Nanopartikel Messtechnik, Beurteilung

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1 Nanopartikel Messtechnik, Beurteilung EAK , Stuttgart Uwe Götz GUS/TD - Gefahrstoffmanagement

2 Nanopartikel, Messtechnik, Beurteilung Akkreditierte Messstelle (Gr. 1,3,4,5) Biostoffverordnung(Akkreditierung angestrebt) Indoorbegutachtungen Lärmdosimetrie Beratungen Untersuchung von Berufskrankheiten Untersuchungen von Chemikalienschutzhandschuhen Gremientätigkeiten Gefahrstoffkataster

3 Nanomaterialien Nano-strukturierte Materialien sind entweder feste, partikelförmige Stoffe, die Nano-objekte oder Agglomerate oder Aggregate von Nano-objekten enthalten oder nano-strukturierte Materialien sind feste oder flüßige Zubereitungen davon, die Nano-objekte oder Agglomerates oder Aggregate von Nano-objekten enthalten oder nano-strukturierte Materialien sind feste Materialien, die nanoskalige, interne Domänen oder Oberflächen-strukturen auf Grund des Herstellverfahrens enthalten.

4 Nanopartikel, Messtechnik, Beurteilung Etabliert: BASF hat eine lange Tradition als Produzent partikelförmiger Produkte, z.b. Farbpigmente. Solche Materialien können auch Fraktionen im Nanometermaßstab enthalten. Im Fokus: BASF verwendet Nano-Objekte zur Produktion innovativer, nano-strukturierter Materialien, mit vollständig neuen oder erheblich verbesserten Produkteigenschaften. Innovationen für die Bereiche Bau, Haushalt, Automobil, Kosmetik, Elektronik und Energie sind die Ziele unserer Forschung und Entwicklung.

5 Nanomaterialien SMPS- Technologie Gesamtstaub- Probenehmer nm µm Feinstaub- Probenehmer µm CPC- Technologie Analytische Methoden Nano 3 µm WRAS- Technologie µm Mikro Makro nm Massstab

6 Nano-strukturierte Polymere Ultradur High Speed Quelle: BASF reduziert als ökoeffzienter Kunststoff CO 2 -Emissionen.

7 Messtechnik SMPS Sequencial Mobilty Particle Sizer DMA: Differential Mobility Analyzer e - inator AM241 Aerosol sample outer cylinder sheath air central rod - high-voltage power supply slot CPC

8 CPC Condensation Particle Counter Problem I : to small for light scattering - Nucleous condensation ~ 10µm sample Saturator 35 C - Counting through light scattering

9 Arbeitsplatzmessungen Analyse der Luftkonzentration von Nanopartikeln mit der SMPS-Technologie Messbereich nm im Einsatz am Arbeitsplatz

10 Messergebnisse Zimmer ,3 56, ,2 75,1 82,8 91,5 101,1

11 Raucherzimmer 429 während dem Rauchen Anzahl Partikel pro cm³ ,1 13,2 15,8 18,9 22, ,4 38,9 46,8 56,4 68,2 82,8 101,1 124,1 153,4 191, ,4 397, ,1 930,5 Größe in nm

12 Einsatzbereich/Grenzen Stationäre Messungen Transportfähigkeit Grosses Spektrum nm Keine Online-Messung möglich (7 min für einen Scan) Großes/schweres Gerät komplett ca. 45 kg Nicht kalibrierbar Keine qualitativen Angaben möglich Temperaturbereich C Umgang mit Am241

13 Begleitende Messtechnik Staubmessungen Staub(A) Glasfaserfilter, 2 ltr/min Gravimetrie Laser Aerosol-Spektroskopie mit Staubsammlung auf Filter 3 ltr/min, Bereich 0,25 32 µm Online-Messung und Gravimetrie Staubabscheidung (Fasermesstechnik) Goldfilter 0,2 µm Porenweite, bis 8 ltr/min Elektronenmikroskopie, Substanzbestimmung

14 Spektrometer

15 Ermitteln von Emissionsquellen Laserspektroskopie. Partikelverteilung in der Eisenpulverfabrik vom Zahl (Partikel/Liter) :59 10:00 10:01 10:02 10:03 10:04 10:05 10:06 10:07 10:09 10:10 10:11 10:12 10:13 10:14 10:15 10:16 10:17 10:18 10:20 Zeit >32.0 >30.0 >25.0 >20.0 >17.5 >15.0 >12.5 >10.0 >8.5 µ >7.5 µ >6.5 µ >5.0 µ >4.0 µ >3.5 µ >3.0 µ >2.5 µ >2.0 µ >1.6 µ >1.3 µ >1.0 µ >0.80 >0.70 >0.65 >0.58 >0.50 >0.45 >0.40 >0.35 >0.30 >0.28 >0.25

16 Einfüllen von Aerosil

17 Einfüllen von Aerosil Vergleich Hintergrundbelastung mit Einfüllvorgang der SMPS-Messung 6000,0 5000,0 Anzahl Grössenverteilung (dn/dln(dp)[/cm3]) 4000,0 3000,0 2000,0 Hintergru Einfüllung 1000,0 0,0 11,1 13,2 15,8 18,9 22, ,4 38,9 46,8 56,4 68,2 82,8 101,1 124,1 153,4 191, ,4 397, ,1 930,5 Grösse der Partikel in nm

18 Einfüllen von Aerosil Spektrometer Vergleich Hintergrundbelastung mit Einfüllvorgang der Partikelmessung 350,0 300,0 250,0 Anzahl der Partikel 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 >0.25 µm >0.28 µm >0.30 µm >0.35 µm >0.40 µm >0.45 µm >0.50 µm >0.58 µm >0.65 µm >0.70 µm >0.80 µm >1.0 µm >1.3 µm >1.6 µm >2.0 µm Grösse der Partikel in µm >2.5 µm >3.0 µm >3.5 µm >4.0 µm >5.0 µm >6.5 µm >7.5 µm >8.5 µm >10.0 µm >12.5 µm >15.0 µm >17.5 µm >20.0 µm >25.0 µm >30.0 µm >32.0 µm Hintergru Einfüllun

19 Abscheidung von Carbon Nano Tubes auf einen Goldfilter Porenweite 200 nm Massstab 500:1

20 Abscheidung von Carbon Nano Tubes auf einen Goldfilter Porenweite 200 nm 2 µm Massstab 10000:1

21 Abscheidung von Carbon Nano Tubes auf einen Goldfilter Porenweite 200 nm Massstab 50000:1 500 nm

22 Abscheidung von Carbon Nano Tubes auf einen Goldfilter Porenweite 200 nm Massstab 50000:1 500 nm

23 Aerosil (SiO2) : 1 500nm : 1 500nm Auftrag: Abb:01g50k SE Auftrag: Abb:01h50k SE

24 Partikelkonzentrationen geschlossenen Räumen: (Quelle:. Messergebnis BASF) intergrund am Verbundstandort in Lu: (Quelle: Messergebnis BASF) n industriellen Arbeitsplätzen: (Quelle: Messergebnis BASF) m Ofen in einer Bäckerei: (Quelle: BGIA, UBA-Workshop 2005) n einer stark befahrenen Straße, zusätzlich mit Teer- und Straßenarbeiten: (Quelle: Messergebnis BASF) Zigarettenrauch: (Quelle: Messergebnis BASF) ährend des WIG-Schweißens: (Quelle: Messergebnis BASF) Abgasen aus einem Dieselmotor: (Quelle: GRIMM Aerosol Technik) bis zu P/cm3 bis zu P/cm3 bis zu P/cm3 bis zu P/cm3 bis zu P/cm3 bis zu P/cm3 bis zu P/cm3 bis zu 10 Mrd. P/cm3

25 Erfolgreich umgesetzt! (2/2) Definition geeigneterarbeitsschutzmaßnahmen Im Internet verfügbar. In Online Reporter und BASF info publiziert. Die Minimierung möglicher Exposition ist unser Ziel. Dazu wenden wir Staubminderungsmaßnahmen konsequent an.

26 Effizienz von Arbeitsschutzmaßnahmen (1/2) Beispiel: Filtrierender Atemschutz Glasfaserfilter der Filterklasse P3 erreichen einen Abscheidegrad von 99.99% gegenüber einem nanopartikulären NaCl-Testaerosol. (Quelle: BGIA, 2004) Abscheidegrade > 99.9% werden bei der Prüfung mit nanopartikulärem SiO 2, TiO 2 und CuO bestätigt. (Quelle: BASF, 2008) aber: Die Effizienz der Filtermasken ist von der Luftfeuchtigkeit abhängig. Bei Halbmasken muss auf eine gute Passform geachtet werden. (Quelle: TU Kaiserslautern, 2008)

27 Ausblick eräte für personenbezogene Expositionsermittlung elastbare Daten alibrierbare Geräte artikelgeneratoren für monodisperse Substanzen ntersuchung von Agglomeration/Aggregationsverhalten berflächenaktivitäten insatz und Test neuer Geräte Elektrofilter Selektives CPC ohne DMA

28 BASF-Sicherheitsforschung Weiterentwicklung von Messtechnik und Arbeitsschutzmaßnahmen BASF-Projekt: Competence Center Exposure Assessment EU-Projekt: NANODEVICE BASF-Projekt: Weiterentwicklung der Messtechnik BASF/BGIA-Projekt: Weiterentwicklung der Schutzmaßnahmen ISO-Projekte: Normung OECD: Interessenvertretung