Проекты

Фильтрация микрочастиц

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1576
Предметы: Физика, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Тема загрязнения окружающей среды микрочастицами пластика (микропластик) за последние несколько лет всё больше привлекает внимание журналистов, исследователей и экологов. Особое внимание вызывает работа «Plastic Teabags Release Billions of Microparticles and Nanoparticles into Tea». Пластиковые чайные пакетики выделяют в чай миллиарды микрочастиц и наночастиц, исследователи сконцентрировали своё внимание на том, что даже обычный пакетик чая может генерировать микропластик.

Микропластик появляется в основном в результате разложения пластикового мусора, который непрерывно распадается на более мелкие кусочки. Кроме того, в декоративных и экономических целях микропластик добавляют в косметику и средства гигиены, а также в профессиональные чистящие средства.

По данным за 2018 год, более 60% всего текстиля в мире производится из синтетических материалов. Сегодня одежда из синтетики стала самой популярной благодаря дешевизне, удобству и большому выбору фасонов и торговых марок. Но при этом всего лишь одна стирка в стиральной машине может стать причиной попадания в сточные воды около 700 тысяч частиц микропластика.

Цель

Поиск наиболее эффективного способа фильтрования воды от микропластика.

Задачи

  1. Исследовать информацию о микропластике. Выбрать наиболее эффективные и часто используемые способы фильтрации.
  2. Используя полиэтилен (ПЭ) создать водно-спиртовую суспензию микропластика, определить размеры частиц в полученной суспензии.
  3. Пропустить суспензию ПЭ через фильтрующие материалы.
  4. Провести анализ на количество и размер частиц в фильтрате (CILAS 1180 Laser Diffraction Particle Size Analyser).
  5. Сформулировать выводы.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Установка для анализа количества микрочастиц на фильтре, CILAS 1180 Laser Diffraction Particle Size Analyser
  • HEPA-фильтр
  • Белая лента
  • Активированный уголь
  • Медицинская вата

Описание

Выполнив сбор информации о микропластике, автор подготовил материал для проведения эксперимента. Эксперимент помогал узнать, какой материал лучше всего справится с фильтрацией микрочастиц. Фильтрование спиртово-водной суспензии на четырёх разных фильтрах: НЕРА-фильтра, обычная фильтровальная бумага «Белая лента», фильтровальная бумага с активированным углём, фильтровальная бумага с медицинской ватой.

Распределение размера частиц было снято на CILAS 1180 Laser Diffraction Particle Size Analyser в интервале от 0.04 до 2500 mm. Все анализы повторялись 6 раз.

В соответствии с графиком можно сделать вывод, что все фильтры очищают крупные частицы размером больше 10 мкм, поскольку размеры пор в фильтрах имеют меньшие значения.

НЕРА-фильтр может использоваться эффективно только для фильтрации воздуха. Наиболее эффективным методом очистки от микропластика могут служить фильтры на основе активированного угля, поскольку именно в случае активированного угля наблюдаются наименьшие размеры частиц в фильтрате.

Результаты работы/выводы

  1. Наибольшее время фильтрования микропластика – на HEPA-фильтре, наименьшее – у угля.
  2. Все фильтры очищают крупные частицы размером больше 10 мкм. НЕРА-фильтр может использоваться эффективно только для фильтрации воздуха.
  3. Наиболее эффективным методом очистки от микропластика могут служить фильтры на основе активированного угля, поскольку именно в случае активированного угля наблюдается наименьшие размеры частиц в фильтрате.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИТУ МИСиС

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» – ­призёр.

Мнение автора о своей работе, проекте «Инженерный класс в московской школе», конференции «Инженеры будущего», пожелания

«Работа получилась достойная, было творчески полезно работать над проектом, ещё есть точки роста по данной теме»