TOC-Bestimmung in Feststoffen mittels Suspensionsmethode
Für die Klassifizierung von Böden, Schlämmen und Sedimenten kommt dem TOC-Gehalt im Feststoff (TOC = total organic carbon) eine besondere Rolle zu. Die Abfallablagerungsverordnung (AbfAblV) nennt den TOC im Feststoff als einen der Schlüsselparameter, um Abfälle im Rahmen der Annahmekontrolle an Deponien zu charakterisieren. Diese bedeutsame Kontrolle erfordert ein schnelles und einfaches Verfahren zur Bestimmung des TOC und gleichzeitig eine robuste, statistisch sichere Methode aufgrund der teilweise inhomogenen Zusammensetzung der Böden.
Bislang wird in den bestehenden Regelwerken eine Methode beschrieben, in der eine eingewogene Feststoffprobe im Luftoder Sauerstoffstrom verbrannt wird. Das entstehende CO2 wird anschließend detektiert und anhand einer Kalibrierkurve ausgewertet. In dieser Methode wirkt sich die Inhomogenität der Böden direkt auf die Streuung der Messmethode aus – eine einmal eingewogene Probe lässt sich eben nur einmal verbrennen.
Suspensionsmethode
Schon vor einigen Jahren entwickelte Shimadzu mit den zuständigen Behörden und dem Bochumer Umweltlabor Albo-tec die sogenannte Suspensionsmethode. Bei diesem Verfahren wird die Feststoffprobe auf besondere Weise aufgearbeitet, so dass sie später wie eine flüssige, partikelhaltige Probe behandelt werden kann. Bereits in mehreren Ringversuchen erfolgreich angewendet, ist diese Methode seit Juni 2009 nun auch in im Entwurf der DIN EN 15936 beschrieben. Sie ist als Ersatz für die DIN EN 13137 vorgesehen. Die neue Norm beschreibt sowohl das bewährte Verfahren der Feststoffverbrennung, als auch die neuartige Suspensionsmethode (im Anhang).
Ablauf der Analyse
Etwa 200 mg der getrockneten und gemahlenen Probe werden in einen Erlenmeyerkolben eingewogen. Anschließend wird die Probe mit einer verdünnten Salzsäure vermengt. Zum einen werden hierdurch die vorhandenen Carbonate zerstört, zum anderen dient sie als Grundlage der Suspension.
Mit einem Dispergiergerät wird die Suspension nun für einige Minuten bei einer Geschwindigkeit von 17.000 – 18.000 U/min homogenisiert. Die Auswahl des richtigen Feinwerkzeugs ist dabei bedeutend. Anschließend wird die Suspension direkt in die Autosampler-Gläschen gegeben. Entscheidend für die anschließende Messung ist hier der Einsatz eines Magnetrührers im Autosampler, der die Homogenität der Suspension auch während der Probenahme garantiert. Denn die kleinen Partikel dürfen nicht sedimentieren, sondern sollen gleichmäßig verteilt bleiben. Die Suspension kann nun mehrfach injiziert und analysiert werden.
Nicht nur dass nun Feststoffproben automatisiert per Autosampler gemessen werden können, sie lassen sich auch neben flüssigen Proben in einer Probentabelle und in einem Probenteller nebeneinander untersuchen. Neben der Schnelligkeit besticht das Verfahren außerdem durch seine Robustheit. Durch die Möglichkeit der Mehrfach-Injektion, können Abweichungen durch Einwaage und Messung unterschieden werden.
Beispiel einer Feststoffmessung
NPOC-Methode (Ansäuerung erfolgt durch die Zugabe des Dispergiermittels)
Sparge-Zeit: 5 Minuten
Injektionsvolumen: 90μl
Mehrfachinjektion aus der Spritze deaktivieren.
Statistik
| Peak-Nr. | Flächenwert | TOC-Konzentration der Suspension in mg/l | TOC-Konzentration der Probe in % |
|---|---|---|---|
| 1 | 183,7 | 24,71 | 2,47 |
| 2 | 180,9 | 24,23 | 2,42 |
| 3 | 189,0 | 25,61 | 2,56 |
| 4 | 183,8 | 24,72 | 2,47 |
| 5 | 179,9 | 24,06 | 2,41 |
| 6 | 179,9 | 24,06 | 2,41 |
| 7 | 178,9 | 23,89 | 2,39 |
| 8 | 186,9 | 25,25 | 2,53 |
| 9 | 181,6 | 24,35 | 2,44 |
| 10 | 177,6 | 23,67 | 2,37 |
| MW | 182,2 | 24,5 | 2,45 |
| Std.abw. | 3,43 | 0,62 | 0,06 |
| Std.abw.in % | 1,88 | 2,52 | 2,49 |
Empfohlenes Gerät / Ausstattung
TOC-L CPN
ASI-L (40ml) incl. Rühroption und Externes Sparge-Kit