Giáo trình Hóa học trong kỹ thuật và khoa học môi trường - Chương 6: Khói quang hóa

Nội dung text: Giáo trình Hóa học trong kỹ thuật và khoa học môi trường - Chương 6: Khói quang hóa

1. Nội dung 2 Khói quang hóa 6.1. Giới thiệu tổng quan về sự hình thành khói quang hóa 6.2. Sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa 6.3. Các phản ứng hình thành khói quang hóa của các hợp chất hữu cơ trong khí quyển 6.4. Các sản phẩm vô cơ từ khói quang hóa 6.5. Ảnh hưởng của khói quang hóa
2. 6.1. Tổng quan về sự hình thành khói quang hóa 4 Khói quang hóa (photochemical smog )
3. 6.2. Sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa 6 Phát thải từ xe cộ . Động cơ đốt trong của xe cộ sinh ra nhiều hydrocarbon và NOx, 2 thành phần chính tạo ra khói quang hóa. . Nguồn phát sinh hydrocarbon từ ôtô: Fuel tank (15 % of hydrocarbons Carburetor from evaporation) Exhaust (65% of Crankcase (20% of hydrocarbons produced) hydrocarbons produced)
4. 6.2. Sự phát thải khói xe hình thành khói quang hóa 8 Phát thải hydrocarbon . Buồng đốt của động cơ đốt trong do được làm mát nên sát thành buồng (vài chục µm) có nhiệt độ thấp . Hydrocarbon cháy không hoàn toàn . Nếu không điều chỉnh đúng cách → tăng phát thải. . Động cơ turbine không bị vấn đề này vì luôn nóng
5. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 10 Nồng độ các chất trong không khí trong ngày M 4 A.M 8 A.M. N 4 P.M. 8 P.M. M
6. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 12 Phản ứng quang hóa của methane NO2 + hν → NO + O • • CH4 + O → H3C + HO • + • H3C O2 + M (N2 hoặc O2) → H3COO + M • • CH4 + HO → H3C + H2O • • H3COO + NO → H3CO + NO2 • H3CO + O3 → nhiều sản phẩm khác nhau • • H3CO + O2 → CH2O + HOO • H3COO + NO2 + M → CH3OONO2 + M H2CO + hν → các sản phẩm quang phân ly
7. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 14 Các phản ứng quang hóa 1. Phản ứng quang hóa cơ bản 2. Phản ứng với oxy 3. Sự tạo thành các gốc hữu cơ tự do từ hydrocarbon 4. Phản ứng dây chuyền, phân nhánh và kết thúc
8. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 16 3. Sự tạo thành các gốc hữu cơ tự do từ hydrocarbon O + RH → R• + các sản phẩm khác • O3 + RH → R + các sản phẩm khác 4. Phản ứng dây chuyền, phân nhánh và kết thúc • NO + ROO → NO2 + các sản phẩm khác • NO2 + R → sản phẩm (PAN, ) . Phản ứng sau thường là phản ứng kết thúc vì NO2 đã được cố định trong PAN
9. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 18 Các chất oxy hóa trong khói quang hóa . Được tính bằng khả năng oxy hóa iodide (I-) thành iodine (I2) . Chất oxy hóa hình thành từ phản ứng hydrocarbon và NOx dưới ánh sáng UV chủ yếu là ozone, ngoài ra còn có H2O2, organic peroxide (ROOR'), organic hydroperoxide (ROOH), peroxyacetyl nitrate (PAN) và peroxybenzoyl nitrate (PBN) PAN PBN
10. 6.3. Phản ứng hình thành từ các hợp chất hữu cơ 20 Độ phản ứng của các chất hữu cơ và CO với gốc OH•
11. 6.5. Ảnh hưởng của khói quang hóa 22 Ảnh hưởng đến sức khỏe và sự thoải mái của con người . Ozone ở 0.15 ppm gây ho, khò khè, co thắt phế quản, và kích ứng hệ hô hấp ở người khỏe mạnh . Các hợp chất peroxyacyl nitrate có tính oxy hóa và aldehyde trong khói quang hóa gây kích ứng mắt
12. 6.5. Ảnh hưởng của khói quang hóa 24 Gây hư hại vật liệu . Cao su có ái lực cao với ozone nên bị nứt và hư hỏng
13. 6.5. Ảnh hưởng của khói quang hóa 26 Ảnh hưởng đến khí quyển
14. 6.5. Ảnh hưởng của khói quang hóa 28 Tác hại đến cây cối . PAN