Доля стекла в ТБО (твердые бытовые отходы) составляет 20 % , при том, что уровень переработки стеклянного боя очень невелики. По данным Центра маркетинговой компетенции в области чистых технологий маркетинговой группы «Текарт» актуальность проблемы вторичной переработки стекла заключается в том, что «во-первых, на производство стеклянной продукции требуются огромные энергозатраты. Во-вторых, стеклобой является одним из наиболее сложно утилизируемых отходов (наряду со сталью он может разрушаться десятки лет) и наносит значительный экологический ущерб.
Учитывая весомую долю стеклобоя в общем объеме ТБО — по некоторым оценкам, она достигает 20% (по данным МГУП «Промотходы» только в Москве скапливается до 160 000 тонн стеклобоя в год), возникает необходимость разработки технологий по использованию стекольных отходов».
Это стало темой нашего исследования, мы решили изучить химические свойства стекла, как измельченное стекло будет изменять кислотную среду в различных растворах, как измельченное стекло повлияет на аквариумных рыбок, изменится ли в аквариуме кислотно-щелочная среда, если вместо песка или гравия поместить на дно стеклянные шарики? Решили найти способы вторичного использования стеклянных отходов.
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 43.34 КБ |
МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ОКТЯБРЬСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №54
МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ЛЮБЕРЕЦКИЙ МУНИЦИПАЛЬНЫЙ РАЙОН
МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
140060,МО, Люберецкий район,рабочий поселок Октябрьский эл.почта:oktyb.soh_54@mail.ru
микр Западный, ул.Школьная ,д.2 тел. 8(495) 240 91-50
Научно – практическая конференция школьников городского округа Люберцы «Наука и современность. Шаг в будущее». Тема: Стекло – универсальный материал. Автор: Быков Максим Сергеевич Евстифеев Вадим Павлович МБОУ школа № 54 класс 8 «Б»
Научный руководитель: Титова Светлана Борисовна Учитель химии, МБОУ школа № 54 2017 г. |
Паспорт проектной работы.
«Стекло – универсальный материал. Проблема утилизации стекла.»
Авторы – Быков Максим Сергеевич, Евстифеев Вадим Павлович, 8 класс «Б»
Научный руководитель – Титова Светлана Борисовна, учитель химии.
Гипотеза:
Убедиться, в том, что стекло является как практичным, доступным и универсальным материалом для использования человеком, так и источником засорения окружающей среды.
Цель проекта:
Исследовать химические свойства стекла, поиск способов утилизации и вторичного использования стекла.
Задачи проекта:
Материально-техническое обеспечение проекта:
Оглавление.
Введение.
Доля стекла в ТБО (твердые бытовые отходы) составляет 20 % , при том, что уровень переработки стеклянного боя очень невелики. По данным Центра маркетинговой компетенции в области чистых технологий маркетинговой группы «Текарт» актуальность проблемы вторичной переработки стекла заключается в том, что «во-первых, на производство стеклянной продукции требуются огромные энергозатраты. Во-вторых, стеклобой является одним из наиболее сложно утилизируемых отходов (наряду со сталью он может разрушаться десятки лет) и наносит значительный экологический ущерб.
Учитывая весомую долю стеклобоя в общем объеме ТБО — по некоторым оценкам, она достигает 20% (по данным МГУП «Промотходы» только в Москве скапливается до 160 000 тонн стеклобоя в год), возникает необходимость разработки технологий по использованию стекольных отходов».
Это стало темой нашего исследования, мы решили изучить химические свойства стекла, как измельченное стекло будет изменять кислотную среду в различных растворах, как измельченное стекло повлияет на аквариумных рыбок, изменится ли в аквариуме кислотно-щелочная среда, если вместо песка или гравия поместить на дно стеклянные шарики? Решили найти способы вторичного использования стеклянных отходов.
Теоретическая часть.
История стекла насчитывает не одно тысячелетие, из книги М. Свешникова "Тайны стекла" мы узнали, что стекло стало основным материалом для изготовления посуды уже в древнем Египте (5000 лет до н.э.). Египтяне уже тогда перед обжигом, покрывали глиняные изделия песком и содой, чтобы придать ему гладкую поверхность, а «Примешивая к соде и песку другие вещества, египтяне научились приготовлять глазурь разных цветов и оттенков: голубую, фиолетовую, желтую, пурпуровую, синюю». [1]
В настоящее время стеклом называется «любой материал, который при охлаждении, переходит из жидкого состояния в твердое
без кристаллизации… Почти всегда изготавливают из неорганических оксидов»[2].
Стекло, благодаря своим неповторимым свойствам, за более чем 7000 летнюю историю, нашло множество областей применения – это
Широкая потребность стекла объясняется неповторимым и своеобразным сочетанием физических и химических свойств, не свойственным никакому
другому материалу.
Без стекла не было бы обычного электрического освещения. Не было найдено.освещения никакого другого материала для колбы электрической .лам-пы, который объединял бы в себе такие важные качества, как прозрач-
ность, теплостойкость, механическая прочность, хорошая свариваемость с металлами. Оптические элементы микроскопов, телескопов, фотоаппаратов,
кино и видеокамер и дальномеров в отсутствие стекла не из чего было бы изго-товить. Все выше указанные свойства связаны с тем, что стекла являются аморфными, а некристаллическими материалами. При комнатной температуре стекло представляет собой твердый хрупкий материал и обычно остается таким при повышении температуры вплоть до 400° С.
Свойства и химический состав стекла
Химическая стойкость стекла зависит от состава: большую стойкость обнаруживает стекло, содержащее малое количество щелочных оксидов, оксидов металлов Ia и IIa групп.
Основные физические свойства стекла:
На сегодняшний день стекло является лучшим упаковочным материалом не только для продуктов питания, но и для лекарств, реагентов, различных напитков, соусов и пр. Однако отрицательной стороной этого материала является то, что он очень долго разлагается.
Опасность стекла для окружающей среды представляет в том, что
Именно поэтому проблема утилизации или вторичной переработки стекла является масштабной и по сей день не теряет своей актуальности.
Практическая часть.
Практическая экспериментальная часть основана на экспериментальных данных изучения химических свойств лабораторного стекла.
Исследуемый раствор (10%) | pH без стекла | pH среды с битым стеклом | |||
1 неделя | 2 неделя | 3неделя | 4 неделя | ||
H2SO4 (98%) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
H2SO4 (1:5) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
HCl (36%) | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
HCl (1:2) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
HNO3(70%) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
H3PO4 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Ca(OH)2 | 9 | 9 | 9,5 | 9,5 | 9 |
NaOH | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
NaCl (10%) | 6 | 6 | 7 | 7 | 6 |
KI (10%) | 6 | 6 | 7 | 7 | 63 |
K2SO4 (10%) | 3 | 3 | 2 | 2 | 3 |
NaHCO3 (10%) | 6 | 6 | 8 | 8 | 6 |
LiCl (10%) | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 |
MgSO4 (10%) | 6 | 6 | 6,5 | 6,5 | 6 |
(NH4)2SO4(10%) | 7 | 7 | 5 | 5 | 7 |
Вывод: Стекло не вступило во взаимодействие ни с одним из веществ и не изменило рН растворов. Незначительные изменения рН можно объяснить испарением воды из растворов солей, при добавлении воды до прежних объёмов рН стали показывать прежние цифры. Подтвердилось утверждение о химической стойкости стекла.
1 день | 2 день | 3 день | 4 день | 5 день | 6 день | 7 день |
6 | 6 | 6,5 | 6 | 5,5 | 6 | 6 Смена воды |
8 день | 9 день | 10 день | 11 день | 12 день | 13 день | 14 день |
6 | 6 | 6,5 | 6,5 | 6,5 | 6 | 5,5 Смена воды |
Вывод: на изменение кислотности воды в аквариуме стекло не влияет, дискомфорта аквариумные рыбки от стеклянного грунта не было. Возможно использовать стекло измельченное до размеров песчинок, но не пыли, как добавку к грунту в аквариумы, а более крупные фракции, как элемент декора.
Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 = Na2O + CaO + 6SiO2
- Молярные массы:
М(Na2CO3) = 23•2+12+3•16=106 г/моль
М(СaCO3) = 40+12+3•16=100 г/моль
М(SiO2) = 28+2•16=60 г/моль, m (SiO2) = 6 моль • 60г/моль= 360 г
- Приготовление шихты: сделали навески компонентов стекла
m(Na2CO3) =10,6 г
m(СaCO3) = 10,0 г
m (SiO2) = 10,6 г
Добавки красители в стекло: оксид меди (II) (0,5-1 г) – голубое окрашивание, оксид железа (III) (1 г) – коричневое окрашивание, оксид хрома (III) (1-1,5 г) – зеленое окрашивание, оксид марганца (IV) (0,5 – 1г)– фиолетовое окрашивание.
Тщательное перемешивание компонентов, разделили получившуюся шихту на 5 частей, смешивание порций с оксидами добавками, пересыпали смеси в тигли, уплотнили пестиками.
- Варка стекла: поместили шихту в тигли в муфельную печь, разогретую до 900◦С
Оконное стекло | Стекло с CuO | Стекло с Fe2O3 | Стекло с Cr2O3 | Стекло с MnO2 |
Почти прозрачное, голубо-зеленоватое | С голубым, синим оттенком | С коричневым оттенком | зеленое | Грязно-коричневого цвета |
Вывод: подтверждение справочных данных об условиях варки стекла и окрашивания его в разные цвета при помощи различных оксидов.
Заключение.
Стекло представляет собой на 100% рециркулируемый материал – после его переработки не остается побочных материалов, которые отрицательно влияют на окружающую среду, его можно использовать как различные добавки к строительным материалам.
Каждые 1000 кг переработанных отходов экономят более 1000 кг природных материалов, в том числе 200 кг известняка, около 180 кг соды и более 600 кг песка.
Каждые 10% стеклобоя снижают расход газа на 3%, так как при использовании только стеклобоя расход газа на изготовление стеклянных изделий сокращается на 30%. [4]
В нашей стране для утилизации стекла необходимо наладить раздельный сбор твердых бытовых отходов.
Вторичное использование стекла позволит ежегодно сохранить более 10 000 га земель, которые могли бы стать свалками.
Необходимо увеличить пункты приема стеклотары.
Мы подтвердили экспериментально утверждение об особых физико-химических свойствах стекла, способах его изготовления нашли области его применения и вторичной переработки.
Выражаем благодарность Экспериментальному специальному научно-реставрационному производственному центру - мастерской В. С. Власова за предоставленную возможность осуществить экспериментальную часть исследовательского проекта.
Список литературы.
[1]1 М.Свешников "Тайны стекла" Детгиз 1955 стр. 5
[2] Сайт; dic.academic.ru Энциклопедия Кольера
[3] Сборник научно-технических статей «Современные материалы», статья А.Б. Жималова канд. «Применение стекла в современном строительстве».
[4]Сайт net-othodov.com статья «Утилизация отходов – давайте заботиться о планете вместе!»
Рецензия
на исследовательскую проектную работу
Быков Максим Сергеевич и Евстифеев Вадим Павлович, учащихся 8 класса
МБОУ школы №54, под руководством учителя химии Титовой Светланы Борисовны на тему: «Стекло – универсальный материал».
Цели ясны, задачи прописаны последовательно и соответствуют цели проекта.
Рассмотрев данный исследовательский проект, можно с уверенностью сказать, что выбранная тема актуальна по своей специфике и имеет чётко направленную практическую значимость.
В работе проведён грамотный анализ влияния на изменение рН - среды в различных растворах и предложен путь по вторичному использованию стеклянных бытовых отходов с уменьшения неэкономичного расхода природных ресурсов, а также утилизации стекла.
Хочется отметить чёткость, грамотность, логичность и доступность изложенного материала, сопровождаемого расчётами. Работа структурирована, соответствует плану.
Заместитель директора по УВР Титова С.А.
15 марта 2017 года
Сказка об одной Тайне
Рисуем акварельное мороженое
Заповеди детства и юности
Калитка в сад
Ласточка. Корейская народная сказка