Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp

ĐẠĨ HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI BÁO CÁO TỔNG KỂT KÉT QUẢ THỤ C HIỆN ĐÈ TÀI KH&CN CẤP ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá cảnh báo ô nhiễm môi trưòng nước thành phổ ló’n khu cơng nghiệp Mã số đề tài: QG.15.11 Chủ nhiệm đề tài: TS Phạm Văn Thành • * ĐẠI HỌC QUỐC GIA H Ả NỌ| TRUNG TAM THÔN GTIN TH Ư VIỆN 000 600 0 1 PH ÀN I T I I Ỏ N G T I N C H U N í ; 1.1 Tên dề tài: Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá cảnh báo nhiễm mơi trường nưó'c 0' th n h p h o IÓI1 cá c k h u c ô n g n g h iệ p Tiếng Anh: Study and design o f a Processing data system in order to mcasurc environmental paramclcrs of vvater and evaluate its polluled State in urban and industrial areas 1.2 M ã số: Q C 15-11 1.3 Danh sách chủ trì, thành vicn tham gia thực đề tài TT Chức danh, học vị, họ tên TS Phạm Văn Thành TS Phạm Nguyên Hải TS Lê Quang Thảo NCS Trân Vĩnh Thăng ThS Nguyên Cảnh Việt Đ on vị cơng tác Vai trò thực đề tài Trường Đại học K hoa học T ự nhiên, ĐHQ G HN Trường Đại học K hoa học T ự nhiên, ĐHQGHN Trường Đại học K hoa học T ự nhiên, Đ HQ G HN Trường Đại học K hoa học T ự nhiên, Đ HQ G HN Trường Đại học K hoa học T ự nhiên, Đ HQ G HN Chủ nhiệm đê tài Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên 1.4 Đon vị chủ trì: Khoa V ật lý - T rư ờng Đ ại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN 1.5 Thòi gian thực hiện: 1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng năm 2015 đến tháng năm 2017 1.5.2 G ia hạn (nếu có): đến tháng 12 năm 2017 1.5.3 Thực thực tế: từ tháng năm 2015 đến tháng 12 năm 2017 1.6 Những thay đổi so v ó i thuyết m inh ban đầu (nếu có): khơng (Về mục tiêu, nội dung, p h n g pháp, kết nghiên cứu íổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ỷ kiến Cơ quan quản lý) 1.7 Tống kinh phí phê duyệt đề tài: 250 triệu đồng PHẦN II TỔNG QUAN K É T QU Ả N G H IÊ N c ứ u (Viết theo cẩu trúc m ột báo khoa học tong quan từ 6-15 trang) Đặt vấn đề nhiễm môi trường nước vấn đề cấp thiết giới cách mạng công nghiệp hóa tồn cầu, nước bị nhiễm gây ảnh hưởng tiêu cực sức khỏe cộng đồng gây bệnh hô hấp, da liễu, bệnh truyền nhiễm, ung th , Do đó, việc đánh giá trạng môi trường nước quan trọng để tìm giải pháp khắc phục tốt nhất, giảm ảnh hưởng tới mức tối thiểu tới sức khỏe người H iện giới có nhiều nghiên cứu liên quan tới vấn đề chế tạo cảm biến nhạy với thông số m ôi trường nước xây dựng hệ thống có khả đo nhiều thơng số m ột lần đo N hóm tác giả Song-Liang Cai sử dụng polime trộn với terbium (III) để phát nồng độ Fe+3 nước [1] Nhóm tác giả Haịịiang Tai trình bày vê hệ thơng thông minh đo độ đục nước sử dụng LED hông ngoại làm phát cảm biên đự a vật liệu Silicon làm thu với góc phản xạ 90o, khoảng đo từ đến 100 NTU với giá thành rẻ [2] Việc thiết kế chế tạo m ột hệ cảm biến với thông số đo pH, irọnjì oxi hòa tan 1)0, độ dẫn cùa mi'(Vc dựa tròn vật liệu cấu trúc nano hán dẫn R u dược chế tạo thành cơniĩ bới nhóm tác ” iá Scrgc Xhuiykov |3, 4J; dồng thời nhóm tác giả R Martínc7,-Mánez trình bày hệ cam biến có thô nhiều thông số trường nước pH, lượng oxi hòa tan, độ dục độ dẫn dựa công nghệ mànu cỗ độ dày lớn [5] Mơn nữa, nhóm tác giả R Yue xây dựng thành cơng hệ có kha nănti thu thập thông số trường nước bao gồm độ đục, pH, dộ oxi nước truyền liệu thu dược qua mạng không dây máy chủ theo thời gian thực [6] Những rmhiên cứu cho thấy ràng hướng nghiên cứu cảm biến đo thống số môi trườnu nước hướng nghiên cứu hấp dẫn khả thi; đồng thời việc nghiên cứu hệ thống có khả đo đạc, thu thập đánh giá nhiều thông số môi trường nước theo thời gian thực thực thành cơng hồn tồn có khả triển khai nghiên cứu V iệt N am nhằm giảm giá thành sản phẩm làm chủ công nghệ chế tạo m ột thiết bị đại, hướng tới phục vụ cho việc quan trẳc môi trường nước theo thời gian thực Hiện nay, có m ột sổ đồ tài nghiên cứu nước hệ đo thông số môi trường nước, ví dụ sản phẩm m áy đo độ dẫn điện dung dịch SCM -2000A , máy đo độ m ặn SM-802, máy đo PH -1299, máy đo điều khiến PH: P H C -62K , phòng điện tử ứng dụng, phân viện Vật lý thành phố Hồ Chí M inh; máy đo nồng độ oxy hòa tan nhiệt độ DOT-Ol viộn Khoa học Vật liệu, V iện H àn lâm K hoa học V iệt N am , Tuy nhiên sản phẩm chủ yêu đo thông số m ôi trường nước chưa có khả thu thập thông số theo thời gian thực Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu tập trung nghiên cứu chế tạo m ột hệ thống có khả đo nhiều thơng số lúc, đồng thời có khả thu thập đánh giá thông số môi trirờng đo theo thời gian thực, từ cảnh báo tình trạng ô nhiễm môi trường nước dựa theo tiêu chuẩn nước thải V iệt N am Đ ề tài tập trung nghiên cứu tự chế tạo m ột số loại cảm biến cảm biến đo độ dẫn nước từ tính tổng lượng chất rắn hòa tan (TDS) cảm biến đo độ đục nước, đồng thời nghiên cứu thiết kế hệ thống để kết nối cảm biến lại với dùng để đo nhiều thông số theo thời gian thực Mục tiêu nhiễm môi trường nước m ột vấn đề thiết thành phố lớn khu công nghiệp nước ta ảnh hưởng tiêu cực tới sức khỏe cộng đồng Việc khảo sát tình trạng nhiễm m trường nước quan trọng m ang tính định tới vấn đề xử lý dứt điểm nhiễm; m ột hệ thống có khả đo đạc, khảo sát cảnh báo tình trạng nhiễm mơi trường nước cần thiết Nội dung đề tài tập trung trình bày việc nghiên cứu xây dựng m ột hệ thống dựa vi xử lý cảm biển độ nhạy cao có khả đo đạc, thu thập cảnh báo tình trạng nhiễm môi trường nước, môi trường nước thành phố H Nội vùng phụ cận Mục tiêu cụ thể đề tài - Nghiên cứu phương pháp cảm biến có khả đo đạc thông số môi trường nước - Chế tạo số loại cảm biến đo thông số môi trường nước - Nghiên cứu, xây dựng m ột hệ thống thực đo đạc thu thập thông tin môi trường nước nhiệt độ, pH, độ đục, tổng lượng chất rắn hòa tan từ cảnh báo tình trạng nhiễm môi trường nước theo thời gian thực dựa theo tiêu chuẩn nước thải Việt Nam Phưoìĩg pháp nghiên cứu - Nghiên cứu thông số cần đo mơi trường nước, qua xác định thông số thông dụng cần đo nhiệt độ, pH, độ đục, độ dẫn có khả đo liên tục - Dựa trôn nguyên lý hoạt dộng cua [oại cam hiên • •2.s» 3ỉ Hình Sư đồ m ạch điện khảo sá t đặc (rung cảm biến p H -E G F E T sử dụng nano ZnO làm p h ầ n nhạy pH Hình thể sơ đồ m ạch điện khảo sát đặc trưng cảm biến pH -EG FE T sử dụng nano ZnO M ối liên hệ dòng cực nguồn (source) - cực m (drain) IDS, cực cổng (gate voltage V g), v cực m - cực nguồn (D rain-source voltage -V d) thể phương trình sau [16, 19] cho vùng tuyến tính: {va - v ; ) v D- v- ị L (6) cho vùng bão hòa L (Vo-K) (7 ) Trong W/L, |j,n, Cox tỉ số độ rộng độ dài kênh dẫn, độ linh động electron kênh dẫn điện dung/đơn vị diện tích lớp oxít cách điện transistor trường M OSFET (CD4007UB), v'r v ; = v r + EK, F + x M“ ngưỡng pH -E G FE T tính: (DA/ Ợ -