Wykrywanie zanieczyszczeń lotnych pochodzących ze spalania płyt wiórowych z wykorzystaniem różnicowej spektrometrii ruchliwości jonów

• Autorzy: Szczurek A. , Maciejewska M. , Zajiczek Ż.

Warianty tytułu

Detection of volatile compounds emission resulting from chipboard combustion by differential ion mobility spectrometry.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Negatywnym efektem rozwoju przemysłu produkcji płyt wiórowych i drewnopochodnych jest konieczność utylizacji dużej ilości odpadów. Jakkolwiek odpady te stanowią cenne paliwo, łatwo dostępne i atrakcyjne dla odbiorców indywidualnych, to jednak piece i kotłownie domowe nie spełniają wymagań dotyczących instalacji termicznego przekształcania odpadów. Odnosi się to przede wszystkim do dotrzymywania standardów emisyjnych, dlatego utylizacja odpadów z płyt wiórowych i drewnopodobnych w takich instalacjach jest niedopuszczalna. Z tego względu bardzo ważna jest możliwość detekcji emisji substancji pochodzących ze spalania płyt wiórowych i drewnopodobnych w nieprzeznaczonych do tego instalacjach. W pracy przedstawiono wyniki badań przyrządu działającego na podstawie metody różnicowej spektrometrii ruchliwości jonów, który został użyty do detekcji emisji lotnych substancji pochodzących ze spalania płyt wiórowych w kotle nieprzeznaczonym do utylizacji tego typu odpadów. Na podstawie uzyskanych pomiarów stwierdzono, że możliwe jest zastosowanie różnicowej spektrometrii ruchliwości jonów do detekcji emisji ze spalania płyt wiórowych. Stwierdzono charakterystyczną zmianę spektrum ruchliwości jonów, w wypadku pomiaru powietrza zawierającego takie substancje, w porównaniu do pomiaru powietrza odniesienia. Skonstruowano wzorzec zmiany spektrum ruchliwości jonów, który jest podstawą detekcji emisji ze spalania takich płyt z wykorzystaniem badanej techniki. Istnieją przesłanki do skutecznej detekcji emisji ze spalania płyt wiórowych w paleniskach domowych z użyciem zaprezentowanej metody. Ponadto wykazano, że detektor fotojonizacyjny nie jest zdolny podołać rozważanemu w pracy zadaniu pomiarowemu, choć technika ta jest chętnie stosowana w pomiarach sumy lotnych związków organicznych w powietrzu. Prezentowana praca zapoczątkowała badania, które mają na celu znalezienie metody umożliwiającej detekcję niepożądanych emisji na podstawie odpowiednio wygenerowanej odpowiedzi przyrządu, a nie w wyniku wyznaczenia stężenia markera.

EN

A need for extensive waste utilization is an adverse effect of developments in the chipboard and wood-based panel production industry. Although the produced waste constitutes a valuable fuel, easily accessible and attractive to individual consumers, domestic furnaces and heat-only boilers do not satisfy thermal waste processing requirements. In particular, utilization of chipboard and wood-based product waste in such installations is not allowed as not compliant with the emission standards. Therefore, an ability to detect emissions from combustion of chipboard and wood-based products in domestic installations, unsuited for that purpose, is vital. The paper presents results of tests carried out with a measuring device that operates based on the differential ion mobility spectrometry method. The device was applied to detect volatile substances emissions originating from chipboard combustion in a furnace not designed for utilization of this type of waste. The results confirmed applicability of the differential ion mobility spectrometry to detection of emissions from the chipboard combustion. A characteristic change in the ion mobility spectrum was observed when the instrument was exposed to the emissions, compared to the reference measurement. The ion mobility spectrum change pattern was constructed to form the basis for the emission detection. The conducted research indicates possibility of effective chipboard combustion emission detection in domestic furnaces with the use of the technique discussed. In addition, it has been determined that although the photoionization technique is widely applied to the measurement of total VOCs in the air, the detector of this kind is not suitable for the measurement task discussed. Further studies have been undertaken to develop a detection method for undesirable emissions based on the relevant device response and not concentration of a marker.

Słowa kluczowe

PL

ochrona powietrza; emisja; detekcja; spalanie; płyta wiórowa; różnicowa spektrometria ruchliwości jonów; spektrometria ruchliwości jonów; detektor fotojonizacyjny; lotne związki organiczne

EN

air pollution control; emission; detection; combustion; chipboard; differential ion mobility spectrometry; ion mobility spectrometry photoionization detector; volatile organic compounds

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 40, nr 2
• Strony: 31--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Szczurek A.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Wybrzeże Stanisława Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Maciejewska M.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Wybrzeże Stanisława Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Zajiczek Ż.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Wybrzeże Stanisława Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Bibliografia

• 1. Rocznik Statystyczny Rzeczypospolitej Polskiej 2017. Główny Urząd Statystyczny, Zakład Wydawnictw Statystycznych, Warszawa 2017.
• 2. M. KAJDA-SZCZEŚNIAK: Ocena podstawowych właściwości odpadów drzewnych i drewnopochodnych. Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska 2013, vol. 15, ss. 1–10.
• 3. T. WIKTORSKI: Rynek płyt drewnopochodnych w Polsce. B+R Studio Analizy Rynku Meblarskiego, Ogólnopolska Izba Gospodarcza Producentów Mebli, Warszawa 2013.
• 4. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/75/UE z 24 listopada 2010 r. w sprawie emisji przemysłowych (zintegrowane zapobieganie zanieczyszczeniom i ich kontrola). Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej 2010, L 334, ss. 17–119.
• 5. K.R. STUBDRUP, P. KARLIS, S. ROUDIER, L. DELGADO SANCHO: Best available techniques (BAT) reference document for the production of wood-based panels. JRC Science for Policy Report 2016, EUR 27732 EN.
• 6. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 9 grudnia 2014 r. w sprawie katalogu odpadów. Dziennik Ustaw 2014, poz. 1923.
• 7. Rozporządzenie Ministra Rozwoju z 21 stycznia 2016 r. w sprawie wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów oraz sposobów postępowania z odpadami powstałymi w wyniku tego procesu. Dziennik Ustaw 2016, poz. 108.
• 8. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 1 marca 2018 r. w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych rodzajów instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów. Dziennik Ustaw 2018, poz. 680.
• 9. A. SZCZUREK, M. MAZIEJUK, M. MACIEJEWSKA, T. PIETRUCHA, T. SIKORA: BTX compounds recognition in humid air using differential ion mobility spectrometry combined with a classifier. Sensors and Actuators B: Chemical 2017, Vol. 240, pp. 1237–1244.
• 10. M. MAZIEJUK, A. SZCZUREK, M. MACIEJEWSKA, T. PIETRUCHA, M. SZYPOSZYŃSKA: Determination of benzene, toluene and xylene concentration in humid air using differential ion mobility spectrometry and partial least squares regression. Talanta 2016, Vol. 152, pp. 137–146.
• 11. G.A. EICEMAN, Z. KARPAS, H.H. HILL, Jr.: Ion Mobility Spectrometry, Third Edition. CRP Taylor & Francis Group, Boca Raton 2014.
• 12. Atest higieniczny HK/B/0812/01/2015: Płyta OSB/3 o grubości 6–32 mm. Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego – Państwowy Zakład Higieny, Warszawa 2015.
• 13. Deklaracja właściwości użytkowych Nr: ST_OSB/3_CPR_2015. Kronospan OSB Sp. z o.o., Strzelce Opolskie 2015.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).