تقدیر از متوسطه 2 فضیلت
در نهمین جشنواره پروژه های دانش آموزی تبیان
پژوهشگران جوان متوسطه 2 فضیلت به مدیریت سرکار خانم زهره بصیری در نهمین دوره جشنواره پروژه‌های دانش آموزی تبیان حضور داشتند.
پروژه ی تاثیر پلاسما برآلاینده های آبی از این مدرسه جزء تقدیری های غرفه های این دوره از جشنواره شد. فرزانه سادات تهوری، کوثر مهروان دوست، نرگس فانی و حامده فائق پژوهشگران عزیزی هستند که این پروژه را با راهنمایی سرکار خانم مطهره کرمی انجام داده اند. در زیر خلاصه ای از این پژوهش ارایه می گردد.
دستگاه همزن آزمایشگاهی (هیتر یا استیرر)
Laboratory stirrer
از این دستگاه برای گرم كردن یكنواخت به همراه همزدن (به وسیله مگنت) محلول های موجود در ظروف آزمایشگاهی (با دور و دمای قابل تنظیم) استفاده می شود. در بعضی موارد هم برای همگن كردن محلول مورد نظر از این دستگاه استفاده می شود.
دستگاه استیرر
طریقه استفاده استیرر
1- كابل دستگاه به منبع تغذیه وصل شود. (قبل از این كار از خاموش بودن دستگاه اطمینان حاصل شود)
2- پس از فشار دادن دكمه On كناری دستگاه، دكمه set speed را به آرامی چرخانده و سرعت دلخواه تعیین می شود.
3- با چرخاندن دكمه Set Temp میزان دمای هیتر را مشخص كرده و سپس دكمه On روی دستگاه فشار داده شود.
دستگاه استیرر یا هیتر
منبع تغذیه
هر وسیله الكترونیكی بنا به طراحی خاص خود، به ولتاژ و آمپراژ مشخصی جهت راه اندازی و كاركرد نیاز دارد. منبع تغذیه دستگاهی است كه قادر است از یك ورودی با ولتاژ و آمپراژ ثابت (بنا به طراحی داخلی خود) ولتاژ و آمپراژ مختلفی را تولید نماید. منبع تغذیه تنظیم شده، برای كنترل ولتاژ خروجی یا جریان تا یك مقدار خاص است، مقدار كنترل شده با وجود تغییرات در هر دو جریان بار و یا ولتاژ تنظیم شده توسط منبع تغذیه منبع انرژی، تقریباً ثابت نگه داشته می شود.
منبع تغذیه ممكن است به عنوان یك دستگاه مجزا، مستقل و یا یك دستگاه جدایی ناپذیر كه به بار خود متصل است، عمل كند.
معمولاً ویژگی های مشخص منبع تغذیه عبارتند از:
• چگونه ولتاژ خروجی و یا جریان آن زیر خط های مختلف و شرایط بار، پایدار است.
• چه مدت می تواند انرژی را بدون سوخت گیری و یا شارژ تامین كند. (اشاره به منابع تغذیه كه منابع انرژی قابل حمل را استفاده می كنند.)
اصلی ترین كاربرد منبع تغذیه تبدیل برق متناوب به برق مستقیم می باشد. این نوع كاربرد تقریباً در تمام دستگاه های الكتریكی مصرف دارد. امروزه در اكثر منابع تغذیه سوئیچینگ، خروجی به وسیله المان های الكتریكی كه با فركانس های بالا خاموش و روشن می شوند كنترل می شود. منظور از المان های الكتریكی نیمه رساناهای قدرت می باشند. این گونه از منابع تغذیه بازده بیشتری نسبت به مدل های لینیر یا خطی دارند زیرا كنترل انرژی از طریق مدار سوئیچینگ باعث افت ولتاژ كمتری می شود.
در زمان فعال بودن یا سوییچ كردن افت ولتاژ كم و كنترل دقیق جریان اتفاق می افتد و در لحظه خاموشی جریان كاملاً قطع شده و در نتیجه اتلاف انرژی در ولتاژ و جریان به طور قابل ملاحظه ای كاهش می یابد.
منبع تغذیه
روش آزمایش
استریل كردن وسایل مورد استفاده
به منظور عدم ورود میكروب های اضافی به آب و دقیق تر شدن نتیجه آزمایش تمامی وسایل مورد استفاده با الكل صنعتی استریل می شوند.
پنبه ی آغشته به الكل را روی شعله گرفته و در حالت شعله ور درون بشر مورد استفاده چرخانده؛ دیگر وسایل آزمایش (مگنت استیرر، سیم انتقال دهنده ولتاژ قوی و...) به روش فوق و یا با آغشته كردن به الكل استریل شدند.
بشر
آماده سازی و مقدمات آزمایش
سیم انتقال دهنده جریان برق را درون بشر قرار داده ؛ مگنت را داخل بشر گذاشته، 150 میلی لیتر از آب اولیه (آب تصفیه نشده) را درون بشر ریخته (به طوریكه سیم درون آب قرار گیرد) موقعیت سیم جریان ولتاژ قوی را به وسیله ی گیره با فاصله اندكی (در حدود یک سانتی متر) از سیم درون آب محكم كرده، پس از روشن كردن استیرر، با چرخاندن دكمه set speedمیزان دور (چرخش) دستگاه مشخص شد.
نمایی از مراحل انجام آزمایش
پس از مدت كوتاهی كه آب درون بشر چرخید و همگن شد (چرخش مگنت درون بشر سبب چرخش آب و همگن شدن آن می شود) به وسیله منبع تغذیه ولتاژ مورد نظر از طریق سیم اعمال شد. بین دو سیم (سیم درون آب و سیم بیرونی) پلاسما برقرار می شود.
حجم آب آزمایش و مدت زمان تابش پلاسما به آب درون بشر به وسیله كرنومتر كنترل می شوند.
در هریك از آزمایش ها مقدار ولتاژ پلاسما و زمان تابش پلاسما به آب متغیر اند. با تغییر این پارامترها به تاثیر مدت زمان تابش پلاسما و مقدار ولتاژ آن بر میزان ضدعفونی كنندگی پلاسما برآلاینده های آب پی برده می شود.
شاخص میكروبی
کلی فرم و شاخص میكروبی
جهت بررسی تاثیرات تابش پلاسما بر آب و حذف آلاینده های آن، یك شاخص میكروبی مورد نیاز است.
كلی فرم ها به عنوان شاخص میكروبی مناسبی برای نشان دادن آلودگی مدفوعی در نمونه های آب مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله ویژگی هایی كه باعث شده این گروه از باكتری ها به عنوان شاخص میكروبی برای نشان دادن آلودگی مدفوعی آب مورد استفاده قرار گیرند، عبارتند از:
• دوام آن ها در آب بیش از باكتری های بیماریزای روده ای است كه این باعث می شود هر گاه باكتری های بیماری زای روده ای در آب حضور دارند كلی فرم ها هم وجود داشته باشند.
• در آب تكثیر قابل توجهی ندارند زیرا زیستگاه طبیعی آن ها آب نیست، بنابراین تعداد نسبی آن ها نسبت آلودگی مدفوعی در نمونه های مختلف آب را نشان خواهد داد.
• كشت، شمارش و جداسازی آن ها در آزمایشگاه ساده تر از باكتری های بیماری زای روده ای است.
با این وجود با گذشت زمان مشخص شد كه همه باكتری هایی كه در گروه كلی فرم ها قرار می گیرند، منشأ مدفوعی ندارند بلكه برخی منشأیی غیر از مدفوع مثلاً خاك دارند. بنابراین زیرگروهی در گروه كلی فرم ها تعریف شد كه با توجه به اینكه منشأ آن ها از مدفوع بود و نه از زیستگاه های دیگر به آن ها كلی فرم های مدفوعی (fecal coli forms) می گویند. به تمامی كلی فرم ها (شامل مدفوعی و غیرمدفوعی) نیز توتال كلی فرم (total coli forms) می گویند.
توتال كلی فرم
توتال كلی فرم ها قادر به تخمیر قند لاكتوز در زمان 24 تا 48 ساعت در دمای 35 درجه ی سانتی گراد به همراه تولید گاز و اسید می باشند در حالی كه كلی فرم های مدفوعی یا همان فكال كلی فرم ها كه باكتری هایی مقاوم به گرما یا اصطلاحاً گرماپای می باشند، قادرند تخمیر لاكتوز را در دمای 44/5 درجه سانتیگراد انجام دهند.
بنابراین در روش های آزمایشگاهی در شمارش توتال كلی فرم ها و فكال كلی فرم ها توانایی تخمیر لاكتوز با تولید گاز و اسید به ترتیب در دمای 35 درجه و 44/5 درجه ی سانتی گراد مورد نظر قرار می گیرد.
نتیجه ی آزمایش
چنانچه نتایج شمارش برای توتال كلی فرم ها عددی كمتر از 2 و برای فكال كلی فرم ها عدد كمتر از 1,1 را نشان دهد، نتیجه ی مطلوب یا همان تصفیه ی آب صورت پذیرفته است.
نتایج آزمایشات این طرح بر روی نمونه های آبی كه توسط پژوهشگاه نیرو آنالیز گردیده است، به شرح زیر می باشد:
• در تمام نمونه های آب آزمایش شده، فكال كلی فرم ها از بین رفته اند. اما در نمونه ی آب شماره ی 1 و شماره ی 3 توتال كلی فرم ها كاملاً از بین نرفته اند بلكه تنها كاهش یافته اند. در حالی كه در نمونه ی آب شماره ی 2 تعداد این میكرو اورگانیسم ها به حد مطلوب رسیده است.
• در زمان های مشخص با ولتاژ های گوناگون، نمونه ی آبی كه ولتاژ پلاسمای تابیده شده به آن بیشتر بوده، تاثیر بیشتری بر حذف آلاینده های آب داشته است.
از جدول فوق مشخص می گردد كه در حجم 150cc آب با ولتاژ 15V و زمان 5 دقیقه یعنی در نمونه ی آبی شماره ی 2، آب كاملاً از كولی فرم ها تصفیه گردیده است.
البته در نظر داشته باشید كه این آب برای آشامیدن مناسب نیست و اگر بخواهیم از این آب برای شرب استفاده كنیم، باید آن را از نظر سایر میكرواورگانیسم ها نیز مورد بررسی قرار دهیم. ولی با توجه به كمبود امكانات آزمایشگاهی و مشكلاتی كه بر سر راه این پروژه قرار داشت، بر آن شدیم تا تنها با بررسی میزان كولی فرم ها كه شاخص مهمی در بهداشت آب است به میزان تاثیر پلاسما بر تصفیه ی آب بپردازیم. با كوشش های فراوانی كه در این زمینه انجام گرفت، نتایجی حاصل گردید كه امید است، زمینه ای برای تحقیقات بیشتر در جهت تصفیه ی آب به روش فوق توسط اندیشمندان و متخصصین گردد.
نمایی از مراحل انجام آزمایش
برای آگاهی بیشتر اینجا کلیک کنید تا اطلاعات بیشتری کسب کنید. دانلود
مطالب مرتبط:
بررسی اثر میدان های متغیر بر پلاسما
بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه سارا خرّمی نژاد
تنظیم: نسرین صادقی
