ساخت فیلتر هوا با نانو الیاف

سیزدهمین 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 نموده اند. 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: ساخت فیلتر هوا با نانو الیاف
نام ارائه دهنده/دهند گان: هستی شادکام و مهربان علی اکبری
زمینه و نوع پروژه: زیست
درجه سختی: متوسط
نام مدرسه: دبیرستان ندای زهرا متوسطه دوره اول

 چکیده پروژه
وجود آلودگی هوا بنا به دلایل مختلف از جمله فعالیت کارخانه ها و تردد وسایل نقلیه بنزینی و دیزلی در شهرهای بزرگ دنیا امری غیر قابل انکار می باشد. وجود ذرات معلق و گازهای سمی در هوای این شهرها باعث بروز مشکلات متعدد تنفسی، قلبی و عروقی و غیره شده است که در این بین افراد کهنسال و خردسال بیشترین آسیب را متحمل می شوند. یکی از خطرناک ترین آلاینده های که تلفات بسیاری را به وجود آورده است دی اکسید گوگرد می باشد. تنفس یکی از راه های اصلی تماس با مواد زیان آور و ذرات موجود در هوا می باشد. این مواد زیان آور پس از ورود به داخل دستگاه تنفسی و جذب شدن در ریه ها موجب بروز تغیرات فیزیولوژیک و آسیب های پاتولوژیک در دستگاه تنفسی و نقاط مختلف بدن می شوند از این رو حفاظت از دستگاه تنفسی امری بسیار مهم محسوب می شود.

آلاینده های هوا شامل: ذرات معلق در هوا، گرد و غبار، آلاینده های ناشی از احتراق (دی اکسید گوگرد، ازت، دی اکسید ازت)، فلزات سنگین، بو و گازها و بخارات مواد آلی (ترکیبات آروماتیک) و آیروسل های بدون روغن می باشند.

از لحاظ اندازه ذرات آلاینده به دو دسته تقسیم می شوند:
الف-کوچکتر از 5/2 میکرو متر که ذرات ریز (Fine) نامیده می شوند.
ب-بزرگتراز 5/2 میکرومتر که ذرات درشت (Coarse) نامیده می شوند.

ذرات معلق با قطر آیرودینامیکی کمتراز 5/2 میکرومتر به اعماق ریه نفوذ کرده و در آنجا رسوب می نمایند و اثرات مخرب و جبران ناپذیری به جای می گذارند.

پیشگیری از ابتلا به بیماری سرماخوردگی وآنفولانزا مهم ترین اقدام برای حفظ سلامت در فصول سرد سال است. عطسه، گلودرد، التهاب غشإ مخاطی، عفونت های مجاری تنفسی، گرفتگی مجاری تنفسی، آبریزش بینی، سردرد و ریزش اشک از چشم از علائم بیماری های سرماخوردگی، آنفولانزا و دستگاه تنفسی هستند که اکثراً از راه های تنفسی فوقانی، و به وسیله ویروس ها ایجاد می شوند.

از آنجا که راه ارتباطی بین چشم ها و حفره های بینی باز است، ویروس های سرماخوردگی در اصل از طریق راه حلق، بینی و چشم به بدن منتقل می شوند. ویروس آنفولانزا بیش از 80 تا 120 میلیاردیوم متر رشد نمی کند. ویروس ها تنها در هوا رها نمی شوند و همیشه به ذرات معلقی در هوا چسبیده اند که این موضوع مشکل فیلتر کردن این ذرات را سخت می کند. برای حل این مشکلات از ماسک هایی استفاده می شود که قدرت جذب و فیلتر کردن ذرات آلاینده را دارند و باعث جلوگیری از انتقال وهمچنین از بین بردن ویروس های مرتبط با دستگاه تنفسی می شوند.

هدف
آمار سکته های قلبی و مغزی به علت نرسیدن هوای مطلوب به بدن هر روز بالا و بالاتر می رود در نتیجه امکان کاهش ناگهانی جمعیت و بیماری های سخت و حاد در کهنسالان و کودکان بسیار زیاد است. بنابراین دانش آموزان تصمیم گرفتند برای حل این معضل و کاهش خطرات مرتبط با آلودگی هوا ماسکی را با فیلتر هوا طراحی کنند.

روش
دانش آموزان برای ساخت ماسک و فیلتر هوا از روش آزمایشی استفاده کردند. آن ها 4/6 گرم سولفات مس را با 90 سی سی آب مقطر حل کردند. زنجبیل خرد شده را با آب مقطر جوشانده و پس ازگذشت 20 دقیقه زنجبیل خرد شده را به آهستگی از روی شعله برداشته و آن را از آب جوشیده اش جدا کردند و صاف نمودند. سپس 20 سی سی سولفات مس را با کمک پیپت قطره قطره اضافه و صاف کردند. کاغذ صافی را به اندازه فیلتر ماسک بریدند و 5 بار آن را آغشته به محلول کرده و خشک کردند. این کار را 5 الی 7 بار تکرار نمودند. در گام بعدی 2/11 گرم سدیم پتاس را در 100 سی سی آب مقطر حل کردند و با تکه ای از پارچه آکریلیک به مدت 24 ساعت هم زدند. 3 گرم پی وی ای را در 100 سی سی آب مقطر حل کردند و دمای آن را بین 70 الی 90 درجه تنظیم کردند. وقتی هم خورد و کاملاً حل شد ژلاتین را در 100 سی سی آب مقطر حل کردند و با دمای 70 الی 80 درجه به پی وی ای اضافه کردند. در نهایت مواد تهیه شده را بر روی ماسک طراحی شده ریختند و آزمایش‌ های لازم را بر روی ماسک ها انجام دادند



مهارت های کسب شده
1. آشنایی با شیوه انجام کار گروهی
2. آشنایی با شیوه های جستجو در اینترنت
3. آشنایی با شیوه انجام پژوهش و نوشتن مقاله
4.آشنایی با نحوه ارائه گزارش عملکرد
5.آشنایی با نحوه ساخت فیلتر هوا
6.آشنایی با مواد استفاده شده در پوشش ماسک ها
7.آشنایی با فناوری نانو
8. آشنایی با مواد و ترکیبات شیمیایی

 دانش آموزان در پژوهش حاضر در پی ساخت چه وسیله‌ ای بودند؟ ماسک
1. کفش
2. بوگیر
3.ماسک
4.عینک

مطالب مرتبط:
سنتز نانو ذرات نقره
استفاده از میدان مغناطیسی برای کاهش یا محدود کردن رشد باکتری ها،جلسه دوم
الیاف ها

تهیه کننده : مهدی رحمانی  - تنظیم کننده: محبوبه همت