TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9237-1:2012 (ISO 11338-1:2003) VỀ PHÁT THẢI NGUỒN TĨNH – XÁC ĐỊNH HYDROCACBON THƠM ĐA VÒNG PHA KHÍ VÀ PHA HẠT – PHẦN 1: LẤY MẪU

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9237-1:2012

ISO 11338-1:2003

PHÁT THẢI NGUỒN TĨNH – XÁC ĐỊNH HYDROCACBON THƠM ĐA VÒNG PHA KHÍ VÀ PHA HẠT – PHẦN 1: LẤY MẪU

Stationary source emissions – Determination of gas and particle-phase polycyclic aromatic hydrocarbons – Part 1: Sampling

Lời nói đầu

TCVN 9237-1:2012 hoàn toàn tương đương với ISO 11338-1:2003.

TCVN 9237-1:2012 do Tổng cục Môi trường biên soạn, Bộ Tài nguyên và Môi trường đề nghị, Bộ khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ tiêu chuẩn TCVN 9237 (ISO 11338), Phát thải nguồn tĩnh – Xác định hydrocacbon thơm đa vòng pha khí và pha hạt gồm hai phần:

– Phần 1: Lấy mẫu;

– Phần 2: Chuẩn bị, làm sạch và xác định mẫu.

Lời giới thiệu

Hydrocacbon thơm đa vòng (PAH) là một nhóm của hydrocacbon thơm, một số chất trong nhóm này và một số chất khác có khả năng gây ung thư cho con người. Sự phơi nhiễm của con người với PAH có thể qua thức ăn, đất, nước, không khí và da khi tiếp xúc với các vật liệu có chứa PAH. Trong khi PAH được tạo nên trong quá trình tự nhiên (ví dụ cháy rừng), sự phát thải vào khí quyển do con người gây ra các hợp chất có nguồn gốc từ sự đốt cháy than, khí, gỗ và dầu, từ các quá trình sản xuất công nghiệp khác nhau như sản xuất than, luyện nhôm và từ xe cộ.

Định lượng PAH phát thải vào khí quyển từ các nguồn tĩnh là một phần quan trọng trong đánh giá tác động môi trường của một quá trình sản xuất công nghiệp.

PHÁT THẢI NGUỒN TĨNH – XÁC ĐỊNH HYDROCACBON THƠM ĐA VÒNG PHA KHÍ VÀ PHA HẠT – PHẦN 1: LẤY MẪU

Stationary source emissions – Determination of gas and particle-phase polycyclic aromatic hydrocarbons – Part 1: Sampling

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này mô tả phương pháp xác định nồng độ khối lượng các hydrocacbon thơm đa vòng (PAH) trong khí ống khói của nguồn tĩnh như nhà máy luyện nhôm, sản xuất than cốc, lò đốt chất thải, nhà máy điện, các thiết bị, phương tiện đốt chất thải công nghiệp và sinh hoạt.

Tiêu chuẩn này mô tả ba phương pháp lấy mẫu, cho các giá trị tương đương và quy định các yêu cầu tối thiểu để lấy mẫu PAH một cách hiệu quả. Ba phương pháp lấy mẫu là phương pháp pha loãng (A), phương pháp lọc/ngưng tụ/hấp thụ làm nóng (B) và phương pháp làm mát đầu lấy mẫu/hấp phụ (C). Cả ba phương pháp được dựa trên lấy mẫu đại diện đẳng tốc, vì PAH thường đi kèm với bụi trong khí ống khói.

Thông tin trong tiêu chuẩn này nhằm để hỗ trợ trong việc lựa chọn phương pháp lấy mẫu phù hợp để ứng dụng đo khi cần xem xét.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho lấy mẫu các nguồn nhất thời phát thải PAH.

CHÚ THÍCH: Phương pháp chuẩn bị mẫu, làm sạch và phân tích được mô tả trong TCVN 9237-2 (ISO 11338-2) và các phương pháp này kết hợp với một trong các phương pháp lấy mẫu đã được mô tả trong tiêu chuẩn này để hoàn tất toàn bộ quy trình đo.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 5966:2009 (ISO 4225:1994), Chất lượng không khí – Những khái niệm chung – Thuật ngữ và định nghĩa.

TCVN 5977:2009 (ISO 9096:2003/Cor 1:2006), Phát thải nguồn tĩnh – Xác định nồng độ khối lượng bụi bằng phương pháp thủ công.

ISO 12141, Stationary source emissions – Determination of mass concentration of particulate matter (dust) at low concentrations – Manual gravimetric method (Phát thải nguồn tĩnh – Xác định nồng độ khối lượng của bụi ở nồng độ thấp – phương pháp trọng lượng thủ công).

3. Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này, áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa trong TCVN 5966 (ISO 4225) và các thuật ngữ sau:

3.1. Ống khói (chimney)

Ống hoặc đoạn ống ra cuối cùng trên quá trình tĩnh được sử dụng để phát tán các khí còn lại của một quá trình.

3.2. Nồng độ khối lượng (mass concentration)

Nồng độ của một chất trong khí ống khói, thể hiện bằng đơn vị khối lượng trên mét khối.

3.3. Hydrocacbon thơm đa vòng (polycyclic aromatic hydrocarbon).

PAH

Hợp chất có chứa hai hoặc nhiều vòng thơm chỉ được tạo nên từ nguyên tử cacbon và hydro.

3.4. Phát thải nguồn tĩnh (stationary source emissions)

Khí phát thải do một nhà máy hoặc quá trình tĩnh và được dẫn đến ống khói để phát tán vào khí quyển.

4. Nguyên tắc và các yêu cầu tối thiểu đối với ba phương pháp lấy mẫu

4.1. Nguyên tắc

Thiết bị dùng cho ba phương pháp lấy mẫu, được minh họa trong Hình B.1 (Phương pháp A), Hình B.2 và Hình B.3 (Phương pháp B) và Hình B.7 (Phương pháp C), có thể áp dụng cho lấy mẫu PAH từ các nguồn tĩnh. Các thiết bị này cho các kết quả tương đương, tuy nhiên không công bố phép thử so sánh để thiết lập các giá trị này.

Nói chung, vì PAH có trong cả pha khí và pha hạt, nên PAH được thu thập trong một số bộ phận của chuỗi lấy mẫu: màng lọc bụi, bình ngưng tụ và lớp hấp phụ rắn hoặc lỏng. Việc lựa chọn phương pháp lấy mẫu phụ thuộc vào việc ứng dụng đo (xem Bảng A.1 và Bảng A.2).

Ba phương pháp lấy mẫu A, B và C được nêu chi tiết trong các Điều 5, Điều 6 và Điều 7 tương ứng.

Phụ lục A cung cấp thông tin thêm về tính áp dụng của phương pháp lấy mẫu.

Sau khi chiết và làm sạch, PAH được định lượng bằng máy sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) dùng detector huỳnh quang, điốt hoặc detector UV, hoặc bằng GC-FID/MS (MS độ phân giải thấp hoặc cao). Phương pháp có thể áp dụng để chuẩn bị, làm sạch và xác định được mô tả trong TCVN 9237-2 (ISO 11338-2).

4.2. Yêu cầu chung tối thiểu đối với tất cả các phương pháp lấy mẫu

Các bước sau đây phải được tiến hành tương ứng với phương pháp lấy mẫu đã chọn.

a) Tiến hành lấy mẫu đẳng tốc tại các điểm đại diện trong mặt cắt ngang của ống dẫn, theo TCVN 5977 (ISO 9096).

b) Trước khi lấy mẫu, súc rửa mặt trong của thiết bị lấy mẫu bằng axeton, diclorometan hoặc metanol và sau đó bằng toluen. Cách khác, nhúng các bộ phận vào trong metanol và đưa chúng vào máy rung siêu âm trong 2 h, sau đó sấy khô ở 150 ^oC. Bảo quản các bình rửa và chỉ phân tích nếu kết quả cho thấy bình mẫu có thể bị nhiễm bẩn trước khi lấy mẫu, ví dụ nếu kết quả vượt quá giới hạn phát thải phù hợp.

c) Tiến hành kiểm tra độ rò rỉ trước mỗi quy trình lấy mẫu.

Nếu khớp nối trong thiết bị làm bằng thủy tinh nhám, thì mọi sự rò rỉ có thể được kiểm tra bằng cách làm ẩm khớp nối với một ít nước sạch. Không bao giờ được sử dụng dầu mỡ cho mục đích này.

d) Vận tốc dòng tối thiểu trong lớp chất hấp thụ phải đạt:

– Đối với XAD-2 (độ dày 50 mm, dung tích 35 cm³): nhỏ hơn 34 cm/s;

– Đối với bọt PU (độ dày 50 mm, dung tích 98 cm³): nhỏ hơn 30 cm/s.

e) Kiểm tra từng lô màng lọc, dung môi và thuốc thử để chuẩn bị mức PAH nền.

f) Các bộ phận bằng thủy tinh của thiết bị lấy mẫu phải được bảo vệ tránh ánh sáng mặt trời trong quá trình và sau khi lấy mẫu, làm mát sau lấy mẫu và làm sạch sau quá trình chiết mẫu.

g) Làm sạch đầu lấy mẫu sau mỗi lần lấy mẫu. Rửa thêm giữa những lần lấy mẫu.

h) Nếu đầu lấy mẫu bị nhiễm bẩn do bụi mà không loại bỏ được dễ dàng, lau bụi bằng tấm bông thạch anh được ngâm với axeton. Chiết tấm bông thạch anh này cùng với màng lọc.

i) Nếu thiết bị lấy mẫu đã được làm sạch ngay tại địa điểm đo để sử dụng lại, đầu lấy mẫu, vỏ màng lọc và tất cả các bộ phận của thiết bị lấy mẫu tiếp xúc với khí mẫu vẫn bị nhiễm bẩn phải được xúc rửa bằng axeton, diclorometan hoặc metanol và cuối cùng bằng toluen. Cũng như trước, mẫu này phải được lưu giữ để tránh nhiễm bẩn chéo giữa các mẫu.

j) Chiết mẫu chỉ trong vòng một tuần và tốt nhất trước 24 h. Bảo quản mẫu ở nơi tối tại – 7 ^oC.

4.3. Yêu cầu chung về chuẩn bị và lấy mẫu

Các bước sau đây cần phải được tiến hành tương ứng với phương pháp lấy mẫu đã chọn.

a) Lựa chọn vị trí lấy mẫu cũng như tiến hành các biện pháp về an toàn đối với cá nhân, tính phù hợp với mặt cắt lấy mẫu (theo TCVN 5977 (ISO 9096)), khả năng tiếp cận và nguồn điện có sẵn.

b) Trước khi bắt đầu lấy mẫu, xác định khối lượng riêng, áp suất, nhiệt độ của khí ống khói, và nếu cần, thành phần khí. Ngoài ra, để đảm bảo điều kiện đẳng tốc, xác định vận tốc và nhiệt độ của mặt cắt ngang của ống dẫn khí ống khói, lựa chọn kích thước chính xác của đầu lấy mẫu được tính theo vận tốc khí ống khói và lưu lượng tối đa có thể đạt được đi qua thiết bị lấy mẫu để đảm bảo rằng thiết bị lấy mẫu có đủ khả năng lấy mẫu đẳng tốc tại tất cả các điểm của phép đo trong mặt cắt ngang của ống dẫn.

c) Các bộ phận của thiết bị lấy mẫu tiếp xúc với mẫu và được làm sạch cẩn thận trong phòng thí nghiệm cần phải được

– Vận chuyển trong hộp sạch, tất cả các bộ phận phải được làm kín cẩn thận;

– Lắp ráp tại chỗ, cẩn thận tránh chạm ngón tay của người lấy mẫu với các bộ phận của thiết bị lấy mẫu sẽ tiếp xúc với mẫu sau này.

d) Sau khi lấy mẫu, bảo quản tất cả các vật liệu có chứa mẫu PAH trong điều kiện mát và tránh ánh sáng.

Các số liệu sau đây cần được ghi lại trong quá trình lấy mẫu:

– Thể tích mẫu (điều kiện tiêu chuẩn);

– Nhiệt độ mẫu (trên đồng hồ đo khí);

– Vận tốc dòng khí trung bình;

– Đường kính ống khói;

– Độ ẩm của khí ống khói;

– Hàm lượng oxy trung bình của khí ống khói trong giai đoạn lấy mẫu;

– Nhiệt độ và áp suất tĩnh trong ống khói;

– Lưu lượng mẫu.

Để ước lượng khả năng có các chất nhiễm bẩn trong thiết bị lấy mẫu và mẫu nền, cần mang thêm một bộ thiết bị lấy mẫu đến vị trí lấy mẫu thiết bị này được xúc rửa và phân tích. Sự nhiễm bẩn không mong muốn được xuất hiện ngẫu nhiên, và do vậy chỉ cung cấp giá trị ước tính của mẫu trắng. Do đó, sự bù trừ không được tính đến. Tuy nhiên, kết quả mà trong đó những đóng góp của mẫu trắng này là đáng kể cần được xử lý cẩn thận.

CHÚ THÍCH: Để thu được thông tin về tính năng của thiết bị lấy mẫu, chuẩn nội có thể được bổ sung vào các thiết bị lấy mẫu (ví dụ trên màng lọc của chất hấp thụ) và chuẩn thu hồi của chúng được đo. Tuy nhiên, các chuẩn nội liên kết với màng lọc theo cách thức khác với các PAH liên kết với tro, do vậy có sự khác nhau khi tiến hành lấy mẫu và chiết mẫu.

5. Phương pháp A – Phương pháp pha loãng

5.1. Nguyên tắc

Một phần của khí ống khói được lấy mẫu đẳng tốc qua đầu lấy mẫu được làm nóng tới nhiệt độ của khí ống khói. Khí ống khói được làm mát rất nhanh xuống nhiệt độ dưới 40 ^oC trong buồng trộn bằng cách lọc và sấy khô, nếu phù hợp, bằng khí làm mát. Việc pha loãng này nhằm ngăn ngừa sự ngưng tụ hơi nước có trong mẫu khí. Ngoài ra, việc pha loãng cũng nhằm giảm thiểu phản ứng của từng PAH với các thành phần khí ống khói khác, ví dụ NO, NO₂, SO₂, SO₃ và HCl. Điều kiện lấy mẫu phải tương tự với quá trình pha loãng và làm mát tự nhiên của khí ống khói phát thải vào khí quyển.

Khí ống khói đã pha loãng sau đó đi qua màng lọc sợi thủy tinh silicon đã thấm dầu parafin. Màng lọc này sẽ giữ lại các thành phần PAH có 4 vòng đến 7 vòng. Nếu yêu cầu lấy mẫu có nhiều PAH dễ bay hơi (hợp chất 2- vòng hoặc 3- vòng), thì lớp hấp phụ rắn 1 có thể được kết hợp lắp ở phía sau của màng lọc trong hệ thống lấy mẫu.

Lưu lượng dòng khí mẫu qua đầu lấy mẫu cần phải nằm trong khoảng từ 2 m³/h đến 8 m³/h. Thông thường trong khoảng thời gian 1,5 h lấy mẫu, có thể lấy đủ lượng PAH để phân tích, thường vào khoảng 8 m³ đến 10 m³. Sau khi lấy mẫu, màng lọc và lớp hấp thụ rắn, nếu dùng, được chiết và phân tích.

Sơ đồ đại diện của thiết bị lấy mẫu thử nghiệm được minh họa trong Hình B.1.

5.2. Yêu cầu tối thiểu

Quy trình sau cần phải tuân theo.

a) Duy trì nhiệt độ màng lọc < 40 ^oC. Tránh ngưng tụ trên màng lọc.

b) Kể cả giai đoạn lớp hấp thụ rắn lắp sau màng lọc nếu PAH dễ bay hơi được báo cáo.

c) Thay thế màng lọc và bộ hấp thụ rắn để làm sạch không khí pha loãng khi lấy được 100 m³ thể tích khí.

5.3. Chuẩn bị và lấy mẫu

5.3.1. Chuỗi lấy mẫu và vận hành chuỗi lấy mẫu

Các phần của chuỗi lấy mẫu để lấy mẫu định lượng một phần khí ống khói gồm có mũi lấy mẫu, khớp nối và đầu lấy mẫu. Mũi lấy mẫu được dùng phải có đường kính hiệu dụng từ 6 mm đến 30 mm. Lựa chọn kích thước chính xác của mũi lấy mẫu, theo ISO 12141 hoặc TCVN 5977 (ISO 9096), để đảm bảo rằng có thể lấy mẫu đẳng tốc. Làm nóng đầu lấy mẫu để nhiệt độ của đầu lấy mẫu tương tự như của khí ống khói; Biện pháp này sẽ ngăn ngừa được thay đổi trong PAH do sự gia tăng nhiệt độ cũng như những thay đổi trong tình trạng kết tủa của các thành phần trong mẫu khí. Đo nhiệt độ khí mẫu tại lối ra ở đầu lấy mẫu và kiểm soát nhiệt độ của đầu lấy mẫu bằng cách sử dụng bộ điều nhiệt. Sử dụng đầu lấy mẫu có đường kính từ 8 mm đến 10 mm; đường kính của đầu lấy mẫu phụ thuộc vào kích thước của ống dẫn khí ống khói. Nhiệt lượng đầu ra của đầu lấy mẫu từ 250 W/m đến 500 W/m, tùy thuộc vào chiều dài ống và mức độ cách nhiệt.

Trong buồng trộn, khí ống khói được hỗn hợp với không khí khô xung quanh. Không khí pha loãng này đi vào góc phải theo hướng của dòng khí ống khói lấy mẫu, và trước tiên đi lệch xuống theo thành của buồng trộn và sao đó được trộn với khí ống khói, đã được đi qua ống cách nhiệt (dài từ 8 mm đến 10 mm) rồi đi vào buồng trộn. Vùng trộn khí có chiều dài 150 mm và có đường kính là 50 mm.

Màng lọc mẫu được đặt tại lối ra của buồng trộn, và màng lọc khí pha loãng được đặt tại lối vào buồng trộn. Màng lọc này được gắn lên lớp bọc màng lọc hai phần, làm kín bằng vòng O và được cố định bằng khóa kín với kênh trộn. Lớp hấp phụ rắn có thể được nối phía sau của cả hai màng lọc nếu cần phải đo PAH 2- hoặc 3- vòng. Vỏ bọc màng lọc có chứa cảm biến để đo nhiệt độ của dòng khi lấy mẫu được pha loãng và không khí pha loãng.

Hộp màng lọc lấy mẫu được nối với bộ đo lưu lượng tổng số của khí ống khói lấy mẫu và không khí pha loãng bằng ống mềm. Lưu lượng của không khí pha loãng được đo trước khi không phí pha loãng lọc bằng bộ tương tự. Đo lưu lượng dòng được tiến hành bằng cách đo độ giảm áp suất đi qua vòi phun và đo áp suất tuyệt đối bằng bộ cảm biến nhiệt độ Pt-100. Có thể sử dụng thiết bị đo lưu lượng phù hợp đã được hiệu chuẩn khác. Kích thước của vòi phun phải có tỉ lệ của đường kính (d) với đường kính mặt phẳng (D) là (d/D)² = 0,56. Hằng số hiệu chuẩn đối với vòi phun được xác định tại những khoảng thời gian phù hợp trong phòng thí nghiệm và sau đó được kiểm tra bằng cách vận hành hai mũi lấy mẫu của thiết bị lấy mẫu.

Quy định của lưu lượng mẫu phải đảm bảo lấy mẫu đẳng tốc có thể lấy tự động qua bộ vi xử lý, đánh giá được kiểm soát và bộ kiểm soát; nhưng việc vận hành thủ công cũng có thể thực hiện được nếu điều chỉnh lưu lượng ít nhất cứ 10 min một lần. Hệ thống kiểm soát tự động đảm bảo sao cho lưu lượng khí mẫu được duy trì trong điều kiện đẳng tốc và nhiệt độ màng lọc không vượt quá 40 ^oC. Giá trị ban đầu được thiết lập trước khi lấy mẫu dựa trên nhiệt độ, áp suất và vận tốc dòng trong ống dẫn khí ống khói và trong cả bộ đo lưu lượng dòng, cũng như thành phần của khí ống khói. Giá trị lý thuyết của lưu lượng khí mẫu sau đó được tính từ nhiệt độ đo được, áp suất và vận tốc khí trong ống dẫn khí ống khói và trong cả bộ đo lưu lượng tại khoảng thời gian là 1 s và nếu phù hợp, lưu lượng mẫu và không khí pha loãng được thay đổi tự động.

Thiết bị đo áp suất, nhiệt độ, vận tốc khí ống khói và thành phần khí ống khói, đặc biệt là độ ẩm được yêu cầu.

Bơm chân không, quạt thổi ² hoặc bơm khí nén có thể được dùng cho phần này.

Không khí pha loãng được đi qua tháp làm khô để giảm hàm lượng ẩm của khí quyển và làm mát, nếu phù hợp thì sử dụng bộ thay đổi nhiệt.

5.3.2. Chuẩn bị

Trước khi lấy mẫu, chuẩn nội có thể hòa tan trong metanol hoặc axeton và được phân phối đồng nhất qua mặt phẳng lọc và/hoặc lớp hấp phụ rắn. Màng lọc có thể không được dùng cho lấy mẫu cho đến khi ít nhất 2 h sau khi chuẩn nội được dùng. Màng lọc có chuẩn nội có thể được bảo quản trong vài ngày nếu bảo quản ở -7 ^oC và không có ánh sáng.

Kiểm tra rò rỉ của hệ thống lấy mẫu trước khi đầu lấy mẫu được đưa vào ống dẫn khí ống khói. Để kiểm tra sự rò rỉ của hệ thống, đóng nắp của mũi lấy mẫu và bộ phận làm khít bằng khí đi vào tháp làm khô. Bật bộ phận ngưng tụ để tạo áp suất tuyệt đối thấp nhất trong thiết bị lấy mẫu sẽ được dùng trong lấy mẫu. Sau đó đóng van khóa. Thể tích dòng rò rỉ đo được phải nhỏ hơn 5 % lưu lượng dòng mẫu. Nếu độ rò rỉ lớn hơn, phải xác định và loại bỏ sự rò rỉ (phần lớn thường xuất hiện từ vòng -O hoặc từ bộ nối).

Trước khi bắt đầu lấy mẫu, kiểm tra thông số thực nghiệm và hằng số được lưu trữ trong bộ xử lý và kiểm soát, nếu được dùng và, nếu cần, thay thế thông số đúng cho quá trình lấy mẫu sau.

Sau đó lắp đầu lấy mẫu vào đường ống khí ống khói, có van khóa để ngăn ngừa dòng chảy ngược của bộ lấy mẫu. Làm nóng sơ bộ phần ống đến nhiệt độ khí ống khói, thông thường sau khi kiểm tra rò rỉ.

Thay thế màng lọc và lớp hấp phụ rắn được dùng để làm sạch không khí pha loãng sau khi 100 m³ thể tích khí đi qua màng lọc.

5.3.3. Lấy mẫu

Khi đầu lấy mẫu đã được đặt vào vị trí lấy mẫu chính xác ban đầu trong ống dẫn, có thể bắt đầu lấy mẫu. Điều chỉnh bộ lấy mẫu pha loãng bằng bộ kiểm soát và xử lý tự động hoặc điều chỉnh bằng tay. Tại thời điểm bắt đầu quá trình lấy mẫu, đặt không khí pha loãng ở mức tối đa, mở van khóa và điều chỉnh van kiểm soát không khí pha loãng và lấy mẫu khí ống khói ngay cho đến khi lưu lượng dòng khí cho lấy mẫu đẳng tốc được thiết lập. Điều chỉnh lưu lượng không khí pha loãng bằng van để nhiệt độ của màng lọc mẫu ở 40 ^oC (xem hướng dẫn vận hành của nhà sản xuất).

Trong quá trình lấy mẫu sử dụng bộ kiểm soát tự động, màn hình hiển thị chỉ nhiệt độ của màng lọc lấy mẫu, thể tích mẫu đã hút, phần dòng khí đã hút và nhiệt độ, áp suất, áp suất chênh lệch của dòng khí ống khói và không khí làm mát cũng như dòng khí tổng (khí ống khói và không khí làm mát) tại khoảng thời gian cách nhau 1 s. Thông số tương tự được ghi lại tại khoảng thời gian 10 min hoặc ngắn hơn nếu tiến hành điều chỉnh bằng tay.

Lấy mẫu có thể bị gián đoạn tại bất kỳ thời điểm nào và sau đó tiếp tục lấy mẫu với những cài đặt không đổi, ví dụ đối với đo hệ thống, để kết hợp đầu lấy mẫu với hệ thống đo khác. Đóng van ngắt và tắt bơm sẽ kết thúc quá trình lấy mẫu. Tùy thuộc vào bộ kiểm soát tự động được dùng, dữ liệu thu được có thể được in ra, lưu giữ hoặc hiển thị.

Sau đó thiết bị lấy mẫu được tháo rời và màng lọc mẫu và lớp hấp phụ rắn được tháo và bảo quản. Màng lọc mẫu được bảo quản tránh tia UV và được bảo quản trong hộp kín khí như túi polyetylen và bảo quản trong điều kiện nhiệt độ thấp (-7 ^oC) trong tối tới khi chiết. Lớp hấp phụ được để lại trong hộp hấp phụ đã được đóng kín có nắp thủy tinh và tránh ánh sáng. Các bộ phận của hệ thống lấy mẫu trước hộp hấp phụ có tiếp xúc với khí ống khói phải được kiểm tra khi kết luận phép đo để lại hoặc làm sạch, nếu cần. Phần dư được bổ sung vào vật liệu phân tích, chiết cùng với màng lọc.

Sau khi lấy mẫu, phân tích các phần sau:

– Màng lọc,

– Lớp hấp phụ rắn,

– Dung dịch rửa.

CHÚ THÍCH: Có thể phân tích màng lọc không khí pha loãng và bộ hấp phụ làm mẫu trắng, để có thông tin về khả năng bị nhiễm bẩn từ không khí xung quanh trong quá trình lấy mẫu.

6. Phương pháp B – Phương pháp hấp phụ/ngưng tụ/lọc (gia nhiệt)

6.1. Nguyên tắc

Khí ống khói được hút đẳng tốc từ ống dẫn qua mũi và đầu lấy mẫu đã được gia nhiệt đưa đến màng lọc bụi trong hộp đã được gia nhiệt. Giữ cho màng lọc có nhiệt độ trên điểm sương của khí ống khói nhưng tại nhiệt độ không lớn hơn nhiệt độ của ống dẫn. Nếu lượng bụi lớn trong khí mẫu, có thể sử dụng bộ lọc xiclon hoặc bông thạch anh đặt ở phía trước của màng lọc để ngăn ngừa màng lọc bị quá tải. Có thể phải sử dụng đầu lấy mẫu bằng thạch anh, thủy tinh hoặc titan phù hợp. Cho toàn bộ dòng hoặc một phần lượng dòng khí đã biết đi qua bộ ngưng tụ được gắn phía sau của màng lọc để làm mát mẫu khí xuống dưới 20 ^oC. Thu hồi các khí PAH bằng cách ngưng tụ trong bình chứa dung dịch hấp thụ và/hoặc hấp phụ lên lớn hấp phụ rắn phía sau của bộ ngưng tụ. Vì khí ống khói mát được làm lạnh trong bộ ngưng tụ nên thu gom hàm lượng hơi ẩm. Phải sử dụng thiết kế của thiết bị lấy mẫu trong đó hoặc chất ngưng tụ được thu gom trong một túi trước khi khí ống khói đi qua bộ hấp phụ, hoặc chất ngưng tụ và khí đi qua bộ hấp phụ và sau đó tới túi ngưng tụ. Không có công bố về so sánh giữa hai phương pháp này tại thời điểm ban hành tiêu chuẩn này.

Lưu lượng mẫu có thể từ 1 m³/h đến 6 m³/h, tùy thuộc vào thiết kế của hệ thống lấy mẫu.

Sau khi lấy mẫu, rửa thiết bị lấy mẫu và lớp hấp phụ hoặc dung dịch hấp phụ, tùy thuộc vào thiết bị được sử dụng, chiết và phân tích màng lọc và rửa bằng axeton/toluen.

6.2. Yêu cầu tối thiểu

Quy trình sau đây phải được tuân thủ:

a) Đặt màng lọc trong ống dẫn hoặc mặt ngoài ống khói trong một hộp đựng màng lọc đã được gia nhiệt.

b) Giữ màng lọc, nếu nó nằm trong ống dẫn, ở nhiệt độ bằng với nhiệt độ khí ống khói.

c) Gia nhiệt màng lọc đã dùng ở ngoài ống khói tới nhiệt độ trên điểm sương của khí ống khói.

d) Nhiệt độ khí mẫu sau khi đi qua bộ ngưng tụ phải nhỏ hơn 20 ^oC.

e) Dòng hấp thụ hoặc lớp hấp phụ rắn có thể được dùng để thu gom các khí PAH. Hiệu suất thu hồi của bộ hấp phụ hoặc hấp thụ có thể phải được xác nhận về các chất PAH cần phân tích.

6.3. Chuẩn bị và lấy mẫu

6.3.1. Hệ thống lấy mẫu và vận hành hệ thống lấy mẫu

Lấy mẫu có thể được tiến hành có hoặc không có bộ chia dòng khí mẫu. Bộ chia dòng (ngắt) được sử dụng nếu dòng được lấy đẳng tốc quá lớn để có được hiệu suất hấp phụ tốt khi đi qua bộ hấp phụ đã lắp sẵn. Thiết bị mẫu thông thường gồm màng lọc bụi, bộ ngưng tụ, bộ hấp phụ và thiết bị kiểm soát dòng có đồng hồ đo khí, bơm và bộ điều chỉnh dòng.

Đầu lấy mẫu và mũi lấy mẫu phải được làm bằng titan, thép không gỉ, thủy tinh hoặc thạch anh. Polytetrafluoetylen (PTFE) hoặc fluoroelastomer3 có thể sử dụng để làm kín các khớp nối và như là lớp vỏ bọc bộ đỡ màng lọc. Nếu cần thiết bị chia dòng, đặt bộ chia dòng phía sau màng lọc bụi. Đặt thiết bị để đo và điều chỉnh trong dòng chính để đạt được điều kiện đẳng tốc. Xử lý dòng nhánh như mô tả đối với thiết bị không có bộ chia dòng. Làm sạch đầu lấy mẫu sau khi lấy mẫu bằng cách rửa bằng toluen hoặc hexan. Ống thủy tinh hoặc thạch anh nên được đưa vào ống hút như một đường ống. Ống này có thể di chuyển sau khi lấy mẫu, và sau đó cắt thành nhiều để chiết trong phòng thí nghiệm. Nối màng lọc với đầu lấy mẫu phía ngoài hoặc phía trong của ống dẫn. Nếu màng lọc ở bên ngoài phải được gia nhiệt. Đối với nhiệt độ khí ống khói lớn hơn 120 ^oC, có thể sử dụng ống hút không khí hoặc ống hút làm mát bằng nước. Nếu mẫu khí ống khói có chứa nồng độ bụi cao (ví dụ > 100 mg/m³) bông thạch anh để lọc sơ bộ hoặc xylon có thể sử dụng trước màng lọc cuối cùng, thường nhẵn/phẳng và do vậy có thể ngăn ngừa thải lượng bụi cao và gây ra sự giảm áp lớn.

Làm mát khí mẫu xuôi dòng bằng bộ ngưng và duy trì nhiệt độ dưới 20 ^oC. Vận hành tầng dung dịch làm mát với nhiệt độ từ 0 ^oC đến 20 ^oC nhưng càng thấp càng tốt. Ví dụ về hộp lọc, bộ ngưng và hệ thống hấp phụ được nêu trong Phụ lục B.

Khí PAH được bẫy trong giai đoạn hấp phụ tiếp sau (hộp hấp phụ rắn ví dụ có lớp hấp phụ4 và/hoặc bông polyuretan).

Nối khí của giai đoạn hấp phụ với bình hấp thụ thu gom dịch ngưng tụ. Sau đó hút khí mẫu qua bộ đo thể tích và điều chỉnh thể tích và bơm bằng ống dẫn, bẫy ngưng có thể đặt trước hoặc sau lớp hấp phụ rắn.

Trong quá trình lấy mẫu, đo nhiệt độ của khí mẫu tại điểm bắt đầu và kết thúc của bình ngưng.

6.3.2. Chuẩn bị

Nối thiết bị lấy mẫu, sử dụng bộ nối bằng thủy tinh và kẹp. Tiến hành kiểm tra rò rỉ trước khi lấy mẫu.

Tiến hành kiểm tra rò rỉ theo một trong hai cách sau:

a) Hút chân không chuỗi lấy mẫu sử dụng chốt ở mũi lấy mẫu, điều chỉnh van thể tích dòng tới khi áp suất chân không là nhỏ nhất được dùng trong quá trình lấy mẫu, và sau đó đo lưu lượng dòng, lưu lượng này phải nhỏ hơn 5 % của lưu lượng danh nghĩa.

b) Hút chân không chuỗi lấy mẫu qua mũi lấy mẫu có chốt đến khoảng 500 hPa, và dùng tốc độ gia tăng áp suất quan sát được trong hệ thống cùng với thể tích hệ thống lấy mẫu đã biết, ước lượng tốc độ rò rỉ, tốc độ này phải nhỏ hơn 5 % lưu lượng mẫu danh định.

Trước khi lấy mẫu, màng lọc hoặc bộ hấp phụ có thể được thêm chuẩn nội khác nhau. Màng lọc phải để lại sau khi thêm chuẩn ít nhất 2 h trước khi lấy mẫu. Ngăn nạp chuẩn nội có thể được bảo quản trong vài ngày ở nơi tối ở -7 ^oC. Nếu trong quá trình lấy mẫu cần phải thay thế màng lọc, ví dụ do tải lượng của bụi quá cao, màng lọc mới phải được thêm chuẩn với cùng chuẩn nội. Cần lưu ý khi tính độ thu hồi chuẩn và nồng độ tiếp theo.

6.3.3. Lấy mẫu

Trong khi lấy mẫu, vị trí đầu lấy mẫu tại điểm đo đã chọn trong mặt cắt ngang của ống dẫn. Sau khi bật bơm, điều chỉnh lưu lượng khí mẫu để đảm bảo lấy mẫu đẳng tốc. Điều chỉnh nhiệt độ của dòng làm mát trong bộ ngưng tụ sao cho nhiệt độ không dưới 0 ^oC, để tránh tạo đá ở mặt trong của bộ ngưng tụ.

Kích thước của bình thu gom chất ngưng tụ phải được chọn tùy thuộc hàm lượng ẩm của khí ống khói và lượng khí ống khói lấy mẫu.

Tại thời điểm kết thúc lấy mẫu, khóa van để dừng dòng không khí phía sau qua thiết bị lấy mẫu, tắt bơm và tháo chuỗi lấy mẫu ra khỏi ống dẫn. Sau đó tiến hành quy trình sau.

– Rửa cẩn thận đầu lấy mẫu bằng axeton, hexan và sau cùng là toluen. Lấy bụi dính mặt trong của đầu lấy mẫu với bộ lọc bông thủy tinh hoặc thạch anh đã làm sạch trước. Bảo quản vật liệu thu gom được trong tối ở nơi mát (-7 ^oC).

– Bảo quản màng lọc trong hộp chứa làm bằng thủy tinh đậy kín, tránh ánh sáng và để ở nơi mát (-7 ^oC).

– Khóa bộ ngưng tụ và bộ hấp phụ có nút bằng thủy tinh không bôi dầu. Bảo quản mẫu trong tối ở nơi mát (-7 ^oC).

– Nếu bình rửa khí được sử dụng, rót lượng dung dịch vào chai thủy tinh nâu. Rửa bộ va chạm bằng axeton, hexan và toluen. Gộp dung dịch rửa vào dịch bộ va chạm và bảo quản chúng tránh ánh sáng ở nơi mát (-7 ^oC).

7. Phương pháp C – Phương pháp đầu lấy mẫu/bộ hấp phụ được làm lạnh

7.1. Nguyên tắc

Khí ống khói được hút đẳng tốc qua mũi lấy mẫu vào đầu lấy mẫu làm lạnh bằng nước. Vật liệu làm đầu lấy mẫu phải bền trong điều kiện khí ống khói và sự thay đổi nhiệt độ qua đầu lấy mẫu. Nên dùng thép không gỉ. Đầu lấy mẫu được lắp nối với một ống làm bằng thủy tinh, thạch anh hoặc titan lồng vào đường khí ống khói đi qua. Ống lồng này được cố định trong đầu lấy mẫu và làm lạnh bằng lớp vỏ nước bao quanh bên ngoài. Các ống này có thể được cắt thành nhiều đoạn sau khi lấy mẫu và được chiết trong phòng thí nghiệm.

Khí mẫu được làm lạnh trong đầu lấy mẫu dưới 40 ^oC. Khí ống khói và phần ngưng đi qua đầu lấy mẫu vào bình ngưng tụ mà ở đó, phần ngưng tụ được giữ lại. Phía sau, bộ hấp phụ rắn được sử dụng để thu gom các khí PAH. Trước bộ hấp phụ cuối cùng, sử dụng màng lọc (kích thước 0,3 mm) để lọc bụi.

Thay cho đầu lấy mẫu được làm lạnh và bình ngưng, bình ngưng đặc biệt có ống va chạm kết hợp được làm lạnh bằng đá có thể sử dụng.

Lưu lượng khí ống khói có thể thay đổi từ 0,5 m³/h đến 2 m³/h tùy thuộc vào thiết kế của hệ thống lấy mẫu.

Sơ đồ đại diện cho thiết bị lấy mẫu được nêu trong Hình B.7.

7.2. Yêu cầu tối thiểu

Nhiệt độ khí sau đầu lấy mẫu được làm mát phải < 40 ^oC.

7.3. Chuẩn bị và lấy mẫu

7.3.1. Hệ thống lấy mẫu và vận hành hệ thống lấy mẫu

Thiết kế của hệ thống lấy mẫu phải phù hợp với phép đo được tiến hành và có thể lấy đủ lượng mẫu đáp ứng mục tiêu của nghiên cứu. Khí ống khói được lấy đẳng tốc qua mũi lấy mẫu đi vào ống đầu lấy mẫu đã được làm lạnh bằng nước. Sử dụng đầu lấy mẫu làm bằng PTFE phù hợp với nhiệt độ nhỏ hơn 180 ^oC. Đường ống đầu lấy mẫu được gắn đồng trục với đầu lấy mẫu có hai lớp vỏ. Nước làm lạnh chảy ngược vào vòng trong của hai ống đồng tâm ngược dòng với khí ống khói và sau đó tới điểm cuối đầu lấy mẫu đi vào lớp ngoài và quay trở lại điểm cuối khác. Chú ý tại những nơi có nhiệt độ khí ống khói cao.

Lưu lượng nước cần đủ lớn để ngăn ngừa nước biến thành hơi.

Sau ống, bình ngưng tụ thu gom chất ngưng tụ khí ống khói. Giai đoạn hấp phụ phía sau có thể gồm bộ va chạm chứa dietylen glycol hoặc etoxyetanol và lớp hấp phụ rắn gồm chất hấp phụ và/hoặc bọt polyuretan. Thông thường sử dụng lớp hấp phụ hai giai đoạn, màng lọc được đặt ở giữa hai giai đoạn để bẫy bụi mà đi qua bình ngưng.

Sau giai đoạn hấp phụ cuối cùng, nối tháp làm khô, đồng hồ đo khí và bộ kiểm soát lưu lượng khí ống khói.

Tất cả bộ nối từ lối ra của đầu lấy mẫu với lối vào của giai đoạn hấp phụ phải được làm bằng thủy tinh. Do có thể hỏng, khớp nối bằng sarphia nên được dùng. Ống có nắp nhựa đường ren và nút PTFE có đường ren cũng có thể được dùng. Bộ nối qua các vòi không được phép, tuy nhiên phần ống nối không khí làm lạnh với bộ ngưng hiệu quả và bình rửa khí lồng vào bình ngưng trong bể đá có thể được sử dụng.

CHÚ THÍCH: Do sử dụng ống thủy tinh có khớp nối sarphia, bình ngưng và lớp hấp phụ rắn có thể được nối với đầu lấy mẫu sao cho có thể di chuyển mũi lấy mẫu tại cuối đầu lấy mẫu đến điểm như quy định trong TCVN 5977 (ISO 9096) trong mặt cắt ngang của ống khói. Thiết bị đồng bộ được cố định trong một bộ đỡ và theo cách này, có thể di chuyển tới vị trí đo.

7.3.2. Chuẩn bị

Trước khi lấy mẫu, rửa thiết bị lấy mẫu bằng axeton hoặc metanol và sau đó bằng toluen.

Quy trình làm sạch khác có thể được sử dụng nếu mức nồng độ của mẫu trắng là không đáng kể so với phép đo được báo cáo.

Nối đầu lấy mẫu, khớp nối và phần ống.

Nối tháp làm khô và bộ đo lưu lượng dòng và bộ điều chỉnh với lớp hấp phụ/màng lọc.

Đưa các bình ngưng tụ.

Tiến hành kiểm tra rò rỉ theo một trong hai cách sau:

a) Hút chân không chuỗi lấy mẫu bằng chốt ở mũi lấy mẫu, điều chỉnh van thể tích dòng tới khi chân không là nhỏ nhất được dùng trong quá trình lấy mẫu, và sau đó lưu lượng dòng, lưu lượng này phải nhỏ hơn 5 % của lưu lượng danh nghĩa.

b) Hút chân không chuỗi lấy mẫu qua mũi lấy mẫu có chốt đến khoảng 500 hPa, và dùng tốc độ gia tăng áp suất quan sát được trong hệ thống cùng với thể tích hệ thống lấy mẫu đã biết, ước lượng tốc độ rò rỉ, tốc độ này phải nhỏ hơn 5 % lưu lượng mẫu danh định.

Nếu sử dụng chuẩn nội, chất chuẩn nội được thêm vào bình ngưng hoặc bộ ngưng.

Trước khi lấy mẫu, chuẩn bị bể đá.

7.3.3. Lấy mẫu

Trước tiên, bật nạp nước làm mát vào đầu lấy mẫu. Sau đó, chuyển đầu lấy mẫu vào vị trí đúng ban đầu trong ống dẫn. Tắt bơm trong khi vẫn đóng van nằm ở giữa bơm và đồng hồ khí. Thiết bị lấy mẫu đã sẵn sàng để lấy mẫu.

Duy trì nhiệt độ khí mẫu dưới 40 ^oC sau khi đi qua đầu lấy mẫu được làm mát. Làm mát bình ngưng và bình va chạm chứa chất lỏng khác trong bể chứa nước đá.

Nếu bình ngưng phải thay thế trong quá trình lấy mẫu, bình mới phải được thêm nội chuẩn, nếu có thể. Việc này cần được xem xét trong tính độ thu hồi và nồng độ chuẩn.

Tại thời điểm kết thúc lấy mẫu:

a) Tắt bơm;

b) Xả chất lỏng làm mát từ phần ống. Đầu lấy mẫu có thể được rửa trong khi vẫn được nối hoặc được rửa sau;

c) Tháo thiết bị lấy mẫu;

d) Rửa đầu lấy mẫu vài lần. [nếu sử dụng phần ống lồng vào, có thể phải cắt nhiều đoạn nhỏ và đặt trong bình thủy tinh kín và bảo quản nơi tối, mát (-7 ^oC)];

e) Rót chất ngưng và dung môi được dùng để rửa vào chai thủy tinh màu nâu, đậy kín và bảo quản trong tối, và lạnh (-7 ^oC).

Sau khi lấy mẫu, các phần sau đây phải bao gồm trong dịch chiết và phân tích:

– Dung dịch ngưng kết hợp và dung dịch rửa;

– Bộ hấp phụ rắn (nếu sử dụng);

– Màng lọc;

– Ống thủy tinh (nếu áp dụng);

– Chấp hấp phụ lại (nếu áp dụng).

 

Phụ lục A

(Tham khảo)

Khả năng ứng dụng của phương pháp lấy mẫu

Bảng A.1 và Bảng A.2 đưa ra các thông tin thêm về khả năng ứng dụng của phương pháp lấy mẫu.

Bảng A.1 – Khả năng áp dụng phương pháp lấy mẫu với các đặc tính khí ống khói khác nhau

Các đặc tính khí ống khói	Phương pháp A	Phương pháp B	Phương pháp C
Nhiệt độ, oC Thành phần nước, g/m3 Nồng độ chất bụi/hạt, g/m3 Nồng độ PAH, mg/nm3	< 800 < 600 < 5 0,04 đến 10 000	< 800 < 500 < 2 0,1 đến 6 000 (0,002 5 mg/m3)	< 800 < 300 < 2 0 002 đến 30 000

Bảng A.2 – Thông tin về khả năng áp dụng đã được chứng minh của phương pháp lấy mẫu

Các đặc tính quá trình			Phương pháp lấy mẫu
Nồng độ PAH	Nhiệt độ khí ống khói	Các ví dụ nguồn	Phương pháp	Chú thích
170 ng/nm3 đến 440 ng/nm3	140	AFBA đốt than	A	–
57 mg/nm3 đến 700 mg/nm3	270 đến 350	Hệ thống đốt gỗ	A	–
260 mg/m3	885	lò đốt dầu thải	B	ống thủy tinh trong đầu lấy mẫu
7 mg/m3	875	lò đốt khí bãi chôn lấp	B	ống thủy tinh trong đầu lấy mẫu
4 mg/m3	200	nhà máy nhiệt điện chạy bằng than	B	ống thủy tinh trong đầu lấy mẫu
0,2 mg/m3	200	Nồi hơi nhà máy giấy và bột giấy	B	ống thủy tinh trong đầu lấy mẫu
70 mg/nm3 đến 360 mg/nm3	300 đến 400	Động cơ diezen hằng hải	B	XAD-2 cartridge
40 mg/nm3	50 đến 80	Nồi hơi thí nghiệm	B	XAD-2 cartridge, 45 % H2O
10 mg/nm3 đến 6 000 mg/nm3	100 đến 150	nồi hơi	B	XAD-2 cartridge, thành phần hạt cao
< 0,5 mg/nm3	100 đến 150	Lò nung vôi	B	XAD-2 cartridge, thành phần hạt cao
< 0,1 mg/nm3 đến 380 mg/nm3	60 đến 120	Lò hơi thu hồi	B	XAD-2 cartridge, 25 % H­2O
1 đến 6 600 mg/nm3	100 đến 200	Lò đốt chất thải	B	XAD-2 cartridge
< 0,01 mg/nm3	70 đến 120	Khí sạch của MSWI	C
0 03 mg/nm3 đến 0 3 mg/nm3	200 đến 300	Khí thô của MSWI	C
50 mg/nm3 đến 500 mg/nm3	50 đến 500	Ống xả động cơ diezen	C	Đường ống thủy tinh phải bao gồm trong giai đoạn chuẩn bị
200 mg/nm3 đến 2 000 mg/nm3		Lò luyện than cốc	C	Đường ống thủy tinh phải bao gồm trong giai đoạn chuẩn bị
0,2 mg/nm3 đến 2 mg/nm3	200 đến 350	Lò hồ quang điện khí thô	C
Trên 30 000 mg/nm3		Nguồn nhiệt	C	Đường ống thủy tinh phải bao gồm trong giai đoạn chuẩn bị
0,2 mg/nm3 đến 2 mg/nm3	450 đến 500	Động cơ chạy bằng khí bãi chôn lấp	C

 

Phụ lục B

(Tham khảo)

Sơ đồ đại diện, kích thước và vật liệu của một số thiết bị lấy mẫu

B.1. Thiết bị lấy mẫu

B.1.1. Khái quát

Thiết bị lấy mẫu của ba phương pháp lấy mẫu cần bao gồm như sau:

a) Ống S hoặc Prandti có van điều chỉnh chệnh áp để đo áp suất tĩnh và áp suất động trong đường dẫn khí ống khói (để tính lưu lượng khí)

hoặc

Đồng hồ để xác định áp suất trong ống khói, và

b) Thiết bị đo độ ẩm để xác định độ ẩm trong khí ống khói, và

c) Hệ thống đo oxy tự động để xác định liên tục hàm lượng oxy, nếu yêu cầu hiệu chính oyx, và

d) Xylanh để bơm chuẩn nội.

Vật liệu làm thiết bị lấy mẫu phải trơ với PAH và dễ làm sạch. Tránh sử dụng nhựa vì PAH có thể bị hấp phụ, và ở nhiệt độ cao các chất như là các cản trở với phân tích bị phát thải ra.

Nếu thiết bị lấy mẫu là thiết bị toàn làm bằng thủy tinh, khuỷu nối thủy tinh có thể được làm kín phù hợp bằng một ít nước sạch. Mỡ bôi trơn không bao giờ được sử dụng cho mục đích này. Thiết bị lấy mẫu cho Phương pháp A, B và C được mô tả trong B.1.2, B.1.3 và B.1.4, tương ứng.

B.1.2. Thiết bị lấy mẫu cho Phương pháp A: Phương pháp pha loãng

Hình B.1 sơ đồ đại diện đưa ra thiết bị lấy mẫu cho phương pháp A.

Thiết bị lấy mẫu gồm:

B.1.2.1. Lỗ lấy mẫu, đường kính trong từ 8 mm đến 30 mm tùy thuộc vào đầu ra của phần hút; làm bằng vật liệu chống chịu ăn mòn, ví dụ thủy tinh borosilicat hoặc thủy tinh thạch anh và thép không gỉ No. 14571, titan không luyện.

B.1.2.2. Khuỷu nối, làm bằng vật liệu chống chịu ăn mòn, ví dụ thép không gỉ, titan không luyện

B.1.2.3. Đầu lấy mẫu, có ống trong làm bằng vật liệu chống chịu ăn mòn (ví dụ titan), nhiệt đầu ra từ 250W đến 1000 W trên mét dài ống, cách nhiệt mặt ngoài, có thể kiểm soát nhiệt.

B.1.2.4. Hai hộp lọc để đỡ màng lọc sợi thủy tinh, một vỏ bọc để màng lọc lấy mẫu PAH và một cái để lọc không khí pha loãng, làm bằng vật liệu chống chịu ăn mòn, ví dụ thép không gỉ. (Đối với PAH ít bay hơi, màng lọc kết hợp có thể là lựa chọn để gắn lớp chất hấp phụ rắn).

B.1.2.5. Ống trộn, có lối vào khí thải vuông góc và đồng trục với ống đưa không khí pha loãng.

B.1.2.6. Hai đồng hồ đồng trục, để đo dòng không khí pha loãng và dòng khí tổng (khí thải và không khí pha loãng). Để hiệu chuẩn hai kênh đo dòng, dòng khí đi qua một đồng hồ trước tiên được so sánh với số đọc của đồng hồ khí đã hiệu chuẩn (độ đúng 2 %). Trong bước thứ hai, hai kênh đo dòng khí được nối với nhau trong dãy đo sao cho chúng có thể mang cả hai dòng khí. Đồng hồ không đổi được so sánh với nhau. Phép đo chênh lệch dòng khí thiết lập mục tiêu độ đúng 2 % hoặc tốt hơn, dựa trên dòng khí thải được hút.

B.1.2.7. Bốn nhiệt kế, để đo nhiệt độ của ống hút, nhiệt độ của màng lọc và của không khí pha loãng, khí thải.

B.1.2.8. Hai cảm biến đo PT-100, để đo nhiệt độ tại đồng hồ.

B.1.2.9. Ba bộ đo áp suất, để đo áp suất hiệu ứng tại đồng hồ lỗ lấy mẫu và áp suất trong kênh khí ống khói.

B.1.2.10. Hai bộ đo chênh lệch áp suất, để đo áp suất chênh lệch tại đồng hồ.

B.1.2.11. Bộ trao đổi nhiệt, để làm mát không khí pha loãng (đối với không khí có lưu lượng từ 40 m³/h đến 70 m³/h) cần nhiệt độ bên ngoài > 25 ^oC.

B.1.2.12. Tháp sấy, nhồi silicagel, để làm khô không khí pha loãng (đối với không khí đi qua từ 40 m³/h đến 70 m³/h).

B.1.2.13. Hai van kiểm soát tự động, chạy bằng mô tơ có đặc tính chịu dòng khí thải phù hợp.

B.1.2.14. Thiết bị hút (bơm phun), hoặc có thể dùng bơm chân không hoặc thiết bị thổi Root.

B.1.2.15. Không khí nén, để chạy bơm phun hoặc thiết bị thổi hút.

B.1.2.16. Khớp nối điện một chiều, để làm nóng ống hút và thiết bị đo, cầu chì 2 x 20V, 16 A.

CHÚ DẪN

1 Khí ra

2 Đầu lấy mẫu

3 Khuỷu nối

4 Ống hút được gia nhiệt

5 Ống trộn

6 Cái lọc lấy mẫu

7 Ngăn A

8 Hấp thụ rắn

9 Ngăn B

10 Đồng hồ đo khí

11 Đến bộ tách

12 Tháp sấy

13 Đồng hồ đo khí

14 Hấp thụ rắn

15 Cái lọc không khí lạnh

Hình B.1 – Sơ đồ điển hình về thiết bị lấy mẫu theo Phương pháp A

B.1.3. Thiết bị lấy mẫu theo Phương pháp B: Phương pháp màng lọc/bộ ngưng/bộ hấp phụ (được gia nhiệt)

Trong Hình B.2 và B.3, sơ đồ điển hình nêu các thiết bị lấy mẫu cho Phương pháp B (có và không có bộ chia dòng). Hình B.4 chỉ ra một số kiểu màng lọc bụi. Trong Hình B.5 và B.6, nêu ra hai loại hệ thống ngưng và hộp hấp phụ, tương ứng.

Thiết bị lấy mẫu gồm các phần sau:

B.1.3.1. Mũi lấy mẫu, làm bằng titan, thạch anh hoặc thủy tinh, đường kính trong 5 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm, 12 mm hoặc 16 mm tùy thuộc vào phép đo.

B.1.3.2. Khuỷu nối, làm bằng titan, thạch anh hoặc thủy tinh.

B.1.3.3. Đầu lấy mẫu, làm bằng titan, thạch anh hoặc thủy tinh, được gia nhiệt kèm bộ kiểm soát nhiệt độ điện tử.

B.1.3.4. Bọc màng lọc, để thu gom bụi; làm bằng titan, thạch anh hoặc thủy tinh. Đối với một số loại màng lọc, xem Hình B.4.

B.1.3.5. Lò, kiểm soát nhiệt độ điện tử.

B.1.3.6. Hộp bông thạch anh (tùy chọn), làm bằng thủy tinh hoặc thạch anh.

B.1.3.7. Màng lọc quay (tùy chọn), làm bằng thủy tinh, để dùng nếu hàm lượng bụi trong khí mẫu cao (> 100 mg/m³).

B.1.3.8. Bộ chia dòng (tùy chọn), để giữ tỉ lệ dòng chính với dòng nhánh.

B.1.3.9. Ống thủy tinh, để nối màng lọc và bộ ngưng, ví dụ được kèm các khớp nối saphia và kẹp.

B.1.3.10. Bộ ngưng, để giảm nhiệt độ khí mẫu dưới 20 ^oC.

B.1.3.11. Bộ làm mát toàn bộ, điện áp ít nhất 500 W, hoặc nước làm mát.

B.1.3.12. Bình ngưng, thể tích đủ để chứa chất ngưng trong lấy mẫu, ví dụ hai bình bình thóp cổ.

B.1.3.13. Bình rửa khí hoặc bình rửa (có thể thay bằng bình ngưng có thêm thiết bị làm mát).

Bình rửa khí hoặc bình rửa được gắn với ống lối vào khí tại nơi bắt đầu và kết thúc của hệ thống lấy mẫu, để phòng ngừa chất lỏng bị hút vào thiết bị.

B.1.3.14. Bộ hấp phụ rắn, để bẫy các khí PAH, có chứa bọt polyuretan (PUF) và/hoặc XAD-2.

Để ngăn ngừa sol khí qua bộ hấp phụ, nó có thể lắp sau màng lọc. Nhiệt độ của bộ hấp phụ được giữ < 20 ^oC. Để đảm bảo hấp phụ đầy đủ, bộ hấp phụ phải được gắn theo chiều thẳng đứng.

B.1.3.15. Tháp làm khô, để làm khô thể tích khí ống khói đã đo bằng đồng đồ khí.

Đối với mục đích này, cột silica gel cho kết quả tốt.

B.1.3.16. Hai nhiệt kế, để đo nhiệt độ khí mẫu, một phía sau màng lọc bụi và một ở bộ hấp phụ rắn.

B.1.3.17. Thiết bị hút có đồng hồ đo khí, bơm và van, để xác định thể tích mẫu và để điều chỉnh lưu lượng dòng, duy trì điều kiện đẳng tốc.

B.1.3.18. Khuỷu nối, làm bằng thủy tinh, thạch anh hoặc titan; phía sau giai đoạn hấp phụ.

Hộp nhựa không được chấp nhận.

CHÚ DẪN

1 Khí ra

2 Đầu lấy mẫu

3 Khuỷu nối

4 Khuỷu nối (thủy tinh)

5 Kiểm soát nhiệt độ

6 Bộ ngưng tụ

7 Bình ngưng tụ

8 Etylen glycol

9 Máy sục khí

10 Tháp sấy

11 Thiết bị hút (bơm, van, đồng hồ đo khí)

Hình B.2 – Sơ đồ đại diện của thiết bị lấy mẫu cho Phương pháp B (không có bộ chia dòng)

CHÚ DẪN

1 Mũi lấy mẫu

2 Đầu lấy mẫu (đã gia nhiệt)

3 Bộ quy định nhiệt (hộp) (T < 125 ^oC)

4 Giá đỡ cái lọc

5 Cái lọc (đường kính 125 mm)

6 Kiểm soát nhiệt độ

7 Bộ chia lưu lượng

8 Bộ ngưng tụ

9 Bình ngưng (1 lít)

10 Hấp thụ rắn và/hoặc bộ bình rửa

11 Thiết bị hút, dòng nhánh tối đa. 15 l/min

12 Thiết bị hút, dòng chính tối đa. 120 l/min

13 Vận tốc khí và đồng hồ đo áp suất

14 Bộ cảm ứng nhiệt độ khí

15 Bộ đếm thời gian

16 Bộ cảm ứng áp suất khí quyển

17 Dòng chính

18 Dòng nhánh

Hình B.3 – Sơ đồ đại diện của thiết bị lấy mẫu cho Phương pháp B (có bộ chia dòng)

CHÚ DẪN

1 Cái lọc (giấy)

2 Nguyên liệu thủy tinh 60

3 Lưới không ăn mòn

Hình B.4 – Hai loại màng lọc bụi

CHÚ DẪN

1 Bộ ngưng tụ

Hình B.5 – Hai loại hệ thống ngưng

Hình B.6 – Hai loại hộp hấp phụ

B.1.4. Thiết bị lấy mẫu dùng cho Phương pháp C: phương pháp đầu lấy mẫu/bộ hấp phụ được làm mát

Trong Hình B.7 sơ đồ điển hình nêu ra các thiết bị lấy mẫu dùng cho phương pháp C. Trong Hình B.8 nêu đầu lấy mẫu được làm mát.

Thiết bị lấy mẫu gồm các phần sau.

B.1.4.1. Đầu lấy mẫu, làm bằng titan, thạch anh, thủy tinh hoặc PTFE, đường kính trong 5 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm, 12 mm hoặc 16 mm theo phép đo.

B.1.4.2. Khuỷu nối, làm bằng titan, thạch anh, thủy tinh.

B.1.4.3. Ống hút, ống bọc kép làm mát bằng nước.

Mặt trong của ống làm bằng titan, thạch anh, thủy tinh. Nếu mặt trong ống bị cắt thành nhiều mảnh sau khi lấy mẫu để làm sạch trong phòng thí nghiệm, ống này phải được làm kín bằng nắp vít (hộp nhồi).

B.1.4.4. Bộ đỡ, để cố định ống hút trong ống khói bằng khóa nhanh để có thể di chuyển thiết bị lấy mẫu hoàn chỉnh trong đo mặt cắt ngang.

B.1.4.5. Hộp bông thạch anh hoặc xylon, để lọc bụi.

B.1.4.6. Nhiệt kế, để đo nhiệt độ của khí mẫu phía sau ống hút.

B.1.4.7. Bình ngưng, làm bằng thủy tinh nâu (ví dụ có khớp nối nhám, ba cổ) có thể tích đủ lớn để chứa chất ngưng từ giai đoạn lấy mẫu.

B.1.4.8. Hộp hấp phụ rắn, lắp sau, có frit thủy tinh xốp P250 theo ISO 4793.

B.1.4.9. Màng lọc, để lọc bụi có cỡ lỗ 0,3 m.

B.1.4.10. Tháp làm khô nạp vật liệu hấp phụ ẩm, ví dụ silica.

B.1.4.11. Thiết bị hút có đồng hồ đo khí, bơm và van, để xác định thể tích mẫu và để điều chỉnh lưu lượng dòng, duy trì điều kiện đẳng tốc.

B.1.4.12. Bộ va chạm được lồng vào bình ngưng, tùy chọn có thể thay thế cho ống hút được làm mát và bình ngưng

CHÚ DẪN

1 Mũi lấy mẫu

2 Khuỷu

3 Ống thủy tinh

4 Ống hút được làm mát

5 Khuỷu nối thủy tinh

6 Bình ngưng tụ

7 Màng lọc bông thạch anh 8 Nhựa XAD-2

Bộ hấp thụ

9 Bộ làm mát khí đo

10 Van điều chỉnh

11 Bơm

12 Tháp làm khô silica gel

13 Đồng hồ đo khí

TG Đo nhiệt độ tại đồng hồ đo khí

TS Đo nhiệt độ bên trong ống khói

PS Đo áp suất bên trong ống khói

∆PS Áp suất cân bằng bên trong ống khói

GA Bộ phân tích khí ống khói (CO₂ + O₂)

Hình B.7 – Sơ đồ điển hình của thiết bị lấy mẫu theo phương pháp C.

CHÚ DẪN

1 Hộp nhồi

2 Titan

3 Hộp nhồi

4 Khí mẫu

5 Lối ra, dung dịch làm mát

6 Lối vào, dung dịch làm mát

Hình B.8 – Ví dụ đầu lấy mẫu được làm mát

B.2. Thuốc thử và vật liệu

Do các chất cản trở trong phân tích, ngoại trừ có các quy định riêng, chỉ sử dụng thuốc thử cấp độ phân tích có độ tinh khiết như yêu cầu, và chỉ sử dụng nước cất hoặc nước có độ tinh khiết tương đương.

Dung môi sử dụng phải không có hóa chất.

B.2.1. Dung dịch làm mát, để làm mát bộ ngưng hoặc ống hút làm mát.

B.2.2. Bể điều nhiệt bằng đá, để làm mát bộ impinger.

B.2.3. Silica gel, dùng cho tháp làm khô để làm khô không khí pha loãng (Phương pháp A).

B.2.4. Nước làm mát, để làm mát không khí pha loãng (tại nhiệt độ > 25 ^oC) (Phương pháp A)

B.2.5. Axeton, để làm sạch thiết bị lấy mẫu.

B.2.6. Metanol, để làm sạch thiết bị lấy mẫu.

B.2.7. Toluen, để làm sạch thiết bị lấy mẫu.

B.2.8. (M)ethoxyetanol, như dung dịch bình rửa khí.

B.2.9. Nước cất

B.2.10. Màng lọc sợi thủy tinh (Phương pháp A), ví dụ màng lọc vì sợi WB 50 như là màng lọc thay thế không có vòng gia cố.

Màng lọc được thấm 5 g parafin lỏng: hiệu suất tách 99,98 % đối với bụi kích thước 0,3 mm đến 0,5 mm; phạm vi lọc khoảng 1 m².

B.2.11. Màng lọc sợi thủy tinh (Phương pháp B hoặc C), vạch PTFE, xốp 0,3 mm (đường kính ngang; hiệu suất 99,9 %); kích thước theo kích thước của lớp bọc màng lọc.

B.2.12. Bông thạch anh (nếu dùng).

Màng lọc bông thạch anh, nếu dùng, phải được chiết bằng toluen và phải được làm khô trước khi sử dụng.

B.2.13. Bộ hấp phụ rắn (nếu dùng)

B.2.13.1. Bọt polyuretan (PUF) (với ngăn mở) có tỉ trọng nằm trong khoảng từ 20 kg/m³ đến 25 kg/m³ và độ xốp tương đương với áp suất 20 kPa.

Nút PUF được cắt từ đĩa bọt để tạo thành một xylanh có kích thước phù hợp và được làm tinh khiết như sau:

Đun sôi trong 2 h đến 3 h trong các dung môi theo tuần tự như sau: metanol, metylen clorua, toluen, axeton. Vắt hết axeton, trải lên tấm nhôm và để khô, nên để qua đêm trong lò sấy chân không ở 40 ^oC.

Bảo quản nút PUF đã làm tinh khiết, không nén, trong chai thủy tinh nâu.

B.2.13.2. Polyme xốp XAD-2

Làm tinh khiết XAD-2 (cỡ hạt 0,3 mm đến 1 mm) bằng cách trước tiên rửa vài lần với nước, metanol và metylen clorua cho đến khi dịch lọc không còn đục. Sau đó chiết XAD-2 trong thiết bị chiết Soxhlet (hoặc bộ chiết dung môi tăng tốc) với toluen trong ít nhất 48 h, dịch chiết được tái tạo vài lần. Sau đó rửa XAD-2 bằng metylen clorua và loại bỏ phần dư metylen clorua trong máy hút chân không ở điều kiện kiểm soát chân không (500 hPa, nhiệt độ 40 ^oC).

Bảo quản polyme XAD-2 đã được làm tinh khiết theo cách trên trong bình thủy tinh có nút kín khí.

B.2.13.3. Porapak PS.

Chiết Porapak PS (50 mesh đến 80 mesh) trong thiết bị chiết Soxhlet trước tiên bằng axetonitril trong 8 h, sau đó bằng benzen trong 4 h và cuối cùng bằng metylen clorua trong 4 h. Sau đó làm khô trong 3 h ở 80 ^oC.

Bảo quản vật liệu đã được làm khô trong bình thủy tinh có nút nhám. Chưng cất hai lần trước khi sử dụng dung môi cho quá trình chiết.

B.3. Chuẩn nội

Trước khi lấy mẫu, thêm chuẩn vào mẫu với một lượng nội chuẩn đã biết. Đối với các giai đoạn khác nhau trong thiết bị lấy mẫu (màng lọc, bộ hấp phụ, bộ loại ẩm) có thể dùng nội chuẩn khác nhau.

 

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCVN 5967:1995 (ISO 4226:1993), Chất lượng không khí – Những vấn đề chung – Các đơn vị đo

[2] ISO 4793, Laboratory sintered (fritted) filters – Porosity grading, classification and designation

[3] TCVN 6500 (ISO 6879), Chất lượng không khí. Những đặc tính và khái niệm liên quan đến các phương pháp đo chất lượng không khí.

[4] TCVN 9237-2 (ISO 11338-2), Phát thải nguồn tĩnh – Xác định hydrocacbon thơm đa vòng pha khí và pha hạt – Phần 2: Chuẩn bị, làm sạch và xác định mẫu

 

---