LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường không khí, đặc biệt tại các đô thị không vấn đề riêng lẻ của một quốc gia hay một khu vực mà nó đã trở thành vấn đề toàn cầu.Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội của các quốc gia trên thế giới trong thời gian qua đã có những tác động lớn đến môi trường, và đã làm cho môi trường sống của con người bị thay đổi và ngày càng trở nên tồi tệ hơn. Những năm gần đây nhân loại đã phải quan tâm nhiều đến vấn đề ô nhiễm môi trường không khí đó là: sự biến đổi của khí hậu – nóng lên toàn cầu, sự suy giảm tầng ôzôn và mưa axít. Một trong những ô nhiễm môi trường mà em quan tâm đến đó là "bụi". Hàng ngày, mỗi khi đi học, mặc dù nhà không xa trường là bao nhưng em luôn phải chuẩn bị cho mình một chiếc khẩu trang ngáo ộp để có thể ngăn chặn những làn khói, bụi đường. Và trong suy nghĩ của em là một ngày nào đó em có thể nghĩ ra một chiếc máy có thể lọc toàn bộ bụi bẩn trong không khí tránh gây ô nhiễm môi trường để đất nước của chúng ta hoàn toàn xanh, sạch, đẹp và thật sự trong lành. Và Cuộc thi Khoa học kĩ thuật dành cho học sinh khối THCS và THPT năm 2014 đã cho em cơ hội để có thể thực hiện được ước mơ của mình. Em đã nghiên cứu ra một chiếc máy có tên gọi: CHÚ LỢN HÚT KHÓI VÀ LÀM MÁT. "Chú lợn hút khói và làm mát" này của em có một tính năng vượt trội đó là: Máy hút khói đồng thời lọc khí và làm mát, sử dụng năng lượng mặt trời hay còn gọi là “tấm quang điện”. Làm giảm thiểu được những khí thải từ các phương tiên giao thông thải ra. Đồng thời khi phải đứng đợi do tắc đường và ùn tắc từ các phương tiên giao thông thì chiếc máy có thể hút được những khói bụi sinh ra từ các phương tiện. Làm giảm độc tố của chất bụi khi thải bằng màng lọc. Vừa hút khói bụi mà chiếc máy có thể tạo ra hơi mát hoặc làm ấm cho mọi người khi những giờ nắng gắt và cao điểm. Trong khi xăng dầu, gas, điện quá đắt đỏ thì giải pháp sử dụng năng lượng mặt trờiứ lơđể sử dụng trong sinh hoạt được đánh giá cao. Sử dụng năng lượng mặt trời không những tiết kiệm điện năng mà còn góp phần bảo vệ môi trường, đồng thời giúp sưởi ấm vào mùa đông. Tiết kiệm được chi phí kinh tế. Ngoài ra chúng ta có thể để máy ở trong nhà giúp lọc sạch khí và khói trong nhà và các khu công nghiệp lớn để làm giảm đi lượng bụi mà các công trình hoặc nhà máy thải ra, làm sạch không khí. Máy hút bụi này còn liên môn giữa môn vật lí, sinh và hóa về sơ đồ mạch điện và làm thế nào để giảm thiếu khí độc cũng như nguyên nhân các bệnh mà con người mắc phải do ô nhiễm môi trường. Ngoài ra chắc hẳn mọi người cũng thắc mắc vì sao chiếc máy này lại đặt tên là “chú lợn” đúng chứ. Chiếc máy này có miệng to và thân rất rộng nên gần giống với chiếc lợn. Chiếc miệng rất to của chú lợn này sẽ giúp được một lượng khí thải vô cùng lớn từ môi trường và thân “béo” cũng giúp xử lí các khí bụi một cách nhanh, sạch và hiệu quả. Với một sự tâm huyết và mục đích tốt đẹp vì môi trường sống trong lành của chúng ta, song trong quá trình nghiên cứu, thực hiện sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự quan tâm, góp ý, bổ sung của quý thầy cô và các bạn học sinh gần xa. Em xin chân thành cám ơn! Tác giả Nguyễn Thanh Ái Linh ĐỀ TÀI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP TRUNG HỌC 1. Thông tin chung 1.1 . Tên đề tài Đề tài: CHÚ LỢN HÚT KHÓI VÀ LÀM MÁT (Nghiên cứu và thiết kế máy làm máy và hút khói bụi ở nơi công cộng) 1.2 .Chủ nghiệm đề tài: Nguyễn Thanh Ái Linh- Học sinh: 9A Học sinh trường: Trung học cơ sở Ái Mộ Địa chỉ: số 34, ngõ 298, đường Ngọc Lâm,quận Long Biên,Hà Nội Điện thoại: Fax: Giáo viên chủ nhiệm: Nguyễn Thị Thanh Hòa 1.3. Hỗ trợ thực hiện đề tài Giáo viên chủ nghiệm: Nguyễn Thị Thanh Hòa :Trung học cơ sở Ái Mộ Hộ trỡ đề tài: Nguyễn Thị Thu Hà- Giáo viên bộ môn Hóa-Sinh 1.4. Cơ quan chủ trì đề tài: Sở Giáo Dục và Đào Tạo Thành Phố Hà Nội 2. Lí do Nghiên cứu 2.1. Khái niệm “ Ô nhiễm Không khí ’’ - Đầu tiên ta phải hiểu thế nào “ô nhiễm không khí”? Ô nhiễm không khí là sự thay đổi lớn trong thành phần của không khí hoặc có sự xuất hiện các khí lạ làm cho không khí không sạch, có sự tỏa mùi, làm giảm tầm nhìn xa, gây biến đổi khí hậu, gây bệnh cho con ngừơi. - Đúng vậy theo đánh giá của các cơ quan môi trường, ô nhiễm giao thông là 1 trong 6 nguồn gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng ở các đô thị hiện nay. Đặc biệt mức độ ô nhiễm do các phương tiện tham gia giao thông gây ra tác động trực tiếp lên người đi đường, mang đến những hậu quả không nhỏ cho sức khỏe con người. Do đó, cần có những giải pháp cấp bách nhằm hạn chế ô nhiễm giao thông, góp phần giảm mức độ ô nhiễm không khí đô thị, gìn giữ sức khỏe cho con người. Phần 1 Đặt vấn đề và giải pháp ******* 2.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm - Trong quá trình hoạt động các phương tiện giao thông phát thải vào không khí một khối lượng lớn các loại khói, khí độc như CO, CO2, hydrocacbon, NO2, SO2, khói đen, chì và các dạng hạt khác. Theo số liệu thống kê của Tổng cục Môi trường, các chỉ số ô nhiễm khói bụi đã vượt quá quy chuẩn cho phép, như hàm lượng bụi cao hơn 1-2 lần. - Theo số liệu thống kê của Bộ Giao thông Vận tải năm 2010, ô nhiễm không khí ở đô thị do các hoạt động giao thông vận tải chiếm tỷ lệ khoảng 70%. - Nhiều xe đã qua nhiều năm sử dụng nên có chất lượng kỹ thuật thấp, có mức tiêu thụ nhiên liệu và nồng độ chất độc hại trong khí xả cao, tiếng ồn lớn. Ngay tại các thành phố lớn, tỷ lệ những xe đã qua nhiều năm sử dụng vẫn còn cao. - Thải lượng ô nhiễm không khí từ xe máy là tương đối nhỏ, trung bình một xe máy xả ra lượng khí thải chỉ bằng một phần tư so với xe ô tô con. Tuy nhiên, do số lượng xe tham gia giao thông chiếm tỷ lệ lớn hơn và chất lượng nhiều loại xe đã xuống cấp nên xe máy vẫn là nguồn đóng góp chính các loại khí ô nhiễm, đặc biệt đối với các khí thải như CO và VOC. Trong khi đó, xe tải và xe khách các loại lại thải nhiều SO2 và NO2 Thống kê lượng khí thải ra môi trường 2.3. Hậu quả - Theo số liệu từ Cục Đăng kiểm Việt Nam, thời gian trước năm 2010, cả nước có khoảng 20 triệu môtô và xe máy, năm 2010 đã tăng lên khoảng 24 triệu xe và đến năm 2015, dự báo lượng xe máy lưu hành trong cả nước khoảng 31 triệu xe. Hàng ngày, chỉ cần một nửa số phương tiện trên hoạt động cũng đã xả ra môi trường một lượng lớn các khí độc hại, trong đó có nhiều thành phần gây nên hiệu ứng nhà kính, gây ra các loại bệnh như: Viêm nhiễm đường hô hấp do nhiễm vi khuẩn, hen suyễn, viêm phế quản mạn tính, viêm mũi Ngoài ra nó còn để lại những hậu quả lâu dài như khuyết tật bẩm sinh và suy giảm chức năng tâm thần do chất lượng không khí kém. Số tử vong bao gồm 4,3 triệu người chết do ô nhiễm không khí trong nhà, chủ yếu do đun nấu bằng bếp than, củi. Tác động của ô nhiễm không khí ngoài trời ước tính là 3,7 triệu người, với nguồn gây ô nhiễm từ đốt than tới động cơ diesel. Nhiều người phải hứng chịu cả hai dạng ô nhiễm này, và do không thể tách riêng số tử vong nên đã đưa tới con số ước tính chung là 7 triệu người - Ở châu Phi, số tử vong tính chung là 680.000 người, trong khi có khoảng 400.000 người chết ở Trung Đông, 287.000 người chết ở các nước châu Âu có thu nhập thấp và trung bình, và 131.000 người chết ở châu Mỹ La tinh do ô nhiễm không khí. Số tử vong ở các nước thu nhập cao là 295.000, với 96.000 ở Bắc Mỹ và 68.000 ở các nước thuộc Thái Bình Dương gồm Australia và Nhật. - Những khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề nhất là khu vực Đông Nam Á, bao gồm Ấn Độ và Indonesia, và khu vực Tây Thái Bình Dương, từ Trung Quốc tới Philippines. Những khu vực này có 3,3 triệu người chết liên quan đến ô nhiễm không khí trong nhà và 2,6 triệu người chết do ô nhiễm ngoài trời – với tổng số tính chung là 5,1 triệu người. Bệnh ung thư từ ô nhiễm môi trường - Trên cơ sở tiêu chuẩn cho phép của thế giới về đánh giá chất lượng không khí (Air Quality Index- AQI), nếu mức độ sạch của không khí từ 150-200 điểm thì đã bị coi là ô nhiễm, từ 201-300 thì coi là cực kỳ cấp bách, sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của người dân.Tại Việt Nam, cụ thể hai khu vực ô nhiễm nhất là Hà Nội và TP Hồ Chí Minh, chỉ số trong ngày lúc nào cũng ở mức 152-156. Còn vào giờ giao thông cao điểm phải lên tới gần 200 điểm. - Vì sử dụng nhiều phương tiện giao thông nên phải tiêu tốn nhiều nguyên liệu mà khi chất lượng nhiên liệu chưa tốt, chứa nhiều tạp chất tác động đến môi trường, cụ thể là hàm lượng Benzen trong xăng quá cao (5% so với 1%), hàm lượng lưu huỳnh trong diesel cao 0,5-1% so với 0,05% cùng với lượng than tiêu thụ trung bình 250 nghìn tấn/năm, xăng dầu 250 nghìn tấn/năm, đã thải ra một lượng lớn bụi, SO2, CO, NO2, gây tác động xấu đến chất lượng không khí”. - Chưa hết, các loại khí thải nêu trên còn là một trong những tác nhân quan trọng gây biến đổi khí hậu. TPHCM đã được nhiều tổ chức khoa học quốc tế dự báo là một trong 10 TP trên thế giới sẽ bị tàn phá nặng nề nhất bởi biến đổi khí hậu. Do vậy, hãy cứ tưởng tượng đến một viễn cảnh sức lực bị giảm sút vì ô nhiễm môi trường do khí thải các phương tiện giao thông gây ra mà người dân TP lại phải gồng mình chống chọi với mưa bão, ngập lụt và nước biển dâng - hậu quả của biến đổi khí hậu, để có những hành động đúng đắn.  Việt Nam đứng thứ 4 trên thế giới về số xe máy được sử dụng làm phương tiện. Điều đó đồng nghĩa với việc lượng phát thải khí độc từ phương tiện được coi là chính ở Việt Nam rất… khủng khiếp, khác hẳn với những quốc gia phát triển trên thế giới. 2.4. Các giải pháp hiện nay? CÁC BIỆN PHÁP ĐƯ A RA CÓ HIỆU QUẢ? - Chắc hẳn các bạn không thể quên hình ảnh chiếc xe gọi là T200, có thùng ở phía sau dùng để chở thực phẩm vào những năm 1970. Đường phố Hà Nội ngày đó vắng là vậy, nhưng mỗi khi xuất hiện, T200 gây náo loạn cả khu phố. Đang ngủ gật chờ đến lượt mua hàng theo tem phiếu mà nghe tiếng bành bành là tất cả tỉnh như sáo. Xe Tuk Tuk nếu được nhập về theo đề xuất của Hiệp hội Vận tải Hà Nội thì chẳng khác nào những chiếc T200, xe lam, xe 3 bánh… đã bị cấm sử dụng từ năm 2008, theo Nghị quyết 32 của Chính phủ. Bởi không chỉ chở hàng hóa cồng kềnh gây ùn tắc giao thông mà chúng còn nhiều phen làm người đi đường hú hồn vì những pha luồn lách. - Đã có quy định về che chắn bụi tại các công trường xây dựng và phương tiện chuyên chở nguyên vật liệu và phế thải xây dựng, rửa xe trước khi ra khỏi công trường, phun nước rửa đường nhưng việc thực hiện còn nhiều hạn chế. Do đó việc phát tán bụi từ các hoạt động này vẫn là nguồn gây ô nhiễm không khí đô thị đáng kể. Đặc biệt việc quản lý sửa chữa hệ thống đường xá, hệ thống cấp thoát nước, hệ thống thông tin, cáp điện không tốt, luôn xảy ra hiện tượng đào và lấp đường thường xuyên gây mất vệ sinh, ô nhiễm bụi nghiêm trọng tại khu vực. - Kiện kiểm định đạt tiêu chuẩn khí thải từ 80 – 90% số lượng xe mô tô, xe gắn máy tham gia giao thông tại thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh nhưng lượng nhưng xe sử dụng lâu năm như xe bus vẫn thải ra một lượng khói bụi rất lớn, Với mức độ xả khói thải như hiện nay, theo các chuyên gia, khí thải của các xe bus đang hoạt động mỗi một ngày đủ làm diện tích của một phường bị ô nhiễm! - Khói xe bus, khói xe tải, ôtô, xe máy hàng ngày, hàng giờ đang “vắt kiệt” bầukhông khí trong lành của Việt Nam. Phần 2 Ý TƯỞNG NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC (CHÚ LỢN HÚT KHÓI VÀ LÀM MÁT) ***** 3. Ý tưởng nghiên cứu - CHÚ LỢN HÚT KHÓI VÀ LÀM MÁT - Máy hút khói đồng thời lọc khí và làm mát sử dụng năng lượng mặt trời hay còn gọi là “tấm quang điện”. -“ Tấm quang điện mặt trời” chứa nhiều dãy pin năng lượng mặt trời có thể chuyển ánh sáng thành điện năng. Pin năng lượng mặt trời có thể gọi là pin quang điện. Pin quang điện có tác dụng hấp thụ năng lượng của mặt trời và tạo ra dòng điện giữa 2 cực điện từ nghịch dấu. -Năng lượng mặt trời vào ban đêm, và lưu trữ năng lượng là một vấn đề quan trọng bởi vì các hệ thống năng lượng hiện đại thường giả định sẵn có liên tục của năng lượng. hệ thống nhiệt khối có thể lưu trữ năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt ở nhiệt độ trong nước hữu ích cho mỗi ngày hoặc mùa thời. Hệ thống lưu trữ nhiệt thường sử dụng vật liệu sẵn có với năng lực nhiệt đặc trưng. Hệ thống được thiết kế tốt có thể hạ thấp nhu cầu cao điểm, thay đổi thời gian sử dụng về các giờ ngoài giờ cao điểm và giảm các yêu cầu sưởi ấm và làm mát tổng thể. -Trong một ngày nắng, mặt trời cung cấp khoảng 1 kW/m² đến mặt đất (khi Mặt Trời đứng bóng và quang mây, ở mực nước biển). - Ngoài ra chiếc máy có thêm phần nhiệt lượng từ mặt trời có thể sưởi âm nhờ hơi mấm từ năng lượng mặt trời tỏa ra. - Trong khi xăng dầu, gas, điện quá đắt đỏ thì giải pháp sử dụng năng lượng mặt trời để sử dụng trong sinh hoạt được đánh giá cao. Sử dụng năng lượng mặt trời không những tiết kiệm điện năng mà còn góp phần bảo vệ môi trường. - Máy hút khói này giúp hút những khí thải ra từ các phương tiên giao thông và bụi bẩn và khi hút thì nó sẽ tự xử lí một số loại khí độc rồi nó mới thải ra môi trường. - Trong chiếc máy hút khói bụi này sẽ lắp các lớp lọc các loại khí độc, thông qua quạt hút khí, khí độc sẽ đi qua lớp than hoạt tính để loại bỏ các chất độc, loại bỏ bụi bẩn bằng màng lọc tĩnh điện rồi sau đó qua bộ phận làm mát mới được đưa ra môi trường. - Chiếc máy này không cần sử dụng điện mà nó tích tụ ánh nắng từ mặt trời. Bên trong nó sẽ có pin tích trữ năng lượng dùng cho trời mưa. 3.1. Sơ đồ và nguyên lí Từ những giải pháp đã nêu ra ở phần trên thì hầu hết là các giải pháp chưa hiệu quả và gặp nhiều khó khăn vì vậy khi xậy dựng hệ thống lọc khí cần đảm bảo: - Đảm bảo bộ hút khí bụi phải hút được những khí độc hại thải ra từ môi trường. - Đảm bảo pin năng lương phải hấp thụ hết công suất để sử dụng khi trời mưa hoặc ban đêm nên ta có mô hình sau: Cấu tạo cơ bản của máy gồm 2 hệ thống: 1. Hệ thống cung cấp điện “pin mặt trời” - nhiệt năng biến đổi điện năng tạo ra nguồn điện chủ yếu cung cấp cho các thiết bị điện của máy hoạt động: - Quạt hút đẩy, bơm phun dung dịch tuần hoàn (nước kiềm loãng Ca(OH)2), các thiết bị hiển thị, phụ trợ khác. Đây là giải pháp “ Môi trường xanh” rất thân thiện với môi trường. - Ngoài ra có pin dự trữ ( khi thời tiết xấu) [...]... của đề ài đã thực hiện, ta đã giải quyết được những công việc như sau: - Làm giảm thiểu được những khí thải từ các phương tiên giao thông thải ra Đồng thời khi phải đứng đợi do tắc đường và ùn tắc từ các phương tiên giao thông thì chiếc máy có thể hút được những khói bụi sinh ra từ các phương tiện - Làm giảm độc tố của chất bụi khi thải bằng màng lọc - Vừa hút khói bụi mà chiếc máy có thể tạo ra hơi mát. .. và khói trong nhà và các khu công nghiệp lớn để làm giảm đi lượng bụi mà các công trình hoặc nhà máy thải ra ,làm sạch không khí - Máy hút bụi này còn liên môn giữa môn vật lí, sinh và hóa về sơ đồ mạch điện và làm thế nào để giảm thiếu khí độc cũng như nguyên nhân các bệnh mà con người mắc phải do ô nhiễm môi trường - Ngoài ra ta cũng có thể cho máy hoạt động được ở trong các hầm gửi xe để hút khói. .. Đây là chức năng chính của máy bao gồm các thiết bị: a) Thiết bị làm sạch bụi, khí độc thải: - Được đưa qua thiết bị lọc tĩnh điện (loại bỏ các hạt bụi mang điện tích đến trước khi vào thiết bị cyclon ướt (bộ gom bụi + rửa khí bụi) b) Quạt hút- đẩy: - Có nhiệm vụ hút khói bụi độc hại từ môi trường ô nhiễm đưa vào máy lọc,khử,hấp thụ và làm sạch, trả lại khí sạch cho môi trường Công suất, lưu lượng được... phố khoảng 3-4 giờ/ngày - VD: Một chiếc ô tô có: + V: km/h + S: 2m2 Trong 1h thì ta sẽ có được : V= S.l=2.40000=80000m3 được làm sạch -Hiện tại thì em đang hoàn thiện mô hình nhưng sử dụng bằng nguồn điện và trong tương lai em sẽ cố gắng hoàn thành để có thể biến chú lợn hút khói này có thể sử dụng được cả pin năng lương mặt trời này 6 Lời cảm ơn Em xin cảm ơn các thầy các cô đã đọc ý tưởng của em... xe thoáng mát hơn và không khí cũng sạch hơn - Và vì sao “ chiếc máy không chỉ sử dụng điện và năng lượng mặt trời “ vì mùa hè ở Việt Nam rất nóng vậy chúng ta sẽ tận dụng cái nóng của mùa hè cũng như nếu mùa đông không có ánh nắng hoặc ít năng lượng mặt trời thì ta có thể sử dụng nguồn điện để thay thế - Ngoài ra nó còn giúp làm giảm nhiệt độ môi trường Giúp môi trường giảm trong,sạch và mát hơn 5... thể tạo ra hơi mát hoặc làm ấm cho mọi người khi những giờ nắng gắt và cáo điểm - Trong khi xăng dầu, gas, điện quá đắt đỏ thì giải pháp sử dụng nănglượng mặt trời để sử dụng trong sinh hoạt được đánh giá cao Sử dụng năng lượng mặttrời không những tiết kiệm điện năng mà còn góp phần bảo vệ môi trường,đồng thời giúp sưởi ấm vào mùa đông - Tiết kiệm được chi phí kinh tế - Ngoài ra chúng ta có thể để máy... nhiều hơn c) Thiết bị cyclon ướt: - Làm được dựa trên nguyên tắc kết hợp: thấm ướt các hạt cát bụi lơ lửng kích thước nhỏ (dưới 5mm) bởi dung dịch kiềm loãng Ca(OH)2 với hệ số phun cao; nhiều tầng lưu lượng khoảng 200-300l/h, áp suất khoảng 2-2,5 kg/cm2, đuợc thiết bị bơm chuên dụng, tuần hoàn - Bụi ướt trong cyclon nhờ chuyển động xoáy của dòng khí tạo lực ly tâm làm cho các hạt bụi này tách và va . XÂY DỰNG SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC (CHÚ LỢN HÚT KHÓI VÀ LÀM MÁT) ***** 3. Ý tưởng nghiên cứu - CHÚ LỢN HÚT KHÓI VÀ LÀM MÁT - Máy hút khói đồng thời lọc khí và làm mát sử dụng năng lượng mặt. chiếc máy có tên gọi: CHÚ LỢN HÚT KHÓI VÀ LÀM MÁT. " ;Chú lợn hút khói và làm mát& quot; này của em có một tính năng vượt trội đó là: Máy hút khói đồng thời lọc khí và làm mát, sử dụng năng lượng. Nguyễn Thanh Ái Linh ĐỀ TÀI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP TRUNG HỌC 1. Thông tin chung 1.1 . Tên đề tài Đề tài: CHÚ LỢN HÚT KHÓI VÀ LÀM MÁT (Nghiên cứu và thiết kế máy làm máy và hút khói bụi ở nơi công