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

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI BÁO CÁO TỔNG KẾT KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI KH&CN CẤP ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá cảnh báo ô nhiễm môi trường nước thành phố lớn khu công nghiệp Mã số đề tài: QG.15.11 Chủ nhiệm đề tài: TS Phạm Văn Thành PHẦN I THÔNG TIN CHUNG 1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống đo đạc,Hà đánh giá 2018 cảnh báo ô nhiễm môi trường nước Nội, thành phố lớn khu công nghiệp Hà Nội, 2017 PHẦN I THÔNG TIN CHUNG 1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá cảnh báo ô nhiễm môi trường nước thành phố lớn khu công nghiệp Tiếng Anh:Study and design of a processing data system in order to measure environmental parameters of water and evaluate its polluted state in urban and industrial areas 1.2 Mã số: QG 15-11 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực đề tài TT Chức danh, học vị, họ tên Đơn vị cơng tác Vai trị thực đề tài Trường Đại học Khoa học Chủ nhiệm đề tài Tự nhiên, ĐHQGHN TS Phạm Nguyên Hải Trường Đại học Khoa học Thành viên Tự nhiên, ĐHQGHN TS Lê Quang Thảo Trường Đại học Khoa học Thành viên Tự nhiên, ĐHQGHN NCS Trần Vĩnh Thắng Trường Đại học Khoa học Thành viên Tự nhiên, ĐHQGHN ThS Nguyễn Cảnh Việt Trường Đại học Khoa học Thành viên Tự nhiên, ĐHQGHN 1.4 Đơn vị chủ trì: Khoa Vật lý – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN 1.5 Thời gian thực hiện: 1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 02 năm 2015 đến tháng 02 năm 2017 1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng 12 năm 2017 1.5.3 Thực thực tế: từ tháng 02 năm 2015 đến tháng 12 năm 2017 TS Phạm Văn Thành 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): khơng (Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết nghiên cứu tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ý kiến Cơ quan quản lý) 1.7 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: 250 triệu đồng PHẦN II TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU (Viết theo cấu trúc báo khoa học tổng quan từ 6-15 trang) Đặt vấn đề Ơ nhiễm mơi trường nước vấn đề cấp thiết giới cách mạng cơng nghiệp tồn cầu, nước bị ô nhiễm gây ảnh hưởng tiêu cực sức khỏe cộng đồng gây bệnh hô hấp, da liễu, bệnh truyền nhiễm, ung thư,… Do đó, việc đánh giá trạng mơi trường nước quan trọng để tìm giải pháp khắc phục tốt nhất, giảm ảnh hưởng tới mức tối thiểu tới sức khỏe người Hiện giới có nhiều nghiên cứu liên quan tới vấn đề chế tạo cảm biến nhạy với thông số mơi trường nước xây dựng hệ thống có khả đo nhiều thơng số lần đo Nhóm tác giả Song-Liang Cai sử dụng polime trộn với terbium (III) để phát nồng độ Fe+3 nước [1] Nhóm tác giả Haijiang Tai trình bày hệ thống thông minh đo độ đục nước sử dụng LED hồng ngoại làm phát cảm biến dựa 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 hệ cảm biến với thông số đo pH, lượng oxi hịa tan DO, độ dẫn nước dựa vật liệu cấu trúc nano bán dẫn RuO2 chế tạo thành cơng nhóm tác giả Serge Zhuiykov [3, 4]; đồng thời, nhóm tác giả R Martínez-Máđez trình bày hệ cảm biến đo nhiều thơng số mơi trường nước pH, lượng oxi hịa tan, độ đục độ dẫn dựa cơng nghệ màng có độ dày lớn[5] Hơn nữa, nhóm tác giả R Yue xây dựng thành cơng hệ đo có khả thu thập thông số môi trường nước bao gồm độ đục, pH, mật độ oxi nước truyền liệu thu qua mạng không dây máy chủ theo thời gian thực [6] Những nghiên cứu cho thấy hướng nghiên cứu cảm biến đo thống số môi trường 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 Việt Nam nhằm giảm giá thành sản phẩm làm chủ công nghệ chế tạo thiết bị đại, hướng tới phục vụ cho việc quan trắc môi trường nước theo thời gian thực Hiện nay, có số đề tài nghiên cứu nước hệ đo thông số môi trường nước, ví dụ sản phẩm máy đo độ dẫn điện dung dịch SCM-2000A, máy đo độ mặn SM-802, máy đo PH-1299, máy đo điều khiển PH: PHC-62K,… phòng điện tử ứng dụng, phân viện Vật lý thành phố Hồ Chí Minh; máy đo nồng độ oxy hòa tan nhiệt độ DOT-01 viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam,… Tuy nhiên sản phẩm chủ yếu đo thông số mơi 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 hệ thống có khả đo nhiều thơng số lúc, đồng thời có khả thu thập đánh giá thông số môi trường đo theo thời gian thực, từ cảnh báo tình trạng ô nhiễm môi trường nước dựa theo tiêu chuẩn nước thải Việt Nam Đề tài tập trung nghiên cứu tự chế tạo số loại cảm biến cảm biến đo độ dẫn nước từ tính tổng lượng chất rắn hịa 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 Ơ nhiễm mơi trường nước 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 mơi trường nước quan trọng mang tính định tới vấn đề xử lý dứt điểm ô nhiễm; 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 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 Hà 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 hệ thống thực đo đạc thu thập thông tin môi trường nước nhiệt độ, pH, độ đục, tổng lượng chất rắn hịa tan …., từ cảnh báo tình trạng nhiễm mơi trường nước theo thời gian thực dựa theo tiêu chuẩn nước thải Việt Nam Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu thông số cần đo mơi trường nước, qua xác định thơng số thông dụng cần đo nhiệt độ, pH, độ đục, độ dẫn có khả đo liên tục - Dựa nguyên lý hoạt động loại cảm biến, chế tạo thành công loại cảm biến pH, độ đục, độ dẫn độ xác cao - Thiết kế chế tạo kiểm tra hoạt động hệ thống với thông số riêng lẻ gồm nhiệt độ, pH, độ dẫn, độ đục, hiệu chỉnh hệ thống đưa vào hoạt động thực tế - Nghiên cứu khả thu thập liệu tự động cảnh báo có nhiều thơng số vượt chuẩn Tổng kết kết nghiên cứu - Sản phẩm khoa học: Công bố 01 báo ta ̣p chí qu ốc tế ISI; 01 báo tạp chí nước, 02 báo cáo hội nghị quốc tế Các kết ra: (1) Các cảm biến pH, độ đục, độ dẫnđã chế tạo thành công có khả đo đạc ứng dụng thực tế (2) Chế tạo thành công hệ đo đa thông số môi trường nước gồm thông số nhiệt độ, pH, độ đục, độ dẫn (3) Hệ thống chế tạo tự động thu thập liệu cảnh báo có nhiều thơng số vượt chuẩn - Sản phẩm đào tạo: 01 Thạc sỹ, 02 Cử nhân Đánh giá kết đạt kết luận Thiết kế, chế tạo khảo sát số loại cảm biến đo thông số môi trường nước gồm độ dẫn, pH, độ đục 5.1.1 Nghiên cứu chế tạo khảo sát hoạt động cảm biến đo độ dẫn nước Độ dẫn dung dịch thể khả dẫn điện dung dịch Đo độ dẫn dung dịch đo số lượng ion tự dịch chuyển dung dịch Các loại cảm biến đo độ dẫn nước chia thành loại chính: sử dụng điện cực (Hình 1(a)), sử dụng điện cực (Hình 1(b)) sử dụng cuộn dây (Hình 1(c))[7] (a) (b) (c) Hình Các loại cảm biến đo độ dẫn: (a) Sử dụng điện cực, (b) sử dụng điện cực, (c) sử dụng cuộn dây Do ưu điểm cảm biến dùng điện cực đơn giản, dùng tín hiệu xoay chiều AC nên đo độ dẫn dung dịch độ tinh khiết cao, giảm tượng điện phân dung dịch ăn mịn điện cực, cấu trúc nhóm nghiên cứu sử dụng để chế tạo cảm biến đo độ dẫn nước[5] Điện cực cảm biến sử dụng màng platinum chế tạo phương pháp phún xạ đế SiO2/Si[8], độ dày màng platinum đạt khoảng 100nm, độ dẫn củamàng đạt 2.78Ω/□ đo phương pháp mũi dị Quy trình chế tạo cảm biến thể Hình (a) Hình (b) thể mạch đo độ dẫn dung dịch sử dụng cảm biến chế tạo Để đo độ lớn tín hiệu điện AC chạy qua điện cực, mạch điện trở bên kết nối với cảm biến Khi đó, trở kháng R dung dịch điện cực tính theo cơng thức [9]: R  V2 V  V2  (1)  R1 V2 R2 Trong V2 biên độ điện áp AC cực, V biên độ điện áp AC đặt vào mạch giữ giá trị không đổi 500 mVp-p,R1 = 11.94 kΩ, R2 = 473.5 kΩ(Hình (b)) Độ dẫn dung dịch EC=σ, đơn vị S/cm, tính theo cơng thức: EC      D RS (2) a Trong S diện tích cực, D khoảng cách điện cực, a số chuyển đổi phụ thuộc vào hình dạng cảm biến Trong nghiên cứu này, giá trị V V2 đo Keithley 2000 Multimeter kết nối với máy tính cá nhân thông qua kết nối RS232 phần mềm Excelink 10 mm mm2 mm (a) (b) Hình (a) Quy trình chế tạo cảm biến đo độ dẫn, (b) mạch điện khảo sát độ nhạy cảm cảm biến (a) (b) (c) Hình Sự phụ thuộc tuyến tính độ dẫn dung dịch đo cảm biến vào nồng độ dung dịch NaCl với nồng độ (a) 0-10 ppm, (b) 0-100 ppm (c) 0-2000 ppm Độ nhạy cảm biến khảo sát với dung dịch muối NaCl với nồng độ thay đổi từ 0-2000 ppm (mg/L) Hình thể phụ thuộc tuyến tính giá trị σ tính cơng thức (2) vào nồng độ dung dịch NaCl Kết cho thấy có phụ thuộc tuyến tính cao σ vào nồng độ NaCl với R2= 0.9827-0.9962 5.1.2 Nghiên cứu chế tạo khảo sát hoạt động cảm biến đo pH pH số thể tính acid tính bazơ (tính kiềm) dung dịch Giá trị pH số biểu diễn nồng độ ion Hiđrơ (+1) dung dịch tính cơng thức[10]: p H = - lo g a H + (3) Trong aH+ hoạt động ion H+ tính theo mol/L, với dung dịch lỗng nồng độ xấp xỉ nồng độ ion H+ Bước 1: Bước 2: Bước 3: Bước 4: Bước 5: Hình Quy trình chế tạo nano ZnO làm phận nhạy pH cảm biến pH-EGFET Để đo giá trị pH dung dịch thông thường dùng phương pháp điện cực thủy tinh (Glass electrode) [10] transistor trường có cực cổng nhạy ion – pH-ISFET (Ion sensitive Field – Effect Transistor) [11] Cấu trúc transistor trường cực cửa mở rộng (extended gate field effect transistor -EGFET) cấu trúc khác ISFET sử dụng FET chế tạo sẵn cách li với mơi trường hóa chất kết nối cực cổng (Gate) với màng nhạy pH nhúng vào dung dịch [12, 13] Trong thời gian gần đây, sử dụng cấu trúc nano làm phận cảm biến cấu trúc pH-EGFET quan tâm nghiên cứu sử dụng màng mỏng TiO2 chế tạo phương pháp sol-gel [14], màng mỏng V2O5[15], màng AlN/SiO2[16], cấu trúc silicon rỗng (PSi) [17]…Đặc biệt, cấu trúc nano ZnO quan tâm nghiên cứu làm phận nhạy pH với ưu điểm độc, độ nhạy cao, nhiệt độ chế tạo thấp [12, 13, 18, 19] Trong đề tài này, nhóm nghiên cứu tập trung nghiên cứu chế tạo nano ZnO sử dụng phương pháp thủy phân nhiệt (Hydrothermal process) mọc mạch in PCB FR4 (Printed circuit board) phủ đồng có độ dày 35 μm làm phận cảm biến pH cấu trúc EGFET Đặc biệt, nano ZnO mọc trực tiếp mạch in Cu/PCB dựa hiệu ứng pin Galvanic nhiệt độ thấp mà không cần lớp trung gian giúp quy trình chế tạo đơn giản [20] Quy trình chế tạo nano ZnO thể Hình Hình Ảnh SEM nano ZnO mọc đế PCB bọc Al (a) 1h, (b) 3h, (c) h, (d) không bọc nhôm h as reference Hình thể ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) nano ZnO mọc đế Cu/PCB có bọc phoi Al (Hình 5(a)-(c)) khơng bọc phoi Al (Hình 5(d)) Kết cho thấy nano ZnO mọc thành cơng đế Cu/PCB có dạng hình dạng trụ lục giác với đầu nhọn (hexagonal columnar) Hình dạng nano ZnO phù hợp với kết báo cáo trước [20, 21] Đường kính nano ZnO đạt khoảng 50~200 nm cho h, 160~210 nm với thời gian nuôi 3h tăng lên 170~250nm với thời gian ni 7h Từ kết ảnh SEM nhận thấy rõ khác biệt có khơng có phoi Al Trường hợp khơng có phoi Al, nano ZnO có xu hướng mọc tự với mật độ thấp Khi có sử dụng phoi Al, ZnO mọc đồng với mật độ cao hiệu ứng Galvanic báo cáo Z Zheng[20] Hình thể phổ nhiễu xạ tia X (XRD) nano ZnO mọc trực tiếp đế Cu/PCB có bọc khơng bọc phoi Al Các phổ XRD xuất đỉnh (100), (002), (101), (102), (110), and (103) tương ứng với cấu trúc hexagonal wurtzite ZnO (JCPDS card, No 36-1451),hai đỉnh khác xuất 43.3o 50.5o tương ứng với Cu/PCB [21, 22] Kết cho thấy nano ZnO mọc thành công đế Cu/PCB nhiệt độ thấp với mật độ cao dựa hiệu ứng Galvanic mà không cần sử dụng lớp trung gian Thanh nano ZnO mọc thành công đế Cu/PCB sử dụng làm phận nhạy H+ cảm biến pH-EGFET Nguyên lý cảm nhận ion H+ nano ZnO dựa mô hình site-binding [23] Trong mơ hình này, bề mặt (ϕs) phụ thuộc vào vật liệu phần nhạy H+ nồng độ H+ hay pH dung dịch thể phương trình sau [12, 16]: 3  p H p zc  pH  q s kT  s in h 1  q s     kT   (4) Trong pHpzc point of zero charge giá trị pH, k số Boltzmann, T nhiệt độ dung dịch, β hệ số phụ thuộc vào độ nhạy pH vât liệu thể phương trình sau: 2q N s  K b / K a    1/ (5) kT C DL Với Ns mật độ bề mặt, Kb Ka số cân điểm axít bazơ, CDL điện dung tuyến tính hóa tính mơ hình Gouy–Chapman–Stern Hình Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) nano ZnO mọc đế Cu/PCB có bọc phoi Al với thời gian mọc (a) 1h, (b) 3h, (c) 7h, không bọc phoi Al với thời gian mọc 7h Hình Sơ đồ mạch điện khảo sát đặc trưng cảm biến pH-EGFET sử dụng nano ZnO làm phần nhạy pH Hình thể sơ đồ mạch điện khảo sát đặc trưng cảm biến pH-EGFET sử dụng nano ZnO Mối liên hệ dòng cực nguồn (source) - cực máng (drain) IDS, cực cổng (gate voltage VG), cực máng – cực nguồn (Drain-source voltage -VD) thể phương trình sau [16, 19] cho vùng tuyến tính: I DS   n C o xW   V G  VT  V D  L * VD     (6) cho vùng bão hòa I DS   n C o xW L V  VT * G  (7) Trong W/L, μn, Coxlần lượt tỉ số độ rộng độ dài kênh dẫn, độ linh động electron kênh dẫn điện dung/đơn vị diện tích lớp oxít cách điệncủa transistor trường MOSFET (CD4007UB), V T* ngưỡng pH-EGFET tính: VT  VT  E REF   * so l   M q  s (8) Với VTlà ngưỡng thân MOSFET, EREF điện cực chuẩn Ag/AgCl, χsollà bề mặt lưỡng cực dung môi, ΦM/q cơng kim loại Phương trình thể giá trị V T* phụ thuộc trực tiếp vào giá trị pH dung dịch Hình (a) đặc trưng IDSphụ thuộc vào VGcủa cảm biến pH-EGFET sử dụng nano ZnO mọc h làm phần nhạy pH (Hình nhỏ thể phụ thuộc tuyến tính VG vào giá trị pH IDS = 200 μA VD = 0.3 V);(b)đặc trưng IDSphụ thuộc vào VDcủa cảm biến pH-EGFET (Hình nhỏ thể phụ thuộc tuyến tính IDS vùng bão hịa với VG=3V) Thanh nano ZnO mọc đế Cu/PCB với thời gian mọc 7h sử dụng làm cảm biến pH cấu trúc EGFET có chất lượng tốt nhất.Hình (a) thể đặc trưng IDS phụ thuộc vào VG cảm biến pH-EGFET chế tạo giá trị pH dung dịch thay đổi từ đến 12 Kết cho thấy ngưỡng cấu trúc pH-EGFET bị tăng lên pH tăng Độ nhạy cảm biến tính dựa hồi quy tuyến tính giá trị IDS = 200 μA Kết thu độ nhạy 15.4 mV/pH.Hình (b) thể đặc trưng IDS phụ thuộc vào VD cảm biến pH-EGFET Kết cho thấy pH tăng, giá trị IDS vùng bão hòa giảm tăng ngưỡng VT Độ nhạy vùng bão hòa cảm biến đạt 0.26 (μA)1/2/pH dựa phương trình (7) 5.1.3 Nghiên cứu chế tạo khảo sát hoạt động cảm biến đo độ đục Độ đục tượng đục môi trường chất lỏng định lượng cường độ ánh sáng bị tán xạ hạt lơ lửng Nhằm mục đích kiểm định chất lượng nước, hiệp hội AWWA (American Water Works Association) định nghĩa độ đục phép đo không đặc hiệu số hạt vật liệu không tan có nước, bao gồm đất sét, bùn, tảo, vật chất hữu chất vô khác [24] Phép đo độ đục không đo trực tiếp nồng độ hạt lơ lửng nước mà đo tán xạ ánh sáng gây hạt Ánh sáng tán xạ đo vài cảm biến quang đặt vị trí α=90o (Tán xạ khuếch tán),α90o (Tán xạ phía sau) góc so với hướng chùm tia tới Trong đó, phương pháp đo tán xạ khuếch tán α=90ocó ưu điểm ảnh hưởng độ lớn hạt lơ lửng, ánh sáng nhiễu nhiệt độ [2] Trong nghiên cứu này, phương pháp đo ánh sáng tán xạ khuếch tán theo chuẩn ISO 7027 sử dụng để chế tạo cảm biến đo độ đục Hình Nguyên tắc hoạt động cảm biến đo độ đục sử dụng phương pháp đo tán xạ khuếch tán α=90o Nguyên tắc đo độ đục sử dụng phương pháp đo tán xạ khuếch tán α=90othể Hình Ánh sáng đến (Incident beam) có cường độ I0, chùm sáng đến gặp môi trường nước có độ đục T có chùm tia tán xạ (scattered light) góc 90o cường độ IR tính theo công thức: I R  K RT I (9) Trong KR gọi hệ số tán xạ Như vậy, I0 không đổi, IR tỉ lệ với độ đục mẫu nước[2] Hình 10 (a) thể sơ đồ nguyên lý cảm biến đo độ đục dựa nguyên lý hoạt động phương pháp đo tán xạ góc 90o Trong sơ đồ LED hồng ngoại Osram SFH4550 sử dụng làm nguồn phát cảm biến màu TCS3200 sử dụng làm thu ánh sáng tán xạ góc 90o Bảng thể tính số ứng dụng LED hồng ngoại Osram SFH4550 Do góc phát xạ hẹp ±3o bước sóng phát xạ hồng ngoại λ = 860 ±10 nm phù hợp với chuẩn ISO 7027 cho hệ đo độ đục nước, LED hồng ngoại Osram SFH4550 phù hợp để sử dụng làm nguồn phát cho cảm biện đo độ đục (a) (b) Hình 10 (a) Sơ đồ nguyên lý (b) cảm biến độ đục Bảng Tính ứng dụng LED hồng ngoại Osram SFH4550[25] Tính LED hồng ngoại cơng suất cao Góc phát xạ hẹp ±3o Mật độ phát xạ cao Bước sóng phát xạ đỉnh λ 860 ±10 nm Ưng dụng Đèn hồng ngoại cho camera Truyền dẫn liệu Sử dụng cảm biến khói Hình 11 Tần số tín hiệu TCS3200 phụ thuộc vào độ đục dung dịch 10 Cảm biến màu TCS3200 chọn sử dụng làm đo cường độ tia tán xạ góc 90o cảm biến có khả đo ánh sáng với bước sóng từ 450 nm đến 1100 nm phù hợp với bước sóng LED hồng ngoại Osram SFH4550 sử dụng làm phát [26] Đặc biệt, cảm biến màu TCS3200 có khả chuyển đổi trực tiếp cường độ sáng tới thành tần số xung vuông đầu ra, chức giúp việc đo cường độ ánh sáng tới dãy photodiode dễ dàng xử dụng vi xử lý Cảm biến TCS3200 có lọc màu phụ thuộc vào giá trị S2 S3: màu đỏ red (S2=S3=Low), màu xanh blue (S2=Low, S3=High), màu xanh green (S2=High, S3=Low), toàn dải (S2=S3=High) Trong nghiên cứu này, ánh sáng Led hồng ngoại có bước sóng 860±10 nm, lọc màu đỏ (S2=S3=Low) TCS3200 sử dụng nhằm loại bỏ nhiễu vùng ánh sáng khác Hình 11 thể phụ thuộc tuyến tính tần số đầu thu TCS3200 vào độ đục dung dịch dịng ni LED hồng ngoạiOsram SFH4550 thay đổi từ 10 mA đến 30 mA (R2=0.9956~0.9984) Độ nhạy cảm biến thu 7.04, 18.3 29.03 Hz/NTU tương ứng với dòng chạy qua LED 10, 20 30 mA Kết cho thấy cảm biến độ đục chế tạo phù hợp để xây dựng đo độ đục hồn chỉnh 5.1.4 Tổng kết thơng số cảm biến chế tạo Bảng Tổng kết thông số cảm biến chế tạo TT Cảm biến Vùng tuyến tính Độ nhạy Cảm biến độ dẫn – TDS ~ 10 ppm 2,584 µS/cm.ppm ~ 100 ppm 1,901 µS/cm.ppm ~ 2000 ppm 1,367 µS/cm.ppm ~ 12 pH 15,4 mV/pH vùng tuyến tính Cảm biến pH 0.26 (μA)1/2/pH vùng bão hòa Cảm biến độ đục ~ 1000 NTU 7,04 Hz/NTU với dòng 10 mA 18,3 Hz/NTU với dòng 20 mA 29,03 Hz/NTU với dòng 30 mA 5.2.Nghiên cứu chế tạo hệ thống đo thông số nhiệt độ, pH, độ dẫn, độ đục môi trường nước, hệ thống có khả cảnh báo có nhiều thông số vượt chuẩn 5.2.1 Sơ đồ khối hệ thống 11 Cảm biến nhiệt độ Giao tiếp dây (1-wire) PD7 DS18B20 PD1 (TXD) Cảm biến độ đục Module Sim800C (GPRS) PD6 (ICP1) LCD Cảm biến pH Hanna HI1110B K Đ PA0 (ADC0) PA3 (ADC3) PB0 PA1 (ADC1) Điều khiển van điện, bơm Máy phát sin ICL8038 2Vp-p, 10kHz Bộ chuyển đổi AC-DC VAC Cảm biến TDS Khối cảm biến VDC V2-DC V2-AC Khối xử lý tín hiệu tương tự Kit AVR V4 Atmega16 Khối ngoại vi Nguồn chiều DC ±12V, ±5V Hình 12 Sơ đồ khối hệ thống 12 Hình 13 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 13 Hình 12 thể sơ đồ khối hệ thống đo đa thông số môi trường nước Khối nguồn lưỡng cực chiều ±12V ±5V sử dụng để cung cấp nguồn cho toàn hệ thống Khối cảm biến bao gồm cảm biến nhiệt độ DS18B20, cảm biến độ đục, cảm biến điện cực thủy tinh pH Hanna HI1110B cảm biến TDS sử dùng platinum Khối xử lý trung tâm xử dụng KIT AVR V4 với vi xử lý Atmega 16 cài đặt sẵn Khối ngoại vi gồm Module Sim800C, hình hiển thị LCD, phận điệu khiển van bơm nước; Module Sim800C sử dụng để gửi liệu thu thập lên trang web lưu trữ trực tuyến thingspeak.com gửi tin cảnh báo tới số điện thoại có thơng số vượt chuẩn; hình LCD hiển thị kết đo đạc Cảm biến DS18B20 cảm biến đầu tín hiệu số kết nối với với vi xử lý trung tâm Atmega 16 thông qua giao tiếp dây (1-wire) chân PD7 Cảm biến độ đục có tín hiệu xung vng, tần số tín hiệu đọc ngắt ICP1 (PD6) Atmega 16 Cảm biến pH Hanna HI1110B có đầu tín hiệu tương tự khuếch đại khuếch đại thuật toán (KĐ) đọc chuyển đổi tương tự số 10 bit ADC0(PA0) Cảm biến TDS có tín hiệu xoay chiều VACvà V2-AC chuyển đổi thành tín hiếu chiều tương ứng VDC V2-DC thông qua chuyển đổi AC-DC Các giá trị VDC V2DCđược đọc ADC3 (PA3) ADC1 (PA1) Sơ đồ nguyên lý hệ thống thể Hình 13 Hệ thống chế tạo hồn chỉnh thể Hình 14 KĐ pH Độ đục pH Bộ chuyển AC-DC TDS Temp Khối nguồn (a) LCD Kit AVR V4 (b) Hình 14 (a) Các loại cảm biến (b) hệ thống đo đa thông số môi trường nước 5.2.2 Căn chỉnh kiểm tra độ xác hệ thống a Hệ đo nhiệt độ Hình 15 Nhiệt độ nước đo cảm biến DS18B20 FOX2005 cho trường hợp (a) tăng nhiệt độ (b) giảm nhiệt độ 14 Hình 15 thể giá trị nhiệt độ nước đo hệ đo nhiệt độ chế tạo trường hợp tăng nhiệt từ oC đến 25 oC (Hình 15 (a)) giảm nhiệt từ 90 oC xuống 25 oC (Hình 15 (b)) Nhiệt độ nước trình đo hệ đo nhiệt độ thương mại FOX2005 chuẩn Kết cho thấy có tương đồng cao hai hệ đo Sai số hệ đo nhiệt độ chế tạo FOX2005 tính 0.32 oC 0.22 oC cho trình giảm nhiệt tăng nhiệt Sai số khoảng đo nhiệt độ tương đương với hệ đo thương mại Hanna HI93510, HANNA HI147-00, thông số đo nhiệt độ hệ đo đa thông số môi trường nước báo cáo [5, 7] Kết thu cho thấy hệ đo nhiệt độ chế tạo có độ xác tốt phù hợp để đo nhiệt độ môi trường nước b Hệ đo tổng lượng chất rắn hòa tan TDS Hệ đo độ dẫn sử dụng cảm biến độ dẫn chế tạo dựa màng platinum mạch điện trở thể Hình Tín hiệu xoay chiều đầu vào Vac phát mạch tạo dao động sử dụng mạch tích hợp ICL8038, biên độ tần số Vac chọn 2Vp-p 10 kHz Biên độ tín hiệu đầu xoay chiều cảm biến V2-ac phụ thuộc vào độ dẫn tương ứng với giá trị TDS dung dịch Bộ chuyển đổi xoay chiều thành chiều (AC to DC) xác sử dụng để chuyển đổi VAC V2-AC thành tín hiệu chiều tương ứng VDC V2-DC (Hình 16) VDC V2-DC sau đọc vi xử lý Atmega 16 thông qua chuyển đổi tương tự số (ADC) 10 bit với điện áp tham chiếu nội 2.56V Khi độ dẫn dung dịch σ tính dựa công thức (2) Sử dụng phương pháp hồi quy tuyến tính (Hình 3), giá trị tổng lượng chất rắn hịa tan TDS dụng dịch tính cho theo công thức: T D S    25  (ppm) (10) Với σ25là độ dẫn dung dịch tính 25 oC xét tới ảnh hưởng nhiệt độ lên mẫu đo tính theo cơng thức [5]:  25   m (11)  0  T m   Trong σm độ dẫn mẫu đo nhiệt độ Tm VAC-in VDC-out Hình 16 Bộ chuyển đổi xác AC thành DC sử dụng khuếch đại thuật toán LM358 Sử dụng công thức (10), giá trị TDS số dung dịch NaCl chuẩn đo hiển thị lên LCD với độ phân giải 0.01 ppm thể Bảng Sai số trung bình đạt 0.4 ppm dải đo 0-10 ppm, 1.66 ppm dải đo 10-100 ppm, 20.25 ppm dải đo 100-1000 ppm, 47.41 ppm với dải đo 1000-2000 ppm Bảng Giá trị TDS mẫu dung dịch chuẩn TDS dung dịch chuẩn (ppm) TDS đo (ppm) 0,03 Sai số trung bình (ppm) 0,03 TDS dung dịch chuẩn (ppm) TDS đo (ppm) 100 97,46 Sai số trung bình (ppm) 2,54 15 10 20 40 60 80 1,33 2,49 4,35 5,69 8,39 10,90 21,92 42,61 61,06 79,10 0,33 0,49 0,35 0,31 0,39 0,90 1,92 2,61 1,06 0,90 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 190,19 423,87 613,33 827,71 1044,26 1253,39 1424,33 1550,14 1733,70 1953,68 9,81 23,87 13,33 27,71 44,26 53,39 24,33 49,86 66,30 46,32 c Hệ đo pH Hệ đo sử dụng điện cực thủy tinh pH Hanna HI1110B, điện cực sử dụng gell khơng cần bảo dưỡng, có khả đo pH khoảng từ đến 14 (a) (b) Hình 17 (a) Sơ đồ nguyên lý (b) điện áp đầu V0 phụ thuộc vào pH khuếch đại cho điện cực thủy tinh Hình 17 (a) thể mạch nguyên lý khuếch đại sử dụng cho điện cực thủy tinh Hanna HI1110B Hình 17 (b) thể giá trị điện áp đầu V0của khuếch đại phụ thuộc vào giá trị pH dung dịch đệm chuẩn với giá trị 4,7 10 Kết cho thấy V0phụ thuộc tuyến tính vào pH (R2=0.9995) với độ nhạy s=0.993 V/pH Khi đó, giá trị pH tính theoV0 phương trình: p H  S v  V O  (12) với Sv=1/s=10.07 25oC Giá trị pH đo phụ thuộc vào nhiệt độ mẫu [27] Do đó, để giảm sai số đo pH, Sv phương trình (12) bù nhiệt công thức: S vT  S vcal  T c a l  T  (13) với SvT độ dốc nhiệt độ mẫu T, Svcal độ dốc nhiệt độ mẫu Tcal=25oC chuẩn hệ thống Sử dụng phương trình (12) (13) cho vi xử lý Atmega 16, giá trị pH dung dịch chuẩn đo hiển thị lên LCD với độ phân giải 0.01pH thể Bảng Sai số trung bình hệ thống tính 0.07pH Kết tương đương với hệ thống báo cáo Lambrou[7] Martínez-Máđez[5] Độ ổn định hệ thống đo khảo sát với dung dịch pH chuẩn 4, 10 thể Hình 18 Mỗi dung dịch giữ đo liên tục đến h với thời gian đo cho lần phút Kết cho thấy hệ cố độ ổn định cao với giá trị pH thay đổi khoảng ±0.1 pH Đặc biệt, 16 pH có thay đổi từ xuống từ lên 10, thời gian để giá trị pH ổn định khoảng phút Như hệ sử dụng để đo pH theo thời gian thực với mẫu nước Bảng pH dung dịch chuẩn sai số pH dung dịch chuẩn 0,10 1,68 4,01 pH hiển thị 0,25 1,61 3,96 Sai số trung bình 0,15 0,07 0,05 pH dung dịch chuẩn 10,01 13,88 pH hiển thị 6,98 9,94 13,76 Sai số trung bình 0,02 0,07 0,12 Hình 18 Độ ổn định hệ thống đo pH d Hệ đo độ đục Sử dụng cảm độ đục chế tạo trình bày 5.1.3, hệ đo độ đục nước chế tạo sử dụng vi xử lý Atmega 16 để đọc giá trị tần số tín hiệu cảm biến độ đục Từ giá trị tần sốF tín hiệu đầu cảm biến đo độ đục phụ thuộc vào độ đục dung dịch (Hình 11) dòng LED hồng ngoại Osram SHF4550; sử dụng hồi quy tuyến tính (R2=0.9977) giá trị độ đụcT khoảng từ đến 100 NTU tính Atmega 16 theo công thức: T  0  F  (14) Bảng thể giá trị đo dung dịch độ đục chuẩn khoảng 0-100 NTU Độ phân giải hiển thị 0.01 NTU Sai số hệ đo 0.1 NTU khoảng đo 0-10 NTU 0.27 NTU khoảng đo – 100 NTU Bảng Độ đục dung dịch chuẩn sai số Độ đục dung dịch chuẩn (NTU) Giá trị đo (NTU) Sai số (NTU) 10 0,09 2,07 5,95 8,21 9,94 0,09 0,07 0,05 0,21 0,06 Độ đục dung dịch chuẩn (NTU) 30 50 70 80 100 Giá trị đo (NTU) Sai số (NTU) 29,93 49,56 69,17 80,55 99,66 0,07 0,44 0,83 0,55 0,34 e Chức cảnh báo có thơng số vượt chuẩn Dựa theo tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt (QCVN 14:2008/BTNMT) nước thải công nghiệp (QCVN 40:2011/BTNMT), hệ thống gửi tin nhắn cảnh báo sớm tới số điện thoại di động xác định trường hợp sau xảy ra: - pH 9 17 - Tổng lượng chất rắn hòa tan TDS >500 - Nhiệt độ T >40 oC - Độ đục < 5NTU (QCVN 02: 2009/BYT chất lượng nước máy) Hình 19 thể tin nhắn gửi thành công nhiều thông số vượt chuẩn Kết thể chức gửi tin nhắn cảnh báo hệ thống hoạt động tốt Hình 19 Tin nhắn cảnh báo gửi tới số điện thoại di động nhiều thông số vượt chuẩn 5.2.3 Đo đạc thực tế a Đo online thông số nước 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Hệ thống chế tạo sử dụng để đo thông số online gồm nhiệt độ, pH, độ dẫn độ đục nước máy 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Để đo online, cảm biến gắn vào ống PVC đường kính 21mm Nước vào ống điều khiển van điện, sau phút van điện mở 20 giây với mục đích thay nước ống thành nước Cảm biến (a) Van điện Chiều nước chẩy (b) Hình 20 (a) Hệ cảm biến đo nước chứa ống PVC (b) số liệu đo đạc upload lên trang web thingspeak.com 18 Hệ thống đo thông số gửi lên trang web thingspeak.com để lưu trữ trực tuyến với chu kì phút/lần (Channel ID: 376238) Trang web thingspeak.com có chức xử lý sơ tín hiệu vẽ đồ thị thơng số phụ thuộc vào thời gian đo, hiển thị số lượng điểm đo, lấy giá trị trung bình,… Hình 20 thể hệ cảm biến đo nước ống PVC kết đo upload lên trang web thingspeak.com nước máy, thời gian 11 ngày Kết cho thấy giá trị pH khoảng từ 7.59 đến 7.92, nhiệt độ thay đổi từ 19.06 oC đến 21.81 oC Tổng lượng chất rắn hịa tan thơng thường từ 80.14 đến 93.65 ppm Độ thơng thường nhỏ NTU Những kết cho thấy thông số nước máy khoảng cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam nước sinh hoạt (QCVN 02: 2009/BYT) b Đo giá trị nước sông Tô Lịch hồ Linh Đàm Hệ thống chế tạo sử dụng để đo thử nghiệm nước sông Tô Lịch đoạn qua quận Hoàng Mai, Hà Nội hồ Linh Đàm Do điều kiện nguồn điện không cho phép hệ đo mẫu trường, mẫu nước chứa chai nhựa đo phòng thí nghiệm Bảng 6thể kết đo co mẫu nước với ngày lấy mẫu khác Dựa kết đo thấy độ đục sông Tô Lịch cao so với hồ Linh Đàm, đặc biệt TDS sông Tô Lịch cao từ 1.9 đến 3.5 lần so với hồ Linh Đàm, giá trị pH khu vực giống Bảng Kết đo thử nghiệm mẫu nước song Tô Lịch Hồ Linh Đàm Hồ Linh Đàm Ngày lấy mẫu 18/10/2017 21/10/2017 28/10/2017 11/11/2017 18/12/2017 19/12/2017 20/12/2017 Độ Đục (NTU) 3,63 2,85 1,63 10,17 7,02 5,73 4,59 Sông Tô Lịch TDS (ppm) pH 232,76 216,95 223,43 229,99 293,42 302,7 305,76 6,47 6,26 5,65 6,17 6,85 6,82 6,77 Độ Đục (NTU) 3,72 53,41 9,94 41,76 4,48 4,11 3,76 TDS (ppm) pH 831,13 807,75 788,97 761,63 798,89 720,57 817,7 6,31 6,29 6,44 6,49 6,95 6,97 6,95 5.3 Đánh giá kết đạt kết luận - Đã chế tạo thành công cảm biến đo thông số môi trường gồm cảm biến đo độ đục, cảm biến đo pH cảm biến đo tổng lượng chất rắn hòa tan Các kết cho thấy có độ tuyến tính cao thơng số đầu với đại lượng cần đo Các cảm biến chế tạo ứng dụng để xây dựng hệ đo thông số môi trường nước - Đã chế tạo thành công hệ đo đa thông số môi trường nước với thơng số đo gồm nhiệt độ, pH, TDS, độ đục Hệ có khả đo online thông số truyền liệu thu thập lên trang web thingspeak.com Hệ thống có khả cảnh báo thông số vượt chuẩn - Đã công bố 01 báo quốc tế đăng tạp chí quốc tế ISI, 01 báo đăng tạp chí nước (đã chấp nhận đăng), 02báo cáo hội nghị quốc tế - Hướng dẫn 02 sinh viên hệ nhiệm vụ chiến lược bảo vệ năm 2016; 01 cao học (khóa 2014-2016) - Các kết đạt yêu cầu đề số lượng chất lượng 19 Tóm tắt kết (tiếng Việt tiếng Anh) Tiếng Việt: - Cảm biến đo độ dẫn, pH độ đục nước chế tạo thành công Cảm biến độ dẫn chế tạo dựa màng mỏng platinum có khả đo độ dẫn dung dịch NaCl nồng độ khoảng 0-2000ppm với độ tuyến tính cao Cảm biến đo pH chế tạo dựa Nano ZnO mọc mạch in FR4 với dải đo từ đến 12 Cảm biến đo độ đục có tần số đầu phụ thuộc tuyến tính vào độ đục dải đo từ đến 100 NTU chế tạo dựa LED hồng ngoại Osram SHF4550 cảm biến màu TCS3200 - Hệ thống tích hợp đo thơng số môi trường nước gồm nhiệt độ, pH, TDS, độ đục chế tạo thành cơng Hệ thống có khả đo online số liệu môi trường nước Số liệu đo đạc gửi thành công lên trang web thingspeak.com theo dõi trực tiếp máy tính Các số liệu tải để lưu trữ thiết bị máy tính cá nhân Khi thơng số vượt chuẩn, hệ thống sẽcó cảnh báo tin nhắn tới số điện thoại xác định Tiếng Anh: In this study, the conductivity, pH and turbidity sensors were successfully fabricated The conductivity sensor was fabricated by Pt thin film which could measured conductivity of NaCl solution in range of concentration from to 2000 ppm(mg/L) The pHsensor was fabricated by using ZnO nanorods grown on printed circuit board FR4 in pH range of to 12 The turbidity sensor was fabricated by using IR-LED Osram SHF4550 and TCS3200 color sensor, out-put frequency of this sensor is linear dependence on the turbitidy of water in the range of to 100 NTU The multi-parameters processing data system was designed and fabricated which could measure temperature, pH, TDS, and turbidity of water online Obtained data were uploaded to thingspeak.com to store and analyse These data are also downloaded to personal computer If one of these parameters is out of standard ranges, a warning message was sent to a selected mobile number Tài liệu tham khảo [1] Song-Liang Cai, et al., "A new sensor based on luminescent terbium–organic framework for detection of Fe3+ in water", Inorganic Chemistry Communications, Vol.14, No 6(2011), pp 937-939 [2] Haijiang Tai, et al., "Design and characterization of a smart turbidity transducer for distributed measurement system", Sensors and Actuators A: Physical, Vol.175, No (2012), pp 1-8 [3] Serge Zhuiykov, David O'Brien, and Michael Best, "Water quality assessment by an integrated multi-sensor based on semiconductor RuO2 nanostructures", Measurement Science and Technology, Vol.20, No 9(2009), pp 095201 (12pp) [4] Serge Zhuiykov, "Solid-state sensors monitoring parameters of water quality for the next generation of wireless sensor networks", Sensors and Actuators B: Chemical, Vol.161, No 1(2012), pp 1-20 [5] Ramón Martínez-Máđez, et al., "A multisensor in thick-film technology for water quality control", Sensors and Actuators A: Physical, Vol.120, No 2(2005), pp 589-595 20 [6] Ruan Yue and Tang Ying, "A Novel Water Quality Monitoring System Based on Solar Power Supply & Wireless Sensor Network", Procedia Environmental Sciences, Vol.12, Part A, No 0(2012), pp 265-272 [7] T P Lambrou, et al., "A Low-Cost Sensor Network for Real-Time Monitoring and Contamination Detection in Drinking Water Distribution Systems", Sensors Journal, IEEE, Vol.14, No 8(2014), pp 2765-2772 [8] Tue Phan Trong, et al., "Optimization of Pt and PZT Films for Ferroelectric-Gate Thin Film Transistors", Ferroelectrics, Vol.405, No 1(2010), pp [9] Masato Futagawa, et al., "Miniaturization of Electrical Conductivity Sensors for a Multimodal Smart Microchip", Japanese Journal of Applied Physics, Vol.48, No 4(2009), pp 04C184 [10] S Rondinini* R P Buck, et al., "Measurement of pH Definition, standards, and procedures ", Pure and Applied Chemistry, Vol.74, No 11(2002), pp 2169-2200 [11] J L Chiang, J C Chou, and Y C Chen, "Study of the pH-ISFET and EGFECT for Biosensor Applications", Journal of Medical and Biological Engineering, Vol.21, No 3(2001), pp 135-146 [12] P D Batista and M Mulato, "ZnO extended-gate field-effect transistors as pH sensors", Applied Physics Letters, Vol.87, No 14(2005), pp 143508 [13] P Y Yang, et al., "pH Sensing Characteristics of Extended-Gate Field-Effect Transistor Based on Al-Doped ZnO Nanostructures Hydrothermally Synthesized at Low Temperatures", Ieee Electron Device Letters, Vol.32, No 11(2011), pp 1603-1605 [14] P C Yao, J L Chiang, and M C Lee, "Application of sol–gel TiO2 film for an extendedgate H+ ion-sensitive field-effect transistor", Solid State Sciences, Vol.28, No (2014), pp 47-54 [15] Elidia Maria Guerra, Glaucio Ribeiro Silva, and Marcelo Mulato, "Extended gate field effect transistor using V2O5 xerogel sensing membrane by sol–gel method", Solid State Sciences, Vol.11, No 2(2009), pp 456-460 [16] J L Chiang, et al., "Temperature Effect on AlN/SiO2Gate pH-Ion-Sensitive Field-Effect Transistor Devices", Japanese Journal of Applied Physics, Vol.41, No Part 1, No 2A(2002), pp 541-545 [17] N H Al-Hardan, et al., "High Sensitivity pH Sensor Based on Porous Silicon (PSi) Extended Gate Field-Effect Transistor", Sensors (Basel), Vol.16, No 6(2016), pp 839 [18] A Fulati, et al., "Miniaturized pH Sensors Based on Zinc Oxide Nanotubes/Nanorods", Sensors (Basel), Vol.9, No 11(2009), pp 8911-23 [19] Bohr-Ran Huang, Jun-Cheng Lin, and Ying-Kan Yang, "ZnO/Silicon Nanowire Hybrids Extended-Gate Field-Effect Transistors as pH Sensors", Journal of The Electrochemical Society, Vol.160, No 6(2013), pp B78-B82 [20] Z Zheng, et al., "General route to ZnO nanorod arrays on conducting substrates via galvanic-cell-based approach", Sci Rep., Vol.3, No (2013), pp 2434 [21] X H Huang, et al., "ZnO Microrod Arrays Grown on Copper Substrates as Anode Materials for Lithium Ion Batteries", International Journal of Electrochemical Science, Vol.7, No (2012), pp 6611 - 6621 [22] Liang Shi, et al., "Sunlight-assisted fabrication of a hierarchical ZnO nanorod array structure", CrystEngComm, Vol.11, No 9(2009), pp 2009 21 [23] D E Yates, S Levine, and T W Healy, "Site-binding model of the electrical double layer at the oxide/water interface", Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 1: Physical Chemistry in Condensed Phases, Vol.70, No 0(1974), pp 1807-1818 [24] R.D Letterman and American Water Works Association, "Water quality and treatment: a handbook of community water supplies1999: McGraw-Hill [25] O.O Semiconductors, "Infrared Emitter (850 nm) Version 1.4 SFH 4550", Avaiable from: [26] T.A.O.S Inc., "Programmable color light-to-frequency converter", Avaiable from: www.taosinc.com [27] Hach Company,"Temperature compensation with pH measurement", LIT2007, 2013 PHẦN III SẢN PHẨM, CÔNG BỐ VÀ KẾT QUẢ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀI 3.1 Kết nghiên cứu TT Tên sản phẩm 01 hệ đo thông số môi trường nước số loại sensor Yêu cầu khoa học hoặc/và tiêu kinh tế - kỹ thuật Đăng ký Đạt - 01 báo ta ̣p chí quốc tế - 01 báo ta ̣p chí quốc tế ISI/Scopus ISI/Scopus - 01 báo tạp chí nước, - 01 báo tạp chí nước, 01 cáo hội nghị quốc gia 01 cáo hội nghị quốc gia hội nghị quốc tế hội nghị quốc tế Dải đo: Dải đo: o o + Nhiệt độ: C tới 60 C + Nhiệt độ: oC tới 60 oC + pH: - 14 pH + pH: - 14 pH + Tổng lượng chất rắn hòa + Tổng lượng chất rắn hòa tan tan TDS: - 2000 ppm TDS: - 2000 ppm (mg/L) (mg/L) + Độ đục: 1,0-99,9 NTU + Độ đục: 1,0-99,9 NTU - Một số loại sensor: + Cảm biến đo độ dẫn sử dụng màng platinum làm điện cực + Cảm biến đo pH sử dụng nano ZnO dựa cấu trúc EGFET + Cảm biến độ đục sử dụng LED hồng ngoại 860nm làm nguồn phát cảm biến màu TCS3200 làm phần thu tia tán xạ góc 90o 3.2 Hình thức, cấp độ cơng bố kết 22 Tình trạng Ghi địa (Đã in/ chấp nhận in/ cảm ơn nộp đơn/ chấp tài trợ Sản phẩm nhận đơn hợp lệ/ TT cấp giấy xác nhận SHTT/ ĐHQGHN xác nhận sử dụng sản quy phẩm) định Công trình cơng bớ tạp chí khoa học quốc tế theo hệ thống ISI/Scopus 1.1 P V Thanh, L.T.Q Nhu, H.H Đã in x Mai, N.V Tuyen, S.C Doanh, N.C Viet, and D.T Kien, Zinc Oxide Nanorods Grown on Printed Circuit Board for Extended-Gate Field-Effect Transistor pH Sensor, Journal of Electronic Materials,(2017) 46(6),pp 3732-3737 DOI: 10.1007/s11664-017-53690 1.2 Sách chuyên khảo xuất ký hợp đồng xuất 2.1 2.2 Đăng ký sở hữu trí tuệ 3.1 3.1 Bài báo quốc tế không thuộc hệ thống ISI/Scopus 4.1 4.2 Bài báo tạp chí khoa học ĐHQGHN, tạp chí khoa học chuyên ngành quốc gia báo cáo khoa học đăng kỷ yếu hội nghị quốc tế 5.1 Pham Van Thanh, Nguyen Tien Đang gửi đăng tạp chí x Dat, Dang Xuan Bai, Nguyen Khoa học kĩ thuật quân sự, Thi Phong, Vi Van Hoang, có phản biện đồng ý Design and fabrication of an đăng online low-cost monitoring and warning system for temperature and ph of water, Tạp chí Khoa học kĩ thuật quân Báo cáo khoa học kiến nghị, tư vấn sách theo đặt hàng đơn vị sử dụng 6.1 6.2 Kết dự kiến ứng dụng quan hoạch định sách sở ứng dụng KH&CN 7.1 7.2 Đánh giá chung (Đạt, không đạt) 3.3 Kết đào tạo 23 T T Họ tên Thời gian kinh phí tham gia đề tài (số tháng/số tiền) Nghiên cứu sinh Học viên cao học Phạm Thị Tuyết Nhung Sinh viên nhiệm vụ chiến lược Lê Thị Quỳnh Như Nguyễn Thị Hoa Nhài Cơng trình cơng bố liên quan (Sản phẩm KHCN, luận án, luận văn) Đã bảo vệ Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo số thông số môi trường nước Đã bảo vệ Design and characteristics of pH and turidity sensors Design and characteristics of water conductivity sensor Đã bảo vệ Đã bảo vệ PHẦN IV TỔNG HỢP KẾT QUẢ CÁC SẢN PHẨM KH&CN VÀ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀI TT 10 Sản phẩm Bài báo công bố tạp chí khoa học quốc tế theo hệ thống ISI/Scopus Sách chuyên khảo xuất ký hợp đồng xuất Đăng ký sở hữu trí tuệ Bài báo quốc tế không thuộc hệ thống ISI/Scopus Số lượng báo tạp chí khoa học ĐHQGHN, tạp chí khoa học chuyên ngành quốc gia báo cáo khoa học đăng kỷ yếu hội nghị quốc tế Báo cáo khoa học kiến nghị, tư vấn sách theo đặt hàng đơn vị sử dụng Kết dự kiến ứng dụng quan hoạch định sách sở ứng dụng KH&CN Đào tạo/hỗ trợ đào tạo NCS Đào tạo thạc sĩ Đào tạo cử nhân Số lượng Số lượng đăng ký hoàn thành 1 1 01 02 01 02 PHẦN V TÌNH HÌNH SỬ DỤNG KINH PHÍ TT A Nội dung chi Chi phí trực tiếp Th khốn chun mơn Ngun, nhiên vật liệu, Thiết bị, dụng cụ Công tác phí Dịch vụ th ngồi Hội nghị, Hội thảo, kiểm tra tiến độ, nghiệm thu In ấn, Văn phòng phẩm Chi phí khác (thù lao chủ nhiệm đề tài) Kinh phí duyệt (triệu đồng) Kinh phí thực (triệu đồng) 175 39 175 39 16 16 Ghi 24 B Chi phí gián tiếp Quản lý phí Chi phí điện, nước Tổng số 10 10 250 10 10 250 PHẦN V KIẾN NGHỊ (về phát triển kết nghiên cứu đề tài; quản lý, tổ chức thực cấp) - Nghiệm thu, lý đề tài - Tạo điều kiện triển khai xây dựng sản phẩm ứng dụng ĐHQGHN khuôn khổ đề tài / dự án chuyên ngành / liên ngành lớn PHẦN VI PHỤ LỤC (minh chứng sản phẩm nêu Phần III) - Phụ lục I: Hệ đo thông số môi trường nước số loại sensor - Phụ lục II: Minh chứng kết công bố - Phụ lục III: Minh chứng kết đào tạo (Chi tiết kèm theo báo cáo này) Hà Nội, ngày tháng năm … Đơn vị chủ trì đề tài (Thủ trưởng đơn vị ký tên, đóng dấu) Chủ nhiệm đề tài TS Phạm Văn Thành 25 ...PHẦN I THÔNG TIN CHUNG 1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá cảnh báo ô nhiễm môi trường nước thành phố lớn khu công nghiệp Tiếng Anh:Study and design... đo Các cảm biến chế tạo ứng dụng để xây dựng hệ đo thơng số môi trường nước - Đã chế tạo thành công hệ đo đa thông số môi trường nước với thơng số đo gồm nhiệt độ, pH, TDS, độ đục Hệ có khả đo. .. biến đo thông số môi trường nước - Nghiên cứu, xây dựng hệ thống thực đo đạc thu thập thông tin môi trường nước nhiệt độ, pH, độ đục, tổng lượng chất rắn hịa tan …., từ cảnh báo tình trạng nhiễm