Entwicklung eines Messverfahrens für Amine und Furan in Gießereien

Status:

abgeschlossen 10/2021

Zielsetzung:

In Gießereien kommt eine Vielzahl von Chemikalien zum Einsatz bzw. wird während des Gießereiprozesses freigesetzt. Kurzkettige aliphatische Amine werden beim Cold-Box Verfahren als Katalysatoren verwendet. Weiterhin werden für die Formstoffherstellung unter anderem Furanharze eingesetzt, aus denen während des Formprozesses Furan bei hohen Temperaturen (>1 000 °C) als Reaktionsprodukt freigesetzt wird.

Amine sind geruchsintensive Substanzen, mit zum Teil sehr niedrigen Geruchsschwellen. In letzter Zeit wird das N,N-Dimethylpropylamin verstärkt eingesetzt, da die Geruchsschwelle höher ist und somit die Geruchsbelästigung der Mitarbeitenden reduziert werden kann. Das Ziel des Projektes ist es, ein geeignetes Ionenchromatographie Messverfahren für alle im Cold-Box Verfahren verwendeten Amine (N,N-Dimethylpropylamin (CAS: 926-63-6), Triethylamin (CAS: 121-44-8), Dimethylethylamin (CAS:598-56-1), Dimethyl-i-propylamin (CAS: 996-35-0)) zu entwickeln und als Standardmessverfahren im Messsystem Gefährdungsermittlung der Unfallversicherungsträger (MGU) zu etablieren.

Furan steht unter Verdacht, Krebs zu erzeugen und hat einen niedrigen Arbeitsplatzgrenzwert (AGW, 56 µg/m³). Hierfür soll ein Messverfahren mittels Thermodesorption und Gaschromatographie (GC) /Massenspektrometetrie (MS) entwickelt werden.

Aktivitäten/Methoden:

Im ersten Schritt dieses Projekts sollen die einzelnen Validierungsschritte für die Verfahren unter Berücksichtigung der Normen DIN EN ISO 22065, DIN 32645 und DIN EN 482 festgelegt werden. Die Kenndaten dieser Methoden werden an den dynamischen Prüfgasstrecken des IFA ermittelt.

Im Anschluss sollen die Validierungsschritte für die Verfahren bewertet und die Einsetzbarkeit der Methoden in der Praxis anhand von Messungen in Gießereien überprüft werden. Zum Abschluss werden diese als Standardmessverfahren in das MGU eingeführt.

Ergebnisse:

Es wurden zwei Messverfahren für kurzkettige aliphatische Amine (N,N-Dimethylpropylamin, Triethylamin, Dimethylethylamin, Dimethyl-i-propylamin) und Furan erarbeitet.

Die Amine werden auf einem mit Methansulfonsäure imprägnierten Quarzfaserfilter gesammelt. Die Analyse erfolgt nach Extraktion mit einer verdünnten Methansulfonsäure (20 mMol/L) und anschließender Ionenchromatographie mit Leitfähigkeitsdetektion. Die Validierung erfolgte nach den Vorlagen der Normen DIN EN ISO 21832, DIN EN ISO 22065, DIN 32645 und DIN EN 482. Die Methode für Amine erfüllt alle Voraussetzungen an ein Messverfahren für Gefahrstoffe an Arbeitsplätzen. Bei einer Testmessung in einer Gießerei wurde das im Rahmen des Cold-Box-Verfahrens nach dem heutigen Stand der Technik verwendete N,N-Dimethylpropylamin nachgewiesen. Es konnten Konzentrationen von bis zu 50 mg/m³ bestimmt werden. Zur Beurteilung kann ein Derived No-Effect Level (DNEL) von 6,1 mg/m³ herangezogen werden. Das Verfahren eignet sich dazu, die Konzentration der voran genannten Amine in der Luft am Arbeitsplatz im Bereich von 0.1 AGW bzw. DNEL bis zum 2-fachen AGW bzw. DNEL zu bestimmen.

Furan wird auf einem Thermodesorptionsröhrchen, gefüllt mit Carbotrap 300, gesammelt. Die Analyse erfolgt mittels Thermodesorption und anschließender Gaschromatographie mit massenspektrometrischer Detektion. Die Methode wurde im Labor von einem Zehntel bis zum Zweifachen des AGW (56 µg/m³) validiert. Furan konnte in der Gießerei nicht nachgewiesen werden.

Es ist vorgesehen, beide Verfahren als Standardverfahren in das MGU einzuführen.

Stand: