TÓM TẮT NỘI DUNG THỰC HIỆN Phân tích quang phổ hoá học là một trong những phương pháp phân tích phổ biến và quan trọng để xác định định tính cũng như định lượng các nguyên tố, các hợp ch
Đặt vấn đề và hướng giải quyết
Chúng ta biết rằng, biển và đại dương chiếm khoảng 75% bề mặt hành tinh chúng ta, 25% mặt đất bị mặn, còn 1/3 đất canh tác được tưới nước trên toàn thế giới tích tụ muối do kém tiêu nước Việc dư thừa muối trong đất đã làm tăng áp suất thẩm thấu của dung dịch đất Cây lấy được nước và chất khoáng từ đất khi nồng độ muối tan trong đất nhỏ hơn nồng độ dịch bào của rễ, tức áp suất thẩm thấu và sức hút nước của rễ cây phải lớn hơn áp suất thẩm thấu và sức hút nước của đất Nếu độ mặn của đất tăng cao đến mức sức hút nước của đất vượt quá sức hút nước của rễ thì chẳng những cây không lấy được nước trong đất mà còn mất nước vào đất Cây không hấp thu được nước nhưng quá trình thoát hơi nước của lá vẫn diễn ra bình thường làm mất cân bằng nước gây nên hạn sinh lý Sự ức chế sinh trưởng của cây khi bị mặn là đặc trưng rõ rệt nhất Trong đất mặn, các thực vật kém chịu mặn ngừng sinh trưởng do các chức năng sinh lý bị kìm hãm Nồng độ muối càng cao thì kìm hãm sinh trưởng càng mạnh Ngoài ra độ mặn của nước ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sinh trưởng và năng suất của thuỷ hải sản Độ mặn của nước là một trong những thông số quan trọng nhất trong hải dương học Trong thực tế, các trạng thái cơ bản của một khối lượng nước như cơ cấu di chuyển nhiệt năng và sự hòa tan nước có thể được nghiên cứu bởi các mối tương quan của độ mặn, nhiệt độ và độ sâu Hơn nữa, sự phân bố của các sinh vật biển bị ảnh hưởng mạnh bởi sự thay đổi độ mặn và các thông số khác tùy thuộc vào những thay đổi này Ví dụ, độ hòa tan oxy phụ thuộc vào nhiệt độ và độ mặn, ảnh hưởng đến sản xuất và phân bố của cây và động vật Như vậy, trong các hóa chất và định lượng sinh học của môi trường biển, độ mặn kết hợp với nhiệt độ, oxy hòa tan, mật độ, pH, oxy hóa khử…, là tham số không thể thiếu Ngày nay, một số phương pháp được sử dụng để xác định độ mặn trong nước trên cơ sở kỹ thuật đo chuẩn độ, độ dẫn và mật độ Thiết lập Mohr Knudsen và phương pháp dẫn hiện nay là sử dụng phổ biến nhất Đầu tiên là độ nhạy và chính xác, đạt sai số chuẩn của ±0.01 phần nghìn ( 0 / 00 )
Tuy nhiên, những phương pháp trên có những bất lợi là tốn thời gian và thủ tục liên quan, mà làm cho nó chỉ thích hợp để phân tích trong phòng thí nghiệm
Các phương pháp dẫn là nhanh hơn và chính xác hơn (sai số chuẩn của 0.001 0 / 00 ) và có thể được sử dụng hoặc trong phòng thí nghiệm hoặc trong phân tích di dộng, nhưng nó có một số nhược điểm khi hiệu chuẩn như trễ, thay đổi áp lực gây ra, trôi đường cơ sở và khó khăn trong việc thích nghi được cho những phát hiện nhỏ Để khắc phục những vấn đề này và để có được phương pháp phù hợp để theo dõi liên tục, các nhà nghiên cứu đã khảo sát các phương pháp quang học khác nhau như kỹ thuật thay thế do sự sẵn có của các cảm biến quang
Các đặc tính quang phổ của muối trong dung dịch nước là đặc tính vật lý duy nhất của các phân tử mà có thể được sử dụng để xác định, định lượng hoặc phát hiện các thành phần trong các mẫu phức tạp như nước Các tính chất phổ của nước ở dạng lỏng cũng được biết đến và nhiều tính chất hóa học và vật lý của chúng được xác định chủ yếu bởi các rung động của các liên kết hóa trị của hydro trong dung dịch nước các hoạt động quang phổ của các phân tử trong vùng NIR được biểu hiện như nhiễu loạn trong dải hấp thụ nước được gây ra bởi sự gia tăng nồng độ các ion; những nhiễu loạn đã được sử dụng để ước tính số lượng của chúng trong nước tinh khiết và tương tác với các giải pháp khác bao gồm trong các hệ thống sinh học
Các mô hình và cường độ của nhiễu loạn trong dải hấp thụ nước được xác định bởi các loại ion và nồng độ; nồng độ cao của các muối gây nhiễu loạn cao và ngược lại Trong nước nồng độ của các ion là cao hơn so với ở các vùng nước tự nhiên; các ion chính trong biển nước phân tích là canxi, natri, kali, magiê, clorua, sunfat và bicacbonat
Nghiên cứu cho thấy tác động của nhiệt độ lên tần số hấp thụ nước Những biến thể này có thể gây trở ngại cho việc ước lượng độ mặn và ảnh hưởng này có dụng phương pháp hồi quy thành phần chính Các phân tích quang phổ có lợi thế hơn các kỹ thuật khác Nó là không phá hủy, nó có thể được áp dụng để phân tích từ xa, đặc biệt là đối với các vật liệu nguy hiểm, độc hại như nước thải, nó có thể hoạt động trong môi trường không thân thiện, phân tích các hệ thống dung dịch nước được dễ dàng so với phổ hồng ngoại và không có dung môi cần được yêu cầu, do đó kỹ thuật này là không gây ô nhiễm
Do độ sâu thâm nhập lớn hơn nhiều bức xạ vào mẫu không cần pha loãng mẫu, chất có chứa như KBr hoặc dầu khoáng và chuẩn bị mẫu Bởi vì nó giảm thiểu sai sót chuẩn bị mẫu và phá hủy mẫu Bởi vì kỹ thuật này rõ ràng là có lợi trong việc giúp đỡ để tối ưu hóa việc sử dụng các vật liệu và các thành phần để giảm ảnh hưởng đặc điểm kỹ thuật sản phẩm, tiết kiệm chi phí tái chế, xử lý Chi phí cho mỗi bài kiểm tra thường là thấp hơn nhiều so với các phương pháp phân tích khác, đặc biệt là khi số lượng lớn các mẫu cần phải được phân tích
Mục tiêu của việc này là để mô tả các đặc tính quang phổ của các muối vô cơ quan trọng nhất trong biển nước dùng cho nhiều mục đích khác nhau, đặc trưng cho nước từ các dấu hiệu quang phổ của nó trong vùng nhìn thấy và vùng NIR và ước tính nồng độ muối từ các đặc điểm như vậy bằng cách tạo ra các mô hình dự đoán.
Mục đích nghiên cứu
Các kiến thức và kết quả cần đạt được ở đề tài là:
Nghiên cứu sự thay đổi độ mặn của nước ảnh hưởng đến quang phổ của chúng
Đo đạt các thông số từ cảm biến quang không tiếp xúc và phân tích số liệu để có độ chính xác cao và hoàn thiện phương pháp đo.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Các nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần hoàn thiện phương pháp phân tích độ mặn của nước sử dụng cảm biến quang không tiếp xúc
- Độ mặn của nước và đặc tính quang phổ của nó - Cảm biến quang không tiếp xúc
Phạm vi nghiên cứu của đề tài sẽ đưa ra những cơ sở lý thuyết và sử dụng cảm biến quang không tiếp xúc để phân tích độ mặn của nước.
Phương pháp nghiên cứu
- Phân tích độ mặn của nước ảnh hưởng đến cảm biến quang không tiếp xúc
- Sử dụng phương pháp ước lượng, thống kê để tìm ra được độ mặn của nước từ kết quả đo của cảm biến quang không tiếp xúc
- Sử dụng mạch giao tiếp máy tính có cảm biến quang không tiếp xúc đo đạc phổ của nước muối bằng cách chiếu đèn qua dung dịch muối, đo ánh sáng sau khi qua dung dịch vào bộ thu cảm biến quang không tiếp xúc.
Sự hấp thụ ánh sáng
Khi một chùm tia sáng truyền qua môi trường vật chất như chất rắn, chất lỏng, chất khí nó bị ảnh hưởng theo 2 cách chính: Một là cường độ của nó lúc nào cũng bị giảm trong quá trình truyền đi qua môi trường, hai là vận tốc truyền đi trong môi trường của nó nhỏ hơn vận tốc truyền trông môi trường chân không Cường độ ánh sáng giảm chủ yếu do ánh sáng bị hấp thụ và trong một số trường hợp còn do hiện tượng tán xạ ánh sáng
2.1.1 Hiện tượng hấp thụ ánh sáng
Chiếu một chùm sáng đơn sắc song song có cường độ I 0 vuông góc vào một lớp môi trường có độ dày d Nếu bỏ qua hiện tượng mất mát ánh sáng do phản xạ và tán xạ thì cường độ thì cường độ ánh sáng I ra khỏi môi trương bị giảm đi (I
