báo cáo phân tích môi trường chủ đề No2 trong không khí và khí thải

Với nồng độ hiện nay của ô xít ni tơ trong khí quyển, không gây hại trực tiếp đến thực vật, nhưng dưới tác dụng của tia cực tím trong môi trường có hydrocacbon, NO x có thể tạo ra nhữ

Mục Lục

Mục Lục 1

I.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NITROGEN DIOXIDE 2

Nguồn phát sinh: có hai nguồn chính là tự nhiên và nhân tao 2

Tính chất vật lý : 2

Tính chất hóa học : 3

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU: 3

II.PHƯƠNG PHÁP CHUẨN BỊ MẪU 5

Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lấy mẫu: 7

III.CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 9

NGUYÊN TẮC 9

THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 9

* Thuốc thử ( hóa chất) : 9

* Thiết bị, dụng cụ 12

QUY TRÌNH PHÂN TÍCH: 14

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI CHỨA NO 2 21

1 PHƯƠNG PHÁP KHÔ 21

2 PHƯƠNG PHÁP ƯỚT 22

IV.ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 23

V TÁC HẠI CỦA KHÍ NO 2 ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƯỜI 25

VI.PHƯƠNG PHÁP PHÒNG TRÁNH 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

I.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NITROGEN DIOXIDE

- NO2 là chất khí mùi hăng gây kích thích và có thể được phát hiện ở nồng độ0,12ppm Nó hấp thụ ánh sáng mặt trời và tạo ra hàng loạt các phản ứng quanghóa học NO2 được tạo ra từ sự oxi hóa NO của ôzon hoặc được phát thải từ sựđốt cháy nhiên liệu và từ các nhà máy sản xuất axit nitric



Nguồn phát sinh: có hai nguồn chính là tự nhiên và nhân tao.

- Tự nhiên: NO2 được sinh ra từ núi lửa, động đất, cháy rừng, phân hủy xácđộng – thực vật…

- Nhân tạo:

+ Công nghiệp là nguồn phát sinh lượng khí thải NO2 lớn nhất của conngười.Chủ yếu là từ quá trình đốt các nhiên liệu hóa thạch ( than, dầu, khíđốt…), từ dây chuyền công nghiệp ( hàn, cắt kim loại…), từ các hoạtđộng xây dựng,các bãi chôn chất thải rắn, các trạm nhiệt điện và các nhàmáy sản xuất bột giấy…

+ Giao thông vận tải: quá trình đốt nhiên liệu động cơ đốt trong của cácphương tiện giao thông…

+ Sinh hoạt: đun nấu thức ăn, đốt rác thải…



Tính chất vật lý :

- NO2 là chất khí màu nâu đỏ, có mùi xốc, rất độc, dễ hóa lỏng…

- Nhiệt độ sôi ở 210C, nhiệt độ hóa rắn ở -110C

- NO2 ở trạng thái lỏng có màu nâu nhạt nhưng ở trạng thái rắn lại là nhữntinh thể không màu ( Nếu làm lạnh màu nâu sẽ nhạt dần và khi đunnóng cường đô màu sẽ tăng dần)

- NO2 màu nâu có khả năng đime hóa tạo thành N2O4 không màu

2NO2N2O4 ∆H0= -61,71 KJ/mol

 Do đó nhiều chất như P, S, C… cháy dể dàng trong NO2

- NO2 tác dụng với nước tạo ra hỗn hợp gồm axit nitrơ HNO2 và axit nitricHNO3 :

2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3

Vì vậy có thể xem NO2 là anhydric hỗn tạp

- Tác dụng với dung dịch kiềm tạo ra hỗn hợp 2 muối

2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2O

- NO2 là chất có tính oxi hóa mạnh NO2 duy trì sự cháy tốt hơn N2O và

NO khi tác dụng với chất thử tạo thành khí NO theo cơ chế :

có hại đến sức khoẻ con người.

NO 2 là chất khó hoà tan nên nó có thể theo đường hô hấp đi sâu vào phổi gây viêm phổi và làm huỷ hoại các tế bào của phế nang Khi vào được trong phổi, 80 % lượng

NO 2 bị giữ lại gây bị mất ngủ, ho, khó thở hoặc tổn thương cho mắt và dạ dày.  

Khi hàm lượng NOx trong không khí lớn hơn từ 0,5 ÷ 0,7 ppm sẽ làm giảm quá trình quang hợp của thực vật Đây là vấn đề cần phải quan tâm, do quá trình quang hợp của thực vật chính là quá trình tái cung cấp ô xy cho không khí Với nồng độ hiện nay của ô xít ni tơ trong khí quyển, không gây hại trực tiếp đến thực vật, nhưng dưới tác dụng của tia cực tím trong môi trường có hydrocacbon, NO x có thể tạo ra những hợp chất nguy hiểm đối với thực vật gấp hàng ngàn lần so với chính bản thân NO x

Trong không khí môi trường, NO 2 còn tác dụng với nước tạo thành a xít HNO 3 Lượng a xít này sẽ hoà tan trong mưa, tuyết, sương mù và nghiêm trọng hơn khi nồng

độ HNO 3 đủ lớn có thể tạo ra mưa a xít làm huỷ hoại thảm thực vật và ăn mòn các công trình kim loại…

Công nghiệp hoá càng mạnh, đô thị hoá càng phát triển thì nguồn thải gây ônhiễm môi trường không khí càng nhiều, lượng chất thải ra ngày càng nhiều sovới khả năng tự làm sạch của môi trường, áp lực làm biến đổi chất lượng khôngkhí theo chiều hướng xấu càng lớn, yêu cầu bảo vệ môi trường không khí càngquan trọng

Theo số liệu cho thấy, nồng độ trung bình một giờ, cũng như trung bìnhngày của khí NO2 trong không khí ở hầu hết các đô thị Việt Nam đều nhỏ hơnhoặc xấp xỉ trị số tiêu chuẩn cho phép, tức là chưa bị ô nhiễm khí NO2  Tuynhiên ở một số đô thị, khu công nghiệp và các nút giao thông lớn trong đô thị cónồng độ khí NO2 đã vượt quá tiêu chuẩn cho phép (trích Báo cáo hiện trạng môi

trường Việt Nam 2003).

Chất lượng không khí thường thay đổi nhanh theo thời gian Cần tiến hànhquan trắc khí thường xuyên và định kỳ để có thể theo dõi thường xuyên và kịpthời phát hiện rủi ro ô nhiễm môi trường không khí

II.PHƯƠNG PHÁP CHUẨN BỊ MẪU.

- Lặp hệ thống lấy mẫu phù hợp với ví dụ nêu ra ở hình 1 và với mọi yêu cầu đặcbiệt về khối khí đang nghiên cứu Dùng đầu nối bằng thủy tinh nhám ở trướcống thủy tinh sục khí hoặc thủy tinh nối với nhau bằng ống nối làm bằngpolyvinyl clorua hay bằng polytetrafloetylen

Hình 1 – Các ví dụ về dãy lấy mẫu có khả năng xác định nồng độ khối lượng của nitơ oxit trong không khí xung quanh.

- Dùng các pipet (để chuyển một thể tích dung dịch hấp thu phù hợp (vào bìnhhấp thụ khô (10 ml cho kiểu A, 20 ml cho kiểu B và 50 ml cho kiểu C, (xemhình 2).

Hình 2 – Các loại bình hấp thụ phù hợp để lấy mẫu nitơ dioxit

(Các đầu cuối của ống thủy tinh của mỗi ống hấp thụ có thể thiết kế như chỗ nối

nhám dạng hình cầu, hình nón hoặc hình quả ôliu)

- Nối bình hấp thụ với hệ thống lấy mẫu

- Ghi số đọc được trên lưu lượng kế ướt và thời gian bật bơm lấy mẫu Điều chỉnhthiết bị điều tiết dòng khí sao cho đạt tốc độ hút khoảng 0,4 l/min

- Thời gian lấy mẫu là 10 phút đến 2 giờ tùy theo yêu cầu Cần bảo vệ dung dịchhấp thụ khỏi tác dụng của ánh sáng trong quá trình lấy mẫu.

- Khi kết thúc quá trình lấy mẫu, tắt bơm lấy mẫu, ghi số đọc được trên lưu lượngkế và thời gian Tháo bình hấp thụ ra khỏi hệ thống lấy mẫu và trộn lẫn thể tíchdung dịch mẫu bên ngoài ống thủy tinh sục khí với lượng nhỏ dung dịch mẫu ởtrong ống sục khí Sự trộn lẫn được thực hiện bằng cách hút một phần vừa đủqua ống thủy tinh của cái sục khí và sau đó thả ra Động tác này được lặp đi lặplại vài lần Cẩn thận lắp lại ống thủy tinh vào bình hấp thụ và bảo vệ dung dịchmẫu khỏi ánh sáng Để yên dung dịch mẫu khoảng 15 phút

Chú thích – Nói chung, ảnh hưởng của sự bay hơi mẫu có thể bỏ qua khi thờigian lấy mẫu ngắn Tuy nhiên, với quá trình lấy mẫu được kéo dài, lượng dungdịch hấp thụ nhỏ và trong điều kiện không khí khô thì phải tính đến ảnh hưởngcủa sự bay hơi



Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lấy mẫu:

1.Ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng.

- Trong khí quyển các phần tử ô nhiễm chuyển động nhờ có sự khuếch tán phân

tử và khuếch tán rối Sự lan truyền các dòng khí theo hướng từ nơi có áp suấtcao đến nơi có áp suất thấp

a)Tốc độ gió:

- Là tốc độ chuyển động của không khí trong khí quyển, do chêch lệc áp suất củakhông khí giữa các vùng với nhau: Đây là yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến sự lantruyền NO2 Gió không ổn định hướng và tốc độ luôn thay đổi, làm xáo trộn tầnkhí quyển và dẫn đến xáo trộn sự phát tán, pha loãng khí NO2 tromg khí quyển.Thông thường trong cùng một điều kiện như nhau, nếu tốc độ gió càng lớn thìkhả năng phát tán và pha loãng NO2 càng cao

b)Độ ẩm và lượng mưa:

- Độ ẩm không khí là lượng hơi nước chứa trong không khí trong điều kiện bìnhthường, hơi nước chưa trong khí quyển ở trạng thái chưa bảo hòa, gặp trời mưa

độ ẩm không khí tăng lên, nếu trời mưa lâu không khí có thể đạt trạng thái bảohòa Không khí có độ ẩm càng thấp thì khả năng phát tán, pha loãng khí NO2

càng cao và ngược lại Tuy nhiên khi độ ẩm không khí quá cao sẽ giúp cho quátrình sa lắng ướt hoặc các phản ứng hóa học giữa các chất ô nhiễm háo nướcvới hơi nước có trong khí quyển, dẫn đến việc làm giảm nồng độ các chất ônhiễm trong khí quyển nhưng lại làm tăng nồng độ các chất ô nhiễm trongnước mưa VD: NO2 hóa hợp với hơi nước trong không khí tạo thành HNO3.Khi mưa khí NO2 hòa vào nước mưa rơi xuống đất gây ô nhiễm đất và nước

- Khi đi lấy mẫu, độ ẩm không khí cao cũng ảnh hưởng đến kết quả phân tích vì

có độ chính xác không cao

c) Bức xạ mặt trời và độ mây che phủ: Hai yếu tố này ít ảnh hưởng đến quá

trình phát tán chất ô nhiễm

d)Ảnh hưởng của nhiệt độ: Đại lượng biểu thị mức độ nóng hay lạnh của

không khí Nhiệt độ ảnh hưởng đến phân bố nồng độ NO2 trong không khí gầnmặt đất

2.Ảnh hưởng của địa hình đối với sự phân bố chất ô nhiễm:

- Địa hình cao (gò đất, đồi núi, công trình với độ cao không lớn lắm) cũng ảnhhưởng đến khí hậu và sự phân bố NO2 : Không khí ở phía sau các địa hình cao cónồng độ NO2 lớn hơn

3.Ảnh hưởng của nhà và công trình đối với sự phân bố chất ô nhiễm trong không khí.

- Nhà cửa, công trình làm thay đổi trường vận tốc của không khí Ở phía trên côngtrình vận tốc chuyển động của không khí tăng lên, phía sau công trình vận tốc

không khí giảm xuống và đến khoảng cách xa nào đó vận tốc gió mới đạt tới trịsố ban đầu của nó.

Lưu ý:

- Thời gian lấy mẫu từ 10 phút đến 2 giờ

- Do độ bền theo thời gian của dung dịch mẫu bị hạn chế, khoảng thời gian từ lúckết thúc lấy mẫu đến lúc đo không được vượt quá 8 giờ

III.CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH.



NGUYÊN TẮC

- Sự hấp thụ của nitơ dioxit có mặt trong mẫu khí khi đi qua thuốc thử tạo thànhphẩm màu azo trong khoảng thời gian xác định, kết quả tạo thành màu hồngtrong vòng 15 phút

- Đo độ hấp thụ của dung dịch màu ở bước sóng giữa 540 nm và 550 nm bằngphổ quang kế phù hợp (hoặc máy đo màu) và xác định nồng độ khối lượng củanitơ dioxit bằng đường chuẩn xây dựng bằng hỗn hợp khí hiệu chuẩn thu đượctheo kỹ thuật thấm

- Tùy theo trang bị sẵn có ở trong phòng thí nghiệm, trong những trường hợp cụthể chẳng hạn như các phép kiểm tra hàng ngày, thì dùng các dung dịch natrinitrit là thuận tiện Tuy nhiên phương pháp này chỉ có thể được dùng sau khichuẩn hóa đúng bằng cách sử dụng thiết bị thấm

1)Nước không có nitrit (nước không nitrit)

- Nước cất sẵn có để dùng hoặc nước loại ion có thể chứa tạp chất nitrit, do đó cóthể sinh ra màu hồng trong các dung dịch được qui định trong dung dịch hấpthụ, dung dịch kiểm tra màu và chuẩn bị dẫy dung dịch hiệu chuẩn, khi dùng

để điều chế những dung dịch này Bởi vậy, nếu thấy cần thì phải cất lại nướccất trong bộ chưng cất bằng thủy tinh sau khi thêm một tinh thể kalipecmanganat (KMnO4) và một tinh thể bari hydroxit Ba(OH)2 vào và kiểm tralại

2) N – (1 – naphtyl) – etylendiamin dihydroclorua, dung dịch gốc 0,9 g/l

- Hòa tan 0,45 g N – (1 – naphtyl) – etylendiamin dihydroclorua[C10H7NH(CH2)2NH2.2HCl] trong 500 ml nước không nitrit

- Dung dịch bền trong vài tháng nếu như đựng trong lọ thủy tinh màu nâu nút kín

ml Làm nguội dung dịch đến nhiệt độ phòng, thêm 100 ml dung dịch N – (1 –naphthyl) – ethylendiamin dihydroclorua và 10,0 ml axeton (CH3COCH3), lắcđều và làm đầy đến vạch mức bằng nước không nitrit Bảo quản dung dịchhấp thụ ở nhiệt độ thấp hơn 25 oC Dung dịch hấp thụ bền được 3 tháng nếunhư đựng trong chai được nút kín và để trong tối

4) Hỗn hợp khí hiệu chuẩn

- Điều chế ngay trước khi dùng theo kỹ thuật thấm nêu trong ISO 6349, khí

“không” và hỗn hợp khí ít nhất ở 4 mức nồng độ khác nhau của nitơ dioxit baoquát được toàn bộ khoảng làm việc cần thiết

5) Thuốc thử dùng để chuẩn bị đồ thị kiểm tra hàng ngày

a) Nitrit, dung dịch 250 mg/l

- Hòa tan 375 mg natri nitrit (NaNO2) và 0,2 g natri hydroxit (NaOH) vào nướckhông nitrit trong bình định mức có dung tích 1000 ml Làm đầy đến vạch mứcbằng nước không nitrit và lắc đều

- Dung dịch bền ít nhất 3 tháng nếu đựng trong chai được nút kín, 1 ml dung dịchnày chứa 250 g NO2-

b) Nitrit, dung dịch 2,5 mg/l

- Lấy 10,0 ml dung dịch nitrit vào bình định mức có dung tích 1000 ml Làm đầyđến vạch mức bằng nước không nitrit và lắc đều

- Chuẩn bị dung dịch này ngay trước khi dùng

- 1 ml dung dịch này chứa 2,5 g NO2-

c) Dung dịch kiểm tra màu

- Hòa tan 4,0 g p – aminobenzen sunfonamid (sunfanilamid), 10,0 g axit tactric và

100 mg dinatri etylendiamintetraaxetat dihydrat trong 400 ml nước không cónitrit nóng trong bình định mức 500 ml Làm nguội dung dịch đến nhiệt độphòng và hòa tan trong đó 90 mg N – (1 – naphtyl) – etylendiamindihydroclorua Thêm 10,0 ml axeton, lắc và làm đầy đến vạch mức bằng nướckhông nitrit

- Bảo quản dung dịch ở nhiệt độ thấp hơn 25oC Dung dịch bền 3 tháng nếu nhưđựng trong lọ được nút kín và để trong tối

* Thiết bị, dụng cụ

Bao gồm thiết bị thông thường của phòng thí nghiệm và các thiết bị sau:

1 Thiết bị lấy mẫu :

a) Đầu lấy mẫu

- Ống thủy tinh bosilicat, thép không gỉ hoặc ống polytetraflo etylen có đườngkính trong xấp xỉ 6mm và càng ngắn càng tốt, nhưng trong bất kỳ trường hợpnào cũng không dài hơn 2 m, và có đầu hút mẫu khí quay xuống dưới Nếunhư việc dùng đầu lấy mẫu ngắn như vậy mà không thể được thì cần có ốnglấy mẫu phụ gồm đầu lấy mẫu có đường kính trong khoảng 50 mm có ống nối

để nối với hệ thống lấy mẫu và phải dùng một bơm hút khí có tốc độ khoảng 2

m3/giờ (xem hình 1).

b) Cái lọc bông xơ

- Ống thủy tinh bosilicat có đường kính trong ít nhất là 15 mm và có chiều dàikhoảng 80 mm được nhồi lỏng bằng lớp bông xơ đã tẩy trắng nhưng khôngtrong suốt về mặt quang học Nó chỉ là một bộ phận của hệ thống lấy mẫu cầnthiết để loại ozon ra khỏi không khí trước khi không khí đi vào ống sục khí(xem các chất cản trở_cách tiến hành)

c) Bình hấp thụ

- Bình hấp thụ làm bằng thủy tinh bosilicat nối với ống thủy tinh có lỗ xốp đủ mịncho hiệu quả hấp thụ ít nhất đạt 0,95 mà không gây độ giảm áp suất quá lớntrong sử dụng Màng thủy tinh xốp có đường kính lỗ giữa 40 và 60 m là phùhợp; hệ số kiểm tra được xác định theo kiểm tra hiệu quả lưu giữ và hiệu quảhấp thụ không được thấp hơn 0,9 Có ba kiểu bình sục khí có ống thủy tinh xốp

(kiểu A đến kiểu C) được coi là phù hợp được nêu ra ở hình 2 Hiệu quả lưu

giữ và hiệu quả hấp thụ của mỗi một ống thủy tinh sục khí riêng được kiểm tra

ít nhất một lần trong một năm khi dùng hỗn hợp khí chuẩn được điều chế theo

kỹ thuật thấm quy định theo ISO 6349

- Màng thủy tinh bị nhuốm màu có thể được làm sạch nhờ hỗn hợp dung dịch kalidicromat và axit sunfuric đặc hoặc các chất làm sạch thích hợp khác Khi dùnghỗn hợp axit sunfuric dicromat cần tráng kỹ ống thủy tinh với nước khôngnitrit

- Chú thích – Cần tránh để cơ thể tiếp xúc với dicromat và thuốc thử chứadicromat, đặc biệt với hỗn hợp axit sunfuric-dicromat

d)Bẫy

- Bình nón có dung tích 100 ml chứa bông thủy tinh

e) Cái lọc màng.

f) Bơm lấy mẫu và hệ thống điều chỉnh, có khả năng hút không khí với tốc độ

khoảng 0,4l/min trong quá trình lấy mẫu

g) Dụng cụ đo không khí

- Dùng lưu lượng kế ướt hoặc lưu lượng kế có bề mặt biến đổi được bằng thủytinh đã được hiệu chuẩn, hoặc dùng lỗ tới hạn đã được hiệu chuẩn Trong tất cảcác trường hợp, tốc độ hút không khí phải là khoảng 0,4 l/min với sai số  5%.Dùng lưu lượng kế ướt hoặc bọt xà phòng là thuận tiện cho việc kiểm tra hiệuchuẩn lưu lượng kế có bề mặt biến đổi được hoặc lỗ tới hạn

2 Phổ quang kế (hoặc máy đo màu) có khả năng đo độ hấp thụ ở bước sóng

giữa 540 và 550nm và có khả năng dùng các cuvét cho các phép đo các chấtlỏng như nêu ra ở Các cuvét phẳng xếp thành cặp, có độ dài truyền quang 1,0đến 5,0 cm

3 Các cuvét phẳng xếp thành cặp, có độ dài truyền quang 1,0 đến 5,0 cm.