Studie zur Optimierung des Verfahrens zur gaschromatographischen Bestimmung von LHKW und BTEX

14.08.2003

In der vorliegenden Studie wurden Untersuchungen zur gaschromatographischen Bestimmung von Kohlenwasserstoffen durchgeführt. Ausgangspunkt war das bereits bestehende Verfahren, der Bestimmung von LHKW und BTEX nach Anreicherung an Aktivkohle und Desorption mit organischem Lösemittel. Aufgrund der hier bekannten Interferenzen des Benzylalkohols bei Benzol und Toluol wurde die Möglichkeit einer Optimierung des Verfahrens durch Verwendung eines anderen Extraktionsmittels untersucht.

Zunächst wurden anhand von Literatur, Vorschriften und Richtlinien alle für diese Methode geeigneten Extraktionsmittel ausgesucht. Diese sind: Schwefelkohlenstoff, Pentan, Hexan, Benzylalkohol, Petrolether, Heptan, Trimethylpentan, Ethylenglykol, Acetonitril, Aceton und Dimethylformamid (DMF).

Hiernach wurden die ausgewählten Extraktionsmittel innerhalb der experimentellen Analyse hinsichtlich ihrer Desorptionseignung, eventuellen Interferenzen und physikalisch, chemischen und toxischen Eigenschaften bewertet.

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Bereits nach Durchführung des ersten Kriteriums zeigte sich, dass lediglich Dimethylformamid neben Benzylalkohol als Extraktionsmittel für LHKW und BTEX in Frage kommt. Dimethylformamid zeigte eine gute Eignung, wobei aber ebenfalls Interferenzen nachgewiesen werden konnten. Bei Benzylalkohol treten Störungen auf, da Toluol und Benzol als Verschmutzungen im Extraktionsmittel enthalten sind. Daraus ergibt sich eine Verschiebung der Kalibriergerade entlang der y-Achse nach oben. Bei jeder Analyse müssen deshalb die Endergebnisse um die Höhe der Geradenverschiebung, auch Ordinatenabschnitt oder Blindwert genannt, korrigiert werden. Dimethylformamid dagegen eluiert zeitgleich mit Tetrachlorethen (Per). In diesem Fall entsteht ein Ordinatenabschnitt nicht durch Verunreinigungen, sondern durch Überlagerung des Extraktionsmittelpeaks mit dem Substanzpeak. Nur bei höheren Konzentrationen an Per kann hier überhaupt eine Identifizierung gewährleistet werden.

Die experimentelle Analyse ließ schon leicht durchblicken, wie die Schlussbetrachtung ausfallen wird. Um letztendlich aber stichfeste Aussagen treffen zu können bedurfte es einer zusätzlichen statistischen Auswertung. Durch die Festlegung der Verfahrenskenndaten und die Bestimmung der Messunsicherheiten, wurde nun versucht zu klären, ob Dimethylformamid als Extraktionsmittel zur Bestimmung von LHKW und BTEX tatsächlich geeignet oder sogar effektiver anwendbar ist.

Dazu wurden vorerst von den beiden genannten Extraktionsmitteln die Kalibrierdaten des Bestimmungsverfahren aufgenommen. Daraus ließen sich sämtliche Grundparameter berechnen, aus denen anschließend die Verfahrenskenndaten (Empfindlichkeiten, Bestimmungs- und Nachweisgrenzen) bestimmt wurden. Nach Ermittlung dieser Werte ergab sich, dass bei Verwendung von Dimethylformamid und Benzylalkohol als Extraktionsmittel die vorgegebenen Bestimmungsgrenzen von 1 µg/Aktivkohle bei BTEX und Vinylchlorid und 0,1 µg/Aktivkohle bei den LHKW eingehalten werden können.

Nach einer Betrachtung der zu bestimmenden Einzelsubstanzen bezüglich Nachweisgrenzen und Empfindlichkeiten stand eindeutig fest, dass Benzylalkohol besser zur Bestimmung von LHKW's anwendbar ist, da die Nachweisgrenzen einiger zu bestimmender Substanzen erheblich niedriger sind. Das Extraktionsmittel Benzylalkohol weist außerdem keinerlei Interferenzen gegenüber leichtflüchtigen halogenierten Substanzen auf. Dimethylformamid dagegen scheidet hier hauptsächlich aufgrund der Störungen bei der Bestimmung des Tetrachlorethens aus. Die Verfahrenskenndaten haben noch ergeben, dass Dimethylformamid bei der Bestimmung von BTEX zwar in einigen Fällen schlechtere Nachweisgrenzen als Benzylalkohol aufweist, aber bezüglich seiner störungsfreien Matrix für das Verfahren eingesetzt werden kann. Zur Bestimmung beider Parameter (LHKW und BTEX) sollte jedoch weiterhin Benzylalkohol verwendet werden, da es sich hierbei um ein schon etabliertes Verfahren handelt. Außerdem konnten bei vielen Einzelsubstanzen eindeutig bessere statistische Daten ermittelt werden.

Trotz der bekannten Interferenzen bei Benzol und Toluol sind die Analyseergebnisse bei Verwendung von Benzylalkohol als Extraktionsmittel weitaus präziser bestimmbar, da hier der Blindwert mengenmäßig festgelegt werden kann und im Endergebnis berücksichtigt wird. Im Fall von Tetrachlorethen, durch Verwendung von Dimethylformamid, kann ebenfalls ein Ordinatenabschnitt bestimmt werden. Da dieser Abschnitt bei der Bestimmung des Tetrachlorethens aber keinen Blindwert darstellt, sondern einen erhöhten Untergrund, verursacht durch das Extraktionsmittel, kann dieser Wert nicht zur Korrektur verwendet werden. Der Ordinatenabschnitt weist hier lediglich auf eine Störung hin.

https://www.chemie.de/news/27665/studie-zur-optimierung-des-verfahrens-zur-gaschromatographischen-bestimmung-von-lhkw-und-btex.html