Kohlenwasserstoffe richtig messen mit dem FID

Die Gesamt-Kohlenwasserstofftechnik muss für ein breites Aufgabenfeld in der chemischen Industrie jeweils optimale messtechnische Problemlösungen aufzeigen können. Aufgrund der hohen Relevanz der gewonnenen Messergebnisse für die Einhaltung der gesetzlichen Auflagen im Umwelt-, Explosions- und Arbeitsschutz, ist bei der Problemanalyse, der Systemauswahl und später bei der Interpretation der Messwerte Expertenwissen gefragt. Responsefaktoren Das FID-Messsignal entspricht direkt proportional der Anzahl der Kohlenstoffatome im Messgasstrom. Abhängig von der Molekülstruktur der gemessenen Stoffart zeigt der FID jedoch ein unterschiedliches Ansprechverhalten. Dieses stoffspezifische Ansprechverhalten wird durch Responsefaktoren beschrieben. Wichtig: Beim Vergleich von Messergebnissen, die mit Geräten unterschiedlicher Hersteller gewonnen wurden, sind diese unterschiedlichen Responsefaktoren bei der Ergebnisinterpretation zu berücksichtigen. So können z.B. unterschiedliche Benzol-Konzentrationswerte gemessen werden, obwohl jedes Gerät mit dem gleichen Propan-Kalibriergas kalibriert wurde. Jeder dieser Meßwerte ist gleich "richtig". Eine Umrechnung der Werte mit dem Benzol-Responsefaktoren der Geräte muss jedoch gleiche Konzentrationswerte liefern. Bei unbekannten Gasgemischen lassen sich Messwerte nicht eindeutig mit Responsefaktoren umrechnen. Die relative Standardabweichung der einzelnen Responsefaktoren bzgl. des Mittelwertes aller Responsefaktoren für Kohlenwasserstoff (dies entspricht etwa der Messunsicherheit bei der Messung unbekannter Gasgemische) sollte nach TA-Luft +/- 15 % nicht überschreiten. Die gebräuchlichste Definition ist die des Kohlenstoff bezogenen Responsefaktors relativ zu Propan: Rf,x = Ac / Cc, x (für Kalibrierung auf mgC/m) (1) mit Rf,x = kohlenstoffbezogener Responsefaktor des Stoffes X relativ zu Propan mit AC = FID-Anzeige in mgC/m beim Messen des zugeführten Stoffes X (wobei der FID zuvor mit Propan kalibriert wurde. Umrechnungsfaktor: 1 ppm Propan = 1,61 mgC/m; bei Normbedingungen (1013 mbar; 0°C)) mit Cc,x = Kohlenstoff (-Massen)konzentration in mgC/m3 des zugeführten Stoffes X Zur Veranschaulichung: Der Responsefaktor (multipliziert mit dem Faktor 100) gibt den prozentualen Anteil an, den ein Kohlenstoffatom aus dem Molekül X verglichen mit einem Kohlenstoffatom aus dem Propanmolekül (mit dem der FID kalibriert wurde) hat. Ein Responsefaktor von 0,5 bedeutet, dass nur die Hälfte des wahren Wertes eines Stoffes gemessen wird. Eine Korrektur ist somit erforderlich. Durch Umformung der obenstehenden Formel (1) erhält man: Cc,x = Ac / fRC, x (für Kalibrierung auf mgC/m) (1a) Damit lassen sich FID-Anzeigen in tatsächliche Konzentrationswerte umrechnen. Folgende Tabelle enthält eine Auswahl von Responsefaktoren am Beispiel eines FID vom Typ Testa 2010T: Stoffart Aceton Benzol Butan l-Butanol Isobutylacetat Chlorbenzol Cyclohexan Dichlormethan Essigsäure Ethanol Ethen Ethin Ethylacetat Ethylbenzol Heptan Methan Methanol Perchlorethn Propan Isopropanol Toluol Xylol Kohlenstoffzahl Responsefaktor 0,76 1,04 1,00 0,91 0,88 1,06 0,96 1,02 0,52 0,71 1,01 0,93