giáo trình hóa kỹ thuật môi trường

HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
1
MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA VÀ KHÁI NIỆM CƠ BẢN ....................... 1
1 MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA.......................................................................................... 1
1.1. Hóa học môi trường:....................................................................................... 1
1.2. Ô nhiễm môi trường:....................................................................................... 1
1.3. Chất ô nhiễm: .................................................................................................. 1
1.4. Quá trình vận chuyển của các chất ô nhiễm................................................1
1.5. Hình thái hóa học:...........................................................................................2
2 CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG CỦA TRÁI ĐẤT..................................... 2
2.1. Khí quyển .........................................................................................................2
2.2. Thủy quyển....................................................................................................... 2
2.3. Đòa quyển.......................................................................................................... 2
2.4. Sinh quyển........................................................................................................ 2
3 MỘT SỐ ĐƠN VỊ BIỂU DIỄN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG
3
3.1. Nồng độ của dung dòch.................................................................................... 3
3.2. Nồng độ các chất trong môi trường không khí ............................................3
3.3. Nồng độ các chất trong môi trường nước..................................................... 4
3.4. Các khái niệm khác thường gặp trong kỹ thuật môi trường...................... 4
4 CÁC PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ.......................................................4
5 CHUYỂN ĐỔI VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG TRONG HỆ THỐNG MÔI
TRƯỜNG.......................................................................................................................... 5
5.1. Sự cân bằng vật chất.......................................................................................5
5.1.1. Hệ thống bảo toàn vật chất ổn đònh.........................................................5
5.1.2. Hệ thống ổn đònh chất ô nhiễm không bảo toàn......................................6
5.1.3. Phương trình đáp ứng từng bước ..............................................................8

CHƯƠNG II: HỆ PHÂN TÁN.............................................................................. 12
6 CÁC HỆ PHÂN TÁN............................................................................................ 12
7 DUNG DỊCH.......................................................................................................... 13
8 ĐỘ HÒA TAN CỦA CHẤT KHÍ TRONG CHẤT LỎNG................................. 13
8.2. Độ hòa tan của chất rắn trong chất lỏng.................................................... 19
8.3. Sự điện ly của nước – chỉ số hydro pH ........................................................ 20
8.3.1. Sự điện ly của nước – chỉ số hydro pH ..................................................20
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
2
8.3.2. Các cách xác đònh pH ............................................................................21
9 DUNG DỊCH KEO ................................................................................................ 21
9.1. Các tính chất của dung dòch keo.................................................................. 21
9.1.1. Tính chất quang học – Hiệu ứng Tyndall ..............................................21
9.1.2. Tính chất hấp phụ ..................................................................................21
9.1.3. Tính chất động học của hệ keo..............................................................22
9.1.4. Tính chất điện học .................................................................................22
9.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến ξ...................................................................... 25
9.2.1. Chất điện ly............................................................................................25
9.2.2. Ảnh hưởng của pH .................................................................................26
9.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ.........................................................................26
9.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ chất keo ..........................................................27
9.3. Cấu tạo mixen keo......................................................................................... 27
9.4. Các phương pháp điều chế dung dòch keo...................................................27
9.4.1. Phương pháp phân tán............................................................................27
9.4.2. Phương pháp ngưng tụ............................................................................28
9.4.3. Phương pháp pepti hóa...........................................................................30
10 HỆ VI DỊ THỂ................................................................................................... 30
10.1.1. Nhũ tương...............................................................................................32
10.1.2. Bọt..........................................................................................................33

10.1.3. 3.3. THÀNH PHẦN KHÔNG KHÍ SẠCH - KHÔ.................................37
10.1.4. b. Đặc tính của một số nhiên liệu ..........................................................66
10.1.5. (kg/tấn nhiên liệu) .................................................................................68
10.2. Khí thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải theo thải lượng .......................... 77
11 NHIỆT ĐỘ ......................................................................................................... 84
11.1. 4.3.4. Hóa học nước biển...............................................................................97
12 BẢNG 4.5. ĐẶC ĐIỂM MỘT SỐ ION HOÀ TAN TRONG NƯỚC............ 99
13 TÊN ION............................................................................................................. 99
14 CHẤT RẮN DẠNG KEO ............................................................................... 100
14.1. 4.4.5. Thành phần sinh học của nước tự nhiên ......................................... 101
14.1.1. Sơ đồ phân hũy chất hữu cơ các loại vi khuẩn dò dưỡng như sau ........101
14.2. ........................................................................................................................... 104
14.3. 4.5. CHẤT LƯNG NƯỚC VÀ SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC............. 104
14.3.1. Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt...........................................107
14.4. 5.2 . CÁC TÁC NHÂN GÂY Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC VÀ TÁC HẠI111
14.4.1. 4. Một số chất hữu cơ có độc tính cao trong môi trường nước..............112
14.4.2. 5.2.2. Các tác nhân vô cơ.....................................................................116
14.4.3. 1. Các kim loại nặng ...........................................................................116
14.4.4. 2. Các chất rắn lơ lửng.........................................................................116
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
3
14.4.5. 5.2.3. Màu............................................................................................119
14.4.6. 5.2.4. Mùi.............................................................................................119
14.4.7. 5.2.5. Các vi trùng trong nước..............................................................120
14.4.8. 5.12.6. Phương pháp thu mẫu, phân tích chất lượng nước (có tài liệu riêng)
120
Bảng 5.13.

Phân loại hoá chất qua độc tính theo WHO....................................................... 121

14.4.9. Bảng 5.14. Một số hoá chất BVTV có độc tính đối với động vật sống trong
nước ở ĐBSCL. ...................................................................................................122
14.5. 1. Các chỉ tiêu vi sinh................................................................................... 127
1. Quá trình nitrat hoá............................................................................................ 128
2. Quá trình khử nitrat ........................................................................................... 129
1. Nhu cầu oxy cho quá trình sinh hóa................................................................... 129
2. Nhu cầu oxy cho quá trình hóa học ................................................................... 129
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
1
CHƯƠNG 1: MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA VÀ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1 MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA
1.1. Hóa học môi trường:
Đònh Nghóa: Hóa học môi trường đã được người ta chú ý nghiên cứu từ những năm 1960 khi
có những vấn đề ô nhiễm môi trường xảy ra trên thế giới. Kể từ đó tới nay môn khoa học
này đã không ngừng phát triển và trở thành một môn khoa học rất cần thiết cho những
người làm công tác nghiên cứu trong lónh vực môi trường. Vậy thì hóa học môi trường là gì
? vai trò nhiệm vụ của hóa học môi trường ?
Hóa học môi trường là một môn khoa học tổng hợp, nghiên cứu về các quá trình biến đổi
của các chất trong môi trường nghóa là nó tập trung nghiên cứu về nguồn gốc, bản chất các
phản ứng, các tác động, quá trình vận chuyển cũng như tương tác của các chất trong môi
trường: đất, nước, không khí.
Hóa học môi trường cung cấp cho các sinh viên những kiến thức cơ bản trong quá trình
nghiên cứu, giúp hiểu rõ bản chất các hiện tượng hóa học xảy ra trong môi trường nói
chung từ đó có thể đưa ra các biện pháp tích cực ngăn ngừa ô nhiễm, bảo vệ môi trường.
Hóa học môi trường mô tả các quá trình hóa học cơ bản có sự liên hệ chặt chẽ với các lónh
vực khác như hóa sinh, đòa hóa, hóa phân tích, hóa vô cơ, hữu cơ, độc chất học...
Nhiệm vụ của hóa học môi trường là nghiên cứu, mô tả và mô hình hóa những phản ứng
hóa học trong môi trường cũng như nghiên cứu động học, nhiệt động học và các cơ chế

phản ứng.
- Hoá nước (aquatic chemistry): nghiên cứu các hiện tượng hóa học trong môi trường
nước (nước sông, suối, ao, hồ, biển, nước ngầm, nước trong không khí, đất, đá…).
- Hóa không khí (atmospheric chemistry): nghiên cứu các hiện tượng hóa học trong môi
trường không khí (thành phần cầu trúc khí quyển, phản ứng quang hóa, quá trình biến
đổi chất trong khí quyển).
- Đòa quyển và hóa đất (geosphere and geochemistry): nghiên cứu tính chất của đất cũng
như quá trình chuyển hóa các chất trong đất.
Để học tốt môn hóa học môi trường các sinh viên phải được trang bò các kiến thức cơ bản
về hóa học đại cương, cơ sở hóa học vô cơ, hữu cơ, hóa lý, hóa sinh cơ bản…
1.2. Ô nhiễm môi trường:
bất kỳ một tác động nào là thay đổi các thành phần môi trường làm mất cân bằng sinh thái,
gây ảnh hưởng xâu tới môi trường có ảnh hưởng tới người, vật, động vật, vật liệu …
Theo đònh nghóa của Tổ Chức Y Tế Thế Giới (WHO): sự ô nhiễm hay sự nhiễm bẩn là việc
chuyển các chất thải hoặc năng lượng vào môi trường đến mức có khả năng gây tác hại
đến sưc khoẻ con người, đến sự phát triển sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi
trường.
1.3. Chất ô nhiễm:
Đònh Nghóa: là những chất tồn tại sẵn trong tự nhiên hoặc nhân tạo làm thay đổi thành
phần môi trường tự nhiên ở nồng độ cao có tác hại tới sức khỏe con người cũng như sinh
vật nói chung. Gồm các chất ô nhiễm do tự nhiên và nhân tạo.
1.4. Quá trình vận chuyển của các chất ô nhiễm
Nguồn phát sinh ----> phát thải ----> môi trường vận chuyển (đất, nước, không khí) ---->
nguồn tiếp nhận ( người, vật, động vật, cây cối).
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
2
1.5. Hình thái hóa học:
Đònh Nghóa: là các dạng khác nhau của các chất hóa học có trong môi trường. Ví dụ: crom
có các dạng hợp chất khác nhau như crom (3) hoặc crom(6) từ đó có động tính khác nhau.

2 CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG CỦA TRÁI ĐẤT
2.1. Khí quyển
Là lớp khí bao phủ xung quanh bề mặt trái đất, có khối lượng 5,2x10
18
kg , tới 99% khí
quyển nằm dưới 30km so với bề mặt trái đất.
Khí quyển có vai trò:
- Cung cấp O
2
và CO
2
cần thiết duy trì sự sống trên trái đất, ngăn chặn các tia tử ngoại gần
(λ = 300 nm), cho các tia trong vùng khả kiến –tia trông thấy (λ = 400-800 nm), tia hồng
ngoại gần (λ = 2500 nm), và sóng radio (λ = 0,1 - 40 μm) đi vào trái đất.
- Giữ cân bằng nhiệt lượng của trái đất (thông qua quá trình hấp thụ tia tử ngoại phát xạ từ
mặt trời và phản xạ tia nhiệt từ trái đất).
- Là môi trường để vận chuyển nước từ đại dương vào đất liền, tham gia vào quá trình tuần
hoàn nước.
Không khí được cấu tạo từ nhiều khí khác nhau, trong đó thành phần chính là khí N
2
chiếm
khoảng 78% thể tích, khí O
2
chiếm khoảng 21% thể tích, tiếp theo là Argon, khí cacbonic,
ngoài ra còn một số khí khác ở dạng vết. Trong không khí cũng luôn tồn tại một lượng hơi
nước không cố đònh.
Nồng độ các khí trong khí quyển thay đổi liên tục theo thời gian, không gian, vò trí đòa lý (
điều kiện phát thải, phát tán, quá trình sa lắng, biến đổi hóa học...).
2.2. Thủy quyển

Thủy quyển bao gồm các dạng nguồn nước trên trái đất như: biển , hồ, sông , suối, nước
đóng băng ở hai cực trái đất, nước ngầm. Khối lượng của thủy quyển ước tính vào khoảng
1,38x10
21
kg. Trong đó nước mặn chiếm tới 97%, 2% là nước băng đá, 1% nước ngọt phục
vụ sinh hoạt cho con người. Nhu cầu sử dụng nước trên thế giới là 3.900 triệu km
3
.
Nước đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình, diễn ra trong tự nhiên và trong cuộc
sống của con người. Trong công nghiệp, người ta sử dụng nước làm nguyên liệu và nguồn
năng lượng, làm dung môi, làm chất tải nhiệt và dùng để vận chuyển nguyên vật liệu...
Nước tự nhiên là nước mà chất lượng và số lượng của nó được hình thành dưới ảnh hưởng
của các quá trình tự nhiên không có sự tác động của con người.
2.3. Đòa quyển
Đòa quyển là lớp vỏ rắn ngoài của trái đất có bề sâu từ 0 – 100km. Thành phần đòa quyển
gồm đất và các khoáng chất xuất hiện trong lớp phong hoá của trái đất hay nói cách khác
đòa quyển là tổ hợp phức tạp của các chất khoáng, chất hữu cơ, không khí và nước trong đó
đất là thành phần quan trọng nhất.
Việc con người khai thác các tài nguyên trong lòng đất (than, dầu, mỏ kim loại, đất, đá…)
và thải bỏ nhiều chất thải (rắn, lỏng) đã làm ô nhiễm đất.
2.4. Sinh quyển
Sinh quyển gồm tất cả những thành phần của ba môi trường kể trên có tồn tại sự sống và
có liên quan tác động tương hỗ giữa các thành phần môi trường khí quyển, thuỷ quyển, đòa
quyển.
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
3
Khác với khí quyển, thuỷ quyển, đòa quyển, sinh quyển không có giới hạn rõ rệt vì nó nằm
trong cả ba thành phần môi trường kể trên và không hoàn toàn liên tục vì sự sống chỉ tồn
tại trong điều kiện nhất đònh.

3 MỘT SỐ ĐƠN VỊ BIỂU DIỄN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT TRONG MÔI
TRƯỜNG
3.1. Nồng độ của dung dòch
Nồng độ của dung dòch thường được biểu diễn bằng các cách sau đây:
- Nồng độ phần trăm khối lượng (%) là tỷ lệ khối lượng chất tan so với 100 phần khối
lượng dung dòch.
- Nồng độ phân tử gam hoặc nồng độ mol là số mol chất tan trong 1 lít dung dòch.
- Nồng độ đương lượng gam (N) là số đương lượng chất tan trong 1 lít dung dòch.
N
A
.V
A
= N
B
.V
B
(1.1)
N
A
V
B

Hoặc = (1.2)
N
B
V
A
Đương lượng gam của một nguyên tố phụ thuộc vào trạng thái hóa trò của nguyên tố. Ví dụ
đương lượng của cacbon trong CO và CO
2

là 6 và 3 vì cacbon có hóa trò 2 và 4.
Tương tự , một hợp chất hóa hóa học có thể có nhiều đương lượng khác nhau tùy thuộc vào
cách phản ứng của nó. Vì vậy xét đương lượng của hợp chất cần phải xét trong phản ứng cụ
thể. Ví dụ:
H
3
PO
4
+ NaOH ------ > H
2
NaPO
4
+ H
2
O
H
3
PO
4
+ NaOH ------ > HNa
2
PO
4
+ H
2
O
H
3
PO
4

+ NaOH ------ > Na
3
PO
4
+ H
2
O
Như vậy axít phosphoric có đương lượng là M/1; M/2; M/3 (do số nguyên tử gam hydro bò
trao đổi trong phản ứng trên).
Vậy đương lượng gam: Đ = M/n trong đó: n là số ion hóa trò một mà phân tử hợp chất đó
đã trao đổi. M là khối lượng phân tử của hợp chất.
Đối với các phản ứng oxi hóa khử thì n là số electron trao đổi của mỗi phân tử chất ôxi hóa
hay chất khử.
+ Cách tính đương lượng của axít – bazơ: Đ = M/n trong đó M là khối lượng phân tử của
axít hoặc bazơ; n là số ion H
+
hoặc OH
-
bò thay thế trong phân tử axit hoặc bazơ.
+ Cách tính đương lượng của muối: Đ = M/nz trong đó n là số ion đã thay thế và z là điện
tích ion đã thay thế.
Ví dụ trong phản ứng:
Al
2
(SO
4
)
3
+ 6NaOH = 2 Al(OH)
3

+ 3Na
2
SO
4

Đương lượng của nhôm sunfat là: Đ =
32
242
x
= 57
+ Cách tính đương lượng của chất ô xi hóa khử: Đ = M/n
- Nồng độ molan: số mol chất tan trong 1000 gam dung môi.
- Nồng độ mol phần hay nồng độ phân tử phần N
i
của cấu tử i là tỉ số mol n
i
của cấu tử đó
trên số mol ∑ n
i
của dung dòch.
Ta có ∑ N
i
= 1. (1.3)
3.2. Nồng độ các chất trong môi trường không khí
- Nồng độ của chất ô nhiễm không khí được biểu thò bằng các đơn vò:
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
12
CHƯƠNG II: HỆ PHÂN TÁN
6 CÁC HỆ PHÂN TÁN

Hệ phân tán là hệ bao gồm một môi trường liên tục và các tiểu phân (các “hạt”) có kích
thước nhỏ được phân tán đồng đều trong môi trường đó. Tập hợp các tiểu phân nhỏ bé đó
được gọi là pha phân tán, còn môi trường chứa đựng pha phân tán gọi là môi trường phân
tán. Bảng 2.1, giới thiệu các hệ phân tán thường gặp trong lónh vực công nghệ môi trường.
Bảng 2.1 Các hệ phân tán thường gặp
Stt Chất phân tán Môi trường phân tán
(dung môi)
Ký hiệu Thí dụ minh họa
1 Khí Lỏng K + L Ô xy trong nước
2 Rắn Lỏng R + L Muối trong nước
3 Lỏng Lỏng L + L Rượu trong nước
4 Khí Khí K + K Hỗn hợp khí
5 Lỏng Khí L + K Sương mù
6 Rắn Khí R + K Khói bụi
- Nếu môi trường phân tán là khí, các pha phân tán là lỏng hoặc rắn thì hệ phân tán được
gọi là sol khí, nếu pha phân tán là lỏng thì sol khí đó có tên là mù (sương), nếu pha phân
tán là rắn thì gọi là khói hoặc bụi.
- Còn pha phân tán là rắn phân tán vào môi trường lỏng thì tùy kích thước của hạt mà ta có
hệ là huyền phù hoặc hệ keo. Nếu hạt keo tương tác mạnh với môi trường lỏng, ta gọi đó là
hệ keo ưa lỏng (môi trường phân tán là nước, thì gọi là hệ keo ưa nước), nếu tương tác yếu,
thì đó là hệ keo kỵ lỏng (kỵ nước). Khi tăng nồng độ của các hạt, keo ưa lỏng chuyển vào
trạng thái gel (thạch), còn keo kỵ lỏng thì bò kết tủa.
- Tính chất quan trọng của hệ phân tán trước hết là tính bền vững của hệ hay thể hiện là độ
phân tán. Tính bền vững hay độ phân tán phụ thuộc rất lớn vào kích thước của hạt phân
tán.
Độ phân tán: D = 1/d trong đó d là kích thước hạt.
Theo mối quan hệ phụ thuộc ở trên mà hệ phân tán chia làm 3 loại sau đây:
-
Các hệ phân tán thô (thể lơ lửng)
-

Các hệ phân tán cao (hệ keo)
-
Dung dòch
Hệ phân tán thô là những hệ vi dò thể có kích thước hạt nhân phân tán lớn hơn 1.10
-4
mm.
Chúng kém bền vững và chất phân tán dễ dàng lắng xuống đáy hoặc nổi lên trên bề mặt.
Chất phân tán trong hệ phân tán thô được gọi là chất lơ lửng.
Phụ thuộc vào trạng thái tổ hợp của chất phân tán mà chất phân tán ở dưới dạng huyền phù
hoặc nhũ tương. Huyền phù được hình thành do các hạt rắn phân tán vào chất lỏng (ví dụ:
các cặn lơ lửng trong nước). Nhũ tương được tạo nên từ các hạt chất lỏng phân tán vào chất
lỏng (ví dụ: sữa gồm các hạt mỡ lơ lửng trong chất lỏng).
Hệ phân tán cao là hệ phân tán siêu dò thể có kích thước hạt phân tán trong khoảng từ 1.10
-
6
mm đến 1.10
-4
mm được gọi là hệ keo, ví dụ: hệ keo silic, gelatin, sương mù, khói,… các hệ
keo cũng là hệ không bền vì chúng có thể tập hợp nhau thành những hạt có kích thước lớn
hơn và lắng xuống.
Khi các hạt phân tán có kích thước phân tử hay ion (nhỏ hơn 1.10
-6
mm) thì các hệ phân
tán trở thành đồng thể và được gọi là các hệ phân tán phân tử , ion (hay là những dung dòch
phân tử , ion) và được gọi đơn giản là dung dòch (hay dung dòch thực), dung dòch rất bền.

HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
5
Đối với một lượng khí xác đònh thì P

0
, V
0
ở T
0
là những đại lượng không đổi do đó
(P
0
V
0
)/T
0
là một hằng số.
Nếu lượng khí đó là một mol và ký hiệu hằng số đó là R thì biểu thức trên có thể viết
thành:
PV = RT (1.8)
Còn với n mol khí thì phương trình trạng thái có dạng PV = nRT (1.9)
- Đối với khí thực: do Van dec Van tìm ra 1879
[ p + a/V
2
) ( V – b) = n RT (1.10)
Trong đó a, b là hằng số đối với mỗi khí nhất đònh.
5 CHUYỂN ĐỔI VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG TRONG HỆ THỐNG MÔI
TRƯỜNG
5.1. Sự cân bằng vật chất
Theo đònh luật Bảo toàn vật chất, ta có thể thiết lập được phương trình cân bằng vật chất
như sau:
Lượng chất đi vào = Lượng chất đi ra + Lượng chất tích tụ +
+ Lượng chất bò biến đổi. (1.11 )

Vào ra






Hình 1.1. Sơ đồ cân bằng chất
5.1.1. Hệ thống bảo toàn vật chất ổn đònh
Hệ thống bảo toàn vật chất ổn đònh có công thức đơn giản như sau:
Lượng chất đi vào = Lượng chất đi ra (1.12)
Ví dụ một cái hồ nước có các suối nước chảy vào hồ với lưu lượng chảy Qs và nồng độ chất
ô nhiễm là Cs. Nhánh nước thứ hai chảy vào hồ là kênh dẫn nước thải với lưu lượng Qw và
nồng độ chất ô nhiễm là Cw. Dòng nước chảy ra khỏi hồ là dòng nước hỗn hợp với lưu
lượng được bảo toàn và nếu chúng ta thừa nhận điều kiện bảo toàn ổn đònh (h.1.2) thì từ
phương trình cân bằng vật chất (1.12) có dạng sau đây:
CsQs + CwQw = CmQm (1.13)
Hệ số suy giảm = 0 , Hệ số tích tụ = 0


Suối Qs Qm
Cs Cm

Qw
Cw Q = Lưu lượng
Nguồn thải C = nguồn thải

Tích tụ ↑
Suy giảm ↓

HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
6
Hình 1.2. hệ thống bảo toàn ổn đònh
5.1.2. Hệ thống ổn đònh chất ô nhiễm không bảo toàn
Thực tế trong môi trường thường xảy ra các phản ứng hóa học, sinh học... trong điều kiện
ổn đònh thì lượng chất ô nhiễm bò hấp thụ, tích tụ trong khu vực nghiên cứu bằng 0, nhưng
nếu chất ô nhiễm không được bảo toàn thì phương trình (1.11) có dạng:
Lượng đi vào = Lượng đi ra + Lượng tiêu hủy (1.14)
Phần tiêu hủy của chất ô nhiễm không bảo toàn được tính đến với các phản ứng tiêu hủy
đầu tiên, tức là cho rằng phần chất ô nhiễm mất đi sẽ tỷ lệ với lượng chất ô nhiễm, tức là:
dC
____ = - KC (15)
dt
trong đó K – hệ số tiêu hủy với thứ nguyên là 1/đơn vò thời gian, dấu (-) biểu thò
chất ô nhiễm mất đi trong đơn vò thời gian;
C – nồng độ chất ô nhiễm;
t – thời gian.
Để giải được phương trình vi phân (15), chúng ta biến đổi đôi chút và lấy tích phân ta được:
∫∫
∞
−=
00
)(
t
C
C
dtK

C
dC

C
Hay Ln(C) – Ln(C0) = Ln _____ = - Kt
C0
Do đó nồng độ chất ô nhiễm trong khu vực nghiên cứu sẽ biến thiên theo thời gian, theo
công thức
C = C0.e-Kt (16)
trong đó C0 – nồng độ chất ô nhiễm tại thời điểm ban đầu (t = 0).
Công thức (15) thể hiện hệ số suy giảm nồng độ chất ô nhiễm. Nếu chúng ta thừa nhận
rằng chất ô nhiễm phân bố đồng đều trong thể tích của khu vực nghiên cứu, thì tổng chất ô
nhiễm sẽ là C.V. Tổng lượng suy giảm của chất ô nhiễm không bảo toàn sẽ là:
Lượng bò tiêu hủy = K.C.V (17)
Thay công thức (17) vào công thức (14) ta được công thức cuối cùng rất đơn giản về cân
bằng vật chất đối với trường hợp chất ô nhiễm không bảo toàn trong hệ thống ổn đònh là:
Lượng ô nhiễm vào = Lượng ô nhiễm ra + K.C.V. (18a)
Trong công thức (18a) đã thừa nhận rằng nồng độ chất ô nhiễm phân bố đều trong thể tích
V.
Ví dụ 2. Một hồ nước bò ô nhiễm cho biết thể tích nước của hồ là 10,0.106 m3. Có một
dòng suối chảy vào hồ với lưu lượng là 5 m3/s và nồng độ chất ô nhiễm (COD) của suối là
10 mg/l (h.1.4) và một miệng xả nước thải vào hồ với lưu lượng 0,5 m3/s, mang theo cùng
một chất ô nhiễm như chất ô nhiễm trong dòng suối. Nồng độ COD của nước thải là 100
mg/l và hệ số phản ứng tiêu hủy của hồ là 0,2 /ngày. Thừa nhận rằng chất ô nhiễm được
hòa trộn đều trong cả thể tích hồ, không xét đến hiện tượng nước bốc hơi, cũng như nước
thấm qua thành hồ (thấm vào hoặc thấm ra). Xác đònh nồng độ chất ô nhiễm trong hệ
thống hồ ổn đònh.
Giải: Từ hình 1.4 ta có:
Lưu lượng chất vào = Qs . Cs + Qw . Cw
= (5 m3/s . 10 mg/l + 0,5 m3/s . 100 mg/l) . 103 l/m3

HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
7
= 1,0.105 mg/s.
Lưu lượng chất ra = Qm . Cm = (Qs + Qw) . C
= (5 + 0,5) m3/s . C mg/l . 103 l/m3
= 5,5 . 103 C mg/s
Lượng bò tiêu hủy = KCV = 0,2/ng . C mg/l . 10.106 m3. 10 l/m3
= 23,1.103 C mg/s.
Thải vào Qw = 0,5 m3/s
Cw = 100,0 mg/l



Dòng suối vào Hồ Chảy ra

V = 10,0.106 m3
K = 0,2/ngày
C = ?
Qs = 5 m3/s Qm = ?
Cs = 10,0 mg/l Cm = ?


Hình 1.4. Sơ đồ hồ với chất ô nhiễm không bảo toàn

Thay các trò số ở trên vào công thức (1.8a) ta có:
1,0.105 = 5,5.103 C + 103 C = 28,6.103 C.
Vậy nồng độ chất ô nhiễm trong hồ sẽ là:
1,0.105
C = ________________ = 3,5 mg/l

28,6.103
Mô hình tính toán ở trên là mô hình lý tưởng đối với hỗn hợp các chất ô nhiễm không được
bảo toàn trong hệ thống ổn đònh, nó thường được ứng dụng để giải quyết các bài toán tổng
quát như ở ví dụ về ô nhiễm môi trường nước mặt ở trên.
Ví dụ 3. Trong một cửa hàng giải khát (h.1.5), có thể tích phòng là 500 m3. Trong phòng có
50 người hút thuốc, mỗi người hút 2 điếu trong 1 giờ. Tính trung bình cho mọi loại thuốc,
mỗi điếu thuốc hút nhả ra 1,4 mg khí formaldehyde (HCHO). Một phần khí formaldehyde
sẽ chuyển đổi thành cacbon dioxit với hệ số phản ứng tiêu hủy là K = 0,4/h. Lưu lượng
không khí sạch từ ngoài đi vào phòng là 1000 m3/h, lưu lượng không khí thoát khỏi phòng
cũng là 1000 m3/h. Hãy xác đònh nồng độ khí formaldehyde ổn đònh trong không khí trong
phòng, giả thiết rằng khí formaldehyde phân bố đồng đều trong phòng. Kiểm tra nồng độ
có gây ra hiện tượng cay mắt không. Giới hạn nồng độ gây cay mắt khi nhiệt độ t = 25 0C
và áp suất khí quyển 1 atm là 0,05 ppm.






HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
8

Hình 1.5. Phòng hút thuốc trong cửa hàng
Giải:
Lượng thải khí formaldehyde ở trong phòng là:
50 người hút . 2 điếu/h . 1,4 mg/điếu = 140 mg/h
Giả thiết nồng độ khí formaldehyde trong không khí thoát ra khỏi phòng tương tự như nồng
độ khí formaldehyde ở không khí trong phòng, do đó lượng khí formaldehyde đi ra khỏi
phòng là:
Lượng chất ô nhiễm đi ra = 1000 m3/h . C (mg/m3) = 1000 C mg/h
Lượng chất ô nhiễm bò tiêu hủy (mất đi) là:
KCV = (0,4/h) . (C mg/m3) . 500 m3 = 200 C mg/h.
Từ công thức (14) ta có:
Lượng đi vào = Lượng đi ra + Lượng bò tiêu hủy
140 = 1000 C + 200 C = 1200 C
140
C = _________ = 0,117 mg/m3.
1200

Chuyển từ đơn vò mg/m3 sang ppm với trọng lượng phân tử của khí formaldehyde là 30, ta
có:
C (mg/m3) . 24,45 0,117 . 24,45
C (ppm) = ___________________________ = __________________ = 0,095 ppm
Trọng lượng phân tử 30
Vậy nồng độ khí formaldehyde ở trong phòng đã vượt trò số giới hạn gây cay mắt.
5.1.3. Phương trình đáp ứng từng bước
Chúng ta có thể mở rộng sự tính toán nồng độ các chất ô nhiễm ở trạng thái ổn đònh trong
hệ thống môi trường khi chất ô nhiễm được bảo toàn hay không bảo toàn đối với trường
hợp không ổn đònh.
Dưới đây chúng ta sẽ phân tích diễn biến môi trường trong điều kiện không ổn đònh. Yêu
cầu của thực tế rất phổ biến là cần xác đònh nồng độ chất ô nhiễm trong hệ thống môi

trường biến đổi theo thời gian.
Phương pháp để giải bài toán này gọi là phương trình đáp ứng từng bước của hệ thống.
Ở hình 1.6 minh họa mô hình hệ thống môi trường biến đổi là một hình hộp có thể tích V
đã được xác đònh,lưu lượng đi vào cũng như đi ra khỏi hộp đó là Q. Ta cũng giả thiết nồng
độ chất ô nhiễm được phân bố đồng đều trong khối hình hộp ở thời gian bất kỳ t, tức là
nồng độ chất ô nhiễm trong luồng khí ra bằng nồng độ chất ô nhiễm ở trong phòng C. Tổng
lượng chất ô nhiễm trong hình hộp sẽ là CV và hệ số tăng chất ô nhiễm trong hình hộp sẽ
Nồng độ trong phòng: C
V = 500,0 m
3

140 mg/h

K = 0,4h
Không khí vào
1000,0 m3/h
Không khí ra
1000,0 m3/h
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
9
là V.dC/dt. Tổng lượng ô nhiễm tăng thêm (nguồn bổ sung) trong hộp là S (đơn vò trọng
lượng trên đơn vò thời gian). Nếu chất ô nhiễm ở trạng thái không được bảo toàn với hệ số
tiêu hủy là K, ta có mô hình tính toán như sau:
Lượng tồn lưu = Lượng đi vào – Lượng đi ra – Lượng bò tiêu hủy,
tức là:
dC
V _________ = S – QC – KCV, (18b)
dt
trong đó

V – thể tích hình hộp;
C – nồng độ chất ô nhiễm trong hộp (g/m3);
S – tổng lượng chất ô nhiễm thải ra trong hộp (g/h);
Q – lưu lượng khí đi vào hộp (m3/h);
K – hệ số tiêu hủy (1/h)
Để dễ dàng giải phương trình (18b) trước tiên ta xác đònh nồng độ chất ô nhiễm tới hạn ổn
đònh, tức là nồng độ C ở thời gian vô cực, khi mà dC/dt = 0, tức là:
S
C
∞
= ____________ (19)
Q + KV

Thay (19) vào (18b) ta có:

dC Q + KV S
______ = – _____________ (C – ______________ ) (20)
dt V Q + KV



Ra
Vào



Lưu lượng Q Lưu lượng Q
Lượng ô nhiễm vào S Nồng độ ô nhiễm trong hộp
Hệ số phản ứng của chất ô nhiễm K và đi ra C

Hình 1.6. Mô hình hộp để phân tích

S
Nếu ta đặt y = C – ___________ (21)
Q + KV

dy dC
và có ________ = _________ (22)
dt dt

Hộp
Thể tích V
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
10


Do đó phương trình (20) sẽ là:
dy Q
________ = – (K + _______) . y (23)
dt V
Phương trình vi phân (23) tương tự như phương trình vi phân (15) và lời giải của nó sẽ là:
y = y0 . e-(K + Q/V)t (24)
trong đó y0 – giá trò ứng với t = 0.
Nếu đặt C0 là giá trò nồng độ chất ô nhiễm trong hộp ở thời điểm t = 0 thì từ phương trình
(21) ta có:
S
y0 = C0 – _____________ (25)
Q + KV

Giải hệ ba phương trình (21), (24), (25) ta có:
S S
C(t) – _____________ = (C0 – _____________ ) e-(K+Q/V)t
Q + KV Q + KV
hay là
S S
C(t) = _____________ + (C0 – _____________ ) e-(K+Q/V)t (26)
Q + KV Q + KV
Công thức (26) có thể viết đơn giản hơn bằng cách thay trò số C(t) ở công thức (19) vào
đây:
C(t) = C(α) + [C0 – C(α)].e-(K+Q/V)t (27)
Với các trò số giới hạn C0, C(α) ứng với thời gian t = 0 và t = ∝ ta có thể biểu diễn công
thức (27) bằng biểu đồ ở hình 1.7.











Hình 1.7. Phương trình đáp ứng từng bước đối với mô hình hộp hỗn hợp khí

Ví dụ 4. Tính với một phòng hút thuốc của cửa hàng giải khát. Cho một phòng hút thuốc
như ví dụ 3, thể tích phòng là V = 500 m3, lưu lượng không khí vào phòng là 1000 m3/h.
Không khí thổi vào phòng là không khí sạch và được bắt đầu thổi vào phòng từ 5 giờ chiều.
Hệ số tiêu hủy (suy giảm) của khí formaldehyde là K = 0,4/h. Khói thuốc lá bắt đầu thải ra

cũng từ 5 giờ chiều và ổn đònh với trò số là 140 mg/h. Xác đònh nồng độ
C
0
C
∞
C
∞
=
KVQ
S
+

C(t) = C
∞
+ (C
0
-C
∞
).e
(K+Q/V)/t
Thời gian, t
Nồng độ C
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
11
khói thuốc lá lúc 6 giờ chiều là bao nhiêu ?
Giải: Trong trường hợp này Q = 1000 m3/h, V = 500 m3, S = 140 mg/h và K = 0,4/h. Nồng
độ khói thuốc lá ở thời điểm ổn đònh C(α) được xác đònh theo công thức (19):
140 mg/h
C(α) = __________________________________ = 0,117 mg/m3

100 m3/h + 0,4/h . 500 m3

Xác đònh nồng độ khói ở thời điểm bất kỳ sau 5 giờ chiều theo công thức (27) với C0
= 0:
C(t) = [C0 – C(α)}.e-(K+Q/V)t + C(α) = 0,117 + (0 – 0,117) . e-(0,4 + 1000/500)t
= 0,117 (1 – e -2,4t).
Lúc 6 giờ chiều, tức là 6 - 5 = 1 giờ, nồng độ khói trong phòng sẽ là:
C(1h) = 0,117 . (1 – e-2,4.1) = 0,106 mg/m3
Dưới đây, tương tự, trình bày ứng dụng công thức (27) để phân tích diễn biến nồng độ chất
ô nhiễm trong hồ.
Ví dụ 5. Cho một hồ chứa thể tích nước là 10.106 m3, như là ở ví dụ 2. Kết quả tính toán ở
ví dụ 2 đã cho trò số nồng độ chất ô nhiễm ổn đònh trong hồ là 3,5 mg/l. Chất ô nhiễm
không được bảo toàn và biến đổi suy giảm với hệ số K = 0,2/ngày. Giả thiết rằng điều kiện
của hồ cho ở ví dụ 2 là không thể chấp nhận được và giải quyết vấn đề này bằng cách thay
đổi ống thoát nước, cho ống thoát nước chạy vòng quanh hồ để giảm nhỏ nguồn ô nhiễm
thải vào hồ. Dòng nước đi vào hồ với lưu lượng là Qs = 5 m3/s và với nồng độ chất ô nhiễm
là Cs = 10 mg/l. Giả thiết rằng chất ô nhiễm hòa trộn đều trong hồ. Xác đònh nồng độ chất
ô nhiễm sau 1 tuần, tính từ lúc nguồn ô nhiễm bằt đầu xả vào hồ và tính toán trò số nồng độ
chất ô nhiễm ổn đònh cuối cùng.
Giải: Từ đầu đề cho ta có: C0 = 3,5 mg/l; V = 10.106 m3; K = 0,2/ngày;
Qs = 5 m3/s . 3600s . 24 h/ngày = 43,2.104 m3/ngày.
Tổng lượng chất ô nhiễm chảy vào hồ là:
S = Qs . Cs = 43,2104 m3/ngày . 10 mg/l . 103 l/m3 = 43,2.108 mg/ngày.
Nồng độ chất ô nhiễm ở trạng thái ổn đònh cuối cùng được xác đònh theo công thức (19) là:
43,2.108 mg/ngày
C
∞
= ___________________________________________________ = 1,8 mg/l
43,2.104 m3/ngày + 0,2/ngày.10.106 m3
Vận dụng công thức (27) chúng ta có thể xác đònh được nồng độ chất ô nhiễm sau 1 tuần

tính từ lúc nguồn thải chảy vào hồ:
43,2.104 m3/ngày
C(7 ngày) = 1,8 + [3,5 – 1,8]. exp [– (0,02/ngày + ________________________). 7 ngày]
10.106 m3
C(7ngày) = 2,1 mg/l

HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
12
CHƯƠNG II: HỆ PHÂN TÁN
6 CÁC HỆ PHÂN TÁN
Hệ phân tán là hệ bao gồm một môi trường liên tục và các tiểu phân (các “hạt”) có kích
thước nhỏ được phân tán đồng đều trong môi trường đó. Tập hợp các tiểu phân nhỏ bé đó
được gọi là pha phân tán, còn môi trường chứa đựng pha phân tán gọi là môi trường phân
tán. Bảng 2.1, giới thiệu các hệ phân tán thường gặp trong lónh vực công nghệ môi trường.
Bảng 2.1 Các hệ phân tán thường gặp
Stt Chất phân tán Môi trường phân tán
(dung môi)
Ký hiệu Thí dụ minh họa
1 Khí Lỏng K + L Ô xy trong nước
2 Rắn Lỏng R + L Muối trong nước
3 Lỏng Lỏng L + L Rượu trong nước
4 Khí Khí K + K Hỗn hợp khí
5 Lỏng Khí L + K Sương mù
6 Rắn Khí R + K Khói bụi
- Nếu môi trường phân tán là khí, các pha phân tán là lỏng hoặc rắn thì hệ phân tán được
gọi là sol khí, nếu pha phân tán là lỏng thì sol khí đó có tên là mù (sương), nếu pha phân
tán là rắn thì gọi là khói hoặc bụi.
- Còn pha phân tán là rắn phân tán vào môi trường lỏng thì tùy kích thước của hạt mà ta có
hệ là huyền phù hoặc hệ keo. Nếu hạt keo tương tác mạnh với môi trường lỏng, ta gọi đó là

hệ keo ưa lỏng (môi trường phân tán là nước, thì gọi là hệ keo ưa nước), nếu tương tác yếu,
thì đó là hệ keo kỵ lỏng (kỵ nước). Khi tăng nồng độ của các hạt, keo ưa lỏng chuyển vào
trạng thái gel (thạch), còn keo kỵ lỏng thì bò kết tủa.
- Tính chất quan trọng của hệ phân tán trước hết là tính bền vững của hệ hay thể hiện là độ
phân tán. Tính bền vững hay độ phân tán phụ thuộc rất lớn vào kích thước của hạt phân
tán.
Độ phân tán: D = 1/d trong đó d là kích thước hạt.
Theo mối quan hệ phụ thuộc ở trên mà hệ phân tán chia làm 3 loại sau đây:
-
Các hệ phân tán thô (thể lơ lửng)
-
Các hệ phân tán cao (hệ keo)
-
Dung dòch
Hệ phân tán thô là những hệ vi dò thể có kích thước hạt nhân phân tán lớn hơn 1.10
-4
mm.
Chúng kém bền vững và chất phân tán dễ dàng lắng xuống đáy hoặc nổi lên trên bề mặt.
Chất phân tán trong hệ phân tán thô được gọi là chất lơ lửng.
Phụ thuộc vào trạng thái tổ hợp của chất phân tán mà chất phân tán ở dưới dạng huyền phù
hoặc nhũ tương. Huyền phù được hình thành do các hạt rắn phân tán vào chất lỏng (ví dụ:
các cặn lơ lửng trong nước). Nhũ tương được tạo nên từ các hạt chất lỏng phân tán vào chất
lỏng (ví dụ: sữa gồm các hạt mỡ lơ lửng trong chất lỏng).
Hệ phân tán cao là hệ phân tán siêu dò thể có kích thước hạt phân tán trong khoảng từ 1.10
-
6
mm đến 1.10
-4
mm được gọi là hệ keo, ví dụ: hệ keo silic, gelatin, sương mù, khói,… các hệ
keo cũng là hệ không bền vì chúng có thể tập hợp nhau thành những hạt có kích thước lớn

hơn và lắng xuống.
Khi các hạt phân tán có kích thước phân tử hay ion (nhỏ hơn 1.10
-6
mm) thì các hệ phân
tán trở thành đồng thể và được gọi là các hệ phân tán phân tử , ion (hay là những dung dòch
phân tử , ion) và được gọi đơn giản là dung dòch (hay dung dòch thực), dung dòch rất bền.

HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
13
7 DUNG DỊCH
Dung dòch là hệ đồng thể gồm hai hay nhiều chất mà thành phần của chúng có thể thay đổi
trong giới hạn rộng (đây là điểm khác với hợp chất). Dung dòch có thể ở dạng khí, lỏng hay
rắn.
- Người ta còn phân chia dung dòch ra làm hai loại: dung dòch lý tưởng và dung dòch thực.
+ Dung dòch lý tưởng bao gồm: dung dòch hoàn thiện và dung dòch vô cùng loãng (dung
dòch có lượng chất tan vô cùng bé so với dung môi).
Dung dòch hoàn thiện là dung dòch được tạo thành từ các cấu tử có cấu tạo và tính chất hóa
lý gần giống nhau. Ví dụ: hỗn hợp đồng phân hexan và iso-hexan, Fe-Ni; FeO-MnO. Do
cấu tạo và tính chất hóa lý gần giống nhau nên quá trình hình thành dung dòch không thu
hay phát nhiệt (ΔH = 0), không tăng hay giảm thể tích (ΔV = 0).
+ Dung dòch thực là dung dòch được tạo thành từ các cấu tử có cấu tạo và tính chất hóa lý
khác nhau. Khi hình thành dung dòch có kèm theo quá trình thu hay phát nhiệt, có thay đổi
thể tích.
Khi nghiên cứu dung dòch gồm hai chất thì chất nào chiếm một lượng lớn hơn thì được gọi
là dung môi còn chất kia được gọi là chất tan. Dung dòch có chứa chất tan ít được gọi là
dung dòch loãng, còn dung dòch chứa chất tan nhiều được gọi là dung dòch đậm đặc.
Dung dòch bão hòa: độ hòa tan của các chất là khả năng hòa tan của các chất đó trong dung
môi. Khi quá trình hòa tan đạt được trạng thái cân bằng ở những điều kiện nào đó (nhiệt
độ, áp suất….) thì dung dòch thu được sẽ chứa lượng tối đa chất tan và được gọi là dung dòch

bão hòa.
Các dung dòch có nồng độ nhỏ hơn nồng độ bão hòa (nồng độ của dung dòch tương ứng
trạng thái bão hòa) được gọi là dung dòch chưa bão hòa và khi dung dòch có nồng độ cao
hơn nồng độ dung dòch bão hòa thì được gọi là dung dòch quá bão hòa.
Nồng độ của chất tan trong dung dòch bão hòa ở những điều kiện nhất đònh được gọi là độ
tan của chất đó.
Độ tan biểu diễn như nồng độ (% khối lượng, phân tử gam, đương lượng gam... phổ biến
nhất là số gam chất tan trong 100 gam dung môi).
Dưới đây chúng ta tìm hiểu độ hòa tan của các chất khí, rắn, lỏng vào chất lỏng thường
được ứng dụng trong lónh vực kỹ thuật môi trường.
8 Độ hòa tan của chất khí trong chất lỏng
Độ hòa tan của chất khí trong chất lỏng phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố: bản chất dung môi
và khí, áp suất khí trên mặt chất lỏng, nhiệt độ, nồng độ các tạp chất và đặc biệt là chất
điện ly.
Độ hòa tan của từng loại chất khí trong chất lỏng rất khác nhau, ví dụ: trong điều kiện 273
0
K, 1m
3
nước có thể hòa tan 823 kg HCl, nhưng chỉ hòa tan được 0.002 kg khí H
2
. Nếu khí
không tác dụng hóa học với lỏng thì độ hòa tan của khí trong lỏng là rất nhỏ và dung dòch
là vô cùng loãng, nếu có tác dụng với lỏng thì độ hòa tan lớn và thường là những dung dòch
thực.
- Khí có cực thì dễ hòa tan trong dung môi có cực và ngược lại. Về ảnh hưởng của chất
điện ly thì I.M. Xetrenov đã chứng minh rằng: trong điều kiện nhiệt độ và áp suất không
đổi, nếu nồng độ của chất điện ly càng tăng thì độ hòa tan của khí càng giảm.
N = N
0
.e

- kC
(2.1)
Trong đó: N- độ hòa tan của khí khi dung dòch có nồng độ chất điện ly C (mol/l).
N
0
: độ hòa tan của khí trong dung môi nguyên chất.
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
14
k: hằng số
a. nh hưởng của áp suất đến độ tan của khí trong lỏng- Đònh luật Henry
Trong trường hợp giữa khí và dung môi không tác dụng hóa học với nhau, độ hòa tan tương
đối nhỏ.
Đònh luật Henry: Nếu ở áp suất thấp và độ hòa tan tương đối nhỏ thì độ hòa tan của khí
trong lỏng tại nhiệt độ nào đó tỉ lệ với áp suất riêng phần của khí trên dung dòch.
Ta có biểu thức:
N
i
= K . P
i
(2.2)
Trong đó: N
i
- Nồng độ mol phần của chất khí trong lỏng
K: Hệ số tỷ lệ hay hằng số Henry
P
i
: p suất riêng phần của chất khí cân bằng với lỏng.
- Đối với dung dòch loãng nồng độ biểu diễn theo các cách đều tỉ lệ bậc nhất với nhau nên
(2.2) có thể biểu diễn theo các cách khác như:

C = K
/
. P (2.3)
Trong đó: C - Nồng độ khối lượng của chất khí trong dung dòch bão hòa (ml/l)
K
/
: Hệ số tỷ lệ hay hằng số Henry
P: p suất của chất khí
Đònh luật Henry chỉ đúng cho trường hợp khí hòa tan không thay đổi phân tử lượng của nó,
nghóa là khi ở trạng thái hòa tan nó không phân ly hay kết hợp. Nếu phân tử khí phân ly ra
n phần tử trong pha lỏng thì độ hòa tan của khí tuân theo công thức:
N
i
= K. P
i
1/n
(2.4)
(2.4) là đònh luật Siverte
Khi xét ảnh hưởng của áp suất tới sự hòa tan của khí có thể sử dụng nguyên lý chuyển dòch
Lơ Satơlie.
Khi hòa tan khí vào lỏng, kết quả là thể tích của hệ (dung dòch) lại giảm xuống vì vậy khi
tăng áp suất cân bằng phải chuyển dòch theo chiều thuận, nghóa là độ tan của chất khí trong
chất lỏng tăng lên. Điều này cũng có thể thấy rõ qua việc khảo sát hằng số cân bằng hòa
tan K
ht
.
A (k) + D (l) < ------ > A(dd)
Từ cân bằng hòa tan chúng ta có thể viết:
K
ht

= C
A(dd)
/P
A(k)
hay C
A(dd)
= K
ht
. P
A(k)

Bảng 2.2. Độ tan của CH
3
Cl trong nước ở 25
o
C
P (mmHg) C (mol/l) K = C/P
205,2 0,02872 1,400x10
-4
573,2 0,08013 1,397x10
-4

756,1 0,1059 1,401x10
-4

935,9 0,1308 1,397x10
-4

b. nh hưởng của nhiệt độ đến độ tan của khí trong lỏng
Sự hòa tan của chất khí trong nước thường kèm theo quá trình phát nhiệt. Do vậy áp dụng

nguyên lý chuyển dòch cân bằng Lơ satơlie cho thấy: khi nhiệt độ giảm thì độ hòa tan của
chất khí tăng và ngược lại khi nhiệt độ tăng thì độ hòa tan của chúng giảm. Vì vậy, khi đun
sôi, các chất khí hòa tan bò khử hoàn toàn. Trong kỹ thuật xử lý môi trường dựa vào tính
chất này để tách hoặc hòa tan chất khí trong dung môi.
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
15
Trong kỹ thuật môi trường một số các chất khi hòa tan trong nước thường gặp là: CO
2
, O
2
,
H
2
S, CH
4
…nói chung độ tan trong nước của nhiều khí là rất nhỏ (khi không có tương tác hóa
học xảy ra), còn trong trường hợp có tạo thành hydrat như SO
x
, NH
3
thì độ tan sẽ rất lớn.
Trong bảng 2.3 giới thiệu độ hòa tan của các chất khí trong nước.
Bảng 2.3 Độ hòa tan của các chất khí trong nước (mg/100ml)
Độ tan Các chất khí Độ tan Các chất khí
0
0
C 20
0
C 0

0
C 20
0
C
CO
2

O
2

H
2

CH
4

171
4,9
2,15
5,5
37,8
3,1
1,84
3,3
Cl
2

HCl
NH
3

N
2
461
50700
130000
2,35
236
44200
71000
1,60

p suất riêng phần của không khí phụ thuộc vào áp suất hơi nước ở nhiệt độ đang xét. Ở
bảng 2.4 giới thiệu áp suất hơi nước ở các nhiệt độ khác nhau.
8.1.1.1.1 Bảng 2.4 p suất hơi nước
Nhiệt độ 0 10 15 20 25 30 40 50 60 80
p suất
hơi nước
(at)
0.006 0.0012 0.0168 0.0231 0.0313 0.0419 0.0728 0.1217 0.1965 0.4675
p suất riêng phần của không khí bằng áp suất tổng cộng của các chất khí trong nước trừ đi
áp suất hơi nước. Khi đó độ hòa tan của ôxy trong nước được tính theo công thức:
C
02
= K (P
O
– P
H
). α (2.5)
Trong đó:
C

02 ;
độ hòa tan của ôxy trong nước ở nhiệt độ đang xét và áp suất không khí P
O

áp suất tổng cộng của không khí

P
H
áp suất hơi nước ở nhiệt độ đang xét
α: Tỉ lệ áp suất riêng phần của ôxy đối với áp suất tổng cộng của không khí
α = 0.21.
K: Hằng số Henrey.
bảng 2.5 giới thiệu các giá trò áp suất hơi nước bão hòa ở các nhiệt độ khác nhau.
Quá trình hòa tan của không khí (ôxy) vào nước ở các nguồn nước (sông, hồ, kinh rạch,
biển…) có ý nghóa quan trọng khi xét đến mức độ bão hòa ôxy trong các nguồn nước và là
một trong các căn cứ để đánh giá chất lượng của các nguồn nước và mức độ nhiễm bẩn do
các chất hữu cơ gây ra.
Bảng 2.5. p suất hơi nước bão hòa ở các nhiệt độ khác nhau
Nhiệt độ
O
C Áp suất hơi nước bão hòa
mmHg
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
16
10
20
30
40
50

60
70
80
100
9.6
17.5
31.8
55.3
92.5
149.0
234.0
355.0
760.0
2.2.2. Độ hòa tan của chất lỏng trong chất lỏng
Sự hòa tan của chất lỏng trong chất lỏng có thể xảy ra theo các trường hợp sau: hòa tan vô
hạn, hòa tan có giới hạn và không thể hòa tan. Ví dụ: rượu và nước có thể hòa tan bất kỳ tỷ
lệ nào, trong khi đó dầu hỏa và nước không thể hòa trộn lẫn nhau.
a. Trường hợp hai chất lỏng tan lẫn hoàn toàn
- Dung dòch lý tưởng (hai cấu tử)
Đònh luật Raoult (tìm ra bằng thực nghiệm 1887): ở nhiệt độ nhất đònh, áp suất hơi trên
dung dòch của A và B đều tuân theo đònh luật Raoult:
P
i
= P
i
0
.N
i
(2.6)
p suất hơi P

i
của cấu tử i trên dung dòch tỉ lệ với nồng độ mol phần N
i
của nó trong
dung dòch.
P
i
0
: áp suất hơi của cấu tử i nguyên chất.
Đối với dung dòch lý tưởng, đònh luật Raoult đúng cho cả dung môi lẫn chất tan.
P
A
= P
A
0
.N
A
(giả sử A là dung môi)
P
B
= P
B
0
.N
B
(giả sử B là chất tan)
+ p suất hơi của hệ: P = P
A
+ P
B

p suất hơi của dung dòch lý tưởng lớn hơn áp suất hơi nguyên chất của cấu tử khó bay hơi
và bé hơn áp suất hơi của cấu tử dễ bay hơi.
Giả sử A là cấu tử khó bay hơi, B là cấu tử dễ bay hơi: P
A
0
< P
B
0

Ta có : P
A
0
< P < P
B
0

+ Thành phần hơi – Đònh luật Konovalop I
Nếu gọi N
/
A
là nồng độ mol phần của A trong pha hơi (trên dung dòch)
Nếu gọi N
/
B
là nồng độ mol phần của B trong pha hơi (trên dung dòch)
N
/
A
P

A

Mà =
N
/
B
P
B
P
A
, P
B
tuân theo đònh luật Raoult nên có thể viết:
N
/
A
P
0
A
.N
A
Mà = ----------- = α. N
A
/N
B
(2.7)
N
/
B
P

0
B
.N
B
(2.7) là biểu thức toán học của đònh luật Konovalop I.
Trong đó: α = P
A
0
/ P
B
0
gọi là hệ số tách.
Từ biểu thức toán học của đònh luật Konovalop I phát biểu như sau:
1. Khi cân bằng, thành phần hơi khác với thành phần lỏng của dung dòch.
2. Khi cân bằng, trong thành phần hơi sẽ giàu (nhiều) cấu tử dễ bay hơi hơn trong
thành phần lỏng.
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
17
Khi hệ số tách càng khác 1 thì hai cấu tử tách ra khỏi nhau càng dễ.
- Dung dòch thực: là những dung dòch mà áp suất hơi của các cấu tử trong hệ không tuân
theo đònh luật Raoult.
p suất hơi thường gặp hai trường hợp: sai khác dương và sai khác âm.
Những dung dòch có thành phần ứng với điểm cực trò (cực đại hoặc cực tiểu) được
gọi là dung dòch đẳng phí.
Dung dòch đẳng phí có thành phần hơi và lỏng như nhau.
Để phá điểm đẳng phí người ta có thể thay đổi áp suất ngoài để biến hệ có điểm đẳng phí
thành hệ không có điểm đẳng phí. Hoặc thêm cấu tử thứ ba, chất này sẽ làm áp suất hơi
của từng cấu tử giảm khác nhau, do đó thành phần đẳng phí cũng thay đổi theo.
Một số dung dòch đẳng phí

Cấu tử Nhiệt độ sôi (
o
C)
A B A B
Dung dòch
đẳng phí
% A trong
dung dòch
đẳng phí
Dung dòch có điểm cực đại trên đường áp suất hơi
Nước Etylic 100,00 78,30 78,13 4,43
Nước Iso-propylic 100,00 82,41 80,43 12,10
Metylic Benzen 64,70 80,20 58,34 39,55
Etylic Benzen 78,30 80,20 68,24 32,37
C
2
S Axeton 46,25 56,25 39,35 66,00
Dung dòch có điểm cực tiểu trên đường áp suất hơi
Nước HNO
3
100,00 86,00 120,5 32,00
Nước HCl 100,00 85,00 108,5 79,76

b. Trường hợp hai chất lỏng hoàn toàn không tan lẫn
- p suất hơi của hệ : P = P
0
A
+ P
0
B

Vì áp suất hơi của mỗi cấu tử là áp suất hơi của nó ở trạng thái nguyên chất.
-
Thành phần hơi:
n
/
A
N
/
A
P
0
A
= --- = ------ (2.8)
n
/
B
N
/
B
P
0
B


- Nhiệt độ sôi của hệ:
Vì áp suất hơi của hệ lớn hơn áp suất hơi của một cấu tử nên nhiệt độ sôi của hệ thấp hơn
nhiệt độ sôi của từng cấu tử. Trong quá trình sôi, nhiệt độ sôi của hệ không đổi cho tới khi
có một cấu tử nào đó trong hệ bay hơi hết hoàn toàn, thì nhiệt độ sôi của hệ tăng đến nhiệt
độ sôi của cấu tử còn lại.
- Chưng cất theo hơi nước: nhiều chất không thể đun đến nhiệt độ sôi của nó vì bò phân

hủy. Nếu gặp trường hợp như vậy thì người ta chưng cất chất đó với một chất lỏng khác
hoàn toàn không tan lẫn với nó. Khi đó quá trình chưng cất sẽ xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn
nhiệt độ sôi của chất muốn chưng cất. Thường người ta dùng nước, ví dụ để tách benzen từ
nhựa than đá, tinh chế anilin, phenol, cất tinh dầu từ hoa, lá, cây, dễ.
Ví dụ: benzen sôi ở 80
0
C, nhưng hệ nước benzen sôi ở 70
0
C.
c. Trường hợp hai chất lỏng hoà tan có giới hạn
Trong thực tế, sự hòa tan có giới hạn của chất lỏng là thường gặp hơn cả, ví dụ: trong hệ “
nước - ete” ở hệ này xảy ra hiện tượng phân lớp khi trộn chung với nhau (do tính tan tương
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
45
3.5. SỰ HÌNH THÀNH CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÍ QUYỂN
3.5.1. Các nguồn phát sinh ra các chất ô nhiễm không khí
Dựa vào nguồn phát sinh có thể chia thành hai nhóm chính: tự nhiên và nhân tạo.
a. Nguồn tự nhiên
1. Ô nhiễm do hoạt động của núi lửa

Hoạt động của núi lửa phun ra một lượng khổng lồ các chất ô nhiễm như tro bụi, khí SO
x

NO
x
, có tác hại nặng nề và lâu dài tới môi trường.
2. Ô nhiễm do cháy rừng
Cháy rừng do các nguyên nhân tự nhiện cũng như các hoạt động thiếu ý thức của con
người, chất ô nhiễm như khói, bụi, khí SO

x
NO
x
, CO, THC
3. Ô nhiễm do bão cát
Hiện tượng bão cát thường xảy ra ở những vùng đất trơ và khô không có lớp phủ thực vật.
Ngoài việc gây ra ô nhiễm bụi, nó còn làm giảm tầm nhìn.
4. Ô nhiễm do đại dương

Do quá trình bốc hơi nước biển có kéo theo một lượng muối ( chủ yếu là NaCl) bò gió đưa
vào đất liền. Không khí có nồng độ muối cao sẽ có tác hại tới vật liệu kim loại.
5.
Ô nhiễm do phân hủy các chất hữu cơ trong tự nhiên
Do quá trình lên men các chất hữu cơ khu vực bãi rác, đầm lầy sẽ tạo ra các khí như metan
(CH
4
), các hợp chất gây mùi hôi thối như hợp chất nitơ (ammoniac – NH
3
), hợp chất lưu
huỳnh ( hydrosunfua – H
2
S, mecaptan) và thậm trí có cả các vi sinh vật.
b. Các nguồn nhân tạo
Nguồn ô nhiễm do hoạt động của con người tạo nên như:

- Ô nhiễm do sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp: ví dụ các nhà máy sản xuất
hóa chất, sản xuất giấy, luyện kim loại, nhà máy nhiệt điện (sử dụng các nhiên liệu than,
dầu …). Hoạt động nông nghiệp sử dụng phân bón, phun thuốc trừ sâu diệt cỏ. nông nghiệp.
Dòch vụ thương mại: chợ buôn bán. Các nguồn trên có thể coi là các nguồn cố đònh.
- Ô nhiễm giao thông do khí thải ô tô, xe máy, tàu thủy, xe lửa, máy bay…. Coi là các

nguồn lưu động.
- Ô nhiễm do sinh hoạt: do đốt nhiên liệu phục vụ sinh hoạt, phục vụ vui chơi giải trí.
Bảng 3.3. Các nguồn thải ra các chất ô nhiễm đặc trưng
STT Ngành sản xuất Các chất ô nhiễm đặc trưng
1
Nhà máy nhiệt điện, lò nung, nồi hơi
đốt bằng nhiên liệu
Bụi, SOx, NOx, COx, hydrocacbon
aldehyt.
2
Chế biến thực phẩm
. Sản xuất nước đá
. Chế biến hạt điều

Bụi, mùi
n, NH3 (nếu dùng gas ammoniac)
Bụi, mùi hôi, các phenol

3
Thuốc lá Bụi, mùi hôi, nicôtin
4
Dệt, nhuộm Bụi, hợp chất hữu cơ
5
Giấy Bụi, mùi hôi
6
Sản xuất hóa chất
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
54
NO

2
là khí màu nâu nhạt, mùi xốc có hể được phát hiện ở nồng độ 0,12 ppm. NO
2

gây nguy hiểm cho tim, phổi và gan. NO
2
tác dụng với nước tạo mưa acid gây hại mùa
màng, làm phai thuốc nhuộm, ăn mòn kim loại.
3.5.3.5. Ôxy và các hợp chất ôxy
Trong khí quyển ô xy ở dạng phân tử và các hợp chất khác nhau.
Quá trình tiêu tốn ô xy: gồm các phản ứng ô xy hóa có sự tham gia của ô xy.
N
2
+ O
2
-----> NO
x
CH
4
+ O
2
-----> CO
2
+ H
2
O
Quá trình sinh ra ô xy:
Thực vật lại giải phóng ô xy vào khí quyển nhờ phản ứng quang hóa
CO
2

+ H
2
O ( + h
ν
) -----> CH
2
O + O
2

O
3
+ h
ν
-----> O
2
+ O
O
3
+ O -----> O
2
+ O
2

3.5.3.6. Các chất ô nhiễm hữu cơ
Các hợp chất của hydro và cacbon, cũng như các hợp chất hữu cơ nói chung chiếm
khá nhiều trong các chất gây ô nhiễm không khí. chúng sinh ra chủ yếu do quá trình cháy
không hoàn toàn ở các động cơ, quá trình sản xuất ở các nhà máy lọc dầu, quá trình khai
thác, vận chuyển nhiên liệu dầu, xăng, các sự cố rò rỉ đường ống dẫn khí đốt, trong nhiều
ngành công nghiệp sử dụng các dung môi hữu cơ như sơn, in, dệt, nhuộm,… Người ta đã
phát hiện ra hàng nghìn hợp chất hữu cơ khác nhau có thể gây ô nhiễm không khí. Chúng

có thể là các hợp chất hữu cơ bay hơi, tồn tại trong các hạt rắn hoặc lỏng. Chúng bao gồm
nhiều loại từ các hợp chất hữu cơ đơn giản như mêtan đến các hidrocacbon thơm, rượu,
andehyt, keton, ester, dẫn xuất halogen, các hợp chất có chứa lưu huỳnh, nitơ,…
Các hợp chất hữu cơ rất độc đối với cơ thể người. Một số hợp chất hữu cơ như
benzen, PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) có thể là nguyên nhân gây bệnh ung thư.
Một số hợp chất hữu cơ halogen là xúc tác cho quá trình phân hủy ôzôn ở tầng bình lưu.
Một số chất hữu cơ hoạt tính lại xúc tiến cho quá trình phân hóa vật chất và đặc biệt là một
số chất hữu cơ gây ô nhiễm mùi như mercaptan, andehyt.
Mùi xuất hiện trong một số ngành công nghiệp như thuộc da, giấy, hóa chất, chế
biến rác, chế biến thực phẩm. mùi có thể do các hợp chất của nitơ như NH
3
, amin sinh ra.
Hoặc do các hợp chất của lưu huỳnh như H
2
S, mercaptan hoặc do acid béo, acid amin cũng
như các hợp chất liên kết cacbonyl gây nên.
PCDD (polyclorin dibenzo - p - dioxins và dibenzofurans) là hợp chất hữu cơ độc
hại. Đó là những liên kết của ête thơm (vòng phenyl) với một hoặc hai nguyên tử ôxi và
các liên kết clo ở các mức độ khác nhau. Số lượng và vò trí của các nguyên tử clo ảnh
hưởng đến tính chất hóa học và độ độc của chất này.




O
(Cl)1-8
O
(Cl)1-8
O
O

O
Cl
Cl
Cl
Cl
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
55
PCDFs PCDDs TCDD, a PCDD
Các hợp chất dibenzo - p - dioxin và furan sinh ra trong quá trình đốt cháy các chất
hữu cơ có chứa clo như clobenzen, phenol, biphenyl hoặc clo - biphenyl ete. Ngoài ra còn
sinh ra do phản ứng của các chất hữu cơ khác với clo trong quá trình clo hóa hoặc những
phản ứng cháy không hoàn toàn của các chất chứa dioxin.
Sự biến đổi các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh
CH
3
⎯
SH : metanthiol CH
2
=CH
⎯
CH
2
⎯
SH : 2 - Propen- 1- thiol

: Benzenthiol H
3
C
⎯

S
⎯
CH
3
: Dimetyl sulfit

: Thiophen H
3
C
⎯
CH
2
⎯
SS
⎯
CH
3
: Etyl metyl disulfit

Các chất này tác dụng với tác nhân ôxi hóa ôxi tạo ra các gốc tự do, ví dụ:
CH
3
SH + O
⎯→
H
3
C
.
+ HSO
.

3.6. MỘT SỐ ẢNH HƯỞNG TOÀN CẦU CỦA Ô NHIỄM KHÍ QUYỂN
3.6.1 Mưa axít
Mưa axit là sự kết hợp của mưa, sương mù, tuyết, mưa đá với oxit lưu huỳnh, oxit nitơ
sinh ra do quá trình đốt cháy các nhiên liệu khoáng tạo thành axit sunfuric, axit nitric có
nồng độ loãng (pH < 5,6), rồi theo mưa tuyết rơi xuống mặt đất. Từ những năm 1950, nước
Mỹ đã xuất hiện các trận mưa axit. Năm 1979, ở Trung Quốc, mưa axit lần đầu tiên xuất
hiện, chủ yếu ở khu vực sông Trường Giang, phía Đông cao nguyên Thanh Hải và bồn đòa
Tứ Xuyên. Theo dự báo, đến giữa thế kỷ XXI, hàm lượng khí SO
2
trong khí quyển sẽ tăng
gấp đôi so với hiện nay.
Các nguy hại của mưa axit chủ yếu là làm cho sông hồ bò axit hoá, cây cối bò khô
héo, các loại cá bò chết, đe doạ sức khỏe con người. Dựa vào di chuyển của gió, mây mưa
axit có thể đi từ vùng này đến vùng khác nên phạm vi nguy hại càng rộng lớn.
- Rừng bò hủy diệt.
Mưa axit làm tổn thương lá cây, trở ngại quá trình quang hợp, làm
cho lá cây bò vàng úa và rơi rụng. Mưa axit làm cho chất dinh dưỡng trong đất bò tan mất,
có tác dụng phá hoại sự cố đònh đạm của vi sinh vật và sự phân giải các chất hữu cơ, làm
giảm độ màu mỡ của đất. Mưa axit còn cản trở sự sinh trưởng của bộ rễ làm suy giảm khả
năng chống bệnh và sâu hại. Toàn châu Âu đã có khoảng 14% rừng bò những cơn mưa axit
tàn phá, riêng nước Đức bò tàn phá tới 50%. Rừng trên thế giới bò mưa axit tàn phá, tổn thất
về gỗ hằng năm đã vượt quá 10 tỉ đô la.
- Nước hồ bò axit hoá.
Mưa axit làm ô nhiễm nguồn nước trong hồ và phá hỏng các
loại thức ăn, uy hiếp sự sinh tồn của các loài cá và các sinh vật khác trong nước. Ở Thụy
Điển có hơn 9 vạn hồ thì 22% hồ đã bò axit hoá với mức độ khác nhau; 80% nước hồ của
miền Nam Na Uy bò axit hoá.
- Sản lượng nông nghiệp bò giảm.

Mưa axit là yếu khả năng quang hợp của cây, phá
hoại các tổ chức bên trong, khiến cho cây trồng mọc rất khó khăn. Mưa axit còn ức chế
SH
S
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
64
















1. Mũi lấy mẫu 2. Đầu lấy mẫu
3. Bộ thu bụi 4. Bộ làm lạnh (hoặc bộ thu khí)
5. Đo dòng khí 6. Van chỉnh dòng khí 7. Bơm


Sơ đồ chung hệ thống lấy mẫu nguồn

4. Chọn máy móc dụng cụ, các thông số cần đo khi lấy mẫu nguồn
Các thông số cần đo:
+ Vận tốc dòng khí (m/giây)
+ Lưu lượng khí (m
3
/ph)
+ Đường kính ống thải (m)
+ Diện tích mặt lấy mẫu (m
2
)
+ p suất (áp suất tổng cộng, áp suất tónh, áp suất khí quyển)
Các vấn đề cần lưu ý:
+ Nhiệt độ khí thải, tính chất khí thải liên quan tới độ bền thiết bò lấy mẫu ( ảnh hưởng tới
độ chòu nhiệt, ăn mòn thiết bò).
+ Điểm sương của nước (dễ ngưng tụ trong khi lấy mẫu), tránh sự ngưng tụ hơi nước trong
ống lấy mẫu gây sai số.
+ Tính độc hại đối với người thao tác (nhiệt độ, khí độc).
5. Lấy mẫu trong ống khói
Về nguyên tắc lấy mẫu bụi và khí trong nguồn thải là khá giống nhau, tuy nhiên lấy mẫu
khí thì không đòi hỏi phải lấy mẫu ở điều kiện đẳng tốc.
Ngày nay để đo các chất ô nhiễm trong khí thải hầu như người ta sử dụng các thiết bò đo
nguồn chuyên dụng như : TESTO -350, TESTO - 360 ... (dùng để đo các chỉ tiêu nhiệt độ,
vận tốc dòng khí, SOx, NOx, CO, CO
2
, O
2
,THC)
Còn các chỉ tiêu riêng biệt khác có thể lấy mẫu theo các tiêu chuẩn riêng. Lúc này trong
hệ thống lấy mẫu sẽ có các bình hấp thụ (impinger).
Trong đa số các ống thải ở các nguồn ô nhiễm đặc biệt hoặc gần vùng nhạy cảm thì người

ta đặt các thiết bò giám sát liên tục tại nguồn để theo dõi nồng độ chất ô nhiễm nguy hại
trước khi thải ra môi trường.
•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

• • • • • • • • • •
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
0,316R

0,548R

0,707R
0,837R
0,916R
R
3
4

5
6
7
1

2
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II
65
- Lấy mẫu bụi trong ống thải
+ Đối với ống dẫn tròn:
Sự đònh vò của các điểm lấy mẫu trên mỗi đường kính phụ thuộc độ dài, số điểm
Đối với ống dẫn tròn, hai đường lấy mẫu thì khoảng cách của mỗi điểm lấy mẫu tới thành
ống có thể biểu diễn bằng: X
i
= Ki x d ( Ki là hệ số theo phần trăm)

Đường kính ống dẫn Số đường kính lấy Số điểm lấy mẫu
(m) mẫu tối thiểu Kể cả tâm điểm Không kể tâm điểm
< 0,35 2 1
0,35 - 0,70 2 5 4
0,70 - 1,0 2 9 8
1,0 - 2,0 2 13 12
> 2 2 17 16

+ Đối với ống dẫn vuông góc:
Diện tích mặt phẳng
lấy mẫu (m
2
)
Số tối thiểu các khoảng chia trên
các cạnh
Số điểm lấy mẫu
< 0,09 1
0,09 - 0,38 2 4

0,38 - 1,5 3 9
> 1,5 4 16

3.8. MỘT SỐ ĐƠN VỊ BIỂU DIỄN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG
KHÔNG KHÍ
- Nồng độ của chất ô nhiễm không khí được biểu thò bằng các đơn vò:

μ
g/m
3
; mg/l; mg/m
3
, g/m
3
; ppm(phần triệu thể tích); ppb
- Quan hệ giữa ppm và mg/m
3

Ở 25
0
C và 1 atm (1,0133 bars)
mg/m
3
= ppm x (M /24.45)
Ở 0
0
C và 1 atm (1,0133 bars)
mg/m
3
= ppm x (M /22.4)

M là trọng lượng phân tử của chất khí.
Hiệu chỉnh nồng độ các chất trong khí thải
Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải thông thường được đưa về cùng một điều
kiện chuẩn theo 3% , 7%, 11% O
2
hoặc 12% CO
2
khí khô (% thể tích khí khô).
- Nồng độ chuẩn theo ôxy
P
n
= P
m
x (21 – n)/(21 – Y)
Trong đó : P
n
= nồng độ đã hiệu chuẩn theo n% O
2
(n = 3,7,9,11)
P
m
= nồng độ đo được
Y = nồng độ ôxy đo được trong khí thải
- Nồng độ chuẩn theo 12% CO
2

P
12
= P
m

x 12/[CO
2
]
m
Trong đó:P
12
= nồng độ chất ô nhiễm ở 12% CO
2

P
m
= nồng độ đo được trong điều kiện lấy mẫu