Hệ thống lọc sạch nước bằng lõi ngô

Cá nhân: Lý Hoàng Anh

Lĩnh vực Môi trường

Lượt bình chọn:

Bình chọn

Giới thiệu sản phẩm:

Nguồn nước mà người dân miền núi hiện nay sử dụng hầu hết chứa nhiều đá vôi và kim loại nặng. Việc sử dụng nguồn nước này trong thời gian dài có thể dẫn đến tích tụ trong cơ thể, gây ra một số bệnh như sỏi thận, bệnh da liễu và làm hư hỏng các thiết bị gia dụng như ấm siêu tốc, máy giặt, v.v. Mặt khác, chất thải từ các phòng thí nghiệm tại các trường học khi xả ra môi trường cũng gây ô nhiễm nghiêm trọng. Bên cạnh đó, người dân vùng này rất quen thuộc với cây ngô; tuy nhiên, họ chủ yếu sử dụng lõi ngô để đun bếp, phần lớn còn lại bị bỏ phí.
Ý tưởng đột phá: Dự án “Hệ thống lọc sạch nước bằng lõi ngô” ra đời nhằm:
- Tận dụng nguyên liệu địa phương.
- Tạo ra hệ thống lọc nước đơn giản, chi phí thấp, thân thiện với môi trường.
- Cung cấp giải pháp hiệu quả cho các khu vực khó khăn về kinh tế và hạ tầng điện.

Xuất xứ sản phẩm:

Do cá nhân Lý Hoàng Anh nghiên cứu.

Tính sáng tạo và đổi mới:

Tính sáng tạo:
1. Kết hợp giữa vật liệu tự nhiên và kỹ thuật xử lý nước: Việc sử dụng lõi ngô, than ngô, cát sỏi vào hệ thống lọc nước là một ý tưởng sáng tạo.
2. Thân thiện với môi trường: Việc tái chế lõi ngô để xử lý nước không chỉ giảm thiểu rác thải nông nghiệp mà còn thay thế các vật liệu lọc nước đắt đỏ hoặc không bền vững.
3. Giải pháp chi phí thấp: Hệ thống sử dụng nguyên liệu giá rẻ, dễ kiếm, giúp giảm chi phí sản xuất và tăng khả năng tiếp cận của người dân địa phương.
4. Tiềm năng mở rộng: Dự án có thể được phát triển thành nhiều mô hình khác nhau, từ hộ gia đình đến công nghiệp nhỏ, hoặc ứng dụng trong xử lý nước thải phòng thí nghiệm Hóa-Sinh.

Tính ứng dụng:

Dự án “Hệ thống lọc sạch nước bằng lõi ngô” đã cho thấy hiệu quả thực tế trong việc cải thiện chất lượng nước, đặc biệt đối với các nguồn nước bị nhiễm đá vôi, kim loại nặng và vi sinh vật. Hệ thống đáp ứng nhu cầu cấp thiết của người dân vùng cao như Hà Giang, nơi điều kiện kinh tế còn hạn chế và nước sạch chưa được cung cấp đầy đủ.
Mô hình không chỉ giải quyết nhu cầu sinh hoạt hàng ngày mà còn được ứng dụng để xử lý nước thải từ các phòng thí nghiệm Hóa-Sinh, góp phần bảo vệ môi trường học đường và cộng đồng. Với chi phí thấp, nguyên liệu dễ kiếm và quy trình thân thiện với môi trường, hệ thống này mang tính khả thi cao, phù hợp để triển khai tại các khu vực khác có điều kiện tương tự.
Dự án khẳng định tiềm năng lớn của việc tái chế phụ phẩm nông nghiệp, hướng đến phát triển bền vững, đồng thời mở ra giải pháp hữu ích cho nhiều lĩnh vực trong tương lai.

Tính hiệu quả:

* Ưu điểm vượt trội
1. Hiệu quả lọc cao:
- Nước sau lọc sạch, trong, không mùi và an toàn cho sức khỏe.
- Loại bỏ hoàn toàn đá vôi, kim loại nặng và ion OH⁻, các tạp chất khác
- một ngày lọc được khoảng 1000-1500l nước sinh hoạt.
2. Tiết kiệm và dễ dàng sử dụng:
- Nguyên liệu sẵn có: lõi ngô, cát, sỏ
- Giá thành sản phẩm rẻ.
- Không cần điện, phù hợp với vùng sâu vùng xa và hộ gia đình thu nhập thấp.
- Sử dụng lọc hiệu quả đối với nước thải của phòng thí nghiệm hóa sinh của trường học, bệnh viện...
3. Thân thiện với môi trường:
- Tái sử dụng phụ phẩm nông nghiệp, giảm thiểu ô nhiễm.
- Góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
4. Đơn giản, tiện lợi:
- Hệ thống dễ lắp ráp, dễ bảo trì, đảm bảo tính an toàn khi sử dụng.
- Có thể tùy chỉnh thiết kế phù hợp với nhu cầu khác nhau.

Tiềm năng phát triển:

HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA DỰ ÁN
1. Mở rộng quy mô ứng dụng thực tiễn:
- Triển khai mô hình lọc nước bằng lõi ngô tại các vùng cao, vùng sâu vùng xa, nơi người dân gặp khó khăn trong việc tiếp cận nước sạch. Ứng dụng trong các trường học, trạm y tế, phòng thí nghiệm Hóa-Sinh để xử lý nước thải và cung cấp nước đạt tiêu chuẩn.
2. Nâng cao hiệu suất hệ thống lọc:
- Tiếp tục nghiên cứu và cải tiến kỹ thuật xử lý lõi ngô (hoạt hóa bề mặt, kết hợp với các vật liệu lọc khác) nhằm tăng khả năng hấp phụ kim loại nặng và tạp chất.
- Tối ưu hóa thiết kế hệ thống lọc để tăng độ bền và phù hợp với nhiều quy mô sử dụng.
3. Thương mại hóa và sản xuất đại trà:
- Xây dựng dây chuyền sản xuất lõi ngô xử lý sẵn và hệ thống lọc nước để đưa ra thị trường với giá thành hợp lý. Phát triển thương hiệu, mở rộng phân phối sản phẩm.
4. Nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình giáo dục về tầm quan trọng của nước sạch và cách sử dụng hệ thống lọc lõi ngô hiệu quả.
5. Hợp tác và phát triển bền vững: Hợp tác với các tổ chức phi chính phủ, doanh nghiệp và cơ quan nhà nước để huy động vốn và mở rộng quy mô triển khai. Tích hợp dự án vào các chương trình quốc gia về bảo vệ tài nguyên nước và phát triển nông thôn bền vững.

Tiêu chí về cộng đồng:

Cơ sở hạ tầng:

1. Dụng cụ cần sử dụng
- Dụng cụ chính:
+ Ống PVC
+ Cút nối
+ Bình lọc nước dung tích 17 lít
+ Cùi ngô, than ngô, cát, sỏi (nguyên liệu lọc)
+ Bông ép
- Các dụng cụ hỗ trợ khác:
+ Kìm
+ Cưa
+ Dao
+ Đục
+ Keo dán
+ Vải
+ Giấy lọc
1.1 Nguyên lý hoạt động, Phương pháp chế tạo
* Nguyên lý hoạt động: Dựa trên cấu trúc xốp và độ bền cao của lõi ngô, vật liệu này có khả năng hoạt động như than hoạt tính trong các hệ thống lọc nước. Lõi ngô có khả năng hấp thụ các chất amoni hòa tan nhờ cấu trúc nhiều lỗ xốp và thành phần hóa học chứa các polyme như xenluloza, hemixenluloza, pectin, lignin và protein. Những đặc tính này giúp lõi ngô trở thành một vật liệu lọc hiệu quả trong việc làm sạch nước.
Hệ thống lọc sạch nước bằng lõi ngô có 2 chế độ: lọc nước và tự rửa lõi lọc
+ Chế độ lọc nước: Nước nguồn được cấp vào hệ thống lọc (khóa 1 mở, khóa 2 đóng, khóa 3 mở, khóa 4 đóng) nước sẽ được lọc theo chiều từ trên đỉnh bình lọc xuống và nước sạch chảy ra theo van số 3.

Chế độ lọc nước của hệ thống
+ Chế độ tự rửa lõi lọc: Nước nguồn được cấp vào hệ thống lọc (Khóa 1 đóng, khóa 2 mở, khóa 3 đóng, khóa 4 mở) nước sẽ chảy ngược từ dưới bình lọc lên trên, nước bẩn sẽ chảy ra theo van số 4.

Chế độ rửa lõi lọc nước của hệ thống
* Phương pháp chế tạo: Đối với hệ thống lọc nước đầu nguồn:
+ Sử dụng ống PVC và cút nối để kết nối 02 bình nhựa với nhau.
+ Bên trong các bình nhựa là các lớp vật liệu lọc bao gồm cát, than lõi ngô, lõi ngô, và sỏi, được sắp xếp theo tỷ lệ 1:2:2:1. (Tỷ lệ này có thể được điều chỉnh dựa trên lượng nước cần lọc và nhu cầu sử dụng của người dân).
+ Số lượng bình lọc có thể tăng hoặc giảm tùy theo lượng nước đầu nguồn cần xử lý.
* Đối với hệ thống lọc nước thải phòng thí nghiệm:
- Nguồn nước thải từ phòng thí nghiệm được nối trực tiếp vào hệ thống lọc qua ống PVC.
- Số lượng bình lọc trong hệ thống này có thể thay đổi số lượng bình lọc tùy vào lượng nước thải nhiều hay ít.
1.2. Kết quả thu được
Qua quá trình nghiên cứu và làm thực nghiệm chúng em đã thu được kết quả như sau:
- Loại bỏ ion và đá vôi trong nước:
Trước khi lọc, khi thử với giấy quỳ tím, giấy quỳ chuyển sang màu xanh, cho thấy sự hiện diện của ion OH⁻ trong nước. Khi thêm Na₂CO₃, nước trở nên vẩn đục, chứng tỏ có sự tồn tại của đá vôi (CaCO₃).
Sau khi lọc, khi thử lại với giấy quỳ tím, giấy không đổi màu, cho thấy ion OH⁻ đã bị loại bỏ. Đồng thời, khi thêm Na₂CO₃ vào nước sau lọc, nước không còn vẩn đục, chứng tỏ đá vôi đã được loại bỏ.
- Loại bỏ mùi và màu:
Hệ thống lọc đã loại bỏ thành công mùi và màu từ các sản phẩm nước ngọt và bút dạ, giúp cải thiện rõ rệt chất lượng nước.
- Loại bỏ được 1 số ion và đá vôi trong nước (nước trước khi lọc nhúng quỳ tím vào quỳ tím chuyển sang màu xanh  có ion OH⁻ và cho nước tác dụng với Na₂CO₃ nước vẩn đục  có đá vôi. Sau khi lọc nhúng quỳ tím vào nước vừa lọc quỳ tím không đổi màu  loại bỏ được in OH⁻ và khi nhỏ Na₂CO₃ nước không còn vẩn đục  loại bỏ đá vôi).
- Loại bỏ được mùi, màu của sản phẩm nước ngọt, bút dạ.

- Nước bẩn đục sau khi lọc đã trở nên nước trong

1.3. Ưu điểm và nhược điểm của sản phẩm
- Ưu điểm:
+ Loại bỏ được đá vôi và một số kim loại nặng ở trong nước, đảm bảo sức khỏe cho con người.
+ Về tính ứng dụng: có khả năng áp dụng cao tại các hộ gia đình, phòng thí nghiệm Sinh, Hóa của các trường học.
+ Ở địa phương không có điện vẫn có thể lọc sạch nước theo cách này.
+ Lõi ngô là nguyên liệu dễ tìm, dễ kiếm đa số người dân đều trồng hằng năm.
+ Về giá thành thì không cao vì chúng ta sẽ tận dụng các nguyên liệu sẵn có tại các gia đình.
+ Dễ lắp ráp, dễ sử dụng.
+ Đảm bảo tính an toàn khi sử dụng.
- Nhược điểm: Bình nhựa nên độ bền chưa cao
- Cách khắc phục:
+ Thay thế bình nhựa bằng thùng phi to.
2. Bảo quản thiết bị
Tránh ánh nắng trực tiếp, tránh va đập mạnh.