Phương pháp xác định chất độc trong không khí

Phương pháp xác định chất độc trong không khí tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tấ...

LỜI MỞ ĐẦU

Môi trường không khí là một môi trường thành phần và cũng là thành phần môi trường Nó cũng biến động và thay đổi theo những quy luật riêng của nó Môi trường không khí là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người Cùng với sự phát triển kinh tế, vấn đề đô thị hóa kết hợp chủ trương hiện đại hóa công nghiệp hóa đất nước đã làm môi trường không khí ngày càng bị ô nhiễm Chính vì thế chúng ta phải xem xét và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến vấn đề ô nhiễm không khí để từ đó có hướng khắc phục môi trường không khí hiện nay Môn học thực tập ô nhiễm môi trường không khí một phần giúp chúng ta giải quyết những vấn đề tồn đọng trong môi trường không khí Tài liệu này ra đời trong bối cảnh thiếu thốn nguồn tài liệu hiện nay do đó không tránh khỏi những sai sót, mong quí đồng nghiệp và sinh viên có những đóng góp để tài liệu cho các khóa sau hoàn chỉnh hơn

Thành Phố Hồ Chí Minh, Tháng 10/2007

Tác giả

1.1 THU MẪU VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHẤT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ CƠ BẢN

Sản phẩm cháy sinh ra từ các quá trình đốt nhiên liệu phục vụ sản xuất, giao thông vận tải… là bụi khói, SOx (SO2, SO3), NOx (NO, NO2…), COx (CO, CO2) và một số hợp chất hàm lượng nhỏ hơn như: Chì, Aldehyde, CxHy… Sau đây sẽ giới thiệu các phương pháp phân tích một số chất ô nhiễm cơ bản này

1.1.1 Thu mẫu và phân tích bụi

- Bụi lơ lửng hiện có các phương pháp xác định như sau:

- Thu bụi theo dụng cụ phân tầng;

- Thu bụi theo phương pháp phễu ngược có hạn chế tốc độ hút khí;

- Thu bụi theo phương pháp sử dụng lưới lọc; vả

- Xác định hàm lượng bụi theo phương pháp đếm hạt (thiết bi đếm hạt Laser) Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5067- 1995 bụi được thu giữ trên giấy lọc ( Glass microfibre filters) sau khi qua bộ tách lọc các hạt bụi thô có kích thước φ ≥ 50µm Giấy được cân trước và sau khi lấy mẫu trong cùng một điều kiện Hàm lượng bụi trong không khí được xác định trên cơ sở chênh lệch trọng lượng của giấy lọc và thể tích khí đã thu

Khi hàm lượng bụi trong không khí ≤ 0,1 mg/m3 thì thể tích mẫu khí cần thiết phải lấy tối thiểu là 1m3 Các loại giấy được sử dụng để lấy mẫu bụi là:

- Millipore Cat No 000037 A0 hoặc tương đương;

- Giấy lọc cốt PVC 37mm, kích thước lổ < 5µm;

- Giấy xenlulô 37mm, Millipore;

- Giấy Whatman Glass microfibre filers

1.1.2 Thu mẫu và phân tích sulphua dioxit ( SO 2 )

Thu mẫu xác định nồng độ SO2 trong không khí có các phương pháp sau:

ü Hấp thụ bằng dung dịch H2O2 và bị ôxy hóa thành H2SO4, sử dụng phương pháp chuẩn độ bằng kiềm

ü Hấp thụ trong dung dịch H2O2 loãng tạo thành H2SO4, SO42- sinh ra được xác định bằng cách cho phản ứng với phức Ba-MTB (Bari Methylthymolblue) sẽ tạo muối BaSO4 kết tủa làm thay đổi cường độ màu ban đầu, xác định theo phương pháp so màu Phản ứng có thể biểu diển như sau:

Ba- MTB + SO42- à BaSO4 + MTB

ü Hấp phụ trong dung dịch TetraChlorideMercurate II (TCM), tạo phức màu với Pararosaniline, so màu xác định hàm lượng

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5971-1995 (ISO 6767 – 1990) xác định hàm lượng

SO2 trong không khí sử dụng dung dịch hấp thụ TCM, định lượng bằng phương pháp

ü Trong dung dịch hấp thụ, TeraChlorideMercurate II được tạo thành:

[HgCl2SO3]2- + HCHO +2H+ = HO-CH2-SO3H + HgCl2

ü Sau đó Acid Methylsulfonic tác dụng với Pararosaniline/ HCl tạo thành phức màu đỏ tím:

HO-CH2-SO3H + C19H18N3Cl + HCl = axit Pararosaniline Methylsulfonic (Pararosaniline )

2 Khoảng đo: 0.015 – 0.6 mg/m3 Tuân theo định luật Ber - Lamber với nồng độ khoảng 0.25mg/10ml dung dịch hấp thụ

3 Yếu tố ảnh hưởng: NOx, O3, H2S, Mercaptan và một số kim loại

4 Thu mẫu và phân tích: Mẫu khí chứa SO2 được hút qua Impinger chứa dung dịch hấp thụ TCM với lưu lượng 0.5 – 1.0 lít/phút Lấy mẫu khoảng 30 – 50 lít không khí

Xử lý và tạo phức màu với Pararosaniline, đo màu trên máy quang phổ so màu ở bước sóng 560nm, định lượng theo dãy chuẩn tự tạo

1.1.3 Thu mẫu và phân tích Nitơ dioxit (NO 2 )

Khí NO2 thu mẫu và được xác định theo các phương pháp sau:

ü Hấp thụ trong dung dịch Triethanolamine, tạo phức màu với n - 1 etylendiamine (NEDA) hydro clorua, xác định hàm lượng trên máy quang phổ so màu ở bước sóng 540nm

naphthy1-ü Hấp thụ bằng dung dịch NaOH, tạo phức màu với hổn hợp Griess A  Griess B, so màu ở bước sóng 540nm

ü Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6167 – 1995 (ISO 6768 - 1985 phương pháp cải biên của Griess- Saltman) việc xác định hàm lượng NO2 trong không khí như sau:

1 Nguyên tắc: Khí NO2 được hấp thụ vào dung dịch NaOH tạo NaNO2, cho phản ứng vớiCH3COOH tạo thành HNO2 Axít nitrơ tác dụng với axít sulfanilic và;- naphylamin cho ra hợp chất Azoic có màu hồng Phản ứng diển ra như sau:

2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2O (1) NaNO2 + CH3COOH = HNO2 + CH3COONa (2)

+ NaNO2 + CH3COOH CH3COO- + 2H2O

+ CH3COO- + C10H7NH2 + CH3COOH

2 Độ nhạy: Độ nhạy của phương pháp 0.5µg NO2- với 1µg NO2

3 Yếu tố ảnh hưởng: Các nitrit kim loại và amonia

4 Thu mẫu và phân tích: Mẫu được hút qua impinger chứa dung dịch NaOH 0.1N với

lưu lượng 0.5 - 1.0 lít/phút, thể tích khí 30 - 50 lít Axít hóa bằng Axít Axêtíc, tạo màu bằng hổn hợp Griess A  Griess B Để yên 15 phút,sau đó đo trên máy quan phổ so màu ở bước sóng 540nm Hàm lượng NO2 được so sánh với dung dịch chuẩn

1.1.4 Thu mẫu và phân tích cacbon monoxit (CO)

Hiện nay thu mẫu xác định CO thực hiện theo các phương pháp sau:

ü Thu mẫu vào túi khí, phân tích trên máy Sắc ký khí nhờ xúc tác NiCl2 ở nhiệt độ 240 - 2700C tạo thành CH4, sử dụng đầu dò FID

ü Thu mẫu qua Silicagel có tẩm amoni molipđat và muối của paladi trong axít sunfuric, tạo thành phức paladi silicomolipđit Cacbon monoxit chuyển phức này thành molipđen có màu xanh, cường độ màu tỉ lệ thuận với hàm lượng CO

ü Thu mẫu bằng chai chứa đã xác định chính xác thể tích, thực hiện phản ứng khử bằng Paladium Chloride, tạo phức màu

ü Theo Thường qui Kỹ Thuật YHLĐ & VSMT 1993, Bộ Y Tế, H.1993 phương pháp xác định CO theo 52 TCN 352-89:

1 Nguyên tắc: Cacbon monoxit tác dụng với PdCl2, sẽ khử PdCl2 thành Pd kim loại:

CO + PdCl2 + H2O = CO2 + 2HCl + Pd

ü Pd kim loại khử thuốc thử photphomolypdic (Folin- ciocalteur) từ màu vàng thành màu xanh

H3PO4 10M0O3 + 4HCl + 2Pd = 2PdCl2 + 2H2O + [(M0O3)4 (M0O2)]2 H3PO4

ü Phản ứng thực hiện trong môi trường kiềm(natri cabonat)

2 Độ nhạy: Độ nhạy của phương pháp: 0.05mg

3 Yếu tố ảnh hưởng: Khí SO2, H2S…

4 Lấy mẫu và phân tích: Khí được chứa vào chai đã định chính xác thể tích Cho

dung dịch PdCl2 có nồng độ chính xác vào chai, để phản ứng trong 4 giờ Tạo phản ứng màu với thuốc thử Folincicanter So màu trên máy quang phổ so màu và xác định hàm lượng của cacbon monoxit theo dãy chuẩn

1.1.5 Thu mẫu và phân tích ozôn (O 3 )

Ozon có thể xác định theo phương pháp sau:

ü Silicagel tẩm dung dịch fuchsine basic, dưới tác động của ozon sẽ chuyển từ màu đỏ sang màu tím tỉ lệ với nồng độ ozon trong không khí

ü Ozon hấp thụ vào dung dịch KI, oxy hóa I- tạo thành I2 I2 phản ứng với dimety p- phenylendiamin tạo thành sản phẩm màu hồng Đo màu trên máy

quang phổ so màu, xác định hàm lượng O3 so với dãy chuẩn

ü Ozon hấp thụ vào dung dịch KI, oxy hóa I- tạo thành I2 Đo màu của I2 sinh ra trên máy quang phổ so màu, xác định hàm lượng O3 so với dãy chuẩn

Theo Thường qui Kỹ Thuật YHLD & VSMT 1993, Bộ Y Tế, H.1993 xác định hàm lượng Ozon trong không khí như sau:

1 Nguyên tắc: Phương pháp dựa vào sự hấp thu ozon bằng KI và xác định bằng so

màu iot sinh ra tác dụng với dimety p- phenylendiamine tạo thành sản phẩm có màu hồng Quá trình hấp thụ, phản ứng diễn ra theo phương trình sau:

O3 + 2KI + H2O = I2 + 2KOH + O2

2 Độ nhạy: Hàm lượng O3 trong không khí từ 0.1mg/m3

3 Yếu tố ảnh hưởng: Các tác nhân có tính oxi hóa và axit nitơ gây trở ngại

4 Thu mẫu và phân tích: Khi được hút qua dung dich hấp thụ KI với tốc độ 1lít/phút

Thực hiện phản ứng tạo màu vớidimety p-phenylendiamine So màu trên máy quang phổ so màu, xác định hàm lượng ozon bằng việc so sánh với dung dịch Iốt chuẩn

1.1.6 Thu mẫu và phân tích chì (Pd)

Xác định hàm lượng chì trong không khí có thể sử dụng các phương pháp:

ü Không khí được sục vào dung dịch HNO3, Chì bị ôxi hóa đến Pd2+ tan trong dung dịch Từ dung dịch này xử lý và phân tích định lượng theo 2 cách (trình bày sau)

ü Chì được giữ lại cùng bụi trên giấy lọc khi lấy bụi, hòa tan chì trong hổn hợp HNO3: HClO4 Từ dung dịch này xử lý và phân tích định lượng theo 2 cách (trình bày sau)

ü Đối với chì tetraethyl trong hơi xăng cho hấp thụ vào dung dịch I2/KI tạo thành PdI2, phân rã trong dung dịch kiềm rồi cho tạp phức màu hồng đào với Dithizon, định lượng theo 2 cách dưới đây:

• Cách thứ nhất: xử lý tiếp, đuổi hết NO3- bằng nhiệt Xác định định lượng Pd trên máy hấp thụ nguyên tử, catot chì, so sánh với đường chuẩn

• Cách thứ hai: Chì được tạo phức với Dithizon thành Dithizonat chì có

màu đỏ gạch, chiết bằng cacbon Tetrachloride hoặc Cloroform (CHCl3) vào so màu trên quang phổ so màu ở bước sóng 520nm, xác định định lượng Pd dựa vào đường chuẩn

Theo Thường qui Kỹ Thuật YHLĐ & VSMT 1993, Bộ Y Tế, H.1993 xác định hàm lượng chì trong không khí tuân thủ qui trinh 52 TCN 354 - 89 trên máy so màu:

1 Nguyên tắc: Chì trong không khí dạng bụi hoặc khí dùng được hút qua dung dịch

HNO3 hoặc giấy lọc đặc biệt, chuyển nó thành Pd(NO3) Pd2+ phản ứng với dithizon tạo thành muối phức chì Dithizonat có màu đỏ gạch Dithizonat chì được chiếc bằng cacbon tetrachloride hoặc chloroform và xác định trên máy quang phổ ở bước sóng 520nm

2 Độ nhạy: 0.3µm/ml dung dịch mẫu

3 Yếu tố ảnh hưởng: Các kim loại nặng ảnh hưởng đến phương pháp đo Để loại trừ

yếu tố ảnh hưởng có thể sử dụng amoni xyanat

4 Thu mẫu và phân tích: Không khí được cho qua giấy lọc trên máy hút bụi thể tích

lớn hoặc hút qua dung dịch axít nitric loãng

Dạng bụi được giữ lại trên giấy lọc đêm hòa tan bằng hổn hợp dung dịch HNO3 và HClO4 Cô đến cặn, tiếp tục hòa tan trong axit nitric và đuổi hết NO2 trên bếp cách thủy

Dung dịch chứa PdNO3 cho phản ứng với Dithizon, chiết chì Dithizonat bằng CCl4 và

đo trên máy quang phổ so màu

Trong một số trường hợp nếu hàm lượng chì nhỏ thì xác định bằng phương pháp phổ hấp thu nguyên tử hoặc cực phổ vi phân

1.2 THU MẪU VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHẤT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TRONG CÁC NGÀNH CÔNG NGHIỆP ĐẶC THÙ

Trong quá trình vận động của tự nhiên, các quá trình sinh địa hoá kể cả hoạt động sản xuất của con người đã sản sinh ra nhiều chất gây ô nhiễm không khí Ở đây chúng ta quan tâm đến sự ô nhiễm có thể kiểm soát được đó là từ quá trình hoạt động sản xuất Mỗi ngành công nghiệp sinh ra một số loại chất ô nhiễm đặc thù tùy theo loại hình sản xuất và trình độ công nghệ Chính vì thế việc thu mẫu và phương pháp xác định các chất ô nhiễm đặc thù là rất cần thiết

1.2.1 Thu mẫu và xác định cacbon dioxit (CO 2 )

1 Nguyên tắc chung: Cacbon dioxit được hấp thụ bằng dung dịch Bari hydroxit

(Ba(OH)2) tạo ra bari cacbonat (BaCO3) Lượng Ba(OH)2 dư được chuẩn độ bằng dung dịch axit clohydric với chất chỉ thị là phenolphtalein

2 Lấy mẫu và phân tích: Mẫu không khí khoảng 100 lít được hút qua bình chứa tiêu

chuẩn có dung dich bari hydroxit 0.1N Cho vào dung dịch một vài phenolphtalein và chuẩn độ lượng hydroxit bari dư bằng axit clohyđric (0.1ml dung dịch HCl 0.1 N tương ứng với 1.113ml CO2)

Trong trường hợp không khí có lẩn hơi axit khác kết tủa BaCO3 được lọc, rửa sạch, rồi hòa tan bằng một lượng xác định dung dịch HCl 0.1 N Sau đó, chuẩn độ lượng HCl dư

bằng dung dịch kiềm 0.1N có thể tính được lượng BaCO3 tạo thành và CO2 trong mẫu

1.2.2 Thu mẫu và xác định axit cromit

1 Nguyên tắc chung: Bụi và hơi axitcromit được thu trên giấy lọc PVC Sau đó được

chiếc với axít loãng và sử lý với điphenyl cacbazit tạo thành phức màu đỏ Dung dịch màu được đo trên máy quang phổ khả kiến ở 540nm

2 Độ nhạy: Phương pháp phù hợp với hàm lượng Axitcromit 0.03-0.05mg/m3 và thể tích mẫu khí cần lấy là 100-500lít

3 Yếu tố ảnh hưởng: Phương pháp chọn lọc cho xác định Cr6+ Một số kim loại như

Fe, Cu, Ni gây cản trở

4 Thu mẫu và phân tích: Mẫu khí được hút với vận tốc 1-2lít/phút Thể tích mẫu là

100-500lít Sử lý mẫu bằng Axitsunfuric 0.25M, lắc và khuấy một dòng Sau đó thêm Điphenyl cacbozit và đo trên máy quang phổ Hàm lượng axit cromit được xác định trên cơ sở so sánh với các dung dịch chuẩn

1.2.3 Phân tích và thu mẫu formaldehyt (HCHO)

1 Nguyên tắc chung: trong dung dịch axit, formaldehyt phản ứng với 3- metyl-2-

benzothiazolin hydrazin (MBTH) tạo thành sản phẩm màu xanh Cường độ màu phụ thuộc nồng độ andehyt Sản phẩm màu đo trên máy quang phổ khả kiến ở bước sóng 628nm

2 Độ nhạy:Phương pháp thuận lợi cho hàm lượng formaldehyde trong không khí từ

0.5 đến 20mg/m3 ( 0.4 – 16ppm) với 25lít không khí

3 Yếu tố ảnh hưởng: Các amit thơm, hợp chất carbazôn và các andehyde khác

4 Thu mẫu và phân tích: Khí được hấp thụ qua dung dịch MBTH 0.05% với tốc độ

1-2lít/phút Dung hấp thụ được chuyển vào ống đong và thêm MBTH vào cho đủ 100ml Sau đó, cho vào dung dịch này clorua sắt (III), axit sunfamic; để yên 15phút và đo trên máy quang phổ so màu Hàm lượng formaldehyt được so sánh với dung dịch chuẩn

1.2.4 Thu mẫu và phân tich amoniac (NH 3 )

1 Nguyên tắc chung: Thuốc thử Nessler phản ứng với amoniac tạo nên màu nâu

vàng Cường độ màu phụ thuộc nồng độ amoniac

2 Độ nhạy:1µm trong 1ml dung dịch hấp thụ

3 Yếu tố ảnh hưởng: Các muối amoni, sunfua hydro, amin béo gây cản trở

4 Thu mẫu và phân tích: Khí được hút qua dung dịch axít sunfuric loãng 0,1N với vận

tốc 1lít/phút Dung dịch được cho phản ứng với thuốc thử Nessler và đo trên máy quang phổ khả kiến Hàm lượng được xác định bằng cách đo với dung dịch chuẩn

1.2.5 Thu mẫu và phân tích khí Clo (Cl 2 )

1 Nguyên tắc chung: Clo phản ứng với 0-tolidin tạo thành một sản phẩm màu vàng

Cường độ màu tỉ lệ với hàm lượng clo và được xác định trên máy quang phổ ở bước sóng 435nm và 490nm

2 Độ nhạy: Phương pháp phù hợp với hàm lượng clo là1µg/ml dung dịch phân tích

3 Yếu tố ảnh hưởng: Các axit nitơ, các muối sắt, mangan và các chất ôxy hóa khác

4 Thu mẫu và phân tích: Khí được hút qua dung dịch kiềm 0.1N trong bình chứa tiêu

chuẩn ở nhiệt độ 20 – 400C Sau đó dung dịch được trung hòa bằng axit sunfuric, được hòa loãng và xử lý với o- tolundin trong axit clohydric Dung dịch được đo trên máy quang phổ so màu Hàm lượng clo được xác định bằng cách so sánh với mẫu chuẩn

1.2.6 Thu mẫu và phân tích khí hydro florua (HF)

1 Nguyên tắc chung: hydro florua làm mất màu của alizain – thori hoặc alizarin-

lantan Cường độ màu được đo trên máy quang phổ khả kiến có kính lọc lá cây hoặc

so màu ở bước sóng 520 – 550nm

2 Độ nhạy: Phương pháp xác định được hàm lượng HF trong không khí là 0.6µm/m3

3 Yếu tố ảnh hưởng: Phương pháp trên chọn lọc cho hydro florua

4 Thu mẫu và phân tích: Khí được hút qua dung dịch NaOH 0.01M và hydroperoxit

(H2O2) 0.2% trong bình chừa chuẩn với vận tốc 0.5 đến 10lít/phút Sau đó mẫu được xử lý với axit percloric để khử các chất hửu cơ và đo trên máy quang phổ Hàm lượng florua được so sánh với dung dịch chuẩn

1.2.7 Thu mẫu và phân tích hơi axit clohydric (HCl)

1 Nguyên tắc chung: Clorua trong mẫu được kết tủa bằng ion bạc và được định

lượng bằng phương pháp đo độ đục

2 Độ nhạy: Phương pháp này được xác định clorua với hàm lượng 1µg/ml

3 Yếu tố ảnh hưởng: Các axit halogen và axit xyanhydric (HCN) cản trở

4 Thu mẫu và phân tích: Khí được hút qua nước cất trong bình chứa tiêu chuẩn có

chứa muối nitrac bạc với vận tốc 2lít/phút Hổn hợp được xác định trên máy đo độ đục Hàm lượng clorua được so sánh với dung dịch chuẩn có chứa natri clorua

1.2.8 Thu mẫu và phân tích hydro xyanua (HCN)

1 Nguyên tắc chung: Hơi axit xyanhydric (HCN) được hấp thụ trong bình chứa đựng

hổn hợp dung dịch amoniac – niken (II) clorua Phức chất tetraxyanonikelat (II) tạo thành và được xác định trên máy quang phổ tử ngoại ở bước sóng 267nm

2 Độ nhạy:Phương pháp thuận tiện cho xác định hơi HCN có hàm lượng 1 –10 mg/m3(0.9 9.0ppm) với thể tích lấy mẫu không khí là 20-30lít

3 Yếu tố ảnh hưởng: Hơi dung môi hửu cơn như Xeton, niken sunfua và một số kim

loại nặng ảnh hưởng đến quá trình phân tích HCN

4 Thu mẫu và phân tích: Khí được hút qua dung dịch hấp thụ với vận tốc 1 –

2lít/phút Mẫu được chuyển vào ống đong 25ml và đo trên máy quang phổ Hàm

lượng HCN được so sánh với dung dịch chuẩn

1.2.9 Thu mẫu và phân tích hydro sulfua (H 2 S)

1 Nguyên tắc chung: hydro sulfua phản ứng với cadmi hydroxit tạo thành cadmi

sunfua Cadmi sunfua phản ứng với N, N- dimetyl-P-phenylenda-amin sulfat và clorua sắt (III) tạo thành sản phẩm có màu xanh metylen được xác định bằng phổ khả kiến ở 670nm

2 Độ nhạy:Phương pháp phù hợp với hàm lượng H2S trong không khí từ 1.5 đến 2.5mg/m3 (1 – 18ppm) cho 10 lít mẫu khí

3 Yếu tố ảnh hưởng: Các tác nhân có tính khử mạnh ozôn, nitơ dioxit, tia tử ngoại

4 Thu mẫu và phân tích: Khí được hút qua dung dịch có chứa các thuốc thử trên với

vận tốc 0.2 – 0.5 lít/phút Sau đó mẫu được xử lí bằng dung dịch FeCl3 và đo trên máy khả kiến Hàm lượng H2S được xác định bằng cách so sánh với dung dịch chuẩn

1.2.10.Thu mẫu và phân tích hơi metanol (CH 3 OH)

1 Nguyên tắc chung: Xác định như formaldehyt sau khi ôxy hóa bằng KMnO4

2 Độ nhạy: 0.4µg/ml

3 Yếu tố ảnh hưởng: Các chất hửu cơ có khả năng tạo thành formaldehyt trong điều

kiện tương tự

4 Thu mẫu và phân tích:Mẫu được thu qua nước cất sau đó được xử lý bằng dung

dịch kali permanganat trong axit sunfuric và xác định như formaldehyt

1.2.11 Thu mẫu và phân tích hơi phenol (C 6 H 5 OH)

1 Nguyên tắc chung: Trong môi trường kiềm, phenol phản ứng với p- nitroanilin tạo

thành hợp chất có màu vàng (khi hàm lượng phenol thấp) hoặc màu đỏ khi hàm lượng phenol cao Màu dung dịch được đo trên máy quang phổ khả kiến ở bước sóng 570nm hoặc 530nm

2 Độ nhạy: Giới hạn dưới của phương pháp là 2µg/5ml dung dịch mẫu

3 Yếu tố ảnh hưởng: Creso ảnh hưởng tới phương pháp xác định

4 Thu mẩu và phân tích: Mẫu khí được thu qua dung dịch natri cacbonat, sau đó

thêm dung dịch p- nitroanil đã diazo hóa Lắc đều dung dịch 15phút và đo trên máy quang phổ ở bước sóng 570nm Hàm lượng phenol được xác định bằng cách so sánh với dung dịch phenol chuẩn

1.2.12 Thu mẩu và phân tích hơi dung môi hữu cơ

1 Nguyên tắc chung: Hơi Hydrocacbon được thu qua một ống thủy tinh có than hoạt

tính, sau đó được chiết bằng dung môi cacbon disufua (CS2) Dung môi sau khi chiết được phân tích trên sắc kí khí với đầu dò (detector) ion hóa ngọn lửa và được định lượng so với mẫu chuẩn

2 Độ nhạy: Phương pháp thích hợp với việc xác định dung môi hydrocacbon ở hàm

lượng 200 – 500mg/m3 (10-120ppm) với thể tích khí là 50-100lít

3 Yếu tố ảnh hưởng: Các hợp chất hữu cơ khác

4 Thu mẫu và phân tích: 150mg than hoạt tính được nhồi làm 2 lớp trong ống thủy

tinh tiêu chuẩn Tốc độ lấy mẩu là 0.2lít/phút Dùng 20ml dung môi để chiết Dung dịch sau khi chiết được xác định trên máy sắc kí khí

1.2.13 Thu mẫu và phân tích Metyl Mercaptan

1 Nguyên tắc chung: Metyl Mercaptan được thu bằng cách hấp thụ trên giấy thủy

tinh hoặc nền tẩm silicagen có tẩm thủy ngân axetat, sau đó chiết bằng metyl clorua Dung dịch sau khi chiết được xác định trên máy kí khí

2 Độ nhạy: Phương pháp thích hợp với hàm lượng Metyl Mercaptan từ 0.4 đến

20mg/m3 (0.2 – 10ppm) và có thể tích khí là 25lít

3 Các yếu tố ảnh hưởng: Một số hợp chất có chứa lưu huỳnh ảnh hưởng đến phương

pháp xác định

4 Thu mẫu và phân tích: Thủy ngân axetat 5% được tẩm trên giấy lọc và được làm

khô ở nhiệt độ phòng Mẫu khí được lấy với vận tốc 0.2lít/phút sau đó được chiết bằng metyl clorua và phân tích trên máy sắc kí khí

1.2.14 Thu mẫu và phân tích hơi thủy ngân (Hg)

1 Nguyên tắc chung: Hơi thủy ngân được hút qua ống thủy tinh có chứa hopcalite, sau

đó được hòa tan trong hỗn hợp axit nitric và axít clohydric Dung dịch được phân tích bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

2 Độ nhạy: Phương pháp thích hợp với nồng độ thủy ngân trong không khí từ 0.005 –

0.1mg/m3 và thể tích mẫu là 30lít không khí

3 Yếu tố ảnh hưởng: Nhiệt độ, tốc độ lấy mẫu là một số chất dể bay hơi như benzen

gây ảnh hưởng đến kết quả phân tích

4 Thu mẫu và phân tích: Oáng thu mẫu có đường kính 8mm được nhồi 0.5g hopcalite

Tốc độ lấy mẫu không khí là 2lít/phút Mẫu phải được phân tích càng sớm càng tốt Mẫu được xử lí bằng hỗn hợp 5ml axít nitric và 5ml axít clohydric đậm đặc Dung dịch mẫu được làm nguội sau đó phân tích trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Hàm lượng hơi thủy ngân trong mẫu được so sánh với mẫu chuẩn

1.2.15 Thu mẫu và phân tích asen (As)

1 Nguyên tắc chung: asen phản ứng với dung dịch bạc dietyl dithyocarbamat trong

pyridin để tạo ra sản phẩm màu đỏ Cường độ màu của dung dịch tỉ lệ thuận với hàm lượng asen trong mẫu

2 Độ nhạy: 0.1µg As trong mẫu hoặc 0.24µg/m3 không khí, thể tích mẫu 0.85m3

3 Yếu tố ảnh hưởng: hydro sunfua ảnh hưởng tới kết quả phân tích Để loại trừ ảnh

hưởng có thể dùng axetat chì

4 Thu mẫu và phân tích: Không khí được hút qua dung dịch kiềm, giấy lọc hoặc

màng lọc Trong trường hợp lấy mẫu bằng dung dịch kiềm thì dung dịch hấp thụ được trung hòa bằng axit clohydric Asen trong mẫu được đưa về dạng asen (III) bằng cách xử lý mẫu với hỗn hợp thiếc clorua và kaliiodua Kẽm hạt được cho thêm vào để tạo

ra hơi asen Khí thoát ra được hấp thụ bằng dung dịch bạc dietyl dithyocarbamat trong pyridin Sau đó đo trên máy quang phổ ở bước sóng 560nm Hàm lượng asen được xác định trên cơ sở so sánh với dung dịch chuẩn

1.2.16.Thu mẫu và xác định cadmi (Cd)

1 Nguyên tắc chung: dithyzon phản ứng với cadmi trong dung dịch kiềm tạo thành

cadmium dithizonat Hỗn hợp được chiết với cloroform và xác định trên máy quang phổ khả kiến ở bước sóng 515nm

2 Độ nhạy: 0.1µg Cd trong mẫu dung dịch

3 Các yếu tố ảnh hưởng: Phương pháp chọn lọc cho cadmi ở điều kiện bình thường

4 Thu mẫu và phân tích: mẫu được hấp thụ bằng dung dịch axít nitric (HNO3loãng, sau đó trung hòa bằng dung dịch kiềm Thêm natri kali tartrat, kalixyanat (KCN) trong kiềm đặc, hydroxyamin clohydrat và dithyzon vào dung dịch Cadmi dithizonat được chiết bằng cloroform và được đo trên máy quang phổ Hàm lượng được xác định trên

cơ sở so sánh với dung dịch chuẩn

1.3 MỘT SỐ KỸ THUẬT CẦN LƯU Ý TRONG THU MẪU, PHÂN TÍCH CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÔNG KHÍ

1.3.1 Thu mẫu tại hiện trường

Kỹ thuật thu mẫu tại hiện trường quyết định khá lớn đến việc xác định nồng độ thực của các chất ô nhiễm trong không khí tại khu vực lấy mẫu Một số điểm cần lưu ý:

ü Thiết bị phải đủ tính pháp lý hoặc tối thiểu cũng phải tự chuẩn trước khi đến hiện trường thu mẫu

ü Chiều cao thu mẫu cách mặt đất 1,5m đó là tầm hít thở trung bình của con người

ü Trong giám sát hiện trạng cần tuân thủ phương pháp phân bố mẫu theo mạng lưới, đủ khả năng đại diện cho môi trường cần giám sát

ü Trong giám sát có trọng điểm cần xác định các điểm đại diện tương ứng cho từng loại hình ô nhiễm có tính đặc thù (khu công nghiệp, giao thông, dân cư )

ü Trong giám sát nồng độ các chất ô nhiễm do nguồn thải gây nên tại mặt đất, phải thu mẫu tại những điểm dưới hướng gió, khoảng cách từ 4 đến 40 lần chiều cao ống khói

ü Tại hiện trường, chọn đúng vị trí thu mẫu theo yêu cầu, khi thu mẫu phải để đầu Impinger quay về hướng gió tới để giảm nhẹ sức hút của máy hút khí

ü Tốc độ hút khí tuân thủ tiêu chuẩn qui định của phương pháp, nếu tốc độ hút lớn chất ô nhiễm không hấp thụ hoàn toàn mà thất thoát theo dòng khí ra ngoài Imperger, gây sai số âm cho kết quả

ü Khả năng phân tán khí trong dung dịch hấp thụ cũng là vấn đề lưu ý, bọt khí phân tán càng nhỏ, càng đều trong dung dịch thì hiệu xuất hấp thụ càng cao

ü Cho chất phân tán vào dung dịch hấp thụ

ü Luôn nhớ ghi nhận thông số đo các yếu tố vi khí hậu, điều kiện thời tiết, khí tượng và một số bất thường khác trong quá trình thu mẫu ở hiện trường

1.3.2 Bảo quản mẫu

ü Bảo quản mẫu cũng là vấn đề không kém phần quan trọng nhằm đảm bảo kết quả phân tích tại phòng thí nghiện tương ứng với nồng độ chất ô nhiễm tại hiện trường Bảo quản bao gồm từ quá trình thu mẫu tới khi kết thúc và đưa về phòng thí nghiệm

ü Các phức chọn lọc tạo thành trong quá trình thu mẫu thường chịu tác động mạnh của tia tử ngoại từ ánh nắng mặt trời làm phân hủy, gây sai số âm Tốt nhất nên bọc đen Imperger trong quá trình thu mẫu

ü Sau khi kết thúc thu mẫu, mẫu phải được bảo quản lạnh để cố định các phức chất đã tạo tại hiện trường Tuy nhiên phải nói rằng có bảo quản nhưng nói chung mẫu đưa về phòng thí nghiệm để phân tích càng sớm càng tốt

ü Tuân theo việc cho thêm các chất bảo quản theo qui trình đã định

1.3.3 Hạn chế sai số và xử lý số liệu phân tích

ü Theo TCVN – 1995, số liệu đo các giá trị các chất ô nhiễm được tính toán qui về điều kiện chuẩn kỹ thuật 250C, 760mmHg Các mẫu khí thu tại hiện trường thường khác nhau về nhiệt độ nên khi tính toán số liệu phải qui về điều kiện chuẩn

ü Trong phân tích thường gặp các loại sai số: sai số thô bạo, sai số hệ thống, sai số ngẫu nhiên Tuy không loại hết các sai số nhưng có thể khắc phục nhằm hạn chế đến tối đa các sai số Sau đây là một số điểm cơ bản

1.3.3.1 Một số khái niệm cơ bản về nồng độ và đơn vị đo

a Nồng độ đơn vị đo

Người ta thường biểu diển nồng độ dung dịch của các chất hòa tan bằng khối lượng chất ấy có trong một khối lượng hay thể tích xác định của dung dịch hay dung môi.Nồng độ dung dịch có thể biểu diển theo nhiều cách tùy vào mục đích cần tính toán Các cách biểu diển nồng độ dung dịch như sau:

ü Nồng độ phần trăm(%): là số gam chất tan có trong 100g dung dịch

m

a x a

a

a x

2 1

1 100 100

+

=

Trong đó: + a1: Lượng chất tan,g;

+ a2: Lươngdung môi,g;

+ m: Khối lượng dung dich,g

ü Nồng độ phân tử gam (M): là số phân tử gam(số mol) chất tan trong 1lít dung dịch

V x M

a V

m C

T

Trong đó: + a: Lượng chất tan,g;

+ m: Số mol chất tan;

+ V: Thể tích dung dịch,1;

+ MCT: Khối lượng của mol chất tan (khối lượng phân tử), g;

ü Nồng độ nguyên chuẩn (nồng độ đương lượng): là số đương lượng gam (N) chất tan có trong 1lít dung dịch

V x N

a V

n

C N = =

Trong đó: + a : Lượng chất tan,g;

+ n : Số đương lượng gam chất tan; sđlg + V : Thể tích dung dịch,1;

+ N : Khối lượng đương lượng của chất tan, g

ü Độ chuẩn (T): Số gam (hoặc mg) chất tan trong 1lít dung dịch

000 1 000 1

CT

m x C C N x n V

a

T = = = Trong đó: + a : Lượng chất tan,g( hoặc mg);

+ V : Thể tích dung dịch,ml;

+ N : Khối lượng đương lượng của chất tan, g

+ n : Số đương lượng gam chất tan;

ü ppm(part per milion): Phần triệu

ü Aùp suất: 1 at = 760mmHg = 1.013mbar = 9.81x104Pa(Passcal)=98.1 Kpa

b Hệ số chuyển đổi của một số chất khí

ü Công thức cơ bản

2

2 2 1

1 1

tan

T

V x P T

V x P cons

T

V x P

ü Ở điều kiện tiêu chuẩn (0 0 C và 1at) thể tích 1mol chất khí là 22.4 lít

ü 1ppm = 0.0001% thể tích (Part per milion);

ü M là phân tử gam chất khí (gram)

ü 1 22 4 ( / )

3

m mg M ppm=

4 22 /

M m

mg =

ü Ở điều kiện 25 0 C và 760mmHg (TCVN – 1995) hệ số chuyển đổi như sau:

lít

x V

vì mmHg P x K

mmHg x

K t

273

298 4 22 )

273 25 (

760 )

273 ( 46 ,

0

=

= +

+

= Vậy:

) / ( 46 24

Bảng 1 Hệ số chuyển đổi đơn vị ở 25 0 C và 760mmHg cụ thể trình bày ở bảng sau

1.3.3.2 Cách khắc phục hạn chế sai số

Bảng 2 Bảng sai số và cách khắc phục

Sai số hệ thống

Thiết bị đo lường Hóa chất

Phương pháp

I Sai số

Sai số ngẫu nhiên Do thao tác của KTV Điều kiện không gian, thời gian…

- Kiểm nghiệm ứng dụng PPháp

- Qui hoạch thực nghiệm, thu mẫu tại hiện trường

-Thiết bị - Hiệu chuẩn theo hiện có

- Hóa chất - Sử dụng PA của hãng nổi tiếng -Kỹ năng Thao tác nhiều Phân tích mẫu đồng thời với chuẩn

II Khắc phục

- Kiểm tra thống kê các loại sai số và XLSLiệu

- Các thuật toán thống kê

- Kiểm tra kỹ năng - Đánh giá thống kê sai số (kết quả) trên việc pha chất chuẩn III

Phương pháp kiểm tra - Kiểm tra khả năng hấp thụ,

tìm tốc độ hút khí tối ưu

Lưu lượng (0.5; 1.0; 1.5) Nồng độ (phân vùng) kết quả

1.3.3.3 Cách ghi chép nhật kí và trình bày kết quả

ü Nhật ký hiên trường cần ghi chép đầy đủ một số thông tin cần thiết:

- Thời tiết: nắng, mưa, gió (tốc độ và hướng gió)

- Các nguồn có thể ảnh hưởng kết quả đo, mô tả hiện trạng tại điểm đo

- Các yếu tố ảnh hưởng khác tới kết quả

ü Trình bày kết quả phân tích: Việc ghi chép các kết quả tính toán phải phản ánh được mức độ yêu cầu của độ chính xác, nó được qui định bởi độ chính xác của phương pháp dùng phân tích và độ chính xác của phép đo khối lyượng thể tích Kết quả phân tích không ghi chính xác hơn độ chính xác của phép đo, thiết bị đo, hoặc phương pháp phân tích sử dụng Chỉ lấy đủ, đúng đến chữ số có nghĩa sát cuối Con số cuối cùng là con số không chắc chắn

PHẦN 2

CÁC BÀI THỰC HÀNH

Bài 1 PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG BỤI

Dựa theo TCVN 5067 – 1995

I NGUYÊN TẮC

Phương pháp này dựa trên việc cân trọng lượng bụi thu được trên giấy lọc, sau khi lọc một thể tích không khí xác định Giấy được cân trước và sau khi lấy mẫu trong cùng một điều kiện Hàm lương bụi trong không khí được xác địng trên cơ sở chênh lệch trọng lượng của giấy lọc và thể tích mẫu thu được

II DỤNG CỤ

- Lưu lượng kế hoạch bộ đếm thể tích khí

- Máy hút không khí

- Đầu lấy bụi gồm bộ tách lọc cỡ hạt, gía phễu và giấy lọc

- Hộp bảo quản mẫu

- Cân phân tích có độ chính xác 0.1mg

III LẤY MẪU

- Mẫu khí được lấy ở độ cao 1,2 – 1,5m so với mặt đất

- Trước khi lấy mẫu, giấy lọc được đánh số, loại ẩm và cân xác định khối lượng (m1)

- Lắp ráp dụng cụ lấy bụi theo trình tự:

Bộ tách các hạt bụi thô φ ≥ 50µm à đầu lọc bụi à lưu lượng kế (hoặc bộ đếm thể

tích khí) à máy hút

- Dùng panh gắp giấy lọc đặt vào gía phễu, cần lưu ý đảm bảo hệ thống:

Đầu lấy mẫu à lưu lượng kế àmáy hút phải kín

- Bật máy hút, thu một thể tích không khí xác định (V) lớn hơn 1m3 qua đầu lọc bụi Khi hút đủ thể tích dự định, tắt máy Ghi lại thời gian hay thể tích khí đã thu và dùng panh kẹp gắp mẫu giấy cho vào hộp bảo quản (không dùng tay cầm trực tiếp vào giấy)

IV XỬ LÝ MẪU

Giấy lọc sau khi lấy mẫu được loại ẩm và cân xác định khối lượng (m2) trên cân phân tích

V KẾT QUẢ

Hàm lượng bụi trong không khí được tính theo công thức sau:

3 1

) (

) (

m mg x

l V

m m

C bui = −

Trong đó:

+ m1: Khối lượng ban đầu của mẫu giấy (mg);

+ m2: Khối lượng mẫu giấy sau khi thu mẫu (mg);

+ V: Thể tích mẫu không khí đã thu, tính theo, đktc, (lít)