Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12030:2018 về Phát thải nguồn tĩnh - Xác định sự giảm phát thải lưu huỳnh tổng số

• Số hiệu: TCVN12030:2018
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2018

Chất phân tích	Số CAS	Độ nhạy
Lưu huỳnh khử tổng số (TRS) bao gồm cả:		Xem 13.1
Dimetyl disunphua [(CH3)2S2]	62-49-20
Dimetyl sunphua [(CH3)2S]	75-18-3
Hydro sunphua [H2S]	7783-06-4
Metyl mercaptan [CH4S]	74-93-1
Lưu huỳnh khử (RS) bao gồm cả:
H2S	7783-06-4
Cacbonyl sunphua [COS]	463-58-1
Cacbon disunphua [CS2]	75-15-0
Báo cáo theo: Sunphua dioxit (SO2)	7449-09-5

Tiêu chuẩn này có thể áp dụng để xác định tổng lưu huỳnh bị khử (TRS) phát thải từ nồi hơi thu hồi, lò vôi và bể nóng chảy của nhà máy giấy, hợp chất lưu huỳnh bị khử (H₂S, cacbonyl sunphua và cacbon disunphua) từ bộ thu hồi lưu huỳnh của các nhà máy sản xuất khí tự nhiên trong đất liền, và từ các nguồn khác nếu được quy định trong các điều của quy định có thể áp dụng. Khí ống khói phải chứa ít nhất một phần trăm oxy để oxy hóa hoàn toàn tất cả TRS thành SO₂.

CHÚ THÍCH Nếu các nguồn khác trừ nguồn nhà máy sản xuất bột giấy có mức oxy thấp trong khí phát thải, kết quả của phương pháp có thể bị sai lệch ít.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là 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 (nếu có).

TCVN 11303, Phát thải nguồn tĩnh - Lấy mẫu và đo vận tốc

TCVN 11306, Phát thải nguồn tĩnh - Xác định lưu huỳnh dioxit

EPA Method 11, Determination of hydrogen sulfide (H₂S) content of fuel gas streams in petroleum refineries (Xác định hàm lượng hydrosunphua (H₂S) của khí nhiên liệu trong công nghiệp chế biến dầu mỏ).

EPA Method 16, Semicontinuous Determination of Sulfur Emissions From stationary Sources (Xác định phát thải lưu huỳnh bán liên tục từ các nguồn tĩnh).

3  Tóm tắt phương pháp

...

...

...

4  Cản trở

4.1  Các hợp chất lưu huỳnh bị khử ngoài những hợp chất được điều chỉnh theo trong tiêu chuẩn phát thải, nếu có, có thể được đo bằng phương pháp này. Do vậy, cacbonyl sunphua, bị oxy hóa từng phần thành SO₂ và có thể có trong ống khói của lò vôi được coi là chất cản trở

4.2  Bụi từ khí ống khói của lò vôi (canxi cacbonat) có thể gây độ chệch âm nếu chúng đi vào tháp rửa citrat, bụi sẽ làm pH tăng và H₂S bị hấp thụ trước khi bị oxy hóa. Hơn nữa, nếu canxi cacbonat đi vào bộ hấp thụ hydro peroxit, canxi sẽ kết tủa ion sunphat. Việc sử dụng phù hợp bộ lọc bụi được nêu tại 6.1.3 sẽ loại bỏ được các cản trở này.

5  An toàn

5.1  Thuốc thử ăn mòn. Các thuốc thử sau đây là nguy hại. Cần sử dụng các phương tiện bảo vệ cá nhân và áp dụng các quy trình an toàn trong phòng ngừa hóa chất bị văng bắn Nếu xảy ra hiện tượng này, lập tức xả ngay bằng nhiều nước trong ít nhất 15 phút. Tháo bỏ quần áo dưới vòi sen và loại bỏ nhiễm bẩn. Xử lý hóa chất còn lại bằng cách đốt như đốt bằng nhiệt.

5.1.1  Hydro peroxit (H₂O₂) Gây chảy nước mắt, kích ứng với da, mũi và phổi.

5.1.2  Natri hydroxyt (NaOH). Gây hư hại với mắt và da. Nếu hít phải sẽ gây chảy nước mũi, kích ứng cổ họng và phổi. Phản ứng tỏa nhiệt với một lượng nước nhỏ.

5.1.3  Axit sunphuric (H₂SO₄). Phá hủy nhanh mô cơ thể, gây bỏng độ ba. Những tổn thương về mắt có thể gây mù lòa. Nếu hít phải có thể gây các cơn ho ở thanh quản, thường trong vòng 30 min. Có thể gây hại mô phổi với chứng phù thũng. 3 mg/m^3 sẽ gây hư hại với phổi. 1 mg/m^3 trong 8 h sẽ gây hư hại phổi hoặc với nồng độ cao hơn, gây tử vong. Phải cung cấp hệ thống thông gió để hạn chế hít phải. Phản ứng mạnh với kim loại và chất hữu cơ.

5.2  Hydro sunphua (H₂S). Khí dễ chảy, độc có mùi trứng thối. H₂S là chất cực độc và có thể gây suy sụp sức khỏe, hôn mê và gây tử vong trong vài giây nếu hít phải một hoặc vài lần ở nồng độ đủ. Nồng độ thấp gây kích ứng các màng nhầy và có thể gây buồn nôn, chóng mặt, đau đầu sau khi tiếp xúc.

...

...

...

6.1  Lấy mẫu. Hệ thống lấy mẫu được trình bày tại Hình 1 và các bộ phận được nêu ở phía dưới. Những thay đổi với hệ thống lấy mẫu được chấp nhận nếu kiểm tra tính năng hệ thống được đáp ứng (xem 8.5).

Hình 1 - Hệ thống lấy mẫu

6.1.1  Đầu lấy mẫu. Ống teflon, đường kính 6,4 mm (1/4 in.), được bọc tuần tự với dải sợi chịu nhiệt, băng chịu nhiệt được cao su hóa (nút ở một đầu), và băng dính chịu chiệt. Cặp nhiệt kế hoặc thiết bị đo nhiệt độ phù hợp khác cần phải được đặt giữa ống Teflon và dải sợi sao cho nhiệt độ có thể được giám sát để ngăn ngừa sự hóa mềm của đầu lấy mẫu. Đầu lấy mẫu cần được bọc trong thép không gỉ để tạo vững chắc trong ống khói. Một loạt linh kiện bằng thép không gỉ được đặt tại phía trước của ống để ngăn ngừa hơi ẩm và bụi đi vào giữa đầu lấy mẫu và bọc đầu lấy mẫu. Khuỷu Teflon 6,4 mm (1/4 in.) cần phải được gắn với lối vào của đầu lấy mẫu và mẩu ống 2,54 mm (1 in) làm bằng Teflon phải gắn tại đầu hở của khuỷu để cho phép lỗ của đầu lấy mẫu không đối diện với dòng bụi; điều này sẽ làm giảm lượng bụi rơi vào hệ thống lấy mẫu. Đầu lấy mẫu được mô tả tại Hình 2.

Hình 2 - Đầu lấy mẫu góc

6.1.2  Bàn chải của đầu lấy mẫu. Bàn chải có sợi bằng nylon với tay cầm được lồng vào ống Teflon 3.2 mm (1/8 in.) trong ống Teflon, ống Teflon cần phải đủ dài để trùm qua bàn chải đến chiều dài của đầu lấy mẫu.

6.1.3  Cái lọc bụi: bộ đỡ cái lọc Teflon 50 mm và Cái lọc Teflon có cỡ lỗ 1 μm đến 2 μm có bán sẵn. Giá đỡ cái lọc phải được giữ trong một hộp nóng ở nhiệt độ đủ cao để tránh ngưng tụ hơi nước. Nhiệt độ 121 °C (250 °F) là đủ cao khi thử nghiệm lò vôi dưới điều kiện xung quanh dưới đông lạnh.

6.1.4  Thiết bị lọc rửa SO₂. Ba bình hấp thụ 300 mL Teflon phân đoạn được nối với một dãy ống mềm có thành dày, ống Teflon. (Các bộ phận và ống hấp thụ có sẵn ở Savillex). Hai bình hấp thụ đầu tiên chứa 100 mL đệm xitrat và bình hấp thụ thứ ba được để khô từ đầu. Đầu chóp của ống được lồng vào dung dịch phải thắt lại có đường kính nhỏ hơn 3 mm (1/8 in.) và cần được nhúng đến độ sâu ít nhất 5 cm (2 in.)

...

...

...

6.1.6  Lò nung. Lò nung có kích thước đủ lớn để bao bọc buồng đốt của ống đốt với bộ điều chỉnh nhiệt độ có khả năng duy trì nhiệt độ tại 800 ± 100 °C (1472 ± 180 °F). Nhiệt độ vận hành lò cần phải được kiểm tra bằng cặp nhiệt kế để đảm bảo chính xác.

6.1.7  Bình hấp thụ peroxit, Mở khóa vòi, cảm biến nhiệt độ, ống làm khô, van, bơm, và áp kế. Tương tự như TCVN 11306 (EPA Method 6), 6.1.1.2, 6.1.1.4, 6.1.1.5, 6.1.1.6, 6.1.1.7, 6.1.1.8 và 6.1.2, ngoại trừ bộ sục khí của TCVN 11306 (EPA Method 6), 6.1.1.2 không yêu cầu.

6.1.8  Đồng hồ đo chân không: ít nhất đo 760 mm Hg (30 in. Hg).

6.1.9  Lưu lượng kế, hoặc tương đương, chính xác đến 5 % tại lưu lượng đã lựa chọn khoảng 2 L/min.

6.1.10  Máy đo thể tích. Máy đo khí khô có khả năng đo thể tích mẫu trong điều kiện lấy mẫu 2 L/min với độ chính xác 2 %.

6.2  Thu hồi mẫu. Bình polyetylen, 250 mL (một bình cho một mẫu).

6.3  Chuẩn bị và phân tích mẫu. Tương tự như TCVN 11306 (EPA Method 6), 6.3 ngoại trừ buret 10 mL với thang chia độ đến 0,05 mL được yêu cầu và máy đo quang phổ là không cần thiết.

7  Thuốc thử và dung dịch chuẩn

Ngoại trừ có các quy định khác, tất cả các thuốc thử sử dụng phải phù hợp với quy định kỹ thuật do có thẩm quyền. Nếu không có những quy định kỹ thuật như vậy, cần phải sử dụng thuốc thử cấp tốt nhất có thể.

...

...

...

7.1.1  Nước, tương tự như TCVN 11306,7.1.1.

7.1.2  Đệm xitrat. Hòa tan 300 g kali xitrat (hoặc 284 g natri xitrat) và 41 g axit citric khan trong 1 lít nước (200 mL cần cho từng phép thử). Điều chỉnh pH từ 5,4 đến 5,6 bằng kali xitrat hoặc axit citric, như được nêu.

7.1.3  Hydro peroxit, 3 phần trăm. Tương tự TCVN 11306 trong 7.1.3 (40 mL cần cho mỗi mẫu).

7.1.4  Khí kiểm tra độ thu hồi. Hydro sunphua (100 ppmv hoặc nhỏ hơn) trong nitơ, được bảo quản trong ống nhôm. Kiểm tra xác nhận nồng độ bằng Method 11 hoặc bằng sắc ký khí nếu thiết bị được hiệu chuẩn với ống thấm H₂S như được mô tả dưới đây. Đối với Method 11, độ lệch chuẩn tương đối cần phải không được vượt quá 5 phần trăm trên ít nhất ba lần chạy 20 min.

CHÚ THÍCH Cách khác, khí thu hồi hydro sulfua tạo ra từ thiết bị thấm hiệu chuẩn trọng lượng và được chứng nhận tại một số nhiệt độ vận hành thuận tiện có thể được sử dụng. Tốc độ thấm của thiết bị phải sao cho lưu lượng dòng khi pha loãng bằng 3 L/min, nồng độ H₂S trong khoảng của khí ống khói hoặc trong khoảng 20 phần trăm của chuẩn có thể được tạo ra.

7.1.5  Khí đốt. Khí có chứa ít nhất 50 ppb hợp chất khử lưu huỳnh và ít hơn 10 ppmv tổng hydrocacbon. Khi có thể được tạo ra từ hệ thống làm sạch không khí để làm sạch không khí xung quanh và bao gồm các bộ phận sau: bơm màng, ống làm khô bằng silica gel, ống than hoạt tính và thiết bị đo tốc độ dòng. Dòng từ bình chứa khí nén cũng có thể được chấp nhận.

7.2  Thu mẫu và phân tích. Tương tự như TCVN 11306, 7.2.1 và 7.3.

8  Lấy mẫu, lưu giữ, bảo quản và vận chuyển

8.1  Chuẩn bị hệ thống lấy mẫu

...

...

...

8.1.2  Đối với TCVN 11306 phần về hệ thống lấy mẫu, đo 20 mL hydro peroxit 3 phần trăm cho vào bình hấp thụ thứ nhất và thứ hai. Để bình hấp thụ thứ ba trống, và cho silica gel vào bình hấp thụ thứ tư. Cách khác, ống làm khô có silica gel có thể được dùng trong bình hấp thụ thứ tư. Duy trì trong lò oxy hóa tại 800 ± 100 °C (1472 ±180 °F). Đặt đá đã nghiền và nước xung quanh tất cả các bình hấp thụ.

8.2  Quy trình điều kiện hóa bộ lọc xitrat. Điều kiện hóa dung dịch lọc đệm xitrat bằng cách kéo khí ống khói qua bình hấp thụ teflon và đi qua tất cả các bộ phận khác của hệ thống lấy mẫu. Tốc độ sục rửa 2 L/min trong 10 min là đủ để đạt được trạng thái cân bằng. Sau khi bộ làm sạch xitrat đã được điều kiện hóa, lắp hệ thống lấy mẫu và tiến hành (tùy chọn) kiểm tra rò rỉ như quy định tại TCVN 11306, 8.2.

8.3  Thu thập mẫu tương tự như TCVN 11306, 8.3, ngoại trừ tốc độ lấy mẫu bằng 2 L/min (± 10 %) trong 1 h đến 3 h. Sau khi mẫu được thu thập, tháo đầu lấy mẫu ra khỏi ống khói và tiến hành (bắt buộc) kiểm tra rò rỉ trước thử nghiệm như được nêu tại TCVN 11306, 8.2. Sục rửa hệ thống lấy mẫu trong 15 min sau khi lấy mẫu không cần thực hiện. Sau mỗi lần lấy mẫu trong 3 h (hoặc sau khi lấy ba mẫu 1 h), tiến hành kiểm tra tính năng hệ thống (xem 8.5) để xác định hiệu suất thu hồi lưu huỳnh bị khử qua hệ thống lấy mẫu. Sau kiểm tra tính năng hệ thống này và trước thử nghiệm tiếp theo, xả và lau sạch đầu lấy mẫu bằng nước, thay thế cái lọc và thay bộ làm sạch xitrat (tùy chọn nhưng khuyến nghị nên thực hiện).

CHÚ THÍCH Trong TCVN 11306 (EPA Method 6), một thử nghiệm gồm 16 chất phân tích (dung dịch bơm) được thực hiện trong khoảng thời gian không ít hơn 3 h hoặc nhiều hơn 6 h. Đối với Method 16A nhất quán với Phương pháp 16, các điều sau đây có thể được sử dụng để đạt được thử nghiệm; (1) lấy ba mẫu 60 min hoặc (2) lấy một mẫu 3 h. (Ba phân tích trong một thử nghiệm).

8.4  Thu hồi mẫu. Tháo các bình hấp thụ. Chuyển định lượng các thành phần của bình hấp thụ của phần TCVN 11306 của hệ thống lấy mẫu vào bình polyetylen không rò rỉ để vận chuyển. Tráng ba bình hấp thụ và các ống nối bằng nước và gộp nước rửa vào bình chứa giống như vậy. Đánh dấu mức chất lỏng. Dán nhãn và ghi nhận dạng bình chứa mẫu.

8.5  Kiểm tra tính năng của hệ thống

8.5.1  Kiểm tra tính năng của hệ thống được thực hiện (1) Để xác nhận giá trị sử dụng của các bộ phận của hệ thống lấy mẫu và quy trình (trước khi thử: tùy chọn) và (2) để xác nhận tính hợp lệ của chế độ chạy thử (sau khi chạy thử).Tiến hành kiểm tra ngoài hiện trường trước khi thử gồm ít nhất hai mẫu (tùy chọn), và tiến hành một kiểm tra bổ sung sau cứ 3 lần phân tích 3 h hoặc sau 3 mẫu 1 h (bắt buộc).

8.5.2  Kiểm tra liên quan đến lấy mẫu một nồng độ đã biết H₂S và so sánh với nồng độ phân tích với nồng độ đã biết. Trộn khí kiểm tra độ thu hồi H₂S (7.1.4) và khí cháy trong hệ thống pha loãng như được trình bày ở Hình 3. Điều chỉnh lưu lượng dòng để có được nồng độ H₂S trong khoảng khí ống khói hoặc trong khoảng 20 % của khí chuẩn áp dụng và nồng độ oxy lớn hơn 1 % tại lưu lượng dòng tổng ít nhất 2.5 L/min (5,3 ft^3/hr). Sử dụng Công thức (3) để tính nồng độ của khí thu hồi tạo ra. Hiệu chuẩn lưu lượng dòng từ cả hai nguồn với đồng hồ đo lưu lượng bọt xà phòng sao cho nồng độ H₂S đã pha loãng có thể được tính chính xác.

...

...

...

8.5.3  Lấy mẫu 30 min, và phân tích theo đúng cách như đối với mẫu khí thải. Lấy mẫu qua đầu lấy mẫu của hệ thống lấy mẫu sử dụng ống đục lỗ hoặc một số thiết bị phù hợp khác mà sẽ đảm bảo cho việc lấy mẫu đại diện

8.5.4  Kiểm tra độ thu hồi phải được thực hiện ngoài hiện trường trước khi thay thế bộ lọc rửa SO₂ và cái lọc bụi và trước khi làm sạch đầu lấy mẫu. Sử dụng Công thức (4) (xem 12.5) để tính hiệu suất thu hồi. Báo cáo hiệu suất thu hồi với số liệu khí phát thải; không hiệu chính số liệu phát thải đối với hiệu suất thu hồi. Độ thu hồi mẫu bằng 100 % ± 20 % phải thu được đối với số liệu phát thải là được xác thực. Tuy nhiên, nếu hiệu suất thu hồi nằm không trong khoảng 100 % ± 20 % nhưng kết quả không ảnh hưởng đến tình trạng phù hợp hoặc không phù hợp của thiết bị bị tác động, người quản lý có thể quyết định chấp nhận kết quả của việc thử phù hợp.

9  Kiểm tra tính năng hệ thống

Điều

Biện pháp kiểm soát chất lượng

Hiệu ứng

8.5

Kiểm tra tính năng của hệ thống

Đảm bảo tính đúng đắn của các bộ phận của hệ thống lấy mẫu và quy trình phân tích

...

...

...

Kiểm tra rò rỉ thiết bị lấy mẫu và hiệu chuẩn

Đảm bảo chính xác phép đo lưu lượng khí ống khói, thể tích mẫu

10

Chuẩn hóa dung dịch chuẩn bari

Đảm bảo độ chụm của phép xác định thông thường

11.1

Chuẩn độ nhắc lại

Đảm bảo độ chụm của phép xác định chuẩn độ

10  Hiệu chuẩn

...

...

...

11  Quy trình phân tích

Kiểm tra sự mất mẫu và phân tích mẫu. Tương tự TCVN 11306, 11.1 và 11.2. với ngoại trừ sau: đối với lấy mẫu 1 h, lấy 40 mL phần mẫu thử, thêm 160 mL isopropanol 100 % và bốn giọt thorin.

12  Phân tích dữ liệu và tính toán

Trong tính toán, ít nhất giữ lại một chữ số thập phân ngoài số liệu thu được. Các con số được làm tròn sau tính toán cuối cùng.

12.1  Chữ viết tắt

C_TRS là nồng độ của TRS tính theo SO₂, dựa trên khí khô hiệu chính về điều kiện tiêu chuẩn, ppmv.

C_RG(act) là nồng độ thực tế của khí kiểm tra độ thu hồi (sau khi pha loãng), ppm.

C_RG(m) là nồng độ đo được của khí kiểm tra độ thu hồi, ppm;

CH₂S là nồng độ đã được xác thực của khí thu hồi H₂S;

...

...

...

P_bar là áp suất tại lỗ tới hạn đầu ra của đồng hồ đo khí khô, mm Hg (in. Hg);

P_std là áp suất chuẩn tuyệt đối, 760 mm Hg (29,92 in. Hg);

Q_H2S là lưu lượng dòng đã hiệu chuẩn của khí thu hồi H₂S, L/min;

Q_CG là lưu lượng dòng đã hiệu chuẩn của khí đốt cháy, L/min;

R là hiệu suất thu hồi đối với kiểm tra tính năng hệ thống, phần trăm;

T_m là nhiệt độ tuyệt đối của đồng hồ đo khí khô trung bình, °K (°R)

T_std là nhiệt độ tuyệt đối tiêu chuẩn, 293 °K (528 °R);

V_a là thể tích của phân mẫu chuẩn độ, mL;

V_m là thể tích của khí khô đo được bằng đồng hồ đo khí khô, lít (dcf);

...

...

...

V_soln là tổng thể tích của dung dịch có chứa mẫu sunphua dioxit, 100 mL;

V_t là thể tích dung dịch chuẩn độ bari perclorat được dùng cho mẫu, mL (trung bình của các chuẩn độ lặp lại).

V_tb là thể tích của dung dịch chuẩn độ bari perclorat được dùng cho mẫu trắng, mL;

Y là hệ số hiệu chuẩn đồng hồ đo khí khô.

32,03 là khối lượng đương lượng của sulfua đioxit, mg/mđlg

12.2  Thể tích khí mẫu khô, hiệu chỉnh về điều kiện tiêu chuẩn

                                      (1)

Trong đó: K₁ = 0,3855 °K/mm Hg đơn vị mét

= 17,65 °R/in.Hg đối với đơn vị Anh

...

...

...

                                                 (2)

Trong đó

12.4  Nồng độ của khí thu hồi trong kiểm tra tính năng hệ thống

                                                                    (3)

12.5  Hiệu suất thu hồi đối với kiểm tra tính năng hệ thống

R =                                                               (4)

13  Tính năng của phương pháp

13.1  Khoảng phân tích. Giới hạn phát hiện dưới là 0,1 ppmv SO₂ khi lấy mẫu tại 2 L/min (4,2 ft^3/hr) trong 3 h hoặc 0,3 ppmv khi lấy mẫu tại 2 L/min (4,2 ft^3/hr) trong 1 h. Giới hạn nồng độ trên của phương pháp vượt quá mức TRS thường gặp phải tại nhà máy giấy.

...

...

...

13.3  Độ chệch

13.3.1  Không có độ chệch được tìm thấy trong Method 16A liên quan đến TCVN 11306 trong một nghiên cứu độc lập tại một nồi hơi hồi lưu.

13.3.2  So sánh Method 16A với TCVN 11306 (EPA Method 6) tại lò vôi chỉ ra không có độ chệch trong Method 16A. Tuy nhiên, tính không ổn định của nguồn phát thải tác động bất lợi đến so sánh. Độ chụm của Method 16A tại lò vôi tương đương với độ chụm thu được tại lò hơi hồi lưu (13.2.1).

13.3.3  Độ lệch chuẩn tương đối bằng 2,7 và 7,7 % thu được đối với kiểm tra tính năng của hệ thống.

14  Phòng ngừa ô nhiễm

15  Quản lý chất thải

16  Quy trình thay thế

Như một quy trình thay thế cho quy trình được quy định ở 7.1.4, quy trình sau đây có thể được dùng để xác nhận nồng độ H₂S của khí kiểm tra độ thu hồi.

16.1  Tóm tắt.

...

...

...

16.2  Khoảng xác định.

 Quy trình được kiểm tra trong khoảng từ 5 ppmv đến 1500 ppmv.

16.3  Cản trở.

Không có chất cản trở được biết đến quy trình này khi được dùng để phân tích ống khí có chứa H₂S trong nitơ.

16.4  Độ chụm và độ chệch.

Phép thử phòng thử nghiệm đã cho thấy độ lệch chuẩn tương đối nhỏ hơn 3 %. Quy trình cũng chỉ ra không có độ chệch khi so sánh với phương pháp sắc ký khí được sử dụng ống thấm chứng nhận trọng lượng để hiệu chuẩn.

16.5  Thiết bị và các phụ kiện

16.5.1  Thiết bị lấy mẫu. Hệ thống lấy mẫu được trình bày trong Hình 4. Các bộ phận cấu thành được trình bày tại 16.5.1.1 đến 16.5.2.

...

...

...

16.5.1.1  Ống lấy mẫu. Ống Teflon (1/4 in.) nối với bộ điều chỉnh ống đến van lấy mẫu.

16.5.1.2  Van kim. Làm bằng thép không gỉ hoặc van kim Teflon để kiểm soát lưu lượng dòng của các khí đến bình hấp thụ.

16.5.1.3  Bình hấp thụ. Ba bình hấp thụ dung tích khoảng 100 mL được lắp đặt để cho phép việc bổ sung/thêm thuốc thử qua dòng khí đi vào. Bình hấp thụ cần được nối với nhau bằng bộ nối làm bằng thủy tinh hoặc Teflon không bị rò rỉ. Đáy của bình hấp thụ lắp vừa khít với bình thủy tinh tiêu chuẩn 24/25. Các mối nối là từ các bình hấp thụ nối hình cầu tiêu chuẩn 6,4 mm (1/4 in) được kéo dài khoảng 1 in. Khi lắp với nhau, đầu cuối của ống cần phải xấp xỉ khoảng 1,27 cm (1/2 in.) từ đáy. Bình hấp thụ thứ ba đóng vai trò làm chai nhỏ giọt.

16.5.1.4  Ống làm khô. Lưu lượng kế và áp kế, tương tự như Method 11, 6.1.5, 6.1.8 và 6.1.10.

16.5.1.5  Bộ điều chỉnh bình khí. Làm bằng thép không gỉ, để giảm áp suất dòng khi đi vào ống lấy mẫu teflon đến một mức an toàn

16.5.1.6  Đồng hồ đo bọt xà phòng. Hiệu chỉnh đối với 100 mL và 150 mL, hoặc hai đồng hồ đo bọt khí riêng biệt.

16.5.1.7  Lỗ tới hạn. Dùng cho đo tốc độ và thể tích. Lỗ tới hạn có thể được chế tạo ra theo 16.7.3 và phải được hiệu chuẩn như được quy định tại 16.12.4

16.5.1.8  Ống đong định mức, cỡ 50 mL.

16.5.1.9  Bình định mức, cỡ 1 L

...

...

...

16.5.1.11  Đồng hồ đo chân không. Tối thiểu đo được 20 in. Hg.

16.5.1.12  Đồng hồ bấm

16.5.2  Thu hồi và phân tích mẫu

16.5.2.1  Bình Erlenmeyer, cỡ 125 mL và 250 mL

16.5.2.2  Pipet, thể tích 2 mL, 10 mL, 20 mL và 100 mL.

16.5.2.3  Buret, cỡ 50 mL.

16.5.2.4  Bình định mức, cỡ 1 L.

16.5.2.5  Ống đong định mức, cỡ 50 mL.

16.5.2.6  Bình rửa.

...

...

...

16.6  Thuốc thử và dung dịch chuẩn.

Ngoại trừ có các quy định khác, tất cả các thuốc thử sử dụng phải phù hợp với quy định kỹ thuật được thiết lập bởi cơ quan có thẩm quyền. Nếu không có những quy định kỹ thuật như vậy, cần phải sử dụng thuốc thử cấp tốt nhất có thể.

16.6.1  Nước. Tương tự như Method 11, 7.1.3.

16.6.2  Dung dịch hấp thụ kẽm axetat. Hòa tan 20 g kẽm axetat trong nước, và pha loãng đến 1 L.

16.6.3  Dung dịch kali bi-iodat [KH(lO₃)₂], chuẩn 0.100N. Hòa tan 3,249 g KH(lO₃)₂ trong nước và pha loãng đến 1 L.

16.6.4  Dung dịch natri thiosunphat (Na₂S₂O₃), chuẩn 0,1 N. Tương tự như Method 11, 7.3.2. Chuẩn hóa theo 16.12.2.

16.6.5  Dung dịch Na₂S₂O₃, Chuẩn 0,01 N. Dùng pipet lấy 100,0 mL Dung dịch Na₂S₂O₃ 0,1 N vào bình định mức 1 L và pha loãng đến vạch mức bằng nước.

16.6.6  Dung dịch iot, 0,1 N. Tương tự Method 11, 7.2.3

16.6.7  Dung dịch chuẩn iot, 0,01 N. Tương tự Method 11, 7.2.4. Chuẩn hóa theo 16.12.3.

...

...

...

16.6.9  Dung dịch chỉ thị hồ tinh bột. Cho 5 g tinh bột (khoai tây, khoai dong hoặc hòa tan), thêm một ít nước lạnh và nghiền trong cối đến thành bột nhão. Rót vào 1 L nước sôi, khuấy và để lắng qua đêm. Sử dụng dung dịch nổi trong. Bảo quản với 1,25 g axit salixylic, 4 g kẽm clorua hoặc kết hợp 4 g natri propionat và 2 g natri azid trên lít hoặc dung dịch hồ tinh bột. Một số hồ tinh bộ thay thế có bán sẵn là đáp ứng các yêu cầu.

16.7  Quy trình thử trước

16.7.1  Lựa chọn thể tích mẫu khí. Quy trình này đã được xác nhận là đúng đối với ước tính thể tích của mẫu khí bình chức cần khi nồng độ H₂S trong khoảng từ 5 ppmv đến 1500 ppmv. Khoảng thể tích mẫu đã được lựa chọn để đảm bảo từ tiêu thụ 35 % đến 60 % 20 mL dung dịch iodin 0,01 N (do vậy đảm bảo chất chuẩn độ Na₂S₂O₃ 0,01 N của khoảng 7 mL đến 12 mL). Thể tích mẫu đối với các nồng độ H₂S khác nhau có thể được ước tính bằng cách chia ppm-lit mong muốn đối với khoảng nồng độ đã đưa ra cho nồng độ H₂S được nhà sản xuất công bố. Ví dụ, đối với phân tích khí bình chứa có chứa khoảng 10 ppmv H₂S, thể tích mẫu tối ưu bằng 65 L (650 ppm-lit/10 ppmv). Đối với phân tích khí bình chứa có chứa khoảng 1000 ppmv H₂S, thể tích mẫu tối ưu là 1 L (1000 ppm-lit/1000 ppmv).

Nồng độ H₂S khí bình chứa (ppmv)

Thể tích mong muốn (ppm - lít)

5 đến < 30

650

30 đến < 500

800

...

...

...

1000

16.7.2  Lựa chọn lưu lượng lỗ tới hạn. Bảng sau đây chỉ ra khoảng lưu lượng mẫu được mong đợi để đảm bảo bẫy H₂S trong dung dịch hấp thụ. Độ lệch nhỏ so với khoảng này sẽ không ảnh hưởng lên nồng độ đo được.

Nồng độ H₂S khi bình chứa (ppmv)

Lưu lượng tới hạn tại miệng ống

5 đến 50 ppmv

1500 ± 500

50 đến 250 ppmv

500 ± 250

250 đến 1000 ppmv

...

...

...

> 1000 ppmv

75 ± 25

16.7.3  Cấu tạo lỗ tới hạn. Lỗ tới hạn của lưu lượng mong muốn có thể được chế tạo bằng cách lựa chọn ống đục lỗ của chiều dài mong muốn và nối với 1/16 in x 1/4 in (0,16 cm x 0,64 cm) giảm bớt linh kiện với cả hai đầu chóp. Đường kính trong và chiều dài của ống đục lỗ cần thiết để thu được lưu lượng cụ thể được nêu dưới đây.

Ống (đường kính ngoài in.)

Ống (đường kính trong in.)

Độ dài (in)

Tốc độ dòng (mL/min)

Số Catalog Altech

1/16

...

...

...

1,2

85

301430

1/16

0,01

3,2

215

300530

1/16

...

...

...

1,2

350

300530

1/16

0,02

1,2

1400

300230

16.7.4  Xác định lưu lượng lỗ tới hạn. Nối lỗ tới hạn với hệ thống lấy mẫu như Hình 4 nhưng không có ống H₂S. Nối đồng hồ đo trong hệ thống ống với bình hấp thụ thứ nhất. Bật bơm và điều chỉnh van để cho số đọc khoảng một nửa áp suất không khí. Đọc số ghi tại đồng hồ đo. Tăng từ từ chân không đến khi đạt được lưu lượng ổn định, và ghi lại số đọc này là áp suất chân không tới hạn. Lưu lượng đo được chỉ ra lưu lượng tới hạn dự kiến của lỗ tới hạn. Nếu lưu lượng này nằm trong khoảng như ở 16.7.2, tiến hành hiệu chuẩn lỗ tới hạn theo 16.12.4.

...

...

...

Thời gian lấy mẫu xấp xỉ =

Thể tích tối ưu

Lưu lượng của ống tới hạn

16.8  Thu mẫu

16.8.1  Nối ống Teflon, đầu chia Teflon và lưu lượng kế với van kim kiểm soát dòng như Hình 4. Thông gió lưu lượng kế tới tự xả khí. Nút đầu mở của đầu chia. 5 min đến 10 min trước khi lấy mẫu, mở van của bình chứa trong khi giữ van kim kiểm soát dòng đóng. Điều chỉnh áp suất phân phối đến 20 psi. Mở van kim từ từ cho đến khi đồng hồ chỉ lưu lượng dòng khoảng 50 mL đến 100 mL trên lưu lượng lỗ tới hạn được dùng trong hệ thống.

16.8.2  Lấy 50 mL dung dịch axetat vào hai bình hấp thụ, nối chúng và bình thứ ba rỗng (chai nhỏ giọt) và phần còn lại của thiết bị như Hình 4. Đảm bảo rằng khớp nối thủy tinh nhám kín khí. Bình hấp thụ có thể ổn định dễ dàng bằng cách sử dụng một hộp giấy bìa nhỏ trong đó có ba lỗ được khoét, như làm giá đỡ. Nối ống mẫu Teflon với bình hấp thụ thứ nhất. Phủ lên bình hấp thụ bằng một tấm vài hoặc plastic tối màu để bảo vệ dung dịch hấp thụ khỏi ánh sáng trong quá trình lấy mẫu.

16.8.3  Ghi lại nhiệt độ và áp suất không khí. Chú ý lưu lượng dòng khí qua lưu lượng kế. Mở đầu đóng của đầu chia. Nối ống lấy mẫu với đầu chia, đảm bảo nối kín khí. Khởi động bơm lấy mẫu và đồng hồ bấm đồng thời. Chú ý giảm lưu lượng dòng qua vượt quá lưu lượng kế. Việc giảm này cần bằng với lưu lượng dòng đã biết của ống tới hạn được dùng. Tiếp tục lấy mẫu với khoảng thời gian được xác định tại 16.7.5

16.8.4  Khi lấy mẫu được hoàn tất, tắt bơm và đồng hồ bấm. Ngắt đường lấy mẫu từ đầu chia và nút lại. Đóng van kim sau đó van của bình chứa. Ghi lại thời gian lấy mẫu.

16.9  Phân tích mẫu trắng. Trong khi mẫu được lấy, tiến hành phân tích mẫu trắng như sau: lấy bình Erlenmeyer 250 mL, thêm 100 mL dung dịch kẽm axetat, 20,0 mL dung dịch iôt 0,01 N và 2 mL dung dịch HCI. Vừa khuấy vừa chuẩn độ bằng Na2S2O3 0,01 N cho đến khi dung dịch màu vàng nhạt. Thêm hồ tinh bột và bắt đầu chuẩn độ cho đến khi màu xanh biến mất. Phân tích mẫu trắng với từng mẫu, như hiệu chuẩn mẫu trắng được quan sát thay đổi trong một ngày.

...

...

...

16.10  Phân tích mẫu.

Xử lý mẫu tương tự như xử lý mẫu trắng. Trước khi gỡ ống từ đáy của bình hấp thụ, thêm 20 mL dung dịch iôt 0,01 N qua các ống của bình hấp thụ giữ dung dịch kẽm axetat, chia chúng thành hai (thêm khoảng 15 mL vào bình hấp thụ thứ nhất và đợi vài giây). Thêm 2 mL dung dịch HCI qua ống, chia chúng như với dung dịch iôt. Ngắt đường ống lấy mẫu, và bảo quản bình hấp thụ trong 30 min. Tại điểm kết thúc của 30 min, tráng ống của bình hấp thụ đến đáy bình hấp thụ. Không chuyển các thành phần của bình hấp thụ vào bình định mức bởi vì việc này có thể làm mất iôt và gây ra độ chệch dương.

16.11  Hiệu chuẩn ống tới hạn trước thử nghiệm.

Tiến hành hiệu chuẩn ống tới hạn trước thử nghiệm sử dụng quy trình hiệu chuẩn như trình bày tại 16.12.4. Nếu Q_std thu được trước và sau thử nghiệm sai khác quá 5 %, loại bỏ mẫu; nếu không, tiến hành tính toán.

16.12  Hiệu chuẩn và chuẩn hóa

16.12.1  Lưu lượng kế và áp kế. Tương tự Method 11, 10.1.3 và 10.1.4.

16.12.2  Dung dịch Na₂S₂O₃, 0,1 N. Chuẩn hóa dung dịch Na₂S₂O₃ 0,1 N như sau: Cho vào 80 mL nước, khuấy liên tục, thêm 1 mL H₂SO₄ đậm đặc, 10,0 mL KH(IO₃)₂ 0,100 N và 1 g kali iodua. Chuẩn độ ngay bằng Na₂S₂O₃ 0,1 N cho đến khi dung dịch vàng nhạt. Thêm 3 mL dung dịch hồ tinh bột, và chuẩn độ đến màu xanh lam vừa biến mất. Lặp lại chuẩn độ cho đến khí phân tích lặp lại thống nhất trong khoảng 0,05 mL. Lấy thể tích trung bình của Na₂S₂O₃ tiêu tốn để tính độ chuẩn đến ba chữ số thập phân theo Công thức (5).

16.12.3 Dung dịch iốt, 0,01 N. Chuẩn hóa dung dịch iốt 0,01 N như sau: Dùng pipet lấy 20,0 mL dung dịch iốt 0,01 N vào bình Erlenmeyer 125 mL. Chuẩn độ với dung dịch Na₂S₂O₃ 0,01 N cho đến khi dung dịch có màu vàng nhạt. Thêm 3 mL dung dịch hồ tinh bột, và chuẩn độ đến màu xanh lam vừa biến mất. Nếu độ chuẩn của iốt đã thử không bằng 0,010, thêm vài mL dung dịch iốt 0,1 N nếu độ chuẩn thấp, hoặc vài mL nước nếu cao, và chuẩn hóa lại. Lặp lại chuẩn độ cho đến khi các giá trị lặp lại thống nhất/bằng 0,05 mL. Lấy thể tích trung bình của Na₂S₂O₃ tiêu tốn để tính độ chuẩn đến ba chữ số thập phân theo Công thức (6).

16.12.4  Lỗ tới hạn. Hiệu chuẩn lỗ tới hạn sử dụng hệ thống lấy mẫu như trình bày Hình 4 nhưng không có bình H₂S và lưu lượng kế. Nối đồng hồ đo bọt xà phòng với ống Teflon được nối với bình hấp thụ thứ nhất. Bật bơm, và điều chỉnh van kim cho đến khi áp suất chân không cao hơn áp suất tới hạn được xác định tại 16.7.4. Ghi thời gian cần thiết đối với lưu lượng khí bằng thể tích đồng hồ đo bọt xà phòng (sử dụng lưu lượng kế bọt xà phòng 100 mL với lưu lượng khí thấp hơn 100 mL/min, nếu không sử dụng đồng hồ đo bọt xà phòng 500 mL). Thực hiện ba lần, và ghi lại số liệu được liệt kê tại Bảng 1. Sử dụng các số liệu này để tích lưu lượng dòng của lỗ tới hạn.

...

...

...

16.13.1  Chữ viết tắt

B_wa là phần hơi nước trong không khí trong quá trình hiệu chuẩn lỗ tới hạn.

C_H2S là nồng độ H₂S trong khí bình chứa, ppmv

M_a là khối lượng phân tử của không khí bão hòa tại nhiệt độ bình hấp thụ, g/g-mol.

M_s là khối lượng phân tử của khí lấy mẫu (ni tơ) bão hòa tại nhiệt độ bình hấp thụ, g/g-mol.

CHÚ THÍCH Đối với phép thử tiến hành trong phòng thử nghiệm khi nhiệt độ bình hấp thụ là 25 °C, M_a = 28,5 g/g-mol và M_s = 27,7 g/g-mol).

N_l là nồng độ chuẩn của dung dịch chuẩn iôt (0,01 N), g-eq/L

N_T là nồng độ chuẩn của dung dịch chuẩn Na₂S₃O₃ (0,01 N), g-eq/L;

...

...

...

P_std là áp suất chuẩn tuyệt đối, 760 mm Hg.

Q_std là lưu lượng thể tích trung bình đi qua lỗ tới hạn, L/min;

T_amb là nhiệt độ không khí xung quanh tuyệt đối, °K;

T_std là nhiệt độ chuẩn tuyệt đối, 293 °K;

θ_s là Thời gian lấy mẫu, min

θ_sb là thời gian đối với phép đo lưu lượng dòng bằng dụng cụ đo bọt xà phòng, min;

V_m(std): là Thể tích khí mẫu đo đước bằng lỗ tới hạn, được hiệu chính về điều kiện tiêu chuẩn, L.

V_sb là thể tích khí đo được bằng lưu lượng kế bọt xà phòng, mL;

V_sb(std) là Thể tích khí khô đo được bằng lưu lượng kế bọt xà phòng, được hiệu chính về điều kiện tiêu chuẩn, lít.

...

...

...

V_T là thể tích dung dịch chuẩn Na₂S₂O₃ (0,01 N) đã dùng, mL.

V_TB là Thể tích dung dịch chuẩn Na₂S₂O₃ (0,01 N) đã dùng cho mẫu trắng, mL;

16.13.2  Độ chuẩn của dung dịch Na₂S₂O₃ (0,1 N)

N_T =

1

mLNa₂S₂O₃ đã tiêu thụ

16.13.3  Độ chuẩn của dung dịch chuẩn iôt (0,01 N).

                                                                               (6)

16.13.4  Thể tích khí mẫu

...

...

...

16.13.5  Nồng độ của H₂S trong bình khí

                                                               (8)

Bảng 2 - Dữ liệu hiệu chuẩn lỗ tới hạn

Ngày:_______________________________________________  

ID lỗ tới hạn: ________________________________________

Thể tích đồng hồ đo bọt xà phòng, V_sb_______ lit

Thời gian, θ_sb

Lần chạy 1 _______ min ______ sec

Lần chạy 2 _______ min ______ sec

...

...

...

Trung bình _______ min ______ sec

Chuyển đổi giây sang phút:

Thời gian = min +  __ sec/60 =  _____ min

Áp suất trên áp kế, P_bar =  ____ mm Hg

Nhiệt độ không khí xung quanh, t_amb = 273+ ___  oC =___ oK = ____  mm Hg (con số này xấp xỉ 0.4 lần áp suất trên áp kế).

Bơm chân không

= --------------------------------  Ldư

...

...

...

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] American Public Health Association, American Water Works Association, and Water Pollution Control Federation. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Washington, DC. American Public Health Association. 1975. pp. 316-317.

[2] American Society for Testing and Materials. Annual Book of ASTM Standards. Part 31: Water, Atmospheric Analysis. Philadelphia, PA. 1974. pp. 40-42.

[3] Blosser, R.O. A Study of TRS Measurement Methods. National Council of the Paper Industry for Air and Stream Improvement, Inc., New York, NY. Technical Bulletin No. 434. May 1984.14 pp.

[4] Blosser, R.O., H.S. Oglesby, and A.K. Jain. A Study of Alternate SO2 Scrubber Designs Used for TRS Monitoring. A Special Report by the National Council of the Paper Industry for Air and Stream Improvement, Inc., New York, NY. July 1977.

[5] Curtis, F., and G.D. McAlister. Development and Evaluation of an Oxidation/Method 6 TRS Emission Sampling Procedure. Emission Measurement Branch, Emission Standards and Engineering Division, U S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC 27711. February 1980.

[6] Gellman, I. A Laboratory and Field study of Reduced Sulfur Sampling and Monitoring Systems. National Council of the Paper Industry for Air and stream Improvement, Inc., New York, NY. Atmospheric Quality Improvement Technical Bulletin No. 81. October 1975.

[7] Margeson, J.H., J.E. Knoll, and M R. Midgett. A Manual Method for TRS Determination. Source Branch, Quality Assurance Division, U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC 27711.

...

...

...

[9] National Council of the Paper Industry for Air and Stream Improvement. Wet Chemical Method for Determining the H2S Concentration of Calibration Cylinder Gases. Technical Bulletin Number 450. New York, NY. January 1985. 23 pp.

[10] National Council of the Paper Industry for Air and stream Improvement. Modified Wet Chemical Method for Determining the H2S Concentration of Calibration Cylinder Gases. Draft Report. New York, NY. March 1987. 29 pp.