MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN ĐƯỢC SỬ DỤNG ĐỂ ĐO MỨC ĐỘ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG pdf

MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN ĐƯỢC SỬ DỤNG ĐỂ ĐO MỨC ĐỘ
Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
Môi trường là một khái niệm bao gồm 3 lĩnh vực không khí, nước và
đất. Là những yếu tố tạo nên thiên nhiên. Mức độ ô nhiễm môi trường
phụ thuộc nhiều vào các nguồn thải thiên nhiên và nhân tạo.
Để kiểm soát mức độ ô nhiễm môi trường cần thiết phải tiến hành đo
các tác nhân gây ô nhiễm.
Đối với môi trường không khí, sự ô nhiễm nhiều hay ít phụ thuộc vào
các chất độc hại được đưa vào không khí trong quá trình hoạt động của
thiên nhiên cũng như các hoạt động phát triển của con người.
Nguồn thải thiên nhiên vào không khí đó là các quá trình phong hoá,
đất đá, phân huỷ các chất hữu cơ đã có sẵn trong tự nhiên được đưa vào
không khí như: bụi, các chất xạ tự nhiên, các sản phẩm do hoạt động
của núi lửa. Hầu hết được đưa vào không khí qua lớp tiếp xúc không
khí với đất và nước. Ví dụ vùng đồng lúa nước và đầm lầy chất thải là
khí mêtan (CH4), núi lửa đưa vào không khí rất nhiều bụi khí SO2 và
các kim loại nặng.
Nguồn thải nhân tạo: Hiện nay sự hoạt động công nghiệp và sinh hoạt
đưa vào khí quyển hàng trăm
triệu tấn khí độc hại bao gồm: SO2, NOx, CO, CO2, O3, bụi,… ảnh
hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người. Vì vậy việc đo và cảnh báo
hàm lượng của các chất độc hại này là cần thiết nhất đối với các khu
công nghiệp hoặc các nhà máy mà khí thải có chứa các chất độc hại
này.
Sau đây ta xét một số loại cảm biến đo một số khí: SO2, NO2, CO.
1/ Khí SO2 (Lưu huỳnh dioxit)
SO2 là chất khí không màu, có vị axít, ảnh hưởng tới hệ hô hấp hoà tan
trong lớp màng của mắt, mũi, miệng, cổ họng gây khó thở, loét niêm
mạc.
Để đo SO2 (ôxít lưu huỳnh) trong không khí thiết bị quan trọng nhất là
các bộ cảm, mà nguyên lý dựa chủ yếu theo 2 phương pháp: Phương

pháp đo độ dẫn điện và phương pháp huỳnh quang cực tím.
a/ Phương pháp dẫn điện: Để đo SO2 lẫn trong khí thải hay không khí,
mẫu khí được đưa vào một chất lỏng hấp phụ cơ bản có chứa peroxyde
hydro. Đó là một dung dịch axít sulfuric, phản ứng xảy ra như
sau:
2H2O + SO2= H2SO4+ H2
Nhờ việc tạo ra H2SO4 mà điện dẫn của dung dịch hấp phụ sẽ tăng lên
phụ thuộc vào hàm lượng SO2 trong khí mẫu. Đo độ dẫn điện này có
thể suy ra nồng độ SO2 trong hỗn hợp khí mẫu phương pháp này có thể
đo nồng độ từ 0- 1ppm vơí độ nhạy 0,001ppm. Nhược điểm của
phương pháp này là chỉ đo được gián đoạn cứ sau 30 hay 60 phút đo 1
lần và phải thay dung dịch.
b/ Để khắc phục nhược điểm phương pháp trên, người ta sử dụng
phương pháp huỳnh quang cực tím.
Nguyên lý của phương pháp như sau: Giả sử có một chùm tia cực tím
cho qua bộ lọc ánh sáng với bước sóng khoảng 210nm, khi ta cho chùm
tia cực tím đó đi qua một ống quang học có chứa mẫu khí SO2, các
phần tử SO2 sẽ bị kích thích trong một khoảng thời gian nhất định và
một chùm tia cực tím với bước sóng dài (gần 350nm) sẽ được phát ra.
Thu tia phản xạ này, căn cứ vào cường độ phát xạ ta có thể suy ra hàm
lượng SO2 trong khí mẫu cần phân tích.
2/ Các cảm biến đo tự động hàm lượng các oxit Nitơ (NOx)
Oxit Nitơ đều là những chất khí độc hại, thường được hình thành do
hoạt động đổi nhiên liệu như xăng, dầu, than gây ra. Ví dụ NO2 là chất
khí có màu nâu, có mùi, có tính axít, khí gây viêm loét đường hô hấp
hoà tan trong màng nhờn của phổi, gây bệnh đường hô hấp. Để đo NOx
chủ yếu sử dụng 2 phương pháp: Phương pháp thụ muối và phương
pháp phản quang hóa học:
a/ Phương pháp hấp thụ muối
Khi cho khí có chứa NO2 qua dung dịch chứa muối, dung dịch sẽ hấp

thụ NO2 làm thay đổi màu sắc của chất lỏng. Màu của chất lỏng đã
hấp thụ NO2 có bức sóng 545nm. Một Sensor quang sẽ đo sự thay đổi
màu sắc đó ở bước sóng này và suy ra hàm lượng NO2 chứa trong khí
thử. Nếu trong hỗn hợp có chứa NO thì khí này không phản ứng với
dung dịch muối, nó sẽ đi tiếp đến luồng oxi hóa chứa khí ôzôn (O3) để
tạo ra NO2 và cũng đo bằng phương pháp trên – phương pháp này cho
phép đo nồng độ NO2 trong khoảng 0 –1 ppm với độ nhạy 0,001ppm.
Và thường đo giãn đoạn cứ 30 hay 60 phút 1 lần đo.
b/ Đo oxít Nitơ bằng phương pháp phản quang hoá học
Nhược điểm phương pháp trên là đo giãn đoạn để đo liên tục ta sử dụng
phương pháp phản quang hóa học. Nguyên lý như sau: có một tia hồng
ngoại yếu với bước sóng khoảng 600nm được phát xạ khi xảy ra phản
ứng giữa NO và O3. Phản ứng như sau:
NO + O3= NO2* + O2
NO2* = NO2 + h

Trong đó NO2* là oxit Nitơ được kích thích sẽ tạo thành NO2 và phát
xạ tia hồng ngoại bước sóng 600nm – 800nm. Đo cường độ bước xạ sẽ
suy ra hàm lượng NO2 trong khi thử.
3/ Đo nồng độ khí CO (Carbon monoxit)
Oxit Cacbon (CO) là một chất vô cùng độc hại. Đó là một chất khí
không mùi, kết hợp với hồng cầu tạo ra chất không vận chuyển oxi, ảnh
hưởng ngay tới thần kinh trung ương và hệ tuần hoàn máu, gây đau
đầu, mệt mỏi, mất ngủ giảm trí nhớ, ngộ độc nặng có thể tử vong. Để
đo được lượng CO trong hỗn hợp khí người ta sử dụng tính chất hấp
thụ tia hồng ngoại của CO ở bước sóng 4,7mm. Thiết bị đo CO được
biểu diễn ở hình vẽ.
Một nguồn phát xạ hồng ngoại được cho qua bộ lọc ánh sáng chỉ
cho tia hồng ngoại có bước sóng 4,7mm lọc qua. Để tạo sự chênh áp
ở luồng cảm biến người ta sử dụng 2 ngăn: ngăn 1 chứa không khí bình

thường( không có CO). Ngăn 2 thông với khí thử có chứa CO cần đo.
Tia hồng ngoại được gián đoạn hoá bằng 1 đĩa đục lỗ do 1 động cơ
quay khi có khí thử vào ngăn 2. Tia hồng ngoại bị CO hấp thụ kết quả ở
buồng cảm biến xuất hiện sự chênh áp suất giữa P1 và P2. Một cảm
biến điện dung được nối với mạch đo và đưa vào máy tính xử lý kết
quả. Phương pháp này có độ chính xác và độ ổn định cao.