NGHIÊN cứu và THIẾT kế THIẾT bị đo NỒNG độ OZON sử DỤNG TIA cực tím

HCM; 3 PTN linh kiện quang điện, Khoa KH và Công nghệ, Đại học Ritsumeikan, Shiga, Nhật bản; 4ESIEA-Ouest, 38 Rue des Docteurs Calmette et Guérin, 53000 Laval, Pháp; Email: nvhieu@hcmus.

II-P-1.41

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO NỒNG ĐỘ OZON SỬ DỤNG TIA CỰC TÍM

Lê Văn Mến 1 , Lorion Vincent 4 , Nguyễn Huyền Trang 1 , Nguyễn Hữu Trung 1 ,

Nguyễn Thanh Phong 2 và Nguyễn Văn Hiếu 1,3,*

1 Khoa Vật Lý và Vật Lý Kỹ thuật, Trường ĐH Khoa học Tự Nhiên, ĐHQG Tp.HCM;

2 PTN Công nghệ Nano, Đại học Quốc Gia Tp HCM;

3 PTN linh kiện quang điện, Khoa KH và Công nghệ, Đại học Ritsumeikan, Shiga, Nhật bản;

4ESIEA-Ouest, 38 Rue des Docteurs Calmette et Guérin, 53000 Laval, Pháp;

Email: nvhieu@hcmus.edu.vn, lvmen@yahoo.com

TÓM TẮT

Chúng tôi thiết kế và chế tạo hệ thí nghiệm sử dụng tia cực tím và cảm biến để nghiên cứu khả

năng đo nồng độ ozon trong không khí Đây là kỹ thuật mới dựa vào đặc tính phân hủy ozon thành oxy của tia cực tím mà ứng dụng trong việc chế tạo các thiết bị đo lường thông số không khí cho khảo sát môi trường Nhóm nghiên cứu sử dụng 2 nguồn cực tím từ đèn và uvled để xác định sự phân hủy ozon Hệ đo nồng độ ozon được chế tạo dựa trên các linh kiện điện tử,cảm biến chuyên dụng và các ống kín bơm- hút khí để đo được nồng độ ozon theo các đơn vị g/cm 3 , ppm, ppb Trong phần này, chúng tôi trình bày một số kết quả đo đạc nồng độ ozon ban đầu từ nguồn ozon lấy từ đầu ra của máy sục ozon bán trên thị trường Nghiên cứu này có sự hỗ trợ của nhóm nghiên cứu Nhật bản, thực tập sinh Pháp và đối chứng với các thiết bị đo ozon khác có cùng nguyên lý tại phòng thí nghiệm Sau khi hoàn chỉnh về công nghệ kiểm tra về an toàn, thiết bị này sẽ được sử dụng để khảo sát nồng độ ozon trong khu vực nhà máy và khu công nghiệp nơi đang là các nguồn ô nhiễm không khí

Từ khoá: bức xạ cực tím, UVLED, nồng độ ozon, thông số môi trường

GIỚI THIỆU

Về nguồn cực tím và ozon

Tia cực tím (hay tia tử ngoại , tia UV) là sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn ánh sáng nhìn thấy nhưng dài hơn tia X (mắt người không nhìn thấy được), có năng lượng từ 3eV đến 124 eV Phổ tia cực tím có thể chia ra thành tử ngoại gần (có bước sóng từ 380 đến 200 nm) và tử ngoại xa hay tử ngoại chân không (có bước sóng từ

200 đến 10 nm) Khi quan tâm đến ảnh hưởng của tia cực tím lên sức khỏe con người và môi trường, thì phổ của tia cực tím chia ra làm các phần: UVA (380-315 nm), hay gọi là sóng dài hay "ánh sáng đen"; UVB (315-280 nm) gọi là bước sóng trung bình; UVC (ngắn hơn 280 nm) gọi là sóng ngắn và có tác dụng diệt vi khuẩn [1]

Ozon (O3) là một dạng thù hình của ôxy, trong phân tử của nó chứa ba nguyên tử ôxy thay vì hai như thông thường Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn ôzôn là một chất khí có màu xanh nhạt Ozon hóa lỏng màu xanh thẫm ở -112 °C, và hóa rắn có màu xanh thẫm ở -193 °C Ozon có tính ôxy hóa mạnh hơn ôxy, do nó không bền, dễ dàng bị phân huỷ thành ôxy phân tử và ôxy nguyên tử Khí ozon là ozon ở thể khí, nồng độ thấp không rõ màu, nồng độ cao có màu khói lam nhạt [2] Công nghệ ozon thường sử dụng khí ozon và gọi tắt là ozon Nước ozon là ozon đậm đặc ở thể lỏng (có màu xanh lục) Hỗn hợp ozon thường là với không khí hay với nước Do tính ôxy hoá mạnh nên ozon có rất nhiều ứng trong trong thực tế đặc biệt là an toàn vệ sinh thực phẩm, sức khoẻ môi trường: làm sạch không khí, làm sạch nước, khử độc rau quả thực phẩm, tiệt trùng nước sinh hoạt thiết bị, dụng cụ y tế, nuôi trồng thuỷ sản,…

Mặt Trời phát xạ tia cực tím UVA, UVB và UVC, nhưng bởi vì sự hấp thụ của tầng ozon, 99% tia cực tím đến được mặt đất là thuộc dạng UVA Chính đặc tính hấp thụ này tạo cơ sở cho việc đo nồng độ ozon trong không khí của chúng tôi Khi chiếu tia cực tím qua vùng không khí có chứa khí ozon dựa vào độ suy giảm của nguồn tia cực tím chúng ta có thể tính ngược lại nồng độ ozon trong không khí

Các nguyên cứu ở nước ngoài

Hợp tác nghiên cứu của nhóm các nhà khoa học M Degner, N Damaschke, H Ewald và S O’Keeffe, E Lewis ở đại học Rostock của Đức và đại học Limerick của Ai-len đã cho ra đời bộ đo ozon sử dụng đầu dò UVLED và cáp quang đôi để đo nồng độ ozon trong không khí, hệ thống có thang đo rộng (2ppb – 100ppm) nhưng tương đối cồng kềnh bất tiện cho việc xách tay đo đạc [14-16]

Có nhiều nghiên cứu và sản phẩm trên thế giới đo ozon bằng giấy thử tẩm dung dịch hoá học phản ứng với ozon trong không khí và người ta dựa vào màu sắc chỉ thị của những loại giấy này để tính ra được nồng độ ozon Nghiên cứu của nhóm tác giả người Thuỵ Sĩ về việc cải thiện chất lượng giấy thử ozon (phương pháp indigo) để

có thể đo trực tiếp ở môi trường bên ngoài (vì giấy thử tẩm dung dịch thường là KI có thể tẩm thêm hồ tinh bột

sẽ phản ứng với ozon tạo dung dịch Iot chỉ thị màu xám hoặc xanh) nhưng đối với phương pháp này thì độ chính xác không cao vì được xác định bằng mắt đồng thời số liệu đo đạc không được tự động hoá [10]

Một nghiên cứu của tác giả Jacek Majewski ở đại học kỹ thuật Lublin (Balan) đã so sánh các phương pháp

đo ozon khác nhau trong xử lý nước Tác giả có kết luận rằng phương pháp đo sử dụng UVLED có độ tin cậy cao hơn vì sự chính xác và thời gian đáp ứng nhanh hơn các phương pháp khác [27]

Tình hình nghiên cứu trong nước

Trong nước có nghiên cứu về ozon nhưng phần lớn là ứng dụng của nó:

+ Ứng dụng trong nuôi trồng thuỷ hải sản: Đề tài nghiên cứu của TS Nguyễn Văn Hảo năm 2001: “Ứng

dụng khí Ozone bằng thiết bị sản xuất trong nước nhằm cải tiến công nghệ nuôi tôm sú thâm canh tại Tp.Hồ Chí Minh” đã đánh giá tác dụng của khí ozon với vấn đề cải thện chất lượng môi trường ao nuôi, đánh giá tác dụng phối hợp sử dụng công nghệ xử lý ozon và một số công nghệ khác nhằm cải thiện, duy trì chất lượng nước và ổn định năng suất ao nuôi tôm thâm canh

+ Ứng dụng trong khử trùng, y tế: Các nhà khoa học Viện Vật lý – Viện khoa học và Công nghệ Việt nam

đã thành công trong việc nghiên cứu chế tạo tủ khử khuẩn dụng cụ y tế bằng khí ozon, model OMeS-150 Đây là kết quả của dự án sản xuất thử nghiệm cấp Viện khoa học và công nghệ Việt Nam "Nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm tủ khử khuẩn dụng cụ y tế bằng khí ozone" do phòng Vật lý Điện tử - Viện Vật lý thực hiện (2009 - 2010) Dự án đã được nghiệm thu ngày 2/6/2011 và đạt kết quả loại A

+ Và nhiều ứng dụng máy sục ozon rửa rau quả trên thị trường

Qua việc tìm hiểu qua các bài báo và các website các nghiên cứu trong nước và trên thế giới về ozon tác giả nhận thấy là ozon có nhiều ứng dụng cả trên thế giới và đặc biệt là ở nước ta hiện nay, nhất là các ứng dụng trong an toàn vệ sinh thực phẩm và y tế Nhưng dù cho ozon có ứng dụng ở đâu thì vấn đề kiểm soát liều lượng

và đo đạc ozon là hết sức cần thiết để nó không ảnh hưởng tới người sử dụng thiết bị có ozon, môi trường và sức khoẻ cộng đồng

Hiện tại ở Việt Nam chưa sản xuất được thiết bị nào đo được nồng độ ozon trong không khí mà chủ yếu nhập từ nước ngoài với giá rất cao nên vấn đề xây dựng hệ đo ozon trong không khí có thể kiểm soát được nồng

độ của ozon trong các ứng dụng là vấn đề cần thiết

Để đo được nồng độ ozon có nhiều phương pháp đo trong đó sử dụng phương pháp hấp thụ tia UV là phổ biến và hiệu quả nhất vì độ chính xác cao và thời gian đáp ứng nhanh [27], trong đề tài này đề xuất đo bằng tia

UV Lamp và UVLED rồi so sánh những ưu khuyết điểm của từng loại nguồn UV

Trong nghiên cứu này, chúng ta xây dựng và chế tạo được hệ thí nghiệm đo nồng độ ozon trong không khí

sử dụng cảm biến là tia cực tím trong 1 buồng đo có thể tích kiểm soát Cường độ tia cực tím bị bị mất đi, do ozon hấp thụ để biến thành oxy, được cảm biến cực tím đo và đưa vào vi xử lý So sánh cường độ tia cực tím đã mất chúng ta sẽ tính được nồng độ hiện tại của ozon theo định luật hấp thụ ánh sáng Tiếp theo đó, các khảo sát

và hiệu chỉnh được thực hiện nhằm đảm bảo chính xác của phép đo

Trong lĩnh vực này, nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã có một số công bố từ thiết kế cấu trúc uvled, hợp tác phối chế tạo thử nghiệm và ứng dụng khử trùng vi khuẩn ecoli, colifrom sử dụng tia cực tím mà đã được công bố trong nước và quốc tế [5-7]

THỰC NGHIỆM

Nguyên lý đo Ozon

Như chúng ta đều biết ozon sẽ bị hấp thụ bởi tia cực tím (tia UV), dựa vào đặc điểm này ta sẽ đo được nồng độ ozon theo lý thuyết của định luật Beer Lambert:















I

I l

Trong đó:

CO3 : mật độ ozon (molecules/cm3 )

σ : độ hấp thụ truyền qua (cm 2 / molecule)

l : khoảng cách từ nguồn phát đến nguồn thu (cm)

I0 : cường độ sáng khi không có ozon (lumen)

I : cường độ sáng khi có ozon (lumen)

Tuy nhiên, các nhà khoa học môi trường thường sử dụng đơn vi ppm million) hoặc ppb (part-per-billion) để đo giá trị của nồng độ ozon trong công nghiệp được định nghĩa như sau:

Để chuyển từ đơn vị phân tử/ cm3 sang các đơn vị ppb, ppm ta phải sử dụng đến công thức của phương trình trạng thái khí lý tưởng:

RT

PN

Trong đó:

Cair : mật độ không khí (phân tử/cm3 )

P : áp suất khí quyển (atm)

NA : hằng số Avadrago (6,023.1023 phân tử/mol)

R : hằng số khí lý tưởng (82,06 cm 3 atm/ Kmol)

T : nhiệt độ tuyệt đối (K) ( 0 C + 273,15)

Từ phương trình (2) chúng ta thấy rằng để đo được mật độ của không khí cần phải bố trí đo thêm hai đại lượng là nhiệt độ và áp suất, sau đó theo định nghĩa chúng ta sẽ có được:

6

3 x 10

C

C ppm

air

O

9

3 x 10

C

C ppb

air

O

Thay (1) và (2) vào (3) và (4) chúng ta sẽ có được công thức tính nồng độ ozon trong không khí theo đơn

vị ppm và ppb:















I

I l PN

RTx ppm

A

0 6

ln

10















I

I l PN

RTx ppb

A

0 9

ln

10

Như vậy, từ phương trình (5) và (6) chúng ta có nhận xét rằng để đo được nồng độ ozon trong không khí

chúng ta cần đo: P (atm), T (K), I0/I (lumen/lumen ,ampe/ampe hoặc volt/votl) vì : R, NA, , l là hằng số ứng với một hệ đo nhất định

Thiết kế hệ đo và mạch điện tử

Sơ đồ khối thiết bị đo được mô tả như Hình 1 Khi ozon được bơm vào qua một hệ bơm và đồng hồ đo thế

tích Mạch điện tử điều khiển cường độ và thời gian chiếu sáng tia cực tím và khí ozon trong 1 buồng kín Tia cực tím bị hấp thụ bởi ozon khi phân hủy chúng thành oxy và làm cường độ tia uv giảm nhanh Cảm biến tia uv

đo được và truyền về vi xử lý đã được lập trình, chuyển vào máy vi tính cho phần mềm xử lý Qua đó, chúng ta biết được nồng độ ozon lúc đầu và hiện tại

Hình 1 Sơ đồ khối hệ đo ozon trong không khí

Hình 2 Sơ đồ hệ đo sử dụng UVLED

Nhằm tăng độ chính xác của thiết bị đo, kích thước của buồng kín chứa ozon được khảo sát chỉ dài 15cm, đường kính ống trụ 9 cm Sử dụng 1 cảm biến bên trong buồng kín để xác định nhiệt độ bên trong của nguồn

UV Kết thúc một lần đo, khí oxy và ozon còn lại được bơm vào 1 chậu nước như mô tả Hình 2

2.3 Chế tạo và thử nghiệm

Chú thích:

1 Máy phát ozon HO2

2 Board điều khiển AT128

3 LCD hiển thị

4 Bơm khí

5 Adapter UV Lamp

6 Cảm biến thu

7 UV Lamp 254nm

8 Buồng đo

9 Bồn khí ozon thoát ra

Hình 3 Hệ thí nghiệm đo nồng độ ozon đã lắp ráp cho thử nghiệm

Sử dụng các linh kiện điện tử hiện có trên thị trường và các nguồn UV Trong đó, các uvled sử dụng là cấu trúc uvled được hợp thiết kế-tác chế tạo với Nhật bản để thử nghiệm khả năng hấp thụ ozon của tia UV Chúng tôi đã hoàn tất hệ thí nghiệm đo công đoạn rời nhằm khảo sát hoạt động của nguồn UV và độ nhạy của các loại cảm biến Chi tiết các phần thiết bị như mô tả hình 3 Phần bên là chú thích tên gọi các thiết bị rời

Sản phẩm hệ thí nghiệm và phần mềm thu thập dữ liệu

Sản phẩm của hệ đo hoàn chỉnh được đặt bằng khung mica đen dày chắc chắn kích thước 32cm x 45cm x12cm để đảm bảo không có ánh sáng bên ngoài ảnh hưởng đến cảm biến UV làm ảnh hưởng kết quả đo, đồng thời thiết bị nhỏ gọn tránh việc đo đạc thiếu tính chính xác Ngoài ra thiết bị cũng được kiểm tra an toàn bức xạ

và kết quả đánh giá tại Phân viện bảo hộ lao động và bảo vệ môi trường miền Nam cho kết quả trong phạm vi an toàn cho phép của tiêu chuẩn Việt Nam về an toàn theo quyết định 3733/2002/QĐ-BYT của Bộ Y tế

Hình 4 Hệ thí nghiệm đo nồng độ Ozone trong không khí sử dụng tia UV

Hình 4 là hình mặt trước của thiết bị gồm flowmeter điều chỉnh tốc độ dòng khí vào buồng đo, các LED

chỉ báo nguồn và trạng thái sẵn sàng của máy đo, màn hình LCD hiển thị thông tin và kết quả đo đạc Mặt sau

của máy gồm phần công tắc và jack cắm nguồn 220V AC, cổng COM cho phép kết nối máy tính qua phần mềm thu thập dữ liệu, quạt giải nhiệt và các đường khí vào ra máy đo

Hình 5 Giao diện phần mềm thu thập dữ liệu trên máy tính của máy đo

Phần mềm điều khiển giao tiếp máy đo được viết bằng ngôn ngữ C# trên nền NET tương thích hoàn toàn với Windows dễ điều khiển hoạt động gồm các chức năng, nhận và phân tích dữ liệu nhiệt độ, áp suất hệ đo, giá trị nồng độ ozon từ máy đo với các đơn vị khác nhau, đồ thị vẽ theo thời gian thực các giá trị hệ đo, toàn bộ dữ liệu có thể được lưu lại dưới dạng file exel và file ảnh Ngoài ra phần mềm còn tích hợp khả năng tính toán nồng

độ ozon với các số liệu thực do người dùng nhập vàp giúp người đo đạc có thể hiểu rõ quá trình đo và các công

thức tính toán

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Cách lấy số liệu đo đạc

Số liệu được lấy cho mỗi lần đo là 200 mẫu cho việc đọc các giá trị từ cảm biến, giá trị flowmeter thay đổi

từ 1,4 lít/phút; 1 lít/phút; 0,6 lít/phút; 0,4 lít/phút với các giá trị timer của máy phát ozon gồm 10 phút, 20 phút,

30 phút Tức là ứng với mỗi giá trị của flowmeter ta sẽ có 3 số liệu trong các thời gian timer và thời gian đo để

được 1 số liệu nồng độ tối thiểu là 5 phút

Trước khi đo, ta cần hiểu chỉnh offset cho hệ đo nhờ chức năng trên phần mềm, sau khi đo giá trị đo được

ghi vào file exel (*.xls) và hình đồ thị (*.emf) để dễ dàng cho việc ghi nhận và đánh giá kết quả đo

Hình 6 Chuẩn bị và đo đạc tại phòng thí nghiệm BM VLĐT KHTN TP.HCM

Hình 7 Giá trị đo ở tốc độ 1,4l/min trong vòng 10, 20,30 phút với UV Lamp

*Nhận xét: Nồng độ ozon trung bình là khoảng 0,30 g/m3, giá trị đo ổn định

Hình 8 Giá trị đo ở tốc độ 1,4l/min trong vòng 10,20,30 phút với UVLED

*Nhận xét: Nồng độ ozon trung bình là khoảng 0,15 g/m3, giá trị đo ổn định

Hình 7, Hình 8 là dạng số liệu mẫu của các lần đo, các giá trị ozon được tính trung bình cho tất cả các lần

đo ứng với giá trị flowmeter rồi đem so sánh kết quả này với máy đo tại phòng thí nghiệm

So sánh kết quả đo với máy đo chuẩn tại Viện vật lý TP.HCM

Máy Ozone Analyzer BMT 963 của công ty BMT MESSTECHNIK GMBH tại phòng thí nghiệm của bộ môn điện tử ứng dụng thuộc Viện Vật lý TP.HCM có cùng nguyên lý đo với hệ thí nghiệm là đều sử dụng phương pháp hấp thụ tia UV

Hình 9 Nguyên lý máy đo BMT963 Bảng 1 Tổng hợp các kết quả đo đạc của máy đo sử dụng UV Lamp, UVLED so với kết quả lấy trung bình từ

máy BMT963 tại Viện Vật lý TP.HCM

Hình 10 Đồ thị giá trị đo UV Lamp và UVLED của hệ đo và trung bình các kết quả đo bằng máy BMT693 khi

thay đổi flowmeter

Từ số liệu Bảng 1 cho ta đồ thị của Hình 10 với một số nhận xét như sau:

Giá trị đo ozon theo đơn vị g/cm3 của hệ đo cùng quy luật kết quả với máy đo chuẩn Nghĩa là cả máy đo chuẩn và hệ đo đều cho kết quả nồng độ tăng lên khi giảm giá trị flowmwter

Kết quả đo của hệ sử dụng UVLED lệch xa hơn so với UV Lamp là do cường độ chiếu xạ UVLED còn yếu

và công suất còn thấp nên độ nhạy và độ thay đổi với ozon sẽ kém hơn dẫn đến kết quả đo thấp hơn

KẾT LUẬN

Thiết bị đo được chế tạo khá hoàn chỉnh theo nguyên lý và mô hình thiết kế Chúng tôi đã ghi lại được

sự hấp thụ ozon khá rõ rệt của tia cực tím từ 2 nguồn khác nhau là đèn và led Đánh giá thì nguồn uv càng chuyển về UVB thì khả năng hấp thụ của ozon càng lớn Bước sóng phát hiện sự thay đổi lớn nhất và nhạy nhất

là 254nm

*Ưu điểm của hệ đo

Giá thành của hệ đo thấp hơn máy đo chuẩn rất nhiều nên sau khi kiểm định mức độ an toàn cho hệ đo có thể sản xuất và sử dụng Khi đo đạc hệ đo có thể lưu lại các giá trị đo và độ thị giúp người sử dụng không cần phải ghi chép hoặc mất thời gian trong chừng hệ đo, chỉ cần cấp nguồn, thao tác chỉnh zero và cho máy chạy Hệ

đo có thể tích hợp thêm nhiều loại cảm biến để đo và hiển thị thêm các thông số môi trường khác như: độ ẩm, tiếng ồn, khói bụi….giúp cho việc đo đạc nhanh hơn giảm thời gian đo, tiết kiệm chi phí đo đạc và chi phí mua nhiều loại máy đo khác nhau Ngoài ra, hệ đo còn có thể được tích hợp chức năng cài đặt và báo động hoặc ngắt nguồn thiết bị khác với ngõ ra relay khi mức ozon vượt mức cài đặt

* Khyết điểm và hướng khắc phục

Giá trị của hệ đo sử dụng UVLED còn chưa chính xác và chưa thật ổn định vì hệ sử dụng 1 UVLED công suất thấp, để khắc phục điều này tác giả sẽ bố trí thêm hoặc thay loại UVLED có công suất cao hơn vào buồng

đo để tăng tính ổn định cho hệ thí nghiệm Thời gian đáp ứng để có số liệu của hệ đo là tương đối chậm tuy nhiên khi đo các thông số môi trường thì thời gian 15-20’ là chấp nhận được Để lấy được số liệu cần dùng máy tính qua cổng COM đôi lúc sẽ bất tiện, để khắc phục tác giả sẽ thêm module bluetooth hoặc cổng Wifi để máy

đo có thể truyền nhận dữ liệu qua Internet tiện dụng cho việc đo đạc hoặc sử dụng thẻ nhớ để lưu trữ dữ liệu trong máy

GHI NHẬN VÀ CẢM ƠN

Nghiên cứu này được thực hiện một phần từ kinh phí của chương trình nghiên cứu cơ bản của Tp.HCM

(86/HĐ-SKHCN) và dự án hoàn thiện công nghệ chế tạo chipled cực tím (Bộ KH&CN 2014-2016) thực hiện tại Trung tâm NCTK- Khu CNC Tp.HCM và PTN MEMS, Trường Đại học Khoa học tự nhiên (ĐHQG Tp.HCM) Nhóm nghiên cứu xin cảm ơn các đồng nghiệp, giáo sư tại Đại học Ritsumeikan (Nhật bản) và PTN công nghệ bán dẫn (Trung tâm NCTK- Khu CNC Tp.HCM ), Công ty Quang lượng tử Việt-Mỹ (UVP), Bộ môn Điện tử ứng dụng Viện Vật lý TP.HCM, Viện vật lý TP.HCM, Phân viện bảo hộ lao động và bảo vệ môi trường miền Nam đã

về kỹ thuật Trân trọng gửi đến các giáo sư phản biện và đóng góp ý kiến hữu ích nhằm hoàn chỉnh bài báo cáo này

STUDY AND DESIGN THE EQUIPMENT WITH ULTRAVIOLET RADIATION TO

MEASURE OZONE CONCENTRATION

ABSTRACT

The electronic equipment and using ultraviolet sensors was designed and manufactured to measure the concentration of ozone in the air This new technique is based on the characteristics of decomposition of ozone into oxygen that ultraviolet applications in the fabrication of devices measuring air parameters for environmental surveys The research team used 2 kinds of ultraviolet radiation (lamp and uvled) to identify and decompose ozone Measure ozone concentration systems are built based on the specialized electronic components and pump-aspirated closed tube to measure ozone concentrations in proportion ppm In this work, the initial results of the measurements of ozone concentration will be reported This study was cooperation with the research group in Japan and and calibration results on devices with ppm level After completing the technology, this equipment will be used to examine the concentration of ozone from ozone generator, ozone systems in the areas of food safety and green technology to be able to control ozone concentration and in limited doses allow safe

Keywords: ultraviolet radiation, UVLED, ozone concentration, environmental parameters

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Dư Quang Bình (2000), Đo lường điện tử, Giáo trình môn học bộ môn điện tử- Khoa Điện tử Viễn

Thông, Đà Nẵng

[2] Vũ Thế Đảng (2010), Nghiên cứu và chế tạo thiết bị khử vi khuẩn sử dụng led cực tím, Luận văn thạc sĩ

chuyên nhành Kỹ thuật điện tử Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, HCM

[3] KS.Đỗ Mạnh Hà (2010), Cơ sở đo lường điện tử, Bài giảng môn học cơ sở đo lường điện tử, Học viện

công nghệ Bưu Chính Viễn Thông

[4] Nguyen Van Hieu, Journal of Emerging Trends in Engineering and applied sciences, Vol2, No.5,

p576-580 (UK) (Oct., 2011)

[5] Nguyen Van Hieu, Huynh Hoang Trung, The study of doping concentration in ALYGA1-YN block layer

based on Multi Quantum Well of 313nm LED, Journal of Emerging Trends in Engineering and applied sciences, Vol2, No.6, p1054-1058 (UK) (Dec., 2011)

[6] Nguyen Van Hieu, Vu The Dang, Nghiên cứu đèn uvled bức xạ 365nm khử vi khuẩn, Journal of

Technical Education Science (ISSN: 1859-1272), Vol.18 (2011), 46-52

[7] Nguyen Huu Trung,Vu The Dang and Nguyen Van Hieu, The study of shape of electrodes and I-V

characteristics for Ultraviolet LED, Journal of IKEEE.Vol.17,No.3,221-228 (Jul,2013) (ISSN:

1226-7244 ,Print)

[8] Atabek O., Bougeois M T., Jacon M., (1986), “Three-demensional analytical model for the

photodissoation of symmetric triatomics & Absorption and flourescence spectra of ozon”, Journal

Chemistry, pp 84-105

[9] Baba S., Satoh S., Yamabe C (2002), “Development of measurement equipment of half life of ozon”,

Vacuum, 65 ,pp.489-495

[10] Bader H., Hoigné J (1982), “Determination of ozon in Water by the Indigo Method: A Submitted

Standard Method”, ozon: Science and Engineering, 4 , pp.169-175

[11] Cullen P J.(2009) , “Modelling approaches to ozon processing of liquid foods”, Trends in Food Science

and Technology, 20 (2009), p.125-136

[12] Daumont D., Brion J., Charbonnier, Malicet J (1992), “ozon UV Spectrocopy I : Absorption

Cross-Sections at Room Temperature”, Journal of Atmospheric Chemistry 15, pp.145-155

[13] DeMore W.B., Potapoff M (1976), “Comparisons of ozon Determinations by Ultraviolet Photometry

abd Gas-Phase Titration”, Environmental Science and Technology, 10 , pp.897-899

[14] Degner M., Damaschke N., Ewald H., O’Keeffe S., Lewis E (2009), “UV LED-based Fiber Coupled

Optical Sensor for Detection of ozon in the ppm and ppb Range”, IEEE SENSORS 2009 Conference,

EISBN 978-1-4244-5335-1, Christchurch

[15] Degner M., Ewald H., Bramann G., Lochmann S (2006), "Fibre-coupled optical sensor for online

detection of harmful diesel combustion gases in the UV-VIS region", OPTO 2006 Conference, ISBN

3-9810993-0-3, Germany

[16] Degner M., Ewald H (2006) Low cost sensor for online detection of harmful diesel combustion gases

in UV-VIS region”, Photonics in the Auomobile II, ISBN 0-8194-6254-3, France

[17] FreeScale Sermiconductor (2005), “Media Resistant and High Temperature Accuracy Integrated Silicon Pressure Sensor for Measuring Absolute Pressure,On-Chip Signal Conditioned,Temperature

Compensatedand Calibrated”, Datasheet, USA

[18] Griggs M.(1968), “Absorption coefficients of ozon in the ultraviolet and visible regions”, J Chem

Phys 49, pp.857-859

[19] Hudgens E.E., KleindienstT.E., MeElroy F.F., and Ollison W.M (1994),

“A Study of Interferences in ozon UV and Chmiluminescence Monitors, Measurement of Toxic and

Related Air Pollutants”, Air Waste Manage Assoc., pp.405

[20] Johannes Orphal, Kelly Chance (2003), “Ultraviolet and visible absorption cross-sections for

HITRAN”, Journal of Quantitative Spectroscopy &Radiative Transfer,pp 491–504

[21] Johnson T V (2004), “Diesel Emission Control Technology – 2003 in Review”, SAE TECHNICAL

PAPER SERIES, 2004-01-0070

[22] KleindienstT.E ,Hudgens E.E., Smith D.F., McElroy F.F., and Bufalini J.J (1993), “Comparison of chemiluminescence and ultraviolet ozon monitor responses in the presence of humidity and

photochemical pollutants”, Air & Waste, pp 213-222

[23] Loboda O.A., Goncharuk V.V (2009), “Theoretical Research into Interaction of Water Clusters with

ozon”, Journal of Water Chemistry and Technology, Vol 31, No 4,pp 213-219

[24] Meyer C.P., Elsworth C.M., and Galbally I.E (1991), “Water vapor interference in the measurementof

ozon in ambient air by ultraviolet absorption”, Review of Scientific Instruments, 62(1),pp.223-228

[25] Molina L.T., Molina M.J (1986), “Absolute absorption cross-sections of ozon in the 185-350nm

wavelength range”, Journal Geophys Res 91, 14501

[26] Malicet J., Daumont D., Charbonnier J., Parisse C., Chakir A., Brion J (1995), “ozon UV Spectroscopy

II: Absorption Cross-Sections and Temperature Dependence”, Journal of Atmospheric Chemistry 21:

pp.263-273

[27] Majewski Jacek (2012), “Methods for measuring ozon concentration in ozon-treated water”, Przeglad

Elektrotechniczny(Electrical Review), ISSN 0033-2097, R 88 NR 9b

[28] Sholupov S., Pogarev S., Ryzhov V., Mashyanov N., and Stroganov A (2004), “Zeeman Atomic Absorption Spectrometer RA-915+for Direct Determination of Mercury in Air and Complex Matrix

Samples”, Fuel Process Technol.85,pp 473-485

[29] http://www.ozonesolutions.com