Giáo Trình Thí Nghiệm Xử Lý Khí Thải: Phân Tích Ô Nhiễm Không Khí

Giáo trình về thí nghiệm xử lý khí thải, biên soạn theo chương trình đào tạo chuẩn, hệ thống hóa kiến thức từ cơ bản đến nâng cao.

• Tác giả: Hoàng Thị Tuyết Nhung
• Trường học: Chưa xác định
• Chuyên ngành: Xử Lý Khí Thải
• Đề tài: Giáo Trình Thí Nghiệm Xử Lý Khí Thải: Phân Tích Ô Nhiễm Không Khí
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Chưa xác định

Mục lục chi tiết

• 1. PHẦN 1: LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ XUNG QUANH
• 1.1. BÀI 1: LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH CHỈ TIÊU SULPHUR DIOXIDE (SO 2) TRONG KHÔNG KHÍ XUNG QUANH
• 1.2. BÀI 2: LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH CHỈ TIÊU NITROGEN DIOXIDE (NO2) TRONG KHÔNG KHÍ XUNG QUANH
• 1.3. BÀI 3: LẤY MẪU VÀ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG BỤI LƠ LỬNG (TSP) TRONG KHÔNG KHÍ XUNG QUANH
• 1.4. BÀI 4: LẤY MẪU VÀ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG BỤI HÔ HẤP (PM10 VÀ PM2.5) TRONG KHÔNG KHÍ XUNG QUANH
• 2. PHẦN 2: ĐO ĐẠC VÀ PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU TRONG MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC
• 2.1. BÀI 5: ĐO ĐỘ CHIẾU SÁNG TRONG MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC (Theo QD- 3733-02-BYT)
• 2.2. BÀI 6: ĐO TIẾNG ỒN TRONG MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC (Theo QD-3733-02-BYT)
• 2.3. BÀI 7: LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH CHỈ TIÊU CARBON DIOXIDE (CO 2) TRONG MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC
• 3. PHẦN 3: VẬN HÀNH MÔ HÌNH XỬ LÝ KHÍ THẢI
• 3.1. BÀI 8 : MÔ HÌNH BUỒNG LẮNG BỤI NHIỀU TẦNG
• 3.2. BÀI 9: MÔ HÌNH BUỒNG LẮNG VÁCH NGĂN
• 3.3. BÀI 10: MÔ HÌNH CYLONE
• 3.4. BÀI 11: MÔ HÌNH THU BỤI BẰNG TÚI VẢI
• 3.5. BÀI 12: MÔ HÌNH THÁP HẤP PHỤ
• 3.6. BÀI 13: MÔ HÌNH THÁP HẤP THỤ

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Thí Nghiệm Xử Lý Khí Thải

Giáo trình thí nghiệm xử lý khí thải là tài liệu quan trọng trong việc nghiên cứu và phân tích ô nhiễm không khí. Tài liệu này cung cấp các phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm không khí, từ đó giúp đánh giá chất lượng môi trường. Việc hiểu rõ nội dung giáo trình sẽ giúp sinh viên và các nhà nghiên cứu có cái nhìn tổng quan về các phương pháp và tiêu chuẩn hiện hành trong lĩnh vực này.

1.1. Mục tiêu của giáo trình thí nghiệm xử lý khí thải

Mục tiêu chính của giáo trình là cung cấp kiến thức và kỹ năng cần thiết để thực hiện các thí nghiệm liên quan đến ô nhiễm không khí, từ đó nâng cao khả năng phân tích và đánh giá chất lượng không khí.

1.2. Các chỉ tiêu ô nhiễm không khí trong giáo trình

Giáo trình đề cập đến nhiều chỉ tiêu ô nhiễm không khí như Sulphur Dioxide (SO2), Nitrogen Dioxide (NO2), và bụi lơ lửng. Mỗi chỉ tiêu đều có phương pháp lấy mẫu và phân tích riêng biệt.

II. Vấn đề ô nhiễm không khí và thách thức hiện nay

Ô nhiễm không khí đang trở thành một trong những vấn đề nghiêm trọng nhất của môi trường hiện đại. Các nguồn ô nhiễm chủ yếu đến từ hoạt động công nghiệp, giao thông vận tải và sinh hoạt hàng ngày. Việc kiểm soát ô nhiễm không khí là một thách thức lớn đối với các nhà quản lý môi trường và cộng đồng.

2.1. Nguyên nhân chính gây ô nhiễm không khí

Các nguyên nhân chính gây ô nhiễm không khí bao gồm khí thải từ phương tiện giao thông, bụi từ xây dựng, và khí thải từ các nhà máy. Những yếu tố này không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn tác động tiêu cực đến hệ sinh thái.

2.2. Hệ quả của ô nhiễm không khí

Ô nhiễm không khí gây ra nhiều hệ quả nghiêm trọng như bệnh hô hấp, ung thư, và các vấn đề về tim mạch. Ngoài ra, nó còn ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống và môi trường sống của con người.

III. Phương pháp lấy mẫu và phân tích ô nhiễm không khí

Việc lấy mẫu và phân tích ô nhiễm không khí là bước quan trọng trong việc đánh giá chất lượng không khí. Có nhiều phương pháp khác nhau được áp dụng, tùy thuộc vào loại chất ô nhiễm và mục tiêu nghiên cứu.

3.1. Phương pháp lấy mẫu liên tục và gián đoạn

Phương pháp lấy mẫu liên tục sử dụng thiết bị cảm biến tự động để ghi nhận dữ liệu trong thời gian thực, trong khi phương pháp gián đoạn thu thập mẫu trong khoảng thời gian nhất định để phân tích sau.

3.2. Các thiết bị và dụng cụ cần thiết

Các thiết bị cần thiết cho việc lấy mẫu bao gồm ống hấp thụ, máy hút khí, và các dụng cụ phân tích như máy quang phổ. Việc sử dụng đúng thiết bị sẽ đảm bảo độ chính xác của kết quả phân tích.

IV. Ứng dụng thực tiễn của giáo trình trong nghiên cứu ô nhiễm

Giáo trình thí nghiệm xử lý khí thải không chỉ cung cấp kiến thức lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong nghiên cứu ô nhiễm không khí. Các phương pháp và kỹ thuật được trình bày trong giáo trình có thể được áp dụng để giải quyết các vấn đề ô nhiễm trong thực tế.

4.1. Nghiên cứu ô nhiễm không khí tại các khu công nghiệp

Các phương pháp trong giáo trình có thể được áp dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm không khí tại các khu công nghiệp, từ đó đề xuất các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm.

4.2. Đánh giá chất lượng không khí tại đô thị

Việc áp dụng giáo trình trong nghiên cứu chất lượng không khí tại các đô thị giúp xác định các nguồn ô nhiễm và đưa ra các giải pháp cải thiện chất lượng không khí cho cộng đồng.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu ô nhiễm không khí

Nghiên cứu ô nhiễm không khí là một lĩnh vực quan trọng và cần thiết trong bối cảnh hiện nay. Giáo trình thí nghiệm xử lý khí thải cung cấp nền tảng vững chắc cho các nghiên cứu và ứng dụng trong tương lai.

5.1. Tầm quan trọng của giáo trình trong nghiên cứu

Giáo trình không chỉ giúp sinh viên nắm vững kiến thức mà còn trang bị cho họ kỹ năng thực hành cần thiết để tham gia vào các nghiên cứu ô nhiễm không khí.

5.2. Hướng phát triển trong nghiên cứu ô nhiễm không khí

Trong tương lai, nghiên cứu ô nhiễm không khí sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của công nghệ mới, từ đó nâng cao hiệu quả trong việc kiểm soát và giảm thiểu ô nhiễm.

Nội dung chính

TỔNG QUAN HỌC THUẬT VỀ GIÁO TRÌNH THÍ NGHIỆM XỬ LÝ KHÍ THẢI (HOÀNG THỊ TUYẾT NHUNG, 2017)

---

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Thí nghiệm Xử lý Khí thải do tác giả Hoàng Thị Tuyết Nhung biên soạn năm 2017 (lưu hành nội bộ) là tài liệu học tập thực hành thuộc khối kiến thức chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường và Công nghệ Môi trường ở bậc đại học. Trong chương trình đào tạo kỹ sư, học phần này giữ vị trí cầu nối trực tiếp giữa các học phần lý thuyết (như Cơ học chất lưu, Kỹ thuật xử lý khí thải, Đánh giá chất lượng môi trường) với kỹ năng thực hành nghề nghiệp tại hiện trường và phòng thí nghiệm.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định rõ qua ba nhóm chuẩn đầu ra:

1. Nắm vững phương pháp luận và quy trình kỹ thuật lấy mẫu, bảo quản mẫu và phân tích định lượng các chỉ tiêu ô nhiễm không khí xung quanh cũng như môi trường lao động theo đúng hệ thống Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN) và Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia (QCVN).
2. Nắm vững nguyên lý và thao tác vận hành các mô hình thiết bị xử lý khí thải quy mô phòng thí nghiệm (pilot), từ đó thu thập dữ liệu để đánh giá hiệu suất xử lý của từng công nghệ.
3. Rèn luyện kỹ năng tổ chức làm việc nhóm, điều hành thực nghiệm, xử lý số liệu đo đạc và biên soạn báo cáo kỹ thuật chuyên ngành.

Cấu trúc giáo trình được phân bổ thành 3 phần với 13 bài thí nghiệm cụ thể, đi từ quan trắc môi trường nền đến kiểm soát môi trường lao động và vận hành hệ thống công nghệ xử lý. Điểm đặc thù của tài liệu là tính thực chứng và quy chuẩn hóa cao: từng bài thực hành đều viện dẫn cụ thể cơ sở pháp lý kỹ thuật (như QCVN 05:2013/BTNMT, Quyết định 3733/2002/QĐ-BYT), cung cấp sơ đồ quy trình, phương trình phản ứng hóa học, thông số vận hành thiết bị, và hướng dẫn tính toán xử lý sai số thống kê.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được triển khai qua ba mảng chuyên môn kế tiếp nhau:

• Phần 1: Lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm không khí xung quanh (Bài 1 đến Bài 4):

  • Bài 1 - Chỉ tiêu Sulphur Dioxide ($SO_2$): Thực hiện theo phương pháp Tetracloromercurat (TCM)/Pararosanilin (TCVN 5971-1995). $SO_2$ được hấp thụ tạo phức Dichlorosurate Mercurate II, sau đó phản ứng với Formaldehyde và Pararosaniline tạo phức màu hồng tím, đo mật độ quang ở bước sóng 560 nm. Giới hạn đối chiếu theo QCVN 05:2013/BTNMT ($350,\mu\text{g/m}^3$ trung bình 1 giờ; $125,\mu\text{g/m}^3$ trung bình 24 giờ).
  • Bài 2 - Chỉ tiêu Nitrogen Dioxide ($NO_2$): Áp dụng phương pháp Griess-Saltzman cải biên (TCVN 6137:2009). Khí được hấp thụ trong dung dịch $NaOH$ 0,1N, chuyển hóa thành $HNO_2$, phản ứng với acid sulfanilic và N-(1-naphthyl)ethylenediamine dihydroclorua tạo hợp chất Azoic màu hồng, đo quang ở bước sóng 543 nm.
  • Bài 3 - Bụi lơ lửng tổng số (TSP): Xác định theo phương pháp khối lượng (TCVN 5067-1995) cho các hạt bụi kích thước 1–100 $\mu\text{m}$ bằng đầu lấy mẫu màng lọc, đo chênh lệch khối lượng giấy lọc trước và sau khi hút khí ở vận tốc dòng quy chuẩn.
  • Bài 4 - Bụi hô hấp ($PM_{10}$ và $PM_{2.5}$): Thực hiện theo phương pháp AS/NZS 3580.7:2009 trên thiết bị đo TSI DustTrak tích hợp đầu phân tách quán tính (cyclone và đĩa chặn bôi keo chọn lọc kích thước hạt).

• Phần 2: Đo đạc và phân tích các chỉ tiêu trong môi trường làm việc (Bài 5 đến Bài 7):

  • Bài 5 - Độ chiếu sáng: Sử dụng máy đo Lux kế đánh giá theo Quyết định 3733/2002/QĐ-BYT cho các không gian nhà xưởng, văn phòng, phòng thí nghiệm, bệnh viện.
  • Bài 6 - Tiếng ồn lao động: Sử dụng thiết bị đo âm thanh Rion NL-21 (thang đo mạng A, thông số $L_{eq}$) theo QĐ 3733/2002/QĐ-BYT, quy định mức âm cho phép không quá 85 dBA trong ca làm việc 8 giờ.
  • Bài 7 - Khí Carbon Dioxide ($CO_2$): Xác định theo tiêu chuẩn 52 TCN 353-89 qua phản ứng hấp thụ vào dung dịch $Ba(OH)_2$ dư và chuẩn độ ngược lượng kiềm dư bằng acid oxalic với chỉ thị phenolphtalein.

• Phần 3: Vận hành mô hình xử lý khí thải (Bài 8 đến Bài 13):

  • Bài 8 & 9 - Buồng lắng bụi nhiều tầng và buồng lắng vách ngăn: Khảo sát nguyên lý giảm vận tốc dòng khí và tác động của lực trọng trường/lực quán tính. Phân tích hiệu quả thu hồi hạt bụi theo các dải kích thước rây ($< 0{,}15\text{ mm}$, $0{,}15\text{–}0{,}2\text{ mm}$, $0{,}2\text{–}0{,}45\text{ mm}$) với các cấu hình không vách ngăn, 2 vách ngăn và 4 vách ngăn.
  • Bài 10 - Mô hình Cyclone: Khảo sát chuyển động xoáy ly tâm tách hạt bụi khỏi dòng khí chuyển động tiếp tuyến.
  • Bài 11 - Mô hình lọc bụi túi vải: Vận hành cơ chế giữ bụi trên bề mặt vật liệu lọc và khảo sát tổn thất áp suất cùng cơ chế rung rũ bụi cơ học.
  • Bài 12 & 13 - Mô hình Tháp hấp phụ và Tháp hấp thụ: Khảo sát quá trình chuyển khối qua lớp vật liệu than hoạt tính với các chiều cao lớp đệm (10 cm, 15 cm, 20 cm) và dải lưu lượng khí (0,5 đến 2,0 L/phút) để xử lý khí thải $CO_2$.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố các nền tảng lý thuyết và nguyên lý thực nghiệm:

• Lý thuyết hóa lý phân tích: Cơ chế tạo phức và định luật Lambert-Beer trong phương pháp so màu quang phổ hấp thụ phân tử; hóa học chuẩn độ acid-base.
• Động học tách hạt cơ học: Định luật lắng trọng lực Stokes áp dụng trong buồng lắng; trường lực ly tâm trong thiết bị cyclone; cơ chế cản lắng quán tính và rây giữ cơ học trên màng lọc vải.
• Hiện tượng truyền khối và cân bằng pha: Lý thuyết hấp phụ pha khí - rắn trên chất hấp phụ vi xốp (than hoạt tính); lý thuyết hấp thụ khí - lỏng trong tháp đệm.
• Nguyên tắc xử lý và chuẩn hóa dữ liệu: Phương pháp bình phương cực tiểu trong thiết lập phương trình đường chuẩn ($y = ax + b$); chuyển đổi thể tích khí thực tế về điều kiện chuẩn ($25^\circ\text{C}, 1\text{ atm}$) phục vụ so sánh quy chuẩn.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Chuẩn bị hóa chất phân tích độc tính cao (dung dịch TCM chứa $HgCl_2$, dung dịch hấp thụ Baryt); lắp ráp và hiệu chỉnh độ kín của hệ thống lấy mẫu Impinger; vận hành máy hút Desaga GS 212, thiết bị đo bụi TSI DustTrak, máy đo ồn Rion NL-21, máy đo quang phổ ở các dải bước sóng hẹp ($540\text{–}560\text{ nm}$).
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Lập giản đồ chuẩn độ hấp thụ quang $A = f(m)$; tính toán hàm lượng khí và bụi dựa trên nồng độ thực tế, độ pha loãng và thể tích dòng khí tiêu chuẩn; đánh giá hiệu quả thu bắt bụi phân đoạn dựa trên phương pháp sàng rây kích thước.
• Kỹ năng thực hành tổng hợp (Practical competencies): Khảo sát hiện trường xác định vị trí đặt đầu thu (tầm hít thở 1,2–1,5 m; khoảng cách 4–40 lần chiều cao ống khói; khoảng cách cách tường phản xạ âm 3,5 m); vận hành hệ thống thiết bị pilot và xử lý sự cố thực nghiệm.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

TIẾN TRÌNH HỌC TẬP VÀ ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC

[Giai đoạn 1: Chuẩn bị]
[Giai đoạn 2: Thao tác Thí nghiệm & Vận hành]
[Giai đoạn 3: Xử lý Số liệu & Báo cáo]

Giáo trình được thiết kế theo phương pháp sư phạm thực nghiệm (laboratory-based empirical learning), trong đó việc tiếp thu kiến thức gắn liền với quá trình thao tác thiết bị và đo lường trực tiếp.

• Cấu trúc bài tập thực hành: Mỗi bài thực hành cung cấp quy trình từng bước (step-by-step), liệt kê chi tiết chủng loại dụng cụ, thông số hóa chất, thời gian phản ứng và lưu lượng hút. Ví dụ, bài thí nghiệm $SO_2$ quy định rõ việc bọc đen ống Impinger để ngăn chặn sự phân hủy của phức chất dưới tác động của tia tử ngoại và bảo quản mẫu ở nhiệt độ $5^\circ\text{C}$.
• Bài tập tình huống và mô phỏng thực tế: Các bài thí nghiệm mô phỏng chính xác các hoạt động quan trắc ngoài thực địa, yêu cầu người học thu thập đồng thời các thông số khí tượng (nhiệt độ môi trường, áp suất khí quyển, hướng gió) để hiệu chỉnh số liệu đo đạc.
• Phương pháp đánh giá kết quả: Hoạt động đánh giá sinh viên bao gồm:
  1. Kiểm tra kiến thức chuẩn bị và an toàn hóa chất trước giờ thực hành.
  2. Đánh giá kỹ năng thao tác máy, sự chuẩn xác trong việc dựng đường chuẩn so màu và cân khối lượng.
  3. Nghiệm thu số liệu thô ngay sau buổi học qua các biểu mẫu báo cáo thành phần (Mẫu Báo cáo 3, 4, 5, 6, 10).
  4. Chấm điểm bản Báo cáo Tổng kết sau khi kết thúc môn học theo mẫu quy định tại phần phụ lục.
• Hướng dẫn tự học: Sinh viên bắt buộc phải tự chuẩn bị trước các dung dịch đệm, dung dịch chuẩn, tính toán hệ số pha loãng và đọc hiểu các cảnh báo an toàn độc chất (như độc tính của muối thủy ngân $HgCl_2$ hay dung dịch hấp thụ kiềm) trước khi bước vào phòng thí nghiệm.

---

Điểm nổi bật và tính ứng dụng kỹ thuật

• Quy chuẩn hóa theo hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật: Điểm nổi bật cốt lõi của giáo trình là sự gắn kết với hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia và quốc tế. Toàn bộ các phép phân tích đều sử dụng các phương pháp tiêu chuẩn: TCVN 5971-1995 cho $SO_2$, TCVN 6137:2009 cho $NO_2$, TCVN 5067-1995 cho bụi lơ lửng, QCVN 05:2013/BTNMT cho chất lượng không khí xung quanh, tiêu chuẩn AS/NZS 3580.7:2009 cho bụi hô hấp, và Quyết định 3733/2002/QĐ-BYT cho môi trường lao động.
• Tích hợp thiết bị đo đạc chuyên dụng: Bên cạnh các kỹ thuật phân tích ướt truyền thống (chuẩn độ, đo quang), giáo trình đưa vào quy trình vận hành các dòng thiết bị chuyên ngành như máy đo âm thanh Rion NL-21, thiết bị đo bụi thời gian thực TSI DustTrak, máy lấy mẫu khí Desaga GS 212 và máy so màu quang phổ bước sóng $300\text{–}900\text{ nm}$.
• Mô hình hóa công nghệ xử lý công nghiệp: Phần 3 của giáo trình cung cấp hệ thống thực hành trên các mô hình pilot mô phỏng chính xác các công trình xử lý khí thải công nghiệp thực tế: buồng lắng trọng lực đa tầng, lắng vách ngăn quán tính, cyclon ly tâm, lọc bụi túi vải hoàn nguyên bằng rung rũ, và tháp hấp phụ cố định sử dụng than hoạt tính. Các bài học này giúp người học hình lượng hóa được sự thay đổi hiệu suất xử lý khi thay đổi các thông số vận hành như vận tốc dòng, nồng độ đầu vào, chiều cao lớp vật liệu đệm và cấu trúc vách ngăn.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Người học mục tiêu: Sinh viên đại học từ năm thứ ba trở đi thuộc các ngành Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường, Kỹ thuật Hóa học, Bảo hộ Lao động và Sức khỏe Môi trường.
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Để hoàn thành tốt môn học, sinh viên cần tích lũy các kiến thức nền tảng từ các học phần:
  • Hóa học đại cương và Hóa học phân tích (kỹ thuật chuẩn độ, trắc quang phổ, tính toán nồng độ mol, đương lượng).
  • Cơ học chất lưu (chuyển động của dòng khí, tổn thất áp suất, chế độ chảy).
  • Lý thuyết Xử lý Khí thải và Độc chất học Môi trường.
• Ứng dụng đối với giảng viên: Tài liệu đóng vai trò là đề cương chi tiết hướng dẫn thực hành, khung chuẩn để thiết lập tiêu chuẩn phòng thí nghiệm, định mức tiêu hao hóa chất - thiết bị và barem chấm điểm kỹ năng thực hành.
• Giá trị tham khảo chuyên môn: Giáo trình là tài liệu tra cứu kỹ thuật cho các kỹ thuật viên trạm quan trắc môi trường, chuyên viên an toàn - sức khỏe - môi trường (EHS) tại các nhà máy, và cán bộ phân tích mẫu môi trường tại các phòng thí nghiệm đạt chuẩn ISO/IEC 17025.

---

Bảng tổng hợp các bài thực hành và quy chuẩn kỹ thuật đối chiếu

STT	Tên bài thực hành	Đối tượng phân tích	Phương pháp / Thiết bị chính	Tiêu chuẩn / Quy chuẩn đối chiếu
01	Lấy mẫu và phân tích chỉ tiêu $SO_2$	Không khí xung quanh	Phương pháp TCM / Pararosanilin; Máy quang phổ ($560\text{ nm}$)	TCVN 5971-1995; QCVN 05:2013/BTNMT
02	Lấy mẫu và phân tích chỉ tiêu $NO_2$	Không khí xung quanh	Phương pháp Griess-Saltzman cải biên; Đo quang phổ ($543\text{ nm}$)	TCVN 6137:2009; QCVN 05:2013/BTNMT
03	Lấy mẫu và xác định hàm lượng bụi lơ lửng (TSP)	Không khí xung quanh	Phương pháp trọng lượng (khối lượng); Giấy lọc, Cân phân tích $10^{-4}\text{ g}$	TCVN 5067-1995; QCVN 05:2013/BTNMT
04	Lấy mẫu và xác định hàm lượng bụi $PM_{10}$ & $PM_{2.5}$	Không khí xung quanh	Phương pháp đo bụi trực tiếp; Thiết bị TSI DustTrak, Cyclone, Đĩa chặn	AS/NZS 3580.7:2009; QCVN 05:2013/BTNMT
05	Đo độ chiếu sáng	Môi trường làm việc	Máy đo Lux kế	Quyết định 3733/2002/QĐ-BYT
06	Đo tiếng ồn	Môi trường làm việc	Máy đo tiếng ồn Rion NL-21 (Thang đo A, $L_{eq}$)	Quyết định 3733/2002/QĐ-BYT
07	Lấy mẫu và phân tích nồng độ $CO_2$	Môi trường làm việc	Hấp thụ bằng $Ba(OH)_2$, chuẩn độ bằng acid oxalic ($H_2C_2O_4$)	52 TCN 353-89; QĐ 3733/2002/QĐ-BYT
08	Mô hình Buồng lắng bụi nhiều tầng	Xử lý bụi khí thải	Lắng trọng lực; Đánh giá theo cấu hình 0, 2, 4 vách ngăn	Thực nghiệm công nghệ pilot
09	Mô hình Buồng lắng vách ngăn	Xử lý bụi khí thải	Lắng quán tính; Phân tích cỡ hạt qua rây ($<0{,}15\text{; } 0{,}15\text{–}0{,}2\text{; } 0{,}2\text{–}0{,}45\text{ mm}$)	Thực nghiệm công nghệ pilot
10	Mô hình Cyclone	Xử lý bụi khí thải	Tách bụi ly tâm chuyển động xoáy tiếp tuyến	Thực nghiệm công nghệ pilot
11	Mô hình Thu bụi bằng túi vải	Xử lý bụi khí thải	Lọc qua màng vải dệt, cơ chế rung rũ bụi cơ học	Thực nghiệm công nghệ pilot
12	Mô hình Tháp hấp phụ	Xử lý khí thải	Hấp phụ qua lớp đệm than hoạt tính (10, 15, 20 cm)	Thực nghiệm công nghệ pilot
13	Mô hình Tháp hấp thụ	Xử lý khí thải	Chuyển khối pha khí - lỏng	Thực nghiệm công nghệ pilot

---

Câu hỏi thường gặp về giáo trình

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?

Giáo trình được biên soạn phục vụ trực tiếp cho sinh viên đại học ngành Kỹ thuật Môi trường, Công nghệ Môi trường và các ngành kỹ thuật liên quan đến kiểm soát môi trường lao động, an toàn công nghiệp trong các học phần thí nghiệm/thực hành chuyên sâu.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học cần nắm vững kiến thức Hóa học phân tích (kỹ thuật chuẩn độ thể tích, đo mật độ quang, pha chế dung dịch gốc/chuẩn), Cơ học chất lưu (tính toán lưu lượng, tổn thất áp suất), và nguyên lý các quá trình - thiết bị truyền khối.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu lý thuyết xử lý khí thải là gì?

Tài liệu hoàn toàn tập trung vào quy trình thao tác thực nghiệm: hướng dẫn chi tiết từ việc thiết lập máy hút khí Desaga, kỹ thuật bảo quản mẫu bằng Impinger bọc đen, dựng đường chuẩn bằng phương pháp bình phương cực tiểu, đến vận hành trực tiếp 6 mô hình thiết bị xử lý khí thải pilot trong phòng thí nghiệm.

4. Làm thế nào để thực hiện các bài thực hành an toàn và đạt kết quả chính xác?

Sinh viên cần tuân thủ nghiêm ngặt quy định an toàn hóa chất khi thao tác với các chất có độc tính cao (như $HgCl_2$ trong dung dịch TCM, muối Asen, acid đậm đặc); sử dụng khẩu trang khi thao tác với bụi; đảm bảo độ kín khít của hệ thống ống dẫn khí; và luôn chuyển đổi thể tích khí đo được về điều kiện chuẩn ($25^\circ\text{C}, 1\text{ atm}$) khi tính toán kết quả.

5. Giáo trình có cung cấp tiêu chuẩn và biểu mẫu báo cáo kèm theo không?

Có. Giáo trình tích hợp đầy đủ hệ thống tiêu chuẩn quốc gia/quốc tế tương ứng cho từng bài (TCVN, QCVN, QĐ-BYT, AS/NZS), đồng thời cung cấp hệ thống biểu mẫu phiếu báo cáo số liệu sau mỗi buổi thực hành và mẫu Báo cáo Tổng kết môn học ở phần phụ lục.

---

Kết luận

Giáo trình Thí nghiệm Xử lý Khí thải (Hoàng Thị Tuyết Nhung, 2017) là tài liệu hướng dẫn thực nghiệm mang tính chuẩn hóa cao trong đào tạo kỹ thuật môi trường. Giá trị cốt lõi của tài liệu thể hiện ở việc tích hợp chặt chẽ giữa thao tác phân tích hóa lý phòng thí nghiệm, đo đạc vi khí hậu hiện trường và kỹ thuật vận hành các mô hình công nghệ xử lý khí công nghiệp. Lộ trình học tập được thiết kế mạch lạc từ khâu đo đạc - đánh giá phát thải đến lựa chọn - vận hành thiết bị xử lý, kết hợp cùng hệ thống biểu mẫu báo cáo kỹ thuật hoàn chỉnh, cung cấp cho sinh viên phương pháp luận thực nghiệm và năng lực kỹ thuật cần thiết cho công tác chuyên môn sau này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HOÀNG THỊ TUYẾT NHUNG 2017 GIÁO TRÌNH THÍ NGHIỆM XỬ LÝ KHÍ THẢI Lưu hành nội bộ 1 Mục lục PHẦN 1: LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ XUNG QUANH. 3 BÀI 1: LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH CHỈ TIÊU SULPHUR DIOXIDE (SO 2) TRONG KHÔNG KHÍ XUNG QUANH. 5 BÀI 2: LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH CHỈ TIÊU NITROGEN DIOXIDE (NO2) TRONG KHÔNG KHÍ XUNG QUANH. 12 BÀI 3: LẤY MẪU VÀ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG BỤI LƠ LỬNG (TSP) TRONG KHÔNG KHÍ XUNG QUANH.

18 BÀI 4: LẤY MẪU VÀ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG BỤI HÔ HẤP (PM10 VÀ PM2.5) TRONG KHÔNG KHÍ XUNG QUANH. 21 (Phương pháp trọng lượng lấy mẫu chia đôi AS/NZS 3580. 21 PHẦN 2: ĐO ĐẠC VÀ PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU TRONG MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC. 24 BÀI 5: ĐO ĐỘ CHIẾU SÁNG TRONG MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC (Theo QD- 3733-02-BYT).

25 BÀI 6: ĐO TIẾNG ỒN TRONG MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC (Theo QD-3733-02- BYT). 29 BÀI 7: LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH CHỈ TIÊU CARBON DIOXIDE (CO 2) TRONG MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC. 32 PHẦN 3: VẬN HÀNH MÔ HÌNH XỬ LÝ KHÍ THẢI. 35 BÀI 8 : MÔ HÌNH BUỒNG LẮNG BỤI NHIỀU TẦNG.

36 BÀI 9: MÔ HÌNH BUỒNG LẮNG VÁCH NGĂN. 40 BÀI 10: MÔ HÌNH CYLONE. 43 BÀI 11: MÔ HÌNH THU BỤI BẰNG TÚI VẢI. 46 BÀI 12: MÔ HÌNH THÁP HẤP PHỤ.

49 BÀI 13: MÔ HÌNH THÁP HẤP THỤ. 51 2 PHẦN 1: LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ XUNG QUANH Quá trình lấy mẫu các chất ô nhiễm không khí xung quanh cần thiết phải thu thập thông tin về số lượng và chất lượng tại hiện trường như nguồn gây ô nhiễm không khí, địa hình, phân bố dân cư, loại hình đất đai, điều kiện khí hậu, v.v… Điều này phụ thuộc vào những mục tiêu của khảo sát hay đo đạc. Quá trình khảo sát các chất ô nhiễm không khí bao gồm những việc gì? a. Chọn lựa quy trình lấy mẫu và quy trình phân tích mẫu; b.

Xác định các vị trí cần lấy mẫu; c. Chu kỳ lấy mẫu, mức độ thường xuyên và khoảng thời gian lấy mẫu; d. Những thông số phụ (bao gồm những thông số động học); e. Quá trình xử lý số liệu.

Chọn lựa quy trình lấy mẫu Có hai phương thức lấy mẫu: liên tục và gián đoạn. Phương thức lấy mẫu liên tục được thực hiện bởi các thiết bị cảm biến tự động, các phương pháp quang học hoặc điện hóa và phương pháp quang phổ. Dữ liệu được ghi nhận liên tục sau đó tính nồng độ trung bình trong những khoảng thời gian nhất định. Phương thức lấy mẫu gián đoạn được ghi nhận bằng cách lấy mẫu trong thời gian ngắn, ví dụ, lấy mẫu trong một thể tích không khí ứng với thời gian yêu cầu.

Những mẫu này sau đó được phân tích bằng các phương pháp lý học, hóa học và sinh học để được giá trị nồng độ trung bình trong khoảng thời gian lấy mẫu. Vị trí lấy mẫu Vị trí lấy mẫu phụ thuộc và mục tiêu, phương pháp lấy mẫu và nguồn cung cấp (kinh phí, nhân lực, thiết bị,…). Nếu mục tiêu là đánh giá ảnh hưởng sức khỏe hoặc nguy hại đối với vật chất thì những vị trí đo đạc nên đặt gần mục tiêu nghiên cứu và nên giữ ở khoảng hít thở của con người (1,2 – 1,5 m) trong những khu dân cư, bệnh viện, trường học,v.v,… Đối với thực vật, khảo sát nên thực hiện ở tầm tán lá. Đối với khảo sát dữ liệu nền, vị trí mẫu nên đặt cách xa nguồn gây ô nhiễm.

Ngoài ra, chúng ta có thể khảo sát dạng lưới trong toàn khu vực để lấy được các dữ liệu thống kê. Ví dụ, xác định nồng độ các chất ô nhiễm do nguồn thải gây nên tại mặt đất, quá trình lấy mẫu phải thực hiện tại những điểm dưới hướng gió, khoảng cách từ 4 đến 40 lần chiều cao ống khói. 3 Số lượng các vị trí cần lấy mẫu tuy nhiên phụ thuộc vào nồng độ khác nhau của khu vực khảo sát. Kiểm tra sơ bộ một điểm có thể cho quyết định vị trí và các yếu tố thực tế cần quan tâm.

Bảo quản mẫu. Bảo quản mẫu cũng là vấn đề không kém phần quan trọng nhằm đảm bảo kết quả phân tích tại phòng thí nghiệm tương ứng với nồng độ chất ô nhiễm tại hiện trường. Bảo quản bao gồm từ quá trình thu mẫu tới khi kết thúc và đưa về phòng thí nghiệm. Các phức chọn lọc tạo thành trong quá trình thu mẫu thường chịu tác động mạnh của tia tử ngoại từ ánh nắng mặt trời làm phân hủy, gây sai số âm.

Tốt nhất nên bọc đen Imperger trong quá trình thu mẫu. Sau khi kết thúc thu mẫu, mẫu phải được bảo quản lạnh để cố định các phức chất đã tạo tại hiện trường và tuân theo việc cho thêm các chất bảo quản theo qui trình đã định. Tuy nhiên, mẫu đưa về phòng thí nghiệm để phân tích càng sớm càng tốt. Lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm không khí xung quanh Bài 1: Lấy mẫu và phân tích chỉ tiêu Sulphur dioxide (SO2) trong không khí xung quanh Thực hiện theo phương pháp Tetracloromercurat (TCM)/Pararosanilin - TCVN 5971-1995 Bài 2: Lấy mẫu và phân tích chỉ tiêu Nitrogen dioxide (NO2) trong không khí xung quanh Thực hiện theo phương pháp GRIESS-SALTZMAN cải biên - TCVN 6137: 2009 Bài 3: Lấy mẫu và xác định hàm lượng bụi lơ lững trong không khí xung quanh Thực hiện theo phương pháp khối lượng - TCVN 5067-1995 Bài 4: Lấy mẫu và xác định hàm lượng bụi hô hấp (PM10 và PM2.5) trong không khí xung quanh Thực hiện theo phương pháp trọng lượng lấy mẫu chia đôi AS/NZS 3580.7:2009 4 BÀI 1: LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH CHỈ TIÊU SULPHUR DIOXIDE (SO2) TRONG KHÔNG KHÍ XUNG QUANH (Phương pháp Tetracloromercurat (TCM)/Pararosanilin - TCVN 5971-1995) Mục tiêu Hướng dẫn cách thức lấy mẫu và phân tích chỉ tiêu SO 2 trong môi trường không khí xung quanh theo đúng tiêu chuẩn quốc gia Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh đối với chỉ tiêu SO2 (QCVN 05:2013/BTNMT) như sau: Thông số Trung bình 1 giờ Trung bình 24 giờ Trung bình năm Sulphur Dioxide 350 125 50 (SO2), (μg/m3) Ghi chú: 1.

Trung bình một giờ: Là trung bình số học các giá trị đo được trong khoảng thời gian một giờ đối với các phép đo thực hiện hơn một lần trong một giờ, hoặc giá trị phép đo thực hiện 01 lần trong khoảng thời gian một giờ. Giá trị trung bình được đo nhiều lần trong 24 giờ (một ngày đêm) theo tần suất nhất định. Giá trị trung bình giờ lớn nhất trong số các giá trị đo được trong 24 giờ được lấy so sánh với giá trị giới hạn quy định tại Bảng 1. Trung bình 24 giờ: là trung bình số học các giá trị đo được trong khoảng thời gian 24 giờ (một ngày đêm).

Trung bình năm: là trung bình số học các giá trị trung bình 24 giờ đo được trong khoảng thời gian một năm. Nguyên tắc của phương pháp phân tích SO2 trong không khí được hấp thụ vào dung dịch K2(HgCl4) hoặc Na2(HgCl4) tạo thành hợp phức Dichlorosurate Mercurate II. Phức này chống được sự ôxy hóa của ôxy trong khí quyển và ngay cả khi có mặt chất ôxy hóa mạnh như O3, NO và NO2; do đó, dung dịch hấp phụ có thể lưu trữ một thời gian trước khi phân tích. Khi tiến hành phân tích, dung dịch này được cho phản ứng với HCl và HCHO để tạo thành phức chất axít Pararosaniline Methylsulfonic có màu hồng tím.

5 Độ hấp thu màu được đo trên máy quang phổ ở bước sóng 560nm và nồng độ SO 2 được định lượng dựa vào đường chuẩn tương quan giữa nồng độ SO2 và độ hấp thu. PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG Trong dung dịch hấp thụ: 2KCl + HgCl2 = 2K+ + [HgCl4]2- (TeraChloride Mercurate II) (1) SO2 + [HgCl4] 2- + H2O = [HgCl2SO3]2- + 2H + + 2Cl – (2) (Dichlorosurate Mercurate II) [HgCl2SO3]2- + HCHO + 2H+ = HO-CH2-SO3H + HgCl2 (3) (Formaldehyde) (Axít Methylsulfonic) HO-CH2-SO3H + C19H18N3Cl + HCl = Axít Pararosaniline Methylsulfonic (4) Dụng cụ- thiết bị 1. Dụng cụ - thiết bị lấy mẫu: - Ống hấp thụ (impinger): 3 ống - Máy hút khí + lưu lượng kế: thiết bị Desaga - Chai chứa mẫu: 2 chai - Dây nối 2. Dụng cụ phân tích: Thiết bị Desaga GS 212 - Pipet: 2 ml (1 cái), 5 ml (1 cái), 10 ml (1 cái) - Bình tam giác: 250 (2 cái) 100 ml (1 cái) - Ống đong 25 ml : 1 cái - Bình định mức 25 ml : 8 cái - Bình định mức 50 ml: 1 cái - Máy quang phổ so màu 300 –900nm Impinger Hóa chất (Sinh viên cần pha một số hóa chất trước thí nghiệm Lưu ý : 1.

Dung dịch hấp thụ Natri Tetracloromercurat (TCM) Dung dịch TCM cực độc 0,04 mol/l nên phải rửa ngay với Pha 10,86g HgCl2, 4,7 g NaCl (hoặc 5,96 g KCl) và 0,066g nước nếu đổ ra tay EDTA vào nước cất và định mức trong bình định mức 1000 ml 6 (lưu trữ được 6 tháng). Lúc này pH của dung dịch nằm trong khoảng 3 – 5. Kiểm tra pH của dung dịch sau khi pha. Dung dịch Pararosaniline (PRA) 2.

Dung dịch Pararosaniline (PRA) 0,2% lưu trữ: Lấy 0,2 g Pararosaniline và 50 ml Methanol định mức với nước cất thành 100 ml. Quá trình pha dung dịch thí nghiệm PRA gồm những bước sau: 2. Pha acid Acetate-Acetic 1M làm dung dịch đệm (pH=4,79): hòa tan 13,61 g Sodium Acetate Trihydrate trong nước cất, sau đó them vào 5,7 mL acid Acetic bang và định mức với nước cất lên 100 mL. Lấy 1 mL dung dịch PRA lưu trữ (mục 2.1) định mức với nước cất lên 100mL.

Lấy 5 mL dung dịch PRA pha loãng (mục 2.2) vào bình định mức, thêm 5mL đệm acid Acetate-Acetic (mục 2.1) và định mức với nước lên 50 mL. Giữ dung dịch ổn định trong 1h. Đo độ hấp thu của dung dịch ở bước sóng 540 nm với máy quang phổ so với nước cất. Tính nồng độ PRA theo công thức: %PRA = A : độ hấp thu W: khối lượng của PRA dung cho 50 mL dung dịch PRA K = 21,3 2.

Pha PRA sử dụng cho thí nghiệm: Lấy 20 mL PRA đã pha cho vào bình định mức 250 mL, thêm vào 0,2 x (100%-%PRA tính toán). Sau đó thêm 25 mL acid phosphoric 3M và định mức với nước cất (Dung dịch ổn định trong 9 tháng, tránh ánh sáng và nhiệt). Dung dịch acid sulfamic 0,17% Hòa tan 1,7 g acid sulfamic (NH2SO3H) trong 1000 ml nước cất (Sinh viên pha trước khi thí nghiệm) 5. Dung dịch chuẩn sulfite - TCM 5.

Dung dịch chuẩn gốc.