Technische
Universität Darmstadt
Institut für Massivbau
Baustoffe, Bauphysik, Bauchemie
Teilprojekt
A/03
Grenzwerte
von Schadstoffen in Materialien, welche für die Wiederverwertung
aufbereitet werden sollen
Zwischenbericht
Stand Februar 1998
| Verfasser: | Prof. Dr.-Ing. P. Grübl Dipl.-Ing. R. Hög |
1 Einleitung
Die Aufgabe dieses Projektes ist die Erstellung einer Liste, welche die im rezyklierten Zuschlag unerwünschten Schadstoffe benennt und deren maximal zulässige Konzentrationen vorschlägt.
2 Liste der zu analysierenden Stoffe und Analyseverfahren
Für einzelne Stoffe oder Stoffgruppen werden in Tabelle 1 maximal zulässige Werte und Verfahren zu ihrer Analyse gegeben. Die Werte gelten für das Eluat des rezyklierten Zuschlags, welches in Anlehnung an das Verfahren DEV S4 (DIN 38414-S4) aus dem Material im Anlieferungszustand gewonnen wird.
| Tabelle 1: | Maximal zulässige Konzentration und Analyseverfahren von Schadstoffen |
Im folgenden werden die in den Normen aufgeführten Analysenverfahren kurz vorgestellt. Anschließend werden die unteren Konzentrationsgrenzen des zu untersuchenden Stoffes für das jeweilige Analysenverfahren angegeben.
Atomabsorptions-Spektroskopie
Die Atomabsorptions-Spektroskopie beruht auf dem Prinzip, daß ein durch ein energetisch angeregtes Atom emittiertes Lichtquant von einem nichtangeregten Atom des gleichen Elements absorbiert werden kann. Ein Schema zur Nutzung dieses Effektes für analytische Zwecke zeigt Abb. 1.
| Abb. 1: | Schema eines Atomabsorptions-Flammenphotometer [12] |
Die Intensität der von einer Standardquelle ausgehenden Strahlung des betreffenden Elementes wird durch die Absorption der Strahlung von in der Gasphase befindlichen Atome abgeschwächt. Diese Abschwächung ist proportional zur Konzentration der Atome in der zu untersuchenden Lösung.
Nachteil dieser Analysemethode ist, daß Elemente nur sequentiell und damit zeitintensiv analysiert werden können.
Atomemissionsspektrometrie mit induktiv gekoppelten Plasma (ICP-OES)
Die optische Emissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma hat zur Grundlage, daß Atome im energetisch angeregten Zustand Strahlung bestimmter Energie emittieren, um in den energetischen Grundzustand zu gelangen. Das Verfahren unterscheidet sich von der AAS darin, daß die emittierte Strahlung direkt zur quantitativen Analyse genutzt wird. Ein großer Vorteil der ICP-OES ist die Möglichkeit, Elemente parallel zu analysieren.
Voltammetrie
Das Verfahren der Voltammetrie bedeutet die Aufnahme einer Strom-Spannungs-Kurve an Arbeitselektroden mit einer konstanten Oberfläche. An der Arbeitselektrode läuft der analytisch interessierende Prozeß ab. Die konstante Oberfläche wird mit einer tropfenden Quecksilberelektrode (DME) realisiert. Ein typischer Versuchsaufbau ist in Abb. 2 skizziert.
| Abb. 2: | Versuchsaufbau der Voltammetrie [11] |
Das Ergebnis der Aufnahme einer Strom-Spannungs-Kurve ist in Abb. 3 beispielhaft dargestellt. Aus der Auftragung des Stromes über das Elektrodenpotential kann sowohl der zu bestimmende Stoff als auch ein zu seiner Konzentration proportionaler Strom abgelesen werden.
| Abb. 3: | Beispielhaftes Ergebnis einer Strom-Spannungs-Kurve [10] |
Der Vorteil dieser Analysemethode liegt in der Parallelbestimmung verschiedener Inhaltsstoffe. Nachteilig ist, daß nur für eine begrenzte Anzahl von Elementen bestimmt werden kann.
Untere Konzentrationsgrenze der zu untersuchenden Stoffe für die Analyse
In Tabelle 2 sind die in den Normen (Tabelle 1) aufgeführten Analyseverfahren mit ihrer unteren Grenze des Anwendungsbereiches genannt.
| Tabelle 2: | Die in den Normen beschriebenen Analyseverfahren mit der unteren Grenze ihres Anwendungsbereiches |
AAS*: Analyse im Graphitrohrofen
Literatur
| [1] | DIN 38405/18: Bestimmung von Arsen mittels Atomabsorptionsspektrometrie (D 18), 09.85 |
| [2] | DIN 3 8406/6: Bestimmung von Blei (E 6), 05.81 |
| [3] | DIN 3 8406/7: Bestimmung von Kupfer mittels Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) (E 7), 09.9 1 |
| [4] | DIN 3 8406/8: Bestimmung von Zink (E 8), 10.80 |
| [5] | DIN 38406/10: Bestimmung von Chrom (E 10), 06.85 |
| [6] | DIN 38406/11: Bestimmung von Nickel mittels Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) (E 11) 09.9 1 |
| [7] | DIN 38406/12: Bestimmung des Quecksilbers (E 12), 07.80 |
| [8] | DIN 3 8406/16: Bestimmung von 7 Metallen (Zink, Cadmium, Blei, Kupfer, Thallium, Nickel, Cobalt) mittels Voltammetrie (E 16), 03.90 |
| [9] | DIN 38406/22: Bestimmung der 33 Elemente (Ag, AI, As, B, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, 5, Sb, Se, Si, Sn, Sr, Ti, V, W, Zn und Zr durch Atomemissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) (E 22), 03.88 |
| [10] | C. H. Hamann, W. Vielstich Elektrochemie 1 und II, Verlag Chemie, Weinheim 1981 |
| [11] | W. J. Moore, D. 0. Huinmel, Physikalische Chemie, 2. Auflage, Walter de Gruyter Berlin New York 1976 |
| [12] | Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage Pl - S, Hrsg.: J. Falbe u. M. Regitz, Ihieme Verlag Stuttgart New York, 1992 |
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| Dieses Dokument stellt den vorläufigen Zwischenstand der Forschungsarbeiten zum Zeitpunkt seiner Verfassung dar. Für die endgültigen Ergebnisse der Forschungsarbeiten wird auf den Schlußbericht des Teilprojekts verwiesen. |