Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7245:2003 về Lò đốt chất thải rắn y tế – Phương pháp xác định nồng độ nitơ oxit (NOx) trong khí thải do Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành

TIÊU CHUẨN VIỆT\r\nNAM

\r\n\r\n

TCVN 7245\r\n: 2003

\r\n\r\n

LÒ\r\nĐỐT CHẤT THẢI RẮN Y TẾ - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ NITƠ OXIT (NOX) TRONG KHÍ\r\nTHẢI

\r\n\r\n

Health care solid\r\nwaste incinerator - Determination method of nitrogen oxides (NO_x)\r\nconcentration in fluegas

\r\n\r\n

Lời nói đầu

\r\n\r\n

TCVN 7245 : 2003 do Tiểu Ban kỹ thuật Tiêu\r\nchuẩn TCVN/TC 146/SC 2 "Các phương pháp phân tích thông số ô nhiễm\r\ntrong khí thải Lò đốt rác y tế" biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo\r\nlường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành.

\r\n\r\n

\r\n\r\n

LÒ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN\r\nY TẾ - PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ NITƠ OXIT (NO_X) TRONG KHÍ THẢI

\r\n\r\n

Health care solid\r\nwaste incinerator - Determination method of nitrogen oxides (NO_x)\r\nconcentration in fluegas

\r\n\r\n

1. Phạm vi áp dụng

\r\n\r\n

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp xác định\r\nnồng độ khối lượng của nitơ oxyt NO_x trong khi ống khói lò đốt chất\r\nthải rắn y tế, quy về điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn.

\r\n\r\n

Chú thích

\r\n\r\n

- Nitơ (NO_x) được định nghĩa là\r\ntổng NO và NO₂. Nồng độ khối lượng NO_x là nồng độ tương\r\nđương NO₂ biểu thị bằng miligam trên mét khối.

\r\n\r\n

- Nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn là nhiệt độ\r\n0^oC và áp suất 101,3 kPa.

\r\n\r\n

Tiêu chuẩn này áp dụng cho khoảng nồng độ từ\r\n5 mg/m³ đến 1000 mg/m³ tính theo NO₂ với thể\r\ntích mẫu 1000 ml.

\r\n\r\n

Giới hạn phát hiện dưới của phương pháp có\r\nthể đạt là 2 mg/m³ (NO₂) khi dùng cuvet có bề dầy 5 cm.\r\nTiêu chuẩn này không dùng để xác định dinitơ monoxyt (N₂O).

\r\n\r\n

Cản trở

\r\n\r\n

- Phản ứng giữa SO₂ với NO và NO₂\r\ntrong pha khí trước khi thêm dung dịch hấp thụ là đo được. Nhưng dung dịch hấp\r\nthụ có chứa H₂O₂ sẽ oxy hóa nhanh SO₂ thành SO₄²,\r\nkhông phản ứng với NO và NO₂.

\r\n\r\n

- Nếu nồng độ HCl trong khi ống khói dưới 365\r\nmg/m³ sẽ không gây ảnh hưởng đến phân tích (nồng độ cao hơn chưa\r\nđược nghiên cứu nhưng hy vọng rằng nó không gây cản trở). HCl không gây cản trở\r\ntrừ khi lượng HCl trong mẫu khí làm giảm pH của dung dịch hấp thụ xuống thấp\r\nhơn 12. Nếu pH của dung dịch hấp thụ giảm xuống thấp hơn 12 do bổ sung axit thì\r\nNO3 sẽ được sinh ra.

\r\n\r\n

- ion đồng (Cu²⁺) ở nồng độ cao\r\nlàm giảm sự tạo thành phẩm mầu azo. Lượng Cu²⁺ được dùng làm chất\r\nxúc tác phải luôn không đổi kể cả trong dung dịch mẫu trắng.

\r\n\r\n

- CO và CO₂ trong khí thải không\r\ngây cản trở.

\r\n\r\n

- N₂O (đến 100 mg/m³)\r\nlà bền và không cản trở, (nồng độ cao hơn chưa được nghiên cứu)

\r\n\r\n

- NH₃ (đến 20 mg/m³)\r\nkhông cản trở, (nồng độ cao hơn chưa được nghiên cứu)

\r\n\r\n

- SO₃ (đến 100 mg/m³)\r\nvà HF (đến 10 mg/m³) không cản trở, (nồng độ cao hơn chưa được\r\nnghiên cứu).

\r\n\r\n

2. Tiêu chuẩn viện\r\ndẫn

\r\n\r\n

TCVN 4851 : 1989 (ISO 3696 : 1987), Nước dùng\r\nđể phân tích trong phòng thí nghiệm. Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử.

\r\n\r\n

TCVN 7242 : 2003 Lò đốt chất thải rắn y tế -\r\nPhương pháp xác định nồng độ cacbon monoxit (CO) trong khí thải.

\r\n\r\n

3. Nguyên tắc

\r\n\r\n

Phương pháp này được dùng để xác định nồng độ\r\nkhối lượng của nitơ oxyt trong khí thải, sau khi rửa đuổi, loại nitơ bằng khử\r\nvà/hoặc loại nitơ xúc tác, trước khi thải vào khí quyển.

\r\n\r\n

Nitơ oxyt trong khí thải được hấp thụ vào\r\ndung dịch hydro peroxyt kiềm (NaOH 1,2 mol/l, H₂O₂ 0,6 %)\r\nkhi có mặt ion đồng (Cu²⁺) làm chất xúc tác để nitơ oxyt bị oxy hóa\r\ntạo thành ion nitrit (NO₂)

\r\n\r\n

Ở những nồng độ trên, ion nitrat không sinh\r\nra trong dung dịch hấp thụ.

\r\n\r\n

Hydro peroxyt dư trong dung dịch hấp thụ cản\r\ntrở việc tạo mẫu. Do đó, hydro peroxyt được phân hủy nhờ xúc tác của Cu²⁺\r\nkhi đun nóng dung dịch 30 min trên bếp cách thủy ở 80^oC.

\r\n\r\n

Nồng độ nitrit được xác định bằng cách dùng\r\nmáy đo quang đo độ hấp thụ cực đại của dung dịch mầu hồng từ phản ứng của\r\nsunfanilamit với naphtyletylendiamin (NEDA) ở bước sóng 545 nm.

\r\n\r\n

Nồng độ khối lượng của nitơ dioxyt được xác\r\nđịnh bằng cách so sánh độ hấp thụ thu được với đường chuẩn được chuẩn bị từ\r\ndung dịch tiêu chuẩn natri nitrit tinh khiết.

\r\n\r\n

4. Thuốc thử

\r\n\r\n

Trong phân tích, trừ khi có những qui định\r\nkhác, chỉ sử dụng thuốc thử có độ tinh khiết được thừa nhận, nước cất hoặc nước\r\nđã loại khoáng hoặc nước có độ tinh khiết tương đương theo TCVN 4851 : 1989\r\n(ISO 3696).

\r\n\r\n

4.1 Dung dịch hấp thụ (NaOH 1,2 mol/l; H₂O₂\r\n0,6% : Na₂CO₃ 4,0%; NaCOOH 0,0005 %).

\r\n\r\n

Hòa tan 48g natri hydroxyt, 40,0 g natri\r\ncacbonat và 5 mg natri format trong khoảng 800 ml nước, thêm 20 ml hydro\r\nperoxyt (30%) và pha loãng bằng nước đến 1000 ml.

\r\n\r\n

Chú thích: Dung dịch hydroxyt hấp thụ có thể\r\nbảo quản trong bình đậy kín, ở chỗ lạnh, tối trong một tuần lễ. Lắc để làm cho\r\nhydro peroxyt dư bị phân hủy.

\r\n\r\n

4.2 Dung dịch đồng sunphat (0,0004 mol/l)

\r\n\r\n

Hòa tan 0,1g đồng sunphat (CuSO₄.5H₂O)\r\nbằng nước trong bình định mức 1000 ml và thêm nước đến vạch. Pha loãng 10 ml\r\ndung dịch này bằng nước thành 100 ml trong bình định mức.

\r\n\r\n

4.3 Dung dịch sunfanilamit/axit clohydric (sufanilamit 0,5%,\r\naxit clohydric 20%)

\r\n\r\n

Hòa tan 1,0g sunfanilamit trong khoảng 50 ml\r\nnước, thêm 112 ml axit clohydric (37%) trong bình định mức 200ml. Thêm nước đến\r\nvạch.

\r\n\r\n

4.4 Dung dịch naphtyletylendiamin (NEDA) (0,1%)

\r\n\r\n

Hòa tan 0,1 g NEDA diclorua ngậm 2 HCl trong\r\n100 ml nước.

\r\n\r\n

4.5 Dung dịch nitrit gốc (250 mg/l, tính theo\r\nNO^-₂)

\r\n\r\n

Hòa tan 375 mg natri nitrit khô (NaNO₂)\r\nvà 0,2 g natri hydroxyt (NaOH) bằng nước trong bình định mức 1000 ml. Thêm nước\r\nđến vạch và lắc đều.

\r\n\r\n

Chú thích: Dung dịch này bền ít nhất trong 3\r\ntháng nếu để trong bình đậy kín.

\r\n\r\n

4.6 Dung dịch chuẩn nitrit công tác (20 mg/l tính theo NO^-₂)

\r\n\r\n

Lấy 40,0 ml dung dịch nitrit (4.5) vào bình\r\nđịnh mức 500 ml. Thêm nước đến vạch và lắc đều; 1 ml dung dịch này chứa 20 mg NO₂.

\r\n\r\n

Chuẩn bị dung dịch ngay trước khi dùng.

\r\n\r\n

5. Thiết bị, dụng cụ

\r\n\r\n

Trong phân tích, sử dụng các thiết bị dụng cụ\r\nquy định trong TCVN 7242 : 2003 và các thiết bị dụng cụ sau:

\r\n\r\n

5.1 Máy đo quang phổ, có khả năng đo ở\r\nbước sóng 545 nm và có bề dầy cuvet từ 1,0 cm đến 5,0 cm.

\r\n\r\n

6. Kỹ thuật lấy mẫu

\r\n\r\n

6.1 Nguyên tắc chung

\r\n\r\n

Tùy thuộc vào nhiệm vụ đo và thiết bị có sẵn,\r\nmột hệ thống thiết bị lấy mẫu phù hợp với một trong các sơ đồ (xem hình 4 của\r\nTCVN 7242 : 2003) sẽ được lắp đặt.

\r\n\r\n

Sơ đồ hệ thống thiết bị lấy mẫu ở hình 4 TCVN\r\n7242 : 2003 chỉ được dùng nếu đã biết lượng NO₂ là rất nhỏ. Nói\r\nchung, khí thải của lò đốt chất thải có lượng NO₂ nhỏ hơn so với\r\nlượng nitơ oxyt tổng (tổng NO + NO₂ = NO_x). Nếu lượng NO₂\r\nthấp hơn 10% NO_x sự mất NO₂ do ngưng tụ là không đáng kể.

\r\n\r\n

Phải đảm bảo không có rò rỉ trong hệ thống\r\nthiết bị lấy mẫu.

\r\n\r\n

Thời gian lấy mẫu từ 5 min đến 12 min. Thời\r\ngian xác định NO_x khoảng 60 min.

\r\n\r\n

6.2 Lấy mẫu khí bằng phương pháp thế chỗ thể\r\ntích

\r\n\r\n

Nối bình lấy mẫu khô (6) với thiết bị lấy mẫu\r\nnhư ở hình 4 TCVN 7242 : 2003. Khởi động bơm hút (5), thổi sạch đường lấy mẫu\r\nvà bình đến khi thể tích khí đi qua bằng 10 lần thể tích bình lấy mẫu. Sau đó\r\nđóng hai khóa của bình lấy mẫu. Khi nhiệt độ đã cân bằng (thường trong 3 min)\r\nbình được dội nước, đo nhiệt độ và áp suất không khí bên ngoài và đưa dung dịch\r\nhấp thụ vào bằng bơm tiêm.

\r\n\r\n

6.3 Tháo bình

\r\n\r\n

Đóng khóa của bình lấy mẫu. Tháo bình (6) ra\r\nkhỏi thiết bị lấy mẫu.

\r\n\r\n

6.4 Đưa dung dịch hấp thụ vào bình

\r\n\r\n

Dùng ống cao su silicon để nối đầu khóa của\r\nbình lấy mẫu với bơm tiêm chứa sẵn 50 ml dung dịch hấp thụ (4.1) và 5 ml dung\r\ndịch đồng sunfat (4.2) đã được lắc trộn kỹ trước. Sau đó mở khóa và đưa dung\r\ndịch hỗn hợp vào bình. Đóng khóa bình và tháo bơm tiêm ra khỏi bình.

\r\n\r\n

6.5 Lắc bình

\r\n\r\n

Lắc mạnh bình, thỉnh thoảng ngừng trong vòng\r\n3 min hoặc sau khi lắc mạnh bình 1 min rồi đặt bình vào máy lắc và lắc thêm 2\r\nmin.

\r\n\r\n

6.6 Chuyển dung dịch sang bình định mức

\r\n\r\n

Chuyển dung dịch mẫu từ bình lấy mẫu sang\r\nbình định mức có dung tích 100 ml (thể tích V₁). Tráng bình lấy mẫu\r\nhai lần bằng 15 ml nước và nhập nước rửa này vào dung dịch mẫu trong bình định\r\nmức.

\r\n\r\n

Chú thích - Nếu bình định mức được đậy kín\r\nkhí thì dung dịch có thể bảo quản được tới 36h trước khi tiến hành bước tiếp\r\ntheo của qui trình này (6.7).

\r\n\r\n

6.7 Phân hủy hydro peroxyt

\r\n\r\n

Đặt bình định mức vào nồi cách thủy ở 80^oC\r\ntrong 30 min. Lấy ra và lắc. Làm nguội bình đến nhiệt độ phòng bằng dòng nước\r\nchảy.

\r\n\r\n

6.8 Chuẩn bị dung dịch mẫu để phân tích

\r\n\r\n

Thêm nước vào bình định mức 100 ml đến vạch và\r\nlắc. Dùng dung dịch này làm dung dịch mẫu để phân tích.

\r\n\r\n

Chú thích - Nếu bình định mức được đậy kín\r\nkhí thì dung dịch có thể bảo quản được tới 48h trước khi tiến hành bước tiếp\r\ntheo của qui trình này.

\r\n\r\n

Nếu nồng độ NO_x lớn (từ 1000 mg/m³\r\nđến 5000 mg/m³) thì pha loãng mẫu hoặc lấy một phần mẫu để phân tích

\r\n\r\n

7. Cách tiến hành

\r\n\r\n

7.1 Chuẩn bị dãy dung dịch chuẩn

\r\n\r\n

Lấy sáu bình định mức, dung tích 100 ml đã\r\nngâm và rửa bằng dung dịch sunfo cromic, tráng kỹ bằng nước và đánh số từ 0 đến\r\n5. Cho lần lượt dung dịch chuẩn NaNO₂ (4.6) 0,0 ml; 1,0 ml; 2,0 ml;\r\n3,0 ml; 4,0 ml; 5,0 ml. Theo qui trình từ 6.4 đến 6.8 [thêm 50 ml dung dịch hấp\r\nthụ (4.1) và 5 ml dung dịch đồng sunfat (4.2) vào bình lấy mẫu (6.4), lắc trong\r\n2 min (6.5), chuyển dung dịch vào bình định mức (6.6), phá hủy H₂O₂\r\n(6.7) và chuẩn bị dung dịch mẫu để phân tích (6.8)].

\r\n\r\n

Bảng 1 - Nồng độ khối\r\nlượng NO₂ tương ứng trong các bình

\r\n\r\n

\r\n\r\n

7.2 Chuẩn bị dãy dung dịch trắng

\r\n\r\n

Chuẩn bị dung dịch trắng như sau:

\r\n\r\n

a) Lấy 50 ml dung dịch hấp thụ (4.1) và 5 ml\r\ndung dịch đồng sunfat (4.2) cho vào bình định mức dung tích 100 ml.

\r\n\r\n

b) Phân hủy hydro peroxyt như mô tả ở 6.7 rồi\r\nthêm nước đến vạch và lắc đều.

\r\n\r\n

c) Theo qui trình từ 7.4 a) đến 7.4 c); sau\r\nđó để yên dung dịch này ở 15^oC đến 30^oC trong 15 min.\r\nDùng dung dịch này là dung dịch trắng.

\r\n\r\n

7.3 Xây dựng đường chuẩn

\r\n\r\n

Để phân tích các dung dịch chuẩn, tiến hành\r\ntheo qui trình 7.3.

\r\n\r\n

Vẽ đường chuẩn theo độ hấp thụ của các dung\r\ndịch chuẩn với nồng độ khối lượng của nitơ dioxyt (xem hình 1).

\r\n\r\n

Độ dốc của đường chuẩn được tính theo công\r\nthức:

\r\n\r\n

=                                                                          (1)

\r\n\r\n

trong đó

\r\n\r\n

A là độ hấp thụ:

\r\n\r\n

c là nồng độ khối lượng của ion nitrit, tính\r\nbằng miligam trên lít;

\r\n\r\n

f là hệ số hiệu chuẩn (tương ứng với bề dầy\r\ncuvet 1 cm), tính bằng miligam trên lít;

\r\n\r\n

Giá trị điển hình của f là 0,9 mg/l (với bề\r\ndầy cuvet 1 cm).

\r\n\r\n

7.4 Phân tích

\r\n\r\n

a) Hút bằng pipet 20,0 ml (V) dung dịch mẫu\r\nvào bình định mức 100 ml;

\r\n\r\n

b) Thêm 10 ml dung dịch axit sufanyamit/axit\r\nclohydric (4.3);

\r\n\r\n

c) Thêm 5 ml dung dịch NEDA (4.4), thêm nước\r\nđến vạch và lắc đều;

\r\n\r\n

d) Để yên dung dịch trong 15 min ở 15^oC\r\nđến 30^oC và đo độ hấp thụ bằng máy đo quang phổ ở bước sóng 545 nm,\r\nso sánh với dung dịch trắng. Phân tích trắc quang cần được tiến hành trong 2 h\r\nkể từ khi chuẩn bị dung dịch.

\r\n\r\n

\r\n\r\n

Hình 1 - Thí dụ về\r\nđường chuẩn cho nitơ oxyt

\r\n\r\n

Chú thích - Nếu nồng độ khối lượng NO trong\r\ndung dịch mẫu lớn hơn 1,2 mg/l thì đường chuẩn sẽ không thẳng. Trường hợp này,\r\ndung dịch phải được pha loãng bằng dung dịch trắng đến nồng độ thấp hơn giá trị\r\ngiới hạn trên (1,2 mg/l).

\r\n\r\n

8. Tính kết quả

\r\n\r\n

8.1 Tính lượng mẫu khi đã lấy

\r\n\r\n

Tính lượng mẫu khi đã lấy, quy về điều kiện\r\nkhí quyển tiêu chuẩn (0^oC và 101,3 kPa) bằng công thức (2):

\r\n\r\n

                                   (2)

\r\n\r\n

trong đó

\r\n\r\n

V_s là lượng mẫu khí đã lấy, tính\r\nbằng lít;

\r\n\r\n

V_a là dung tích bình lấy mẫu, tính\r\nbằng lít;

\r\n\r\n

p₀ là áp suất trong bình trước khi\r\nlấy mẫu, tính bằng kilopascan;

\r\n\r\n

p₁ là áp suất trong bình sau khi\r\nlấy mẫu, tính bằng kilopascan;

\r\n\r\n

t₀ nhiệt độ trong bình trước khi lấy\r\nmẫu, tính bằng Celsius (độ C);

\r\n\r\n

t₁ nhiệt độ trong bình sau khi lấy\r\nmẫu, tính bằng độ Celsius (độ C);

\r\n\r\n

p_w1 là áp suất hơi nước ở t₁,\r\n(bằng 0 nếu khí khô), tính bằng kilopascan.

\r\n\r\n

t₁ = t₀ là công thức\r\n(2) được giản lược thành công thức (3)

\r\n\r\n

                                             (3)

\r\n\r\n

Các ký hiệu như ở công thức (2).

\r\n\r\n

8.2 Tính nồng độ khối lượng nitơ oxyt

\r\n\r\n

Tính nồng độ khối lượng nitơ oxyt trong mẫu\r\nkhí theo nitơ dioxyt bằng công thức (4):

\r\n\r\n

c = ¦                                                                  (4)

\r\n\r\n

trong đó

\r\n\r\n

c là nồng độ khối lượng nitơ oxyt (tính theo\r\nNO₂) trong mẫu khí, tính bằng miligam trên mét khối;

\r\n\r\n

f là hệ số hiệu chuẩn, tính bằng miligam trên\r\nlít dung dịch;

\r\n\r\n

Chú thích - Giá trị của f phải phù hợp với bề\r\nđầy cuvet, nếu thay cuvet phải dựng lại đường chuẩn.

\r\n\r\n

A là độ hấp thụ;

\r\n\r\n

n là tỷ phố pha loãng của dung dịch mẫu:\r\n(0,1/0,02 = 5);

\r\n\r\n

V₁ là thể tích của dung dịch mẫu\r\ntổng (0,1 l); tính bằng lít;

\r\n\r\n

V_s là thể tích của mẫu khí ở điều\r\nkiện tiêu chuẩn như tính ở 8.1, tính bằng lít.

\r\n\r\n

9. Độ chính xác của\r\nphương pháp

\r\n\r\n

Độ lặp lại của phương pháp là trong khoảng 3%\r\ntại mức nồng độ khối lượng của nitơ oxyt trong khoảng từ 50 mg/m³\r\nđến 1000 mg/m³.

\r\n\r\n

10. Báo cáo kết quả

\r\n\r\n

Báo cáo kết quả gồm những nội dung sau:

\r\n\r\n

a) Nhận biết đầy đủ mẫu khí;

\r\n\r\n

b) Lưu lượng khí thải

\r\n\r\n

c) Kết quả thử;

\r\n\r\n

d) Những bất thường trong khi xác định;

\r\n\r\n

e) Tất cả số liệu cần thiết của lò đốt trong\r\nthời gian tiến hành đo;

\r\n\r\n

f) Mọi thao tác ngoài các thao tác qui định\r\ntrong tiêu chuẩn này hoặc tiêu chuẩn khác được viện dẫn.

\r\n\r\n

\r\n\r\n

THƯ\r\nMỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

\r\n\r\n

TCVN 7172 : 2002 (ISO 11564: 1998). Sự phát\r\nthải của nguồn tĩnh - Xác định nồng độ khối lượng nitơ oxit. Phương pháp trắc\r\nquang dùng naphtyletylendiamin.

\r\n\r\n