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Gefahrstoffmessung am Arbeitsplatz

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Können Schadstoffe wie Benzol am Arbeitsplatz auftreten, so ist die Einhaltung der festgelegten Akzeptanz- und Toleranzkonzentrationen zu überprüfen. Probenahme und anschließende Analyse mit Labortechnik sind nur bei geringem Messaufkommen eine geeignete Messstrategie. Während Wartungsarbeiten oder im Störfall muss eine Vielzahl von Messergebnissen in kürzester Zeit vorliegen, um Arbeitsbereiche freizugeben. Hier bedarf es schneller Ergebnisse für die Gefahrstoffmessung.

Neben den technischen Anforderungen an die Genauigkeit in sehr niedrigeren Konzentrationsbereichen nimmt für Anwender bei einem zu erwartenden höheren Messaufkommen die Bedeutung der Effizienz von Gasmessgeräten zu. Bei teilweise mehreren hundert Benzolmessungen an einem Tag während des Stillstands einer Produktionsanlage sollte die Dauer je Messung kurz und die Kosten pro Messung gering sein.

Die Anzahl verfügbarer Technologien zur Benzolmessung für diese Anforderungen ist begrenzt. Eine Möglichkeit sind kompakte Gaschromatographen, die mit ihren großen Pendants aus dem Labor in Bezug auf Empfindlichkeit und Trennvermögen teilweise mithalten können, aber darüber hinaus im Feld einsetzbar sind. Entsprechende Messgeräte mit guter analytischer Leistungsfähigkeit gibt es seit vielen Jahren. Sie setzten sich bisher jedoch nicht flächendeckend durch, da sie oftmals in der Bedienungsfreundlichkeit, dem Kalibriervorgang sowie dem Explosionsschutz nicht den Marktanforderungen genügen.

Kompakter Gaschromatograf

Die bentekk GmbH, eine wissenschaftliche Ausgründung der TU Hamburg aus dem Jahr 2014, hat einen kompakten Gaschromatografen entwickelt und diesen mit einem Photoionisationsdetektor kombiniert. Das Anfang 2016 auf den Markt gebrachte tragbare Gasmessgerät X-pid zeichnete sich durch einfache Bedienbarkeit aus und machte damit leistungsfähige analytische Messtechnik einer breiten Anwendergruppe zugänglich. Benzol kann mit einer Bestimmungsgrenze von 50 ppb in 30 s als Einzelstoff bestimmt werden. Querempfindlichkeiten sind auf ein Minimum reduziert und Umwelteinflüsse weitestgehend ausgeschlossen. Verbrauchsmaterialien und damit zusätzliche Kosten je Messung fallen nicht an.

Dräger hat das junge Unternehmen Anfang 2017 mehrheitlich übernommen und seitdem zusammen mit dem bestehenden Team an einer zweiten Produktgeneration des Gasmessgeräts gearbeitet. Das Dräger X-pid 9000/9500 wurde Mitte 2018 zunächst in Deutschland und anschließend international eingeführt. Diese zweite Produktgeneration des X-pid verfügt über Ex-Zertifizierungen, eine höhere Robustheit und eine größere Bandbreite an messbaren Gefahrstoffen. Das Produktkonzept setzt auf eine Sensoreinheit und eine davon getrennte, per Bluetooth verbundene Bedieneinheit. Dies ermöglicht eine hohe Benutzerfreundlichkeit und gute Konnektivität (z.B. über WLAN und Mobilfunk).

Suchen und analysieren

Das Dräger X-pid 9000/9500 verfügt über zwei Messmodi: Der Messmodus Sucher ist eine Breitbandmessung zur Vorprüfung und Lokalisierung von Messstellen. Er ermöglicht eine kontinuierliche und direkt anzeigende Detektion der Gesamtkonzentration aller vorliegenden leichtflüchtigen organischen Verbindungen. Der Sucher ist vergleichbar mit einem Einzel-PID-Gasmessgerät. Der Messmodus Analyse ist eine selektive Messung zur Überwachung einzelner Gefahrstoffe wie Benzol, Butadien und Ethylenoxid. So können vorab ausgewählte Stoffe, sogenannte Zielstoffe, in wenigen Sekunden präzise gemessen werden. Der Messmodus Analyse ist technologisch vergleichbar mit Gaschromatographie-Laboranalysen.

Die Steuerung und die Messdatenauswertung des X-pid erfolgen mit einer Mobile App, die auf der Bedieneinheit, einem explosionsgeschützten Industrie-Smartphone, vorinstalliert ist. Ein großes Touchdisplay und vertraute Elemente in der grafischen Benutzeroberfläche ermöglichen eine intuitive Bedienung. Die Mobile App kann zukünftig über WLAN oder Mobilfunk mit Dräger Webanwendungen verbunden werden.

GC mit Photoionisationsdetektor

Das Gasmessgerät kombiniert zwei verschiedene Technologien, um Art und Konzentration einzelner Stoffe in Gas- und Dampfgemischen anzuzeigen: Die Gaschromatografie (GC) trennt unterschiedliche Moleküle voneinander. Hierzu durchläuft die injizierte Probe eine Trennsäule, die unterschiedlich großen Molekülen unterschiedliche „Widerstände“ entgegensetzt. Im Ergebnis treten kleine und leichtflüchtige Stoffe zuerst aus der Säule aus, während größere, schwerflüchtige Substanzen später den Ausgang erreichen. Im Mittel benötigt jeder Stoff dafür die sogenannte Retentionszeit. Über diese zuvor bestimmte und in einer Datenbank hinterlegte Retentionszeit können Signale bestimmten Stoffen zugeordnet werden. Je länger die Säule, desto stärker die Trennung der Molekülgruppen. Beim Dräger X-pid 9000/9500 ist die Trennsäule in ihrer optimierten Länge wie eine Spule aufgewickelt, um einerseits das physikalisch erforderliche Maß mit den andererseits geringen Abmessungen des Geräts zu kombinieren.

An die GC schließt sich der Photoionisationsdetektor (PID) an. Der vom Ausgang der Trennsäule kommende Stoff wird durch UV-Licht ionisiert: Das energiereiche Licht schlägt Elektronen aus spezifischen Molekülgruppen heraus. Dadurch entsteht ein elektrisch leitfähiges Gas. Trifft es auf den Detektor, wird der Raum zwischen zwei Drähten leitend und es fließt eine Spannung. Durch Trennung der Stoffe im Gaschromatografen sowie deren nachfolgende Ionisierung und Detektion entsteht das charakteristische Muster einer Probe. Jeder detektierte Stoff zeichnet sich als Peak auf einer Zeitskala ab. Am Anfang des Chromatogramms finden sich die leichtesten Stoffe, während im weiteren Verlauf immer schwerere Moleküle folgen. Die Trennung eng beieinanderliegender Peaks stellen mathematische Verfahren sicher.

Dieses Gerätekonzept vereinbart die Vorteile eines tragbaren Geräts mit der Messperformance von großen Laborgeräten. So versetzt es die Anwender in die Lage, höhere Messaufkommen für Gefahrstoffe mit niedrigeren Arbeitsplatzgrenzwerten effizient und sicher umzusetzen und somit den gestiegenen Anforderungen Rechnung zu tragen.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav1019draeger

Halle 6, Stand E5


Autor: Matthias Heinrich

Produktmanager,
Dräger



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