bài 2 xác định ozone trong không khí

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG

Báo cáo nhóm môn

THỰC HÀNH HÓA ỨNG DỤNG

Bài 2

XÁC ĐỊNH OZONE TRONG KHÔNG KHÍ

Ca thực hiện:

Tp. Hồ Chí Minh tháng 01 năm 2014

Ca 1


DANH SÁCH NHÓM

2


MỤC LỤC

3


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

Bình định mức
0
1
2
3
0
0.8
1.5
2.3
Từ Lượng ozone (M)
Đo quang (A)
0
0.063
0.013 0.0224
lượng ozone và mật độ quang ta được phương trình đường chuẩn

4
3
0.0295

5
3.8
0.0367

Thế số vào ta được:

Mẫu đo dãy nhà C:
Impinger 1: A= 0.0502  M1 = 5.16 (mg/L) = 5.16x10-3 (mg/m3)
Impinger 2: A = 0.0212  M2 = 2.23 (mg/L) = 2.23x10-3 (mg/m3)
M = M1+M2 = = (mg/m3)

Tương tự như vậy đối với mẫu ngoài đường:
Impinger 1: A = 0.0512  M1 = 5.26 (mg/L) = 5.26x10-3 (mg/m3)
Impinger 2: A = 0.0222  M2 = 2.33 (mg/L) = 2.33x10-3 (mg/m3)
(mg/m3)
Nhận xét:
So sánh: Theo kết quả tính toán như trên ta nhận thấy nồng độ ozone đo ở trên vỉa
hè đường Nguyễn Văn Cừ có nồng độ cao hơn trong dãy nhà C thuộc trường ĐH Khoa
học tự nhiên. Tuy nhiên, nồng độ hai nơi không chênh lệch nhau nhiều.

4


2. Nêu ưu và nhược điểm của phương pháp phân tích ozone bằng hấp thu vào dung dịch KI
so với phương pháp phân tích bằng máy đo liên tục. So sánh giữa hai phương pháp?

Phương pháp hấp thu bằng dd KI
- Là phương pháp lấy mẫu chủ động,
dùng bơm hút, hấp thu O3 bằng
dung dịch KI
-

-

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

Lấy mẫu chủ động nên thường được
áp dụng cho các chương trình lấy
mẫu không liên tục

-

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

-

Giá thành rẻ, dễ vận hành

-

Thiết bị hiện đại, yêu cầu kỹ thuật
cao

-

Không cần loại bụi khi lấy mẫu
-

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

-

Độ chính xác cao

-

Hiệu suất phụ thuộc vào loại
impinger và lưu tốc lấy mẫu

Ưu điểm của phương pháp hấp thu so với phương pháp tự động:
• Giá thành rẻ, dễ vận hành
• Không cần loại bụi khi lấy mẫu
Nhược điểm
• Không áp dụng được trong chương trình lấy mẫu liên tục
• Độ chính xác không cao bằng phương pháp tự động
• Khi vận hành phải hết sức cẩn thận để đảm bảo chất lượng kết quả phân
tích

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

5


Hệ thống lấy mẫu Ozone
Hệ thống gốm 1 máy bơm, 1 bình chứa chất hút ẩm (silicagel), và hai impinger
chứa chất hấp phụ KI để thu hồi Ozone trong không khí.
Khi máy bơm hoạt động, khí do máy hút sẽ di chuyển trong ống dẫn, đi qua ống
hút ẩm để hút hết hơi nước có trong khí, nếu không hơi nước trong không khí sẽ khiến
kết quả có sai số âm. Khí được hút ẩm sau đó đi vào impinger thứ nhất, và O 3 trong khí
bị KI hấp phụ. Impinger thứ hai có nhiệm vụ hấp phụ tiếp lượng O 3 trong không khí mà
Impinger thứ nhất chưa kịp hấp phụ (vì lưu lượng khí lớn nên KI không hấp phụ kịp hoặc
KI trong impinger thứ nhất đã bảo hòa Ozone).

6

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

Ozone có công thức phân tử là O3 là một dạng thù hình của oxy, trong phân tử của
nó chưa ba nguyên tử oxy thay vì hai như thông thường.
Một số tính chất vật lý của Ozone được trình bày trong bảng 1
Bảng 1: Tính chất vật lý của ozone
Công thức phân tử
O3
Phân tử gam
47,998 g.mol-1
Bề ngoài
Khí màu xanh nhạt
Tỷ trọng
2,144 g.L-1
Điểm nóng chảy
80,7 K, -192,50C
Điểm sôi
161,3 K, -111,9 0C
Độ tan của ozone phụ thuộc vào nhiệt độ nước và nồng độ ozone ở kha khí: đơn vị
là mg/L hoặc ppm.
Bảng 2: Độ tan của ozone
O3 GAS
50C
100C
150C
200C
1.5%
11.09

9.75
8.40
6.43
2%
14.79
13.00
11.19
8.57
3%
22.18
19.50
16.79
12.86
Nguồn: />Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, ozone là một chất khí có màu xanh
nhạt. Ozone hóa lỏng màu xanh thẫm ở -1120C, và hóa rắn có màu xanh thẫm ở -1930C.
Ozone có tính oxy hóa mạnh hơn oxy. O3 không bền, dễ dàng bị phân hủy thành oxy
phân tử và oxy nguyên tử. Ví dụ:
O3 → O 2 + O
O3 dễ dàng oxy hóa iodua đến iot tự do:
O3 + 2KI + H2O → I2 + O2 + 2KOH
Giấy tẩm dung dịch iodua kali và hồ tinh bột (giấy iot tinh bột) chuyển ngay thành
màu xanh khi có mặt ozone trong không khí, nhưng nó kém bền hơn oxy, dễ bị phân hủy
thành oxy thường theo phản ứng:
7


2O3 → 3O2
Ozone là một chất độc có khả năng ăn mòn và là một chất gây ô nhiễm chung. Nó
có mùi hăng mạnh. Nó tồn tại với một tỷ lệ nhỏ trong bầu khí quyển Trái đất. Nó có thể
được tạo thành từ O2 do phóng tĩnh điện, tia cực tím, ví dụ như trong các tia chớp, cũng

như bởi tác động của bức xạ điện từ trường cao năng lượng. Ozone được điều chế trong
máy ozone khi phóng điện êm qua oxy hay qua không khí khô, tinh khiết. Trong thiên
nhiên, ozone được tạo thành khi có sự phóng điện trong khí quyển (sấm, sét).
Một số thiết bị điện có thể sản sinh ra ozone mà con người có thể ngửi thấy dễ
dàng. Điều này đặc biệt đúng với các thiết bị sử dụng điện cao áp như ti vi và máy
photocopy. Các động cơ điện sử dụng chổi quét cũng có thể sản sinh ozone do sự đánh
lửa lặp lại bên trong khối. Các động cơ lớn, ví dụ những chiếc được sử dụng cho máy
nâng hay máy bơm thủy lực, sản sinh nhiều ozone hơn các động cơ nhỏ.
Mật độ tập trung cao nhất của ozone trong khí quyển nằm ở tầng bình lưu (khoảng 20
đến 50 km tính từ mặt đất), trong khu vực được biết đến như là tầng ozone. Tại đây, nó
lọc phần lớn các tia cực tím từ Mặt trời, là tia có thể gây hại cho phần lớn các loại hình
sinh vật trên Trái đất. Phương pháp tiêu chuẩn để đo lượng ozone trong khí quyển là sử
dụng đơn vị Dobson (DU). Ozone sử dụng trong công nghiệp được đo bằng ppm và phần
trăm theo khối lượng hay trọng lượng.

8


Cần phải phân tích ozone bởi vì:
• Ozone là khí nhà kính, gây ảnh hưởng đến sự nóng lên toàn cầu nên cần
được quan tâm đến nồng độ ( ozone tầng đối lưu ).
• Ozone là khi gây ô nhiễm môi trường, gây ảnh hưởng đến môi trường và
sức khỏe con người. Không khí chứa một lượng rất nhỏ ozone có tác dụng
làm cho không khí trong lành. Với lượng ozone lớn hơn sẽ gây độc hại với
con người.
• Ozone là một chất độc có khả năng ăn mòn và là một chất gây ô nhiễm
chung. Theo các chuyên gia Mỹ, việc phơi nhiễm ozone không chỉ gây tổn
thương phổi mà còn làm giảm số lượng tế bào miễn dịch quan trọng, khiến
cơ thể dễ bị tấn công bởi các chất độc có trong không khí bị ô nhiễm, nhất
là ở các khu đô thị.

• Nếu hít phải khí ozone, nó gây tổn thương các tế bào biểu mô lót của đường
hô hấp, gây viêm, dẫn đến ho, ngứa họng, làm giảm chức năng phổi. Từ đó
làm cho bệnh hen suyễn, khí phế thũng, viêm phế quản mạn, bệnh phổi tắc
nghẽn mạn tính… nặng lên, làm giảm sức đề kháng của cơ thể với bệnh tật.
Đối với bệnh nhân bị rung nhĩ do rối loạn nhịp tim, nguy cơ tử vong tăng
cao hơn do ô nhiễm ozone.
 Cần phải phân tích Ozone để có những đánh giá kịp thời về nồng độ của nó
trong không khí xung quanh, từ đó làm cơ sở dữ liệu cho sự ra đời những chính sách hợp
lý để kiểm soát nồng độ ozone trong không khí xung quanh, tránh làm ô nhiễm môi
trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người

9


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

Bọc giấy nhôm
Bọc giấy nhôm Impinger là để ngăn hỗn hợp tiếp xúc với ánh sáng. Nguyên nhân
là:
• Iot dễ thăng hoa trong điều kiện ánh sáng.
• Trong điều kiện có ánh sáng, NO2 sẽ tham gia phản ứng quang hóa tạo ra
O3, làm nồng độ O3 tăng lên:
NO2 + hν → NO +O•
O• + O 2 + M → O 3 + M
Tốc độ lấy mẫu
Tốc độ lấy mẫu là 0.5 l/min vì nếu nhanh hơn O 3 sẽ không có thời gian phản ứng
với KI còn nếu chậm hơn, thời gian lấy mẫu kéo dài sẽ tăng khả năng I2 bị oxy hóa.

10

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

Trong quá trình thực nghiệm sẽ dễ mắc sai số đến kết quả nhất gồm:
Quá trình lấy mẫu
• Dung dịch hấp thu không hoàn toàn do hệ sô hấp thu không bao giờ đạt
100%.
• Dung dịch hấp thu không tinh khiết, giảm hiệu suất hấp thu
• Bọc giấy bạc không kỹ dẫn đến lượng ozone hấp thu bị phân hủy
Quá trình xử lý mẫu
Khi xử lý mẫu, thao tác chuyển mẫu từ Impinger sang bình đình mức rất dễ gây ra
sai số do các vấn đề:
• Chuyển mẫu không hoàn toàn. Chất phân tích vẫn còn dính lại trên
Impinger sau khi lấy.
• Mất mẫu do rơi, tràn.
Phân tích mẫu
• Dung dịch đem đo quang có lẫn các chất ảnh hưởng, cặn lơ lửng hay các
bọt khí nhỏ dẫn đến kết quả đo quang bị sai.
• Trường hợp khác là khi lau ống chứa mẫu không sạch, dẫn đến vẫn còn
đọng lớp mẫu, lớp hơi nước phìa ngoài thành, gây sai số khi đo.

11