بررسی تاثیر زئولیت بر بهبود کیفیت تصفیه آب، دستاورد برتر دوره اول نرگس در بخش غرفه

دوازدهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید.
در این دوره از جشنواره تعداد 126  گروه در بخش های سمینار های علمی، غرفه های نمایشگاهی و مسابقات به عنوان گروه های برتر، برگزیده و معرفی شدند.
بر آن شدیم تا با معرفی پروژه های گروه های برتر علاوه بر قدردانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم.
  
مقطع: دوره اول متوسطه
موضوع: بررسی تاثیر زئولیت بر بهبود کیفیت تصفیه ی آب باهدف کاهش کلر
نام مدرسه: دبیرستان نرگس
نام استاد: خانم آزاده آخوندی
دانش آموزان: زینب سادات شریف واقفی، فاطمه عظیمی

چکیده:
کلمه زئولیت به معنای سنگ جوشان می باشد. زئولیت ها، جامدات بلورین با شبکه کریستالی و سه بعدی آلومینوسیلیکات هستند، دارای منافذ ریزند، پیوند مولکول های آب در شبکه این کانی ها ضعیف است و در اثر دما بدون آنکه ساختمان شبکه فروریزد، آب خود را از دست می دهند. زئولیت ها به علت دارا بودن مقاومت فیزیکی و شکل سه بعدی، به عنوان جایگزین خوبی به جای فیلترهای شنی- ماسه ای در دستگاه تصفیه آب می باشند، خالص سازی آب های آشامیدنی، سختی گیری و جذب عناصر فلزی سمی سنگین موجود در آب از کاربردهای آن ها است، همچنین می توانند از آلودگی مجدد حوضچه های تصفیه آب و سایر محیط های زیستی جلوگیری کنند. كلر ابتدا در سال 1908 در شیكاگو به یك سیستم آب همگانی برای گندزدایی ، افزوده شد. از آنجا که امروزه محققان به معایب استفاده زیاد از کلر در دستگاه های تصفیه آب از جمله: ترکیب باقیمانده کلر با موادآلی موجود در آب و تولید موادی موسوم به تری هالومتان هاکه سرطان زا هستند، عدم از بین رفتن لاشه میکروارگانیزم ها در اثر کلرزنی و به وجود آمدن آلودگی مجدد و پیری زودرس و... دست یافته اند، لذا به دنبال روش های جدیدی برای جایگزین کردن مواد دیگری به جای کلر هستند، مانند: نانو جاذب های مغناطیسی، تکنولوژی اسمز معکوس و نانو فیلتراسیون .

پژوهشگران در این پروژه قصد دارند که توسط زئولیت از راه فیزیکی و ساده به تصفیه آب های خانگی بپردازند، به تسریع  آزمایش سالم سازی آب کمک کرده و میزان کلر را کاهش دهند. با کاهش دادن تعداد لایه ها در ستون تصفیه آب روند آن را تسریع نمایند. هم چنین آنان قصد دارند که توسط زئولیت میزان اکسیژن آب را افزایش داده و کیفیت تصفیه آب را نیز بهبود بخشند.

هدف از انتخاب این پروژه، با توجه به مزیت های فراوان زئولیت و نقش کلیدی آن دردستگاه های تصفیه آب و کاهش کلر باقیمانده، موجب کاربردی شدن پروژه، کاهش هزینه های تصفیه آب، افزایش بهداشت عمومی و مفید بودن برای جامعه شده است. از آنجا که مواد اولیه برای انجام پروژه به وفور در دسترس است نسبت به سایرستون های تصفیه ساده تر و ابتکاری تر است. با توجه به روند تسریع تصفیه آب توسط زئولیت، زمان کمتری برای پروژه هزینه خواهد شد. و هم چنین به منظور کاهش زیان های کلرزنی، افزایش تعداد کارخانجات تصفیه آب، انجام چنین پروژه ای مورد نیاز جامعه انسانی می باشد.

مقدمه:
زئولیت یک ماده معدنی است که از آلومینوسیلیکات تشکیل شده و ازدو واژه ی زئو ((جوشان)) و لیت ((سنگ)) که روی هم به معنی سنگ جوشان است گرفته شده، کاربرد تجاری عمده آن در صنایع به عنوان جاذب سطحی است. تعدادی از زئولیت‌ های طبیعی عبارتند از:

ناتروليت و تامسونیت که در جذب هیدروکربن ها کاربرد دارند،  فيليپسيت در صنایع بازیافت مورد استفاده قرار می گیرد. استيلبيت در جذب فلزات سنگین مصرف می شود. شابازيت به منظور جذب جیوه و نقره و جدا سازی ترکیبات الکلی به کار گرفته می شود. لامونتيت برای جذب پارافین و الکل مصرف می گردد. موردنيت در تغلیظ لیتیم، كلينوپتيلوليت که از مهم ترین انواع زئولیت های طبیعی می باشد و در اصلاح خاك هاي آلوده و جذب نيتروژن کاربرد دارد.

از کاربردهای زئولیت می توان موارد زیر را به اختصار بیان نمود:
·         به عنوان ماده جاذب رطوبت در زراعت، افزایش دهنده تبادلات کاتیونی و حاصلخیزی
·         تصفیه آمونیاک استخر ماهی و آبزیان
·         جذب فلزات سنگین
·         به عنوان جذب کننده آلودگی های نفتی
·         تصفیه آب و فاضلاب، تصفیه آب در استخرهای شنا

بیان مساله
کلمه زئولیت به معنای سنگ جوشان می باشد. زئولیت ها، جامدات بلورین با شبکه کریستالی و سه بعدی آلومینوسیلیکات هستند. دارای منافذ ریزند، پیوند مولکول های آب در شبکه این کانی ها ضعیف است و در اثر دما بدون آنکه ساختمان شبکه فرو ریزد، آب خود را از دست می دهند. زئولیت ها به علت دارا بودن مقاومت فیزیکی و شکل سه بعدی، به عنوان جایگزین خوبی به جای فیلترهای شنی- ماسه ای در دستگاه تصفیه آب می باشند، خالص سازی آب های آشامیدنی، سختی گیری و جذب عناصر فلزی سمی سنگین موجود در آب از کاربرد های آن ها است، همچنین می توانند از آلودگی مجدد حوضچه های تصفیه آب و سایر محیط های زیستی جلوگیری کنند.((نایب زاده، مریم، بخش دانش وزندگی تبیان، zeolitescams* geologypaveh1* zeolite*mohit-zis))        

   كلر ابتدا در سال 1908 در شیكاگو به یك سیستم آب همگانی برای گندزدایی، افزوده شد. از آن جا که امروزه محققان به معایب استفاده زیاد  از کلر در دستگاه های تصفیه آب ازجمله: ترکیب باقیمانده کلر با مواد آلی موجود در آب و تولید موادی موسوم به تری هالومتان ها که سرطان زا هستند، عدم از بین رفتن لاشه میکروارگانیزم ها در اثر کلرزنی و به وجودآمدن آلودگی مجدد و پیری زودرس و... دست یافته اند، لذا به دنبال روش های جدیدی برای جایگزین کردن مواد دیگری به جای کلر هستند، مانند: نانو جاذب های مغناطیسی، تکنولوژی اسمز معکوس ونانو فیلتراسیون ((برابی، محمدرضا،  www.poolandspareview.com.au، تاریخ: 13/4/1395))

پژوهشگران در این پروژه قصد دارند که توسط زئولیت از راه فیزیکی و ساده به تصفیه آب های خانگی بپردازند، به تسریع آزمایش سالم سازی آب کمک کرده و میزان کلر را کاهش دهند. با کاهش دادن تعداد لایه ها را در ستون تصفیه آب روند آن را تسریع نمایند. هم چنین آنان قصد دارند که توسط زئولیت میزان اکسیژن آب را افزایش داده و کیفیت تصفیه آب را نیز بهبود بخشند.

اهمیت و ضرورت انجام طرح
هدف از انتخاب این پروژه، با توجه به مزیت های فراوان زئولیت و نقش کلیدی آن دردستگاه های تصفیه آب و کاهش کلر باقیمانده، موجب کاربردی شدن پروژه، کاهش هزینه های تصفیه آب، افزایش بهداشت عمومی و مفید بودن برای جامعه شده است. از آنجا که مواد اولیه برای انجام پروژه به وفور دردسترس است نسبت به سایر ستون های تصفیه ساده تر و ابتکاری تر است. باتوجه به روند تسریع تصفیه آب توسط زئولیت، زمان کمتری برای پروژه هزینه خواهد شد. و هم چنین به منظور کاهش زیان های کلرزنی، افزایش تعداد کارخانجات تصفیه آب، انجام چنین پروژه ای موردنیاز جامعه انسانی می باشد.


برای مشاهده مجموعه فایل های ضمیمه اینجا کلیک کنید.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان
تهیه: نگار تجملیان، تنظیم: نسرین صادقی