1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp

25 10 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 25
Dung lượng 1,7 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

Hiện nay trên thế giới có nhiều nghiên cứu liên quan tới vấn đề chế tạo cảm biến nhạy với các thông số môi trường nước và xây dựng hệ thống có khả năng đo nhiều thông số trong một lần đo

Trang 1

1

PHẦN I THÔNG TIN CHUNG

1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

BÁO CÁO TỔNG KẾT KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI KH&CN

CẤP ĐẠI HỌC QUỐC GIA

Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp

Mã số đề tài: QG.15.11

Chủ nhiệm đề tài: TS Phạm Văn Thành

Hà Nội, 2018

Hà Nội, 2017

Trang 2

2

PHẦN I THÔNG TIN CHUNG

1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp

Tiếng Anh:Study and design of a processing data system in order to measure environmental

parameters of water and evaluate its polluted state in urban and industrial areas

1.2 Mã số: QG 15-11

1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài

TT Chức danh, học vị,

họ và tên Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề tài

1 TS Phạm Văn Thành Trường Đại học Khoa học

1.4 Đơn vị chủ trì: Khoa Vật lý – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN

1.5 Thời gian thực hiện:

1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 02 năm 2015 đến tháng 02 năm 2017

1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng 12 năm 2017

1.5.3 Thực hiện thực tế: từ tháng 02 năm 2015 đến tháng 12 năm 2017

1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): không

(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý)

1.7 Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 250 triệu đồng

PHẦN II TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

(Viết theo cấu trúc một bài báo khoa học tổng quan từ 6-15 trang)

1 Đặt vấn đề

Ô nhiễm môi trường nước đang là vấn đề cấp thiết hiện nay trên thế giới do cuộc cách mạng công nghiệp toàn cầu, nước bị ô nhiễm gây ra các ảnh hưởng tiêu cực đối với sức khỏe cộng đồng như gây các bệnh về hô hấp, da liễu, các bệnh truyền nhiễm, ung thư,… Do đó, việc đánh giá hiện trạng môi trường nước là rất quan trọng để tìm ra giải pháp khắc phục tốt nhất, giảm ảnh hưởng tới mức tối thiểu tới sức khỏe con người Hiện nay trên thế giới có nhiều nghiên cứu liên quan tới vấn

đề chế tạo cảm biến nhạy với các thông số môi trường nước và xây dựng hệ thống có khả năng đo nhiều thông số trong một lần đo Nhóm tác giả Song-Liang Cai sử dụng polime trộn với terbium (III) để phát hiện nồng độ Fe+3

trong nước [1] Nhóm tác giả Haijiang Tai đã trình bày về hệ thống thông minh đo độ đục của nước sử dụng các LED hồng ngoại làm bộ phát và cảm biến dựa trên vật liệu silicon làm bộ thu với góc phản xạ 90o, khoảng đo là từ 0 đến 100 NTU với giá thành rẻ [2] Việc thiết kế và chế tạo một hệ cảm biến với các thông số có thể đo được như pH, lượng oxi hòa tan

Trang 3

3

DO, độ dẫn của nước dựa trên vật liệu cấu trúc nano bán dẫn RuO2 đã được chế tạo thành công bởi nhóm tác giả Serge Zhuiykov [3, 4]; đồng thời, nhóm tác giả R Martínez-Máñez trình bày về hệ cảm biến có thể đo nhiều thông số của môi trường nước như pH, lượng oxi hòa tan, độ đục và độ dẫn dựa trên công nghệ màng có độ dày lớn[5] Hơn thế nữa, nhóm tác giả R Yue đã xây dựng thành công một hệ đo có khả năng thu thập các thông số môi trường nước bao gồm độ đục, pH, mật

độ oxi trong nước và truyền dữ liệu thu được qua mạng không dây về máy chủ theo thời gian thực [6] Những nghiên cứu này cho thấy rằng hướng nghiên cứu các cảm biến đo thống số môi trường nước là một hướng nghiên cứu hấp dẫn và khả thi; đồng thời việc nghiên cứu một hệ thống có khả năng đo đạc, thu thập và đánh giá nhiều thông số môi trường nước theo thời gian thực đã được thực hiện thành công và hoàn toàn có khả năng triển khai nghiên cứu này ở Việt Nam nhằm giảm giá thành sản phẩm và làm chủ công nghệ chế tạo một thiết bị hiện đại, hướng tới phục vụ cho việc quan trắc môi trường nước theo thời gian thực

Hiện nay, đã và đang có một số đề tài nghiên cứu trong nước về các hệ đo thông số môi trường nước, ví dụ như các sản phẩm máy đo độ dẫn điện dung dịch SCM-2000A, máy đo độ mặn SM-802, máy đo PH-1299, máy đo và điều khiển PH: PHC-62K,… của phòng điện tử ứng dụng, phân viện Vật lý thành phố Hồ Chí Minh; máy đo nồng độ oxy hòa tan và nhiệt độ DOT-01 của viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam,… Tuy nhiên các sản phẩm này chủ yếu đo 1 thông số môi trường nước và chưa có khả năng thu thập thông số theo thời gian thực Trong nghiên cứu này này, nhóm nghiên cứu tập trung nghiên cứu chế tạo một hệ thống có khả năng đo nhiều thông số một lúc, đồng thời có khả năng thu thập và đánh giá các thông số môi trường đo được theo thời gian thực, từ đó cảnh báo được tình trạng ô nhiễm của môi trường nước dựa theo các tiêu chuẩn nước thải Việt Nam Đề tài cũng sẽ tập trung nghiên cứu và tự chế tạo một

số loại cảm biến như cảm biến đo độ dẫn của nước từ đó tính ra tổng lượng chất rắn hòa tan (TDS)

và cảm biến đo độ đục của nước, đồng thời nghiên cứu thiết kế hệ thống để có thể kết nối các cảm biến lại với nhau dùng để đo nhiều thông số theo thời gian thực

2 Mục tiêu

Ô nhiễm môi trường nước là một vấn đề đang rất bức thiết hiện nay ở các thành phố lớn và các khu công nghiệp của nước ta và ảnh hưởng rất tiêu cực tới sức khỏe cộng đồng Việc khảo sát tình trạng ô nhiễm của môi trường nước là rất quan trọng và mang tính quyết định tới vấn đề xử lý dứt điểm ô nhiễm; do đó một hệ thống có khả năng đo đạc, khảo sát và cảnh báo tình trạng ô nhiễm môi trường nước là rất cần thiết

Nội dung đề tài tập trung trình bày việc nghiên cứu và xây dựng một hệ thống dựa trên các vi

xử lý và các cảm biển độ nhạy cao có khả năng đo đạc, thu thập và cảnh báo tình trạng ô nhiễm môi trường nước, nhất là môi trường nước tại thành phố Hà Nội và các vùng phụ cận

Mục tiêu cụ thể của đề tài

- Nghiên cứu các phương pháp và cảm biến có khả năng đo đạc các thông số của môi trường nước

- Chế tạo một số loại cảm biến đo thông số của môi trường nước

- Nghiên cứu, xây dựng một hệ thống có thể thực hiện đo đạc và thu thập các thông tin về môi trường nước như nhiệt độ, pH, độ đục, tổng lượng chất rắn hòa tan …., từ đó có thể cảnh báo tình trạng ô nhiễm của môi trường nước theo thời gian thực dựa theo các tiêu chuẩn nước thải của Việt Nam

3 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu các thông số cần đo của môi trường nước, qua đó xác định được các thông số thông dụng cần đo là nhiệt độ, pH, độ đục, độ dẫn có khả năng đo được liên tục

Trang 4

4

- Dựa trên nguyên lý hoạt động của các loại cảm biến, đã chế tạo thành công các loại cảm biến pH,

độ đục, độ dẫn độ chính xác cao

- Thiết kế chế tạo và kiểm tra hoạt động của hệ thống với từng thông số riêng lẻ gồm nhiệt độ, pH,

độ dẫn, độ đục, hiệu chỉnh hệ thống và đưa vào hoạt động trong thực tế

- Nghiên cứu khả năng thu thập dữ liệu và tự động cảnh báo khi có một hoặc nhiều thông số vượt chuẩn

4 Tổng kết kết quả nghiên cứu

- Sản phẩm khoa học: Công bố 01 bài báo tạp chí qu ốc tế ISI; 01 bài báo tạp chí trong nước,

02 báo cáo hội nghị quốc tế

- Sản phẩm đào tạo: 01 Thạc sỹ, 02 Cử nhân

5 Đánh giá về các kết quả đã đạt được và kết luận

5 1 Thiết kế, chế tạo và khảo sát một số loại cảm biến đo thông số môi trường nước gồm

độ dẫn, pH, độ đục

5.1.1 Nghiên cứu chế tạo và khảo sát hoạt động cảm biến đo độ dẫn trong nước

Độ dẫn của dung dịch thể hiện khả năng có thể dẫn điện của dung dịch Đo độ dẫn của dung dịch là

đo số lượng ion tự do dịch chuyển trong dung dịch Các loại cảm biến đo độ dẫn của nước được chia thành 3 loại chính: sử dụng 2 điện cực (Hình 1(a)), sử dụng 4 điện cực (Hình 1(b)) và sử dụng cuộn dây (Hình 1(c))[7]

Do những ưu điểm của cảm biến dùng 2 điện cực là đơn giản, dùng tín hiệu xoay chiều AC nên có thể đo được độ dẫn của dung dịch độ tinh khiết cao, giảm được hiện tượng điện phân dung dịch và

ăn mòn điện cực, cấu trúc này được nhóm nghiên cứu sử dụng để chế tạo cảm biến đo độ dẫn của nước[5]

Điện cực của cảm biến sử dụng màng platinum chế tạo bằng phương pháp phún xạ trên đế SiO2/Si[8], độ dày của màng platinum đạt được khoảng 100nm, độ dẫn củamàng đạt được là

Hình 1 Các loại cảm biến đo độ dẫn: (a) Sử dụng 2 điện cực, (b) sử dụng 4 điện cực, và (c) sử

dụng cuộn dây

Trang 5

Trong đó V2 là biên độ điện áp AC trên 2 bản cực, V là biên độ điện áp AC đặt vào mạch được giữ

giá trị không đổi là 500 mVp-p,R 1 = 11.94 kΩ, R 2 = 473.5 kΩ(Hình 2 (b)) Độ dẫn của dung dịch EC=σ, đơn vị S/cm, được tính theo công thức:

1

a S

Hình 2 (a) Quy trình chế tạo cảm biến đo độ dẫn, (b) mạch điện khảo sát độ nhạy cảm của cảm

biến.

Hình 3 Sự phụ thuộc tuyến tính của độ dẫn dung dịch đo được bởi cảm biến vào nồng độ dung

dịch NaCl với nồng độ (a) 0-10 ppm, (b) 0-100 ppm và (c) 0-2000 ppm

Trang 6

6

Độ nhạy của cảm biến được khảo sát với dung dịch muối NaCl với nồng độ thay đổi từ 0-2000 ppm (mg/L) Hình 3 thể hiện sự phụ thuộc tuyến tính của giá trị σ tính bởi công thức (2) vào nồng độ của dung dịch NaCl Kết quả cho thấy có sự phụ thuộc tuyến tính cao của σ vào nồng độ của NaCl với R2= 0.9827-0.9962

5.1.2 Nghiên cứu chế tạo và khảo sát hoạt động của cảm biến đo pH

pH là chỉ số thể hiện tính acid hoặc tính bazơ (tính kiềm) của dung dịch Giá trị pH là chỉ số biểu diễn nồng độ của ion Hiđrô (+1) trong dung dịch được tính bởi công thức[10]:

Hình 4 Quy trình chế tạo thanh nano ZnO làm bộ phận nhạy pH của cảm biến pH-EGFET

Để đo giá trị pH trong dung dịch thông thường dùng 2 phương pháp chính là điện cực thủy tinh (Glass electrode) [10] và transistor trường có cực cổng nhạy ion – pH-ISFET (Ion sensitive Field – Effect Transistor) [11] Cấu trúc transistor trường cực cửa mở rộng (extended gate field effect transistor -EGFET) là một cấu trúc khác của ISFET sử dụng một FET đã được chế tạo sẵn cách li với môi trường hóa chất kết nối cực cổng (Gate) với một màng nhạy pH được nhúng vào dung dịch [12, 13] Trong thời gian gần đây, sử dụng các cấu trúc nano làm bộ phận cảm biến của cấu trúc pH-EGFET đã và đang được quan tâm nghiên cứu như sử dụng màng mỏng TiO2 chế tạo bằng phương pháp sol-gel [14], màng mỏng V2O5[15], màng AlN/SiO2[16], cấu trúc silicon rỗng (PSi) [17]…Đặc biệt, cấu trúc nano của ZnO được quan tâm nghiên cứu làm bộ phận nhạy pH với ưu điểm là ít độc, độ nhạy cao, nhiệt độ chế tạo thấp [12, 13, 18, 19]

Trong đề tài này, nhóm nghiên cứu tập trung nghiên cứu chế tạo thanh nano ZnO sử dụng phương pháp thủy phân nhiệt (Hydrothermal process) mọc trên mạch in PCB FR4 (Printed circuit board) phủ đồng có độ dày 35 μm làm bộ phận cảm biến pH của cấu trúc EGFET Đặc biệt, thanh nano ZnO được mọc trực tiếp trên mạch in Cu/PCB dựa trên hiệu ứng pin Galvanic ở nhiệt độ thấp mà không cần lớp trung gian giúp quy trình chế tạo đơn giản [20] Quy trình chế tạo thanh nano ZnO được thể hiện như Hình 4

Trang 7

7

Hình 5 Ảnh SEM của thanh nano ZnO mọc trên đế PCB bọc Al trong (a) 1h, (b) 3h, (c) 7 h, và (d)

không bọc nhôm 7 h as reference

Hình 5 thể hiện ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) của thanh nano ZnO mọc trên đế Cu/PCB có bọc phoi Al (Hình 5(a)-(c)) và không bọc phoi Al (Hình 5(d)) Kết quả cho thấy thanh nano ZnO

đã mọc thành công trên đế Cu/PCB có dạng hình dạng trụ lục giác với đầu nhọn (hexagonal columnar) Hình dạng này của thanh nano ZnO phù hợp với các kết quả đã được báo cáo trước đây [20, 21] Đường kính của thanh nano ZnO đạt được khoảng 50~200 nm cho 1 h, 160~210 nm với thời gian nuôi là 3h và tăng lên 170~250nm với thời gian nuôi 7h Từ kết quả ảnh SEM có thể nhận thấy rõ sự khác biệt khi có và không có phoi Al Trường hợp không có phoi Al, các thanh nano ZnO

có xu hướng mọc tự do với mật độ thấp Khi có sử dụng phoi Al, các thanh ZnO mọc đồng đều với mật độ cao do hiệu ứng Galvanic đã được báo cáo bởi Z Zheng[20]

Hình 6 thể hiện phổ nhiễu xạ tia X (XRD) của các thanh nano ZnO mọc trực tiếp trên đế Cu/PCB khi có bọc và không bọc phoi Al Các phổ XRD xuất hiện các đỉnh (100), (002), (101), (102), (110), and (103) tương ứng với cấu trúc hexagonal wurtzite của ZnO (JCPDS card, No 36-1451),hai đỉnh khác xuất hiện tại 43.3o

và 50.5o tương ứng với Cu/PCB [21, 22] Kết quả này cho thấy thanh nano ZnO đã mọc thành công trên đế Cu/PCB ở nhiệt độ thấp với mật độ cao dựa trên hiệu ứng Galvanic

mà không cần sử dụng lớp trung gian

Thanh nano ZnO mọc thành công trên đế Cu/PCB được sử dụng làm bộ phận nhạy H+ của cảm biến pH-EGFET Nguyên lý cảm nhận ion H+ của thanh nano ZnO dựa trên mô hình site-binding [23]

Trong mô hình này, thế bề mặt (ϕ s) phụ thuộc vào vật liệu của phần nhạy H+ và nồng độ H+ hay pH của dung dịch thể hiện như phương trình sau [12, 16]:

Trang 8

8

Với N s là mật độ bề mặt, K b và K a là hằng số cân bằng điểm axít và bazơ, C DL là điện dung được tuyến tính hóa tính bởi mô hình Gouy–Chapman–Stern

Hình 6 Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) của thanh nano ZnO mọc trên đế Cu/PCB có bọc phoi Al với

thời gian mọc (a) 1h, (b) 3h, (c) 7h, và không bọc phoi Al với thời gian mọc 7h

Hình 7 Sơ đồ mạch điện khảo sát đặc trưng của cảm biến pH-EGFET sử dụng thanh nano ZnO

phụ thuộc trực tiếp vào giá trị pH của dung dịch

Trang 9

9

trong 7 h làm phần nhạy pH (Hình nhỏ thể hiện sự phụ thuộc tuyến tính của VG vào giá trị pH tại IDS = 200 μA và VD = 0.3 V);(b)đặc trưng IDSphụ thuộc vào VDcủa cảm biến pH-EGFET (Hình nhỏ

thể hiện sự phụ thuộc tuyến tính của I DS tại vùng bão hòa với V G =3V)

Thanh nano ZnO mọc trên đế Cu/PCB với thời gian mọc 7h được sử dụng làm cảm biến pH cấu trúc EGFET do có chất lượng tốt nhất.Hình 8 (a) thể hiện đặc trưng IDS phụ thuộc vào VG của cảm biến pH-EGFET được chế tạo khi giá trị pH của dung dịch thay đổi từ 4 đến 12 Kết quả cho thấy thế ngưỡng của cấu trúc pH-EGFET bị tăng lên khi pH tăng Độ nhạy của cảm biến được tính dựa trên hồi quy tuyến tính tại giá trị IDS = 200 μA Kết quả thu được độ nhạy là 15.4 mV/pH.Hình 8 (b) thể hiện đặc trưng IDS phụ thuộc vào VD của cảm biến pH-EGFET Kết quả cho thấy khi pH tăng, giá trị của IDS tại vùng bão hòa giảm do sự tăng của thế ngưỡng VT Độ nhạy tại vùng bão hòa của cảm biến đạt được 0.26 (μA)1/2/pH dựa trên phương trình (7)

5.1.3 Nghiên cứu chế tạo và khảo sát hoạt động của cảm biến đo độ đục

Độ đục là hiện tượng đục của một môi trường chất lỏng và được định lượng bởi cường độ ánh sáng

bị tán xạ bởi các hạt lơ lửng Nhằm mục đích kiểm định chất lượng nước, hiệp hội AWWA (American Water Works Association) đã định nghĩa độ đục như một phép đo không đặc hiệu của một số hạt vật liệu không tan được có trong nước, bao gồm đất sét, bùn, tảo, các vật chất hữu cơ và các chất vô cơ khác [24] Phép đo độ đục không đo trực tiếp nồng độ các hạt lơ lửng trong nước mà

đo sự tán xạ ánh sáng gây ra bởi các hạt đó

Ánh sáng tán xạ có thể đo được bằng một hoặc vài cảm biến quang đặt ở những vị trí α=90o

(Tán

xạ khuếch tán),α<90o(Tán xạ phía trước), α>90o (Tán xạ phía sau) góc so với hướng của chùm tia tới Trong đó, phương pháp đo tán xạ khuếch tán α=90ocó ưu điểm là ít ảnh hưởng bởi độ lớn của hạt lơ lửng, ánh sáng nhiễu và nhiệt độ [2] Trong nghiên cứu này, phương pháp đo ánh sáng tán xạ khuếch tán theo chuẩn ISO 7027 sẽ được sử dụng để chế tạo cảm biến đo độ đục

Hình 9 Nguyên tắc hoạt động của cảm biến đo độ đục sử dụng phương pháp đo tán xạ khuếch tán

α=90 o

Nguyên tắc đo độ đục sử dụng phương pháp đo tán xạ khuếch tán α=90o

thể hiện như Hình 9 Ánh

sáng đến (Incident beam) có cường độ I 0, khi chùm sáng đến gặp môi trường nước có độ đục T sẽ

có chùm tia tán xạ (scattered light) tại góc 90o

cường độ I R được tính theo công thức:

Trang 10

Bảng 1 thể hiện tính năng và một số ứng dụng cơ bản của LED hồng ngoại Osram SFH4550 Do góc phát xạ hẹp ±3o

và bước sóng phát xạ hồng ngoại λ = 860 ±10 nm phù hợp với chuẩn ISO 7027 cho hệ đo độ đục của nước, LED hồng ngoại Osram SFH4550 phù hợp để sử dụng làm nguồn phát cho cảm biện đo độ đục

Hình 10 (a) Sơ đồ nguyên lý và (b) cảm biến độ đục Bảng 1 Tính năng và ứng dụng của LED hồng ngoại Osram SFH4550[25]

LED hồng ngoại công suất cao Đèn hồng ngoại cho camera

Góc phát xạ hẹp ±3o

Truyền dẫn dữ liệu Mật độ phát xạ cao Sử dụng trong các cảm biến khói Bước sóng phát xạ đỉnh λ 860 ±10 nm

Hình 11 Tần số tín hiệu ra của TCS3200 phụ thuộc vào độ đục của dung dịch

Trang 11

11

Cảm biến màu TCS3200 được chọn sử dụng làm bộ đo cường độ tia tán xạ tại góc 90o do cảm biến này có khả năng đo được ánh sáng với bước sóng từ 450 nm đến 1100 nm phù hợp với bước sóng

do LED hồng ngoại Osram SFH4550 sử dụng làm bộ phát [26] Đặc biệt, cảm biến màu TCS3200

có khả năng chuyển đổi trực tiếp cường độ sáng tới thành tần số của xung vuông ở đầu ra, chức năng này giúp việc đo cường độ ánh sáng tới dãy photodiode dễ dàng hơn khi xử dụng bộ vi xử lý Cảm biến TCS3200 có 4 bộ lọc màu phụ thuộc vào giá trị S2 và S3: màu đỏ red (S2=S3=Low), màu xanh blue (S2=Low, S3=High), màu xanh green (S2=High, S3=Low), và toàn dải (S2=S3=High) Trong nghiên cứu này, do ánh sáng của Led hồng ngoại có bước sóng 860±10 nm, bộ lọc màu đỏ (S2=S3=Low) của TCS3200 sẽ được sử dụng nhằm loại bỏ nhiễu tại các vùng ánh sáng khác Hình 11 thể hiện sự phụ thuộc tuyến tính của tần số đầu ra của bộ thu TCS3200 vào độ đục của dung dịch khi dòng nuôi của LED hồng ngoạiOsram SFH4550 thay đổi từ 10 mA đến 30 mA (R2=0.9956~0.9984) Độ nhạy của cảm biến thu được là 7.04, 18.3 và 29.03 Hz/NTU tương ứng với dòng chạy qua LED 10, 20 và 30 mA Kết quả này cho thấy cảm biến độ đục được chế tạo này phù hợp để xây dựng bộ đo độ đục hoàn chỉnh

5.1.4 Tổng kết thông số các cảm biến được chế tạo

Bảng 2 Tổng kết thông số các cảm biến được chế tạo

1 Cảm biến độ dẫn – TDS 0 ~ 10 ppm 2,584 µS/cm.ppm

0 ~ 100 ppm 1,901 µS/cm.ppm

0 ~ 2000 ppm 1,367 µS/cm.ppm

2 Cảm biến pH 4 ~ 12 pH 15,4 mV/pH tại vùng tuyến tính

0.26 (μA)1/2/pH tại vùng bão hòa

3 Cảm biến độ đục 0 ~ 1000 NTU 7,04 Hz/NTU với dòng 10 mA

18,3 Hz/NTU với dòng 20 mA 29,03 Hz/NTU với dòng 30 mA

5.2.Nghiên cứu chế tạo hệ thống đo các thông số nhiệt độ, pH, độ dẫn, độ đục của môi trường nước, hệ thống có khả năng cảnh báo khi có một hoặc nhiều thông số vượt chuẩn

5.2.1 Sơ đồ khối hệ thống

Trang 12

V AC

V 2-AC

PA1 (ADC1) PA0 (ADC0)

PD6 (ICP1)

PD1 (TXD)

PB0

PD7

Ngày đăng: 21/10/2021, 10:05

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình. 1. Các loại cảm biến đo độ dẫn: (a) Sử dụng 2 điện cực, (b) sử dụng 4 điện cực, và (c) sử dụng cuộn dây  - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 1. Các loại cảm biến đo độ dẫn: (a) Sử dụng 2 điện cực, (b) sử dụng 4 điện cực, và (c) sử dụng cuộn dây (Trang 4)
Hình. 3. Sự phụ thuộc tuyến tính của độ dẫn dung dịch đo được bởi cảm biến vào nồng độ dung dịch NaCl với nồng độ (a) 0-10 ppm, (b) 0-100 ppm và (c) 0-2000 ppm - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 3. Sự phụ thuộc tuyến tính của độ dẫn dung dịch đo được bởi cảm biến vào nồng độ dung dịch NaCl với nồng độ (a) 0-10 ppm, (b) 0-100 ppm và (c) 0-2000 ppm (Trang 5)
Hình. 2. (a) Quy trình chế tạo cảm biến đo độ dẫn, (b) mạch điện khảo sát độ nhạy cảm của cảm biến. - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 2. (a) Quy trình chế tạo cảm biến đo độ dẫn, (b) mạch điện khảo sát độ nhạy cảm của cảm biến (Trang 5)
Hình. 4. Quy trình chế tạo thanh nano ZnO làm bộ phận nhạy pH của cảm biến pH-EGFET - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 4. Quy trình chế tạo thanh nano ZnO làm bộ phận nhạy pH của cảm biến pH-EGFET (Trang 6)
Hình. 5. Ảnh SEM của thanh nano ZnO mọc trên đế PCB bọc Al trong (a) 1h, (b) 3h, (c) 7h, và (d) không bọc nhôm 7 h as reference  - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 5. Ảnh SEM của thanh nano ZnO mọc trên đế PCB bọc Al trong (a) 1h, (b) 3h, (c) 7h, và (d) không bọc nhôm 7 h as reference (Trang 7)
Hình. 6. Phổ nhiễu xạ ti aX (XRD) của thanh nano ZnO mọc trên đế Cu/PCB có bọc phoi Al với thời gian mọc (a) 1h, (b) 3h, (c) 7h, và không bọc phoi Al với thời gian mọc 7h  - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 6. Phổ nhiễu xạ ti aX (XRD) của thanh nano ZnO mọc trên đế Cu/PCB có bọc phoi Al với thời gian mọc (a) 1h, (b) 3h, (c) 7h, và không bọc phoi Al với thời gian mọc 7h (Trang 8)
Hình. 7. Sơ đồ mạch điện khảo sát đặc trưng của cảm biến pH-EGFET sử dụng thanh nano ZnO làm phần nhạy pH - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 7. Sơ đồ mạch điện khảo sát đặc trưng của cảm biến pH-EGFET sử dụng thanh nano ZnO làm phần nhạy pH (Trang 8)
Hình. 9. Nguyên tắc hoạt động của cảm biến đo độ đục sử dụng phương pháp đo tán xạ khuếch tán α=90o  - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 9. Nguyên tắc hoạt động của cảm biến đo độ đục sử dụng phương pháp đo tán xạ khuếch tán α=90o (Trang 9)
Hình. 8. (a) đặc trưng IDSphụ thuộc vào VGcủa cảm biến pH-EGFET sử dụng thanh nano ZnO mọc trong 7 h làm phần nhạy pH (Hình nhỏ thể hiện sự phụ thuộc tuyến tính của VG vào giá trị pH tại  I DS = 200 μA và VD = 0.3 V);(b)đặc trưng IDSphụ thuộc vào VDcủa cả - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 8. (a) đặc trưng IDSphụ thuộc vào VGcủa cảm biến pH-EGFET sử dụng thanh nano ZnO mọc trong 7 h làm phần nhạy pH (Hình nhỏ thể hiện sự phụ thuộc tuyến tính của VG vào giá trị pH tại I DS = 200 μA và VD = 0.3 V);(b)đặc trưng IDSphụ thuộc vào VDcủa cả (Trang 9)
Hình. 10. (a) Sơ đồ nguyên lý và (b) cảm biến độ đục - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 10. (a) Sơ đồ nguyên lý và (b) cảm biến độ đục (Trang 10)
Hình. 10 (a) thể hiện sơ đồ nguyên lý của cảm biến đo độ đục dựa trên nguyên lý hoạt động của phương pháp đo tán xạ góc 90o  - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 10 (a) thể hiện sơ đồ nguyên lý của cảm biến đo độ đục dựa trên nguyên lý hoạt động của phương pháp đo tán xạ góc 90o (Trang 10)
Bảng. 2. Tổng kết thông số các cảm biến được chế tạo - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
ng. 2. Tổng kết thông số các cảm biến được chế tạo (Trang 11)
5.1.4. Tổng kết thông số các cảm biến được chế tạo - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
5.1.4. Tổng kết thông số các cảm biến được chế tạo (Trang 11)
Hình. 12. Sơ đồ khối hệ thống - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 12. Sơ đồ khối hệ thống (Trang 12)
Hình. 13. Sơ đồ nguyên lý hệ thống - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 13. Sơ đồ nguyên lý hệ thống (Trang 13)
Hình. 15. Nhiệt độ của nước đo bởi cảm biến DS18B20 và FOX2005 cho trường hợp (a) tăng nhiệt độ và (b) giảm nhiệt độ - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 15. Nhiệt độ của nước đo bởi cảm biến DS18B20 và FOX2005 cho trường hợp (a) tăng nhiệt độ và (b) giảm nhiệt độ (Trang 14)
Hình. 14. (a) Các loại cảm biến và (b) hệ thống đo đa thông số môi trường nước - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 14. (a) Các loại cảm biến và (b) hệ thống đo đa thông số môi trường nước (Trang 14)
Hình. 16. Bộ chuyển đổi chính xác AC thành DC sử dụng khuếch đại thuật toán LM358 - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 16. Bộ chuyển đổi chính xác AC thành DC sử dụng khuếch đại thuật toán LM358 (Trang 15)
C (Hình. 15 (a)) và giảm nhiệt từ 90oC xuống 25oC (Hình. 15 (b)). Nhiệt độ của  nước  trong  các  quá  trình  này  cũng  được  đo  bởi  hệ  đo  nhiệt  độ  thương  mại  FOX2005  như  là  chuẩn - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 15 (a)) và giảm nhiệt từ 90oC xuống 25oC (Hình. 15 (b)). Nhiệt độ của nước trong các quá trình này cũng được đo bởi hệ đo nhiệt độ thương mại FOX2005 như là chuẩn (Trang 15)
Hình. 17. (a) Sơ đồ nguyên lý và (b) điện áp đầu ra V0phụ thuộc vào pH của bộ khuếch đại cho điện cực thủy tinh  - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 17. (a) Sơ đồ nguyên lý và (b) điện áp đầu ra V0phụ thuộc vào pH của bộ khuếch đại cho điện cực thủy tinh (Trang 16)
Hình. 17 (a) thể hiện mạch nguyên lý của bộ khuếch đại sử dụng cho điện cực thủy tinh Hanna HI1110B - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 17 (a) thể hiện mạch nguyên lý của bộ khuếch đại sử dụng cho điện cực thủy tinh Hanna HI1110B (Trang 16)
Bảng. 4. pH của dung dịch chuẩn và sai số - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
ng. 4. pH của dung dịch chuẩn và sai số (Trang 17)
Hình. 18. Độ ổn định của hệ thống đo pH - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 18. Độ ổn định của hệ thống đo pH (Trang 17)
Hình. 19. Tin nhắn cảnh báo gửi tới số điện thoại di động khi một hoặc nhiều thông số vượt chuẩn - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 19. Tin nhắn cảnh báo gửi tới số điện thoại di động khi một hoặc nhiều thông số vượt chuẩn (Trang 18)
Hình. 19 thể hiện các tin nhắn đã được gửi thành công khi một hoặc nhiều thông số vượt chuẩn - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 19 thể hiện các tin nhắn đã được gửi thành công khi một hoặc nhiều thông số vượt chuẩn (Trang 18)
Hình. 20 thể hiện hệ cảm biến đo nước trong ống PVC và kết quả đo được upload lên trang web thingspeak.com của nước máy, thời gian trong 11 ngày - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
nh. 20 thể hiện hệ cảm biến đo nước trong ống PVC và kết quả đo được upload lên trang web thingspeak.com của nước máy, thời gian trong 11 ngày (Trang 19)
PHẦN III. SẢN PHẨM, CÔNG BỐ VÀ KẾT QUẢ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
PHẦN III. SẢN PHẨM, CÔNG BỐ VÀ KẾT QUẢ ĐÀO TẠO CỦA ĐỀ TÀI (Trang 22)
3.2. Hình thức, cấp độ công bố kết quả - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
3.2. Hình thức, cấp độ công bố kết quả (Trang 22)
T Họ và tên - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
v à tên (Trang 24)
PHẦN V. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG KINH PHÍ - Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp
PHẦN V. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG KINH PHÍ (Trang 24)

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w