LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Phòng thí nghiệm là nơi học tập, tuy nhiên đó cũng là nơi đặc biệt nguy hiểm nếu không tuân thủ quy tắc an toàn; Theo phân phối chương trình giáo dục trung học, các tiế
Trang 1I MỞ ĐẦU 2
I.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 2
I.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 3
I.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3
II NỘI DUNG 3
II.1 CƠ SỞ KHOA HỌC 3
II.2 CÁC THÍ NGHIỆM CÓ SINH RA CHẤT KHÍ ĐỘC HẠI TRONG CHƯƠNG TRÌNH HÓA PHỔ THÔNG 6
III SƠ ĐỒ, CẤU TẠO CỦA TỦ HÚT 7
III.1 SƠ ĐỒ 7
III.2 CẤU TẠO CỦA TỦ HÚT 7
IV QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU 8
IV.1 TỦ HÚT 9
IV.2 MÔ TƠ: 11
IV.3 BÌNH XỬ LÝ CHẤT KHÍ 11
V KẾT LUẬN 12
V.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 12
V.2 HẠN CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH XỬ LÝ 16
V.3 KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN DỰ ÁN TRONG THỜI GIAN TỚI 16
TÀI LIỆU THAM KHẢO 17
Trang 2TÊN ĐỀ TÀI: “SỬ DỤNG TỦ HÚT ĐỂ HẠN CHẾ
TỐI ĐA CHẤT KHÍ THOÁT RA MÔI TRƯỜNG”
I MỞ ĐẦU
I.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Phòng thí nghiệm là nơi học tập, tuy nhiên đó cũng là nơi đặc biệt nguy hiểm nếu không tuân thủ quy tắc an toàn;
Theo phân phối chương trình giáo dục trung học, các tiết Hoá Học có nội dung liên quan đều tăng giờ học thực hành, thí nghiệm;
Hiện nay, hầu hết các trường học trên địa bàn tỉnh Quảng Trị đều chưa thể trang
bị được những phòng thí nghiệm đạt chuẩn, đặc biệt là đầu tư tủ hút khí Thực tế cho thấy tình trạng các thí nghiệm tạo chất khí vẫn có thoát ra ngoài (dù ít hay nhiều), điều
đó gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe giáo viên và học sinh đang học;
Tại trường THPT Tân Lâm, trong các giờ thực hành hoá học, học sinh chủ yếu thực hành những thí nghiệm đơn giản, ít nguy hiểm nhằm đảm bảo cho thí nghiệm thành công và không gây ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe của học sinh;
Nhằm hạn chế tối đa sự ảnh hưởng của chất khí thoát ra khi làm thí nghiệm
và khắc phục một số nhược điểm trong phần xử lý chất khí của đề tài “Xử lý hóa chất vô
cơ sau khi làm thí nghiệm trong phòng thực hành” – năm 2012;
Chúng em đã chọn đề tài “Sử dụng tủ hút để hạn chế tối đa chất khí thoát ra môi trường”.
I.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Vai trò của tủ hút trong việc hạn chế tối đa chất khí thoát ra ngoài môi trường
I.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
I.3.1 Đối tượng nghiên cứu:
Tủ hút khí trong phòng thí nghiệm
I.3.2 Phạm vi nghiên cứu:
Xử lý chất khí trước khi thải ra môi trường
Trang 3II NỘI DUNG
II.1 CƠ SỞ KHOA HỌC
II.1.1 Một số hạn chế trong phần xử lý chất khí của đề tài “Xử lý hóa chất vô cơ sau khi làm thí nghiệm trong phòng thực hành”
Các thí nghiệm điều chế, thử tính chất và hạn chế chất khí thoát ra ngoài môi trường chỉ áp dụng được cho 1 số thí nghiệm (như: SO2, NO, NO2,…) nên còn nhiều thí nghiệm không thể thực hiện tương tự (như: tạo khói trắng của NH4Cl, đốt cháy các chất,
…);
Quá trình lắp ráp bộ điều chế, thử tính chất và hạn chế khí thoát ra ngoài bằng thủ công nên có nhiều khả năng vẫn còn có một số kẽ hở để khí bay ra ngoài, đặc biệt là ở những đoạn ống cao su;
Khi thực hiện các thí nghiệm, mặc dù đã có các bình hạn xử lý chất khí thoát ra nhưng nếu dùng lượng chất quá lớn thì vẫn còn chất khí độc thoát ra ở cuối quy trình;
Chưa đảm bảo an toàn cho giáo viên khi pha hóa chất, vẫn bị ảnh hưởng tới sức khỏe do khí độc thoát ra, như: khi pha loãng dung dịch HCl, HNO3,…;
II.1.2 Vai trò của tủ hút
Tủ hút là thiết bị rất cần thiết để phục vụ cho việc làm các thí nghiệm hóa học Hiện nay, hầu hết ở tất cả các trường phổ thông, giáo viên thường xuyên phải dùng hóa chất phải dùng các hóa chất độc hại
Tính năng, tác dụng của tủ hút:
Giáo viên có thể thực hiện một cách an toàn các bài thí nghiệm;
Giúp giáo viên pha chế các loại hóa chất tuyệt đối an toàn, không bị ảnh hưởng đến sức khỏe do khí độc thoát ra khi tiến hành;
Học sinh được quan sát, biết kết quả của các phản ứng hóa học từ nhiều phía theo từng vị trí của lớp học, hiện tượng cháy nổ xảy ra trong vùng an toàn
II.1.3 Ảnh hưởng của một số chất khí thường gặp trong PTH đối với con người
a) Khí cacbon dioxit (CO2)
Trang 4Khí CO2 là một khí không màu mà khi hít thở phải ở nồng độ cao (nguy hiểm do
nó gắn liền với rủi ro ngạt thở) tạo ra vị chua trong miệng và cảm giác nhói ở mũi và cổ họng Các hiệu ứng này là do khí hòa tan trong màng nhầy và nước bọt, tạo ra dung dịch yếu của axít cacbonic;
Hàm lượng khí CO2 trong không khí trong lành là khoảng 0,04% và trong không khí bị thải ra từ sự thở là khoảng 4,5% Khi thở trong không khí với nồng độ cao (khoảng 5% theo thể tích), nó là độc hại đối với con người và các động vật khác;
Khí CO2 có thể là một trong các chất trung gian để tự điều chỉnh việc cung cấp máu theo khu vực Nếu nồng độ cao thì mao mạch sẽ nở ra để cho nhiều máu hơn đến các mô;
Do tần suất thở có ảnh hưởng tới mức CO2 trong máu, nên nhịp thở quá chậm hay quá nông sẽ sinh ra hiện tượng nhiễm axít hô hấp, trong khi nhịp thở quá nhanh sinh ra trong các chứng thở quá nhanh sẽ dẫn đến nhiễm kiềm hô hấp
b) Khí lưu huỳnh dioxit (SO2):
Khí SO2 xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp hoặc hoà tan với nước bọt, từ đó qua đường tiêu hoá để ngấm vào máu SO2 có thể kết hợp với các hạt nước nhỏ hoặc bụi
ẩm để tạo thành các hạt axít H2SO4 nhỏ li ti, xâm nhập qua phổi vào hệ thống bạch huyết;
Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hoá học để làm giảm dự trữ kiềm trong máu gây rối loạn chuyển hoá đường và protêin, gây thiếu vitamin B và C, tạo ra methemoglobine để chuyển Fe2+ (hoà tan) thành Fe3+ (kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu cũng như làm giảm khả năng vận chuyển ôxy của hồng cầu, gây khó thở
c) Khí hidrosunfua (H2S):
Khí H2S có mùi trứng thối, dễ có thể nhận biết H2S là khí gây ngạt vì chúng tước đoạt Oxy rất mạnh; khi hít phải nạn nhân có thể bị ngạt, bị viêm màng kết do H2S tác động vào mắt, bị các bệnh về phổi vì hệ thống hô hấp bị kích thích mạnh do thiếu Oxy,
có thể gây thở gấp và ngừng thở H2S ở nồng độ cao gây tê liệt hô hấp, nạn nhân bị chết ngạt
Trang 5d) Các oxit nitơ (NO, NO2)
Oxit nitơ có nhiều dạng; có độc tính cao nhất là NO2, khi chỉ tiếp xúc trong vài phút với nồng độ NO2 trong không khí 5 phần triệu đã có thể gây ảnh hưởng xấu đến phổi, tiếp xúc vài giờ với không khí có nồng độ NO2 khoảng 15-20 phần triệu có thể gây nguy hiểm cho phổi, tim, gan; nồng độ NO2 trong không khí 1% có thể gây tử vong trong vài phút;
NOx bị oxy hoá dưới ánh sáng mặt trời có thể tạo khí Ôzôn gây chảy nước mắt và mẩn ngứa da, NOx cũng góp phần gây bệnh hen, ung thư phổi, làm hỏng khí quản
e) Khí Clo (Cl2):
Khí Clo gây ngứa, ngạt thở, đau rát xương ức, ho, ngứa mắt và miệng, chảy nước mắt, tiết nhiều nước bọt Nếu bị nhiễm nặng có thể đau đầu, đau thượng vị, nôn mửa, vàng da, thậm chí phù nề phổi
II.2 CÁC THÍ NGHIỆM CÓ SINH RA CHẤT KHÍ ĐỘC HẠI TRONG
CHƯƠNG TRÌNH HÓA PHỔ THÔNG
Cl2
Cu, Cl2
Cl2
Fe, Cl2
MnO2, HCl KMnO4 ,HCl
SO2
H2S, SO2, SO3
H2SO4, S
Na2SO3, H2SO4
H2SO4, Cu
Trang 6BÀI HÓA CHẤT LÀM THÍ NGHIỆM CHẤT KHÍ
III SƠ ĐỒ, CẤU TẠO CỦA TỦ HÚT
III.1 SƠ ĐỒ
Quy trình xử lý chất khí bằng tủ hút được thực hiện theo sơ đồ
III.2 CẤU TẠO CỦA TỦ HÚT
Gồm có 3 bộ phận:
Trang 7III.2.1 Tủ hút
a) Kích thước
* Phần hình hộp chữ nhật:
+ Rộng: 0,5m
+ Dài: 1m
+ Cao: 0,8m
* Phần chóp cụt:
+ Rộng: 0,5m
+ Chiều dài cạnh đáy: 1m
+ Chiều dài cạnh trên: 0,85m
Trang 8+ Chiều dài cạnh bên: 0,2m
* Thể tích: 0.485 m3
b) Nguyên vật liệu
+ Sử dụng nguyên vật liệu phổ biến, dễ tìm trong cuộc sống
+ Gồm có: Kính thủy tinh, nhôm, keo dán kín, ống nhựa PVC
III.2.2 Bộ phận hút khí
Thông số kỹ thuật:
+ Công suất: 2,8m3/s; 6000 vòng/s; 610W
III.2.3 Bộ phận xử lý chất khí
a) Nguyên vật liệu:
- Xô nhựa, ống nhựa PVC, keo dán Tiền phong
- Vôi bột
b) Công dụng:
- Hấp thu các khí, hạn chế các khí có thể thoát ra ngoài môi trường
IV QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU
Quy trình xử lý chất khí độc hại trong thí nghiệm được thực hiện theo thứ tự:
Tủ hút Mô tơ hút khí Bình xử lý khí
Trang 9IV.1 TỦ HÚT:
Có 1 số chức năng cơ bản
1) Pha hóa chất để đảm bảo an toàn, như: pha loãng dung dịch HCl, H2SO4;
2) Làm 1 số thí nghiệm có gây cháy, nổ, tạo khói độc hại; như: Na tác dụng với nước, Al tác dụng với I2, đốt cháy S, P, Fe;
3) Điều chế, thử tính chất các khí vô cơ có thể thực hiện trong chương trình phổ thông: a) Khí Clo (Cl2)
Trang 10b) Khí Hydrosunfua (H2S):
c) Khí lưu huỳnh dioxit (SO2):
d) Khí ammoniac (NH3):
Trang 11e) Khí nito oxit (NO), nito dioxit (NO2):
f) Khí cacbonic (CO2):
IV.2 MÔ TƠ:
Với công suất của mô tơ thì lượng khí trong tủ hút sẽ được di chuyển theo ống dẫn để đi tới bình đựng dung dịch Ca(OH)2 để xử lý
IV.3 BÌNH XỬ LÝ CHẤT KHÍ: Được pha sẵn dung dịch Ca(OH)2
Tại đây, hầu hết các khí sinh ra trong thí nghiệm sẽ được hấp thu hoàn toàn
Khi dòng khí (trong và sau khi làm thí nghiệm) được hút từ tủ hút qua mô tơ và vào bộ phận xử lý chất khí (chứa dung dịch Ca(OH)2), có thể xảy ra các phản ứng hóa học:
2Cl2 + 2Ca(OH)2 CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O
H2S + Ca(OH)2 CaS + H2O
SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
Trang 124NO2 + 2Ca(OH)2 Ca(NO3)2 + Ca(NO2)2 + 2H2O
V KẾT LUẬN
V.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1 Điều chế và thử tính chất của chất khí
a) Khí Clo (Cl2):
* Điều chế: Dùng HCl đặc tác dụng với KMnO4 hoặc MnO2 và đun nóng
Trang 134 2 2 2
16HCl 2KMnO t o 2KCl 2MnCl 5Cl 8H O
* Thử tính chất và xử lý khí thoát ra:
- Bình 1: Giấy pH ẩm
+ Hiện tượng: Làm giấy pH ẩm chuyển màu đỏ, sau đó mất màu
+ Giải thích: Cl2 tác dụng với H2O tạo thành HCl, HClO nên giấy pH chuyển màu đỏ Đồng thời, HClO là chất oxy hóa mạnh, có thể làm tẩy trắng màu nên giấy pH sẽ mất màu
Cl2 + 2H2O HCl + HClO
- Bình 2 và 3: Dung dịch NaOH
+ Giải thích: Hạn chế Cl2 thoát ra không khí
Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O
* Kết quả: Thành công.
b) Khí Hydrosunfua (H2S):
* Điều chế: Dùng HCl đặc tác dụng với FeS và đun nóng
* Kết quả: Không thành công.
c) Khí lưu huỳnh dioxit (SO2):
* Điều chế: Dùng H2SO4 đặc tác dụng với Cu và đun nóng
* Thử tính chất và xử lý khí thoát ra:
- Bình 1: Cánh hoa hồng
+ Hiện tượng: Cánh hoa hồng dần mất màu
+ Giải thích: Do khí SO2 có khả năng làm mất màu 1 số hợp chất
- Bình 2: Dung dịch KMnO4
+ Hiện tượng: Dung dịch KMnO4 bị chuyển từ màu tím sang không màu
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4
- Bình 3: Dung dịch Ca(OH)2
+ Hiện tượng: Có xuất hiện kết tủa Sau đó, nếu để lâu thì kết tủa dần tan
SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O
Trang 14SO2 + CaSO3 + H2O Ca(HSO3)2.
* Kết quả: Thành công.
d) Khí ammoniac (NH3):
* Điều chế: Dùng NaOH tác dụng với NH4Cl và đun nóng
NaOH + NH4Cl NaCl + NH3 + H2O
* Thử tính chất và xử lý khí thoát ra:
- Bình 1: Nước có nhỏ vài giọt dung dịch Phenolphtalein
+ Hiện tượng: Nước chuyển dần sang màu hồng
+ Giải thích:
Vì NH3 tan vào trong nước tạo thành dung dịch bazo yếu nên làm phenolphtalein chuyển thành màu hồng
- Bình 2: Dung dịch CuSO4
+ Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa xanh dương, sau đó kết tủa tan dần, tạo thành dung dịch
có màu xanh tím
2NH3 + 2H2O + CuSO4 Cu(OH)2 + (NH4)2SO4 Cu(OH)2 + 2NH3 [Cu(NHCu(NH3)4](OH)2
* Kết quả: Thành công.
e) Khí nito oxit (NO), nito dioxit (NO2):
* Điều chế: Dùng HNO3 tác dụng với Cu và đun nóng
3Cu + 8HNO3 l 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
2NO + O2 2NO2
* Thử tính chất và xử lý khí thoát ra:
- Bình 1 và 2: Dung dịch NaOH
2NO2 + 2NaOH NaNO2 + NaNO3 + H2O
* Kết quả: Thành công.
f) Khí cacbonic (CO2):
* Điều chế: Dùng HCl đặc tác dụng với CaCO3 hoặc Na2CO3 và đun nóng
Trang 152HCl + CaCO3 CaCl2 + CO2 + H2O 2HCl + Na2CO3 NaCl + CO2 + H2O
* Thử tính chất và xử lý khí thoát ra:
- Bình 1: Giấy pH ẩm
+ Hiện tượng: Giấy pH ẩm chuyển màu hồng
+ Giải thích: Vì CO2 phân li trong nước sẽ tạo môi trường axit yếu nên giấy pH chuyển màu hồng
+ Phương trình phân li: CO2 H O2 H HCO3
- Bình 2 và 3: Dung dịch Ca(OH)2
+ Hiện tượng: Có xuất hiện kết tủa Sau đó, nếu để lâu thì kết tủa dần tan
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
CO2 + CaCO3 + H2O Ca(HCO3)2
* Kết quả: Thành công, kiểm tra được tính chất của CO2 và hạn chế được khí CO2 thoát
ra ngoài môi trường
V.1.2 Quá trình hút khí và xử lý chất khí
- Mô tơ với thời gian cho phép đã chuyển được lượng khí sinh trong thí nghiệm đi theo quy trình;
- Bình xử lý chất khí hoạt động hiệu quả, không có mùi của khí cần loại bỏ thoát ra
* Kết luận: Quá trình hạn chế chất khí sinh ra (trong và sau khi làm thí nghiệm) thoát ra
ngoài môi trường đã thành công
Trang 16V.2 HẠN CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH XỬ LÝ
Trong quá trình điều chế và xử lý các chất khí trong thí nghiệm sinh ra, quy trình vẫn còn có một số hạn chế:
+ Do sử dụng phương pháp sục khí nên khi mô tơ chuyển lượng khí từ tủ hút qua bình
xử lý có xuất hiện hiện tượng dung dịch bị bắn văng ra ngoài (Mặc dù đã đậy kín bình); + Trong quá trình chế tạo tủ hút, còn xuất hiện một số kẽ hở ở cửa tủ nên nếu để phản ứng xảy ra xong mà sử dụng máy hút thì khí có thể thoát ra theo đường này;
+ Mô tơ chỉ hoạt động liên tục trong khoảng thời gian ngắn (đã kiểm tra trong khoảng thời gian 3 phút), nên nếu sử dụng lâu hơn có thể bị cháy máy
V.3 KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN DỰ ÁN TRONG THỜI GIAN TỚI
Để đề tài được hoàn thiện hơn nữa, chúng em đã có một số kế hoạch sẽ triển khai trong thời gian tới:
+ Cải thiện năng suất hoạt động của mô tơ;
+ Tìm biện pháp khắc phục hiện tượng nước bắn ra khi khí được đẩy qua bình xử lý; + Tìm một số biện pháp khắc phục tình trạng khí thoát ra ngoài khi chưa bật máy hút
Với thực trạng xử lý chất khí trong và sau khi làm thí nghiệm hiện nay ở trường nói riêng và ở hầu hết các trường THPT trên địa bàn Quảng Trị nói chung, có thể coi
Trang 17đây là một quan điểm của chúng em đóng góp ý kiến vào việc xử lý hóa chất nhằm hạn chế tối đa sự ảnh hưởng trực tiếp của các hóa chất đến môi trường và đến sức khỏe con người Mặc dù đã cố gắng, song không thể tránh được các thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo để đề tài của chúng em được hoàn thiện hơn
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
PHÊ DUYỆT CỦA BGH NHÀ TRƯỜNG
HIỆU TRƯỞNG
NHÓM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
NHÓM TRƯỞNG
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Sách giáo khoa Hóa học lớp 10, 11, 12 của NXB GD
2 Website: www.xuandong.violet.vn
3 Website: www chiennc.violet.vn
4 Website: http://hoahocdoisong.com/
5 Website: http://hoahocngaynay.com/
6 Website: http://hoahoc.org/
7 Website: http://community.h2vn.com
8 Website: http://dayhoahoc.com/
9 Website: http://youtube.com/
10.Website: http://vi.wikipedia.org
11.Website: http://google.com.vn