title: Irreversible Massenzunahme von Filtern bei hoher relativer Feuchte
Creators: name: Torzicky, Teresa
Publisher: name: :none
Year: 2009

description: Luftqualität ist ein Parameter, der sowohl Gesundheit als auch Lebensqualität der Menschen stark beeinflusst. Aus diesem Grund gibt es gesetzliche Richtlinien, die Grenzwerte für Luftschadstoffe wie zum Beispiel Ozon und Schwefeldioxid und auch für die Aerosolmassenkonzentration festlegen. Aerosolmassenkonzentrationen in der Atmosphäre werden bestimmt, indem ein bekanntes Luftvolumen durch einen Filter gesogen wird, der vor und nach dem Beladen gravimetrisch vermessen wird. Aus dem dadurch ermittelten Massenwert des abgeschiedenen Aerosols kann in weiterer Folge die Aerosolmassenkonzentration in der Atmosphäre berechnet werden. Um hohe Luftqualität zu gewährleisten, werden Grenzwerte immer wieder diskutiert und angepasst. Ein limitierender Faktor hierbei ist die Messgenauigkeit der gravimetrischen Messungen, die von verschiedenen Faktoren wie Temperatur, relative Feuchte und Druck beeinflusst wird. Aus diesem Grund werden Standardverfahren zur Durchführung dieser gravimetrischen Bestimmungen festgelegt, um den Einfluss von Schwankungen dieser Faktoren zu minimieren. Die momentan vorgeschriebenen Werte der relativen Feuchte im Messraum liegen bei 50% +/- 5%. Untersuchungen über die Wasseraufnahme an Aerosolpartikeln haben ergeben, dass der Wassergehalt der Aerosolpartikel mit sinkender relativer Feuchte abnimmt. Eine Absenkung des vorgeschriebenen Feuchtewerts für gravimetrische Bestimmungen erscheint daher sinnvoll, um die Genauigkeit der Aerosolmassenbestimmung der Luftschadstoffe zu erhöhen. Andererseits wurde das Verhalten von Filtermaterialien abhängig von der relativen Feuchte bisher noch nicht systematisch untersucht und unerwünschte Effekte können daher nicht ausgeschlossen werden. Inwieweit bei der Absenkung der vorgeschriebenen relativen Feuchte unerwünschte Effekte auftreten oder nicht, soll in der vorliegenden Arbeit mit Hilfe von experimentellen Untersuchungen für verschiedene Filtermaterialien festgestellt werden. Zu diesem Zweck werden Celluloseester-, Celluloseacetat-, Cellulosenitrat-, Glasfaser-, Quarzfaser- und Polycarbonatfilter in einer Feuchtekammer untersucht. Bei den Messungen werden die Filter jeweils für 24 Stunden einer relativen Feuchte von zuerst 30%-40%, dann 50% und schließlich 90% ausgesetzt. Im Anschluss wird die relative Feuchte in der Kammer in 24 Stundenabstanden wieder auf 50% und anschließend auf 30%-40% abgesenkt. Während der gesamten Messdauer wird die Masse der Filter in 5 Minutenintervallen bestimmt, um zu untersuchen, ob irreversible Massenzunahme auftritt, d. h. dass die Masse eines Filters durch dauerhafte Adsorption von Wasserdampf nicht mehr auf den Ausgangswert zu Beginn des Experiments zurückkehrt. Bei Quarzfaser- und Cellulosenitratfiltern kann keine signifikante irreversible Massenzunahme nachgewiesen werden, während Celluloseester-, Celluloseacetat- und Glasfaserfilter irreversible Massenzunahme zeigen. Die höchste irreversible Massenzunahme zeigen Celluloseacetatfilter mit bis zu 3mg und Glasfaserfilter mit durchschnittlich 0,5mg sowie Celluloseesterfilter mit durchschnittlich 0,4mg. Bei Polycarbonat filtern kann man beobachten, dass die irreversible Massenzunahme von der Porengröße abhängt. Polycarbonatfilter mit 8µm Porengröße zeigen keine signifikante irreversible Massenzunahme, während bei Polycarbonatfiltern mit 0,2µm eine irreversible Massenzunahme von durchschnittlich 0,5mg verzeichnet wird. Gemäß den hier vorliegenden Ergebnissen scheint eine Herabsetzung des vorgeschriebenen Werts der relativen Feuchte von 50% auf 30% bei gravimetrischen Messungen zur Bestimmung der Aerosolmassenkonzentration nicht sinnvoll, da durch das Auftreten von irreversiblen Massenzunahmen bei verschiedenen Filtermaterialien die Genauigkeit der gravimetrischen Messungen nicht gesteigert werden kann.