Yıldız Teknik Üniversitesi Çağdaş, Öncü, Yenilikçi

Transkript

1

2 Aktif Örnekleme Sistemleri Havanın fiziksel veya kimyasal toplama ortamına çekilebilmesi için elektrik enerjisine ihtiyaç duyulur. Örnekler uygun aktif örnekleme cihazı ile toplandıktan sonra laboratuarda analiz edilir. Örneklenen hava hacmi, saatlik ve günlük ortalama konsantrasyonların belirlenmesi için yeterli olmalıdır.

3 Toplama Mekanizmaları Absorbsiyon, Adsorbsiyon, Impaction (partikül boyutuna göre seçimli toplama), Filtrasyon, Difüzyon, Kimyasal reaksiyon veya bunların bir arada bulunması șeklinde olabilir.

4 TPM ve yarıuçucu organik bileșiklerin aktif örneklenmesi Yüksek hacimli örnekleyici Örnekleme modülü

5 Örnekleme aparatları Cam yünü ya da kuartz filtre kağıtları toplam partikül madde (TPM) örneklemesi için kullanılır. Poliurethanköpük (PUF) gaz fazında bulunan yarıuçucu organik bileșiklerin örneklenemsi için kullanılır.

6 SO 2, NO 2, O 3 için aktif örnekleyiciler Aktif örnekleyiciler, rölatif olarak basit ve ucuz olup SO2, NO2, O3 ölçümleri için yaygın olarak kullanılırlar. Absorplama çözeltisi içinde kimyasal reaksiyon veya Kimyasal olarak șartlandırılmıș filtreler üzerinde kimyasal reaksiyonlar sistemin temel çalıma prensibini olușturur.

7 SO 2 İÇİN AKTİF ÖRNEKLEME METODLARI Asidimetrik yöntem (Absorpsiyon mekanizması) İyon kromatografik yöntem (Absorpsiyon mekanizması) Pararosanilin Yöntemi Thorin yöntemi (Absorpsiyon mekanizması) Spektrofotometrik tayin yapılır. Uygun kimyasal enjekte edilmiș filtre yöntemi.

8 AsidimetrikYöntem Kükürt dioksit, seyreltik hidrojen peroksit çözeltisinde absorblanır ve sülfirik aside yükseltgenir. Olușan ürünün asitliliği, standart alkali kullanılarak, genellikle sodyum tetraboratla titre edilerek hesaplanır. Bu yöntem ayrıca hidrojen peroksit, net asidite veya kuvvetli asidite yöntemi olarak da bilinir. Yöntem çok kolay olup yaygın olarak kullanılmaktadır. Ölçülen toplam asitliliktir. Ortamda amonyak veya diğer alkali bileșikler bulunması halinde,bunlar da asitleri nötralize ederek, sonuçların düșük olmasına sebep olur.

9 Örnek Problem: Bir hava kirliliği ölçüm istasyonunda içerisinde 1000 ml 0.3 M hidrojen peroksit (H 2 O 2 ) bulunan bir reaktörden (yıkama șișesi) 2 m3 hava geçirildiği ölçülmüș ve müteakiben reaktördeki tüm hidrojen peroksit 0.01 N sodyum karbonat (Na 2 CO 3 ) ile titre edilmiștir. a)titrasyonda 6.2 ml sodyum karbonat kullanıldığına göre bu istasyondaki günlük ortalama kükürt dioksit konsantrasyonunu mikrogram/metreküp cinsinden bulunuz. b) Hava Kalitesi Değerlendirme Ve Yönetimi Yönetmeliği ne göre 1. uyarı eșiği 500 olduğunu göz önüne alarak bu istasyondaki hava kirliliğinin boyutunu Uyarı eșiği açısından değerlendiriniz. C) Kükürt dioksidin canlılar üzerindeki zarar eșiği 30 ve toksik etki bașlama eșiği 100 kabul edreke her iki durum için yorumlama yapınız. Çözüm: Bu problemi șu formulü kullanarak çözebiliriz. Burada N= titrasyon çözeltisinin normalitesi, = titrasyon çözeltisinin sarfedilen miktarı (ml), = Kükürdün eșdeğer ağırlığı, = reaktörden geçen hava (m 3 cinsinden) a) = = 992 b) kademe uyarı eșiğini așmıștır. c) Zarar olușturma eșiğini 33 kat, toksik etki olușturma eșiğini yaklașık 10 kat așmıștır. Çok yüksek bir konsantrasyondur. Bu ölçüm günlük ortalama değerleri verdiğine göre anlık değerler daha yüksektir.

10 PararosanilinYöntemi Kükürt dioksit, dikloro-sülfit-merkürat kompleksi olușturmak üzere sodyum tetrakloromerkürat ile reaksiyona girer. Kompleks, asitlendirilmiș pararosanilin hidroklorür ve formaldehit ilave edildiğinde, mor renge dönüșür. Renkli çözeltinin absorbansı, dalga boyu yaklașık 550 nm. olan bir UV spektrofotometrede veya kolorimetrede ölçülür. Örneklenmiș hava içindeki ortalama kükürt dioksit miktarı, kalibrasyon gaz karıșımları kullanılarak hazırlanan kalibrasyon eğrisi yardımı ile hesaplanır.

11 NO 2 ölçüm yöntemleri NOx örneklenmesi için Alkali çözelti Kimyasal madde eklenmiș edilmiș cam boncuklar Sinterlenmiș cam diskler kullanılır. Konsantrasyonlar, N-(1-naftil)-etilen diamin dihidroklorür (NEDA) ile kolorimetrik reaksiyon sonucunda tayin edilir.

12 NO 2 örnekleme yöntemleri 1. Saltzman (ISO) Yöntemi Sülfanilik asit ve NEDA çözeltisi kullanılır. Kolorimetrik veya spektrofotometrik tayin yapılır. 2. TGS-ANSA Yöntemi Trietanolamin, guaiacol (o-methoxiyphenol) ve sodyum metabisülfit içeren absorblama çözeltisi kullanılır. Spektrofotometrik tayin yapılır. 3. Solid Film Sorbent Yöntemi Azot dioksit, potasyum iyodür ve sodyum arsenit ile kaplanmıș cam boncuklar üzerinde nitrit olarak toplanır. Fotometrik tayin yapılır.

13 Griess-SaltzmanYöntemi Azot dioksit, sülfanilik asit ve NEDA ile koyu renkli azo boyası olușturmak üzere reaksiyon verir. Reaktif çözeltinin konsantrasyonu, kolorimetrik veya spektrofotometrik olarak ölçülür. Bu yöntem, numunelerin toplanması için rölatif olarak daha basit ve ucuz aparatları gerektirir. Yöntem, 1-2 saat gibi kısa örneklem periyotları için, hemen analiz yapmak koșulu ile yeteri kadar güvenilirdir.

14 TGS-ANSA Yöntemi Hava numunesi; hava giriși ve trietanolamin, guaiacol (o-methoxiyphenol) ve sodyum metabisülfit içeren absorblama çözeltisinden geçirilir. Örneklem sırasında olușan sülfanilamid ve 8- anilin-1-naftalensülfonik asitin amonyum tuzunun reaksiyonu sonucu olușan nitrit iyonlarının konsantrasyonları, spektrofotometrik olarak 550 nm. de tayin edilir.

15 Solid film SorbentYöntemi Azot dioksit, potasyum iyodür ve sodyum arsenit ile kaplanmıș cam boncuklar üzerinde nitrit olarak toplanır. Toplanan örnekler, ekstrakte edilerek çözelti haline dönüștürülür. Konsantrasyonlar, N-(1-naftil)-etilendiamin ve sülfanilik asit kullanılarak, kırmızı azo boyasına dönüșen reaksiyon sonunda fotometrik olarak tayin edilir.

16 Yöntemin Avantajları Çözelti kaybının olmamasıdır Tüplerin hazırlanmasının kolay olması, Büyük hacimlerde gazın etkin bir șekilde tutulabilmesi. Analiz edilecek maddenin kolayca ve tamamen desorbe edilebilmesi. Örnekleyici, çok kısa örneklem periyotları (20-30 dk. gibi) ve uzun süreler için (24 saat) hazırlanabilir ve yeniden kullanılabilir.

17 Ozon (O3) örnekleme ve analiz En yaygın aktif örneklem yöntemi, Neutral Buffered Potassium Iodide (NBKI) yöntemidir. Ozon, potasyum iyodür ile iyot açığa çıkararak reaksiyona girer ve spektrofotometrik olarak tayin edilir. İyot kompleksi zaman içinde bozulduğu için, hızla analiz edilmelidir. Havada mevcut olan NO2, SO2, Cl2, peroksitler ve diğer oksitleyici ve indirgeyici kimyasallar reaksiyonu etkilemektedir. SO2, hava giriși sırasında krom trioksit impregne edilmiș cam elyaf filtrelerkullanılarak uzaklaștırılabilir.

18 Otomatik Ölçüm SOx, NOx, CO, O3 ölçümleri analizörlerle otomatik olarak da yapılmaktadır. Farklı prensiplere göre çalıșan analizörler kullanılmaktadır.

19 SO x analizör çalıșma prensibi UV floresans yöntemi Alev iyonizasyon yöntemi Elektriksel iletkenlik Kulonmetre yöntemi UV Floresans SO2 ve H2S analizörü

20 NOX analizör çalıșma prensibi Kimyasal ıșıma yöntemi Saltzman yöntemi (Absorpsiyometri)

21 CO analizörleri çalıșma yöntemleri Non-Dispersive Infrared Absorbsiyon Yöntemi Gaz filtresi korelasyon yöntemi Sabit Potansiyelde Elektroliz Yöntemi

22 O 3 analizörleri çalıșma yöntemleri Ultraviyole Fotometrik Yöntem Kimyasal Ișıma (Chemiluminescence) Yöntemi Absorbsiyonmetri Kulonmetri Ultraviyole fotometrik yönteme göre çalıșan Ozon anlizörü

23 Toplam Hidrokarbonlar Atmosferik hava içindeki hidrokarbonlar çok sayıda hidrokarbonun komplike bir karıșımıdır. Bu maddeler arasında metan yaklașık olarak 1.7 ppm seviyesindedir. Metan sera etkisine neden olan gazlardan birisi olarak önemlidir. Ancak fotokimyasal reaksiyonlara girmez.

24 Hidrokarbonlar, direkt olarak metan ve diğer hidrokarbonları ölçmek için otomatik GC kullanılarak ölçülebilir veya metan dıșında HC yakılması için ayırma yöntemi ile ölçülür. Her yöntemde, H2 alev dedektörü kullanılır. H2 tüpü veya H2 jeneratörü gerekir. Y

25 THC için Otomatik Ölçüm Yöntemi Alev iyonizasyonu dedektörü yöntemi kullanılır. Alev iyonizasyonu dedektörleri (FID), gaz kromatografik bir yöntemle organik maddelerin tayininde geniș çapta kullanılmaktadır. Burada, hidrojen alevi içerisinde, hidrokarbon iyonize olarak,hidrokarbon konsantrasyonu elde edilir ve olușan mevcut iyonlar ölçülür.

26 Metan Dıșı Hidrokarbonlar İçin Otomatik Yöntem Seçici yakma yöntemi Örneklem havası içerisindeki NMHC (Non metan hidrokarbon) konsantrasyonunu ölçmek için ayrı ayrı metan (yanması zordur) ve NMHC larının yanma karakteristiklerini kullanır. THC ve metan yanma kanalları kullanılır. İki ölçüm arasındaki farktan NMHC konsantrasyonu hesaplanarak elde edilir.

27

28 Hava Kalitesinin Korunması Yönetmeliği. Resmi Gazete, (1986)., Sayı: Isınmadan Kaynaklanan Hava Kirliliğinin Kontrolü Yönetmeliği, Resmi Gazete (2005) Sayı:25699 Endüstri Tesislerinden Kaynaklanan Hava Kirliliğinin Kontrolü Yönetmeliği, Resmi Gazete (2006) Sayı:26236 Hava Kalitesi Değerlendirme ve Yönetimi Yönetmeliği Resmi Gazete (2008) Sayı: (D. Karadavut; Z. N. Ersoy ve Diğ.) Hava Kirliliğinin Bitkiler Üzerindeki etkileri Ders Notları ( Y. Nuhoğlu) ww.google.com.tr Y