đề tài phương pháp phân tích hàm lượng so2 trong không khí

LỜI MỞ ĐẦU Theo một vài nghiên cứu tác động của ô nhiễm môi trường không khí lênsức khỏe của con người, ước tính mới đây năm 2018 cho thấy rằng 9/10người dân phải hít thở không khí chứa

TIỂU LUẬN HỌC PHẦN PHÂN TÍCH QUANG HỌC

(Chuyên ngành Hóa phân tích)

MỤC LỤC

PHẦN 1 LỜI MỞ ĐẦU 6

PHẦN 2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 8

2.1 Tổng quan về đối tượng phân tích 8

2.1.1 Tông quan về ô nhiễm không khí 8

2.1.1.1 Khái niệm về ô nhiễm không khí 8

2.1.1.2 Nguồn gây ô nhiễm không khí 8

2.1.1.3 Tác hại đối với con người, động vật, thực vật 10

2.1.1.4 Tiêu chuẩn của không khí 10

2.1.2 Tổng quan về SO2 11

2.1.2.1 Giới thiệu về SO2 11

2.1.2.2 Tính chất vật lý của SO2 11

2.1.2.3 Tính chất hóa học của SO2 11

2.1.2.4 Thực trạng SO2 trong khí quyển: 12

2.1.2.5 Ảnh hưởng của SO2 với môi trường và con người 12

2.2 Tổng quan về phương pháp phân tích 13

2.2.1 Các phương pháp phân tích SO2 13

2.2.1.1 Phương pháp phân tích SO2 bằng quang phổ hấp thụ phân tử 13 2.2.1.2 Phương pháp phân tích SO2 bằng hấp thụ nguyên tử 13

2.2.1.3 Phương pháp phân tích SO2 bằng quang phổ huỳnh quang 13 2.2.1.4 Lựa chọn phương pháp phân tích 13

2.2.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử 13

2.2.2.1 Giới thiệu về phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử 13 2.2.2.2 Phân tích SO2 theo phương pháp hấp thụ phân tử 16

PHẦN 3 KẾT LUẬN 20

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Ô nhiễm không khí tại thành phố 8

Hình 2.2: Ô nhiễm không khí do núi lửa 9

Hình 2.3: Ô nhiễm không khí do các nhà máy 10

Hình 2.4: Sơ đồ thiết bị quang phổ hấp thụ phân tử 14

Hình 2.5 : Đồ thị đường chuẩn phụ thuộc A và C 16

Hình 2.6 : Đồ thị đường chuẩn của SO2 18

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Giá trị giới hạn các thông số cơ bản trong không khí 11

Bảng 2.2: Hàm lượng SO2 được thải ra từ công nghiệp 12

Bảng 2.3: Hàm lượng SO2 được thải ra từ giao thông 12

Bảng 2.4: Bảng số liệu đường chuẩn 18

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1

https://vanbanphapluat.co/tcvn-7726-2007-khong-khi-xung-quanh-xac-dinh-sunfua-dioxit?

fbclid=IwAR3kJrfV3qEBys2TFhed5pSqc3XdrWZTGXt5mqLKDHFhYPVFxmLQaso32Vc

2 khi-xung-quanh

https://vanbanphapluat.co/qcvn-05-2009-btnmt-chat-luong-khong-3 https://lib.hpu.edu.vn/bitstream/handle/

123456789/19221/46_LeThiNgoc_MT1202.pdf?

sequence=1&isAllowed=y&fbclid=IwAR2InLeE2oVgESoRNwO3NQBnuKbjNTbYQ4XtbT24-xKYjZKJrktZa16AWe0

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại họcCông nghiệp Hà Nội đã đưa môn Phương pháp phân tích quang học vàochương trình giảng dạy Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đếngiảng viên bộ môn – Cô Đào Thu Hà đã dạy dỗ, truyền đạt những kiến thứcquý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập vừa qua Trong quá trìnhhọc tập, nhờ có sự giảng dạy tận tình, chi tiết của cô mà chúng em có nhữngkiến thức và vận dụng chúng vào bài tiểu luận này

Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm đề tài cũng như những hạn chế vềkiến thức, trong bài tiểu chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót.Nhóm chúng em rất mong nhận được sự góp ý của cô và các bạn để bài tiểuluận này được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

PHẦN 1 LỜI MỞ ĐẦU

Theo một vài nghiên cứu tác động của ô nhiễm môi trường không khí lênsức khỏe của con người, ước tính mới đây năm 2018 cho thấy rằng 9/10người dân phải hít thở không khí chứa hàm lượng các chất gây ô nhiễm cao

Ô nhiễm không khí cả ở bên ngoài và trong nhà gây ra khoảng 7 triệu ca tửvong hàng năm trên toàn cầu, chỉ tính riêng khu vực Tây Thái Bình Dương cókhoảng 2,2 triệu người tử vong mỗi năm Hàng năm tại Việt Nam khoảng60.000 người chết mỗi năm và 1.500 ca mắc bệnh đường hô hấp liên quanđến ô nhiễm không khí Ô nhiễm môi trường không khí hiện nay khôngnhững tác động xấu tới sức khỏe của con người, thiệt hại về kinh tế mà cònảnh hưởng đến biến đổi khí hậu Nhiều chương trình nghiên cứu cũng đã chothấy biến đổi khí hậu không chỉ thuần túy do tác động của tự nhiên mà còn dotác động của con người thông qua việc sử dụng các loại nhiên liệu hóa thạchtrong sản xuất công nghiệp, giao thông, vận tải, nông nghiệp, kéo theo lượngphát thải khí nhà kính CO2 không ngừng gia tăng nhanh, góp phần gây nênbiến đổi khí hậu

Hiện nay, nước ta có 3 tỉnh đang chịu ảnh hưởng nặng nề của ô nhiễmmôi trường không khí do các hoạt động công nghiệp, giao thông, vận tải vàxây dựng, đó là thành phố Hà Nội, TP.HCM và Hải Phòng Mức độ ô nhiễmcao một phần là do các khu công nghiệp phát triển nhanh chóng, các biệnpháp xử lý khí thải còn đơn giản, nhiều doanh nghiệp không tự áp dụng cáccông nghệ vào xử lý khí thải hoặc cố ý xả thải không qua xử lý Đồng thời,các hoạt động sản xuất, giao thông vận tải hiện nay vẫn sử dụng chủ yếu lànhiên liệu hóa thạch như than, dầu đã thải ra môi trường một lượng lớn khíđộc CO, SO2, NO2 , tác động trực tiếp đến sức khỏe của con người, động vật

và thực vật Theo xu thế chung về phát triển công nghiệp hóa hiện đại hóa ởnước ta thì phát triển cơ sở hạ tầng để đáp ứng các nhu cầu lao động, sinhhoạt của người dân là cấp thiết bên cạnh đó cũng kéo theo các nguy cơ về ônhiễm môi trường không khí Do vậy, vấn đề kiểm soát, giảm thiểu ô nhiễmmôi trường nói chung và ô nhiễm không khí nói riêng là hết sức cần thiết Lưu huỳnh đioxit (SO2) có thể gây hại cho hệ hô hấp của người và độngvật Nhóm đối tượng bị tác động nhiều nhất là những người bị hen suyễn, đặcbiệt là trẻ em và người già Trước tình trạng ô nhiễm không khí ngày càngnghiêm trọng, các nước trên thế giới đã đưa ra những quy định nhằm hạn chếtối đa tình trạng khí thải SO2

Tuy nhiên mỗi quốc gia là khác nhau Thường các nước phát triển sẽ cóquy tắc nghiêm ngặt hơn Các nước đang phát triển và chậm phát triển quyđịnh về việc này cũng nhẹ nhàng hơn Đó là một sự đánh đổi về mặt kinh tế.Qua đó ta cần giảm thiểu khí SO2 trong không khí Mà cần làm được điều đó

ta cần xác định hàm lượng SO2 trong không khí bằng những phương pháp

phân tích Nếu hàm lượng SO2 vượt quá mức cho phép thì ta nên có nhữngphương pháp điều chỉnh kịp thời Trên cơ sở đó em tìm hiểu về đề tài: Khảosát hàm lượng SO2 trong không khí.

PHẦN 2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

2.1.1 Tông quan về ô nhiễm không khí

2.1.1.1 Khái niệm về ô nhiễm không khí

Ô nhiễm môi trường là sự làm thay đổi tính chất môi trường, vi phạmtiêu chuẩn môi trường (Theo Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam)

Ô nhiễm không khí là sự thay đổi lớn trong thành phần của không khíhoặc có sự xuất hiện các khí lạ làm cho không khí không sạch, có sự tỏa mùi,làm giảm tầm nhìn xa, gây biến đổi khí hậu, gây bệnh cho con người và sinhvật

Hình 2.1: Ô nhiễm không khí tại thành phố

2.1.1.2 Nguồn gây ô nhiễm không khí

Có rất nhiều nguồn gây ô nhiễm không khí Có thể chia ra thành nguồn

tự nhiên và nguồn nhân tạo

Nguồn tự nhiên:

- Núi lửa: Núi lửa phun ra những nham thạch nóng và nhiều khói bụigiàu sunfua, mêtan và những loại khí khác Không khí chứa bụi lan toả đi rất

xa vì nó được phun lên rất cao

- Cháy rừng: Các đám cháy rừng và đồng cỏ bởi các quá trình tự nhiênxảy ra do sấm chớp, cọ sát giữa thảm thực vật khô như tre, cỏ Các đám cháynày thường lan truyền rộng, phát thải nhiều bụi và khí

- Các quá trình phân huỷ, thối rữa xác động, thực vật tự nhiên cũng phátthải nhiều chất khí, các phản ứng hoá học giữa những khí tự nhiên hình thành

các khí sunfua, nitrit, các loại muối v.v… Các loại bụi, khí này đều gây ônhiễm không khí

Hình 2.2: Ô nhiễm không khí do núi lửa

Nguồn nhân tạo:

- Nguồn gây ô nhiễm nhân tạo rất đa dạng, nhưng chủ yếu là do hoạtđộng công nghiệp, đốt cháy nhiên liệu hoá thạch và hoạt động của các phươngtiện giao thông Nguồn ô nhiễm công nghiệp do hai quá trình sản xuất gây ra

- Quá trình đốt nhiên liệu thải ra rất nhiều khí độc đi qua các ống khóicủa các nhà máy vào không khí

- Do bốc hơi, rò rỉ, thất thoát trên dây chuyền sản xuất sản phẩm và trêncác đường ống dẫn tải Nguồn thải của quá trình sản xuất này cũng có thểđược hút và thổi ra ngoài bằng hệ thống thông gió

Các ngành công nghiệp chủ yếu gây ô nhiễm không khí bao gồm: nhiệtđiện; vật liệu xây dựng; hoá chất và phân bón; dệt và giấy; luyện kim; thựcphẩm; các xí nghiệp cơ khí; các nhà máy thuộc ngành công nghiệp nhẹ; giaothông vận tải; bên cạnh đó phải kể đến sinh hoạt của con người

Hình 2.3: Ô nhiễm không khí do các nhà máy

2.1.1.3 Tác hại đối với con người, động vật, thực vật

Ảnh hưởng của chất ô nhiễm không khí đến sức khỏe con người là vấn

đề quan trọng nhất cần quan tâm Các chất ô nhiễm không khí vào cơ thể conngười qua đường hô hấp Các chất kích thước lớn hơn 5 µm bị loại trong phầntrên của hệ hô hấp (mũi và khí quản) Các hạt bé hơn có thể xâm nhập vàophổi gây ra các chứng bệnh kinh niên như viêm phổi, ung thư, hen suyễn,bệnh ngoài da…

Các chất ô nhiễm có thể gây bệnh, dịch bệnh, gây ảnh hưởng đến sinhtrưởng và đời sống động vật Ngoài ra động vật còn có thể bị bệnh do virut,nấm lan truyền trong môi trường không khí

Hầu hết các chất ô nhiễm không khí đều có tác động xấu tới thực vật,làm giảm khả năng quang hợp của cây do bị cháy lá, khô lá do đó giảm năngxuất cây trồng, giảm khả năng sinh trưởng và phát triển của cây, gây ra sựchết hoại trong lá, tất cả các mô bị chết, cả phía trên và phía dưới bề mặt lá,cháy mép lá

2.1.1.4 Tiêu chuẩn của không khí

Theo QCVN 05:2013/BTNMT, quy chuẩn này quy định giới hạn cácthông số cơ bản trong không khí xung quanh gồm: SO2, CO, NO2, O3, tổngbụi lơ lửng, bụi PM10, PM2.5 và chì Quy chuẩn này dùng để giám sát, đánhgiá chất lượng không khí xung quanh và không áp dụng đối với không khítrong nhà hay cơ sở sản xuất

Đơn vị: Microgam trên mét khối (µg/m3)

Bảng 2.1: Giá trị giới hạn các thông số cơ bản trong không khí

Trung bình 1 giờ

Trung bình 8 giờ

Trung bình

24 giờ

Trung bình năm

tả là "mùi hôi của lưu huỳnh bị đốt cháy" SO2 được sinh ra do quá trình đốtcháy nguyên liệu có chứa lưu huỳnh, đặc biệt là trong công nghiệp có nhiều lòluyện gang, lò rèn, lò gia công nóng Hàm lượng lưu huỳnh thường xuất hiệnnhiều trong than đá ( 0.2-0.7%) và dầu đốt (0.5-4%), nên trong quá trình đốtcháy sẽ tạo ra khí SO2 Trữ lượng của SO2 là khoảng 132 triệu tấn/năm, chủyếu là do đốt than và sử dụng xăng dầu

2.1.2.2 Tính chất vật lý của SO 2

- Là một khí vô cơ không màu, mùi hắc, nặng hơn không khí

- Nó có khả năng làm vẩn đục nước vôi trong,làm mất màu dung dịch Br

- Độc gây viêm đường hô hấp

- SO2 bền nhiệt do trạng thái lai hóa của lưu huỳnh đã được ổn định nhờ

sự xuất hiện của liên kết π không định chỗ dẫn đến liên kết S-O có bậc 1,5bền

Hàm lượng SO2 được thải ra từ các hoạt động công nghiệp:

Bảng 2.2: Hàm lượng SO 2 được thải ra từ công nghiệp

Hàm lượng SO2 được thải ra từ các hoạt động giao thông:

Bảng 2.3: Hàm lượng SO 2 được thải ra từ giao thông

2.1.2.5 Ảnh hưởng của SO 2 với môi trường và con người

Lưu huỳnh dioxit là một trong những chất gây ô nhiễm môi trường Nó

là một trong những chất gây ra mưa axit ăn mòn các công trình, phá hoại câycối, biến đất đai thành vùng hoang mạc

Khí SO2 gây bệnh cho người như viêm phổi, mắt, da SO2 là khí khôngmàu, có mùi khó chịu, vị hăng cay SO2 trong không khí có thể biến thành

SO3 dưới ánh sáng mặt trời khi có chất xúc tác SO2 sẽ kích thích tới cơ quan

hô hấp của người và động vật, nó có thể gây ra chứng tức ngực, đau đầu, nếu

nồng độ cao có thể gây bệnh tật và tử vong Trong không khí SO2 gặp nướcmưa dễ chuyển thành axit sulfuaric (H2SO4) Chúng sẽ làm thay đổi tính năngvật liệu, thay đổi màu sắc công trình, giảm độ bền sản phẩm đã dùng Thựcvật tiếp xúc với SO2 sẽ bị vàng lá, rụng lá, giảm khả năng sinh trưởng và cóthể bị chết.

SO2 là chất kích thích, khi tiếp xúc với niêm mạc ẩm ướt tạo thành axít(H2SO3, H2SO4) Các chất khí trên vào cơ thể qua đường hô hấp hoặc hòa tanvào nước bọt rồi vào đường tiêu hoá, sau đó phân tán vào máu tuần hoàn SO2

kết hợp với bụi tạo thành bụi lơ lửng có tính axít, kích thước < 2-3µm sẽ vàotới phế nang, bị đại thực bào phá hủy hoặc đưa đến hệ thống bạch huyết SO2

nhiễm độc qua da làm giảm dự trữ kiềm trong máu, đào thải amoniac ra nướctiểu và kiềm ra nước bọt Độc tính chung của SO2 thể hiện ở rối loạn chuyểnhóa protein và đường, thiếu vitamin B và C, ức chế enzym oxydaza Giới hạngây độc tính của SO2 là 20 – 30 mg/m3, giới hạn gây kích thích hô hấp, ho là

50 mg/m3 Giới hạn gây nguy hiểm sau khi hít thở 30 – 60 phút là từ 130 đến

260 mg/m3 Giới hạn gây tử vong nhanh (30’ – 1h) là 1.000 -1.300 mg/m3

2.2.1 Các phương pháp phân tích SO 2

2.2.1.1 Phương pháp phân tích SO 2 bằng quang phổ hấp thụ phân tử

2.2.1.2 Phương pháp phân tích SO 2 bằng hấp thụ nguyên tử

2.2.1.3 Phương pháp phân tích SO 2 bằng quang phổ huỳnh quang 2.2.1.4 Lựa chọn phương pháp phân tích

Ta lựa chọn phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử thay vì sửdụng phương pháp hấp thụ nguyên tử và huỳnh quang vì phương pháp nàythực hiện đơn giản hơn và trang thiết bị cũng rẻ tiền hơn tuy nhiên vẫn giữđược tính chính xác khi phân tích mẫu Ta sử dụng phương pháp hấp thụ phân

tử thì không cần phải hóa mẫu bằng ngọn lửa để chuyển lên trạng thái hơi tự

do, nếu ngọn lửa không đủ dày để hấp thụ thì sẽ làm giảm độ nhạy của phép

đo và ngọn lửa không thuần khiết thì có thể sinh ra các vạch phổ phụ làmchen lấn các vạch phổ phân tích khiến chúng ta khó phân tích mẫu hơn

2.2.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử

2.2.2.1 Giới thiệu về phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử

a Nguyên tắc:

Tạo hợp chất màu có khả năng hấp thụ tia đơn sắc, chiếu 1 tia sáng đơnsắc có bước sóng phù hợp vào dung dịch cần phân tích Thu chùm sáng đi quacuvet Phân tích tia sáng và hiển thị phổ, kết quả đo

Ưu điểm: Đơn giản, dễ thực hiện, máy móc không đắt lắm Phù hợp chophân tích định lượng nhiều chất có hàm lượng nhỏ

Nhược điểm: Độ chọn lọc kém, thuốc thử để tạo phức hay hợp chất cócác cực đại hấp thụ gần nhau, chen lấn nhau, trùng nhau làm cho khó xác địnhhơn

b Sơ đồ thiết bị:

Hình 2.4: Sơ đồ thiết bị quang phổ hấp thụ phân tử

 Nguồn: Các loại đèn H2 và D2 cho ánh sáng với bước sóng từ160-380 nm.Đèn sợi đốt vonfram cho ánh sáng từ miền 350-2200

nm Các thiết bị UV-VIS hiện đại thường sử dụng cả hai đènD2 và đèn sợi đốt vonfram cho miền ánh ổn định từ miền tử ngoại

và miền trông thấy

 Bộ tán sắc: Bộ tán sắc giúp việc phân chia ánh sáng thành ánhsáng đơn sắc, nó được sử dụng để chất phân tích hấp thụ hay phát

xạ Cách tử: Hầu hết bộ tán sắc trong các thiết bị phân tích hiệnđại là các bản sao cách tử, nhận được bằng cách đúc từ cách tửchủ Cách tử chủ là một kính phẳng, được đánh bóng bề mặt vàđược chia vạch bằng kim cương Mặt cắt đứng được phóng đại chỉcho ta thấy một vài rãnh Một cách tử sử dụng cho miền tử ngoại

và trông thấy thường chứa từ 300-2000 rãnh/mm

 Cuvet đựng mẫu: Cuvet đựng mẫu thường làm bằng thủy tinh(làm việc trong vùng trông thấy) hoặc bằng thạch anh (làm việctrong miền tử ngoại và trông thấy)

 Detector: Các tính chất của bộ chuyển đổi tín hiệu bức xạ điện từ:Phản hồi nhanh chóng với các với các bức xạ mang năng lượngthấp trên một miền bước sóng rộng Tạo ra tín hiệu điện để có thể

dễ dàng khuếch đại và có độ nhiễu thấp Tín hiệu được tạo ra bởiđầu dò tỉ lệ thuận với cường độ của tín hiệu của đầu vào Detectorlàm việc trong miền UV-VIS thường dùng là ống quang làm việctrong miền từ 150-1000 nm

c Các yếu tố ảnh hưởng:

Trong hỗn hợp mẫu, các nguyên tố (nguyên tố nền, nguyên tố thứ ba) cóphổ phát xạ huỳnh quang cực đại gần sát nhau, chúng có thể chen lấn nhau,chen lấn vạch phát xạ huỳnh quang của chất phân tích.

Các yếu tố vật lý:

 Độ nhớt của dung dịch mẫu phân tích và mẫu chuẩn không đồng nhất: ảnh hưởng đến quá trình dẫn mẫu vào buồng tạo sol khí của chất phân tích

 Thành phần nền không đồng nhất của các mẫu phân tích và mẫu dựng đường chuẩn định lượng: ảnh hưởng đến sự hóa hơi, nguyên

tử hóa mẫu hay sự kích thích huỳnh quang và môi trường phát phổhuỳnh quang của chất phân tích

Ảnh hưởng của axit và kiềm:

 Ảnh hưởng trong quá trình dẫn mẫu, hóa hơi và nguyên tử hóa củachất phân tích thành đám hơi các nguyên tử tự do cho phổ huỳnh quang nguyên tử

 Ảnh hưởng đến cấu trúc, dạng tồn tại, độ bền, độ phân ly của phân

tử chất phát quang đối với phổ huỳnh quang phân tử

 Bước 2: Tạo hợp chất có màu của chất cần phân tích Tiến hành tạomàu ở các điều kiện phù hợp nhất đối với chất cần phân tích như:môi trường, thuốc thử, xúc tác, … Điều kiện tạo màu được giữnhư nhau trong dãy dung dịch chuẩn