Bằng những phương pháp xử lí nêu trên chúng ta có thể thu được nguồn kim loại và nhựa khá lớn có thể tái sử dụng, giúp hạn chế tác hại của rác thải điện tử đến môi trường và sức khỏe con[r]
(1)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LONG AN TRƯỜNG THPT CHUYÊN LONG AN Cuộc thi vận dụng kiến thức liên môn để giải tình thực tiễn dành cho học sinh trung học ĐỀ TÀI XỬ LÍ RÁC THẢI ĐIỆN TỬ Trường: THPT Chuyên Long An Địa chỉ: 213A, Nguyễn Thái Bình, phường 3, TP.Tân An, Long An Điện thoại: 072.6251.060 Email: info@123doc.org Họ và tên nhóm học sinh: Phạm Trần Anh Đạt Nguyễn Tuấn Thành Phan Tấn Phát (2) Năm học: 2013-2014 MỤC LỤC I Tên tình huống………………………………………………………………… ……3 II Mục tiêu giải tình huống……………………………………… ………….3 III Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến việc giải tình huống……………………………………………………………………………… ….…3 IV Giải pháp và thuyết trình quá trình giải tình huống…………….….….4 V Ý nghĩa việc giải tình huống………………………………… …… (3) I Tên tình huống: “ XỬ LÍ RÁC THẢI ĐIỆN TỬ ” II Mục tiêu giải tình huống: Vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề rác thải điện tử, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường loại rác thải này gây ra, giảm bớt gánh nặng cho xã hội III Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến việc giải tình huống: Để giải vấn đề nêu trên cách hiệu quả, chúng ta cần áp dụng kiến thức số lĩnh vực sau: + Trong lĩnh vực Toán học: thống kê lượng rác thải điện tử cần xử lí, tính toán diện tích đầu tư + Trong lĩnh vực Hóa học: tìm hiểu thành phần hóa học, các chất độc hại rác thải qua đó phân loại chúng đồng thời nghiên cứu các phản ứng hóa học xảy để dễ dàng xử lí cho phù hợp và hiệu + Trong lĩnh vực Sinh học: đảm bảo hạn chế tối đa ô nhiễm môi trường, đảm bảo sức khỏe người + Trong lĩnh vực Công nghệ: Đảm bảo quy trình xử lý rác thải Kiểm tra chất lượng xử lí (4) IV Giải pháp và thuyết trình quá trình giải tình huống: - Trong sống đại ngày nay, các thiết bị điện tử ngày càng phổ biến và trở nên thiết yếu như: máy tính, ti vi, tủ lạnh, Song song với đó công nghệ ngày càng phát triển, các thiết bị ngày càng đại nên rác thải từ các máy móc cũ ngày càng nhiều: năm 1998, Hoa Kỳ loại bỏ 20 triệu máy tính; đến năm 2009 số này đã tăng lên mức 47,4 triệu Trong năm 2011, Trung Quốc đã cho “nghỉ hưu” 160 triệu thiết bị điện tử, 40% Hoa Kỳ Ước tính năm có khoảng 50 triệu rác điện tử, theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA), 15-20% số rác đó tái chế Báo cáo công ty tư vấn Pike Research năm 2011 ước tính khối lượng phế liệu điện tử toàn cầu tăng nhiều lần vòng 15 năm tới Rác thải điện tử gồm nhiều vật liệu: kim loại, chất hữu cao phân tử, kim loại quý (Al, Zn, Cu, Pb, Sn, Cr, Au, Ag, Pt, Pd…) mà còn có chất độc hại: chì, thủy ngân, cadmium, selenium gây các bệnh nguy hiểm ung thư, suy thận Mặc khác chúng trở thành rác thải với tốc độ gấp ba lần so với các loại rác khác Vì xử lí rác thải điện tử là quan trọng Hình: Rác thải điện tử (5) Dưới đây là số ý tưởng việc xử lí rác thải điện tử: - Một cách để xử lí loại rác thải này là có thể tái sử dụng thiết bị có thể sử dụng lại cho các thư viện, trường học hay các nước kém phát triển để giảm thiểu rác - Đối với các thiết bị không còn có khả tái sử dụng thì chúng ta có thể xử lí sau: + Đầu tiên chúng ta phân loại chúng thành phận có điểm chung, chẳng hạn chất liệu hay phận gần giống để dễ xử lí + Chúng ta tiến hành xử lí các phần tử bên ngoài (vỏ máy ) các thiết bị điện Các vỏ máy này thường có chất liệu là nhựa nên chúng ta có thể tái sử dụng cách làm chúng để sử dụng lại có thể Còn trường hợp chúng bị hư hỏng nặng thì tiến hành tái chế các loại nhựa thông thường + Bộ phận còn lại: ruột máy chứa các phần tử cuộn cảm, tụ điện, đặc biệt là các vi mạch Chúng ta tiến hành gỡ thủ công phận có kích thước lớn có thể tách rời điện trở, cuộn cảm, dây dẫn nối các mạch hay phận biến đổi điện áp,…để tái sử dụng tiến hành tái chế chúng (do chúng thường làm kim loại) Còn phận gắn liền với mạch là phận tạo nên từ polime và các kim loại (vàng, thiết, chì, sắt, và các vật liệu bán dẫn silic, các điện môi các vi mạch) thì chúng ta áp dụng phương pháp sau: Hình: Bản mạch (6) Bước đầu tiên mạch nghiền nhỏ thành bột (lúc này cần phun ít nước vào để hạn chế bụi bay ra), chúng ta có thể sử dụng số loại máy nghiền đá xây dựng hay số loại máy nghiền các vật cứng Cho bột chảy qua mương nước, kim loại nặng lắng xuống, bột nhựa lên trên tách theo dòng nước, kim loại tách khỏi hỗn hợp, sau đó đưa qua máy quay lợi dụng lực li tâm để tách phần tử giàu và nghèo kim loại khỏi (phần tử nghèo kim loại thì nhẹ nên bị tách sớm hơn) sau đó phần giàu kim loại tuyển từ từ qua từ trường để tách sắt và các vật liệu từ nam châm Còn phận giàu kim loại thu tánh sau đó dùng phương pháp điện phân hóa học để tách và thu hồi các kim loại khác Còn phần bột nhựa lên thì chúng ta thu gom, sau đó tiến hành dùng nhiệt nung chúng nóng chảy để các chất còn lại kết lại với tiến hành tái chế chúng Hình: Máy nghiền (7) Hình: Bản điện sau nghiền + Ngoài phương pháp trên, chúng ta còn có thể dùng phương pháp khác có thể thu hồi thiếc và chì (những kim loại có nhiều rác thải điện tử) từ mạch điện tử phương pháp thủy luyện sử dụng axit HCl Thiếc và chì được hòa tách cùng đồng thời với hiệu suất cao dung dịch axit HCl nồng độ cao (khoảng 5M) nhiệt độ 800oC thời gian gần (để axit có thể hòa tan kim loại với hiệu suất cao) Trong cùng điều kiện, đồng không tan Chì thu hồi dạng chì clorua, thiếc thu hồi dạng thiếc oxit với hiệu suất thu hồi tương ứng có thể trên 80% lượng kim loại mạch và độ tinh khiết đạt khoảng trên 90% hai loại Sau đã thu thiếc và chì thì chúng ta tiến hành thu hồi đồng, cho dung dịch H2SO4 và H2O2 vào phần còn lại thì đồng tan hết vào dung dịch, chúng ta tách đồng (cần đun nhẹ để đuổi H2O2 ra) cách tạo môi trường có pH từ 12 đến 14 kiềm để có kết tủa Cu(OH) 2, chúng ta lọc lấy nó nung dược CuO khử số tác nhân CO, H 2… Các sản phẩm thu hồi có thể làm nguyên liệu cho các sở tinh luyện kim loại màu (8) Hình: Chì và thiếc trên mạch + Còn đây là phương pháp để xử lí mạch có nhiều đồng thành phần Phần mạch bao gồm các đồng dát mỏng (loại 142g đồng/30,5 cm2) và các sợi thủy tinh với lớp phủ bên ngoài hợp kim hàn (37% chì, 63% thiếc) độ dày khoảng 0.0005 inch để chống axit và dễ hàn Hình cấu tạo mạch: Hình: Cấu tạo mạch Với mạch nhiều lớp (một mạch với lớp đồng) mảnh nhựa tổng hợp đặt tạo thành lõi cách điện, có chất dính bổ sung dính chặt lớp đồng bên trên và bên vào Hình là hình ảnh các lớp nhựa: Chúng ta tiến hành xử lí nhiệt Các bắt đầu bộc lộ dấu hiệu tách lớp từ nhiệt độ 2500C, khoảng nhiệt độ tốt để tách lớp xảy nhiều là 3250C đến 3500C và thời gian nhiệt độ đó là 15 đến 30 phút, quá trình tách lớp diễn khó khăn thì có thể dùng số dung môi hữu (toluen…) hòa tan polime để tách kim loại dễ Khi mẻ 200g mảnh mạch nung lò nung kín nhiệt độ 350 0C 20 phút, khối lượng khoảng 20% Bằng cách bóc các đồng từ (9) các sợi thuỷ tinh và tách chúng cách thủ công, các mảnh đồng chiếm đến 55% khối lượng và các sợi thủy tinh là 45% V Ý nghĩa việc giải tình huống: Cùng với phát triển vũ bão công nghệ, gia tăng nhanh chóng khối lượng rác thải điện tử tạo mối hiểm họa khó lường, chẳng khác nào “quả bom hẹn giờ” treo trước tương lai nhân loại Rác thải điện tử đã và hủy hoại môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe người Vì vậy, xử lí rác thải điện tử là vấn đề cấp bách cần phải thực cách nhanh chóng và hiệu Bằng phương pháp xử lí nêu trên chúng ta có thể thu nguồn kim loại và nhựa khá lớn có thể tái sử dụng, giúp hạn chế tác hại rác thải điện tử đến môi trường và sức khỏe người tận dụng lại nguồn nguyên liệu cách hiệu Trên đây là ý tưởng và chút hiểu biết số môn học chúng em Mong phương pháp xử lí rác thải trên đưa vào thực tiễn và thực thành công Tuy còn nhiều hạn chế mong người thông cảm và cho chúng em lời khuyên Chân thành cảm ơn! (10)