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NH₃-Gassensor

Ammoniaksensoren und -detektion

Ammoniak ist eine chemische Verbindung aus einem Stickstoff- und drei Wasserstoffatomen, die gemeinhin als Ammoniakmolekül mit der Formel NH₃ bezeichnet wird. In seiner reinen Form ist Ammoniak ein farbloses Gas, das jedoch leicht an seinem stechenden Geruch zu erkennen ist. Ammoniak liegt normalerweise als Gas vor, das ätzend und bei längerer Einwirkung gesundheitsschädlich ist, weshalb eine Genehmigung für den Umgang mit Gefahrstoffen erforderlich ist. 

Ammoniakgasdetektoren mit NH3-Sensoren helfen Arbeitnehmern in zahlreichen Branchen dabei, den Gasgehalt, dem sie ausgesetzt sind, in Echtzeit zu ermitteln.

Vernetzte Gasdetektoren wie der Blackline G8 zeigen nicht nur den Gasgehalt auf dem Display des Geräts an, sondern fungieren auch als automatisches Alarmsystem, wenn ein Sensor gefährliche Werte feststellt, und senden einen Notruf für einen Arbeitnehmer, der dies möglicherweise nicht selbst tun kann. Alle über den Gerätesensor aufgezeichneten Daten sind für Sicherheitsteams in Echtzeit zugänglich, und Vorfälle werden automatisch protokolliert, sobald sie auftreten. 

Ammoniakgas entsteht häufig bei der Herstellung von Düngemitteln, Kältemitteln und Reinigungsmitteln oder in landwirtschaftlichen Betrieben wie Geflügelzuchtanlagen. Im Gegensatz zu einigen anderen Gasen, die ein Risiko für Arbeiter darstellen, riecht man Ammoniak meist schon lange bevor es einen gesundheitsschädlichen Bereich erreicht. Der Grad der Gefahr hängt stark davon ab, wie viel davon vorhanden ist und wie lange man dem Gas ausgesetzt war. Die Überwachung der Ammoniakkonzentration mit Echtzeitmessungen ist entscheidend, um potenzielle Gesundheitsrisiken zu vermeiden.

Die industrielle Ammoniakproduktion ist eine der größten im Bereich der anorganischen Chemikalien: Zahlreiche große Düngemittelwerke und andere Anlagen produzierten im Jahr 2021 235 Millionen Tonnen Ammoniak. Ammoniak wird industriell im Haber-Bosch-Verfahren hergestellt, bei dem Stickstoff aus der Luft mit Wasserstoff – der in der Regel aus Erdgas gewonnen wird – unter hohem Druck und hoher Temperatur in Gegenwart eines Katalysators verbunden wird.

Ammoniakvergiftung:
Der Kontakt mit hohen Ammoniakkonzentrationen kann gesundheitsschädlich sein. Das Einatmen von Ammoniakgas kann die Atemwege reizen und Husten, Keuchen und Atembeschwerden verursachen. In schweren Fällen kann es zu einem Lungenödem kommen, einem Zustand, bei dem sich Flüssigkeit in der Lunge ansammelt. Ein zuverlässiges Schutzsystem, wie beispielsweise ein Gaswarngerät mit einem Ammoniak (NH3)-Sensor, gibt bei korrekter Kalibrierung mit hoher Genauigkeit visuelle und akustische Warnsignale für den oberen und unteren Alarmgrenzwert aus. 

Risikofaktoren von NH₃, die für einen sicheren Umgang den Einsatz eines Ammoniakdetektors erfordern:

  • Farblos

  • Gaszustand

  • Komprimiert

  • Giftig

  • Entzündlich

  • Ätzend

  • Leichter als Luft

  • Wasserlöslich

  • Explosiv (bei hohen Konzentrationen und in geschlossenen Räumen)

  • Stechender, erstickender Geruch

  • Kann sich bei hohen Temperaturen zersetzen und dabei leicht entzündliches Wasserstoffgas bilden.

  • Ammoniakhaltige Düngemittel und die Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Flächen können zu Stickoxidemissionen führen.

  • Ammoniakmoleküle haben eine trigonale Pyramidenform.

  • ANDERE BEZEICHNUNGEN: Wasserfreies Ammoniak, Ammoniak, Azan, Stickstoffhydrid

  • CAS-Nr. 7664-41-7

Die wichtigsten Vorteile des richtigen Sensors für die Ammoniakgasdetektion:

Die Ammoniakgasdetektion ist in vielen Branchen von entscheidender Bedeutung, insbesondere in Lebensmittelverarbeitungsbetrieben mit Kühlanlagen, Düngemittelfabriken und anderen Einrichtungen, in denen mit Ammoniak gearbeitet wird. Ammoniaksensoren und Ammoniakdetektoren sind für ortsfeste und tragbare Gaswarnsysteme unverzichtbar und tragen dazu bei, dass die Ammoniakkonzentrationen innerhalb der gesetzlichen Grenzwerte bleiben.

Diese Systeme sind für die Echtzeitüberwachung ausgelegt und warnen die Mitarbeiter vor jeder gefährlichen Gasansammlung. Stationäre und tragbare Ammoniakgasdetektoren, die ordnungsgemäß kalibriert sind, um genaue Messwerte zu liefern, spielen eine entscheidende Rolle bei der Überwachung der Ammoniakkonzentrationen in Lebensmittelverarbeitungsbetrieben sowie an anderen gewerblichen und industriellen Arbeitsstätten. Sie tragen dazu bei, ein sicheres und vorschriftsmäßiges Umfeld zu gewährleisten und sowohl die Mitarbeiter als auch die Verbraucher zu schützen.

Durch den Einsatz von Ammoniakgasdetektoren können Unternehmen das Risiko einer gesundheitsschädlichen Exposition und von Fehlalarmen verringern und so eine wirksame Lösung bieten, die die Sicherheit der Mitarbeiter und die Produktivität gewährleistet. 

Symbol GHS „Entzündlich“ – Beispiele hierfür sind Stickoxide, konzentrierte Ammoniaklösungen, wasserfreies Ammoniak
Symbol GHS „giftig“ – Beispiele hierfür sind Salpetersäure, die Alkalimetalle auflösen und die Atemwege von Arbeitnehmern schädigen kann, sowie Ammoniumchlorid.
Symbol für komprimiertes Gas oder komprimierte Flüssigkeit
GHS-ätzend WHMIS – Beispiele hierfür sind Schwefel- und Salpetersäure, einschließlich Ammoniumhydroxid, das ein ätzendes Gas ist.

Unter welchen Umständen müssen Arbeitnehmer in der Regel einen Ammoniakdetektor tragen?

  • Landwirtschaft:
    In der Landwirtschaft sind Ammoniaksensoren unverzichtbar, um die Luftqualität in Stallungen zu überwachen und sichere Ammoniakwerte zum Schutz der Gesundheit von Mitarbeitern und Tieren zu gewährleisten. Ammoniak, das in Komposthaufen, Güllegruben und allen landwirtschaftlichen Betrieben mit Stallhaltung entsteht, kann ebenfalls Ammoniakgas enthalten. Auch Düngemittel, die auf landwirtschaftlichen Betrieben gelagert und verwendet werden, stellen ein Risiko dar.

  • Wasseraufbereitung: Ammoniak wird zur Herstellung von Monochloramin verwendet, das als Desinfektionsmittel in der Trink- und Abwasseraufbereitung eingesetzt wird.

  • Kälteanlagen: Eislaufbahnen, Brauereien, Lebensmittel- und Getränkehersteller, Kühlhäuser und Eisfabriken verwenden häufig flüssiges Ammoniak oder wässriges Ammoniak – NH₃(aq). Bei einem Leck verwandelt sich dieses in Ammoniakgas, was zu potenziell gefährlichen Ammoniakemissionen führen kann.

  • Düngemittel und Reinigungsmittel: Flüssiges Ammoniak wird häufig verdünnt und mit anderen chemischen Substanzen gemischt, wodurch Lösungen entstehen, die als Ammoniumhydroxid bezeichnet werden. Diese verdünnte Form wird in Haushaltsreinigungsmitteln und als Bestandteil von Düngemitteln verwendet, wobei bei der Anwendung, Lagerung und Herstellung Ammoniakemissionen entstehen können.

  • Ammoniumsalze können entstehen, wenn Ammoniak mit verschiedenen Säuren reagiert, was Auswirkungen sowohl auf die Sicherheit als auch auf die Umweltmaßnahmen hat. Bei einigen Herstellungsprozessen wird Ammoniak mit Salzsäure kombiniert, um Ammoniumchlorid herzustellen.

  • Arbeitnehmer könnenbei der Verwendung von Reinigungsmitteln, die Ammoniak enthalten, diesem ausgesetzt sein.

  • Weitere Quellen für eine berufliche Exposition sind die Versilberung von Spiegeln, die Leimherstellung, die Ledergerbung sowie der Betrieb von Nitrieröfen.

  • Ammoniak entsteht als Nebenprodukt bei der Kohledestillation, durch die Einwirkung von Dampf auf Calciumcyanamid sowie bei der Zersetzung stickstoffhaltiger Stoffe.

  • Ammoniak kommt natürlicherweise in landwirtschaftlichen Erzeugnissen wie Sojabohnen, Nachtkerzensamen, Lammsquark und Tabakblättern vor.

Ammoniaklecks nehmen zu, weil natürliche Kältemittel immer öfter anstelle von fluorierten Gasen eingesetzt werden.

(Prozessausrüstung & Steuerung – Nachrichten)

Szenarien mit hohem Risiko:

  • Wärmere Gebäude können Ammoniak in höheren Konzentrationen produzieren als kalte Gebäude.

  • In geschlossenen Räumen kann Ammoniak explodieren, wenn eine Zündquelle vorhanden ist.

  • Abgesehen von einer unbeabsichtigten Freisetzung von Ammoniak ist das Risiko einer Exposition gegenüber hohen Ammoniakkonzentrationen beim Betreten enger Räume am größten.

  • Technisch gesehen betritt ein Arbeiter in dem Moment, in dem er die Ebene einer Öffnung überschreitet, einen beengten Raum. Wenn Ammoniak im Spiel ist, sollten Arbeiter davon ausgehen, dass beengte Räume eine gefährliche Umgebung darstellen.

  • Im Falle eines Lecks oder eines CSE-Vorgangs wäre es ein Fehler anzunehmen, dass der charakteristische Geruch von Ammoniak als ausreichendes Warnsignal dienen würde. Ein präziser Sensor ist für die Erkennung einer Gefahr unerlässlich.

  • Ammoniakgasdetektoren mit korrekt kalibrierten Sensoren können die Ammoniakkonzentration messen und die Mitarbeiter umgehend auf Veränderungen der Luftqualität aufmerksam machen.

NH3-Sensor-Informationen

Typ: ElektrochemischerElektroden-
Messbereich: 0–100 ppm (Auflösung 0,1 ppm)
Hoher Messbereich: 0–500 ppm (Auflösung 1 ppm)

Standard-Alarmstufen

Unterer Alarm: 25 ppm
Oberer Alarm: 50 ppm
STEL – 15 Minuten – Kurzzeitgrenzwert: 35 ppm
TWA – 8-Stunden-Zeitgewichteter Durchschnitt: 25 ppm 

Fragen zur Erkennung von NH3?

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Weitere Umgebungsbedingungen, unter denen Ammoniak (NH₃) vorkommen kann:

  • Langsam fließendes Wasser: Langsam fließendes oder stehendes Wasser kann aufgrund mangelnder Turbulenzen und Verdunstung sowie einer stärkeren Anreicherung von Stoffwechselabfällen und Zersetzungsprodukten – darunter Ammoniak – hohe Ammoniakgaskonzentrationen aufweisen (WHO 1986).
  • Hohe Fischdichte: Durch den reduzierten Wasserfluss können sich Fische in Becken oder anderen Rückzugsorten konzentrieren, wodurch sich die Ausscheidungen konzentrieren und die Ammoniakkonzentrationen steigen.
  • Presence in organic wastes: Organic wastes are the remains of any once-living organism or their excrement. Ammonia excretion from the body also occurs through urine so the average concentration in domestic sewage influent is 40 mg/L. Identifying the organic matter in waterbodies or aqueous solutions aids in identifying the source.
      – Ammonia levels in water <1 mg/L can be harmful.
  • Pflanzenmaterial enthält in der Regel wenig Stickstoff, und die damit verbundenen Zersetzer können Ammoniak aufnehmen und dessen Konzentration im Wasser verringern. Die Identifizierung der Art der in einem Gewässer vorhandenen organischen Abfälle hilft bei der Ermittlung möglicher Ursachen. Übermäßige organische Abfälle im Wasser können zu einer grauen Färbung mit sichtbaren Schlammablagerungen in Ablagerungsbereichen führen.
  • Übelriechender Geruch: Ammoniakgas hat einen charakteristisch stechenden Geruch (man denke an Fenster- und Bodenreiniger). Die Ammoniakkonzentrationen in Flüssen sind selten hoch genug, um diesen Geruch zu verursachen, aber Wasser, das übelriechend ist oder nach Fäulnis oder organischen Abfällen riecht, kann relativ hohe Ammoniakkonzentrationen aufweisen.
  • Schwebstoffe: Schwebstoffe aus Abwasser oder Abflüssen können einen hohen Ammoniakgehalt aufweisen oder als Katalysatoren für das Bakterienwachstum dienen und so die Anreicherung von Ammoniak begünstigen. Die Identifizierung der Art der vorhandenen Schwebstoffe ist wichtig, um mögliche Ursachen zu ermitteln.
  • Alkalisches, sauerstofffreies oder warmes Wasser: Wassereigenschaften, die die Ammoniakbildung fördern (z. B. Sauerstoffmangel) oder die Toxizität erhöhen (z. B. hoher pH-Wert und hohe Temperatur), sind Anzeichen dafür, dass Ammoniak eine Ursache sein könnte.
  • Ammoniaklösung, auch bekannt als wässrige Ammoniaklösung, ist in Wasser verdünntes Ammoniak. Sie dient verschiedenen Zwecken, beispielsweise als Inhaltsstoff in Haushaltsreinigern, als Desinfektionsmittel für die Wasseraufbereitung, in der Lebensmittelproduktion zur Senkung des Säuregehalts in Lebensmitteln und sogar zum Dunkelfärben von Möbeln.
  • Medizinische Anwendungen: Ammoniak wird als Atemstimulans zur Vorbeugung von Ohnmachtsanfällen eingesetzt und ist allgemein als Riechsalz bekannt

Gesundheitsrisiken und Umgang mit NH3

Konzentration
Symptome/Auswirkungen
0–0,5 ppm
Typische Hintergrundwerte niedriger Konzentrationen.
0,6 – 23 ppm
Gilt immer noch als geringe Konzentration, kann jedoch in der Regel anhand des Geruchs festgestellt werden.
24–29 ppm
Gelegentlich können Reizungen der Nase und des Rachens festgestellt werden (2–6 Stunden Exposition).
30–49 ppm
Für manche Menschen nach 10 Minuten Exposition leicht irritierend
50–71 ppm
Nach 10-minütiger Exposition für die Mehrheit der Menschen mäßig reizend
72–139 ppm
Eine kontinuierliche Exposition gegenüber NH3 kann bereits nach 5 Minuten zu Reizungen der Nase und des Rachens führen.
140–499 ppm
Wird für die meisten Menschen nach 30 Minuten unerträglich irritierend sein.
500–1499 ppm
Nase und Rachen werden sofort stark gereizt, es kommt zu Tränenfluss (Weinen).
1500–2499 ppm
Eine kurze Exposition kann zu einem Lungenödem (Ansammlung von Flüssigkeit in der Lunge, potenziell tödlich) führen.
2500 – 4500 ppm
Tod wahrscheinlich nach mehr als 30 Minuten Exposition
5000 ppm +
Führt häufig zu einem schnellen Atemstillstand, Tod sehr wahrscheinlich
NH3 Erste Hilfe
ERSTE HILFE
  • Einatmen: Treffen Sie vor der Rettung Vorsichtsmaßnahmen zu Ihrer eigenen Sicherheit (z. B. Tragen geeigneter Schutzausrüstung). Bringen Sie das Opfer an die frische Luft. Bei Atembeschwerden sollte geschultes Personal Notfall-Sauerstoff verabreichen. Lassen Sie das Opfer sich nicht unnötig bewegen. Die Symptome eines Lungenödems können verzögert auftreten. Rufen Sie sofort eine Giftnotrufzentrale oder einen Arzt an. Eine Behandlung ist dringend erforderlich. Transportieren Sie das Opfer in ein Krankenhaus.
  • Hautkontakt mit Gas: 5 Minuten lang mit lauwarmem, sanft fließendem Wasser spülen. Bei anhaltender Reizung oder Schmerzen einen Arzt aufsuchen. 
  • Augenkontakt mit Gas: Spülen Sie das/die kontaminierte(n) Auge(n) sofort 5 Minuten lang mit lauwarmem, sanft fließendem Wasser, während Sie das/die Augenlid(er) offen halten. Bei anhaltender Reizung oder Schmerzen suchen Sie einen Arzt auf. 
Gefahren durch NH3
BEI UNBEABSICHTIGTER FREISETZUNG
  • Handhabung:Leckagen, Verschüttungen oder Ausfälle der Sicherheitsausrüstung (z. B. Belüftungssystem) sind unverzüglichzu melden. Bei Verschüttungen oder Leckagen sofort ein Atemschutzgerät vom Typ „Fluchtgerät“ anlegen und den Bereich verlassen. Arbeiten Sie NICHT alleine mit diesem Produkt. Bei jeder Exposition ärztliche Hilfe hinzuziehen. Symptome können verzögert auftreten. Verhindern Sie versehentlichen Kontakt mit unverträglichen Chemikalien.

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