EN 14582 Halogen- und Schwefelgehalt in Abfällen – Sauerstoffverbrennung in geschlossenen Systemen und Bestimmungsmethoden

Die europäische Norm „EN 14582 Charakterisierung von Abfällen – Halogen- und Schwefelgehalt – Sauerstoffverbrennung in geschlossenen Systemen und Verfahren zu ihrer Bestimmung“ beschreibt ein Verbrennungsverfahren zur Bestimmung des Halogen- und Schwefelgehalts in Materialien durch Verbrennung in einem geschlossenen System mit Sauerstoff (kalorimetrische Bombe) und anschließende Analyse des Verbrennungsprodukts mittels verschiedener Analysetechniken. Dieses Verfahren ist anwendbar auf feste, pastöse und flüssige Proben, die mehr als 0,025 g/kg Halogen oder 0,025 g/kg Schwefel enthalten. Die Nachweisgrenze hängt vom verwendeten Element, der Matrix und der Bestimmungstechnik ab. Unlösliche Halogenide und Sulfate, die in der Probe vorhanden sind oder während des Verbrennungsschritts entstehen, werden mit diesen Verfahren nicht vollständig erfasst.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:

• Der Schwefelgehalt bezieht sich auf die Gesamtmenge an Schwefel, die als organische und anorganische Verbindungen vorhanden ist, die durch Verbrennung in Sulfat umgewandelt und dann in einer wässrigen Lösung absorbiert oder gelöst werden können.
• Unter Halogengehalt versteht man die Summe der Halogene, die durch Verbrennung in Halogenide (Fluorid, Chlorid, Bromid, Iodid) umgewandelt werden können und dann als organische und anorganische Verbindungen absorbiert oder gelöst in einer wässrigen Lösung vorliegen.

Die Probe wird im Prinzip durch Verbrennung in einem geschlossenen System (einer Sauerstoffbombe unter Druck) oxidiert. Halogenierte und schwefelhaltige Verbindungen werden in Fluorid, Chlorid, Bromid, Iodid und Sulfat umgewandelt, die in einer Absorptionslösung absorbiert oder gelöst werden. Zur Bestimmung der Halogenid- und Sulfatkonzentrationen in der Absorptionslösung stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Je nach Element, Matrix und Bestimmungstechnik ist diese Methode im Allgemeinen für Konzentrationen über 0,025 g/kg anwendbar. Sie kann für wässrige oder schwer brennbare Proben, auch unter Verwendung eines Verbrennungsverstärkers, verwendet werden.

Die in der Norm angegebene Tabelle enthält Beispiele für Kontrollsubstanzen, die eine vollständige (90 bis 110 Prozent) Rückgewinnung von Halogen und Schwefel ermöglichen. Zur Herstellung einer geeigneten Kontrollmischung werden die Kontrollsubstanzen so ausgewählt, dass alle zu bestimmenden Elemente in den Proben enthalten sind. Die Halogen- und Schwefelgehalte sollten im gleichen Bereich wie die Elementgehalte der Proben und etwa in der Mitte des Arbeitsbereichs der Bestimmungsmethoden liegen. Gegebenenfalls ist mit Zellulose oder Aluminiumoxid zu verdünnen, um einen geeigneten Elementgehalt zu erreichen. Die Mischung aus Kontrollsubstanzen und Zellulose bzw. Aluminiumoxid sollte homogenisiert werden, beispielsweise mit einer Kiesmühle.

Die gemeinsame Verbrennung von Jod und Schwefel kann die Reduktion von Jod zu Jodid und die Oxidation von Schwefel zu Sulfat verstärken. Eine kombinierte Kontrollmischung kann zu falschen Annahmen hinsichtlich der Methodenkapazität führen, wenn die tatsächlichen Proben nur ein Element enthalten.

Biologisch aktive Laborproben sollten bei 4 °C gelagert werden. Halogen- und Schwefelanalysen sollten innerhalb von sieben Tagen nach der Entnahme durchgeführt werden. Ist dies nicht möglich, sollten die Proben zusätzlich gelagert, z. B. eingefroren, werden, um den biologischen Abbau und den Verlust flüchtiger halogenierter und schwefelhaltiger Verbindungen zu minimieren.

Die Probenvorbereitung erfolgt gemäß EN 15002. Bei Feststoffen sollte die Partikelgröße kleiner als 200 µm sein. Die Verwendung halogenierter Polymere, wie z. B. PVC-Handschuhe, sollte bei der Probenvorbereitung vermieden werden.

Das Trocknen einer Laborprobe kann zu Homogenisierungszwecken durchgeführt werden, wenn die Probe, abhängig von der Genauigkeit der Methode, vernachlässigbare Mengen an Halogen- und Schwefelverbindungen enthält, die bei der vorgesehenen Trocknungstemperatur flüchtig sind. Die Trockenmasse wird gemäß EN 14346 an einer separaten Teilprobe bestimmt (das Ergebnis wird für die Berechnung verwendet).

Heterogene feuchte oder pastöse Proben können mit Aluminiumoxid vermischt werden, bis ein körniges Material entsteht, und anschließend zu einem körnigen Pulver, vorzugsweise mit einer Partikelgröße von weniger als 200 µm, zerkleinert werden.

Zu den bei den Tests verwendeten Geräten gehören:

• Eine kalorimetrische Bombe mit einem Fassungsvermögen von mindestens 200 ml und einem Spülsystem. Diese Bombe ist während der Prüfung dicht und ermöglicht eine quantitative Flüssigkeitsrückgewinnung. Die Innenfläche kann aus Edelstahl oder einem anderen Material bestehen, das von Verbrennungsgasen nicht angegriffen wird. Die in der Bombenbaugruppe verwendeten Materialien, wie Zylinderkopfdichtung und Kabelisolierung, müssen hitze- und chemikalienbeständig sein und dürfen nicht in einer Weise reagieren, die die Ergebnisse beeinflussen könnte. Bomben mit narbiger Oberfläche sollten niemals verwendet werden, da sie dazu neigen, Halogenide und Sulfate zurückzuhalten. Nach wiederholtem Gebrauch der Bombe kann sich auf der Innenfläche ein Film bilden. Dieser Anlauf sollte durch regelmäßiges Polieren der Bombe gemäß den Anweisungen des Herstellers entfernt werden. Einige kalorimetrische Bomben können keramikbeschichtete Innenflächen oder Platinbehälter für eine bessere Korrosionsbeständigkeit haben.
• Probenbehälter aus Platin oder Edelstahl oder Quarz.
• Zündkabel, Platin oder Edelstahl.
• Zündschaltung, die ausreichend Strom liefern kann, um die Probe zu entzünden, ohne sie zu schmelzen.
• Absorptionskolben (z. B. ein 200-ml-Reagenzglas mit einem Glasfritte-Tauchrohr zum Durchperlen der Verbrennungsgase).
• Übliche Laborgeräte wie Homogenisierungsgeräte (z. B. Mixer, Mixer, Mühlen, Mühlen), Analysenwaage (Genauigkeit mindestens 0,1 mg).

Die Bombe muss frei von jeglichen organischen Rückständen (Dämpfe organischer Lösungsmittel, Fette etc.) sein. Die Herstellerangaben sind zu beachten, insbesondere der Sauerstoffdruck in der Bombe und der maximal zulässige Heizwert der Prüfstrecke.

Der Halogen- und Schwefelgehalt von Abfällen ist wichtig, da diese Elemente bei der Abfallverarbeitung, insbesondere bei der Verbrennung, Deponierung oder Verwendung zur Materialrückgewinnung, erhebliche Auswirkungen auf Umwelt, Gesundheit und Betrieb haben können. Die Überwachung und Kontrolle dieser Inhaltsstoffe ist daher von entscheidender Bedeutung.

Wenn beispielsweise halogenhaltiger (Chlor, Fluor) oder schwefelhaltiger Abfall verbrannt wird, können saure Gase wie Chlorwasserstoff und Fluorwasserstoff entstehen, die ätzend und giftig sind. Schwefel bildet Schwefeldioxid, ein Gas, das zu saurem Regen, Atemwegserkrankungen und Smog beiträgt. Sind sowohl Halogene als auch Kohlenwasserstoffe vorhanden, besteht die Gefahr der Bildung von Dioxinen und Furanen, hochgiftigen persistenten organischen Schadstoffen (POPs). Auf Mülldeponien kann Schwefel durch Bakterien in Schwefelwasserstoff umgewandelt werden, ein giftiges und brennbares Gas. Halogenierte Verbindungen neigen dazu, in der Umwelt zu verbleiben und sich dort anzureichern, was langfristige ökologische Schäden verursacht.

Unsere Organisation, die seit Jahren Unternehmen aller Branchen durch ein breites Spektrum an Prüf-, Mess-, Analyse- und Bewertungsaktivitäten unterstützt, verfügt über ein starkes Team von Mitarbeitern, die die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgen und sich ständig weiterentwickeln. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „EN 14582 Charakterisierung von Abfällen – Halogen- und Schwefelgehalt – Sauerstoffverbrennung in geschlossenen Systemen und Bestimmungsmethoden“ an.