DE19941124B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Mustern von Altholz - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mustern und Beurteilen von Altholz, insbesondere zur Bewertung von Althölzern auf die Belastung mit umweltrelevanten Schadstoffen. DOLLAR A Dazu werden durch den kombinierten Einsatz von Röntgenfluoreszenzspektronomie und Ionenmobilitätsspektronomie Werte über den Gehalt an Schwermetallen sowie den Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen gewonnen, wobei die Anzeige der Schadstoffbelastungen ohne aufwendige Kalibriermaßnahmen in Absolutwerten erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mustern und Beurteilen von Altholz, insbesondere zur Bewertung von Althölzern auf die Belastung mit umweltrelevanten Schadstoffen.
  • In der Holz- und Verpackungsindustrie, aber auch im Hoch- und Tiefbau, fallen größere Mengen von Altholz an. Dieses Altholz stellt sich als produktionsbedingtes Abfallholz, als benutztes Verpackungsmaterial, aber auch als Abbruchholz bei der Altbausanierung oder in Form von benutztem Industrieholz, z.B. als Eisenbahnschwellen dar.
  • Es ist regelmäßig mit einer Vielzahl von schädlichen oder sogar toxischen Substanzen belastet, so daß vor der Verwertung (z.B. als Sekundärrohstoff für die Spanplattenherstellung) der Aufarbeitung, dem Recycling oder der Verbrennung eine genaue Analyse des Holzes notwendig und vorgeschrieben ist. Besondere Gefährdungen gehen dabei von Resten von Holzschutzmitteln (PCP), Steinkohlenteerölen sowie von chromat- und anderen schwermetallhaltigen Holzschutzmitteln aus.
  • Zu dieser Analyse bedarf es eines gut ausgerüsteten Analyselabors sowie einer exakten Probenahme. Da die relevanten Schadstoffe normalerweise nur in äußerst geringen Konzentrationen vorhanden sind, ergeben sich hohe Anforderungen an die Nachweisgrenze und die Kalibrierung der eingesetzten Geräte.
  • Sofortige Angaben über etwaige Gefährdungen, die von einer Altholzmenge ausgehen, sind nicht möglich.
  • Außerdem ist es sehr schwierig, bei der Probenahme die Repräsentativität der Probe sicherzustellen, da Holz und Holzabfälle, insbesondere bei Holzbauteilen aus Gebäuden und Möbeln regelmäßig sehr inhomogen sind.
  • Bekannt sind die Lösungen gemäß US 5 244 814 und GB 2 334 337 A , in denen bereits vorgeschlagen wird, Holzproben mit Hilfe der Ionenmobilitätsspektrometrie zu untersuchen.
  • Gleichfalls ist bekannt ( DE 199 33 650 C1 ) als Ionisationsquellen in Ionenmobilitätsspektrometern anstelle der konventionell eingesetzten radioaktiven Anregungsquellen, Röntgenstrahlungsquellen einzusetzen.
  • Diese bekannten Lösungen liefern jedoch keine verwertbaren Aussagen zum gesamten geforderten Spektrum der Holzinhaltsstoffe.
    •
  • Es stand also die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die bei der Holzaufbereitung eine schnelle und zuverlässige Kontrolle auf organische und leichtflüchtige Schadstoffe (z.B. PCP) und Schwermetalle bei gleichzeitiger Mittelung der Ergebnisse über eine vorgebbare Probemenge (Repräsentativität der Probe) ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einer Altholzaufbereitungsanlage, in der die zu beurteilenden Altholzabfälle vorliegen, zunächst eine Probenahme von spanförmigem Altholz erfolgt. Die Späne werden gemischt und in einer Tablettiervorrichtung unter hohem Druck zu einer tablettenförmigen Probe mit möglichst ebener Oberfläche gepreßt. Die Probentablette wird in eine Analysenvorrichtung eingeführt, in der sie gleichzeitig einer Röngenfluoreszenzanalyse (XRF) und einer Ionenmobilitätsspektrometrie unterzogen wird.
  • Dabei ist die Analysevorrichtung derart aufgebaut, daß die anregende Röntgenstrahlung unter einem sehr kleinen Winkel auf die Probenoberfläche, ähnlich der Anregungsgeometrie bei der Röntgentotalreflexionsspektrometrie auftrifft. Diese Anregungsgeometrie hat den Vorteil, daß der direkte Anregungsstrahl aus der Röntgenröhre nicht auf den senkrecht unter dem Anregungsbereich der Probenoberfläche angeordneten Detektor gelangt, was den Detektionsuntergrund signifikant verbessert.
  • Gleichzeitig dient der Röntgenstrahl zur Aufheizung der Probe, die i.d.R. ein sehr schlechtes Wärmeleitvermögen aufweist. Gegebenenfalls ist eine zusätzliche Probenheizung vorgesehen. Über der Probenoberfläche ist ein Ansaugsystem für ein Ionenmobilitätsspektrometer angeordnet, das die durch die Aufheizung freigesetzten flüchtigen (gasförmigen) Verunreinigungen aus der Probe aufnimmt und dem Ionenmobilitätsspektrometer zuführt.
  • Durch die Kombination von Röntgenfluoreszenzanalyse und Ionenmobilitätsspektrometrie ergibt sich folgende Wirkung Mittels der XRF-typischen Probendotierung zur Kalibrierung des Gerätes kann der Elementgehalt an schweren Elementen (im PSE etwa ab CI) in seiner absoluten Größe bestimmt werden. Neben einer Aussage über die Verunreinigung der Probe mit z.B. Schwermetallen wird daraus auch eine Aussage über den CI-Gehalt abgeleitet, der unter der Maßgabe, daß signifikante chlorhaltige Inhaltsstoffe vorwiegend als PCP vorliegen, zur Kalibrierung der Anzeige des Ionenmobilitätsspektrometers benutzt wird, so daß auch die flüchtigen Holzschadstoffe (z.B. Lindan, Benzo-a-pyren etc.) in absoluten Einheiten angezeigt werden können.
  • Die Meßergebnisse des IMS werden nach der Mittelung der Auswerte- und Steuervorrichtung zugeführt und gemeinsam mit den Meßergebnissen der XRF zur Charakterisierung der Holzcharge verwendet.
    •

Claims (5)

  1. Verfahren zum Mustern von Altholz in einer Altholzaufbereitungsanlage, wobei eine spanförmige Holzprobe genommen wird, die Späne homogenisiert werden, diese Holzprobe unter hohem Druck zu einem tablettenförmigen Probenkörper mit möglichst ebener Oberfläche gepreßt wird, dieser Probenkörper einer Analysenvorrichtung zugeführt wird, in der er röntgenfluoreszenzspektrometrisch und ionenmobilitätsspektrometrisch analysiert wird, wobei der anregende. Röntgenstrahl in einem sehr flachen Winkel auf die Probenoberfläche zum Zwecke der Untergrundverbesserung des Röntgensignals auftrifft, wobei der Röntgenstrahl gleichzeitig zur Aufheizung der Probe und damit zur Erhöhung des Dampfdruckes des flüchtigen Holzinhaltsstoffe dient, die über ein Ansaugsystem dem Ionenmobilitätsspektrometer zugeführt werden und wobei die durch die XRF ermittelten absoluten Chlor-Werte zur Kalibrierung des Ionenmobilitätsspektrometers bezüglich der PCP-Werte verwendet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Meßproben zum Zwecke der Kalibrierung für die Röntgenfluoreszenzanalyse mit einem Kalibrierstandard verglichen werden und somit die absolute Konzentration, bezogen auf die Holzmasse angezeigt werden kann.
  3. Vorrichtung zum Mustern von Altholz, wobei die Analysenvorrichtung aus einer gemeinsamen Meßkammer für die Röntgenfluoreszenzanalytik und die Ionenmobilitätsspektrometrie besteht, wobei der Röntgendetektor unter der ebenen Probenfläche angeordnet und die anregende Röntgenstrahlung, in einem sehr spitzen Winkel auf die Probenoberfläche gerichtet ist und wobei oberhalb der Probenoberfläche ein Ansaugsystem für das Ionenmobilitätsspektrometer angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei in der Meßkammer eine zusätzliche Probenheizvorrichtung angeordnet ist
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, wobei das Ionenmobilitätsspektrometer als membranfreies Ionenmobilitätsspektrometer ausgebildet ist.
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