Gefahrstoffmessung im explosionsgefährdeten Arbeitsbereich

Probenahmegeräte SG350ex und SG2500ex für die Gefahrstoffmessung

Unsere Geräte für die Gefahrstoffmessung im explosionsgefährdeten Arbeitsbereich wie Probenahmegeräte SG350ex oder SG2500ex arbeiten nach diesem Prinzip. Alle Geräte, die Explosionsschutz ausweisen, sind durch die europäische Richtlinie 94/9/EC zertifiziert.

Typische Anwendungsgebiete für unsere Geräte für die Gefahrstoffmessung mit Ex-Schutz (Explosionsschutz) sind Bergwerke, Chemiewerke oder Kornmühlen.

In den dortigen Arbeitsbereichen besteht die Gefahr einer Staubexplosion.

Das fein verteilte Material (Staub) bildet in der Umgebungsluft eine sehr große Oberfläche. Kommt es nun zu einem Kontakt mit einer Zündungsquelle (z.B. ein Funke eines elektrischen Geräts), so führt dies zu einer explosionsartigen Verbrennung. Der Explosionsschutz in unseren Geräten verhindert das Entstehen einer Zündquelle und verhindert letztlich die Explosion.

Explosionsschutz wichtig zur Gefahrstoffmessung – Definition und  Schutzmaßnahmen

Was ist eine Explosion?

Eine Explosion ist eine chemische Reaktion bei der die Temperatur und der Druck plötzlich ansteigen. Dadurch kommt es zu einer schlagartigen Volumenausdehnung von Gasen und Freisetzung großer Energiemengen in sehr begrenztem Raum. Im Zuge der plötzlichen Volumenvergrößerung entsteht eine Druckwelle.

Es gilt zwei Typen zu differenzieren:

  • die Wärmeexplosion: die Reaktionsenthalpie kann nicht schnell genug abgeführt werden, sodass die Temperatur des Systems ansteigt. Dies führt dann zu einer erhöhten Reaktionsgeschwindigkeit und als Folge dessen zu weiterer Wärmefreisetzung (Theorien von Semenov, Frank-Kamenitzkii und Thomas).
  • die Kettenverzweigungsexplosion: bspw. die Knallgasreaktion; es finden in einem gewissen Temperatur- und Druckbereich mehr Kettenverzweigungen als Kettenabbruchreaktionen statt. Dabei werden die Radikale rekombiniert, sodass sich die Anzahl der Radikale erhöht. Damit verbunden steigt die freigesetzte Reaktionenthalpie rasant an und führt letztlich zur Explosion.

Beide Explosionen unterschieden sich je nach Art der chemischen Reaktion. Jedoch ist beiden der thermodynamische Vorgang gemein: „Die freigesetzte Energie führt zu rapider Temperatur- und Drucksteigerung sowie Volumenausdehnung, die das umgebende Material auseinander sprengt.“
Auf weitere Unterscheidung (etwa auf makroskopischer Ebene) wird an dieser Stelle nicht eingegangen.

Was sind explosionsgefährdete Stoffe?

Dazu zählen alle Gefahrstoffe, die „durch Flammentzündung zur Explosion gebracht werden können oder gegen Stoß oder Reibung empfindlicher sind als Dinitrobenzol (C6H4N2O4).“
Gase und Dämpfe können nur explodieren, wenn ein stoffspezifisches Luftsauerstoff-Gasgemisch vorliegt. Eine derartige Konzentration wird auch „Untere Explosionsgrenze“ genannt. Des Weiteren muss eine hohe Temperatur vorliegen oder eine Zündquelle vorhanden sein. Sollte eine dieser Bedingungen nicht erfüllt sein, wird es nicht zu einer Explosion kommen.

Schutzmaßnahmen

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um einen Explosionsschutz zu erreichen. Eine Option ist die Konzentrationsbegrenzung. Dabei wird die Zufuhr des Gefahrstoffes gehemmt.
Des Weiteren gibt es die Inertisierung, das heißt, der Luftsauerstoff wird aus der Reaktion reduziert/entfernt. Ziel dieser beiden Maßnahmen ist es, das Entstehen des explosionsgefährdeten Gasgemisches zu verhindern.
Letztlich gibt es noch die Möglichkeit, explosionsgeschützte Betriebsmittel zu verwenden. Dies ist stets sinnvoll, wenn eine der oben genannten Maßnahmen nicht eingesetzt werden kann. Hierbei handelt es sich jedoch um eine sekundäre Maßnahme, da nicht die Konzentration der Stoffe geregelt wird, sondern die Zündung dieser verhindert wird.

Quellen:
[1] http://www.chemie.de/lexikon/Explosion.html
[2] 1×1 der Laborpraxis, Prozessorientiertes Lehrbuch für Studium und Berufsausbildung; S.Eckhardt, W.Gottwald, B.Stieglitz; Weinheim
[3] https://www.baua.de/DE/Angebote/Publikationen/Fachbuecher/Gefaehrdungsbeurteilung.pdf?__blob=publicationFile&v=4

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