PHẦN THỨ HAI: LẤY MẪU NGUỒN
7.8.LẤY VAØ PHÂN TÍCH MẪU CHẤ TÔ NHIỄM DẠNG KHÍ
Mục đích của việc lấy mẫu chất ô nhiễm khí tại nguồn là nhằm xác định lượng khí ô nhiễm có trong dòng khí đi trong ống khói. Thành phần các khí của dòng khí trong ống khói bao gồm nhiều loại khí ô nhiễm. Tuy nhiên, không phải tất cả các khí đi trong ống khói đều là chất ô nhiễm. Cũng giống như việc lấy mẫu bụi tại nguồn, sức mang bụi của dòng khí là xác định được nếu tốc độ bốc ra chất ô nhiễm là được xác định.
Phương pháp lấy mẫu tức thời dùng cho lấy mẫu khí trong khí quyển đã được nói tới trong chương 8, nhưng ở đây nó cũng được sử dụng để lấy mẫu nguồn cho những chất ô nhiễm dạng khí. Những phương pháp đó là dùng túi nhựa, dùng phương pháp thay thế vị trí chất lỏng, phương pháp thay thế vị trí khí hoặc dùng hút chân không và dùng những ống tiêm để hút khí.
Một túi nhựa mỏng được đặt trong một hộp gọi là hộp lấy mẫu tức thời, chúng thường được dùng để thu những mẫu chất ô nhiễm dạng khí. Túi này có tác dụng như một cái bơm để hút khí vào, trước khi lấy mẫu nó được mang tới vị trí lấy mẫu sục rửa bằng lượng khí ngay tại nơi lấy mẫu từ 2-3 lần, đảm bảo cho khí sau khi lấy mẫu không lẫn các khí khác, mà chỉ hoàn toàn là khí tại vùng lấy mẫu. Lượng khí trong túi được hút vào bằng cách hút hết khí trong túi ra, rồi để cho túi tự do hút khí vào. Lượng khí sau lấy mẫu được mang về phòng thí nghiệm lại dùng bơm hút ra để phân tích.
Nếu dùng kỹ thuật thay thế vị trí chất lỏng thì chất lỏng sử dụng phải thỏa mãn là không hòa tan cũng như không có phản ứng với chất ô nhiễm mà ta cần lấy mẫu.
Nếu sử dụng thiết bị hút mà có sử dụng dung dịch hấp thụ thì bình cổ dài được sử dụng phải được hút cho tới khi đạt tới trạng thái bay hơi của dung dịch hấp thu. Nhiệt độ và áp suất trong bình cổ dài được ghi lại, ống hút được bịt chặt lại bằng nút thủy tinh bảo đảm cho không khí không lọt vào trong bình. Bình cổ dài sau khi đã được làm sạch hết lượng khí dư có trong bình, nó được đưa tới vị trí lấy mẫu, nối với đầu hút đặt sâu trong ống khói, mở bình ra cho khí trong ống khói được hút vào trong bình, sau đó đóng bình lại và mang về phòng thí nghiệm.
Mẫu tức thời có thể được dùng để lấy mẫu cho máy phân tích ORSAT, phương pháp hấp thụ bằng dung dịch hóa học, phương pháp sử dụng tia hồng ngoại hoặc sắc ký khí.
Hình 7.25. Ống chỉ thị CO Hình 7.26. Ống chỉ thị CO2
Tập đoàn thiết bị công nghiệp Bacharach đã sản xuất ra là thùng đồ lấy mẫu, bao gồm các dụng cụ dùng cho lấy mẫu tại các ống khói, với các phương pháp lấy mẫu khác nhau, các mẫu lấy khác nhau và các phương pháp phân tích mẫu cũng khác nhau (hình 7.24). Loại thiết bị này có thể thay thế cho thiết bị phân tích ORSAT. Cũng trong thùng này có ống chỉ thị phát hiện nhanh CO (hình 7.26), trong ống có chứa bột hóa chất màu vàng, hoá chất này sẽ chuyển sang màu vàng khi tiếp xúc với khí CO. Nồng độ khí CO xác định được bằng cách đọc trực tiếp độ dài hóa chất bị chuyển màu trên ống, dựa vào các vạch trên ống chỉ thị, rồi so sánh với tỷ lệ chuẩn để xác định ra lượng CO đã được hấp thu. Trong thùng còn có ống chỉ thị cácbon dioxit (CO2). Từ lượng CO2 và oxy dựa vào đặc tính của ống mà ta có thể xác định ra được thành phần phần trăm CO2 có trong hỗn hợp khí.
Để dùng được phương pháp này thì điều cơ bản là phải định lượng được chính xác lượng hóa chất dùng để hấp thụ các khí, với thể tích khí vào trong ống chỉ thị khoảng 60 cc khí lấy mẫu.
Khi cần lấy mẫu với lưu lượng lớn hoặc cần xác định nồng độ trung bình trong một khoảng thời gian ta phải lấy liên tiếp theo từng chuỗi các mẫu. Với các mẫu tức thời, chúng chỉ thể hiện được bản chất khí ứng với một lượng khí rất nhỏ, do vậy mà độ chính xác không cao. Việc lấy mẫu khí ô nhiễm theo từng chuỗi cũng tương tự như việc lấy các mẫu bụi theo từng chuỗi, trừ những công việc làm trở ngại cho việc phân
tích như lấy mẫu bụi bằng tấm lọc, hấp thụ, hấp phụ hoặc bẫy ngưng tụ. Khi lấy mẫu cho khí ô nhiễm thì mẫu này phải tương xứng, điều đó có nghĩa là vận tốc lấy mẫu phải tương xứng với vận tốc dòng khí đi trong ống khói.
Kỹ thuật lấy mẫu cho từng loại khí ô nhiễm
Sulfur dioxit: là một loại khí độc hại có trong ống khói được xác định bằng kỹ thuật so màu (phương pháp West-Gaeke) và kỹ thuật đo acid (phương pháp Berk- Burdick) hoặc kỹ thuật titration (phương pháp IPA-Thorin).
Nitro ôxit: là chất ô nhiễm có thể nhận ra bằng phương pháp so màu (phương pháp phenol disulfonic acid), chất thử là các hợp chất của hidro được pha loãng trong dung dịch acid sulfuric và acid nitric đã được ôxy hóa. Hợp chất nitric acid nitrates phenoldisulfonic acid, khi phản ứng với amoni hydroxit tạo thành một hợp chất có màu vàng. Mức độ đậm đặc của màu sắc thì tỷ lệ cân xứng với nồng độ NOx có trong mẫu. Phương pháp so màu sử dụng ở đây chính là đo mật độ màu sắc của hợp chất tạo ra này.
Flo: với loại chất này thường xác định bằng phương pháp ion hóa các điện cực. Ở đây có sử dụng phương pháp SPADNS* làm dung dịch điện phân.
(SPADNS: -4,5 dihydroxy - 3(p-Sulfophenyl 220) - 2,7 - napthalene disulfonic acid,
muối trisodium hoặc sodium 2-(parasulfophenyl 220 - 1,8 - dihydroxyl - 3, 6 - napthalene disulfonic).
Clo: Clo có trong các mẫu khí trong ống khói được phân tích bằng phương pháp titration, phương pháp orthotoliden (trực giao) hoặc phương pháp ion hóa điện cực.