Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In diesem Projekt soll ein preiswertes und kompaktes Ger\u00e4t zur Verbesserung der Umweltanalytik von Ru\u00df und polyaromatischen Kohlenwasserstoffen entwickelt werden Von den Kfz-bedingten Schadstoffemissionen sind der Dieselru\u00df und die darin enthaltenen polyaromatischen Kohlenwasserstoffe das Hauptproblem der Luftverunreinigung in den Innenst\u00e4dten. Herk\u00f6mmlicherweise erfolgt die Probenahme des partikelgebundenen Ru\u00dfes nach den VDI-Richtlinien 2465, Blatt 1. Dieses Verfahren ist aufwendig und kostenintensiv. Es soll daher durch die Anwendung eines neu entwickelten Drehstabimpaktors verbessert werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1.\tAufbau der Analytik gem\u00e4\u00df VDI 2465 als Referenzverfahren
\n2.\tAufbau eines Aerosolgenerators f\u00fcr C- und PAH-haltiges Aerosol
\n3.\tTest von Materialien zur Verwendung als Heizstab und Katalysator (Fa. Rosemount)
\n4.\tBerechnung und Bau eines beheizbaren Drehstabimpaktors mit einer Stufe f\u00fcr eine Partikelgr\u00f6\u00dfe (1 \u00b5m)
\n5.\tBelegung des Impaktors mit Kohlenstoffpartikeln durch Probenahme vom Aerosolgenerator
\n6.\tKopplung des beheizbaren Drehstabimpaktors mit IR-Ger\u00e4t der Firma Rosemount zur Bestimmung der abgeschiedenen Kohlenstoffmengen nach thermischer Umwandlung zu CO2
\n7.\tEinbeziehung von PAH bei der Herstellung des k\u00fcnstlichen Aerosols
\n8.\tAufbau des Heizprogramms und der modifizierten Verbrennungskammer. Test der Analyse mittels IR-Spektrometer
\n9.\tBerechnung und Bau eines mehrstufigen Drehstabimpaktors (3 Stufen)
\n10.\tKopplung des Mehrstufenimpaktors mit Brennkammer und dem IR-Ger\u00e4t der Fa.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Zwischenbericht: Berichtszeitraum: 1.1.2000 – 31.12.2000
\nHardware:
\nDie von der Uni-Frankfurt entwickelten Komponenten (Sammelkaskade aus Impaktoren und Zyklon in Edelstahl) und der Prototyp eines Steuerungsmodules von Fisher-Rosemount wurden zusammen mit den gew\u00e4hlten Systemkomponenten (u.a. Ventilinsel, Gasversorgung, Kaskadenantrieb, Ir-Spektrometer BINOS E von Fisher-Rosemount) in einem Kompakten Feldgeh\u00e4use montiert. Das Feldger\u00e4t hat eine Abmessung von ca. 55\/40\/60 cm (B\/T\/H) und ein Gesamtgewicht von 35 Kg (ohne Gasflaschen).
\nSoftware:
\nF\u00fcr die Automatisierung wurde eine auf DELPHI basierende und auf WINDOWS 98 Oberfl\u00e4che laufende Software entwickelt. Die Software \u00fcbernimmt dabei folgende Aufgaben: 1.) Automatischen Betrieb der Sammelkaskade. 2.) Automatische Analyse des gesammelten Ru\u00dfes: Dabei \u00fcbernimmt das Programm die Steuerung und Kontrolle der Gasversorgung, die Heizungsreglung beider Sammelstufen mit einem frei skalierbaren Temperaturprofil und PID-Regelstruktur, Die Heizungsregelung der Katalysatoren und den Betrieb des nichtdispersiven Infrarotspektrometers BINOS E. 3.) Aufzeichnung s\u00e4mtlicher Betriebsparameter. 4.) Auswertung der einzelnen Analysen: Die Software erm\u00f6glicht die automatische Auswertung der aufgezeichneten Analyse und die Verrechnung mit dem Probevolumen. Die Ergebnisprotokolle weisen den Ru\u00dfgehalt der Atmosph\u00e4re in den zwei Gr\u00f6\u00dfenklassen PM10 und PM2,5 sowie den drei chemischen Fraktionen (leichtfl\u00fcchtige organischer Kohlenstoff, schwerfl\u00fcchtige organischer Kohlenstoff und elementarer Kohlenstoff) in \u00b5g\/m3 aus. 5.) Datenverwaltung der Messprotokolle. 6.) \u00dcberwachung des Messger\u00e4tes selbst.
\nTestphase:
\nVor den ersten Feldmessungen mit dem Ger\u00e4te, wurden die entwickelten Hard- und Software Komponenten auf ihre Funktionst\u00fcchtigkeit und Stabilit\u00e4t im Labor getestet und entsprechend modifiziert. Im Anschluss daran wurde von 15.08.01 bis 31.9.01 das Ger\u00e4t, auf dem Kleinen Feldberg\/Taunus, einem ersten qualitativen Feldtest unterzogen. Als Ergebnis kann die prinzipielle Einsatzf\u00e4higkeit des Messger\u00e4tes auch unter widrigen Wetterbedingungen und niedrigen Ru\u00dfkonzentrationen festgehalten werden. Vergleichende Messungen mit anderen Ru\u00dfme\u00dfger\u00e4ten fanden dann w\u00e4hrend der Messkampagne FELDEX 2000 des Gro\u00dfverbundes Atmosph\u00e4rische Diagnostik statt. Hier zeigte sich die Leistungsf\u00e4higkeit des Ger\u00e4tes: Trotz der geringen Konzentrationen konnte das entwickelte Messger\u00e4t als einziges genauere Angaben \u00fcber die Gr\u00f6\u00dfenverteilung und die chemische Zusammensetzung des atmosph\u00e4rischen Ru\u00dfes auf dem kleinen Feldberg machen.
\n2. Prototyp:
\nAufgrund der gesammelten Messergebnisse und Erfahrungen wurde der Prototyp vollst\u00e4ndig \u00fcberarbeitet. Ziel der \u00dcberarbeitung ist, unter Beibehaltung des Messprinzips und der Sammelkaskade, eine weitere Miniaturisierung und eine Verbesserung des Handlings (Einbau in 19 Elemente Abmessungen: 45\/50\/28 cm (B\/T\/H) und 20 Kg). Des weiteren soll die Software \u00fcberarbeitet und erg\u00e4nzt werden (Tages- und Wochengang Darstellung). Das zweite Ger\u00e4t befindet sich zur Zeit in Konstruktionsphase.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Ausstellung: Achema 2000, Frankfurt am Main 22.-27.5.2000, Halle 1.2, Stand G4- H5.Poster: Am Tag der offen T\u00fcr der FELDEX 2000, Feldberg Taunus 12.10.2000Poster: Seventh International Conference on Carbonaceous Particles in the Atmosphere (ICCPA 2000), San Juan, Puerto Rico, November 26-29, 2000Vortrag: Bei der: VDI-Arbeitsgruppe Messen von Ru\u00df(I), Erlangen, 3. – 4.April 2000Siehe auch: WWW.rz.uni-frankfurt.de\/zuf<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Der entwickelte Ru\u00dfmonitor zeigte w\u00e4hrend der Labor- und Feldtest hervorragende Eigenschaften. Trotz niedrigster Ru\u00dfkonzentrationen kann der Monitor in die drei Gr\u00f6\u00dfenklassen >10\u00b5m, 10\u00b5m > 2,5 \u00b5m und < 2.5 \u00b5m zuverl\u00e4ssig unterscheiden. Gleichfalls ist die chemische Differenzierung der einzelnen Ru\u00dffrak-tionen (PM 10 und PM 2,5) ohne Einschr\u00e4nkung m\u00f6glich. Die Resultate der Test gehen zur Zeit in die Entwicklung eines zweiten Prototyps ein.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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