Báo cáo thực hành môn học phân tích ô nhiễm không khí và chất thải rắn | TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN – ĐHQG HCM KHOA MÔI TRƯỜNG

BÀI 1: PHÂN LOẠI VÀ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VÀ TỶ TRỌNG CHẤT THẢI RẮN BÀI 2: XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM, HÀM LƯỢNG HỮU CƠ BAY HƠI, THÀNH PHẦN CẶN CARBON VÀ HÀM LƯỢNG CHẤT VÔ CƠ CHẤT THẢI RẮN BÀI 3: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG BỤI TRONG KHÔNG KHÍ BÀI 4: XÁC ĐỊNH ANION TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION Bài 5: XÁC ĐỊNH NO2 TRONG KHÔNG KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỤ ĐỘNG BÀI 6 XÁC ĐỊNH NH3 TRONG KHÔNG KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỤ ĐỘNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN – ĐHQG HCM

KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO THỰC HÀNH MÔN HỌC PHÂN TÍCH Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

VÀ CHẤT THẢI RẮNLớp 18CMT nhóm 6

SV:

Lê Duy Hậu 18220044 Trần Xuân Sáng 18220089 Huỳnh Phương Thảo 18220098 Trần Thị Thu Thảo 18220099

Vũ Xuân Thịnh 18220101

GVHD: Th.S Nguyễn Thảo Nguyên Th.S Nguyễn Đoàn Thiện Chí

BÀI 1: PHÂN LOẠI VÀ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VÀ

TỶ TRỌNG CHẤT THẢI RẮN

1 Mục đích của việc xác định thành phần của chất thải rắn (CTR)

− Giúp phân loại rác thải theo từng loại khác nhau để xác định việc tái chế hay thải bỏ

chúng

− Giúp dễ lựa chọn công nghệ xử lý cho từng loại rác thải

− Giảm chi phí quản lý môi trường

2 Các bước thực hiện

2.1 Phân loại và xác định thành phần của CTR

2.2 Xác định dung trọng của chất thải rắn

3 Những khó khăn trong việc phân tích thành phần CTR trong thực tế

− Phân loại rác tại nguồn chưa phổ biến

− Chưa phân loại rác tại khu thu gom rác thải

− Phân loại chưa cụ thể và chính xác, đôi khi còn lẫn lồn giữa các loại rác

− Con số tính toán chưa đúng với thực tế

4 Bảng kết quả thành phần, khối lượng và tỉ lệ phần trăm khối lượng của mẫu

Bảng 1: Bảng kết quả thành phần, khối lượng và tỉ lệ phần trăm khối lượng của mẫu

Lấy mẫu CTR cho từ từ

vào thùng chứa dung tích

0,28m3 (ngẫu nhiên) cho

đến khi đầy thùng

Lặp lại các bước cho đến khi rác ngang miệng thùng

Cộng tổng KL CTR qua các lần cân  dung trọng của CTR

Đổ rác từ thùng 0,28m3 vào thùng 1m3 Cân và ghi khối

lượng

STT Thành phần Khối lượng (Kg) Tỉ lệ phần tram về

5 Giải thích cách thành lập công thức tính dung trọng của CTR

− Dung trọng là khối lượng rác có trong một đơn vị thể tích

− Ta lấy khối lượng rác có trong thùng chia cho thể tích của thùng chứa, kết quả tính được

là dung trọng của chất thải rắn

− Cách tính: Dung trọng của CTR =m

V (g/L hoặc kg/m3 )

6 Tính toán kết quả thu được và giải thích

− Khối lượng rác chứa trong thùng là: 3.2 kg

− Dung tích của thùng rác: 0.28 m3

− Tính toán: Dung trọng của CTR = m

V = 3.20.28 = 11.43 (kg/m3 )

− Giải thích: Vì trong rác thải, chứa nhiều rác tái chế nhất (78.125%) như giấy, vỏ chai,… nên chiếm diện tích nhiều hơn Do đó, khối lượng rác thải chứa trong thùng ít hơn nên dung trọng tính toán được có kết quả thấp hơn

BÀI 2: XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM, HÀM LƯỢNG HỮU CƠ BAY HƠI,

THÀNH PHẦN CẶN CARBON VÀ HÀM LƯỢNG CHẤT VÔ CƠ CHẤT THẢI

− m1: khối lượng rác ban đầu (g)

− m2: khối lượng rác sau khi sấy ở 105°C trong 3 giờ (g)

Giải thích:

− m1- m2 : khối lượng nước có trong rác (g)

− Ta lấy khối lượng nước tính được chia cho khối lượng rác ban đầu, sau đó nhân 100%, kết quả thu được chính là độ ẩm của rác

Cân khối lượng rác

nhất định

Cân lại khối lượng rác

sau khi sấy

Lấy ra và để nguội trong bình hút ẩm

Đựng vào becher, bỏ vào tủ sấy ở 105℃

trong 3 giờ

1.3 Kết quả tính độ ẩm đối với rác thải hữu cơ

Khối lượng của Becher: 45.85 g

Khối lượng rác + Becher trước khi sấy: 78.65 g

Khối lượng rác trước khi nung: m1 = 78.65 – 45.85 = 32.8 g

Khối lượng rác + Becher sau khi sấy: 58.375 g

Khối lượng rác sau khi sấy: m2 = 58.375 – 45.835 = 12.525 g

BÀI 3: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG BỤI TRONG KHÔNG KHÍ

1 NGUYÊN TẮC

Cho một thể tích không khí xác định đi qua màng lọc, hàm lượng bụi trong không khí được xác định dựa vào việc cân màng lọc trước và sau khi lấy mẫu Hàm lượng bụi trong không khí biểu thị bằng đơn vị mg/m3 không khí

• Giấy lọc teflon: sử dụng chủ yếu cho việc lọc bụi PM2.5

• Sắp xếp hiệu quả của các loại giấy lọc: Cellulose > Thủy tinh > Thạch anh > Teflon

Hình 2.1: Giấy lọc cellulose

Hình 2.2: Giấy lọc thủy tinh

2.2 Thiết bị lấy mẫu không khí

Hình 2.3: Thiết bị thu mẫu bụi được sử dụng trong thí nghiệm

- Đầu lọc: Bộ phận thu mẫu bên trong có một màng lọc dùng để giữ bụi

- Đối với bụi hô hấp ( ≤ 10 μm ): trong đầu lọc còn có các miếng kim loại để loại bỏ các hạt có kích thước lớn hơn 10 μm

2.3 Các loại dụng cụ khác

- Có 2 loại cân phân tích là 5 số và 6 số

- Một hộp gỗ: chứa các quả cân kim loại được định sẵn khối lượng

- Thiết bị kiểm tra độ ẩm và nhiệt độ trong không khí

3 KỸ THUẬT LẤY MẪU

3.1 Chuẩn bị lấy mẫu

- Màng lọc được đánh số và cho vào các bao giấy can có đánh số thứ tự:

• Sấy ở nhiệt độ 60℃ trong 5-6 giờ

• Sau đó được đặt vào bình hút ẩm trong 24h trước khi cân

• Hoặc nung ở nhiệt độ 400-500℃ để loại bỏ các tạp chất

- Cân chính xác các màng lọc (cùng với bao trong) và ghi trọng lượng P (mg) Việc cân màng lọc trước và sau khi lấy mẫu phải được thực hiện trong cùng 1 điều kiện, trên cùng 1 cân phân tích và cùng 1 người thực hiện:

• Nhiệt độ < 25℃

• Độ ẩm (RH): 30-40%

- Thực hiện tương tự cho mẫu chứng (không được sử dụng lấy mẫu nhưng được đem

ra địa điểm lấy mẫu): được giữ trong cùng điều kiện thời tiết và thời gian bảo quản như các màng lọc lấy mẫu bụi

3.2 Lấy mẫu

- Tại vị trí lấy mẫu (trước cửa phòng thí nghiệm): ghi nhận các số liệu như nhiệt độ,

độ ẩm, thời gian và kí hiệu giấy lọc

- Thiết bị lấy mẫu được đặt ở độ cao khoảng 1.5 m

- Sử dụng bao tay trong quá trình ráp màng lọc để tránh giấy lọc bị nhiễm bẩn

- Dùng phanh lấy màng lọc và ráp vào đầu lọc:

Hình 3.1: Quá trình thực hiện ráp màng lọc vào thiết bị thu mẫu

- Sau khi lắp ráp màng lọc tiến hành thiết lập thời gian và tốc độ thu mẫu:

• Thời gian lấy mẫu: 1 giờ ( tùy thuộc tình hình bụi nơi đó mà quyết định thời gian thu mẫu)

• Tốc độ thu mẫu: 500L/phút

- Tắt máy sau thời gian lấy mẫu, dùng phanh gấp giấy lọc ra cho vào bao và để vào hộp bảo quản

3.3 Xử lý mẫu

- Sấy màng lọc cùng với bao trong giống như khâu chuẩn bị lấy mẫu

- Cân và ghi khối lượng P1 (mg)

3.4 Tính toán kết quả

- Xác định thể tích không khí:

Thể tích mẫu được chuyển về điều kiện tiêu chuẩn:

𝑉𝑜 = 𝑉 × 𝑃

𝑃𝑜×

𝑇𝑜

𝑡 + 273V: thể tích qua màng lọc ( lít)

P: áp suất trung bình của không khí tại nơi lấy mẫu (kPa)

- Hiệu chình kết quả: trường hợp mẫu chứng sau khi cân có thay đổi

• Nếu trọng lượng tăng lên (mg) thì các mẫu bụi phải trừ đi số mg đó

• Nếu trọng lượng giảm đi (mg) thì các mẫu bụi phải cộng thêm số mg đó

BÀI 4: XÁC ĐỊNH ANION TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP

SẮC KÝ ION

1 Giới thiệu

Sắc ký ion( ion chromarography) là một dạng của sắc ký lỏng sử dụng nhựa trao đổi ion để tách các ion dựa sự tương tác của các ion với nhựa Ứng dụng nhiều nhất của sắc ký ion là xác định các anion, cation, hợp chất hóa sinh như amino acid, protein

Độ acid của nước mưa ảnh hưởng bởi nồng độ SO2, NO2 phát xạ vào môi trường từ các nguồn gây ô nhiễm

Sắc ký ion với đầu dò độ dẫn kết hợp với bộ triệt ion nâng cao độ nhạy và độ chính xác của phương pháp Xác định anion bằng phương pháp sắc ký ion có thể ứng dụng cho phân tích mẫu nước uống, nước mặt, nước ngầm, nước mưa, hoặc các ion hòa tan trong mẫu bụi không khí

2 Thiết bị và dụng cụ

Hệ thống sắc ký lỏng Shimadzu: bộ degas, bơm, lò cột, đầu dò độ dẫn

Bộ triệt ion( suppressor) Sequant

Cột Allesp A-2 Anion 7u và cột bảo vệ

Máy siêu âm.

Pha động 0.08 M HCO3-/0.45 MCO32-

Pha động 0.8 mM HCO3-/0.45 mMCO32-

Dung dịch chuẩn gốc nồng độ 1000 mg/L.

Dung dịch chuẩn trung gian 100 mg/L.

Dung dịch chuẩn nồng độ 5.00 mg/L.

4 Nội dung thực hành

Vì suppressor bị hư nên không thực hành phân tích anion trên máy sắc ký Qui trình phân tích trên hệ thống sắc ký ion: Tiêm mẫu→ Bơm→ Cột sắc ký→ supperssor→ Đầu dò

Hệ thống sắc ký ion:

Hình 4: Hệ thống sắc ký ion + Cột sắc ký: cột màu đen, trong cột sắc ký có pha tĩnh là dung dịch chạy trong hệ thống làm nhiệm vụ hấp phụ, giải hấp và đến đầu dò và pha động ( chứa hạt silicagel, )

Trong cột có tiền cột dùng để bảo vệ cột sắc ký loại bọ tạp chất, cặn lắng trước khi vô cột để tránh hư cột

+ Lò cột: lò lớp vỏ bên ngoài bao quanh giữ cho pha tĩnh trong buồng kín để cho nhiệt độ cố định không thay đổi vì lực tương tác trong cột phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ thấp thì lực tương tác trong cột mạnh hơn→ thời gian rửa giải khác nhau→ thời gian lưu khác nhau→ peak không đúng

+ Hệ thống bơm pha động: Bơm pha động chạy với vận tốc nhất định.

+ Bộ phận tiêm mẫu: nằm trong lò cột gồm có van 6 cổng để đưa dung dịch vào cột khi đã tiêm đủ lượng dung dịch cần tiêm, cổng van sẽ không nhận dung dịch nửa và dung dịch được đưa ra ngoài Sau đó gạt van tiêm, dung dịch sẽ tự động chảy vào trong cột

+ Đầu dò độ dẫn: cho ra peak, peak được định danh bằng peak chuẩn

5 Trả lời câu hỏi và tính toán

5.1 Thứ tự rửa giải các ion

F- , Cl- , NO2 , NO3, SO42-

Hợp chất nhiều ái lực với pha động thì ra càng chậm→ rửa giải chậm.

Hợp chất tương tác mạnh với pha tĩnh thì ra càng chậm→ rửa giải chậm

5.2 Vai trò suppressor

Giảm độ dẫn của nền trong pha động.

5.3 Tính toán lượng cân

Sấy các muối tới khối lượng không đổi ở 1050C để nguội trong bình hút ẩm Cân khối lượng cần thiết và hòa tan trong bình định mức 1L bằng nước Milli Q thêm nước đến vạch

VD: Cân 1,499g và hòa tan trong bình định mức 1L băng nước Mili-Q

Bài 5: XÁC ĐỊNH NO2 TRONG KHÔNG KHÍ BẰNG

PHƯƠNG PHÁP THỤ ĐỘNG

• TRẢ LỜI CÂU HỎI:

Câu 1: So sánh hai phương pháp lấy mẫu thụ động và chủ động

Đối với NO2 thì dung dịch hấp thu sử dụng là TEA 10% trong methanol

Không cần sử dụng bơm và tuân theo định luật Fick I

Dùng bơm hút để hút mẫu khí qua các impinger có chứa dung dịch hấp thu để hấp thu các chất cần phân tích và sau đó đem đi đo quang Đối với NO2 thì dung dịch hấp thu sử dụng

là dung dịch hấp thu Saltzman

Phương pháp này có sử dụng bơm

Mẫu thu được mang tính đặc trưng tại khu vực lấy mẫu

Thu mẫu với thể tích lớn, nhiều vị trí khác nhau

Xác định được thể tích không khí thu được nhờ có vận tốc bơm hút

→ Kết quả thể hiện nồng độ khí tức thời tại một địa điểm

Thời gian lấy mẫu ngắn, kết quả nhanh và chính xác Nhược

điểm

Xử lý số liệu phức tạp vì không xác định ngay thể tích do không dùng bơm

Thời gian lấy mẫu lâu, có thể mất mẫu

Hệ thống lấy mẫu phức tạp, chi phí cao

người dân đối với môi trường không khí xung quanh

Tiến hành song song cùng với phương pháp lấy mẫu thụ động để đối chiếu và tính toán hệ số chuyển đổi

Câu 2: Vai trò của chất hấp thu TEA, giấy lọc Teflon

❖ Vai trò của chất hấp thu TEA:

- Khí NO2 bị hấp thu bởi dung dịch TEA mà các khí khác thì không bị hấp thu, giúp dễ

dàng thu khí NO2 mà không bị nhiễm bẩn trong dd hấp thu có pha thêm methanol, giúp cho giấy lọc khi tiếp xúc với dd hấp thu sẽ nhanh khô và tránh bị ảnh hưởng bởi nước vì tính chất không tan trong nước và bay hơi của methanol

❖ Vai trò của giấy Teflon:

- Dùng để bảo vệ giấy lọc thủy tính khỏi bụi, hơi nước, những giọt nước có thể vô tình

bắn vào làm phá mẫu và ảnh hưởng đến kết quả và khả năng hấp thu chất cần thu

Câu 3: Cách pha dung dịch chuẩn NaNO 2

Bước 1: Pha dd NaNO2 chuẩn 20 mM với thể tích 100 mL

Sử dụng công thức: Cm = 𝑛

𝑉 → n = Cm * V= 20 (mM) * 0.1 (L) = 2 mmol Khối lượng NaNO2 cần pha: m = n * MNaNO2= 2 * 69 = 138 mg = 0,138 g

→ Cân 0,138 g NaNO2 khan hòa tan trong 100 mL nước cất trong bình định mức

100 mL

Bước 2: Pha dung dịch NaNO2 chuẩn 2 mM: Rút 10 mL dung dịch 20 mM cho vào bình định mức 100 mL rồi định mức đến vạch bằng nước cất

Hình 1 Màu của đường chuẩn NO2 và các mẫu

❖ KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Bảng 2 Phiếu thông tin mẫu

Ký hiệu mẫu

Sử dụng giấy lọc sợi thủy tinh đường kính 25 mm tẩm

dung dịch hấp thu TEA 10%

Thời gian

lấy mẫu

14 giờ 15 phút Ngày 13 tháng 01 năm 2022

Lấy mẫu trong vòng 4 ngày Thời gian

thu mẫu 14 giờ 15 phút Ngày 17 tháng 01 năm 2022

Địa chỉ tại vị trí lấy

mẫu

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG TP.HCM

Số 227, Nguyễn Văn Cừ, Quận 5, TP.HCM

Đặc điểm tại vị trí

lấy mẫu

Nằm trong khuôn viên trường Khoa học Tự nhiên Cạnh sân trường,

từ cột cờ xuống khoảng 10m bên tay phải Treo trên tường cách mặt

Hình 2 Phương trình đường chuẩn giữa độ hấp thu và nồng độ NO 2 -

• Nồng độ được thể hiện theo đơn vị µg NO2/100 cm2/ngày:

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Ca là nồng độ trung bình khí NO2 từ máy đo tự động trong 4 ngày (ppb)

Cp là nồng độ trung bình khí NO2 có trong mẫu thụ động (µg NO2/100 cm2/ngày)

→ F = =

Từ hệ số chuyển đổi tính ra kết quả nồng độ NO2 tại vị trí lấy mẫu:

→ Cmẫu 1 = A*F (ppb) *

→ Cmẫu 2 = B*F (ppb) **

• So sánh các mẫu đo được với QCVN 05:2013/BTNMT

Vì trong QCVN 05:2013/BTNMT đơn vị của khí là µg/m3 Vì vậy ta cần quy đổi về

cùng một đơn vị

𝐶𝑁𝑂2(µg/m3) = 𝐶𝑁𝑂2 (𝑝𝑝𝑏) 𝑥 10

−3 𝑥 46 24.47

giá trị trung bình 24 giờ (µg/m 3 )

NO2

BÀI 6 XÁC ĐỊNH NH3 TRONG KHÔNG KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỤ

Bảng 12 Phiếu thông tin lấy mẫu:

Ký hiệu mẫu

Sử dụng giấy lọc sợi thủy tinh đường kính 25 mm tẩm dung dịch hấp

thu 1% glycerin và 2% H3PO4 trong methanol và

nước (tỉ lệ 50/50)

Thời gian lấy mẫu

14 giờ 15 phút Ngày 13 tháng 01 năm 2022 Lấy mẫu trong vòng 4 ngày

Ngày 17 tháng 01 năm 2022

Tổng thời gian lấy

Địa chỉ vị trí lấy mẫu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG TP.HCM Số 227,

Nguyễn Văn Cừ, Quận 5, TP.HCM

Tọa độ vị trí lấy mẫu

Đặc điểm vị trí lấy mẫu

Nằm trong khuôn viên trường Khoa học Tự nhiên Cạnh sân trường,

từ cột cờ xuống khoảng 10m bên tay phải Treo trên tường cách mặt

đất 1m

Thời tiết vị trí lấy mẫu Nhiệt độ trung bình dao động trong khoảng 28

oC – 34oC Không có mưa

• Thuốc thử (ii): 2,5g Natri Salicylat (Thêm ít nước để hòa tan trước) +

0,1g Natri Nitro Ferric Axetic + 1,25g NaOH

Bảng 14: Kết quả phân tích mẫu

Độ hấp thu quang A Linear (Độ hấp thu quang A)

Nồng độ chuyển đổi

sang đơn vị (µg NH 3 )

Do kết quả đường chuẩn bị sai nên nhóm không thể chuyển

đổi tính toán tiếp phần này

Ở Việt Nam, khí NH3 không được quy định trong các quy chuẩn, mặc dù thực tế NH3

đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành bụi trong khí quyển, giảm tầm nhìn

và lắng đọng nitơ trong khí quyển đối với các hệ sinh thái nhạy cảm và ảnh hưởng sức

khỏe cộng đồng Nguồn phát thải NH3 lớn nhất là nông nghiệp chăn nuôi và ngành

công nghiệp sản xuất phân bón Các nguồn khác của NH3 bao gồm các quá trình công

nghiệp, khí thải xe cộ và sự bay hơi từ đất và đại dương Vì vậy cần phải thực hiện

các biện pháp giảm thiểu NH3