تبیان، دستیار زندگی
امروزه افزایش جمعیت سبب افزایش سرسام آور تعداد خودروهای سواری شده است که یکی از لازمه های حرکت این خودروهاروغن موتور است. روغن موتور یكی از مواد مهم مصرفی در خودروهاست. نقش روغن موتور كاهش اصطكاك اجزای خودرو است...
عکس نویسنده
عکس نویسنده
نویسنده : مهدی رحمانی
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

طراحی الکتروراشه جهت استخراج و تشخیص آلومینیوم
طراحی الکتروراشه جهت استخراج و تشخیص آلومینیوم

دهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ها و ایده های خلاقانه خود در منوی"پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ها یاری نموده‌اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده های جالب، علاوه بر قدر دانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح های جدید شما عزیزان هستیم.

نام ایده: طراحی الکتروراشه جهت استخراج و تشخیص آلومینیوم موجود در روغن موتور ماشین با استفاده از روش الکترو غشایی
نام ارائه دهنده/دهند گان: نیلوفر دروی، ملیکا مختاری
زمینه و نوع پروژه: عملی/ مهندسی
درجه سختی: دشوار
نام مدرسه: فرزانگان 1

طراحی الکتروراشه جهت استخراج و تشخیص آلومینیوم


امروزه افزایش جمعیت سبب افزایش سرسام آور تعداد خودروهای سواری شده است که یکی از لازمه های حرکت این خودروها روغن موتور است. روغن موتور یكی از مواد مهم مصرفی در خودروهاست. نقش روغن موتور كاهش اصطكاك اجزای خودرو است. نبود اصطكاك در بین اجزا خودرو از اهمیت بالایی برخوردار است چرا كه اصطكاك بین اجزا باعث فرسودگی و خرابی و گیرپاژ كردن هر چه زودتر خودرو خواهد شد. اصطلاح گیرپاژ كردن به معنی قفل شدن پیستون درون سیلندر است.

اما چرا و به چه دلیلی امكان دارد این اتفاق بیافتد؟ یكی از مهم‌ترین دلایلی كه باعث گیرپاژ موتور می شود، عدم روغن كاری درست سیلندر و یا كیفیت پایین روغن می باشد. چراغ روغن گواه این مساله است. پیستون و رینگ های دور آن در داخل سیلندر حركت می کنند اما اگر روغن ما بین آن ها نباشد و یا كیفیت روغن پایین باشد، مطمئناً در كسری از ثانیه در اثر اصطكاك و گرمای ناشی از آن پیستون درون سیلندر گیر كرده و قفل می شود. در نتیجه خودرو از حركت می ایستد كه این مسئله هزینه بسیار زیادی را به دنبال خواهد داشت. پس روغن موتور و كیفیت آن از اهمیت بالایی برخوردار است. یک روغن مناسب اصطکاک را تا حد ممکن کاهش داده و امکان خراشیدگی اجزای موتور و حضور آن ها را در روعن کم می کند.

طراحی الکتروراشه جهت استخراج و تشخیص آلومینیوم

بنابراین اندازه گیری میزان آلومینیوم در روغن موتور می تواند معیاری از کیفیت آن باشد. هر چه غلظت آلومینوم در روغن موتور کم تر باشد آن روغن با کیفیت تر است. روغن موتور سبب کاهش اصطکاک در اجزای مختلف موتور می شود. یکی از معیارهای سنجش کیفیت روغن موتور میزان آلومینیوم موجود دران پس از مصرف است که هر چه مقدار آن کم تر باشد مرغوبیت آن بیش تر است. چرا که توانسته است اصطکاک را به حداقل برساند. روغن موتوری که امروزه در خودروها استفاده می شود از کیفیت کمی برخوردار است که این سبب اصطحلاک هر چه بیشتر اجزای موتور خودرو می شود و هزینه های زیادی را برای خودرو دارها به وجود می آورد.

باید توجه داشت که میزان اصطکاک هیچ گاه به صفر نمی رسد اما با بررسی میزان آلومینیوم می توان روغن موتوری با بیش‌ترین کیفیت را انتخاب کرد. بنابراین دانش‌آموزان جهت تهیه روغن موتور مناسب از روش استخراج الکتروغشائی از نیرو محرکه الکتریکی برای استخراج گونه های یونی استفاده کردند. استخراج الکتروغشائی بر پایه الکتروفورز بوده و مدل کوچک شده الکترو دیالیز است. این روش نوین استخراخ قابلیت ارائه در سیستم های آزمایشگاه بر روی تراشه (Lab on chip) را دارد. بنابراین از این تکنیک برای طراحی و ساخت یک الکتروتراشه به منظور استخراج، پیش تغلیظ و اندازه گیری آلومینیوم در محل استفاده شده است. دانش‌آموزان در این پروژه سعی در طراحی دستگاهی داشتند که قابل حمل باشد همچنین بدون استفاده از آزمایشگاه های پیشرفته و دستگاه های آنالیزی بتواند به آلومینیوم موجود در نمونه پی ببرد. به همین علت پژوهشگران تصمیم گرفتند در این دستگاه با استفاده از تغییر رنگ و تشکیل رسوب متوجه وجود آلومینیوم شوند.

طراحی الکتروراشه جهت استخراج و تشخیص آلومینیوم

محلول آلومینیوم سولفات در آب را در جایگاه کاسه مانند تعیبیه شده در الکترو تراشه ریخته شد. سپس کاغذ صافی آغشته به روغن مایع که نقش غشای نیمه تراوا را داشت، روی نمونه قرار گرفت. جریان الکتریسیته به وسیله باطری تعبیه شده در زیر الکتروچیپ اعمال شد. کاتیون های آلومینیوم که توسط الکترود مثبتی که با ورقه رسانای آلومینیومی موجود در کفه کاسه در تماس بودند دفع شدند و توسط الکترود منفی قرار گرفته شده در محلول آلیزارین جذب شدند. بعد از تماس آلیزارین با آلومینیوم رنگ قرمز مشاهده شد. در آزمایش اصلی به جای محلول آلومینیوم از روغن موتور مصرف شده استفاده شد.

طراحی الکتروراشه جهت استخراج و تشخیص آلومینیوم

مهارت های کسب شده

1. طراحی الکتروتراشه
2. استخراج با الکتروغشاء
3. روش های شناسایی آلومینیم

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه:مهدی رحمانی
تنظیم:علی سرمدی