ĐỀ TÀI HOÀN CHỈNH (3)-compressed

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH LÂM ĐỒNG - -Mã số (BTC ghi) Cuộc thi “Khoa học Kỹ thuật dành cho học sinh phổ thông tỉnh Lâm Đồng” Lần thứ XI – Năm học 2018 – 2019 Đề tài nghiên cứu: “NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN HOẠT TÍNH TỪ BÃ CÀ PHÊ VÀ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT HẤP PHỤ ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC MƯA, LÀM TÚI KHỬ MÙI TRONG SINH HOẠT” Lĩnh vực: Kĩ thuật môi trường Lâm Đồng, tháng 11 năm 2018 TÓM TẮT Than hoạt tính có nhiều tính ưu việt, từ lâu điều chế sử dụng rộng rãi đời sống Tuy nhiên, ta tận dụng bã cà phê, nguồn bã thải to lớn, thải môi trường hàng ngày để chế tạo nên than hoạt tính tuyệt vời Bã cà phê khơng cịn xả vơ tội vạ ngồi mơi trường mà cịn tái sử dụng triệt để, than hoạt tính sau điều chế dùng làm túi khử mùi góp phần giảm bớt mùi khó chịu sinh hoạt như: Mùi mồ hôi giày, mùi ẩm mốc từ tủ quần áo Sử dụng làm vật liệu lọc mơ hình lọc nước hộ gia đình để lọc nước mưa sử dụng sinh hoạt giúp tiết kiệm nước, tiết kiệm điện Vậy, chế tạo than hoạt tính từ bã cà phê nào? Khảo sát tính chất hấp phụ than hoạt tính cho kết sao? Từ than hoạt tính điều chế kết hợp thêm vật liệu lọc nước ta chế tạo mơ hình lọc nước nào? Tận dụng than hoạt tính vừa điều chế làm túi khử mùi sao? “Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ bã cà phê ứng dụng làm chất hấp phụ để xử lý nước mưa, làm túi khử mùi sinh hoạt” giúp bạn hiểu rõ vấn đề Chế tạo 14 mẫu than từ bã cà phê với điều kiện khác thời gian ngâm, tỉ lệ ngâm than/KOH, nhiệt độ hoạt hóa, thời gian hoạt hóa nghiên cứu khả hấp phụ mẩu than Để nghiên cứu, chúng em sử dụng nhiều phương pháp: Nghiên cứu tài liệu, thống kê toán học, vấn, quan sát khoa học, điều tra Tạo mơ hình lọc nước đặt gia đình cụ thể 100 túi khử mùi phát cho 50 người dân, 32 giáo viên, công nhân viên 18 học sinh Trên sở nghiên cứu đánh giá kết đề xuất hướng phát triển MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Tính cấp thiết đề tài 2 Mục đích đề tài Ý nghĩa đề tài Đối tượng khách thể nghiên cứu 5 Những đóng góp đề tài Cấu trúc đề tài II NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Tổng quan than hoạt tính 1.1 Than hoạt tính gì? 1.2 Thực trạng việc sử dụng chế tạo than hoạt tính Việt Nam 1.3 Quy trình sản xuất than hoạt tính 1.3.1 Quy trình cacbon hóa 1.3.2 Quy trình hoạt hóa 10 1.3.3 Chế tạo than hoạt tính từ phế thải nơng nghiệp 11 Tổng quan bã cà phê 12 2.1 Thành phần bã cà phê 12 2.2.Tình hình nghiên cứu tính chất hấp phụ bã cà phê 13 CHƯƠNG II: TỔ CHỨC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 Vài nét khách thể nghiên cứu 16 1.1 Nước mưa gì? 16 1.2 Vai trò nước mưa 17 1.3 Thành phần nước mưa 17 1.4 Hiện tượng mưa axit 18 1.5 Giới thiệu vật liệu hấp phụ 19 Quy trình nghiên cứu 20 Các phương pháp nghiên cứu 21 3.1 Nhóm phương pháp nghiên cứu lí luận 21 3.2 Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn 21 3.2.1 Phương pháp quan sát 21 3.2.2 Phương pháp đàm thoại 21 3.2.3 Phương pháp điều tra 21 3.2.4 Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia 22 3.2.5 Phương pháp thực nghiệm 22 3.3 Phương pháp thống kê toán học 22 CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 23 Chế tạo vật liệu hấp phụ từ bã cà phê 23 1.1 Nguyên liệu hóa chất 23 1.2 Dụng cụ thiết bị 24 1.3 Cách tiến hành 25 1.4 Dự đoán giá thành sản phẩm 30 Quy trình tạo mơ hình lọc nước 30 2.1 Quy trình tạo mơ hình lọc nước mini phịng thí nghiệm 30 2.2 Kết thảo luận 34 2.3 Mơ hình lọc nước ngồi thực tế 46 2.3.1 Dụng cụ 46 2.3.2 Đề xuất chi phí vật liệu lọc 47 2.3.3 Cách tiến hành 51 2.3.4 Thử nghiệm mơ hình lọc nước 62 Túi khử mùi dùng sinh hoạt 66 3.1 Quy trình may túi khử mùi 66 3.2 Cách sử dụng 68 III KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 74 Kết luận 74 Đánh giá thiết bị 74 Hướng phát triển 75 IV TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 V PHỤ LỤC 77 Câu hỏi vấn chuyên gia 77 Câu hỏi vấn người sử dụng túi khử mùi 77 Danh mục bảng 79 Danh mục hình 80 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học “Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ bã cà phê ứng dụng làm chất hấp phụ để xử lý nước mưa, làm túi khử mùi sinh hoạt” chúng em hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình Ban giám hiệu nhà trường q thầy, giáo trường THCS Pró Sự giúp đỡ nhiệt tình từ lị nung gốm thủ cơng đồng bào dân tộc Chu ru, lò gạch Tuynel, phòng tài ngun mơi trường huyện Đơn Dương, gia đình Huỳnh Thị Hà thời gian qua tạo điều kiện, cung cấp cho chúng em ý kiến quý giá trình chúng em nghiên cứu hoàn thành đề tài Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thị Phương Thúy tận tình bảo, khích lệ cung cấp tri thức sâu rộng giúp đỡ chúng em suốt q trình nghiên cứu để hồn thành đề tài Trong q trình hồn thiện đề tài có nhiều cố gắng, song thời gian nghiên cứu hạn chế Bản thân chúng em nhiều thiếu sót trình độ kiến thức hiểu biết, mặt khác chúng em lại vừa học tập vừa nghiên cứu nên chắn không tránh khỏi thiếu sót Kính mong q thầy bảo, góp ý để đề tài chúng em hoàn thiện chúng em rút nhiều kinh nghiệm Chúng em xin trân trọng cảm ơn! Đơn Dương, ngày 21 tháng 11 năm 2018 Học sinh Dương Hữu Trí Nguyễn Lưu Minh Thư I GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Tính cấp thiết đề tài Đất nước ta bước vào giai đoạn công nghiệp hóa, đại hóa với mục tiêu đến năm 2020 Việt Nam từ nước nông nghiệp trở thành nước công nghiệp, hội nhập với cộng đồng quốc tế Nhân tố định thắng lợi cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa hội nhập quốc tế người, nguồn nhân lực người Việt Nam phát triển số lượng chất lượng sở mặt dân trí nâng cao Việc cần giáo dục phổ thơng Đại hội đại biểu tồn quốc lần thứ XI Đảng ta khẳng định: “Đổi toàn diện giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hóa, đại hóa, xã hội hóa, dân chủ hóa hội nhập quốc tế” Đặc biệt thủ tướng phủ phê duyệt “chiến lược phát triển giáo dục 2011 – 2020” với mục tiêu tổng quát đến năm 2020 giáo dục Việt Nam đổi tồn diện theo hướng chuẩn hóa, đại hóa, xã hội hóa, dân chủ hóa hội nhập quốc tế Mục tiêu giáo dục phổ thông giúp cho học sinh phát triển toàn diện, chuẩn bị cho học sinh nghiên cứu sâu đại học, cao đẳng vào sống lao động Tuy nhiên, tiếc giáo dục Việt Nam coi trọng kiến thức lý thuyết kỹ thực hành Do đó, vấn đề đặt cho giáo dục là: Làm để nội dung kiến thức gắn kết với kỹ hành động, mơn học trở nên hấp dẫn có ý nghĩa sống? Làm để việc học tập nhắm đến mục đích triển lực giải vấn đề phức tạp thực tiễn sống cho học sinh? Hàng năm GDĐT tổ chức Cuộc thi khoa học kĩ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh trung học Sau 10 năm tổ chức Cuộc thi, hoạt động nghiên cứu khoa học học sinh trường trung học đạt kết đáng khích lệ Số lượng học sinh tham gia nghiên cứu khoa học kĩ thuật ngày nhiều chứng tỏ thi tạo phát triển mạnh mẽ hoạt động nghiên cứu khoa học trường phổ thông, thu hút quan tâm, hưởng ứng hỗ trợ nhiều trường đại học, viện nghiên cứu Cuộc thi trở thành hoạt động thường niên, sân chơi trí tuệ học sinh trung học, đáp ứng nhu cầu đổi giáo dục đào tạo Đối với việc dạy học mơn Hóa học, vai trị việc vận dụng kiến thức vào giải vấn đề thực tiễn cấp thiết mang tính thời Trước tạo điều kiện cho việc học hành gắn liền với thực tế “học đôi với hành”, tạo cho học sinh hứng thú, hăng say học tập, thấy thiết thực việc học tập mơn Hóa học Góp phần thúc đẩy học sinh biết vận dụng mơn Hóa học để giải vấn đề nảy sinh thực tiễn sống Than hoạt tính từ lâu chế tạo sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, từ ứng dụng sống hàng ngày đến ứng dụng công nghiệp Than hoạt tính với đặc tính tuyệt vời làm nước, khơng khí chí tham gia vào q trình tinh chế hóa chất hóa học hữu ích khác Hiện thị trường có nhiều loại than hoạt tính khác nhau, sản xuất theo nhiều phương pháp từ nguồn nguyên liệu khác khí thiên nhiên, phế phẩm nơng nghiệp (vỏ trấu, bã mía nhà máy đường), phế phẩm ngành trồng trọt (lá dứa, xơ dừa ngành trồng dừa Nam bộ, vỏ hạt cà phê tỉnh Tây Nguyên Tây Bắc) hay than bùn Tuy đa dạng mặt mẫu mã, chủng loại tính chất chúng khơng khác xa Việt Nam nước sản xuất cà phê giới, quốc gia tiêu thụ lượng cà phê đáng kinh ngạc vòng khoảng từ năm 2005 đến Hệ khối lượng lớn bã cà phê thải bỏ, theo ước tính Viện Cơng nghệ Hồng gia Đại học Melbourne (Úc), ngày có khoảng gần triệu bã cà phê bị đổ vào bãi rác Một phần bã cà phê làm thức ăn cho gia súc, phần lại đốt chất thải sinh khí nhà kính CO2 Vì vậy, việc phát triển cơng nghệ tái sử dụng bã cà phê cho mục đích hữu ích cần thiết Bên cạnh đó, việc khan nguồn nước ngày nghiêm trọng hành tinh, có tới 633 triệu người khơng có đủ nước dùng tình trạng ngày nghiêm trọng khắp nơi Trái Đất, địa phương nơi em cư trú có tượng thiếu nước Song song với việc tiết kiệm nước tiết kiệm điện năng, điện vơ tận mà có hạn, sử dụng mức điện làm cho nhà máy điện khơng đủ khả cung cấp dẫn đến tình trạng điện Hàng ngày, hộ gia đình, tình trạng mùi khó chịu mùi mồ giày dép, mùi nội thất ô tô, mùi thức ăn tủ lạnh phần ảnh hưởng tới tinh thần sức khỏe người, việc giảm bớt mùi khó chịu trở thành nhu cầu tất yếu Trong khoảng thập niên gần đây, có nhiều nghiên cứu chế tạo than hoạt tính làm chất hấp phụ từ vỏ trấu, vỏ hạt cà phê chứng minh chúng có tính hấp phụ đáng kể Nhưng, có số nghiên cứu tính chất hấp phụ than bã cà phê Việc tận dụng nguồn phế thải bã cà phê để điều chế chất hấp phụ sinh học không giải tốn mơi trường mà cịn tốn kinh tế Vì lý trên, chúng em muốn tận dụng nguồn bã thải bã tạo nên than hoạt tính (một vật liệu hấp phụ) dùng để xử lý nước mưa tạo túi khử mùi dùng để khử mùi khó chịu sinh hoạt như: Mùi mồ hôi giày dép, mùi ẩm mốc tủ quần áo, mùi thức ăn nhà bếp Mục đích đề tài Nghiên cứu bước tiến hành để chế tạo than hoạt tính từ bã cà phê, kiểm tra khả hấp phụ than cách chế tạo mơ hình lọc nước mini phịng thí nghiệm So sánh tổng khối lượng chất rắn hòa tan giá trị pH nước mưa trước sau lọc để đánh giá khả hấp phụ than Tận dụng vật liệu qua sử dụng sẵn có kết hợp với than hoạt tính, sỏi lọc, cát lọc để tạo nên mơ hình lọc nước mưa hộ gia đình Từ than hoạt tính vừa điều chế tạo túi khử mùi dùng sinh hoạt Kết nghiên cứu trả lời câu hỏi:  Từ bã cà phê chế tạo than hoạt tính nào?  Tạo mơ hình lọc nước mini phịng thí nghiệm để đánh giá khả hấp phụ than hoạt tính nào?  Tạo mơ hình lọc nước mưa túi khử mùi hộ gia đình nào?  Dự án có ưu điểm hạn chế gì?  Dự án có hướng phát triển cải tiến tương lai? Ý nghĩa đề tài Giúp người dân tận dụng nguồn bã thải từ bã cà phê tạo vật liệu có ích, góp phần bảo vệ môi trường, tăng hiệu kinh tế Từ than hoạt tính vừa điều chế tạo nên dụng cụ lọc nước, tận dụng nguồn nước mưa sẵn có để sử dụng giúp tiết kiệm nước, tiết kiệm điện từ tăng hiệu kinh tế Từ than hoạt tính vừa điều chế tạo nên túi khử mùi giúp loại bỏ mùi khó chịu sinh hoạt như: Mùi thức ăn nhà bếp, mùi mồ hôi giày, mùi ẩm mốc tủ quần áo để giảm nhiễm khơng khí, nâng cao đời sống tinh thần Đối tượng khách thể nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu Bã cà phê  Khách thể nghiên cứu Nước mưa hộ gia đình Huỳnh Thị Hà, thơn Pró Kinh Tế, Xã Pró, huyện Đơn Dương, tỉnh Lâm Đồng Mùi mồ hôi giày dép, mùi thức ăn tủ lạnh, mùi ẩm mốc tủ quần áo 50 học sinh 32 giáo viên, nhân viên; 18 người dân địa phương Những đóng góp đề tài ... đánh giá kết đề xuất hướng phát triển MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Tính cấp thiết đề tài 2 Mục đích đề tài Ý nghĩa đề tài ... trúc đề tài Ngoài phần giới thiệu tổng quan đề tài, kết luận hướng phát triển, tài liệu tham khảo, phụ lục, danh mục bảng, danh mục hình nội dung đề tài gồm chương: Chương Cơ sở lý luận đề tài. .. khách thể nghiên cứu 5 Những đóng góp đề tài Cấu trúc đề tài II NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Tổng quan than hoạt tính