XỬ lí rác THẢI điện tử

-

Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Hà Giang

- Trường: THPT Mậu Duệ
- Địa chỉ: xã Mậu Duệ, huyện Yên Minh, tỉnh Hà GIang
- Điện thoại: 02193502586
- Email:

BÀI DỰ THI

Cuộc thi Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết
các tình huống thực tiễn cho học sinh trung học

- Thông tin về học sinh:
1. Họ và tên: NGUYỄN THỊ LAN
Ngày sinh:

04/ 4/ 2000

Lớp: 10C4

2. Họ và tên: NGUYỄN VĂN QUANG
Ngày sinh:

04/ 3/ 2000

Lớp: 10C4

Mậu Duệ, tháng 12 năm 2015

1


I. TÊN TÌNH HUỐNG
“XỬ LÍ RÁC THẢI ĐIỆN TỬ”
II. MỤC TIÊU GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG
Vận dụng kiến thức liên môn đểgiải quyết vấn đề về rác thải điện tử, giúp
giảm thiểu ô nhiễm môi trường do loại rác thải này gây ra, giảm bớt gánh nặng cho
xã hội.
III. TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC GIẢI
QUYẾT TÌNH HUỐNG
Để giải quyết vấn đề nêu trên một cách hiệu quả, chúng ta cần áp dụng kiến
thức một số lĩnh vực sau:
+ Trong lĩnh vực Toán học: thống kê lượng rác thải điện tử cần xử lí, tính toán
diện tích đầu tư.
+ Trong lĩnh vực Hóa học: tìm hiểu về thành phần hóa học, các chất độc hại
trong rác thải qua đó phân loại chúngđồng thời nghiên cứu các phản ứng hóa học
xảy ra để dễ dàng xử lí cho phù hợp và hiệu quả.
+ Trong lĩnh vực Sinh học: đảm bảo hạn chế tối đa ô nhiễm môi trường, đảm
bảo sức khỏe con người.
+ Trong lĩnh vực Công nghệ: Đảm bảo quy trình xử lý rác thải. Kiểm tra chất
lượng xử lí.
IV. GIẢI PHÁP VÀ THUYẾT TRÌNH QUÁ TRÌNH GIẢI QUYẾT TÌNH
HUỐNG
- Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, các thiết bị điện tử ngày càng phổ biến
và trở nên thiết yếu như: máy tính, ti vi, tủ lạnh,...Song song với đó công nghệ
ngày càng phát triển, các thiết bị ngày càng hiện đại nên rác thải từ các máy móc
cũ ngày càng nhiều:năm 1998, Hoa Kỳ loại bỏ 20 triệu máy tính; đến năm 2009
con số này đã tăng lên mức 47,4 triệu chiếc. Trong năm 2011, Trung Quốc đã cho
“nghỉ hưu” 160 triệu thiết bị điện tử, bằng 40% của Hoa Kỳ. Ước tính mỗi năm có

khoảng 50 triệu tấn rác điện tử, nhưng theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA), chỉ
15-20% số rác đó được tái chế. Báo cáo của công ty tư vấn Pike Research năm
2011 ước tính khối lượng phế liệu điện tử toàn cầu sẽ tăng nhiều hơn 2 lần trong
vòng 15 năm tới.Rác thải điện tử gồm nhiều vật liệu: kim loại, chất hữu cơ cao
phân tử, kim loại quý hiếm (Al, Zn, Cu, Pb, Sn, Cr, Au, Ag, Pt, Pd…)mà còn
cóchất độc hại: chì, thủy ngân, cadmium,selenium... gây ra các bệnh nguy hiểm
như ung thư, suy thận. Mặc khác chúng trở thành rác thải với tốc độ gấp ba lần so
với các loại rác khác.Vì vậy xử lí rác thải điện tử là rất quan trọng.

2


Hình:Rác thải điện tử
Dưới đây là một số ý tưởng về việc xử lí rác thải điện tử:
- Một trong những cách để xử lí loại rác thải này là có thể tái sử dụngnhững
thiết bị có thể sử dụng lại cho các thư viện, trường học hay các nước kém phát
triển để giảm thiểu rác.
- Đối với các thiết bị không còn có khả năng tái sử dụng thì chúng ta có thể
xử lí như sau:
+ Đầu tiên chúng ta sẽ phân loại chúng thành những bộ phận có điểm chung,
chẳng hạn về chất liệu hay những bộ phận gần giống nhau để dễ xử lí.
+ Chúng ta sẽ tiến hành xử lí các phần tử bên ngoài (vỏ máy...) của các thiết
bị điện. Các vỏ máy này thường có chất liệu là nhựa nên chúng ta có thể tái sử
dụng bằng cách làm sạch chúng để sử dụng lại nếu có thể. Còn trường hợp chúng
bị hư hỏng nặng thì tiến hành tái chế như các loại nhựa thông thường.
+ Bộ phận còn lại: ruột máy chứa các phần tử như cuộn cảm, tụ điện, đặc
biệt là các vi mạch. Chúng ta tiến hành gỡ thủ công những bộ phận có kích thước
lớn có thể tách rời như điện trở, cuộn cảm, dây dẫn nối các bản mạch hay những bộ
phận biến đổi điện áp,…để tái sử dụng hoặc tiến hành tái chế chúng (do chúng
thường đượclàm bằng kim loại).Còn những bộ phận gắn liền với bản mạch là

những bộ phận được tạo nên từ polime và các kim loại như (vàng, thiết, chì, sắt,..
và các vật liệu bán dẫn như silic, các điện môi trong các vi mạch) thì chúng ta áp
dụng phương pháp sau:

3


Hình: Bản mạch

Bước đầu tiên bản mạch sẽ được nghiền nhỏthành bột (lúc này cần phun một
ít nước vào để hạn chế bụi bay ra), chúng ta có thể sử dụng một số loại máy nghiền
đá trong xây dựng hay một số loại máy nghiền được các vật cứng.Chobột chảy qua
mương nước, kim loại nặng sẽ lắng xuống, bột nhựa sẽ nổi lên trên tách theo dòng

nước, kim loại đi ra sẽ được tách ra khỏi hỗn hợp, sau đó sẽ được đưa qua máy
quay lợi dụng lực li tâm để tách phần tử giàu và nghèo kim loại ra khỏi nhau(phần
tử nghèo kim loại thì nhẹ hơn nên sẽ bị tách ra sớm hơn) sau đó phần giàu kim loại
được tuyển từ từ qua từ trường để tách sắt và các vật liệu từ bằng nam châm. Còn
bộphận giàu kim loại thu được sẽ đượctánh ra sau đó sẽ dùng phương pháp điện
phân hóa học... để tách và thu hồi các kim loại khác nhau. Còn phần bột nhựa nổi
4


lên thì chúng ta thu gom, sau đó tiến hành dùng nhiệt nung chúng nóng chảy để các
chất còn lại kết lại với nhau rồi tiến hành tái chế chúng.

Hình: Máy nghiền

Hình: Bản điện sau khi được nghiền
+ Ngoài phương pháp trên, chúng ta còn có thể dùng phương pháp khác có

thể thu hồi được thiếc và chì (những kim loại có nhiều trong rác thải điện tử) từ
bản mạch điện tử bằng phương pháp thủy luyện sử dụng axit HCl. Thiếc và chì
được được hòa tách cùng đồng thời với hiệu suất cao nhất trong dung dịch axit
HCl nồng độ cao(khoảng 5M) ở nhiệt độ 800oC trong thời gian gần 2 giờ (để axit
có thể hòa tan kim loại với hiệu suất cao). Trong cùng điều kiện, đồng hầu như
không tan. Chì được thu hồi ở dạng chì clorua, thiếc được thu hồi ở dạng thiếcoxit
với hiệu suất thu hồi tương ứng có thể trên 80% lượng kim loại trong bản mạch và
độ tinh khiết đạt khoảng trên 90% cả hai loại. Sau khi đã thu được thiếc và chì thì
chúng ta tiến hành thu hồi đồng, cho dung dịch H 2SO4 và H2O2 vào phần còn lại thì
đồng sẽ tan hết vào dung dịch, tiếp theo chúng ta sẽ tách đồng (cần đun nhẹ để
đuổiH2O2 ra) bằng cách tạo ra môi trường có pH từ 12 đến 14 bằng kiềm để có kết
tủa Cu(OH)2, chúng ta sẽ lọc lấy nó nung dược CuO rồi khử bằng một số tác nhân
như CO, H2…. Các sản phẩm thu hồi có thể làm nguyên liệu cho các cơ sở tinh
luyện kim loại màu.

5


Hình: Chì và thiếc trên bản mạch
+ Còn đây là phương pháp để xử lí bản mạch có nhiều đồng trong thành
phần.Phần bản mạch bao gồm các tấm đồng được dát mỏng (loại 142g đồng/30,5
cm2) và các tấm sợi thủy tinh với lớp phủ bên ngoài bằng hợp kim hàn (37% chì,
63% thiếc) độ dày khoảng 0.0005 inch để chống axit và dễ hàn. Hình dưới cấu tạo
cơ bản của một bản mạch:
Với bản mạch nhiều lớp (một bản mạch với 2 lớp đồng) một mảnh nhựa tổng hợp
được đặt giữa tạo thành lõi cách điện, có chất dính bổ sung sẽ dính chặt 2 lớp đồng
bên trên và bên dưới vào. Hình dưới là hình ảnh các lớp nhựa:

Chúng ta tiến hành xử lí bằng nhiệt. Các tấm bắt đầu bộc lộ dấu hiệu của sự
tách lớp từ nhiệt độ 2500C, nhưng khoảng nhiệt độ tốt nhất để sự tách lớp xảy ra

nhiều nhất là 3250C đến 3500C và thời gian tại nhiệt độ đó là 15 đến 30 phút, nếu
quá trình tách lớp diễn ra khó khăn thì có thể dùng một số dung môi hữu cơ
(toluen…) hòa tan polime để tách kim loại ra dễ hơn. Khi một mẻ 200g mảnh bản
mạch được nung trong lò nung kín ở nhiệt độ 3500C trong 20 phút, khối lượng
mất khoảng 20%. Bằng cách bóc các tấm đồng từ các tấm sợi thuỷ tinh và tách
chúng một cách thủ công, các mảnh đồng chiếm đến 55% khối lượng và các tấm
sợi thủy tinh là 45%.

6


Hình: Cấu tạo cơ bản
của một bản mạch.
V. Ý NGHĨA CỦA VIỆC GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG
Cùng với sự phát triển như vũ bão của công nghệ,sự gia tăng nhanh chóng
của khối lượng rác thải điện tử đang tạo ra mối hiểm họa khó lường, chẳng khác
nào như “quả bom hẹn giờ” treo trước tương lai nhân loại. Rác thải điện tử đã và
đang hủy hoại môi trường nghiêm trọng,ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con
người. Vì vậy, xử lí rác thải điện tử là vấn đề cấp bách cần phải thực hiện một cách
nhanh chóng và hiệu quả. Bằng những phương pháp xử lí nêu trên chúng ta có thể
thu được nguồn kim loại và nhựa khá lớn có thể tái sử dụng, giúp hạn chế tác hại
của rác thải điện tử đến môi trường và sức khỏe con người cũng như tận dụng lại
được nguồn nguyên liệu một cách hiệu quả.
Trên đây chỉ là ý tưởng và chút hiểu biết về một số môn học của chúng em. Mong
rằng phương pháp xử lí rác thải trên sẽ được đưa vào thực tiễn và thực hiện thành
công.
Tuy còn nhiều hạn chế nhưng mong mọi người thông cảm và cho chúng em lời
khuyên. Chân thành cảm ơn!
Mậu Duệ, ngày 15 tháng 12 năm 2015
Người viết

Nguyễn Thị Lan

Nguyễn Văn Quang
7