CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM
2.1. Phương pháp nghiên cứu
2.1.1 Phương pháp chiết rửa thuốc BVTV ra khỏi đất ô nhiễm 2.1.1.1 Nguyên lý làm sạch chất hữu cơ
Để làm sạch các chất hữu cơ người ta dựa vào phương pháp sắc kí.
2.1.1.2. Định nghĩa sắc kí
Định nghĩa của Mikhail S. Tsvett (1996): Sắc kí là một phương pháp tách trong đó các cấu tử của một hỗn hợp đƣợc tách trên một cột hấp thụ đặt trong một hệ thống đang chảy.
Định nghĩa của UIPAC (1993): Sắc kí là một phương pháp tách trong đó cấu tử đƣợc tách đƣợc phân bố giữa hai pha, một trong hai pha là pha tĩnh đứng yên còn pha kia chuyển động theo một hướng xác định.
2.1.2 Phương pháp hấp phụ các chất ô nhiễm 2.1.2.1. Khái niệm
Khi các pha khác nhau tiếp xúc với nhau ta sẽ có bề mặt phân cách giữa các pha: khí/ rắn, khí/ lỏng, lỏng/ rắn, lỏng/ lỏng. Các phân tử từ pha này có thể xâm nhập vào pha kia thông qua bề mặt phân cách pha. Nếu các chất ở pha khí khi thâm nhập vào một chất lỏng ta gọi là hiện tƣợng hấp thụ. Nếu chất khí hay một chất tan trong dung dịch đƣợc tích tụ lại trên bề mặt một chất rắn hay chất lỏng ta gọi là sự hấp phụ. Hấp phụ đƣợc định nghĩa là hiện tượng tập trung chất trên bề mặt phân cách pha. Trong xúc tác dị thể hấp phụ là bước đi trước, phản ứng là bước xảy ra sau, vì vậy hấp phụ rất quan trọng.
Với xúc tác dị thể quan trọng nhất là các chất hấp phụ dạng rắn, vì vậy đối tƣợng ở đây chủ yếu là hệ khí/rắn (K/R), ít gặp hơn là hệ lỏng/rắn (L/R).
Trong một hệ hấp phụ, chất rắn đƣợc gọi là chất hấp phụ, chất có khả năng tích lũy trên bề mặt chất rắn là chất bị hấp phụ. Chất bị hấp phụ có thể đƣợc hoà tan hoặc là trong pha khí, hoặc là trong pha lỏng.
Hiện tượng hấp phụ xảy ra được là do lực tương tác giữa chất hấp phụ và bị hấp phụ. Khi lực tương tác yếu, không hoặc rất ít thay đổi cấu trúc điện tử của chất hấp phụ, năng lƣợng tỏa ra thấp ta gọi là hấp phụ vật lý. Khi lực tương tác đủ mạnh, tạo ra các liên kết hóa học, làm thay đổi cấu trúc điện tử của các thành phần tham gia trong hệ, năng lƣợng sinh ra lớn, ta gọi là hấp phụ hóa học.
2.1.2.2 Quy trình hấp phụ
Phương pháp hấp phụ thường dùng để làm sạch triệt để các chất có độc tính cao.
Trong trường hợp tổng quát quá trình hấp phụ xảy ra qua ba giai đoạn + Di chuyển các chất cần hấp phụ từ chất thải tới bề mặt hạt hấp phụ + Thực hiện quá trình hấp phụ.
+ Di chuyển các chất ô nhiễm vào bên trong hạt hấp phụ (vùng khuếch tán trong). Người ta thường dùng than hoạt tính các chất tổng hợp hoặc một số chất thải của sản xuất nhƣ xơ dừa biến tính, mùn cƣa biến tính, xỉ than để loại bỏ các chất ô nhiễm nhƣ: chất hoạt động bề mặt, chất màu tổng hợp, dẫn xuất clo hóa, chất hữu cơ khó phân hủy.
2.1.3 Sắc kí khí ghép khối phổ - GCMS
GCMS là công cụ đƣợc lựa chọn để phát hiện các hợp chất hữu cơ ô nhiễm trong môi trường. Chi phí cho thiết bị GCMS đã giảm đáng kể và đồng thời độ tin cậy cũng tăng cho nên việc sử dụng GCMS cho các nghiên cứu về môi trường ngày càng nhiều. Có một số hợp chất như (thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu) không nhạy với GCMS nhƣng rất nhạy và hiệu quả với các hợp chất hữu cơ, bao gồm các loại thuốc trừ sâu chính.
Phương pháp này đã được cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA) sử dụng để phân tích hơn 100 hợp chất hữu cơ trong các mẫu nước sinh hoạt, nước đầu nguồn hoặc nước ở các bước xử lý. Các hợp chất này bao gồm: các loại thuốc bảo vệ thực vật, thuốc diệt cỏ, nhựa, hợp chất thơm đa vòng (PAH), PCB và các hóa chất công nghiệp khác.
Các phòng thí nghiệm ở Hoa Kỳ ứng dụng phương pháp này để kiểm tra chất lượng nguồn nước cung cấp cho công cộng đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn. Phương pháp sử dụng hệ thống sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC-MS) nhìn chung, phương pháp này có thể làm sạch hoàn toàn các nguồn nước ngầm và nước mặt. Tuy nhiên, các nguồn nước mặt chứa các loại axit humic/fulvic hoặc các tạp chất hữu cơ tự nhiên các hợp chất này làm nhiễu đường nền trong sắc ký đồ GCMS, làm ảnh hưởng đến kết quả xác định các chất cần phân tích khi sử dụng chế độ quét toàn dải truyền thống (full-scan) hoặc chế độ kiểm soát ion chọn lọc (SIM).
2.1.4 Phần mềm xử lý số liệu Origin và Excel 2.1.4.1 Phần mềm origin
Khái niệm
Phần mềm origin là phần mềm hỗ trợ cho các kỹ sƣ và các nhà khoa học để phân tích dữ liệu bằng cách thể hiện trên các dạng đồ thị.
Ưu điểm
a. Sử dụng một cách dễ dàng với giao diện đồ họa và các kiểu cửa sổ con b. Trao đổi dữ liệu dễ dàng với nhiều phần mềm xử lý dữ liệu khác nhƣ
Excel, Matlab…
c. Hiển thị giữ liệu cần phân tích dưới dạng đồ thì khác nhau một cách linh hoạt mềm dẻo, các dữ liệu này có thể lấy từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau.
d. Tự động cập nhật các giá trị
e. Hỗ trợ lập trình trên ngôn ngữ C chuẩn f. Hỗ trợ truyền thông qua cổng COM
Hiện nay, có khoảng trên 500 công ty trên toàn cầu sử dụng phần mềm này trên rất nhiều các lĩnh vực khác nhau.
2.1.4.2 Phần mềm excel
Phần mềm excel là một ứng dụng của Microsoft office giúp tạo ra các bảng tính cùng với những tính năng công cụ công thức giúp cho việc tính toán dữ liệu nhanh, chính xác và số lƣợng dữ liệu lên tới hàng triệu ô.