Warum braucht die Gasphase eine andere Technik als die Partikelphase?

Gasphase und Partikelphase erfordern grundlegend unterschiedliche Filtertechniken, weil sie sich physikalisch völlig anders verhalten. Partikel lassen sich mechanisch abscheiden, Gase und Dämpfe nicht. Wer einen Partikelfilter zur Gasabscheidung einsetzt, erzielt keinen Schutzeffekt für die Gasphase. Die folgenden Abschnitte erklären, warum das so ist, welche Technik für welche Phase gilt und wann beide Stufen kombiniert werden müssen.

Wie unterscheiden sich Gasphase und Partikelphase physikalisch?

Die Partikelphase umfasst feste oder flüssige Teilchen, die in der Luft schweben: Stäube, Rauche, Aerosole und Nebel. Die Gasphase besteht aus einzelnen Molekülen, die vollständig in der Luft gelöst sind, etwa Lösemitteldämpfe, Gerüche oder flüchtige organische Verbindungen (VOC). Der entscheidende Unterschied liegt in der Teilchengröße: Partikel haben eine messbare Ausdehnung, Gasmoleküle nicht.

Partikel können an Filterfasern, Prallplatten oder Filtermedien haften bleiben, weil sie eine physische Masse und Trägheit besitzen. Gasmoleküle hingegen bewegen sich frei durch jede noch so feine Filterstruktur hindurch, ohne zurückgehalten zu werden. Kein mechanisches Filtermedium kann ein Gasmolekül aufhalten. Dafür ist eine chemische oder adsorptive Wechselwirkung erforderlich.

Für die Schadstoffabsaugung in der Praxis bedeutet das: Beide Phasen können gleichzeitig auftreten, zum Beispiel beim Löten, beim Einsatz von Kühlschmierstoffen oder bei Prozessen mit Lösemitteln. In diesen Fällen liegen Partikel und Gasmoleküle nebeneinander in der Abluft vor, verlangen aber jeweils eine eigene Abscheidestufe.

Warum versagen Partikelfilter bei gasförmigen Schadstoffen?

Partikelfilter versagen bei der Gasphase, weil ihr Wirkprinzip auf mechanischer Abscheidung basiert. Fasern, Poren und Prallstrukturen halten Teilchen zurück, die größer als die Porenöffnung sind oder durch Trägheit, Diffusion und elektrostatische Kräfte eingefangen werden. Gasmoleküle sind so klein, dass sie diese Mechanismen vollständig umgehen und den Filter ungehindert passieren.

Das gilt auch für hochwertige Schwebstofffilter der Klassen H13 oder H14 nach DIN EN 1822. Diese Filter erreichen Abscheidegrade von nahezu 100 Prozent für Partikel im relevanten Größenbereich. Für Dämpfe und Gase leisten sie jedoch keinen Beitrag. Ein Betrieb, der ausschließlich auf Partikelfilter setzt und gleichzeitig Lösemitteldämpfe oder VOC in der Abluft hat, erfüllt damit nicht die Anforderungen an die Luftreinhaltung für die Gasphase.

Umgekehrt gilt dasselbe: Aktivkohle, die gezielt für die Gasphase eingesetzt wird, scheidet keine Partikel ab. Beide Phasen verlangen ihre eigene, physikalisch passende Technologie.

Welche Filtertechnik eignet sich speziell für die Gasphase?

Für die Gasphase ist Aktivkohle das bewährte Wirkprinzip in der industriellen Filtration. Aktivkohle wirkt durch Adsorption: Gasmoleküle lagern sich an der enormen inneren Oberfläche des Aktivkohlegranulats oder der Aktivkohleformkörper an und werden so aus dem Luftstrom entfernt. Dieses Prinzip funktioniert für eine Vielzahl von Dämpfen, Gerüchen und VOC.

Aktivkohle als Adsorptionsstufe

Aktivkohlefilter werden nach dem Partikelfilter in die Anlage integriert, nie davor. Käme die Rohluft zuerst auf die Aktivkohle, würden Partikel die Poren der Kohle verstopfen und deren Wirksamkeit innerhalb kurzer Zeit stark reduzieren. Die Standzeit der Aktivkohle hängt von der Art und Konzentration der Schadstoffe sowie vom Volumenstrom ab und muss für jede Anwendung projektspezifisch ermittelt werden.

Nassabscheider bei besonderen Medien

Bei klebrigen, reaktiven, hygroskopischen oder elektrostatisch aufladbaren Medien ist ein Nassabscheider die geeignete Option. Der Nassabscheider scheidet sowohl grobe Partikel als auch einen Teil löslicher Gase und Dämpfe ab, indem die Schadstoffe in Wasser oder eine Waschflüssigkeit überführt werden. Er ersetzt jedoch keine dedizierte Aktivkohlestufe bei hohen VOC-Konzentrationen.

Für die Auswahl der richtigen Filtertechnik ist immer die Gefährdungsbeurteilung nach der GefStoffV die Grundlage. Sie bestimmt, welche Schadstoffe in welcher Phase vorliegen und welche Abscheidestufen erforderlich sind.

Wann ist eine Kombination beider Filterstufen notwendig?

Eine Kombination aus Partikelabscheidung und Gasphasenbehandlung ist immer dann notwendig, wenn in der Abluft gleichzeitig feste oder flüssige Partikel und gasförmige Schadstoffe auftreten. Typische Prozesse, bei denen das der Fall ist, umfassen Löten, Kleben, Beschichten, Entfetten mit Lösemitteln sowie viele Kunststoffbearbeitungsprozesse.

Die Reihenfolge der Filterstufen ist dabei nicht beliebig, sondern technisch vorgegeben:

1. Erste Stufe: Partikelabscheidung. Grob- und Feinpartikel werden mechanisch abgeschieden, bevor die Luft die nächste Stufe erreicht.
2. Zweite Stufe: Gasphasenbehandlung. Die partikelgereinigte Luft durchströmt anschließend die Aktivkohlestufe oder eine andere adsorptive Einheit.

Wird diese Reihenfolge umgekehrt, verstopfen Partikel die Aktivkohle, und die Anlage verliert schnell ihre Wirksamkeit für die Gasphase. Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte.

Bei der Auslegung einer kombinierten Absauganlage spielt der Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF) eine wichtige Rolle. Der GZF kann die erforderliche Anlagengröße um bis zu 40 Prozent reduzieren. Ein Betrieb mit 20 Absaugplätzen muss also nicht für 20, sondern realistisch für etwa 12 gleichzeitig aktive Plätze auslegen. Dieser Faktor sollte jedoch immer anhand der tatsächlichen Produktionsabläufe ermittelt und dokumentiert werden.

Welche Normen und Grenzwerte gelten für Gasphase und Partikelphase?

Für die Partikelphase und die Gasphase gelten unterschiedliche Regelwerke, die nicht vermischt werden dürfen. Das maßgebliche Regelwerk für Arbeitsplatzgrenzwerte ist die TRGS 900, die Grenzwerte für eine Vielzahl von Gefahrstoffen einschließlich Lösemitteldämpfen festlegt. Konkrete Grenzwerte für einzelne Lösemittel wie Ethanol, Isopropanol oder Aceton sind der TRGS 900 zu entnehmen.

Regelwerke für die Partikelphase

Für Stäube aus mechanischen Bearbeitungsprozessen gelten GefStoffV, TRGS 504 und TRGS 900 sowie die einschlägigen DGUV-Regeln. Die Geräteklasse des Entstaubers richtet sich nach dem Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) des abzusaugenden Staubs: Staubklasse L für AGW über 1 mg/m³, Staubklasse M ab 0,1 mg/m³, Staubklasse H unter 0,1 mg/m³ sowie bei krebserzeugenden Stäuben, nach DIN EN IEC 60335-2-69. Für Schweißrauch gelten zusätzlich TRGS 528 und die Abscheideklassen W1, W2 und W3 nach DIN EN ISO 21904, ausschließlich für Schweißprozesse.

Ex-Schutz bei Gasen, Dämpfen und Stäuben

Im Bereich des Explosionsschutzes gilt eine strikte Zonentrennung. Gase und Dämpfe fallen unter die Zonen 0, 1 und 2 nach ATEX. Stäube werden in die Zonen 20, 21 und 22 eingestuft. Diese beiden Zonensysteme dürfen nicht vermischt oder gleichgesetzt werden. Lösemitteldämpfe unterliegen damit einem anderen Ex-Schutz-Regelwerk als Stäube. Wer eine Absauganlage für gemischte Schadstoffe plant, muss beide Zonensysteme separat bewerten und die Anlage entsprechend auslegen.

Alle Anlagen werden nach den für den jeweiligen Prozess einschlägigen Regelwerken ausgelegt: bei schweißtechnischen Prozessen nach DIN EN ISO 21904 und TRGS 528, bei Zerspanung und Kunststoffbearbeitung nach TRGS 504, TRGS 900 und GefStoffV.

Wie ULMATEC bei der Gasphase und Partikelphase unterstützt

Wir analysieren für jeden Prozess, welche Schadstoffe in welcher Phase vorliegen, und legen die Absauganlage technisch korrekt aus. Das bedeutet konkret:

• Gefährdungsbeurteilung als Grundlage der Anlagenauslegung, einschließlich Identifikation von Partikel- und Gasphasenanteilen in der Abluft
• Auswahl der richtigen Filterstufen in der richtigen Reihenfolge: Partikelabscheidung vor Gasphasenbehandlung
• Auslegung kombinierter Anlagen mit Aktivkohlestufe für VOC, Lösemitteldämpfe und Gerüche
• Berücksichtigung von Ex-Schutz-Anforderungen nach ATEX, getrennt nach Gas-/Dampfzonen und Staubzonen
• Normkonforme Auslegung nach TRGS 900, GefStoffV und den jeweils einschlägigen DGUV-Regeln
• Lieferung inklusive technischer Dokumentation für Gefährdungsbeurteilung und BG-Prüfung

Sprechen Sie uns an, wenn in Ihrem Betrieb Prozesse mit gemischten Schadstoffen aus Partikel- und Gasphase vorliegen. Wir ermitteln den richtigen Volumenstrom, die passende Filtertechnik und legen die Absauganlage normkonform aus. Jetzt Kontakt aufnehmen und eine projektspezifische Beratung anfragen.

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