Tìm hiểu về lưu huỳnh dioxit SO2

I Giới thiệu: Sulfur dioxide sản phẩm trình đốt cháy lưu huỳnh, mối lo môi trường đáng đáng kể Đây chất gây ô nhiễm gây mối quan tâm rộng rãi cho người II Sulfur dioxide Nguồn gốc: Nguồn SO2 than nhà máy điện đốt dầu, lò nung nhà máy sản xuất axit sulfuric động diesel Trong năm gần đây, phương tiện vận chuyển coi nguồn thải SO2 Nội dung S nhiên liệu (theo trọng lượng) là: than 0,2-7%, dầu 0,3-4%, xăng dầu l% Khí tự nhiên có hàm lượng S khơng đáng kể xử lý Khí thiên nhiên khơng xử lý có chứa đến 90% hydrogen sulfide (H2S), có khí đốt với HS H2SO4 Nồng độ axit xác định titrating với dung dịch kiềm tiêu chuẩn Tuy nhiên, phương pháp không cụ thể tùy thuộc vào nhiều nguyên nhân Bất thành phần khí hòa tan để cung cấp cho axit mạnh tạo phản ứng tích cực Ngồi ra, chất kiềm NH trung hòa tính axit đưa phản ứng tiêu cực Mặc dù thiếu sót nó, phương pháp sử dụng rộng rãi nhiều điều tra trước gồm điều tra ô nhiễm không khí Vương Quốc Anh năm 1960 1970 Một thay SO2 hấp thụ H2O2 sau phân tích sulfate sắc ký ion Đây khơng phải bị nhiễu sóng SO2 góp phần vào việc sulfate Phương pháp khác liên quan đến hấp thu SO2 thành tetrachloromercurate kali (TCM) theo giải pháp phân tích quang phổ (phương pháp West—Gaeke) Khơng phương pháp số phương pháp cung cấp thời gian thực, đo liên tục SO2, thay sản xuất trung bình dài hạn thời gian ngày vài Ngày nay, phương pháp cổ điển phần lớn thay cơng cụ có khả đưa nhạy cảm, cụ thể, đọc trực tiếp SO Các công cụ phổ biến dựa tia cực tím,huỳnh quang Tuy nhiên, phương pháp West-Gaeke liên quan đến thu thập TCM còn, đến ngày phương pháp tham khảo Mỹ Bảng 3.10 Ảnh hưởng SO2 Nồng độ 20-40 ảnh hưởng Có thể ảnh hưởng đến thực vật 100-150 200 200 300 200-400 1000 Suy giảm chức phổi trẻ em Ngưỡng cảm nhận viêm phế quản trầm trọng Ngưỡng mùi công nhận tỷ lệ tử vong cao Triệu chứng lâm sàng với bệnh nhân hen Co thắt phế quản có hồi phục người bị suy giảm cổ họng khó chịu kích ứng mắt ho 1600 8000 10000 20000 III Phương pháp xác định sulfur dioxide: Lý thuyết: Sunfur dioxide hấp thu dung dịch tetrachlormercurate (TCM) phân tích quang phổ phát triển West Gaeke (1956) Khơng khí sục qua dung dịch kali tetrachloromercurate (TCM) để tạo thành phức sulphito-mercurate ổn định : Formaldehyde acid tẩy trắng pararosaniline them vào để tạo thành phức màu tím đỏ pararosaniline methyl sulfomic, độ hấp thụ đo sau 30 phút bước sóng 560 nm máy quang phổ Phương pháp thích hợp cho nồng độ SO2 khoảng 10 ppbv đến ppmv Hiệu lấy mẫu phương pháp ≥98% lưu lượng đạt 15L/phút Dụng cụ Cho trình hấp thu         Impinge, 30 mL Bơm hút khí Lưu lượng kế kiểu phao ống polipropilen ống hình chữ V phễu (thủy tinh hay nhưa polypropylene) silic dioxide đặc (tái tạo cách làm khô lò màu xanh) Bơng thủy tinh Cho việc phân tích Máy quang phổ Dung dịch hấp thu (TCM): Potassium tetrachloromercurate K 2HgCl4 0,04M, chuẩn bị cách hòa tan 10,9g HgCl2, 5,96g KCl pha lỗng thành lít  Dung dịch pararosaniline gốc, 1% Lấy 1,00g pararosaniline hòa tan nước, định mức lên 100mL  Thuốc thử Pararosaniline Lấy 10mL dung dịch Pararosaniline 1% cho vào 15mL HCl đặc Pha lỗng thành bình định mức 250mL  Dung dịch Formaldehyde, HCHO, 0.2%, chuẩn bị cách pha loãng 5mL dung dịch Formaldehyde 40% thành 1000mL với nước  Dung dịch sulfite gốc, chuẩn bị cách hòa tan 2.0g Na2SO3 nước đến vạch bình định mức 1L Nước dung để làm dung dịch nên đun sôi làm nguội Dung dịch khơng ổn định nên chuẩn độ trước sử dụng tiêu chuẩn hóa Dung dịch chứa 2mg mL-1 Na2SO3 mg mL-1 SO2 Nồng độ thực tế xác định cách chuẩn hóa với natri thiosulfate (ở dưới)  Dung dịch natri sulfite làm việc Pha loãng 1mL dung dịch chuẩn thành 100mL với nước Dung dịch chứa 10µg mL-1 SO2 Tính tốn xác nồng độ dựa tiêu chuẩn hóa dung dịch Na2SO3 chuẩn  Các chất phân tích phụ  Dung dịch Iodine, 0,1N  Dung dịch Natri thiosulphate, 0,1N  Natri bicarbonate  Chỉ thị tinh bột Lấy mẫu   Lắp hệ thống hấp thụ sau : phễu lật ngược , chai Drechsel, ống chữ U với silic đặc ( thấm bơng thủy tinh có chứa silic đặc đầu ống) , lưu lượng kế kiểu phao bơm , sử dụng hệ thống ống propilen để liên kết với thành phần khác Chuỗi hấp thụ nên giống số 3.5 , nhiên không lấy phận giữ đầu lọc giấy lọc Hạt sunfat khơng khí nhỏ khơng ảnh hưởng với phương pháp West Gaeke, số lượng sunfit hạt khơng khí q thấp nên gây lỗi quan trọng Đặt 100mL thuốc thử TCM vào lọ Drechsel liên kết với phần khác chuỗi lấy mẫu dùng ống polipropilen Điều chỉnh lưu lượng đến 1Lmin có khơng khí bao quanh mẫu thử Bạn thử 24 thời kì Có thể thử khoảng thời gian dài bạn hi vọng tập trung SO2 xung quanh thấp Bọc chai Drechsel với nhôm để chắn ánh sáng Mẫu thu thập từ TCM ổn định thời gian dài, nhiên, việc phân tích nên thực diễn ngày Trước lấy mẫu thử, đánh dấu vị trí dung dịch TCM lọc Sau lấy mẫu thử, thêm nước nguyên chất để đánh dấu để bù trừ cho bay dung dịch suốt trình lấy mẫu thử Đo tỉ lệ chảy vào lúc đầu cuối phân đoạn lấy mẫu thử tính tốn tỉ lệ chảy trung bình Dùng số liệu cho phần tính tốn Phân tích Lấy chai Drechsel khỏi hệ thống hấp thụ Rút 20mL khỏi dung dịch đặt vào bình đo thể tích 50mL Thêm 5mL 0.2% formaldehyde 5mL thuốc thử pararosaniline Đánh dấu để màu sắc tự lên 30 phút Đo độ hấp thụ 560 nm ngăn cm có nước ngun chất quy chiếu Chuẩn bị cho việc kiểm tra cỡ trước chia độ ước số ống hút dung dịch Natri sulfite chứa từ đến 30 pg S02 vào bình đo thể tích 50 mL chứa đựng 20 mL dung dịch tetrachloromercurate chuẩn bị khoảng trống chứa 20 mL dung dịch tetrachloromercurate mà không thêm Natri sulfite Thêm vào bình mL formaldehyte mL pararosaniline thuốc thử đánh dấu với nước Cho phép để 30 phút đo khả hút 560 nm Chuẩn bị thước cong để kiểm tra cỡ trước chia độ chống lại pg SO2 ( bạn cần biểu diễn số lượng Na2SO3 hệ thống SO2) Đọc khả hút mẫu tính toạn S02 khơng khí điều kiện pgm-3 thể tích trộn lẫn tỉ lệ ( ppmv ppbv) SO2(µgm-3) M nơi tập trung đa số SO2 pg đọc từ biểu đồ đo nhiệt , V1 thể tích dung dịch hấp thụ dùng mẫu( 100 mL trường hợp ) , V2 thể tích dung dịch hấp thụ phân tích (20 mL trường hợp trê) V thể tích khơng khí đươc làm mẫu đo lit : V= thời gian đo mẫu ( phút) x lưu lượng (Lmin)  Phương pháp tiêu chuẩn lưu trữ Sodium Sulfite Cho 25 ml dung dịch natri tiêu chuẩn dung dịch thử thêm vào 50 ml dung dịch iod 0,1 N bình erlen Thêm khoảng 2g natri bicarbonate I-ốt ơxi hóa sulfite để sulfate sau: Na2S03 + I2 + H20 - + Na2S04 + 2HI Lắc bình iốt vượt chuẩn độ 0,1 N dung dịch natri thiosunfat Phản ứng chuẩn độ là: I2 + 2s20: - + 21 - + S40: Khi thay đổi màu nâu ban đầu cho màu vàng nhạt, thêm vài giọt dung dịch tinh bột để cung cấp cho màu xanh sâu Tiếp tục chuẩn độ màu xanh biến ghi lại lượng natri thiosunfat tiêu thụ Lặp lại chuẩn độ hai lần có khối lượng trung bình Trọng lượng khan Na 2SO3 diện 25 ml, mẫu dung dịch cho bởi: Trọng lượng Na2SO3 = 126 (50 - v) / 20 000 g Y khối lượng (ml) dung dịch 0,1 N Na2S203 cần thiết để chuẩn độ iốt dư thừa Ghi Nếu mẫu thu thập mới, khơng phân tích vòng 20p để ozone phân huỷ SO2 hấp thụ dung dịch TCM ổn định tháng lưu trữ tủ lạnh "C Vì vậy, bạn tiến hành khảo sát lấy mẫu rộng rãi phân tích mẫu lưu trữ lần vào ngày sau Bạn sử dụng lưu lượng mẫu lên đến 15 L/phút mà không mát đáng kể hiệu Bạn phải thử nghiệm để xác định thời gian lấy mẫu tối ưu tốc độ dòng chảy để có dung dịch nước nằm phạm vi đường cong hiệu chuẩn Nồng độ NO2 vượt ppmv gây nhạt màu Phương pháp không đạt hiểu cao môi trường không khí xung quanh có nồng độ NO2 cao Trong trường hợp lấy mẫ nơi có chứa hàm lượng cao NO2 (như việc lấy mẫu khí cơng nghiệp), bạn thay đổi thuốc thử TCM Cân 0,6 g axit Sulfamic pha lỗng lít với thuốc thử TCM Sử dụng để thu thập mẫu, để chuẩn bị tiêu chuẩn hiệu chuẩn trắng tinh khiết Mẫu nên phân tích vòng 48 sưu tập 4 Nếu mẫu bạn nồng độ cao đưa phản ứng bên ngồi phạm vi đường cong hiệu chuẩn, bạn phân tích 20 ml dung dịch mẫu sử dụng impinger nhỏ để lấy mẫu khơng với tốc độ dòng chảy 1L/phút Trong trường hợp này, sử dụng 10 20mL dung dịch TCM impinger Đánh dấu phần nước thêm vào sau lấy mẫu bù vào khoảng giảm thuốc thử sau lấy mẫu Sử dụng tất 20mL để phân tích cho SO2 hấp thụ cách làm theo giai đoạn tương tự Trong trường hợp yếu tố Vl/V2 = phương trình phương pháp khác liên quan tới việc hấp thụ không xung quanh thể tích H 2O2, chuẩn bị cách pha lỗng 10 ml 100 vol H202 (30%) lít nước, bên chai Drechsel impinger SO2 chuyển thành SO $ - mà sau phân tích sắc ký ion, sử dụng phương pháp mơ tả cho anion nước mưa (mục 2.4.6) sử dụng lọc trước thượng nguồn bọt xà để loại bỏ SO: bị cách ly với khơng khí lọc Whatman 41(47mm) sử dụng Ngoài ra, bạn cần phải làm nóng đựng lọc lấy mẫu dòng thượng nguồn chủ sở hữu lọc để ngăn chặn thiệt hại SO2 cách ngưng tụ đường dây, lắp ráp lọc Bạn làm điều cách hướng khơng khí nóng từ máy sấy tóc vào lắp ráp lọc khối lượng mẫu khơng khí nên chuyển đổi sang điều kiện tiêu chuẩn trước tính tốn nồng độ khí Đối với áp lực, khơng khí tiêu chuẩn (tơi atm = 760 mmHg = 101,3 kPa) sử dụng, giá trị 0,20 25 "C có tất sử dụng kết báo cáo ở 25 "C thường sử dụng Để chuyển đổi khối lượng lấy mẫu đến 25 "C 760mmHg, sử dụng phương trình sau đây: 298,15 x VX P 760 x T v = nơi Vs khối lượng khơng khí 25 ° C 760mmHg, V thể tích đo được, P áp suất khí trung bình mmHg T nhiệt độ trung bình khơng khí K Trả lời câu hỏi: Sử dụng công thức: SO2(µgm-3) Trong đó: M nơi tập trung đa số SO2 pg đọc từ biểu đồ đo nhiệt , V1 thể tích dung dịch hấp thụ dùng mẫu( 100 mL trường hợp ) , V2 thể tích dung dịch hấp thụ phân tích (20 mL trường hợp trê) V thể tích khơng khí đươc làm mẫu đo lit Hay g/m3 x 24,45 = ppb x MSO2  ppb = So sánh kết đo Nguồn gây nhiễm SO2 khu vực làm để cắt giảm chúng Nguồn: hoạt động giao thơng, hoạt động xí nghiệp địa bàn thành phố, hoạt động khác nung nấu thạch cao… Cách cắt giảm: xây dựng hệ thống xử lí khí thải khu cơng nghiệp, trồng xanh khu vực có mật độ giao thơng cao, xử lí triệt để loại phương tiện giao thông cũ, không đạt tiêu chuẫn xả thải… Các hậu môi trường SO2 - Gây thảm hoạ nhiễm khơng khí sương mù Luân Đôn 1952 - Là nguyên nhân gây mưa acid – vấn đề toàn cầu - Tiếp xúc lâu dài dẫn đến bệnh hô hấp phổi So sánh phương pháp West – Gaeke phương pháp H2O2: Giống: phương pháp không cho giá trị thời điểm mà cho giá trị SO trung bình sau thời gian hấp thụ Khác: Phương pháp West – Gaeke Sử dụng phương pháp phân tích quang phổ đề phân tích mẫu Phương pháp H2O2 Sử dụng sắc kí ion với đầu dò dạng ion sulfate phương pháp chuẩn độ để phân tích nồng độ mẫu Một số phương pháp khác để phân tích mẫu phương pháp hấp thụ H 2O2: Khí sau qua bình đựng dung dịch H 2O2, thêm isopropanol, điều chỉnh lại pH dd HCl lỗng Sau chuẩn độ dung dịch Ba(ClO 4)2 0,01M thuốc thử Thorin Hấp thụ SO2 vào dung dịch H2O2 0,3N, chuẩn độ dung dịch bromocresol xanh thuốc thử methyl cam Phương pháp H2O2 phải có lọc filter teflon, sợi thuỷ tinh nhằm loại bỏ ion sulfate có bụi 40ppbv SO2 khối lượng/ thể tích 1atm 300C Ta có Cppbv = (Cµg/m3 x 24,47)/64 Suy : Cµg/m3 = ( 40 x 64)/24,47 = 104,62 (µg/m3) SO2 hòa tan đám mây nước tạo ion bisulfite (HSO 3-), tiếp tục oxy hóa thành bisulfate oxy già (H2O2): HSO3- + H2O2 HSO4- + H2O Tính tốn tốc độ phản ứng mol L-1 min-1, cho tốc độ phản ứng bậc không đổi K = 1,05.103 L mol-1s-1 Giả sử nồng độ H2O2 pha khí 2ppbv, độ PH đám mây nước 4,6 nồng độ khí SO2 20ppbv Định luật Henry cho H2O2, KH =1,09.105 mol L-1 atm-1 cho SO2: KH = 1,24 mol L-1 atm-1 K1 = 1,74.10-2 mol L-1 ... lại pg SO2 ( bạn cần biểu diễn số lượng Na2SO3 hệ thống SO2) Đọc khả hút mẫu tính toạn S02 khơng khí điều kiện pgm-3 thể tích trộn lẫn tỉ lệ ( ppmv ppbv) SO2( µgm-3) M nơi tập trung đa số SO2 pg... để ozone phân huỷ SO2 hấp thụ dung dịch TCM ổn định tháng lưu trữ tủ lạnh "C Vì vậy, bạn tiến hành khảo sát lấy mẫu rộng rãi phân tích mẫu lưu trữ lần vào ngày sau Bạn sử dụng lưu lượng mẫu lên... năm 1960 1970 Một thay SO2 hấp thụ H2O2 sau phân tích sulfate sắc ký ion Đây khơng phải bị nhiễu sóng SO2 góp phần vào việc sulfate Phương pháp khác liên quan đến hấp thu SO2 thành tetrachloromercurate