طراحى و ساخت قفسه هاى آزمایشگاهی مجهز به كربن فعال به منظور جذب گاز هاى سمى
کسانی که با آزمایشگاه شیمی سر و کار دارند همیشه از بوی گاز های شیمیایی مواد درون آزمایشگاه رنج می برند. استنشاق گاز هایی چون بخارات اسیدی و همچنین گاز های دیگر که بوی نامطلوبی دارند دستگاه تنفسی را به شدت تحت تاثیر قرار می دهند و عوارض بدی برای چشم و پوست به همراه دارد.
نویسنده : مهدی رحمانی
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :
تاریخ : پنج شنبه 1397/07/19 ساعت 10:27
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: طراحى و ساخت قفسه هاى آزمایشگاهی مجهز به كربن فعال به منظور جذب گاز هاى سمى
نام ارائه دهنده/دهند گان: مریم زهره وند و کوثر اکبری
زمینه و نوع پروژه: فیزیک
درجه سختی: دشوار
نام مدرسه: دبیرستان فرزانگان 1 دوره دوم
چکیده پروژه
این پروژه سعی دارد با ساخت قفسه دارای فیلتر کربن فعال، مشکلات ذکر شده را که مشکلات اساسی و مهمی هستند حل کند و با این کار سلامتی شیمیدان ها را تضمین کند.
مقدمه
کسانی که با آزمایشگاه شیمی سر و کار دارند همیشه از بوی گاز های شیمیایی مواد درون آزمایشگاه رنج می برند. استنشاق گاز هایی چون بخارات اسیدی و همچنین گاز های دیگر که بوی نامطلوبی دارند دستگاه تنفسی را به شدت تحت تاثیر قرار می دهند و عوارض بدی برای چشم و پوست به همراه دارد. برای جلوگیری از این مشکلات راه کار هایی از قبیل گذاشتن فن در محیط آزمایشگاه و یا استفاده از هود های شیمیایی صورت گرفته و حتی کابینت هایی برای حل این مشکل وجود دارد اما این کابینت ها دارای سیستم تهویه هوای گران قیمت و غیر قابل تجزیه هستند و جای بسیاری می گیرند. کربن فعال کربنی است که یا به روش شیمیایی و یا فیزیکی فعال شده است. در واقع تخلخل هایی در سطح آن ایجاد شده که توانایی تصفیه برخی مواد را دارند. کربن فعال به عنوان یك جاذب با ظرفیت جذب بالا، كاربردهای فراوانی را در فرآیندهای جذب از فاز مایع و یا فاز گاز دارد. از جمله كاربردهای این ماده در جذب از فاز مایع می توان به رنگ بری از محلول شكر، تصفیه آب آشامیدنی، تصفیه پساب و در جذب از فاز گاز به استفاده در ماسك های گاز اشاره نمود. فیلتر های کربن فعال یکی از جدید ترین راه های تصفیه هوا در دنیا است و از آنجا که کربن فعال قابلیت جذب بسیاری از آلاینده ها را دارد، برای ساخت فیلتر گزینة مناسبی به حساب می آید.
این پروژه سعی دارد با ساخت قفسه دارای فیلتر کربن فعال، مشکلات ذکر شده را که مشکلات اساسی و مهمی هستند حل کند و با این کار سلامتی شیمیدان ها را تضمین کند. محصولاتی از قبیل کابینت ایمنی وجود دارد؛ ولی این قفسه می تواند در کمترین هزینه و تجهیزات؛ حجم گسترده ای از گاز های شیمیایی را جذب کند. فیلتر های دیگر پس از مدتی غیر قابل استفاده می شوند ولی کربن فعال به خاطر ساختاری که دارد، دوباره قابل استفاده است. تا کنون از فیلتر های کربن فعال برای تصفیه آب و هوا استفاده شده ولی در این تحقیق یک راهکار نو و جدید برای کربن اکتیو در نظر گرفته شده و آن راهکار، استفاده از این ماده در ساختار قفسه آزمایشگاهی است. این قفسه علاوه بر حل مشکلات گفته شده، ساختار منظمی برای مواد ایجاد می کند و امکان بروز اتفاقاتی چون شکسته شدن شیشه های حامل مواد شیمیایی را کاهش می دهد و کمترین هزینه و بیشترین بازده را به دنبال دارد. در صورت موفقیت این طرح می توان از این قفسه ها در آزمایشگاه و دیگر مکان هایی که خطر وجود گاز های سمی وجود دارد استفاده نمود.
هدف
این پروژه سعی دارد با ساخت قفسه دارای فیلتر کربن فعال، مشکلات ذکر شده را که مشکلات اساسی و مهمی هستند حل کند و با این کار سلامتی شیمیدان ها را تضمین کند.
روش
در ابتدا برای جمع آوری اطلاعات درباره انواع کربن فعال، چگونگی استفاده از آن ها و انواع فیلتر های موجود تصفیه هوا از سایت های معتبر علمی و مقالات و پژوهش ها استفاده شد. پس از به دست آوردن اطلاعات کافی؛ طراحی قفسه آغاز گشت. به طور کلی اولین مرحله از ساخت، طراحی نقشه قفسه بر اساس اهداف مورد نظر بود. به طور کلی فرآیند طراحی در این پروژه در دو بخش انجام شد:
بخش اول: طراحی مخزنی برای کربن فعال که به عنوان جاذب گازهای سمی مورد استفاده قرار می گیرد.
بخش دوم: طراحی بدنه قفسه ها با توجه به کاربری کابینت های آزمایشگاهی.
پس از گسترش ایده ها و طرح ها، طرح نهایی بر اساس پارامترهایی چون کاربردی بودن، راحت و ارزان بودن ساخت، گزینش و نقشه های آن به شکل دستی تهیه شد و با توجه به این نقوش یک نمونه ماکت دست ساز با مقیاس 1/3 با استفاده از فوم، ساخته و بر روی این ماکت تغییراتی در جهت اصلاح طرح انجام شد. در مرحلة بعد، نمونة اصلی با استفاده از برنامه «Solid Works» طراحی و نقشة قطعات جهت برش توسط دستگاه لیزر تهیه شد و برش لیزر بر روی ورقه های پلکسی گلاس انجام شد و پس از آن، در مرحله مونتاژ، فن، مخزن کربن فعال و دیگر متعلقات قفسه نصب شد. ابزار های مورد استفاده در این پروژه، کربن فعال گرانولی (ماده جاذب گاز ها)، فن در سایز کوچک (برای ایجاد مکش)، توری فلزی پنجره (روکش فیلتر)، ورقه فلزی یک دست (ساختار قفسه) و ورقه فلزی با حفره های بزرگ و متعدد (ساختار انتهای قفسه) بود.
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 روش ایده یابی (توفان مغزی)
6. آشنایی با مهارت کاربرد ابزار و وسایل مورد نیاز
7. آشنایی با پروپوزال نویسی
8. آشنایی با نحوه انجام آزمایش
دانش آموزان در پژوهش حاضر سعی در ساخت چه وسیله ای داشتند؟ قفسه آزمایشگاهی
1. قفسه آزمایشگاهی
2. بشر
3. ارلنت
4. هیچکدام
مطالب مرتبط:
آشنایی با وسایل آزمایشگاهی
گاز مایع
تهیه کننده: مهدی رحمانی - تنظیم کننده: محبوبه همت
نام ایده: طراحى و ساخت قفسه هاى آزمایشگاهی مجهز به كربن فعال به منظور جذب گاز هاى سمى
نام ارائه دهنده/دهند گان: مریم زهره وند و کوثر اکبری
زمینه و نوع پروژه: فیزیک
درجه سختی: دشوار
نام مدرسه: دبیرستان فرزانگان 1 دوره دوم
این پروژه سعی دارد با ساخت قفسه دارای فیلتر کربن فعال، مشکلات ذکر شده را که مشکلات اساسی و مهمی هستند حل کند و با این کار سلامتی شیمیدان ها را تضمین کند.
مقدمه
کسانی که با آزمایشگاه شیمی سر و کار دارند همیشه از بوی گاز های شیمیایی مواد درون آزمایشگاه رنج می برند. استنشاق گاز هایی چون بخارات اسیدی و همچنین گاز های دیگر که بوی نامطلوبی دارند دستگاه تنفسی را به شدت تحت تاثیر قرار می دهند و عوارض بدی برای چشم و پوست به همراه دارد. برای جلوگیری از این مشکلات راه کار هایی از قبیل گذاشتن فن در محیط آزمایشگاه و یا استفاده از هود های شیمیایی صورت گرفته و حتی کابینت هایی برای حل این مشکل وجود دارد اما این کابینت ها دارای سیستم تهویه هوای گران قیمت و غیر قابل تجزیه هستند و جای بسیاری می گیرند. کربن فعال کربنی است که یا به روش شیمیایی و یا فیزیکی فعال شده است. در واقع تخلخل هایی در سطح آن ایجاد شده که توانایی تصفیه برخی مواد را دارند. کربن فعال به عنوان یك جاذب با ظرفیت جذب بالا، كاربردهای فراوانی را در فرآیندهای جذب از فاز مایع و یا فاز گاز دارد. از جمله كاربردهای این ماده در جذب از فاز مایع می توان به رنگ بری از محلول شكر، تصفیه آب آشامیدنی، تصفیه پساب و در جذب از فاز گاز به استفاده در ماسك های گاز اشاره نمود. فیلتر های کربن فعال یکی از جدید ترین راه های تصفیه هوا در دنیا است و از آنجا که کربن فعال قابلیت جذب بسیاری از آلاینده ها را دارد، برای ساخت فیلتر گزینة مناسبی به حساب می آید.
این پروژه سعی دارد با ساخت قفسه دارای فیلتر کربن فعال، مشکلات ذکر شده را که مشکلات اساسی و مهمی هستند حل کند و با این کار سلامتی شیمیدان ها را تضمین کند. محصولاتی از قبیل کابینت ایمنی وجود دارد؛ ولی این قفسه می تواند در کمترین هزینه و تجهیزات؛ حجم گسترده ای از گاز های شیمیایی را جذب کند. فیلتر های دیگر پس از مدتی غیر قابل استفاده می شوند ولی کربن فعال به خاطر ساختاری که دارد، دوباره قابل استفاده است. تا کنون از فیلتر های کربن فعال برای تصفیه آب و هوا استفاده شده ولی در این تحقیق یک راهکار نو و جدید برای کربن اکتیو در نظر گرفته شده و آن راهکار، استفاده از این ماده در ساختار قفسه آزمایشگاهی است. این قفسه علاوه بر حل مشکلات گفته شده، ساختار منظمی برای مواد ایجاد می کند و امکان بروز اتفاقاتی چون شکسته شدن شیشه های حامل مواد شیمیایی را کاهش می دهد و کمترین هزینه و بیشترین بازده را به دنبال دارد. در صورت موفقیت این طرح می توان از این قفسه ها در آزمایشگاه و دیگر مکان هایی که خطر وجود گاز های سمی وجود دارد استفاده نمود.
هدف
این پروژه سعی دارد با ساخت قفسه دارای فیلتر کربن فعال، مشکلات ذکر شده را که مشکلات اساسی و مهمی هستند حل کند و با این کار سلامتی شیمیدان ها را تضمین کند.
روش
در ابتدا برای جمع آوری اطلاعات درباره انواع کربن فعال، چگونگی استفاده از آن ها و انواع فیلتر های موجود تصفیه هوا از سایت های معتبر علمی و مقالات و پژوهش ها استفاده شد. پس از به دست آوردن اطلاعات کافی؛ طراحی قفسه آغاز گشت. به طور کلی اولین مرحله از ساخت، طراحی نقشه قفسه بر اساس اهداف مورد نظر بود. به طور کلی فرآیند طراحی در این پروژه در دو بخش انجام شد:
بخش اول: طراحی مخزنی برای کربن فعال که به عنوان جاذب گازهای سمی مورد استفاده قرار می گیرد.
بخش دوم: طراحی بدنه قفسه ها با توجه به کاربری کابینت های آزمایشگاهی.
پس از گسترش ایده ها و طرح ها، طرح نهایی بر اساس پارامترهایی چون کاربردی بودن، راحت و ارزان بودن ساخت، گزینش و نقشه های آن به شکل دستی تهیه شد و با توجه به این نقوش یک نمونه ماکت دست ساز با مقیاس 1/3 با استفاده از فوم، ساخته و بر روی این ماکت تغییراتی در جهت اصلاح طرح انجام شد. در مرحلة بعد، نمونة اصلی با استفاده از برنامه «Solid Works» طراحی و نقشة قطعات جهت برش توسط دستگاه لیزر تهیه شد و برش لیزر بر روی ورقه های پلکسی گلاس انجام شد و پس از آن، در مرحله مونتاژ، فن، مخزن کربن فعال و دیگر متعلقات قفسه نصب شد. ابزار های مورد استفاده در این پروژه، کربن فعال گرانولی (ماده جاذب گاز ها)، فن در سایز کوچک (برای ایجاد مکش)، توری فلزی پنجره (روکش فیلتر)، ورقه فلزی یک دست (ساختار قفسه) و ورقه فلزی با حفره های بزرگ و متعدد (ساختار انتهای قفسه) بود.
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 روش ایده یابی (توفان مغزی)
6. آشنایی با مهارت کاربرد ابزار و وسایل مورد نیاز
7. آشنایی با پروپوزال نویسی
8. آشنایی با نحوه انجام آزمایش
دانش آموزان در پژوهش حاضر سعی در ساخت چه وسیله ای داشتند؟ قفسه آزمایشگاهی
1. قفسه آزمایشگاهی
2. بشر
3. ارلنت
4. هیچکدام
مطالب مرتبط:
آشنایی با وسایل آزمایشگاهی
گاز مایع
تهیه کننده: مهدی رحمانی - تنظیم کننده: محبوبه همت
