بخش پروژه های دانش آموزی - الهام گارسچی

اهداف جلسه:
·آشنایی با کمپوستی از تفاله چای
·آشنایی با نانو ذرات آهن موجود در کود
·آشنایی با مصرف بهینه کودها
·آشنایی با نانو دیاکسید تیتانیوم
·آشنایی با روش های سنتز نانو دیاکسید تیتانیوم به روش شیمی سبز
·آشنایی با مقایسه نتایج دو روش سنتز نانو دیاکسید تیتانیوم

وسایل مورد نیاز:
·کامپیوتر مجهز به اینترنت

مقدمه
شاید خیلی از افراد پس از نوشیدن چای و یا استفاده از چای کیسه ای ، سطل زباله رو بهترین مکان براش بدونند ولی این یه اشتباه بزرگه . تفاله ی چای انقدر که این افراد فکر می کنند بی ارزش نیست.
چای یکی از محبوب‌ترین نوشیدنی‌های گرم تو مشرق زمینه که داره جای خودش رو تو غرب هم باز می‌کنه. این نوشیدنی طبیعی در کنار همه خواص آنتی‌اکسیدان بودن، نشاط آوری و آرامبخشی و … می‌تونه یه جورایی ما رو در فرهنگ بازیافت و تفکیک زباله کمک کنه. درسته که برگ چای بخش عمده‌ای از خواصش رو به همون آب داغی می‌ده که باهاش دم کشیده، اما تو بافت‌های خودش هنوز خواص زیادی داره که می‌ تونه به طبیعت برگرده.
6-1 کمپوستی از تفاله چای
تفاله چای بهترین کود برای گیاه ها می باشد. این کود گیاهی بیضرر به مرور تبدیل به خاک سالمی می شود که به رشد گل و گیاه ها کمک می کند. این کود برگ های گیاه های آپارتمانی و گلدانی را شفافتر میکند و کنتراست رنگ در گیاه ها و گل ها را نیز بالاتر میکند. مثلا با ریختن تفاله چای در گلدان هایی مثل حسن یوسف به مرور قرمزی برگ ها قرمزتر و سبزی شان هم سبزتر می شود.

به غیر از این مورد فایده تفاله چای این است که با خاصیت ضد باکتری اش مثل یه آفت کش برای خاک گلدان عمل میکند و گیاه را از سموم شیمیایی بی نیاز می سازد.
در این تحقیق به کاربرد متفاوت آن به عنوان یک جاذب طبیعی و کود گیاهی بسیار موثر، ارزان و قابل دسترس و سازگار با محیط زسیت اشاره شده است.
6-2 نانو ذرات آهن موجود در کود
فواید نانو ذرات آهن شامل:
افزایش مقدار محصول در هکتار یا افزایش عملکرد
افزایش کیفیت محصول
غنی سازی یا افزایش مواد مغذی محصول
افزایش ماندگاری در سردخانه
افزایش متابولیت ثانویه در گیاه های دارویی
مقاومت بیشتر در برابر آفت ها یا کاهش سمپاشی
مقاومت در برابر سرمازدگی و تنش های محیطی
جلوگیری از ریزش محصول و در نتیجه افزایش بهره وری
اصلاح بافت خاک و کاهش آلودگی آبهای زیرزمینی
افزایش متابولیسم گیاه ها و جذب بیشتر و مؤثرتر عناصر و کودهای اصلی
6-3 مصرف بهینه کودها
رساندن هدفمند میکروالمنت ها به بافت های مشخص به عنوان یکی از مهمترین کاربردهای فناوری نانو در کشاورزی به جهت کاهش آلودگی ناشی از مصرف بی رویه کودهای شیمیایی و مصرف بهینه کودها کمترین مصرف کود و  بیشترین خروجی راد دارد.
6-4 نانو دیاکسید تیتانیوم
آلودگی های محیط، یعنی آلودگیهای آب، هوا، خاک، بزرگترین معضل جامعه امروزیاند. از سال ۱۹70 گزارش های متعددی درباره استفاده از فوتوکاتالیست نانو دیاکسید تیتانیوم برای حذف آلودگی ها ارائه شده است. امروزه موفقیت هایی در ساخت سیستم های پاکسازی کاربردی برای فاضلاب کشاورزی و خاک های آلوده شده به وسیله ی ترکیب های آلی فرار به دست آمده است. این سیستم ها بر پایه فوتوکاتالیست های نانو دیاکسید تیتانیوم و فقط استفاده از نور خورشید بنا شده اند. حذف آلودگی های صنایع پتروشیمی و پسابه ای صنعتی یکی دیگر از
معضل های جامعه امروزی است. این معضل را می توان با ساخت پلات های بزرگ و دارای روکش نانو دیاکسید تیتانیوم و تنها با استفاده از نور خورشید به آسانی به آب و دی اکسید کربن تبدیل کرد.
از دیگر کاربردهای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد: فیلتراسیون آب و هوا، رنگ های آنتی باکتریال و آنتی قارچ، سرامیک های آنتی باکتریال، لوازم خانگی، آنتی باکتریال و آنتی قارچ، لوازم پزشکی و بیمارستانی، کشاورزی، مورد استفاده برای جلوگیری از شیوع بیماریهای اپیدمی.
بنابراین با توجه به اهمیت این ماده و کاربردهای فراوان آن در حوزه های مختلف، محقق های مختلفی در کشورمان در زمینه تولید و کاربری آن فعالیت می کنند که بررسی آماری آنها می تواند پتانسیل های کشورمان در این زمینه را نمایان سازد.

6-5 روش های سنتز نانو دی اکسید تیتانیوم به روش شیمی سبز
روش اول:
برای تهیه نانو ذرات تیتانیا، یاس مرجانی یا یاس شب گل از هندوستان تهیه می کنند. ابتدا برگ های این گیاه به خوبی شسته میشوند تا خاک و گرد و غبار آنها برطرف شود. سپس برگ ها را به مدت 15 روز در سایه و در محیطی عاری از گرد و غبار و در دمای اتاق میگذارند تا برگ ها خشک شوند. پس از 15 روز، برگ ها را خرد و ریز کرده و سپس آسیاب و الک می کنند تا نرمترین و ریزترین پودر ممکن به دست آید. سپس ۱گرم از پودر رفلاکس دست آمده را با 50 میلی لیتر اتانول مخلوط کرده و مخلوط حاصل به مدت 5 ساعت تحت دمای 50 درجه سانتی گراد در رفلاکس قرار می گیرد.
پس از اتمام 5 ساعت، مخلوط به دست آمده را توسط کاغذ صافی واتمن شماره ۱ صاف می شود تا محلول زیر صافی که حاوی عصاره اتانولی شده برگ ها است، به دست آید. محلول حاصل به یک ظرف ارلن مایر که حاوی تیتانیوم تترا ایزوپروکسید  است، اضافه میکنند و مخلوط حاصل را تحت دمای50 درجه سانتی گراد و هم زدن مداوم قرار میدهند. پس از 4 ساعت همزدن مداوم، مخلوط حاصل را در دستگاه سانتریفیوژ به مدت 15 دقیقه قرار میدهند تا نانوذرات دی اکسید تیتانیم تشکیل شوند. سپس ذرات سانتریفیوژ شده، با اتانول شسته و به مدت 10 دقیقه قرار داده میشوند. در مرحله بعدی، ذرات بدست امده خشک و اسیاب شده و در کوره ای با درجه حرارت 500 درجه سانتی گراد به مدت ۳ ساعت قرار تا برشته شوند. نانو ذرات به دست آمده برای آزمایشهای آنالیتیکی آماده هستند.
روش دوم:
در این روش به جای عصاره گیاه از یک نوع باکتری به نام پِلَنومیکروبیوم اس . پی که از بستنی ذوب شده به دست میآید استفاده میشود. ابتدا نمونه هایی از بستنی تهیه میشود و پس از رقیق شدن بر روی ظروف آگار پخش داده میشوند سپس ظروف به مدت یک هفته در محلی با دمای 27 درجه سانتی گراد قرار داده میشوند تا میکروارگانیسم مورد نظر به دست آید.

در مرحله بعد، پلنومیکروبیوم اس پی کشت شده را به مدت 24 ساعت در محلولی از آب مقطر و مواد مغذی مناسب قرار میدهند تا باکتری مورد نظر رشد کند. پس از 24 ساعت، 25 میلیلیتر از این محلول برداشته شده و به آن 75 میلیلیتر آب مقطر استریل شده به همراه مواد مغذی اضافه میشود تا محلول اولیه برداشته شده چهار برابر رقیق شود.
 این محلول را نیز به مدت 24 ساعت نگه میدارند تا میکروارگانیسم باز هم رشد کند. سپس محلول را سرد کرده و به مدت 24 ساعت در محلی با دمای اتاق قرار میگیرد. پس از ۱2 تا 48 ساعت رسوب سفید رنگی در ته ظرف تهنشین  می شود.

6-6 مقایسه نتایج دو روش سنتز نانو دیاکسید تیتانیوم
در روش تهیه دی اکسید تیتانیم با استفاده از عصاره گیاه، اندازه ذرات و مورفولوژی نانوذرات تیتانیا حاصل را میتوان از مشاهده تصاویر به دست آمده با میکروسکوپ اسکن کننده الکترون استفاده کرد. نانو ذرات دیاکسید تیتانیم حاصل از استفاده از عصاره برگ های گیاه را در دمای 50 درجه سانتی گراد نشان می دهد.
مطالعه ابعاد مورفولوژی این ذرات در این تصاویر، میانگین اندازه این نانوذرات را در حدود ۱50 تا 100 نانو متر نشان میدهد. در حالی که شکل این نانوذرات به طور یکنواخت بوده و تقریباً کروی هستند. تصاویر به دست آمده نانو ذرات تیتانیا حاصل از روش استفاده از میکروارگانیسم برای تهیه نانو دیاکسید تیتانیم را نشان می دهد.
تکلیف1: با توجه به مطالب ارائه شده در این درس و روش های پیشنهادی، با استفاده از تفاله های چای کمپوست تهیه نمایید.
تکلیف2: درباره روش های سنتز نانو دی اکسید تیتانیوم به روش شیمی سبز تحقیق نموده و نتایج را برای ما ارسال نمایید.
محل بازدید/ اردو/ خرید: _________

منابع مطالعه: _________



تنظیم: زینب شاه مرادی