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

Môi trường là một khái niệm bao gồm 3 lĩnh vực không khí, nước và đất. Là những yếu tố tạo nên thiên nhiên. Mức độ ô nhiễm môi trường phụ thuộc nhiều vào các nguồn thải thiên nhiên và nhân tạo. Để kiểm soát mức độ ô nhiễm môi trường cần thiết phải tiến hành đo các tác nhân gây ô nhiễm. Đối với môi trường không khí, sự ô nhiễm nhiều hay ít phụ thuộc vào các chất độc hại được đưa vào không khí trong quá trình hoạt động của thiên nhiên cũng như các hoạt động...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN ĐƯỢC SỬ DỤNG ĐỂ ĐO MỨC ĐỘ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNGMỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN ĐƯỢC SỬ DỤNG ĐỂ ĐO MỨC ĐỘ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNGMôi trường là một khái niệm bao gồm 3 lĩnh vực không khí, nước vàđất. Là những yếu tố tạo nên thiên nhiên. Mức độ ô nhiễm môi trườngphụ thuộc nhiều vào các nguồn thải thiên nhiên và nhân tạo.Để kiểm soát mức độ ô nhiễm môi trường cần thiết phải tiến hành đocác tác nhân gây ô nhiễm.Đối với môi trường không khí, sự ô nhiễm nhiều hay ít phụ thuộc vàocác chất độc hại được đưa vào không khí trong quá trình hoạt động củathiên nhiên cũng như các hoạt động phát triển của con người.Nguồn thải thiên nhiên vào không khí đó là các quá trình phong hoá,đất đá, phân huỷ các chất hữu cơ đã có sẵn trong tự nhiên được đưa vàokhông khí như: bụi, các chất xạ tự nhiên, các sản phẩm do hoạt độngcủa núi lửa. Hầu hết được đưa vào không khí qua lớp tiếp xúc khôngkhí với đất và nước. Ví dụ vùng đồng lúa nước và đầm lầy chất thải làkhí mêtan (CH4), núi lửa đưa vào không khí rất nhiều bụi khí SO2 vàcác kim loại nặng.Nguồn thải nhân tạo: Hiện nay sự hoạt động công nghiệp và sinh hoạtđưa vào khí quyển hàng trămtriệu tấn khí độc hại bao gồm: SO2, NOx, CO, CO2, O3, bụi,… ảnhhưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người. Vì vậy việc đo và cảnh báohàm lượng của các chất độc hại này là cần thiết nhất đối với các khucông nghiệp hoặc các nhà máy mà khí thải có chứa các chất độc hạinày.Sau đây ta xét một số loại cảm biến đo một số khí: SO2, NO2, CO.1/ Khí SO2 (Lưu huỳnh dioxit)SO2 là chất khí không màu, có vị axít, ảnh hưởng tới hệ hô hấp hoà tantrong lớp màng của mắt, mũi, miệng, cổ họng gây khó thở, loét niêmmạc.Để đo SO2 (ôxít lưu huỳnh) trong không khí thiết bị quan trọng nhất làcác bộ cảm, mà nguyên lý dựa chủ yếu theo 2 phương pháp: Phươngpháp đo độ dẫn điện và phương pháp huỳnh quang cực tím.a/ Phương pháp dẫn điện: Để đo SO2 lẫn trong khí thải hay không khí,mẫu khí được đưa vào một chất lỏng hấp phụ cơ bản có chứa peroxydehydro. Đó là một dung dịch axít sulfuric, phản ứng xảy ra nhưsau:2H2O + SO2= H2SO4+ H2Nhờ việc tạo ra H2SO4 mà điện dẫn của dung dịch hấp phụ sẽ tăng lênphụ thuộc vào hàm lượng SO2 trong khí mẫu. Đo độ dẫn điện này cóthể suy ra nồng độ SO2 trong hỗn hợp khí mẫu phương pháp này có thểđo nồng độ từ 0- 1ppm vơí độ nhạy 0,001ppm. Nhược điểm củaphương pháp này là chỉ đo được gián đoạn cứ sau 30 hay 60 phút đo 1lần và phải thay dung dịch.b/ Để khắc phục nhược điểm phương pháp trên, người ta sử dụngphương pháp huỳnh quang cực tím.Nguyên lý của phương pháp như sau: Giả sử có một chùm tia cực tímcho qua bộ lọc ánh sáng với bước sóng khoảng 210nm, khi ta cho chùmtia cực tím đó đi qua một ống quang học có chứa mẫu khí SO2, cácphần tử SO2 sẽ bị kích thích trong một khoảng thời gian nhất định vàmột chùm tia cực tím với bước sóng dài (gần 350nm) sẽ được phát ra.Thu tia phản xạ này, căn cứ vào cường độ phát xạ ta có thể suy ra hàmlượng SO2 trong khí mẫu cần phân tích.2/ Các cảm biến đo tự động hàm lượng các oxit Nitơ (NOx)Oxit Nitơ đều là những chất khí độc hại, thường được hình thành dohoạt động đổi nhiên liệu như xăng, dầu, than gây ra. Ví dụ NO2 là chấtkhí có màu nâu, có mùi, có tính axít, khí gây viêm loét đường hô hấphoà tan trong màng nhờn của phổi, gây bệnh đường hô hấp. Để đo NOxchủ yếu sử dụng 2 phương pháp: Phương pháp thụ muối và phươngpháp phản quang hóa học:a/ Phương pháp hấp thụ muốiKhi cho khí có chứa NO2 qua dung dịch chứa muối, dung dịch sẽ hấpthụ NO2 làm thay đổi màu sắc của chất lỏng. Màu của chất lỏng đãhấp thụ NO2 có bức sóng 545nm. Một Sensor quang sẽ đo sự thay đổimàu sắc đó ở bước sóng này và suy ra hàm lượng NO2 chứa trong khíthử. Nếu trong hỗn hợp có chứa NO thì khí này không phản ứng vớidung dịch muối, nó sẽ đi tiếp đến luồng oxi hóa chứa khí ôzôn (O3) đểtạo ra NO2 và cũng đo bằng phương pháp trên – phương pháp này chophép đo nồng độ NO2 trong khoảng 0 –1 ppm với độ nhạy 0,001ppm.Và thường đo giãn đoạn cứ 30 hay 60 phút 1 lần đo.b/ Đo oxít Nitơ bằng phương pháp phản quang hoá họcNhược điểm phương pháp trên là đo giãn đoạn để đo liên tục ta sử dụngphương pháp phản quang hóa học. Nguyên lý như sau: có một tia hồngngoại yếu với bước sóng khoảng 600nm được phát xạ khi xảy ra phảnứng giữa NO và O3. Phản ứng như sau:NO + O3= NO2* + O2NO2* = NO2 + hTrong đó NO2* là oxit Nitơ được kích thích sẽ tạo thành NO2 và phátxạ tia hồng ngoại bước sóng 600nm – 800nm. Đo cường độ bước xạ sẽsuy ra hàm lượng NO2 trong khi thử.3/ Đo nồng độ khí CO (Carbon monoxit)Oxit Cacbon (CO) là một chất vô cùng độc hại. Đó là một chất khíkhông mùi, kết hợp với hồng cầu tạo ra chất không vận chuyển oxi, ảnhhưởng ngay tới thần kinh trung ương và hệ tuần hoàn máu, gây đauđầu, mệt mỏi, mất ngủ giảm trí nhớ, ngộ độc nặng có thể tử vong. Đểđo được lượng CO trong hỗn hợp khí người ta sử dụng tính chất hấpthụ tia hồng ngoại của CO ở bước sóng 4,7mm. Thiết bị đo CO đượcbiểu diễn ở hình vẽ.Một nguồn phát xạ hồng ngoại được cho qua bộ lọc ánh sáng chỉcho tia hồng ngoại có bước sóng 4,7mm lọc qua. Để tạo sự chênh ápở luồng cảm biến người ta sử dụng 2 ngăn: ngăn 1 chứa không khí bìnhthường( không có CO). Ngăn 2 thông với khí thử có chứa CO cần đo.Tia hồng ngoại được gián đoạn hoá bằng 1 đĩa đục lỗ do 1 động cơquay khi có khí thử vào ngăn 2. Tia hồng ngoại bị CO hấp thụ kết quả ởbuồng cảm biến xuất hiện sự chênh áp suất giữa P1 và P2. Một cảmbiến điện dung được nối với mạch đo và đưa vào máy tính xử lý kếtquả. Phương pháp này có độ chính xác và độ ổn định cao. ...