EN 14582 Zawartość halogenu i siarki w odpadach – spalanie w tlenie w układach zamkniętych i metody oznaczania

Norma europejska „EN 14582 Charakterystyka odpadów – Zawartość halogenów i siarki – Spalanie tlenowe w układach zamkniętych i metody ich oznaczania” opisuje metodę spalania służącą do oznaczania zawartości halogenów i siarki w materiałach poprzez spalanie w układzie zamkniętym z tlenem (bomba kalorymetryczna), a następnie analizę produktów spalania z wykorzystaniem różnych technik analitycznych. Metoda ta ma zastosowanie do próbek stałych, pastowatych i ciekłych zawierających powyżej 0,025 g/kg halogenów lub 0,025 g/kg siarki. Granica wykrywalności zależy od pierwiastka, matrycy i zastosowanej techniki oznaczania. Nierozpuszczalne halogenki i siarczany obecne w próbce lub wytwarzane podczas procesu spalania nie są w pełni oznaczane tymi metodami.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Zawartość siarki odnosi się do całkowitej ilości siarki obecnej w związkach organicznych i nieorganicznych, które mogą zostać przekształcone w siarczany poprzez spalanie, a następnie wchłonięte lub rozpuszczone w roztworze wodnym.
• Zawartość halogenu odnosi się do sumy halogenów, które mogą zostać przekształcone w halogenki (fluorek, chlorek, bromek, jodek) poprzez spalanie, a następnie występować jako związki organiczne i nieorganiczne wchłonięte lub rozpuszczone w roztworze wodnym.

Zasadniczo próbka jest utleniana poprzez spalanie w układzie zamkniętym (bombie zawierającej tlen pod ciśnieniem). Związki halogenowane i zawierające siarkę są przekształcane w fluorki, chlorki, bromki, jodki i siarczany, które są absorbowane lub rozpuszczane w roztworze absorpcyjnym. Do oznaczania stężeń halogenków i siarczanów w roztworze absorpcyjnym można stosować różne metody. Zasadniczo metoda ta ma zastosowanie do stężeń powyżej 0,025 g/kg, w zależności od pierwiastka, matrycy i techniki oznaczania. Można ją stosować do próbek wodnych lub trudno palnych, w tym do próbek z dodatkiem środka wspomagającego spalanie.

Tabela zawarta w normie zawiera przykłady substancji kontrolnych zapewniających całkowity (90–110%) odzysk halogenów i siarki. Aby stworzyć odpowiednią mieszaninę kontrolną, substancje kontrolne dobiera się tak, aby wszystkie oznaczane pierwiastki były obecne w próbkach. Zawartość halogenów i siarki powinna mieścić się w tym samym zakresie, co zawartość pierwiastków w próbkach, a w przybliżeniu w połowie zakresu roboczego metod oznaczania. W razie potrzeby rozcieńczyć celulozą lub tlenkiem glinu, aby uzyskać odpowiednią zawartość pierwiastków. Mieszaninę substancji kontrolnych i celulozy lub tlenku glinu należy zhomogenizować, na przykład za pomocą młyna żwirowego.

Współspalanie jodu i siarki może oddziaływać na siebie, zwiększając redukcję jodu do jodku i utlenianie siarki do siarczanu. Połączona mieszanina kontrolna może dawać fałszywe zapewnienie co do wydajności metody, jeśli rzeczywiste próbki zawierają tylko jeden pierwiastek.

Biologicznie aktywne próbki laboratoryjne należy przechowywać w temperaturze 4°C, a analizy zawartości halogenów i siarki należy wykonać w ciągu siedmiu dni od pobrania. Jeśli nie jest to możliwe, próbki należy przechowywać dłużej, np. zamrozić, jeśli to możliwe, aby zminimalizować biodegradację i utratę lotnych związków halogenowych i siarkowych.

Próbkę do badań przygotowuje się zgodnie z normą EN 15002. W przypadku materiałów stałych wielkość cząstek powinna być mniejsza niż 200 µm. Podczas przygotowywania próbki należy unikać stosowania polimerów halogenowanych, takich jak rękawice z PCW.

Suszenie próbki laboratoryjnej można przeprowadzić w celu homogenizacji, jeśli – w zależności od dokładności metody – próbka zawiera znikome ilości związków halogenowych i siarkowych, które są lotne w przewidywanej temperaturze suszenia. Suchą masę oznacza się zgodnie z normą EN 14346 na oddzielnej podpróbce (wynik służy do obliczeń).

Niejednorodne, wilgotne lub pastowate próbki można mieszać z tlenkiem glinu do uzyskania materiału ziarnistego, a następnie rozdrabniać na proszek ziarnisty, najlepiej o wielkości cząstek mniejszej niż 200 µm.

Sprzęt używany w testach obejmuje:

• Bomba kalorymetryczna o pojemności co najmniej 200 ml wyposażona w system przedmuchu. Ta bomba jest szczelna podczas testów i umożliwia ilościowy odzysk cieczy. Powierzchnia wewnętrzna może być wykonana ze stali nierdzewnej lub dowolnego materiału odpornego na działanie gazów spalinowych. Materiały użyte w zespole bomby, takie jak uszczelka głowicy cylindra i izolacja przewodów, muszą być odporne na działanie ciepła i chemikaliów oraz nie mogą reagować w żaden sposób, który mógłby wpłynąć na wyniki. Nigdy nie należy używać bomb z wżerami na powierzchni ze względu na ich tendencję do zatrzymywania halogenków i siarczanów. Po wielokrotnym użyciu bomby na powierzchni wewnętrznej może utworzyć się warstwa. Ten nalot należy usunąć poprzez okresowe polerowanie bomby zgodnie z instrukcjami producenta. Niektóre bomby kalorymetryczne mogą mieć powierzchnie wewnętrzne pokryte ceramiką lub platynowe pojemniki dla lepszej odporności na korozję.
• Pojemnik na próbki, platynowy, ze stali nierdzewnej lub kwarcu.
• Przewód zapłonowy platynowy lub ze stali nierdzewnej.
• Układ zapłonowy zdolny do dostarczenia prądu o odpowiednim natężeniu, by zapalić próbkę, nie powodując jej stopienia.
• Kolba absorpcyjna (np. probówka o pojemności 200 ml wyposażona w rurkę zanurzeniową z fryty szklanej służącą do wtłaczania gazów spalinowych).
• Standardowy sprzęt laboratoryjny, taki jak urządzenia homogenizujące (np. miksery, blendery, młynki, młynki), waga analityczna (o dokładności co najmniej 0,1 mg).

Bomba musi być wolna od wszelkich pozostałości organicznych (opary rozpuszczalników organicznych, smary itp.). Należy przestrzegać instrukcji producenta, w szczególności dotyczących ciśnienia tlenu wewnątrz bomby i maksymalnej dopuszczalnej wartości opałowej odcinka testowego.

Zawartość halogenu i siarki w odpadach jest istotna, ponieważ pierwiastki te mogą mieć znaczący wpływ na środowisko, zdrowie i działalność operacyjną podczas przetwarzania odpadów, zwłaszcza podczas spalania, składowania na składowiskach lub wykorzystywania do odzysku materiałów. Monitorowanie i zarządzanie tymi zawartościami jest zatem uważane za kluczowe.

Na przykład, podczas spalania odpadów zawierających halogeny (chlor, fluor) lub siarkę, mogą powstawać kwaśne gazy, takie jak chlorowodór i fluorowodór, które są żrące i toksyczne. Siarka tworzy dwutlenek siarki, gaz przyczyniający się do kwaśnych deszczów, problemów z oddychaniem i smogu. Obecność zarówno halogenów, jak i węglowodorów stwarza ryzyko tworzenia się dioksyn i furanów, które są wysoce toksycznymi trwałymi zanieczyszczeniami organicznymi (TZO). Na składowiskach odpadów siarka może być przekształcana przez bakterie w siarkowodór, toksyczny i łatwopalny gaz. Związki halogenowe mają tendencję do utrzymywania się w środowisku i bioakumulacji, powodując długotrwałe szkody ekologiczne.

Nasza organizacja, która od lat wspiera przedsiębiorstwa z wszystkich sektorów, oferując szeroki zakres usług testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, może pochwalić się silnym zespołem pracowników, którzy uważnie śledzą światowe osiągnięcia nauki i techniki oraz stale się rozwijają. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie z normą „EN 14582 Charakterystyka odpadów – Zawartość halogenów i siarki – Spalanie tlenowe w układach zamkniętych oraz metody oznaczania”.