaltung der Luft (KRdL) im VDI und DIN Normenau

2、sschussArbeitsgruppe Messen von Aldehyden und PhenolenAusschuss EmissionsmessverfahrenVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 5VDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available from Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 20

3、01Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 13.04

4、0.20Mai 2001May 2001The draft of this guideline has been subject to public scrutinyafter announcement in the Bundesanzeiger (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 SeiteVorbemerku

5、ng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 42 Grundlage des Verfahrens . . . . . . . . . . . 53 Gerte und Chemikalien . . . . . . . . . . . . 53.1 Gerte fr die Probenahme . . . . . . . . . 53.2 G

6、erte fr die Analytik . . . . . . . . . . . 63.3 Chemikalien . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Aufbau der Probenahmeeinrichtung . . . . . 75 Durchfhren der Messung . . . . . . . . . . . 85.1 Probenahme und Probenaufbereitung . . . . 85.2 Analytische Bestimmung . . . . . . . . . . 86 Kalibrieren de

7、s Verfahrens . . . . . . . . . . . 96.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 96.2 Formaldehyd-Stammlsung . . . . . . . . . 96.3 Formaldehyd-Kalibrierstammlsung . . . . 106.4 Bestimmen der Kalibrierfunktion . . . . . . 106.5 Berechnen der absorbierten Formaldehyd-masse in der Gaswaschflasche

8、 . . . . . . . 117 Berechnen des Ergebnisses . . . . . . . . . . 118 Verfahrenskenngren . . . . . . . . . . . . . 128.1 Nachweis- und Bestimmungsgrenze . . . . 128.2 Standardabweichungen . . . . . . . . . . . 128.3 Querempfindlichkeiten . . . . . . . . . . . 138.4 Weitere Streinflsse . . . . . . . .

9、 . . . . 139 Qualittssicherung . . . . . . . . . . . . . . . 14Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Field of application. . . . . . . . . . . . . . . .

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

11、. . . . . . . . 75 Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.1 Sampling and sample treatment . . . . . . . 85.2 Analytical determination . . . . . . . . . . . 86 Calibration of the method . . . . . . . . . . . . 96.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96.2 Formaldehyde stoc

12、k solution. . . . . . . . . 96.3 Formaldehyde calibration stock solution. . . 106.4 Determination of calibration function . . . . 106.5 Calculation of the mass of absorbed formaldehyde in the gas wash bottle . . . . . 117 Calculation of result . . . . . . . . . . . . . . . 118 Performance characteri

13、stics . . . . . . . . . . 128.1 Limits of detection and determination . . . . 128.2 Standard deviations . . . . . . . . . . . . . . 128.3 Cross-sensitivities. . . . . . . . . . . . . . . 138.4 Other interferences . . . . . . . . . . . . . . 139 Quality assurance . . . . . . . . . . . . . . . . 14Bib

14、liography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Frhere Ausgabe: 12.99 Entwurf,deutschFormer edition: 12/99 draft, in German onlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2001 2 VDI 3862 Blatt 4 / Part 4Vorbeme

15、rkungIn der Kommission Reinhaltung der Luft (KRdL) imVDI und DIN Normenausschuss erarbeiten 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 i

16、n der Bundesrepublik Deutschland unddienen als Entscheidungshilfen bei der Erarbeitungund Anwendung von Rechtsvorschriften. Die Ar-beitsergebnisse der KRdL knnen ferner als gemein-samer deutscher Standpunkt in die europische tech-nische Regelsetzung bei CEN (Europisches Komi-tee fr Normung) und in d

17、ie internationale technischeRegelsetzung bei ISO (Internationale Organisationfr Normung) einflieen.Folgende Themenschwerpunkte werden in vier Fach-bereichen behandelt:Fachbereich I Umweltschutztechnik“Produktionsintegrierter Umweltschutz; Verfahrenund Einrichtungen zur Emissionsminderung;ganzheitlic

18、he Betrachtung von Emissionsminde-rungsmanahmen unter Bercksichtigung vonLuft, Wasser und Boden; Emissionswerte frStube und Gase; anlagenbezogene messtechni-sche Anleitungen; Handhabung brennbarerStube; Minderung der Exposition gegenber luft-fremden Stoffen am ArbeitsplatzFachbereich II Umweltmeteor

19、ologie“Ausbreitung von Luftverunreinigungen in der At-mosphre; strfallbedingte Freisetzungen; mikro-und mesoskalige Strmungsmodelle; Wechselwir-kung zwischen Atmosphre und Oberflchen; me-teorologische Messungen; angewandte Klimatolo-gie; Lufthygienekarten; human-biometeorologi-sche Bewertung von Kli

20、ma und Lufthygiene;bertragung meteorologischer DatenFachbereich 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; Umwelt

21、simulationFachbereich IVUmweltmesstechnik“Emissions- und 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 Commissi

22、on on Air Pollution Prevention of theVDI and DIN Standards Committee, experts fromscience, industry and administration, acting on theirown responsibility, draft VDI guidelines and DINstandards in the field of environmental protection.These describe the state of the art in science and tech-nology in

23、the Federal Republic of Germany and serveas a decision-making aid in the formulation and ap-plication of regulations and directives. KRdLs workmay also be considered the common German point ofview in the establishment of technical rules on theEuropean level by CEN (European Committee forStandardizat

24、ion) 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 emi

25、s-sion 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 inthe exposure to air pollutants in the workplace a

26、t-mosphereSubdivision II ”Environmental Meteorology“Dispersion of pollutants in the atmosphere; emis-sions from accidental releases; micro- and meso-scale flow models; interaction between the atmos-phere and surfaces; meteorological measurements;applied climatology; air pollution maps; human-biomete

27、orological evaluation of climate and airhygiene; transfer of meteorological dataSubdivision III ”Environmental Quality“Effects of air pollutants on man, fauna, flora, soil,materials, and the atmosphere; methods for themeasurement and evaluation of effects; determina-tion of microbial air pollutants

28、and their effects;olfactometry; environmental simulationSubdivision IV”Environmental Measurement Techniques“Techniques for source and ambient measurementsof inorganic and organic gases as well as particu-late matter; optical open-path measuring methods;measurement of indoor air pollutants, measure-m

29、ent of soil air pollutants; procedures for estab-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2001 VDI 3862 Blatt 4 / Part 4 3 von Referenzmaterialien; Prfplne fr Messge-rte; Validierungsverfahren; Messplanung; Aus

30、-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 einem f-fentlichen Einspruchsverfahren zu beteiligen. Durchdieses Verfahren wir

31、d sichergestellt, dass unter-schiedliche Meinungen vor Verffentlichung der end-gltigen Fassung bercksichtigt werden knnen.Die Richtlinien und Normen sind in sechs Bndendes VDI/DIN-Handbuches Reinhaltung der Luft zu-sammengefasst.EinleitungAldehyde stellen eine Verbindungsklasse teiloxidier-ter, orga

32、nischer Substanzen dar, die aufgrund der re-aktiven funktionellen Gruppe, der Carbonylgruppe,mehr oder minder schnell zu Folgeprodukten reagie-ren.Kurzkettige Aldehyde entstehen bei der unvollstndi-gen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen oderAlkoholen, wie z.B. in Feuerungsanlagen oder inOtto- bzw.

33、Dieselmotoren. Die Reaktivitt der Alde-hyde, insbesondere die des Formaldehyds (Metha-nal), wird grotechnisch bei der Synthese einigerKunststoffe genutzt. Die Polymerisation erfolgt je-doch nicht quantitativ, so dass bei der HrtungsphaseFormaldehyd entweichen kann.Aldehyde stellen bei der Bildung de

34、s Sommer-smogs“ wesentliche Ozonvorlufersubstanzen undZwischenprodukte dar. Neben der direkten Gesund-heitsschdlichkeit 1 wirken sie auch ber ihreReaktionsprodukte schdigend auf die Umwelt. Sogehren z.B. Peroxi- und Hydroperoxiradikale, die inKettenreaktionsystemen zu hohen Konzentrationender Photoo

35、xidantien, insbesondere von Ozon, fhrenknnen, zu den Folgeprodukten des photochemi-schen Abbaus der Aldehyde 2.Formaldehyd zeichnet sich durch seinen stechendenGeruch aus; selbst bei sehr geringen Konzentrationenreizt er die Schleimhute von Nase, Augen undAtemwegen. Fr Formaldehyd existiert ein Gren

36、z-wert fr die Luft am Arbeitsplatz (TRGS 900) G1sowie ein MAK-Wert 3, und von der WHO wird ein11) lishing reference material; test procedures formeasurement devices; validation procedures;measurement planning; evaluation methods; qual-ity assuranceThe guidelines and standards are first published asd

37、rafts. 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 be con-sidered before the final version is pub

38、lished.The guidelines and standards are published in the six-volume VDI/DIN Reinhaltung der Luft (Air Pollu-tion Prevention) manual.IntroductionAldehydes are a class of partially oxidized organiccompounds which, owing to the reactive functionalgroup, the carbonyl group, react rapidly at varyingrates

39、 to form secondary products.Short-chain aldehydes are formed in the incompletecombustion of hydrocarbons or alcohols, for examplein firing plants or gasoline or diesel engines. The re-activity of aldehydes, particularly formaldehyde(methanal), is utilized industrially in the synthesis ofsome plastic

40、s. However, polymerization is not quan-titative, so that aldehydes can escape during the cur-ing phase.Aldehydes are important ozone precursors and inter-mediates in the formation of ”summer smog“. In ad-dition to their direct hazard to health 1 they are alsohazardous to the environment via their de

41、gradationproducts. Thus, for example, peroxy and hydroper-oxy free radicals, which can lead to high concentra-tions of photooxidants, in particular ozone, in chain-reaction systems, are among the secondary productsof photochemical aldehyde breakdown 2.Formaldehyde distinguishes by a pungent aroma;ev

42、en at very low concentrations it irritates the mucousmembranes of the nose, eyes and respiratory path-ways. For formaldehyde a limit value for workplaceair (TRGS 900) G1 as well as a MAK value maxi-mum permissible workplace concentration1) exist1) MAK values are published by the ”Senatorial commissi

43、on for theexamination of hazardous working materials (Senatskommission zurPrfung gesundheitsschdlicher Arbeitsstoffe)“ of the German ScienceFoundation (DFG). The list of MAK values is annually checked andenlarged.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved

44、 Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2001 4 VDI 3862 Blatt 4 / Part 4Luftqualittsleitwert 4 angegeben. 1977 hat dasBundesgesundheitsamt fr die Formaldehydkonzent-ration in der Luft von Innenrumen einen Richtwertempfohlen 5; 6. Nach der ersten allgemeinen Ver-waltungsvorschrift zum Bundes-Immissio

45、nsschutz-gesetz (TA Luft) G2 ist die Emission fr Formalde-hyd limitiert.Das Blatt 1 der Richtlinienreihe VDI 3862 T1gibt Anleitungen zum Messen der kurzkettigen ali-phatischen Aldehyde nach dem MBTH-Verfahren(3-Methyl-2-benzothiazolinonhydrazon). Die Alde-hyde werden in Summe bestimmt. Die Ansprech-

46、empfindlichkeit des MBTH gegenber den einzelnenAldehyden ist unterschiedlich.In der Richtlinie VDI 3862 Blatt 2 T2 wird ein Ver-fahren vorgestellt, das es ermglicht, aliphatischeund aromatische Aldehyde und Ketone als Einzel-komponenten zu erfassen. Die Substanzen werdenmit 2,4-Dinitrophenylhydrazin

47、 in der Absorptions-lsung (Acetonitril) in Gaswaschflaschen zu den ent-sprechenden Hydrazonen umgesetzt und als Einzel-komponenten quantifiziert. Die Absorptionslsungwird mittels Hochleistungsflssigkeitschromatogra-phie (HPLC) analysiert.In der Richtlinie VDI 3862 Blatt 3 T3 wird ein Ver-fahren vorg

48、estellt, das es ermglicht, dieselben Alde-hyde und Ketone einzeln zu erfassen. Die Substanzenwerden in Kartuschen mit 2,4-Dinitrophenylhydrazin(DNPH) auf festem Sorptionsmaterial zu den ent-sprechenden Hydrazonen umgesetzt. Nach Elutionmit Acetonitril werden die Einzelkomponenten miteinem HPLC-Gert

49、analysiert. Auf Grund des be-grenzten Aufnahmevermgens fr Aldehyde undKetone eignet sich dieses Verfahren hauptschlichzur Messung an verdnnten Abgasen oder von gerin-gen Probenahmemengen.Im vorliegenden Blatt 4 wird eine Formaldehyd-Bestimmungsmethode nach dem AHMT-Verfahrenbeschrieben. Die Umsetzung des Formaldehyds er-folgt nicht wie bei den anderen bekannten Verfahrenim sauren, sondern im alkalischen Medium. Dies bie-tet bei Messu