Luận văn thạc sĩ khoa học: Đánh giá ô nhiễm không khí bởi các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC3) ở một số khu công nghiệp và đô thị tiêu biểu tại Việt Nam

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (20.47 MB, 97 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

VŨ ĐỨC NAM

ĐÁNH GIÁ Ô NHIÊM KHƠNG KHÍ

BỞI CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ DE BAY HƠI

(VOCs) Ở MỘT SỐ KHU CÔNG NGHIỆP VÀ

ĐÔ THỊ TIEU BIEU TẠI VIET NAM

LUAN VAN THAC SI KHOA HOC i

CHUYEN NGANH HOA KY THUAT

Hướng dan khoa hoc: PGS. PTS. PHAM HUNG VIET

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

MỤC LỤC

Trang

Phan I - Mo dau I

Phan II - Tong quan +|. Giới thiệu chung về dan xuất halogen của các hop chat hữu co dé bay +

hoi (VOCs)

1.1. Tính chat vật ly va hoa hoc 4

I.2. Nguồn gốc các hop chat hữu cơ dé bay hơi 6I.2.1.Các chất hữu cơ dé bay hơi trong nước 6

I.2.2. Các chất hữu cơ để bay hơi trong không khí 9I.3. Anh hưởng của các hợp chất hữu co dé bay hơi đến sức khoẻ con người II

2. Phương pháp phân tích VOCs 16

2.1. Phuong pháp hấp phụ sử dụng cho việc lấy mau VOCs trong không 16

2.1.1 Hap phu vat ly 16

2.1.2. Phuong trình Langmuya 18

2.2. Gidi thiéu vé sac ky khi 19

2.2.1. Cơ sở của phương pháp sac ký khí 192.2.2. Detector dùng trong sac ký khí dé phát hiện hỗn hợp các VOCs 21

2.2.2.1. Detector cộng kết điện tử 21

2.2.2.2. Detector khối phô 22

3.3. Giới thiệu về sac ký khí - khối phổ (GC-MS) 23

2.4. Thiết bị tách tứ cực 25

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

Phan III - Thực nghiệm|. Dụng cụ và hóa chất

1.1. Dụng cụ

1.2. Hóa chất

|.3. Chuẩn bi dung dịch chuẩn

2. Qui trình phân tích VOCs trong mau khí

2.1. Tính tốn hiệu suất thu hồi của q trình phân tích

2.2. Lấy mau và bảo quản mau

2.2.1.1 Vài nét giới thiệu về thành phố Hồ Chí Minh

76

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

PHẦN I

Mở ĐẦU

Trong những năm cuối cùng của thế kỉ 20, sự phát triển mạnh mẽ của khoahọc và công nghệ đã tạo ra những thành tựu rực rỡ nhằm cải tạo và nâng caođời sống vật chất, tinh than cho con người. Sự phát triển này là một trong

những yếu tố quan trọng để thúc đây các ngành công nghiệp và nông nghiệp

khác. Việc phát triển 6 ạt các ngành công nghiệp. nông nghiệp tại nhiều quốcgia cũng đang đặt ra nhiều mối lo ngại lớn mà một trong số đó là vấn đề ô

nhiễm môi trường trên toàn cầu.

Chất thai do hoạt động của con người sinh ra đã và đang làm biến doi môi

trường thế giới tự nhiên, gây ra những thảm họa khôn lường. Các vấn dé về sự

thay doi nhiệt độ trái đất, thay doi hệ sinh thái. sự biến mất của một số loàiđộng thực vật. các loại bệnh dịch phát triển. sự biến đối thành phân hoá học

của dat, nước và khơng khí ... đã và đang là mối quan ngại sâu sac đối với các

nhà khoa học và là một trong những vấn đề cấp bách của các tổ chức thế giới

về bảo vệ môi trường.

Ngày nay chúng ta đã ý thức được răng các quá trình tự nhiên không lệ thuộc

vào biên giới quốc gia. Sự huỷ hoại môi trường tự nhiên do một loạt chất 6

nhiễm ở một vùng nào đó của hành tinh cũng có thể de doa sự phá vỡ cân

bang sinh thái của các vùng lân cận va ca những vùng xa hơn. Mặt khác. khí

quyền là mơi trường rất linh động. dễ biến đối và dễ luân chuyển. Do đó các

chat 6 nhiém de dang lan truyền từ nơi này đến nơi khác của hành tinh chúngta dang song. Nan 6 nhiễm môi trường đã trở thành vấn dé quan tâm của

nhiều quốc gia. nhiều tô chức xã hội và nhiều nhà khoa học trên thế giới. Bảo

vệ môi trường sông trên trái đất được dat ra trước loài người như một nhu câu

bức thiết song còn cho ca hiện tai và tương lai.

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

Cũng như các nước đang phát triển khác trên thế giới. Việt Nam đang trên

con đường tiến tới một đất nước cơng nghiệp hố và hiện đại hoá. Trong 10

năm trở lại đây, hàng loạt các nhà máy xí nghiệp được nâng cấp và mở rộng.

nhiều nhà máy mới được xây dựng trên quy mơ lớn. Thêm vào đó vấn đề gia

tăng dân số và sự phát triển không ngừng của các khu đô thị chắc chắn sẽ gây

ra 6 nhiễm môi trường trong đó có 6 mhiém khơng khí và nước. nếu như

chúng khơng được kiểm sốt chặt chẽ.

Trước tình hình đó. nhiều quốc gia. nhiều tổ chức quốc tế đã cố gắng phốihợp nhăm hạn chế nguy cơ gia tăng sự ô nhiễm môi trường. Để ngăn ngừa và

giải quyết các hậu quả của ô nhiễm cần phải thực hiện biện pháp kiềm sốt ơ

nhiễm. khống chế độ ơ nhiễm nham làm giảm đến mức cho phép nông độ và

tác hại của các tác nhân gây ơ nhiễm trong q trình sản xuất, sinh hoạt và

tìm biện pháp xử lý các chất ô nhiễm trước khi đổ vào môi trường.

Mặt khác về mat dia lý, Việt Nam năm trong vùng Châu Á nơi mà hiện nay

dang được coi là khu vực đang phát triển nhanh nhất trên thế giới. đồng thời

lại có đường biên giới tiệp giáp với miền nam Trung Quốc, một trong nhữngvùng tiêu thụ than lớn trong khu vực. nên việc kiểm sốt chất lượng khơng khí

là rất can thiết và phải được thực hiện thường xuyên và mang tính chất hệ

Vì vậy, việc nghiên cứu và phân tích các chất hữu cơ dễ bay hơi trong khơng

khí sẽ đóng góp một phản vào cơng tác bảo vệ mơi trường ở Việt Nam. Các

hop chat hữu cơ dé bay hơi (VOCs) là một trong các yếu tố quan trọng cho sự

hình thành CO, O.. và các oxít quang hố khác như là sương khói vùng đơ thi.Một so VOCs đã được xác định là độc tại mức nồng độ được tìm thấy trongmơi trường khong Khí tại một số thành pho và khu do thị. Hơn nữa dé có the

có được yêu cầu vẻ chiến lược quan lý ảnh hưởng của các chất thải hữu cơ

trong khong khí và đặc biệt là các VOCs, điều này thực sự là can thiết dé hiều

được nguồn phat sinh VOCs xuất hiện ở trong khu vue nào đó.

IS)

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Để tìm hiểu mối tương quan về mức độ 6 nhiém của các hợp chất hữu cơ có

khả năng gây độc trong khơng khí tại khu vực làm việc và ngồi đường mà

đặc biệt là các điểm nút giao thông mà đặc biệt là các hợp chất hữu co dé bay

hơi (VOCS). Việc xác định các VOCs yêu cầu một số bước như: lựa chọn

điểm đặc trưng của mẫu. lấy mẫu. lựa chọn phương pháp phân tích và độ chọn

lọc. Mỗi một bước trên phải được tiến hành theo đúng như các tài liệu hướng

dan thì các kết qua phân tích mới được chính xác.

Q trình lấy mẫu và làm giầu mẫu có thể được thực hiện đồng thời cùng một

lúc bởi việc cho mau khơng khí đi qua ống thủy tính có nhồi chất hấp thu

thích hợp. Có một số các hop chat hấp thụ yếu (diện tích bé mat chat hấp thụ

vào khoảng 10-100 m’g') đã được sử dụng rất tốt cho công việc này. Kỹ thuậtcơ bản được sử dụng cho việc hấp thụ ran-khi và quá trình chiết long-ran. Khi

lưọng mau đã được lấy đủ dùng cho việc phân tích đã được bay lại trên chất

hap thụ và được rửa giải cùng với một lượng nhỏ của dung mơi thích hop.

Dung dịch dùng dé phân tích được giữ lại và bơm II dung dịch này vào thiết

bị phân tích.

Noi dung ban juan van nay de cập chủ yếu đến việc “Ddnh giá sự ó nhiem

khong khí gay ra boi các hop chat hữu co dé bay hoi (VOCs) ở một số khu

cong nghiệp va do thị tiêu biểu tại Việt Nam”. Đây là lan dau tiên. vấn dé

khảo sát các chat hữu cơ để bay hơi đặc biệt là các họ trihalometan có thé gây

ung thu được tiền hành ở nước ta.

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

PHAN II

TONG QUAN

Giới thiêu chung về dan xuất halogen cua các hop chất hữu co dẻ bay

hơi (Volatile Organic Compounds - VOCs):

1.1. Tính chất vat lý và hố học:

Các hợp chất bao gồm các hydrocacbon và các dẫn xuất của chúng mà có khả

năng bay hơi được gọi tên chung là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi hoặc là

các VOCs. Chúng ta biết rang tinh chất vật lý va tính chất hoá học của một

chất là phụ thuộc vào thành phân và cấu tạo của chất đó. Tính chất của các

hợp chất halogen cũng phải tuân theo quy luật đó. Tính chất của chúng phụ

thuộc vào gốc hydrocacbon và vào halogen. Các ankyl halogenua thấp như

metylclorua, metylbromua, etylclorua là những chất khí. Metyliotdua,

etylbromua va phan lớn ankyl halogenua khác là các chất lỏng. Các dẫn xuấthalogen thom, dân xuất di- và poli-halogen là những chat long, dầu nang hay

ran. Sự có mặt của các halogen trong phân tử anh hưởng đến điểm sôi va khối

lượng riêng. ở các dân xuất halogen có cùng một khung cacbon thì điểm sơi

và khỏi lượng riêng tăng dân từ flo đến iot. còn điểm sơi của các dẫn xuất

chứa cùng mot halogen thì giảm dân từ đồng phan bac! đến đồng phan bậc 3.Nói chung các dan xuất halogen không màu. không mùi (trừ iot). Trừ cácankyl bromua. ankyl clorua thấp có mùi đặc trưng giống clorofoc. các dẫn

xuất halogen thơm có nguyên tử halogen ở cacbon của nhân bengen có mùi

giỏng bengen. cịn các dẫn xuất ở mạch nhánh có mùi hac.

Cac dan xuất halogen đều là các hợp chất cong hoá trị nén thực té không tan

trong nước, chúng tan được trong các dung môi hữu cơ và bản thân các dẫn

xuất halogen cũng là những dung môi tốt.

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Hãng số vật lý của một số hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (Volatite organic

compounds-VOCs) trong khơng khí có ở Bảng I.

Bảng 1: Hang số vat lý của một số hợp chát hitu cơ de bay hoi.

5 1.4832

Nn

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

Những phan ứng quan trong của dẫn xuất halogen là thé. tách và tác dụng với

kim loại. Ngoài ra các hợp chất đó cịn có thé tham gia phản ứng dong phân

hoá (chuyển dịch nguyên tử halogen vào phía trong mạch cacbon. khi dun

nóng) và những phan ứng ở gốc hydrocacbon (thế ở nhân thơm. cộng vào gưc

khơng no... ).

1.2. Nguồn gốc sinh ra các hợp chất hữu co dê bay hơi:

1.2.1. Các chát hữu cơ dé bay hơi trong nước

Việc tồn tại các hợp chất hữu cơ trong nước rất ảnh hưởng đên sức khoẻ của

con người, mà nước sạch cho nhu câu sinh hoạt hàng ngày là một nhu cầu

thiết yếu. Những chất hữu cơ có san trong nước nguồn (các chất humic) phan

ứng với clo khi khử trùng nước tạo thành một số dân xuất co halogen dé bay

hơi. Cac chất hữu cơ chứa halogen nay có kha nang gây ung thư đặc biệt là

cloroform. Vi vay, người ta quan tâm đên các dan xuất halogen của các

hydrocacbon có phân tử lượng thấp do chúng xuất hiện phô biến trong nước

máy sản xuất từ các nguồn nước khác nhau.

Các nghiên cứu khoa học đã chứng minh được rang đi đơi với hiệu quả diệttrùng thì việc clo hoá nước lại tạo thành những sản phẩm hữu cơ chứahalogen, đặc biệt là những dân xuất clo trong nước uống có ảnh hưởng khong

tot tới sức khoẻ con người [2].

Dé sản xuất nước sinh hoạt (mà ở các quốc gia cơng nghiệp phát triển có thé

dùng làm nước uông trực tiếp). hai nguồn nước được sử dụng là nước mat và

nước ngâm. Trong nước nguồn ngoài những ion vơ cơ như Cl. SO.*. Na’.

Mg”, Fe`”... cịn có các hợp chất hữu có có nguồn gốc tự nhiên như humic.

cacbonhydrat, chat thai chưa phân huỷ hoàn toàn của thực vật. động vật thuysinh và ca những chat 6 nhiềm do con người gây ra. Với nồng độ clo dùng

trong qua trình khu trùng. clo đẻ dang phan ứng với các chất hữu cơ có mattrong nước nguồn. Ngồi sản phẩm clophenol được tìm thấy trong giai đoan

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

clo hố tiền xử lý nước sơng (do phản ứng của clo với các hợp chất phenol)

thì các dẫn xuất trihalometan ln được phát hiện khi clo hố ca nước mat vànước ngầm. Các dẫn xuất này được tạo thành do phản ứng cua clo với những

chất humic tồn tại tu nhiên trong nước nguồn [Š].

Từ những năm 1975 - 1977 tại Mỹ đã có những chương trình khảo sát rộng rãi

về các hợp chất hữu cơ dé bay hơi (VOCs) trong nước uống trên toàn lãnhthổ. Kết quả cho thấy đã nhận dang được 72 hợp chất VOCs, trong đó có tới

53% các hợp chất chứa halogen [5].

Bang 2: Các số liệu về nông do VOCs

trong nuoc uống tại các thành pho lớn ở My nam 1975 - 1977

- Nam 1975 - Số địa điểm khảo sát | So dia điểm khảo sát — Trung binh pg/I

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Ở Nga năm 1985, một nhóm nghiên cứu đã khảo sát sự tạo thành các VOCS ở

16 nhà máy nước tại nhiều vùng có khí hậu. nguồn nước và quy trình xử lý

khác nhau. Tại các nhà máy nước có nồng độ VOCs và các chi tiêu khác như

DO, độ duc, pH, mau, nhiệt độ được do sau từng giai đoạn xử lý. Với tong

VOCs trong nước nguồn 10 - 67 ug/l, nước sau khi qua toàn bộ qui trình xử lý

có tong VOCs là 45 - 320 ug/l, CHC], : 20 - 162ug/1. CHCI,Br: 0 - 20 ug/l.

các số liệu cao nhất được tìm thấy khi clo hố nước sơng Vonga.

Tơ chức Y tế thế giới và nhiều quốc gia khác đã đưa ra những khuyến cáo và

qui định về nồng độcác hop chất trihalometan trong nước ũng. Ví du:

Canada là 350ug/l, Mỹ 100 ug/l, Đức 25 ug/l...

Bang 3: Nong do khuyen cáo mot số VOCs trong nước „ông

theo tổ chức Y tế thé giới và Nhat Ban

Ghi chu: a : nồng độ ứng với rủi ro mắc bệnh ung thư là 1/19.000

b : nồng độ có thể gây mùi. vị khó chịu

C, _ : nồng độ khuyến cáo theo tổ chức Y tế thé giới

C, _ : nỏng độ khuyến cáo của Nhật bản

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

1.2.2. Các chát hữu cơ dé bay hơi trong khơng khí:

Các chất hữu cơ tích tu trong khơng khí do rất nhiêu nguồn khác nhau nhưng

chủ yếu là do sự đốt cháy khơng hồn tồn hay sự bay hơi. Su can thiết phai

tìm kiếm những hợp chất này trở nên rõ ràng khi người ta nhận thấy rằng đó

là những chất phản ứng quan trọng trong việc hình thành những đấm sương

mù quang hố và vì vậy có thể có hại cho sức khoẻ một cách gián tiếp. Tác

dụng này phụ thuộc nhiều vào loại chất hữu cơ: nhìn chung. các hydrocacbonliên kết đơi (olefin) và nhiều hydrocacbon thơm thì phản ứng nhạy hơn các

hop chất no mạch thang (parafin) [3].

Chat 6 nhiễm ảnh hưởng tới chất lượng khí trong nhà (indoors) đên từ rat

nhiêu nguồn khác nhau. từ các loại do dùng có sử dụng q trình đốt cháy. từ

manh đất xây dựng nên ngôi nhà. từ các vật liệu dùng trong xây dựng và từ

các thói quen của các thành viên trong nhà. đặc biệt là hút thuốc. Khơng chi

thế, các chất tay rửa có chứa clo cũng là một nguyên nhân gây ra chất 6

nhiễm khơng khí (các ngơi nhà sử dụng thường xun chất tẩy rửa có chứaclo, các nhà máy sản xuất chất tay chứa clo có mơi trường độc hại hon rất

Các bai do 6 tô cũng là một nguồn gây 6 nhiễm. Động cơ 6 tô tao ra nhiều

các hợp chất thơm và hợp chất béo halogen hoá. Người ta cũng đã biết răngda số các hợp chat thơm don là các chất chủ yếu cấu tạo nên xăng.

Những chat 6 nhiềm này không thé được nhận ra với một nguon riêng biệt.

nhà với nhau. giữa các chất đi từ trong nhà ra ngoài và ngược lại [3].

Do vậy. nhu cau vẻ Kiểm sốt mức độ VOCs trong mơi trường trong và ngồi

nhà ngày càng tăng đẻ có thẻ hiểu được ảnh hưởng lâu dài mà su nguy hiểm

do mức độ thấp của VOCs có thé gay ra cho sức khoẻ con người.

Q

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Muốn môi trường trong sạch thì khơng phải chỉ là một cá nhân hay một nhóm

người cụ thể mà chính chúng ta phải cùng hợp sức. đồng lịng đề cải tạo mơi

trường sống trong sạch hơn. đảm bảo cho sức khoẻ của mọi người và cũng là

của chính chúng ta.

Nong độ của một vài các hợp chất hữu cơ trong nước mua và tuyét (Czuczwa

và các cộng sự, 1989) và ở trong nước mưa. tuyết và khơng khí xung quanh

Mr. Rigi tại trung tâm Thuy Si (Hard và các cộng sự. 1991a) đã được ghi

nhận. Khí xả của động cơ đốt trong là nguồn phát thải chính của các VOCs từkhơng khí bởi sự lắng động ướt. Một số các yếu tố làm cho nguồn thải có khả

nang làm cho khí thai của các động cơ đốt trong cân băng đã được tìm thấytrong khơng khí mà sử dụng dé đánh giá [13].

Nong độ của ethynbenzen. m và p-Xylen. o-xylen. naphtalen. | và 2

metylnaphtalen đã được tìm thấy trong tuyết và nước mưa bởi Czuczwa và các

cong sự (1988) đã được ghi lại trong Hình |. Chúng ta nhìn thấy rang nồng độ

trung bình của các ankyl benzen giảm bớt theo các mùa khác nhau: tuyết và

mùa đông > mùa mưa thu > mùa mưa xuân và hè. Khoảng cách chênh lệch

nong độ giữa các mùa (ví dụ như nơng độ ethylbezen trong tuyết dao động từ

120 tới 2000 ng/I) [13].

Hình 1: nơng do cua các akylbenzen trung bình theo mua trong mau nước

mua và tuyết duoc lay tai Dubendof, Thuy Si năm 1985

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

1.3. Anh hưởng của các hợp chất hữu cơ dé bay hơi đến sức khoẻ con người

Các chất có kha nang phản ứng chính trong phan của sương khói quang hố là

các oxít nito, NO” và các hydrocacbon khơng cháy (ví dụ như các hop chatmà chỉ chứa cácbon và hyđrơ) mà được thốt vào khơng khí như là các chât

thai từ các đồng cơ đốt trong. Nong độ của các chất hoa học này bao giờ cùng

đựoc tìm thấy lớn hơn rất nhiều lân trong vùng khơng khí sạch. Hiện nay

người ta đã được nhận ra thức răng các hyđrocacbon khí cũng xuất hiện trong

khơng khí vùng đô thị như là kết quả của sự bay hơi dung môi. nhiên liệu

lỏng, và các hợp chất hữu cơ khác. Ngồi các cấu tử chính có mặt trong khói

sương quang hố thì ánh sáng mặt trời là một yếu tố không thể thiếu. Ảnh

sáng mat trời cung cấp nang lượng cho các khí sương khói quang hố và tạo

tiên sự gia tăng nông độ của các gốc tự do ma gop phân vào các q trình hố

học hình thành nên sương khói.

San pham cuối cùng của sương khói là ozơn, axít nitric và một phan được oxihoa và trong một số trường hợp tao ra các hợp chất hữu cơ có chứa nitrat.

VOCs + NO” + ánh sang mat trời —» —» O,, HNO,, các hop chat hữu cơ

Cac cau tử như NO , các hydrocacbon và các hợp chất hữu cơ dé bay hơi khác

(VOCs) được thoát ra ban đâu đi vào khơng khí được gọi là các chất gây 6

nhiềm chính. các chat ma được sinh ra trong quá trình di chuyển như là O, va

HNO, được gọi là các chat 6 nhiém thứ hai. Hình 2 cho ta thấy tổng lượng 6

nhiền VOCs và các hợp chất chính như là SO,, NO” từ các nguồn thải khác

nhau tại My và Canada được ghi lại [9].

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

[riệu tân/nâmJIIR

Hình 2: Tổng lượng các chat 6 nhiem khong khí chính tai My va Canada

Phân lớn các VOCs phản ứng trong khơng khí đơ thị là các hydrocacbon màcó chứa các nối đơi C = C, từ đó chúng có thé gắn thêm các gốc tự do. Cáchydrocacbon khác cũng có mặt và có thẻ phản ứng. nhưng tốc độ của cácphản ứng này chậm. tuy nhiên các phản ứng của chúng có thể trở nên quantrong trong các q trình chậm của phan đoan khói sương quang hoa.

Một vài điều kiện cần phải có đề tạo ra các khói sương quang hố. Đầu tiên là

phải có sự đi lại của các phương tiện giao thong đi lại dan đến viec thai ra

NO.. hydrocacbon va các VOCs vào khơng khí. Thứ hai là Khơng Khí trong

khu vực phải ấm áp và nhiều ánh năng đề tạo ra các các phản ứng quyết định

tai toc độ nhanh và cuối cùng là phải có sự chuyên động nhỏ liên quan của

lượng khơng khí mà chat phản ứng khơng bị rửa trôi. Đối với các lý do về địa

lý ( ví dụ như là hiện tại trên các định núi) và những nơi có mật độ dân cư

dong. các thành pho lớn là những nơi mà các doi tượng tới các phân sương

Khói thường xuyẻn.

Đề tiền tới cai thiện chat lượng khơng khí trong các mơi trường do thị nay. đó

là các doi tượng như là sương khói quang hố. tông lượng các chất phản ứng.

chủ yẻu là NO. các hydrocacbon có chứa liên kết C = C và năm trong các

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

VOCs. thốt vào khơng khí phải được giảm xuống. Vì các lý do ky thuật và

kinh tế, phần lớn các giải pháp thông thường đã làm giảm sự phát thải các

hydrocacbon vào khơng khí. Ngồi ra người ta cịn tìm thấy các VOCs trong

khói thuốc là. Hiện nay trên thê giới có hàng tram triệu người hút thuốc là và

hàng ngày họ thải vào không khí một lượng khơng nhỏ các chất gây độc doi

với sức khỏe con người.

Hình 3: Mot so san phẩm hữu co trung gian cua các hợp chat VOCs

Các hop chat co halogen dé bay hơi có ảnh hưởng khong tốt tới sức khoẻ của

con người qua đường miệng nếu sử dụng trực tiếp cũng như hít thở khơng khí.Trong nghiên cứu hiện tại. các VOCs xuất hiện thường xuyên nhất bao gom:metylenclorit: 1.1 dicloroetan: 1.1.1 tricloroetan: 1.1.2.2 tetraclorroet -an:

1.3. dicloropropan: 2 bromocloropropan: dibromoetan: tetracloroethen:

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

clorofom: benzen: clorobenzen: fluorobenzen: p-xylen: 2 clorobenzen. Phânlớn các hợp chất đều theo thứ tự tương tự về tâm quan trọng như được säp

xếp. ngoại trừ một vài chất như clorofom là cao hơn đáng kẻ. trong khi

naphtalen lại thấp hơn nhiều [8].

qua phôi dưới dạng CO, và qua thận dưới dạng clorua.

Độc tính: Cloroform làm suy yêu hệ thân kinh trung ương. gây anh hưởng xâutới gan và thận. anh hưởng độc tức thời của cloroform là mất ý thức, có thé

dan tới hon mê roi chết. Than bị nguy hiém sau 24-48h, gan ton thương sau

2-Š ngày nhiềm doc. Ngoài ra cloroform cịn là một chất có kha nang gây ung>

thu doi với con người.

LD,, cua cloroform doi với người : 630mg/kg khối lượng cơ thể

LD,, của cloroform đôi với chuột : 11 20mg/kg khối lượng cơ thể.

B. Tctraclometan(CCI,)

Trong cơ the, Tetraclometan tích luy trong tuỷ xương, gan. tuy. các sản phẩm

trao doi chất của Tetraclometan đào thải khỏi cơ thé qua phối.

anh hương tới sức khoẻ: Tetraclometan gây độc cấp với da. hệ tuần hoàn. hetiêu hoa và anh hưởng tới chức nang của gan. thân. tuy. Có nhiều số liêuKhang định kha nang gay ung thu gan của Tetraclometan với dong vat.

C. 1,2-Dicloetan (1,2-C,H,CL)

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

I.2-Dicloetan chủ yếu hoà tan trong lipit của não làm anh hương tới hệ than

kinh trung ương. |.2-Dicloetan gây thương tôn tới gan. thận và hệ tim mạch.

D. 1,1-Dicloetylen (I,1-C,H,CI,)

Trong cơ thể. 1,1-Dicloetylen chủ yếu tích luỹ ở thận. tiếp tới là gan. lá lách

và tim. 1,1-Dicloetylen ở liều cao gây hôn mê. với liều 200-400mg/kg

I.I-Dicloetylen anh hưởng mạnh tới hoạt tính của các enzym ở gan.

l.I-Dicloetylen gây đột biến gen đối với các vi khuẩn. khả năng gây ung thư đơi

với các động vật có vú cịn chưa được khăng định.

E. 1,1,2-Tricloetylen (C,HCI,)

Trong co thể dong vat gam nhấm 50% 1.1.2-Tricloetylen tích luỹ ở buồng

trứng. 25% ở mo mỡ. I.1.2-Trieloetylen dao thai khỏi cơ thé qua đường phối.

nước tiêu. mỏ hồi và nước bot.

Các sản phâm chuyên hoá của I.1.2-Tricloetylen trong cơ thể liên kết vớiprotein và axit nucleic gây ảnh hưởng tới hệ thân kinh va làm thương ton gan.

|.1.2-Tricloetylen là chất gay đột biến đối với hệ vi khuẩn và động vật gam

nham. |,1,2-Tricloetylen có thé tao thành liên kết cong hoá tri với các đại

phan từ của té bào dan tới gây ung thư.

F. Tetracloetylen (C,CL,)

Trong cơ the. Tetracloetylen hấp thu ở ruột. hợp chất này bị chuyên hoá quanhiều giải đoạn thành tricloaxetic và thai ra ngồi qua nước tiều.

Tetracloetylen có anh hưởng độc cấp tới hệ thân kinh. hợp chất này gây đột

bien cho một so loài vi khuẩn do khả nang thay thé và thay doi cấu trúc trongte bao [1].

Tam quan trọng cua mức độ 6 nhiễm do được co thê được đánh giá chính xácbang cách so sánh với mức cao nhất cho phép trong moi trường khí xung

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

quanh. Với I.I- và 1,2-dicloroetan, giới hạn ở Nga là 3000 ug.mTM cho các

phép đo nhanh và 1000ug.m” với trung bình 24 giờ [27].

2. Phương pháp phân tích các VOCs:

Các hợp chất hữu cơ dé bay hoi VOCs trong khơng khí được định tính và định

lượng bừng thiết bi phân tích sac ký khí hoặc sac ký khí - khối pho. Điểm

khác nhau giữa các phương pháp phân tích VOCs là kỹ thuật tách những hop

chất này.

2.1. Phương pháp hấp phụ sử dụng cho việc lấy màu VOC trong khơng khí

Cũng như hầu hết các phương pháp lấy mẫu khí cho phân tích nhiều đối tượng

khác nhau [24]. việc lấy mau khí cho phân tích VOC cũng dựa trên nguyêntac hấp phụ giữa pha khí (là mau khí can lấy) và pha ran (chất hấp phụ) trong

đó vật liệu ran được chon làm chất hấp phụ là than hoạt tính. Q trình hấp

phụ này phụ thuộc rất nhiêu vào các yếu tố như: lượng chất hấp phụ thời gianlấy mau, lưu lượng dòng cũng như các yêu tố mơi trường: nhiệt độ, độ ẩm.

hướng gió...

Để việc lay mau khí đạt hiệu quả cao thì việc nghiên cứu các thơng số của

q trình hấp phụ là het sức quan trọng và can tiến hành ti mi. Cơ chế của quá

trình hap phụ như sau

2.1.1. Hap phụ vat lý

Hap phụ là q trình chất chứa các phan tử chất khí. chất long hay chất hoà

tan lên bẻ mat phân cách tướng. Bề mat phân cách tướng có thể là khí-lỏng.

khí-ran. long-long. long-ran. Trong sự hấp phụ. người ta phân biệt hai loại

chat: chat bị hap phụ va vật hấp phụ.

Người ta chia sự hấp phụ ra làm hai loại: hấp phụ lý học (hay hấp phụ

Vandeevan) và hap phụ hoá học. Trong sự hấp phụ lý học. lực hấp phu là lực

16

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

phân tử. Sự hấp phụ vất lý bao giờ cũng thuận nghịch. Trong sự hap phụ hố

học. lực hấp phụ có bản chất hố học. Su hấp phụ hoa học luôn luôn bat thuậnnghịch. Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng phương pháp hấp phụ vật lý

do đó chúng tơi muốn nhấn mạnh hơn phương pháp này.

Sự hấp phụ lý học luôn luôn kèm theo một quá trình ngược lại: sự phản hấp

phụ. Sự phản hấp phụ. giống như sự khuyêch tán. luôn luôn có xu hướng phân

bố đêu đặn chất bị hấp phụ vào môi trường do chuyên động nhiệt gây ra. Sau

một thời gian xác định. tốc độ hấp phụ băng tốc độ phản hấp phụ. ta có một

cân bang hấp phụ (cân bang động). Với moi nồng độ chất bị hấp phụ trong

mơi trường ta có một trạng thái cân băng khác nhau. ảnh hưởng của nhiệt độđên sự hấp phụ tuân theo nguyên ky Losatolié (Le Chatelier) vì sự hấp phụ là

một quá trình phát nhiệt.

Su hap phụ phụ thuộc vào nhieu yếu tố, trong đó sự phụ thuộc của nó vào

nóng độ C (hay ap suất p) ở nhiệt độ không đổi là quan trọng nhất.

f=f(C) hay T = fp)Với L là lượng chất bi hấp phụ. thường được

đặc trưng bang khối lượng chất ấy. tinh bang mol trên lem” bé mat. Khi bẻ

mat vật hap phụ khong đo được. lượng chất bị hấp phụ quy về | gam vat hap

phụ và ky hiệu bang I” .Su phụ thuộc này được gọi là su hấp phụ dang nhiệt.

Các đường hấp phụ đăng nhiệt có hai đoạn thăng ở vùng p (hay C) thap và

cao. ở vùng p thấp. ta thấy [ tỷ lệ bậc nhất với p. ở vùng p cao. đường thăng

gan như song song với trục hoành. ta thấy đó là lúc sự hấp phụ đã bão hoà: dù

co tang p. [ cũng khong tang thêm nữa.

V-L6/xI0

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

So sánh hai đường hap phụ

dang nhiệt ở hai nhiệt độ T, và T,

(T,>T,). ta thấy đườngT, nam

dưới đường T,, điều đó chứng tokhi tăng nhiệt độ thì sự hap phụ

giảm. Tuy nhiên ở p hoae C rat

lớn. đường T, cũng sẽ tiệm cận

với đường T,. I „. khong phụ

Hình 4: thuộc vào nhiệt độ.

Đường hap phụ dang nhiệt ở hai nhiệt do

khác nhau

(T, <T,)

2.1.2. Phương trinh Langmuya (Langmuir)

Khi nghiên cứu về sự hấp phụ khí trên vat ran, Langmuya (Langmuir) da đưa

ra lý thuyết về sự hấp phụ lý học đơn phan tư (1913). Thuyết nay dựa trên một

so gia thuyết:

|. Su hap phụ là do lực hoa tri gay ra.

2. Sự hap phụ xảy ra trên các hoá tri tự do của các phân tu hay nguyên tử bê

mat vật hap phụ.

‘ns- Vi ban kính tác dụng cua lực hấp phụ bé. nên mơi hố tri tu do chi hap phụ

mot phan tử. cudi cùng trên bê mặt vật hấp phuhinh thành một lớp hấp phụ

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

So sánh hai đường hãp phụ

dang nhiệt ở hai nhiệt độ T, và T,

(T,>T,). ta thấy đườngT, nam

dưới đường T,, điều đó chứng to

khi tăng nhiệt độ thi sự hap phụ

giảm. Tuy nhiên ở p hoặc C rat

lớn. đường T; cũng sẽ tiệm cận

với đường T,. I„„„¿ khơng phụmax

Hình 4 : thuộc vào nhiệt độ.

Đường hap phụ dang nhiệt ở hai nhiệt do

khác nhau

(T, <T;)

2.1.2. Phuong trinh Langmuya (Langmuir)

Khi nghiên cứu về sự hấp phụ khí trên vat ran, Langmuya (Langmuir) da dua

ra lý thuyết về sự hấp phụ lý học đơn phan tư (1913). Thuyết này dựa trên một

so gia thuyet:

|. Su hap phụ là do lực hoa tri gay ra.

2. Su hap phụ xây ra trên các hoá tri tự do của các phân tử hay nguyên tử bê

mat vật hấp phụ.

(nd- Vi ban kính tác dụng của lực hấp phụ bé. nên mơi hoá tri tu do chi hấp phụ

một phan tử. cuối cùng trên bê mặt vật hấp phuhinh thành một lớp hấp phụđơn phân tử.

+. Phan tu chat bị hấp phụ chi bị giữ trên bẻ mat vật hấp phụ một thời giannhàt định. sau đó do sự thăng giáng của năng lượng. phân tử bị rứt ra. Tạivị trí cũ lại hap phụ một phân tu mới. Khi trong một đơn vi thời gian. so

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

phân tử bi rift ra bang số phân tử được hấp phụ vào bẻ mặt. ta có can băng

hấp phụ.

5. Lực tương tác giữa các phân tử chất bị hấp phụ trên bề mặt được bỏ qua.

Trên cơ sở các giả thiết đó, Lãngmuya đã đưa ra một phương trình hap phụ

đẳng nhiệt mang tên ơng.

GU p rất bé, phương trình có dạng: T = Ï,„..p/A. nghĩa là T tỉ lệ bậc nhất

theo p trên hệ toa độ Ï'-p, ta có một dường thang xuất phát từ gốc toa độ.

đường song song với trục hồnh [14].

Hình 5:

Đường hap phu dang nhiệt có

hai doan thang o vung p <a

va p> b.

2.2. Giới thiệu ve sac ky khí [7]

Sac ky Khí là một phương pháp rat nhay. có độ lặp lại cao cho việc định tinh va

định lượng các hợp chất hữu cơ như PAH, PCB. VOC cũng như nhiều chất khác.

2.2.1. Cơ sơ cua phương pháp sác ký khí:

19

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Sac ký khí là một phương pháp tách vật lý nhờ sự phân bố khác nhau của các cau

tử cần phân tách giữa hai pha:

- Pha tĩnh với diện tích bề mặt rộng

- Pha động (khí) thấm qua pha tinh

Cơ chế của sự dịch chuyển vùng:

“se. câu tỬ rua

Hình 6: Cơ che cua su dịch chuyen khác nhau cua các cau tu qua cot tach.

Hình 7: Sơ do thu gon thiết bi sác ký khí.

Hai bộ phan quan trọng nhất của thiết bị sac ký khí là hệ thong cot tách (5).

detector (6). Nhờ Khí mang được chứa trong bom khí (1) hoac máy phát khí từ

bng bay hơi (4) được dan vào cot tách (5) nam trong buông điều nhiệt. Qua

5(ì

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

trình tách chất được xảy ra ở đây. do ái lực của các cấu tử với pha khác nhau màchúng rời bỏ cột tại những thời điểm khác nhau. Các cấu tử đi vào detector (6).

tại đó chúng được chu hố thành tín hiệu điện. tín hiệu này được khuyếc đại ở

(7) rồi chuyển sang bộ ghi (8) (loại máy đơn giản) hoặc chuyển sang tích phankế (9). Các tín hiệu được xử lý ở đó rồi chuyền sang bộ phan in kết quả (10) [9].

2.2.2. Detector dùng trong sắc ký khí để phát hiện hon hop các VOCs:

Detector của một máy sác ký là bộ phận phát hiện các cấu tử sau khi được tách

ra khỏi cột. Nguyên tac hoạt động chung nhất của các loại detector là chuyền

hố đại lượng khơng điện (là nồng độ các cấu tử) thành đại lượng có điện [9].

Hiện nay có nhiều loại detector hoạt động với những chức năng riêng. pho biên

là detector dan nhiét(TCD), detector ion hoá ngọn lửa (FID), detector cộng kếtđiện tử (ECD), detector quang kế ngọn lửa. detector khối pho...

Các VOC mà chúng ta can xác định đều là các dan xuất cơ halogen, các hop chat

thơm nên khả năng bát giữ điện tử của chúng là cao. Do vậy nên detector thích

hợp nhat cho việc xác định các cấu tử này là detector cộng kết điện tử (ECD) va

detector Khôi pho.

2.2.2.1. Detector cong két điện tu (ECD):

Detector dựa tren đặc tinh của các chất có kha nang cộng kết điện tử tự do trong

pha Khí (trừ khí tro). Kha nang cộng kết điện tử lớn hay nhỏ là phụ thuộc vào cấu

trúc các chat. Kha nang này tương doi nhỏ với các hợp chất hydrocacbon no.

Ngược lại Khi các hợp chất có chứa các nhóm chức hoặc các liên kết đơi. ba thì

kha nang bat giữ điện tử tang han, đặc biệt là nếu trong phân tử của các hợp chất

có chứa các nguyên tu halogen (Cl, Br....). Bởi vậy, việc sử dung detector ECD

dé phát hiện các VOC trong khơng khí là thích hợp. Tuy nhiên. việc phát hiện

các hợp chat thơm như benzen. xylen là không xác định được.

Nguyễn tac hoạt dong cua detector ECD như sau: Từ một ngn phóng xa được

lap sản trong detector, phát ra một chùm tia với tốc do khoảng 10-10”

KỆ

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

hat/giay. Các hạt này sẽ ion hố phân tử khí mang và giải phóng ra điện tử sơ

cấp. Các điện tử sơ cấp được gia tốc nhờ một diện trường và chuyển dịch về phía

anốt (cực +). Tại đây chúng bị lấy mất điện tích và qua đó cho ta dịng điện nềncủa detector. Các nguyên tử hoặc phân tử của các chất sau khi rời bỏ cột táchđược đưa vào buông ion hố của detector ECD cùng với khí mang. Tuy theo 4i

lực điện tử của các phân tử, các điện tử tự do sơ cấp nói trên sẽ bị các phân tử đó

bát giữ và tạo ra các ion âm. Các ion âm được tạo ra như vậy sẽ kết hợp với ion

dương của phân tử khí mang để tạo thành các phân tử trung hoà. Như vậy. do khả

nang cộng kết điện tử của các chat cân phân tích. điện tử bị lay mất khỏi hệ va

do vậy dòng điện nên bị giảm đi so với lúc chỉ có khí mang tính khiết đi qua.Mức độ giảm của dịng điện nền trong thời diém có chất đi qua được thể hiện

bang pic sac ký của chất đó trên máy ghi.

Hinh 8: Detector cong kết điện tu (ECD)

2.2.2.2. Detector khỏi pho:

Ta biết rang khỏi pho là một phương pháp vat lý để xác định cấu trúc của motchat. Vẻ nguyên tac không thể áp dụng cho hon hợp đa cấu tử. phương pháp nàychi có sức thuyết phục lớn nêu như trước khi do phó. mau ban dau được tách

thành các cau tử riêng biệt. Như vậy cần kết hợp phương pháp sác ký và phươngpháp xác định cau trúc (khỏi pho).

9 he,

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Nguyên tac hoạt động của một detector khối phổ: Các cấu tử được tách khỏi cột

sác ký sẽ lần lượt đi vào buồng ion của máy khối phổ. Tại đó chúng được phan

mảnh và được tách khối nhờ một từ trường rồi đi vào bộ nhân quang đề chun

hố thành tín hiệu điện. ứng với mỗi pic trên sac đồ. người ta nhận được một khơi

phổ đồ riêng biệt và hồn chinh.

Detector khối phổ có khả năng phát hiện các chất dựa vào cấu trúc phân tử của

các chất. Nó có thể xác định được toàn bộ các hợp chất hữu cơ. Thiết bị detector

này nếu kết hợp với sac ký khí có hiệu quả đặc biệt khi phát hiện hon hợp nhiều

cấu tử khác nhau mà không phải dùng đến chất chuẩn.

Trong phần thực nghiệm này chúng tôi sử dụng thiết bị sác ký khí khối phơ

(GC/MS) dé phân tích hén hợp các chất hữu cơ dé bay hơi trong khơng khí. Dướiđây chúng tôi giới thiệu qua về thiết bị sác ký khí khối phơ [7].

2.3. Giới thiệu vé sac ký khí - khối pho (GC/MS):

Thiết bị sac ký khí - khối pho là một hệ thiết bị liên hợp gồm sac ký khí - mộtthiết bị có khả nang tách và định lượng rất chính xác và khối pho ký - một thiết

bị gân như hoàn hao trong việc nhân biết các chất. So do cấu tạo của thiết bị

SKK/KP (QP-5000 của hãng Shimadzu) được trình bày trong hình dưới đây:

Hình 9: Sơ do thiết bị phan tích sac ký khí - khối pho

|. Thiết bị SKK | 6. Bộ phan hội tu ton2. Bộ phan điều khién phan SKK 7. Bộ phan tach ion

3. Bộ phận điều khién phan khối pho — 8. Bộ phan phát hiện

+. Bộ phan ghép noi SKK/KP 9. Bom chan khong

5. Bộ phan ion hoa (va cham ion) 10. May tính va phan mềm điều khién

I2t2)

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

Sác ký khí là một phương pháp rất hiệu quả trong việc tách rât nhiều cấu tử

chung nhưng lại khó khan trong việc định tính các chất có trong ho hợp phức tap

dos. Ngược lại. khối phố khơng có khả năng tách chất hưng lai cho phép ta định

tính và dự đốn và làm sáng tỏ câú trúc của các chất lạ từ những thông tin thu

được của pho đồ. Như vậy hệ liên hợp sac ký khí - khối pho là một kỹ thuật ghép

nối nhăm mục dich đạt được những chức nang ưu việt của hai thiết bị riêng rẽ.

Su kết hợp được giữa 2 bộ phận tách sac ký va Detector khối pho cho ta nhữngưu điềm sau:

- Mau được nghiên cứu ở trang thái khí.

- Cả hai phương pháp đều có độ nhạy phát hiện cao.

- Tóc độ phân tích tương tự nhau.

Tuy nhiên, có sự khác biệt giữa hai phương pháp can khác phục là : trong cột sac

ký luôn tôn tại một áp suất lớn hơn áp suất môi trường cịn nguồn ion hố của

khỏi pho chỉ hoạt động trong môi trương chân không tương đối cao (= 10°

mmHg). De có thẻ ga noi giữa cột tách sac ký với nguồn ion. giải pháp duy nhất

là phải tach Khí mang ra khỏi mau. Do đó. một bộ phan tách khí mang

(separator) đã được đưa vào giữa hai thiết bị.

Bom hut

| He

TƯ cất " Vio bu2^g

—— ¬w aa re 8 ‘ “nản

Hinh 10: Sơ do bo phan tách khí mang.

Sau Khi rời Khoi cot tach sac ký, hon hop khí bao gom ca khí mang va các chất

can phan tích được dan vào bộ phận tách khí mang. Phân tử các chất can phan

tích nang hơn và do đó có momen lớn hơn nên có khả nang vươt qua khoang

trong trong Khi các phan tử Khí mang nhẹ hơn nhiều sẽ ngay lap tức bị phan tán

24

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

vào vùng chân khơng xung quanh và sau đó được bơm ra ngồi. Các cấu tử của

chất cần phân tích tiếp tục đi vào buồng ion hoá mẫu. Tai đây xảy ra q trình

phân mảnh ion trong đó phân tử bị phá vỡ tạo thành ion phân tử. Các mảnh ion

phân tử sau đó đi qua bộ phận phân tách và các thông tin về ion phân tử sé đượcghi nhận trong bộ phân phát hiện dưới dạng khối phô đồ. Dựa vào những thông

tin về ion phân tử. các mảnh ion tạo thành và với sự giúp đỡ của thư viện phơ có

sản trong phản mềm của máy tính, chúng ta có thể có được những thơng tin

chính xác vẻ thành phan của hỗn hợp khí cần nghiên cứu ma khong cần chât

chuẩn. Tuy nhiên. chất chuẩn vẫn cần thiết trong nhiều trường hợp. ví dụ như thư

viện phổ khơng có hoặc chưa đủ những thơng tin để khẳng định cấu trúc chất cần

nghiên cứu có mặt trong sac đồ [12].

2.3.4. Thiet bi tach tu cuc (Quardrupole Mass Analyzer):

Sau đây là sơ đồ cấu tạo của thiết bị tach ion theo kiểu tứ cực:

Hình 11: sơ đơ bo tách tứ cực cua hang Shimadzu

Thiết bị nay bao gồm 4 điện cực dat song song. trong đó người ta 4p một the một

chiều vào 2 điện cực doi điện và một thé xoay chiêu cao tân vào 2 điện cực còn

lại. Cac ion từ buồng ion hoá chuyên động qua hệ thống 4 điện cựu với van tốc

cham theo hướng z. Khi các ion tiến đên vùng điện trường dao dong liên tục gay

ra boi thẻ | chiều và thẻ xoay chiêu tân so cao giữa bon điện cực. chúng sẽ di

chuyển theo hướng z đồng thời lại dao động theo hai phương x và y dưới tác

dung của điện trường tan số cao. Như vậy. những ion có ty so khỏi lượng/điện

2

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

tích (m/z) xác định va dao động với một biên độ không thay đôi sẽ đi qua toàn

bộ chiêu dài của điện trường giữa các cực. Những dao động của các ion khác sé

tăng biên độ lên trong quá trinh va đập giữa chúng với điện trước khi chúng có

thể chuyển động qua các điện cực và do đó chúng sẽ khơng được phát hiện bởi

2.3.5. Kỹ thuật do SIM (selective ion monitoring):

Ta biết rang đối với detector khối phổ. nếu ta thay đôi V va ghi tin hiệuc của các

in theo thời gian sẽ thu được một sac đồ gọi là sắc dod ion và kỹ thuật đo này gọi

là đo quét (Scan Mode). Nếu cố định V ở một giá trị không đổi và chỉ đo tín hiệu

của một ion có số khối xác định - ky thuật này gọi là ky thuật do SIM. Thiết bị

QP 5000 của hãng Shimadzu có thể ghi nhận tín hiệu của 32 ion với số khối khácnhau trong cùng một thời điểm.

Ky thuật đo SIM có một ý nghĩa quan trọng trong việc định lượng với độ nhay rất

cao vì nó chi ghi tín hiệu cua một loại ion nhất định. Thơng thường, trong phan

tích định lượng dùng ky thuật nay, người ta hay chọn những ion có cường độ

mạnh.

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

PHAN II

THUC NGHIEM

Trong phần thực nghiệm. chúng tôi tiến hành những bước sau day:

|. Đánh giá khả nang hấp phụ của than hoạt tính thơng qua việc tính tốn hiệu

xuất thu hồi và kiểm tra mẫu trắng.

2. Lấy các loại mau khí sau:

+ Mau khí tại các khu vực được coi là khơng có nguồn gây 6 nhiềm bởi

+ Mau khí tại các điểm nút giao thơng.

+ Mau khí tại các nơi làm việc được cho là có nguy cơ ơ nhiễm cao.

3. Phân tích định tính và định lượng các VOC trong mau khí nhờ thiết bi sac ky

khí khối pho GC/MS.

4. Đánh giá những ket qua thu được.

1. Dung cu và hoá chat

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

- Thiết bi sac ký khí GC-17A và kèm theo detector MSQP-5000

- Cột tách: cột mao quản DB-624, đường kính 0.32mm. chiều dài 60m

- Hệ thống máy tính xử lý số liệu với chương trình phần mềm CLASS-5000 của

hãng Shimadzu

1.2. Hoá chất

- Chất chuẩn nồng độ 1000 ppm (chất chuẩn VOCs hỗn hợp của 23 VOC đã

được pha san trong dung môi metanol).

- Than hoạt tính kích thước từ 30 tới 50 mesh (0.3-0.5 mm)

- Dung mơi CS, (p.a)

- Metanol (p.a)

- Khí nitơ sạch độ tinh khiết 99 99%

- Nước cất 2 lần

1.3. Chuan bị dung dịch chuẩn:

- Từ hon hợp chất chuẩn gốc của 23 VOCs có nồng độ mỗi VOC là 1000 ppm

(Dung dich AT) pha lỗng thành dung dịch có nơng độ 100 ppm (dung dịch A2)

trong metanol.

- Từ dung dịch có nồng độ 100 ppm pha loãng thành các dung dịch có nồng độ

10 ppm, [ppm: 0.5 ppm: 0.3 ppm va 0.1 ppm trong CS..

i)°uy trình phan tích VOC trong mau khí.

Quy trình phan tích các VOC trong khơng khí được tiên hành như trình bày trong

hình L2:

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

Ngoài ra, để đánh giá khả nang đáp ứng của quy trình này đối với u cau phân

tích, chúng tơi tiến hành các nghiên cứu nhằm tính tốn hiệu xuất thu hồi cũng

như độ lặp lại của thiết bị phân tích và người làm thực nghiệm.

0,5 lít/phút trong 3 tiếng

Lấy mẫu khơng khí

Cho vào Iml CS,, lac đều

Xử lý mẫu he ;

dé im 30 phut

Phân tích trên GC-MS Bom |ul dung dịch

Hình 12: Sơ đồ tong quát của quá trình phân tích VOCs trong mau khí

2.1. Tính tốn hiệu suất thu hoi của q trình phan tích:

Cân khoảng một lượng nhất định than hoạt tính. Hoạt hố than hoạt tính ở 150°C

trong 3 giờ. Sau đó lấy ra, để nguội trong desicator rồi cho vào bình mầu nâu.

đậy nút kín. Việc làm này nhằm loại hết hơi nước và các khí đã bị hấp phụ từ

trước trên bề mặt than hoat tính.

Than sau khi được hoạt hố nên được sử dụng ngay. Nếu cần để lâu thì phải được

bảo quản cẩn thận hoặc thậm chí phải hoạt hố lại.

Các nghiên cứu ban đầu của chúng toi đã khang định rang với lượng than hoạt

tính 200mg là hồn tồn phù hợp cho việc lấy mau khí voi thé tích khoảng 100

lít. Do vay, dé làm các ông hap phụ sử dụng cho q trình lấy mau khí chúng toi

tiên hành như sau:

* Cân chính sac 200 mg than hoạt đã được hoạt hố lại.

* Cho tồn bộ lượng than này vào một ong thuỷ tinh dài 8 em đường kínhtrong |.5cm.

ke,

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

* Phần đầu và cuối của cột cho thêm một lớp bông thuỷ tinh mong dé

giữ chặt lớp than hoạt tính đã nhoi. Sau đó cột thuy tinh này được hàn

kín hai đầu để bảo quản cho việc sử dụng về sau.

Việc tính tốn hiệu suất thu hồi cho quy trình phân tích này được chúng tơi tiền

hành như sau:

* Trước hết ta thêm vào các ống than hoạt tính một lượng chính xác là |

ul dung dịch hỗn hợp chuẩn của các VOC có nồng độ 1000 ppm. Sau

đó lap ống này theo sơ đồ như hình 8.

* Tiếp theo lấy khí nitơ sạch vào đầy túi nilon có thể tích 10 lít. Cho khí

nitơ chạy qua cột chứa than hoạt tính với tốc độ dịng 500 mil/phút.

* Sau đó lấy lượng than hoạt tính ra cho vào lọ thuỷ tinh có nút cao su

silicon thêm tiếp vào lọ | ml CS,. van chat nút, dé im 30 phút .

* Cuối cùng bơm Iu! dung dịch này trên thiết bị phan tích sac ky khí

C, (ng/ml ) va V, (ml) là nồng độ và thé tích của dung dich sau khi xử lý

C, (ng/ml) và V,(ml) là nồng độ và thé tích của dung dịch ban đâu được chothêm vào mẫu.

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

2.2.1.1. Vài nét giới thiêu về thành phố Ho Chí Minh:

Hồ Chí Minh là thành phố nằm ở phía Nam Việt Nam. năm trên bờ sơng Sài

Gịn. năm trên vùng đồng băng sơng Mê Kơng phì nhiêu. mâu mỡ. Hồ Chí Minh

là thành phố rộng nhất với diện tích vào khoảng 2057 Km”. Thành phố Hồ Chí

Minh là một trung tâm kinh tế, văn hố và chính trị cùng với các cửa ngõ thông

thương hiện đại được nối với quốc tế.

Từ khi chính phủ Việt Nam bát đầu sự nghiệp đối mới năm 1986, Thanh phố Hồ

Chí Minh đã duy trì được mức độ tăng trưởng cao như là đánh giá của nhiều

nước trên thế giới. Chính phủ Việt Nam đã đầu tư mạnh cho thành phố về hạ tầng

cơ sở, và trở thành một chuỗi các khu đỏ thị dé xây dựng trung tâm tài chính

trong khu vực. Các sản phẩm chúng của thành phơ Hồ Chí Minh bao gồm các

sản phẩm nông nghiệp như là gạo, cà phê. các sản phẩm đánh bát đông lạnh.công nghiệp dét, nhựa, thuỷ tinh va các sản phẩm gỏ, giấy: các loại đọng cơ, cácngành cơng nghiệp hố chất. và các vật liệu xây dựng. Thành phố được nối vớithế giới băng các trục đường sat, đường không và cảng hang không quốc tế Nội

Hiện nay. cùng với sự gia tăng của dân số và sự phát triên không ngừng của các

ngành công nghiệp. q trình sử dụng các nhiên liệu than đá. khí đốt. khí tư

nhiền ngày càng tang và điều đó dẫn tới vấn dé 6 nhiễm khơng khí do sự phát

sinh của các hợp chất hữu cơ dé bay hơi. andehít. NOx, SOx...

Các nhà chức trách môi trường tại thành phố Hồ Chí Minh đã xuất bản cuốn"sách đen” 87 dự án công nghiệp được coi là nguôn gây ô nhiễm và cảnh báohàng trăm xí nghiệp khơng có ý thúc bảo vệ môi trường.

Sự canh báo này xuat phát từ một loạt các đánh giá về các vấn dé ô nhiễm của

thành pho đã dén mức bao dong. Các nghiên cứu này đã tìm thấy hơn 600 xínghiệp cơng nghiệp và hơn 22.000 cơ sở sản xuất trong một thành pho có mật dodan cư dày đặc gay 6 nhiém khong khí. đất và nước trong vùng. Nguyên nhan

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

chính là do sự sử dụng các thiết bị cũ, sử dụng các công nghệ từ những năm 60và đã khơng cịn phù hợp với các tiêu chuẩn ngày nay.

Tại quận Thủ Đức, hơn hai mươi bãi rác thải xí nghiệp thải trực tiếp ra mơi

trường và xi theo dịng sơng Đồng Nai. Cơng ty xi mang Hà Tiên va nhà máy

nhiệt điện Thu Đức đã thải ra khơng khí trên một diện tích rộng chứa khói và bụi

từ các ống khói khống lồ của các nhà máy nay.

Sở khoa học. công nghệ và môi trường của thành phố đã thực hiện các nghiên

cứu. kết hợp cùng với các cơ quan chức năng khác đã đề xuất ra bốn phép đo

chính đề cải thiện tình hình ơ nhiễm ở đây.

Đề xuat thứ nhất yêu câu các công ty mà khơng coi là nơi có nguồn 6 nhiềm

chính và ở vị trí xa khu vực dân cư cân phải lap dat các hệ thống xử lý chất thaicho chính công ty.

Yêu cau thứ hai là doi với các bãi rác thải của các cơng ty mà q trình thai của

chung đi vào các dong song hay các nguồn nước đi vào các nguồn ao hồ và xây

dựng các nhà máy xử lý nước thải thông thường. Tuy nhiên điều này có lẽ vượt

xa kha nang dau tư của rất nhiều doanh nghiệp vừa và nhỏ.

Đề xuất thứ 3 bao gồm xây dựng lại các công ty được coi là gây ô nhiễm trong

một trong nhiều công viên công nghiệp tại các quận Nhà Bè. Thủ Đức. BìnhChánh và Cu Chi. Tuy nhiên, tương tự như giải pháp thứ hai. giải pháp này cũng

rất khó có thé đi vào hiện thực. Giá th dat và cơng di chuyền thì lại quá cao so

với da số các doanh nghiệp nhỏ.

De xuất thứ tư là lập kế hoạch to chức và nhóm các công ty lại trong một khu vực

riéng rẻ cùng vơi các hoạt động của chúng. Điều này đòi hỏi rất nhiều ở thành

pho và các ngành có đẻ xuất với chính phủ ho trợ các tơ chức kinh doanh cho vay

ngân hàng với giá ưu đãi và mức thuê khun khích.

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

Tuy nhiên có một số cơng ty lớn đã thực sự có các bước chuẩn bị cho xử lý q

trình ơ nhiễm của họ.

Cơng ty dệt may Việt Tháng là một công ty thải chất thải trên một diện tích rộng

của bãi rác thải bởi các nguồn thải khơng được xử lý đã thốt ra. đã bỏ ra gần 2

triệu USD cho việc lắp đặt hệ thống xử lý bằng công nghệ đốt rác thải.

2.2.1.2. Các vi trí lay mau:

Mẫu khí dùng cho phân tích VOCs đã được lấy tại sáu vị trí đặc trưng cho sự ơ

nhiễm khơng khí tại các điểm nút giao thông và các khu công nghiệp. Tại môi

một diém, mau đã được lấy hai loại là trong nhà và ngoài đường (indoor va

outdoor) theo đúng như các chỉ dẫn bởi UNU [3] va [4].

Mau sau khi được lấy thì được bao quản trong thùng đá và chuyền ngay lập tức

về phịng thí nghiệm và bảo quản trong tủ lạnh

Bang 4: Tên mẫu: địa điểm lấy mau và thé tích mẫu tại thành phố Hồ Chí Minh

Hàng — Dàn Bạch Biên Biên VùngXanh Chủ = Đăng Hoa I Hoa II sach

Trong nha (lit) 94.00 94.00 X 95.30 9300. 9200

_ Ngoài đường 93.50 95.50 98.00 95.50 93,00 X

Ghi chu:

Dau x: Mau đã khong được

Tat ca các mau được lấy từ 27/7/1998 tới 4/8/1998

Trong thời gian lay mau, nhiệt độ trung từ 20°C tới 24°C

Thời gian lay mau VOCs: từ 7 giờ tới 18 giờ

Tat ca các vị tri lay mau VOCs được mơ ta trên hình | và 2.

Ngã tư Hàng Xanh năm ở phía bác của thành phố Hồ Chí Minh. là mot ngã tu

rộng nhat. là cửa ngõ đi vào thành pho và ở đây thường xuyên xay ra tác ngéngiao thông vào giờ cao điềm.

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

Ngã sáu Dân Chủ và ngã ba Bạch Đăng là nơi rộng và năm ở quận 10. Day là nơigiao nhau giữa bốn trục đường chính (Võ Thị Sáu. 3/2. Cách Mạng T8 và Điện

Biên Phủ).

Khu công nghiệp Biên Hoa I và II la hai khu công nghiệp lớn nhất tai Việt Nam.

Trong các khu cơng nghiệp này có hàng trăm các cơng ty liên doanh nước ngồi

bao gồm cả các cơng ty hố chất, các cơng ty thực phẩm. các công ty dệt may...

2.2.2.1. Vài nét giới thiêu về thành phố Hà Nơi:

Hà Nói là thủ đơ năm ở phía bác của nước cơng hồ xã hội chủ nghĩa Việt Nam.

diện tích Hà Nội khoảng 140 Km”. Ha Nội đứng chỉ sau thành pho Hồ Chí Minh

về dân số và tâm quan trọng về kinh tế tại Việt Nam. là trung tâm chính trị của

dat nước. Khơng những the, Hà Noi cịn là trung tâm nơng nghiệp và sản xt co

tâm quan trọng đặc biệt. Lúa gạo đã được trong trot tại vùng này hơn 2000 namtrước. Các ngành công nghiệp có ở Hà Noi bao gồm cơng nghiệp cơ khí. cong

nghiệp che biên thức an, cơng nghiệp hố chat, det may.... Hà Nội là trung tam

giao thơng chính của miền bac Việt Nam cùng với các trục đượng bộ. đường xe

lửa được xây dựng đề liên kết với tất cả các thành phố trong cả nước. Sân bay

quốc tê Nội Bài là công hàng không quốc tê khu vực phía bác.

2.2.2.2. Cac vi trí lầy mau:

Tất cả các mau Khí được lay tại Hà Nội dùng dé phân tích VOCs bao gồm các

mau Khí lay tại 4 ngã tư cat các trục đường giao thơng có mật độ xe co lưu thongcao nhất tại Hà Nội. 2 cơ quan và 2 công ty tại hai khu công nghiệp được coi là

có mức độ 6 nhiềm cao tai Hà Nội.

Các vị trí và thẻ tích mau khí được ghi lại trong bảng 5. Tại moi vị trí. mau dùng

phan tích VOCs được lây ca trong nhà và ngoài đường dé có sự so sánh. Dé

thuận lợi cho việc quan sát sự thay doi nóng do VOCs tại các giờ khác nhau

trong ngày. mau Khí đã được lấy ca bi sáng và buoi chiều.

tà)

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

Chú ý:

Các mẫu được đánh dấu (°) là các mẫu khí được lấy ngồi đường.

Các mẫu được đánh dấu (°), ('), (2) là các mẫu khí được lấy tại các thời điểm khác

nhau trong ngày (buổi sáng. buổi trưa và budi chiều).

Mẫu được lấy từ 1/5/1998 tới 10/6/1998.

Bang 5: Danh sách các điểm lấy mau khí cho phân tích VOCs tại Hà Nội

3 | Khoa hoá học Từ 8"20 I3 | Cau Giấy Từ 9"50

4 | Khoa hoá học Từ 11"40 | 14 | Nga Tu Vong Từ 7"05

5 | NM Dệt Mùa Dong | Từ 8"05 IŠ | Ngã Tư Vong Từ 10"25

6 |NM Dệt Mùa Đông | Từ 14"10 | 16 Ngã Tư Vọng Từ 15"05

NM Thuốc lá TL Từ 8"45 17 | Cửa Nam Từ 9'35

8 | NM Thuốc lá TL Từ 13°15 | 18 | Cua Nam Từ 12"40

Từ 15°45

oy)Nn

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

Bảng 6: Tên mẫu. Vị trí và thể tích mẫu VOCs được lấy tại Hà Nội

| | Tên màu - Mau trong nhà Mau ngoài đường Địa diém| (lít) (lit)

_ I|Phịng NI | 99,60

__ 2 |Phịng N2 95,40

_ 3 Khoa Hoa 87.80 Khoa Hoa Hoc. 19

4 | Khoa Hoá” 94,20 Lẻ Thanh Tong

_ 5 | NMD-MD 89.80 Công ty may mac Mùa

6 .NMD-MD” 94.00 Đông. Quận Hai Bà Trưng7 NMTL-TL 90,70 Đường Nguyễn Trãi

8 'NMTL-TL" 86.90 Than xuan District

"9 |Ng-T-So” | 95,00 — Nga tu đường

10 |Ng-T-So' | _92,90 “Nguyễn Trãi. Láng.

II |Ng-T-So? 96.40 Tây Sơn. Trường

mm Chinh _|

J2 Cau Giay” 78.80 | Ngã tư đường 3/2.

I3 | Cau Giay' 90.10 “Láng. Bưởi, Ngọc

mi | — ¬ Khánh 7

I4 |Ng-T- 99.70 Ngã tư đường

| Vong” | | Le Duan, Trường

|I5 |Ng-T- | 93.00 “Chính, Giai Phong,

| ¡ Vong' | m1" cĐại La

16 |Ng-TVong'" 91,30 | |

-17 ¡Cua Nam" 82,10 L 'Ngã tư đường NgT |

I8. Cua Nam! 95.60 Hoc, Lẻ Duan, Tran

19 | Cua Nam ` 93.50 Phú. Hàng Bông

2.2.3.1. Vài nét gidi thiêu vé thành pho Viết Tri:

Việt Trì là thành pho cơng nghiệp lớn nhất ở miền bác Việt Nam. năm trên tinh

Vinh Phú và năm bên bờ sông Thao. ở vĩ độ 21°19" Bac và kinh độ 105°2' Tây.

Thành pho Việt Trì được xây dựng vào những năm 60 và dân cư thành phố Việt

Trì vào khoang 80.000 người. Nhiệt độ trung bình là 23.4°C. lượng mưa trung

binh hàng nam là 1644mm. Tại Việt Trì. có các nhà máy cơng nghiệp như là nhà

máy hố chat Viet Trì. nhà may che bien thức ăn Việt Tri, Cơng ty phan bón. vađạc biệt là nhà máy giầy Bãi Bang, nhà máy supe phot phát Lâm Thao. Trongquá trình san xuất, các nhà may này đã thai ra ngồi khong khí một lượng lớn

các hop chat hữu cơ de bay hơi. gây anh hưởng khong nhỏ đến sức khoẻ nguol

dan ở các vùng xung quanh [15].

</div>