HS trường THCS Ngũ Hiệp tham gia cuộc thi KHKT
tại trường THCS Chu Văn An, Năm học 2020-2021
Nghiên cứu khoa học kỹ thuật (NCKH) là một hoạt động trải nghiệm bổ ích, thiết thực, gắn liền giữa lý thuyết với thực hành và thực tiễn lao động sản xuất. Hoạt động này giúp phát huy, khích lệ, định hướng, tiếp lửa, khơi dậy niềm đam mê nghiên cứu, sáng tạo của các em học sinh. Đặc biệt, hoạt động nghiên cứu khoa học - kỹ thuật còn rèn luyện cho các em kĩ năng tự học, tự nghiên cứu, tự kiểm chứng kết quả bằng thực nghiệm... Mặt khác qua việc định hướng, hướng dẫn cho học sinh nghiên cứu, giáo viên được nâng cao năng lực của bản thân về những kiến thức có liên quan đến các đề tài nghiên cứu khoa học.
ĐỀ TÀI ĐẠT GIẢI NHÌ – CUỘC THI KHKT CẤP HUYỆN
Nội dung dự án:
Mô hình xử lý khí thải trong phòng thí nghiệm hóa học
A.Lý do chọn đề tài:
Hiện nay hầu hết các trường THCS trong thành phố đều được tạo điều kiện về cơ sở vật chất. Trường học có phòng thí nghiệm, dụng cụ, hóa chất đầy đủ để phục vụ cho việc giảng dạy và học tập Hóa học. Tuy nhiên phần lớn phòng thí nghiệm sử dụng các tủ hút khí hoạt động theo nguyên lý hút thải trực tiếp ra môi trường nên gây ô nhiễm môi trường và không đạt yêu cầu với phòng thí nghiệm.
Với ý tưởng xử lý các thí thải phòng thí nghiệm Hóa học, hạn chế lượng hóa chất độc hại thải ra môi trường gây ô nhiễm thì chúng em đã nghiên cứu xây dựng “Mô hình xử lí khí thải trong phòng thí nghiệm Hóa học”
B. Vấn đề nghiên cứu:
Khí thải ra trong phòng thí nghiệm Hóa học thường gồm các oxit axit như: CO2, SO2, SO3, P2O5 (hơi)… các axit dễ bay hơi như HCl, H2S; các phi kim như Cl2, Br2, hơi benzene,…. Các khí này thường có mùi khó chịu và gây độc hại cho sức khỏe con người, gây các bệnh về đường hô hấp, bệnh về mắt, .... Như vậy nếu các chất này thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây ô nhiễm, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của giáo viên và học sinh trong nhà trường.
C. Thiết kế và phương pháp nghiên cứu:
Các khí thải ra sau khi làm thí nghiệm hóa học thường là các oxit axit, các phi kim có thể được hấp thụ và xử lý bằng dung dịch có tính kiềm. Vì vậy chúng em thiết kế, xây dựng mô hình xử lý khí thải trong phòng thí nghiệm theo quy trình sau:
- Tìm hiểu các vật liệu hấp thụ và hấp phụ.
- Tìm hiểu động cơ hút, đẩy khí
- Thiết kế mô hình tủ hút và xử lý khí độc hại trong phòng thí nghiệm hóa học
- Hoàn thiện và đánh giá hoạt động của mô hình xử lý khí độc hại trong phòng thí nghiệm hóa học.
D. Tiến trình nghiên cứu:
1. Tìm hiểu các vật liệu hấp phụ và hấp thụ khí:
Qua tìm hiểu chúng em tìm được một số vật liệu thích hợp như sau:
+ Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngoài rất lớn. Do có đặc tính hấp phụ cao nên các phân tử than sẽ thu hút các chất hóa học, tạp chất ở trạng thái khí, hơi. Với đặc tính “không hút nước”, than hoạt tính có tác dụng mạnh với rất nhiều loại hóa chất chứa Clo, Benzen, khử mùi và các phần tử độc hại.
Than hoạt tính
+ Canxi hydroxit là một hợp chất hóa học với công thức hóa học Ca(OH)2. Nó là một chất dạng tinh thể không màu hay bột màu trắng, và thu được khi cho Canxi ôxít (CaO, tức vôi sống) tác dụng với nước (gọi là tôi vôi).
Dung dịch chứa canxi hiđroxit gọi chung là vôi nước và có tính bazơ trung bình-mạnh, có phản ứng mạnh với các oxit axit, axít và một số phi kim. Nó trở thành dạng sữa nếu điôxít cacbon đi qua đó, do sự kết tủa của Canxi cacbonat mới tạo ra các chất ít độc hại,dễ thu hồi và xử lý.
Một số phản ứng hấp thụ của Ca(OH)2
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O
Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3↓ + H2O
Ca(OH)2 + SO3 → CaSO4↓ + H2O
Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O
2Ca(OH)2 + 2Cl2 → CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O….
2. Tìm hiểu động cơ hút, đẩy khí
Thiết bị gồm 1 máy khí dung, động cơ hút một chiều
- Máy khí dung có nguyên lý hoạt động là: Khí hút vào được nén qua vòi phun sau đó được đẩy lên trên nhờ van đổi chiểu, tại đó khí được phân tán thành nhiều hạt có kích thước nhỏ
- Động cơ hút giúp hút dòng khí vào thiết bị và dẫn khí vào dung dịch hấp thụ khí
- Thiết kế mô hình tủ hút và xử lí khí thải trong phòng thí nghiệm Hóa học
1. Vật liệu chế tạo
- Vỏ thiết bị được làm bằng thép sơn tĩnh điện, vách bằng mica, mặt tủ bằng tấm mica chịu hóa chất
- Ống nhựa PVC: dẫn nước vôi trong, khí vào và ra
- Ống nước vào: 34mm
- Ống nước xả: 21mm
- Ống thoát khí: 21mm
- Động cơ hút và đẩy khí
- Các cục sủi khí
- Keo dán nhựa PVC.
- Bình nhựa chứa các dung dịch và vật liệu hấp phụ và lọc khí.
- Thiết bị đổi nguồn điện.
2. Nguyên lý hoạt động:
Sơ đồ mô hình xử lý khí thải trong phòng thí nghiệm Hóa học
Máy hoạt động bằng phương pháp hấp phụ rửa khí (dạng sủi bọt) dựa trên hai nguyên lý chính , đó là gom các khí thải trong phòng thí nghiệm về một khu vực bằng hệ thống quạt hút; hấp thụ trung hòa khí, hơi độc bằng dung dịch nước vôi và than hoạt tính.
3.Hoàn thiện và đánh giá hoạt động của mô hình.
* Ưu điểm:
Mô hình chiếc tủ xử lý khí thải trong phòng thực hành Hóa học vừa có khả năng hút khí, vừa có khả năng khử độc tại chỗ giải quyết được mùi hôi khó chịu do các khí thoát ra trong quá trình thực hành. Sản phẩm tận dụng được các vật liệu dễ tìm nên có giá thành rẻ hơn rất nhiều so với các thiết bị xử lý khí thải bán trên thị trường.
Thiết bị nhỏ gọn, dễ làm, dễ vận chuyển, dễ thay thế các thiết bị, vật liệu hấp phụ và hấp thụ khi cần thiết, thích hợp cho việc xử lý khí thải tại chỗ khi tiến hành các thí nghiệm.
* Hạn chế và hướng cải tiến
- Thiết bị mới chỉ xử lý được các khí thải tại chỗ do công suất của máy hút còn chưa cao
- Có thể cải tiến thiết bị bằng cách thay máy hút có công suất lớn.
Do việc nghiên cứu và hoàn thiện sản phẩm còn ngắn nên đề tài nghiên cứu của chúng em không tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, chúng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của Ban giám khảo và các thầy cô để thiết bị được hoàn thiện hơn.
Ngũ Hiệp, ngày 20 tháng 10 năm 2020
Giáo viên hướng dẫn: Ngô Thị Uyên
Người thực hiện: Phạm Minh Hùng – Học sinh
Nguyễn Trung Hiếu – Học sinh lớp 9A1