b/ Cỏc tiờu chuẩn, quy chuẩn lấy mẫu và phõn tớch:
3.1.1. Xỏc định đối tượng nghiờn cứu:
Lựa chọn cỏc loại chất thải rắn nguy hại là giẻ lau dớnh dầu mỡ cần đốt phục vụ cho quỏ trỡnh đo, lấy mẫu thớ nghiệm. Như mục 2.3 chương 2 đĩ trỡnh bày: Chất thải rắn nguy hại được đưa vào đốt trong lũ đốt chất thải. Khớ thải phỏt sinh từ lũ đốt được dẫn theo hệ thống đường ống đi vào thiết bị trao đổi nhiệt nhằm làm giảm nhiệt độ khớ thải tới mức yờu cầu của hệ thống hấp thụ, tiếp đú khớ thải được đưa qua thiết bị tỏch bụi vụ cơ và cỏc kim loại nặng rồi đưa sang thiết bị hấp thụ. Tiến hành đo đạc cỏc thụng số dựa trờn cỏc thiết bị đo gắn theo hệ thống, đồng thời tiến quy trỡnh lấy mẫu phõn tớch SO2 trong khớ thải theo nguyờn lý chung như sau:
Hấp thụ lưu huỳnh dioxit cú mặt trong mẫu khụng khớ bằng cỏch cho qua một dung dịch natri hoặc kali tetracloromercurat (TCM) trong thời gian xỏc định, kết quả tạo ra một phức chất diclorosunfitomercurat. Cho thờm dung dịch axit sunfamic vào để phỏ hủy bất cứ ion nitrit nào được hỡnh thành trong dung dịch natri tetracloromercurat bằng oxit nitơ cú mặt trong mẫu khớ. Chuyển phức chất diclorosunfitomercurat thành axit pararosanilin metyl sunfonic cú màu tớm thẫm bằng cỏch cho thờm dung dịch formaldehyt và dung dịch pararosanilin hydroclorua đĩ axit húa.
Xỏc định phổ hấp thụ của dung dịch mẫu ở bước súng 550 nm bằng cỏch dựng mỏy so màu và tớnh nồng độ SO2 bằng đồ thị chuẩn được lập ra bằng Na2S2O5.
Thiết bị, dụng cụ:
- Mỏy DR/2010 Hach, Mỹ. - Mỏy hỳt mẫu DESAGA
- Micropipet 10 -100l, 100 - 1000 l, 1000 - 5000 l Epvendof - Cuvet 1cm
- Bỡnh đựng mẫu polyetylen
Húa chất, thuốc thử
- Tất cả cỏc húa chất dựng phải là húa chất sạch ở cấp độ sạch phõn tớch.
- Nước sử dụng phải thỏa mĩn theo tiờu chuẩn ASTM loại II. Nước này cú thể là nước cất hoặc nước deion.
- Dung dịch hấp thụ 0.04 mol/L: Kali tetracloromercurat (TCM), (K2HgCl4).
- Hũa tan 10,86 g HgCl2, 5,96 g KCl (4.68 g NaCl cú thể dựng thay thế cho KCl) và 0,066 g muối EDTA vào nước, trong bỡnh định mức 1000ml. Thờm nước lờn tới 0,066 g muối EDTA vào nước, trong bỡnh định mức 1000ml. Thờm nước lờn tới vạch và trộn đều. Dung dịch này ổn định trong vài thỏng, khi thấy cú kết tủa cần loại bỏ.
76
- Axit Sunfamic 0,6%: Hũa tan 0,6 gam axit sunfamic trong 100 ml nước. Thuốc thử này bền trong 10 ngày khi đựng trong chai cú nỳt.
- Dung dịch đệm gốc: Trong bỡnh định mức 100 ml, hũa tan 13,61 g Natri axetat ngậm 3 phõn tử nước và pha loĩng tới vạch định mức.
- Axit clohydric 1,0N: Chuyển 83 ml axit clohydric HCl (d1,19) gần đỳng 36% vào bỡnh định mức dung tớch 1000 ml. Thờm nước tới vạch và lắc đều.
- Axit phosphoric 3M: Chuyển 205 ml axit photphoric H3PO4 (d1,69) gần đỳng 85% vào bỡnh định mức dung tớch 1000 ml. Thờm nước tới vạch và lắc đều.
- Butanol: 1-Butanol được dựng để làm sạch Pararosanilin. Butanol cần được kiểm tra cỏc chất oxi húa mà cú thể tỏc dụng với SO2. Kiểm tra butanol bằng cỏch lắc 20 ml butanol với 5 ml dung dịch KI 20%. Màu vàng trong pha butanol chỉ ra sự cú mặt của chất oxihoa và butanol phải được cất lại trong Ag2O.
- Pararosanilin hydroclorua (PRA), dung dịch 0,2%: Cõn 0,200 g Pararosanilin hydroclorua và hũa tan bằng cỏch lắc trong 100 ml HCl 1N trong bỡnh định mức 100 ml.
- Qui trỡnh làm sạch Pararosanilin:
Pararosanilin được làm sạch bằng cỏch chiết cỏc tạp chất bằng butanol bĩo hũa axit. Cho vào phễu chiết 250 ml, lắc đều 100 ml butanol và 100 ml HCl 1 N và để tỏch lớp. Thu cỏc lớp đĩ được tỏch. Thờm 0,1 g Pararosanilin hydroclorua vào 50 ml butanol bĩo hũa axit và để yờn trong vài phỳt. Thờm Pararosanilin hydroclorua đĩ axit này vào 50 ml butanol bĩo hũa axit trong một phễu chiết 125 ml. Cỏc tạp chất, màu đỏ sẽ được chuyển qua pha hữu cơ. Thu lấy phần nước và chiết lại lần nữa bằng 20 ml butanol. Lặp lại 3 lần quỏ trỡnh này bằng 10 ml butanol. Nếu màu đỏ vẫn xuất hiện trong pha butanol sau 5 lần chiết thỡ loại bỏ thuốc thử. Sau lần chiết cuối cựng thỡ lọc pha nước bằng bụng thủy tinh vào bỡnh định mức 50 ml. Định mức đến vạch định mức bằng dung dịch axit clohydric 1N.Dung dịch cuối cựng thụng thường là 0,2% Pararosanilin trong dung dịch axit HCl bĩo hũa 1- butanol.
- Đệm Natri axetat – axit axetic 1.0M: Hũa tan 57,3 ml axit axetic băng và 136 g Natri axetat ngậm 2 phõn tử nước vào nước và định mức tới 1 lớt.
- Qui trỡnh thử nghiệm:
Nồng độ của Pararosanilin cần được kiểm tra 1 lần cho mỗi lụ thuốc thử., Pha loĩng 1 ml dung dịch gốc 0,2% thành 100 ml trong bỡnh định mức 100 ml. Chuyển 5 ml dung dịch đĩ pha loĩng vào bỡnh định mức 50 ml, thờm 5 ml dung dịch đệm axetat-axetic 1,0 M, pha loĩng tới 50 ml bằng nước cất.Sau 1 giờ, xỏc
77
định độ hấp thụ ở 540 nm trờn mỏy quang phổ hấp thụ phõn tử. Xỏc định phần trăm nồng độ của PRA bằng cụng thức:
%PRA = Độ hấp thụ x 21,3/lượng đĩ lấy. - Thuốc thử Pararosanilin:
Cho 20 ml dung dịch gốc PRA vào bỡnh định mức 250 ml. Thờm 0,2 ml dung dịch gốc cho mỗi % dưới 100%. Pha loĩng tới vạch định mức bằng nước. Đối với mức A, thờm 25 ml dung dịch axit H3PO4 3M và pha loĩng tới vạch định mức bằng nước cất. Đối với mức B, thờm 200 ml dung dịch H3PO4 3M và pha loĩng tới vạch định mức bằng nước cất. Cỏc dung dịch này bền trong ớt nhất 9 thỏng.
- Dung dịch formaldehyt 0,2%:
Pha loĩng 5 ml dung dịch formadehyt 37 % thành 1 lớt bằng nước cất. Dung dịch được chuẩn bị hàng ngày.
- Húa chất dựng để chuẩn húa:
* Dung dịch gốc Iốt 0,1N: Cõn 12,7 g I2 vào cốc 250 ml, thờm 40 g KI và 25 ml nước cất. Khuấy cho đến khi tan hết sau đú hũa tan đến 1 lớt.
- Dung dịch Iốt làm việc 0,01N: Chuẩn bị bằng cỏch pha loĩng 50 ml dung dịch gốc thành 500 ml bằng nước cất.
- Dung dịch hồ tinh bột: Trộn 0,4 g hồ tinh bột và 0,002 g HgI2 với một ớt nước và thờm từ từ 200 ml nước sụi. Tiếp tục đun sụi cho tới khi dung dịch trong, để nguội và chuyển vào bỡnh thủy tinh cú nỳt. Dung dịch chỉ thị để được vài ngày nếu khụng bảo quản bằng HgI2.
- Dung dịch Natri thiosunfat 0,1 N: Hũa tan 25 g Na2S2O3.5H2O thành 1 lớt bằng nước cất đĩ để nguội.Thờm 0,1 g Na2CO3. Để chuẩn lại dung dịch Na2S2O3 dựng 1,5g KIO3 đĩ được sấy ở 180oC và định mức tới 500 ml trong bỡnh định mức. Trong bỡnh cầu 500ml, lấy 50 ml dung dịch KIO3, thờm 2 g KI và 10 ml dung dịch HCl 1:10. Đúng lắp bỡnh cầu, để yờn 5 phỳt và chuẩn bằng dung dịch Na2S2O3 đến khi xuất hiện màu vàng nhạt, thờm 5 ml dung dịch hồ tinh bột. Nồng độ của Na2S2O3 được tớnh theo cụng thức sau:
N Na2S2O3 = m KIO3 (g)/V Na2S2O3(ml) x 2,804
- Dung dịch sunfit chuẩn: Hũa tan 0,400 g Na2SO3 hoặc 0,300 g Na2S2O5 vào 500 ml nước cất. Lượng SO2 cú trong dung dịch này là 406 àg/ml đối với Na2SO3 và 404 àg/ml đối với Na2S2O5. Thực tế nồng độ SO2 bộ hơn giỏ trị lý thuyết từ 0 đến 10%. Nồng độ thực tế của SO2 cú thể được chuẩn lại bằng cỏch thờm lượng dư dung dịch I2 và chuẩn ngược lượng I2 dư bằng Na2S2O3. Dung dịch sunfit là khụng bền với oxy khụng khớ.
78
a) Chuẩn húa lại thực hiện như sau: Trong bỡnh cầu 500ml, lấy 50 ml dung dịch I2 0,01N, đối với mẫu trắng thờm 25 ml nước (bỡnh A), thờm 25 ml dung dịch sunfit đối với mẫu (bỡnh B). Đúng lắp cỏc bỡnh cầu, để yờn 5 phỳt và chuẩn bằng dung dịch Na2S2O3 0,01N đến khi xuất hiện màu vàng nhạt, thờm 5 ml dung dịch hồ tinh bột. Nồng độ của SO2 được tớnh theo cụng thức sau:
SO2 (àg/ml) = (X-Y)*N*Z/S Trong đú:
X : Số ml dựng để chuẩn mẫu trắng Y: Số ml dựng để chuẩn mẫu
N: Nồng độ đương lượng của dung dịch
Z: hệ số chuyển đổi khối lượng của SO2 3,203*104 S: Thể tớch mẫu lấy (ml)
- Dung dịch sunfit pha loĩng: Ngay sau khi chuẩn húa được nồng độ SO2, lấy 2 ml dung dịch đĩ chuẩn húa vào bỡnh định mức 100 ml, điền tới vạch định mức bằng TCM. Dung dịch này bền trong 30 ngày ở 5o
C.
Quy trỡnh lấy mẫu:
Lấy 10 ml dung dịch TCM (20ml dung dịch TCM cho thời gian lấy mẫu dài) vào bỡnh hấp thụ. Điều chỉnh tốc độ khớ hấp thụ trong khoảng 0,5 đến 2,5 lớt/phỳt. Tốt nhất là 0,5 lớt/phỳt đối với SO2 ở mức 30 àg/ml. Dung dịch đĩ hấp thụ được bảo quản ở khoảng 5oC. (Ly tõm nếu cú kết tủa).
Quy trỡnh phõn tớch:
Sau khi lấy mẫu, chuyển mẫu vào bỡnh định mức 25 ml, sử dụng 5 ml nước cất để trỏng rửa. Để mẫu khoảng 20 phỳt trước khi phõn tớch để O3 tự phõn hủy. Lấy 10 dung dịch TCM vào bỡnh định mức 25 ml khỏc để làm mẫu trắng. Với mỗi bỡnh định mức thờm 1 ml dung dịch axit sunfamic 0,6% và để phản ứng phõn hủy NO2 trong 10 phỳt. Thờm 2 ml dung dịch formadehyt và dung dịch pararosanilin 5 ml đối với mức A và 10 ml đối với mức B. Để yờn 30 phỳt, sau đú định mức bằng nước cất đĩ đun sụi. Sau 30 phỳt, xỏc định độ hấp thụ quang của mẫu và mẫu trắng ở bước súng 548 nm đối với mức A và 575 nm đối với mức B. Sử dụng nước trong cuvet so sỏnh.
* Nếu mẫu cú độ hấp thụ quang lớn hơn 1, cần pha loĩng mẫu bằng dung dịch mẫu trắng và đo ngay sau khi pha loĩng vài phỳt.
Lập đường chuẩn: Lấy chớnh xỏc 0, 1, 2, 3, 4 và 5 ml dung dịch sunfit đĩ pha loĩng vào bỡnh định mức 25 ml. Thờm dung dịch TCM 0,04M vào bỡnh định mức đến khoảng 10 ml. Sau đú thờm cỏc thuốc thử như trong qui trỡnh. Để cú độ đỳng
79
tốt nhất thỡ nhiệt độ xõy dựng đường chuẩn và phõn tớch mẫu cần cú sự sai biệt ớt nhất (vài độ).
Tớnh toỏn kết quả:
Tớnh toỏn nồng độ khớ SO2 trong mẫu theo cụng thức sau: SO2 ppm = (A-Ao)*0,382 * B/V Trong đú:
A: Độ hấp thụ quang của mẫu
Ao: Độ hấp thụ quang của mẫu trắng
0,382: Thể tớch àl của 1 àg SO2 tại 25oC, 101,3 kPa B: Hệ số hiệu chuẩn, àg /đơn vị độ hấp thụ quang V: Thể tớch mẫu tớnh theo lớt ở 25oC, 101,3 kPa
Để xỏc định được thụng số cụ thể của đối tượng nghiờn cứu, Nghiờn cứu sinh đĩ phối hợp với Trung tõm Kỹ thuật Mụi trường – Cụng ty Cổ phần Thiết kế Cụng nghiệp Húa chất tiến hành đo đạc, xỏc định thành phần ụ nhiễm trong khớ thải theo cỏc tiờu chuẩn đĩ đưa ở mục 2.3 chương 2 và cỏch tớnh toỏn trờn. Kết quả đo đạc tại hiện trường, phõn tớch tại phũng thớ nghiệm cho cỏc kết quả như sau :
Bảng 3.1 Số liệu thành phần khớ thải của lũ đốt thải ra lần 1 [30,31]
STT Chất ụ nhiễm Đơn vị Kết quả QCVN
30:2012/BTNMT 1 Bụi mg/m3 521 150