bài 2 xác định ozone trong không khí

Phương pháp hấp thu bằng dd KI Phương pháp đo bằng máy - Là phương pháp lấy mẫu chủ động, dùng bơm hút, hấp thu O3 bằng dung dịch KI - Lấy mẫu chủ động nên thường được áp dụng c

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA MÔI TRƯỜNG

Báo cáo nhóm môn

THỰC HÀNH HÓA ỨNG DỤNG

Bài 2

XÁC ĐỊNH OZONE TRONG KHÔNG KHÍ

Ca thực hiện: Ca 1

DANH SÁCH NHÓM

MỤC LỤC

1 Tính toán nồng độ và so sánh nồng độ ozone giữa hai vị trí lấy mẫu? Rút ra kết luận?

Từ

lượng ozone và mật độ quang ta được phương trình đường chuẩn

Thế số vào ta được:

Mẫu đo dãy nhà C:

Impinger 1: A= 0.0502  M1 = 5.16 (mg/L) = 5.16x10-3 (mg/m 3)

Impinger 2: A = 0.0212  M2 = 2.23 (mg/L) = 2.23x10-3 (mg/m 3)

M = M1+M2 = = (mg/m3)

Tương tự như vậy đối với mẫu ngoài đường:

Impinger 1: A = 0.0512  M1 = 5.26 (mg/L) = 5.26x10-3 (mg/m 3)

Impinger 2: A = 0.0222  M2 = 2.33 (mg/L) = 2.33x10-3 (mg/m 3)

(mg/m3)

Nhận xét:

So sánh: Theo kết quả tính toán như trên ta nhận thấy nồng độ ozone đo ở trên vỉa

hè đường Nguyễn Văn Cừ có nồng độ cao hơn trong dãy nhà C thuộc trường ĐH Khoa học tự nhiên Tuy nhiên, nồng độ hai nơi không chênh lệch nhau nhiều

Lượng ozone (M) 0 0.8 1.5 2.3 3 3.8

Đo quang (A) 0 0.063 0.013 0.0224 0.0295 0.0367

2 Nêu ưu và nhược điểm của phương pháp phân tích ozone bằng hấp thu vào dung dịch KI

so với phương pháp phân tích bằng máy đo liên tục So sánh giữa hai phương pháp?

Phương pháp hấp thu bằng dd KI Phương pháp đo bằng máy

- Là phương pháp lấy mẫu chủ động,

dùng bơm hút, hấp thu O3 bằng

dung dịch KI

- Lấy mẫu chủ động nên thường được

áp dụng cho các chương trình lấy

mẫu không liên tục

- Giá thành rẻ, dễ vận hành

- Không cần loại bụi khi lấy mẫu

- Hiệu suất phụ thuộc vào loại

impinger và lưu tốc lấy mẫu

- Là phương pháp lấy mẫu tự động, dựa trên cường độ phát quang hoá học của sản phẩm tạo ra từ ozone và ethylen

- Lấy mẫu liên tục nên có thể đo liên tục nồng độ chất khí

- Thiết bị hiện đại, yêu cầu kỹ thuật cao

- Cần loại bụi để tránh trường hợp bụi tích tụ trong ống lấy mẫu

- Độ chính xác cao

Ưu điểm của phương pháp hấp thu so với phương pháp tự động:

• Giá thành rẻ, dễ vận hành

• Không cần loại bụi khi lấy mẫu

Nhược điểm

• Không áp dụng được trong chương trình lấy mẫu liên tục

• Độ chính xác không cao bằng phương pháp tự động

• Khi vận hành phải hết sức cẩn thận để đảm bảo chất lượng kết quả phân tích

3 Vẽ sơ đồ và nêu nguyên tắc hệ thống lấy mẫu ozone?

Hệ thống lấy mẫu Ozone

Hệ thống gốm 1 máy bơm, 1 bình chứa chất hút ẩm (silicagel), và hai impinger chứa chất hấp phụ KI để thu hồi Ozone trong không khí

Khi máy bơm hoạt động, khí do máy hút sẽ di chuyển trong ống dẫn, đi qua ống hút ẩm để hút hết hơi nước có trong khí, nếu không hơi nước trong không khí sẽ khiến kết quả có sai số âm Khí được hút ẩm sau đó đi vào impinger thứ nhất, và O3 trong khí bị KI hấp phụ Impinger thứ hai có nhiệm vụ hấp phụ tiếp lượng O3 trong không khí mà Impinger thứ nhất chưa kịp hấp phụ (vì lưu lượng khí lớn nên KI không hấp phụ kịp hoặc

KI trong impinger thứ nhất đã bảo hòa Ozone)

4 Nêu đặc điểm của ozone và tại sao cần phải phân tích ozone?

Ozone có công thức phân tử là O3 là một dạng thù hình của oxy, trong phân tử của

nó chưa ba nguyên tử oxy thay vì hai như thông thường

Một số tính chất vật lý của Ozone được trình bày trong bảng 1

Bảng 1: Tính chất vật lý của ozone

Phân tử gam 47,998 g.mol-1

Bề ngoài Khí màu xanh nhạt

Điểm nóng chảy 80,7 K, -192,50C

Điểm sôi 161,3 K, -111,9 0C

Độ tan của ozone phụ thuộc vào nhiệt độ nước và nồng độ ozone ở kha khí: đơn vị

là mg/L hoặc ppm

Bảng 2: Độ tan của ozone

Nguồn: http://www.ozoneapplications.com/info/ozone_properties.htm

Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, ozone là một chất khí có màu xanh nhạt Ozone hóa lỏng màu xanh thẫm ở -1120C, và hóa rắn có màu xanh thẫm ở -1930C Ozone có tính oxy hóa mạnh hơn oxy O3 không bền, dễ dàng bị phân hủy thành oxy phân tử và oxy nguyên tử Ví dụ:

O3 → O2 + O O3 dễ dàng oxy hóa iodua đến iot tự do:

O3 + 2KI + H2O → I2 + O2 + 2KOH Giấy tẩm dung dịch iodua kali và hồ tinh bột (giấy iot tinh bột) chuyển ngay thành màu xanh khi có mặt ozone trong không khí, nhưng nó kém bền hơn oxy, dễ bị phân hủy thành oxy thường theo phản ứng:

2O3 → 3O2 Ozone là một chất độc có khả năng ăn mòn và là một chất gây ô nhiễm chung Nó

có mùi hăng mạnh Nó tồn tại với một tỷ lệ nhỏ trong bầu khí quyển Trái đất Nó có thể được tạo thành từ O2 do phóng tĩnh điện, tia cực tím, ví dụ như trong các tia chớp, cũng như bởi tác động của bức xạ điện từ trường cao năng lượng Ozone được điều chế trong máy ozone khi phóng điện êm qua oxy hay qua không khí khô, tinh khiết Trong thiên nhiên, ozone được tạo thành khi có sự phóng điện trong khí quyển (sấm, sét)

Một số thiết bị điện có thể sản sinh ra ozone mà con người có thể ngửi thấy dễ dàng Điều này đặc biệt đúng với các thiết bị sử dụng điện cao áp như ti vi và máy photocopy Các động cơ điện sử dụng chổi quét cũng có thể sản sinh ozone do sự đánh lửa lặp lại bên trong khối Các động cơ lớn, ví dụ những chiếc được sử dụng cho máy nâng hay máy bơm thủy lực, sản sinh nhiều ozone hơn các động cơ nhỏ

Mật độ tập trung cao nhất của ozone trong khí quyển nằm ở tầng bình lưu (khoảng 20 đến 50 km tính từ mặt đất), trong khu vực được biết đến như là tầng ozone Tại đây, nó lọc phần lớn các tia cực tím từ Mặt trời, là tia có thể gây hại cho phần lớn các loại hình sinh vật trên Trái đất Phương pháp tiêu chuẩn để đo lượng ozone trong khí quyển là sử dụng đơn vị Dobson (DU) Ozone sử dụng trong công nghiệp được đo bằng ppm và phần trăm theo khối lượng hay trọng lượng

Cần phải phân tích ozone bởi vì:

• Ozone là khí nhà kính, gây ảnh hưởng đến sự nóng lên toàn cầu nên cần được quan tâm đến nồng độ ( ozone tầng đối lưu )

• Ozone là khi gây ô nhiễm môi trường, gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người Không khí chứa một lượng rất nhỏ ozone có tác dụng làm cho không khí trong lành Với lượng ozone lớn hơn sẽ gây độc hại với con người

• Ozone là một chất độc có khả năng ăn mòn và là một chất gây ô nhiễm

chung Theo các chuyên gia Mỹ, việc phơi nhiễm ozone không chỉ gây tổn

thương phổi mà còn làm giảm số lượng tế bào miễn dịch quan trọng, khiến

cơ thể dễ bị tấn công bởi các chất độc có trong không khí bị ô nhiễm, nhất

là ở các khu đô thị

• Nếu hít phải khí ozone, nó gây tổn thương các tế bào biểu mô lót của đường

hô hấp, gây viêm, dẫn đến ho, ngứa họng, làm giảm chức năng phổi Từ đó làm cho bệnh hen suyễn, khí phế thũng, viêm phế quản mạn, bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính… nặng lên, làm giảm sức đề kháng của cơ thể với bệnh tật Đối với bệnh nhân bị rung nhĩ do rối loạn nhịp tim, nguy cơ tử vong tăng cao hơn do ô nhiễm ozone

 Cần phải phân tích Ozone để có những đánh giá kịp thời về nồng độ của nó trong không khí xung quanh, từ đó làm cơ sở dữ liệu cho sự ra đời những chính sách hợp

lý để kiểm soát nồng độ ozone trong không khí xung quanh, tránh làm ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người

5 Tại sao cần bọc giấy nhôm cho Impinger trong quá trình lấy mẫu và tốc độ lấy là 0.5 L/min?

Bọc giấy nhôm

Bọc giấy nhôm Impinger là để ngăn hỗn hợp tiếp xúc với ánh sáng Nguyên nhân là:

• Iot dễ thăng hoa trong điều kiện ánh sáng

• Trong điều kiện có ánh sáng, NO2 sẽ tham gia phản ứng quang hóa tạo ra O3, làm nồng độ O3 tăng lên:

NO2 + hν → NO +O•

O•+ O2 + M → O3 + M

Tốc độ lấy mẫu

Tốc độ lấy mẫu là 0.5 l/min vì nếu nhanh hơn O3 sẽ không có thời gian phản ứng với KI còn nếu chậm hơn, thời gian lấy mẫu kéo dài sẽ tăng khả năng I2 bị oxy hóa

6 Những điều nào trong quá trình thực nghiệm theo em dễ mắc sai số nhất đến kết quả? Nêu và giải thích ít nhất 3 điều kiện?

Trong quá trình thực nghiệm sẽ dễ mắc sai số đến kết quả nhất gồm:

Quá trình lấy mẫu

• Dung dịch hấp thu không hoàn toàn do hệ sô hấp thu không bao giờ đạt 100%

• Dung dịch hấp thu không tinh khiết, giảm hiệu suất hấp thu

• Bọc giấy bạc không kỹ dẫn đến lượng ozone hấp thu bị phân hủy

Quá trình xử lý mẫu

Khi xử lý mẫu, thao tác chuyển mẫu từ Impinger sang bình đình mức rất dễ gây ra sai số do các vấn đề:

• Chuyển mẫu không hoàn toàn Chất phân tích vẫn còn dính lại trên Impinger sau khi lấy

• Mất mẫu do rơi, tràn

Phân tích mẫu

• Dung dịch đem đo quang có lẫn các chất ảnh hưởng, cặn lơ lửng hay các bọt khí nhỏ dẫn đến kết quả đo quang bị sai

• Trường hợp khác là khi lau ống chứa mẫu không sạch, dẫn đến vẫn còn đọng lớp mẫu, lớp hơi nước phìa ngoài thành, gây sai số khi đo