Bài tiểu luận Vật lí đại cương 2

Vật lí có vai tro quan trọng trong đời sống của chúng ta.Qua bộ môn vật lí này chúng em mới thấy rõ tầm quan trọng của việc đưa vật lí vào thực tiễn của đời sống.Nhóm chúng em chân thành cảm ơn thầy LÊ VĂN NAM ,cảm ơn trường ĐHCNTP đã cho chúng em cơ hội cũng như những hiểu biết về việc tìm hiểu những ứng dụng của bộ môn vật lí vào đời sống cũng như chuyên ngành mà chúng em đang theo học”KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG”.Qua đó giúp chúng em có những hiểu biết,kinh nghiệm vào đời sống và những kĩ năng khi sau này ra trường.

docx29 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Ngày: 23/08/2014 | Lượt xem: 3829 | Lượt tải: 6download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Bài tiểu luận Vật lí đại cương 2, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN BÀI TIỂU LUẬN VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG 2 GVHD: LÊ VĂN NAM LỚP: 10CDMT2 Danh sách nhóm: MSSV: 1)HUỲNH VĂN TÂM 3009100176 2)VÕ THÀNH LUÂN 3009100831 3)LÊ VĂN HIẾU 3009100060 4)LÊ NGỌC HỒ 3009100062 5)TRẦN ĐỨC ANH 3009100006 6)THÁI THỊ THÙY OANH 3009100144 7)KIỀU THI TRÚC VIÊN 3009100238 TP. HCM, 06/2011 DANH SÁCH NHÓM TÊN MSSV 1)HUỲNH VĂN TÂM 3009100176 2)VÕ THÀNH LUÂN 3009100831 3)LÊ VĂN HIẾU 3009100060 4)LÊ NGỌC HỒ 3009100062 5)TRẦN ĐỨC ANH 3009100006 6)THÁI THỊ THÙY OANH 3009100144 7)KIỀU THI TRÚC VIÊN 3009100238 MỤC LỤC TRANG LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………………..3 ỨNG DỤNG Từ trường trong y học……………………………………………………………4 Điện trường trong y học………………………………………………………….9 CẤU TẠO,NGUYÊN TẮC Máy MRI Tổng quan về máy…………………………………………………………….10 Nguyên lí tạo ảnh……………………………………………………………..11 Áp dụng………………………………………………………………………13 Áp dụng ở việt nam…………………………………………………………14 SÓNG ĐIỆN TỪ Nguyên nhân…………………………………………………………………16 Báo động………………………………………………………………………19 CHUYÊN NGÀNH Xử lí khí thải……………………………………………………………………21 Xử lí nước……………………………………………………………………….24 KẾT LUẬN……………………………………………………………………….28 LỜI NÓI ĐẦU Vật Lý là một ngành khoa học tự nhiên rất thú vị . Vật Lý bao trùm nhiều lĩnh vực như Quang Học (tán sắc,khúc xạ,phản xạ…), Điện(điện trường,từ trường ..) ,Cơ học (lực,chuyển động,dao động,..),Vật Lý hạt nhân(phóng xạ,các đồng vị phóng xạ..). Ngoài ra Vật Lý còn có các chuyên ngành khác như: Vật lý lý thuyết, điện tử cơ sở.. Như vậy Vật lý là một móc xích kết nối nhiều ngành khoa học, nhiều lĩnh vực trong cuộc sống . Do đó, Vật Lý đã có rất nhiều công trình được ứng dụng trong khoa học cũng như đời sống phục vụ trực tiếp nhu cầu của con người như:giao thông vận tải,sản xuất công nghiệp,trong lĩnh vực công nghệ thông tin,truyền thông…Một ứng dụng không thể không nhắc đến của Vật Lý đó là ứng dụng của Vật Lý trong Y Học,nó góp phần quan trọng trong việc chuẩn đoán,điều trị,chăm sóc sức khỏe cho con người với một số phương pháp mang lại hiệu quả cao như: Vật Lý trị liệu,chụp X Quang,chiếu xạ,chiếu tia phóng xạ,chiếu tia laser.. Để nói lên tầm quan trọng của đa ứng dụng Vật Lý. Bài viết sau đây xin trình bày một số ứng dụng của Vật Lý về Quang Học,Nhiệt Học,Điện, Cơ Học,trong xử lí ô nhiễn môi trường và Vật lý trong Y Học để nói lên sự liên kết giữa Vật Lý với khoa học kỹ thuật mà ta úng dụng trong cuộc sống thường ngay A-MỘT SỐ ỨNG DỤNG TRONG KĨ THUẬT VÀ ĐỜI SỐNG I-ỨNG DỤNG CỦA TỪ TRƯỜNG TRONG Y HỌC Ta có thể phân loại ứng dụng của điện trong y học bao gồm ứng dụng của điện trường và ứng dụng của từ trường. 1, Ứng dụng của từ trường a)Từ trường là gì? Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt sinh ra quanh các điện tích chuyển động hoặc do sự biến thiên của điện trường hoặc có nguồn gốc từ các môment lưỡng cực từ. Xét về bản chất, từ trường và điện trường là các biểu hiện riêng rẽ của một trường thống nhất là điện từ trường.. Vậy ứng dụng của từ trường vào trong y học thì như thế nào? Tương tác của từ trường với vật chất sống -Lưu lượng máu tăng lên sẽ làm tăng khả năng chuyển tải oxy, cả hai việc này giúp cho khả năng chữa bệnh của cơ thể tăng lên. -Việc thay đổi sự di chuyển của ion calci: từ trường có thể đưa ion calci tới để điều trị chỗ xương bị gãy chỉ mất nửa thời gian so với bình thường hoặc có thể giúp cho việc lấy calci khỏi khớp xương bị viêm hoặc khớp xương bị đau. -Sự cân bằng pH của những thể dịch khác nhau trong cơ thể ( thong mất sự cân bằng pH xảy ra khi ốm) dường như có thể thay đổi nhờ từ trường. -Sự sản xuất hormon từ các tuyến nội tiết có thể hoặc tăng lên hoặc giảm xuống nhờ kích thích của từ trường. -Sự thay đổi hoạt động của men và những quá trình sinh hóa khác cũng bị tác động bởi từ trường. Tác dụng của từ trường lên cơ thể người: -Từ trường không đổi : giảm độ nhớt của máu, giảm sự phân hủy trong tuần hoàn máu, tăng trao đổi chất ở mao mạch; giảm đau; kích thích dinh dưỡng cục bộ; giãn nở mao mạch cục bộ; tăng cường miễn dịch. -Từ trường dạng xung : kích thích thần kinh ; kích thích dinh dưỡng; hoạt hóa mạch (ảnh hưởng đến đường kính mạch máu, đặc biệt là động mạch); giảm đau (dạng gây tê); chống viêm. -Từ trường biến thiên : hoạt hóa mạch; chống viêm; chống phù nề; kích thích dinh dưỡng; giảm đau (dạng gây tê) cục bộ; giảm đông máu. a)Từ đối với hệ xương Ứng Dụng Của Từ Trường Trong Điều Trị Hầu như từ trường không gây tác hại với liều điều trị, không gây biến đổi cấu trúc tế bào và hiện tượng dị sản.ít thấy hiện tượng cơ thể quen với từ trị liệu nên có thể điều trị kéo dàI nhiều ngày. Tuy nhiên, việc theo dõi các tác dụng phụ xuất hiện sau nhiều nǎm (15-20 nǎm) tới nay vẫn chưa rõ vì thời gian ứng dụng từ trị liệu chưa lâu. Từ trường điều trị (magnetotherapy) là một trong những phương pháp điều trị bệnh không cần thuốc. Nó có nhiều ưu điểm: không gây đau đớn cho người bệnh, không gây nhiễm bệnh viêm gan siêu vi trùng và AIDS. Ngày nay, khoa học càng phát triển thì những bí mật về từ trường càng được khám phá kỹ hơn, những ứng dụng của nó trong điều trị bệnh ngày càng rộng rãi hơn. CƠ sở khoa học của từ trường trị liệu Từ xa xưa, người Ai Cập đã biết dùng viên đá nam châm tự nhiên chữa chứng đau sưng... với tên gọi "hòn đá ma", hòn đá thần kỳ. Những đặc tính của từ trường trái đất cũng như các viên đá nam châm trước đây đã gây nên nhiều điều bí hiểm vì lúc bấy giờ khoa học chưa phát triển, chưa hiểu được từ trường là gì, không giải thích được tại sao hòn đá kia lại hút được sắt và chữa được một số bệnh. Từ trường được sớm ứng dụng trong y học và phát triển nhanh chóng trên các lĩnh vực chẩn đoán, điều trị, dược học... mà thành tựu tiêu biểu là kỹ thuật ghi hình ảnh bằng cộng hưởng từ (Magnetic Resonance Imaging - MRI).Chữa bệnh bằng từ trường đã góp phần làm phong phú ngành vật lý trị liệu - phục hồi chức nǎng của con người. Ngày nay, khoa học đã chứng minh được rằng quả đất là một nam châm khổng lồ luôn luôn sinh ra từ trường xung quanh nó, người ta gọi là địa từ. Các phép đo đặc biệt thu được cường độ từ trường của quả đất: ở Nam cực = 70.000nt (nanotesla), Bắc cực = 60.000nt và xích đạo = 30.000nt. Chính từ trường này của quả đất ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người. Khoa học càng phát triển, con người phát minh ra nhiều thiết bị phát sóng vào không gian, thì từ trường của quả đất bị thay đổi nhiều, gây ảnh hưởng không tốt đối với sức khoẻ con người.ảnh hưởng của từ trường quả đất lên sức khoẻ con người đã được chứng minh thực tế. Nhiều quan sát và thực nghiệm cho thấy có sự tương quan giữa tần số nhịp tim và thay đổi địa từ. Kolodchinko theo dõi huyết áp ở những người trên 60 tuổi, thấy mạch và huyết áp tǎng rõ rệt khi xảy ra bão từ. Các tác giả Mỹ, Nga, Tiệp cũng đã chứng minh sự thay đổi của địa từ có tác động rõ rệt đối với tai biến tim mạch. Lebedev - M.D, Xolokov - A.C. theo dõi người sống lâu trong tàu ngầm vỏ tàu bằng thép có cấu tạo gần như buồng ngǎn từ không hoàn toàn cũng xuất hiện quá trình trao đổi chất giảm, chu kỳ ngày đêm của chức nǎng sinh học bị rối loạn hay xuất hiện chứng đau dạ dày. Nicholson A.M. nhận thấy khi các nhà du hành sống trên tàu vũ trụ lâu ngày trong môi trường mất địa từ thì thấy xuất hiện những thay đổi giống hệt như những người sống trong tầu ngầm. Casamajer tạo ra một không gian phi từ bằng các hệ thống ngǎn từ bằng cách sử dụng các màng ngǎn kim loại sắt từ mềm và cho chuột sống trong môi trường này. Kết quả thấy chuột cái sẩy thai liên tục, chuột con sinh ra ốm yếu và thường bị chết yểu. P. Guillen Garcia nuôi thỏ trong buồng phi từ theo dõi lượng calci trong phân và nước tiểu sau 3 tuần xuất hiện mất calci xương và hiện tượng thưa xương này càng rõ, giống như nhận xét của Grigoriev khi đưa chuột lên vũ trụ, sau một thời gian trở lại sống ở môi trường địa từ bình thường thì hết các hiện tượng trên Tác giả có nhận xét rằng địa từ có ảnh hưởng đến sự hình thành cấu trúc xương của cơ thể và đề xuất điều trị gãy xương chậm liền và chứng thưa xương bằng từ trường. Mặt khác, từ trường có tính chất hút sắt mà chúng ta biết là trong cơ thể người có rất nhiều hồng cầu, trong hồng cầu có hemoglobin (Hb) chứa sắt, chính vì thế khi đặt một nam châm lên trên có thể người, do dòng tuần hoàn máu, hầu như tất cả các hồng cầu đều bị nhiễm từ. Điều này có tác dụng chữa bệnh tốt. Vậy từ trường tác động lên cơ thể sống như thế nào? Dưới tác động của từ trường thì lưu lượng máu tǎng lên sẽ làm tǎng khả nǎng chuyển tải oxy, cả hai việc này giúp cho khả nǎng chữa bệnh của cơ thể tǎng lên. Việc thay đổi sự di chuyển của ion calci: từ trường có thểđưa ion calci tới đểđiều trị chỗ xương bị gãy chỉ mất nửa thời gian so với bình thường hoặc có thể giúp cho việc lấy calci khỏi khớp xương bị viêm hoặc khớp xương bị đau. Sự cân bằng pH của những thể dịch khác nhau trong cơ thể (thông thường mất sự cân bằng pH xảy ra khi ốm) dường như có thể làm thay đổi nhờ từ trường. Sự sản xuất hormon từ các tuyến nội tiết có thể hoặc tǎng lên hoặc giảm xuống nhờ sự kích thích của từ trường. Sự thay đổi hoạt động của men và những quá trình sinh hóa khác. b)Tác dụng điều trị của từ trường - Chống viêm (nhiễm khuẩn và không nhiễm khuẩn). - Giảm phù nề. - Giảm đau. - Tǎng tuần hoàn ngoại vi vàđiều chỉnh áp lực động mạch. - Điều hòa hoạt động thần kinh thực vật. - Giảm độ nhớt máu, hạn chế kết dính tiểu cầu. - Kích thích miễn dịch không đặc hiệu. - Hạn chế lắng đọng cholesterol, hạn chế hình thành sỏi. - Kích thích tân tạo vi mạch, tái tạo tổ chức. - Kích thích phát triển cal xương, hạn chế thưa xương. Qua kinh nghiệm, nhiều tác giả đã rút ra nhận xét rằng: Hầu như từ trường không gây tác hại với liều điều trị, không gây biến đổi cấu trúc tế bào và hiện tượng dị sản. ít thấy hiện tượng cơ thể quen với từ trị liệu nên có thể điều trị kéo dàI nhiều ngày. Tuy nhiên, việc theo dõi các tác dụng phụ xuất hiện sau nhiều nǎm (15-20 nǎm) tới nay vẫn chưa rõ vì thời gian ứng dụng từ trị liệu chưa lâu. c)Một số thiết bị từ trường chữa bệnh hiện nay: Máy tạo từ trường (dạng nam châm điện) Nam châm vĩnh cửu chữa bệnh nhân tạo liệu từ Vật sức khỏe: Dây chuyền từ tính, cốc từ để uống nước, gậy từ... Kích thích đối với cả 4 giai đoạn trong quá trình hình thành canxi xương sau gãy: Bùng nổ tăng trưởng quần thể tế bào tại vị trí gãy, tăng tổng hợp AND và phân chia tế bào. Tăng tổng hợp các chất căn bản xương. Canxi hóa tổ chức sụn sợi của can non (quan trọng nhất). Tân tạo mạch máu và xâm nhập mạch máu vào sụn sợi. Từ đối với hệ thần kinh Thụ cảm từ đặc hiệu ở đây là tuyến tùng: vai trò hàng đầu trong việc điều phối các quá trình tâm sinh lý quan trọng của cơ thể. Nó liên hệ đa dạng với các hợp phần của não; liên hệ với thần kinh thực vật qua các dây giao cảm; liên hệ với võng mạc, dưới đồi, nhân cạnh não thất, tủy sống… Bộ la bàn đặc biệt ở não của một số loài chim, cá voi, các phân tử Fe3O4, giúp thu nhận những thông tin có ích từ từ trường bên ngoài à khả năng định hướng của động vật. Ở người cũng có 1 cơ quan tương tự, chính là tuyến tùng, có thể bị từ trường tác động à các thay đổi tâm sinh lý của cơ thể, bao gồm cả các khả năng dị thường như ngoại cảm, liên lạc từ xa, dùng ý chí di chuyển đồ vật… Từ đối với hệ tuần hoàn Tân tạo mách máu: Kích thích sinh tổng hợp AND, hình thành các cấu trúc tương tự mao mạch trong thời gian vài ngày (đối chứng là vài tháng).Tác động trực tiếp lên dòng chảy (tăng tốc): Do ảnh hưởng lên hệ thống điện tích ở màng tế bào và cấu hình không gian của các đại phân tử, làm giảm độ nhớt của máu.Hai hiệu ứng trên làm tăng vi tuần hoàn, giảm nguy cơ nghẽn mạch sau chấn thương.Gây hiệu ứng sắt từ: Tác động lên chính phân tử Hb, rất tích cực ở những nơi máu chảy chậm và nồng độ ôxy cao (như ở các động mạch chủ)Hiệu ứng giãn mạch: Tác dụng này ảnh hưởng hệ đông máu và các cục máu đông, cải thiện mức độ nuôi dưỡng ở các vùng bị thương tổn. Từ đối với hệ miễn dịch Cả ở miễn dịch thể dịch và miễn dịch tế bào.Nhiều nghiên cứu đã chứng tở điện từ trường xung thích hợp làm tăng hoạt tính thực bào, thể hiện ở các chỉ số: % bạch cầu thực bào, số hạt trung bình được 1 bạch cầu thực bào.Thống kê trong 10 năm ở viện Odessa tại liên bang Nga trên 920 bệnh nhân hở xương khớp có mủ được điều trị bằng từ trường cho thấy: so với phác đồ kinh điển thì tỷ lệ tàn phế do các biến chứng nhiễm trùng giảm 3 lần. Một số vật liệu từ đang được sử dụng để giữ gìn sức khỏe Dây truyền từ: gắn 5-6 viên từ, tác động lên vùng phản xạ vai cổ. Vòng từ cổ tay: gắn 4-5 viên từ, tác động lên động mạch cổ tay (động mạch quay) để điều chỉnh tuần hoàn ngoại vi. Đai lưng từ: gắn các viên từ ở gần vùng cột sống lưng nhằm giảm đau, hạn chế thoái hóa. Đế dép từ: gắn 2-3 viên từ tương ứng với các huyệt vị chính ở lòng bàn chân nhằm ổn định từ trường cơ thể. Gối từ: gắn 10-20 viên từ trên khăn trải gối để điều hòa tuần hoàn vùng đầu cổ, tạo giấc ngủ thoải mái. Cốc (nước) từ: gắn nam châm ở thành và đáy, cách ly với nước trong cốc. Sau khi đổ vào 5-10 phút nước sẽ tăng hoạt tính, giảm độ nhớt, uống để điều hòa từ trường nội sinh, tuần hoàn máu và dịch thể. 1-2h sau nếu ko dùng, nước sẽ trở lại bình thường. II)ỨNG DỤNG ĐIỆN TRƯỜNG TRONG Y HỌC 1)Dòng xung điện Xung điện là một dòng xung không liên tục trong một thời gian ngắn có xung sau đó là khoảng nghỉ. Dòng điện xung là dòng điện có nhiều xung điện liên tiếp tạo ra. Dòng điện xung không đổi hướng là dòng điện xung một chiều, dòng xung luôn đổi hướng gọi là dòng điện xung xoay chiều. Tác dụng sinh lý của dòng điện xung Tác dụng ức chế : giảm đau và giảm trương lực cơ Tác dụng kích thích thần kinh cơ Hiện tượng quen của cơ thể đối với dòng điện xung Sử dụng dòng điện xung trong điều trị đau Dòng xung một chiều: tương tác cực Tại cực (+): tác dụng ức chế(giảm hưng phấn)nên có tác dụng để giảm đau Tại cực (-) : tác dụng kích thích, giãn mạch, nên được dùng để kích thích thần kinh cơ Dòng xoay chiều : Không phân cực nên không gây tổn thương da do đó có thể tăng cường độ cao để tác dụng sâu. 2)Dòng điện một chiều Tác dụng Tác dụng lên các ion Tác dụng giãn mạch Điện di thuốc. Điện di thuốc (electrophoresis) là phương pháp dùng dòng điện một chiều để di chuyển một số ion thuốc điều trị vào cơ thể hoặc lấy các ion thuốc có hại ra khỏi cơ thể. B/ CẤU TẠO,NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG,GIẢI THÍCH HIỆN TƯỢNG I)TRÌNH BÀY NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA MÁY MRI 1.)tổng quan về máy MRI Felix Block và Edward Purcell đã phát hiện ra hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân vào năm 1946 và từ những năm 1950 đến năm 1970 cộng hưởng từ đã được ứng dụng và phát triển rộng rãi. Thành quả đó đã được chứng nhận bằng giải Nobel Vật lý vào năm 1952 cho 2 nhà vật lý Felix Block và Edward Purcell. Và đó là cơ sở vật lý quan trọng cho sự phát triển MRI. Đến năm 1970, nền tạo ảnh y học thế giới đã có một sự thay đổi đáng kể với sự công bố kết quả nghiên cứu của tiến sĩ Raymond Damidian. Ông phát hiện ra cấu trúc cơ thể người bao gồm phần lớn nước và đó là chìa khóa cho tạo ảnh cộng hưởng từ, và rằng nước phát ra một tín hiệu mà có thể dò và ghi lại được. Sau đó tiến sĩ Damidian và các cộng sự đã tiếp tục nghiên cứu miệt mài trong 7 năm và đã thiết kế, chế tạo ra chiếc máy quét cộng hưởng từ đầu tiên dùng trong việc tạo ảnh y tế của cơ thể người. Đến năm 1980 chiếc máy cộng hưởng từ đầu tiên được đưa vào áp dụng. Đến năm 1987 kỹ thuật Cardiac MRI được đưa vào sử dụng cho việc chẩn đoán các bệnh về tim mạch. Đến năm 1993 thì FMRI dùng để chẩn đoán các chức năng và hoạt động của não bộ Hình 1:máy MRI hiện đại Kỹ thuật tạo ảnh cộng hưởng từ (MRI) hiện đã trở thành một phương pháp phổ thông trong y học chẩn đoán hình ảnh. Các thiết bị MRI đầu tiên ứng dụng y học xuất hiện vào đầu những năm 1980. Vào năm 2002, có gần 22.000 camera MRI được sử dụng trên toàn thế giới. Trên toàn thế giới mỗi năm có hơn 60 triệu ca chẩn đoán bằng MRI và phương pháp này vẫn đang phát triển nhanh. MRI thường tốt hơn các kỹ thuật hình ảnh khác và đã được cải thiện đáng kể về độ chính xác trong việc chẩn đoán nhiều căn bệnh. Nó thay thế một số phương pháp kiểm tra theo kiểu đưa thiết bị vào cơ thể, do đó giảm đau đớn, rủi ro cũng như sự bất tiện cho nhiều bệnh nhân. Chẳng hạn như sử dụng phương pháp nội soi kiểm tra tuyến tụy hoặc tuyến mật có thể gây một số biến chứng nghiêm trọng. Lợi thế của MRI là tính vô hại của nó. MRI không sử dụng bức xạ ion hoá giống như phương pháp chụp X quang thường quy (Nobel Vật lý -1901) hoặc chụp CT (Nobel Y học -1979). Tuy nhiên, nó có một nhược điểm là bệnh nhân nào phải tiêm kim loại từ hoặc mang máy điều hoà nhịp tim không thể được kiểm tra bằng MRI bởi MRI có trường từ tính mạnh. Ngày nay, MRI được sử dụng để kiểm tra gần như mọi cơ quan trong cơ thể. Kỹ thuật này đặc biệt có giá trị trong việc chụp ảnh chi tiết não hoặc dây cột sống. Kể từ khi MRI mang lại những hình ảnh 3 chiều, bác sĩ có thể nắm được thông tin về địa điểm thương tổn. Những thông tin như vậy rất có giá trị trước khi phẫu thuật chẳng hạn như tiểu phẫu não. 2./ Nguyên lý tạo ảnh Ở phương pháp chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân MRI (Magnetic Resonnance Imaging), người ta đưa cơ thể bệnh nhân vào vùng có từ trường một chiều rất mạnh, hiện nay phổ biến là dùng từ trường sinh ra do cuộn dây siêu dẫn có dòng điện rất lớn chạy qua. Trong cơ thể có những nguyên tử mà hạt nhân có momen từ tương tự như có gắn một thanh nam châm cực nhỏ. Dưới tác dụng của từ trường ngoài, momen từ của hạt nhân nguyên tử quay đảo tương tự như con quay dưới tác dụng của trọng trường trên mặt đất. Nếu hạt nhân đang quay đảo với tần số w mà có thêm sóng vô tuyến cùng tần số w tác dụng, hạt nhân sẽ quay đảo cực mạnh vì có hiện tượng cộng hưởng. Đó là cộng hưởng từ hạt nhân. Khi ngừng tác dụng sóng vô tuyến, hạt nhân sẽ từ trạng thái quay đảo cực mạnh trở về trạng thái quay đảo bình thường. Hạt nhân có momen từ quay như vậy sẽ sinh ra sóng điện từ phát ra không gian xung quanh, có thể đo được sóng điện từ đó nếu đặt vào đấy một cuộn dây điện. a)Nguyên lí tạo ảnh Việc hạt nhân từ trạng thái quay đảo mạnh do cộng hưởng trở về trạng thái quay đảo bình thường nhanh hay chậm còn tùy thuộc vào các nguyên tử quanh hạt nhân cản trở chuyển động quay ít hay nhiều. Ví dụ, hạt nhân của nguyên tử H trong phân tử nước (H2O) của máu, từ trạng thái cộng hưởng quay về trạng thái thường rất nhanh nếu máu đang lưu thông trong mạch máu, trái lại quay về rất chậm nếu máu chảy thấm ra ngoài thịt, mỡ. Ở máy MRI, người ta có thể tạo ra cộng hưởng ứng với một loại hạt nhân nào đó (ví dụ hạt nhân hyđrô) trong từng thể tích cỡ milimet khối của não và theo dõi trạng thái cộng hưởng. Lần lượt quét thể tích có cộng hưởng này, sẽ có được hình ảnh cộng hưởng từ hạt nhân ở từng lớp. Có thể theo dõi ảnh để biết được cấu tạo bên trong của não lúc cơ thể đang sống (biết được có chảy máu trong não hay không, chảy ở chỗ nào). Có thể dùng MRI để theo dõi hoạt động của não, ví dụ như khu vực nào của não hoạt động, máu đưa oxy về vùng đó mạnh hay yếu... b)Đặc điểm của máy Máy chụp MRI là một thiết bị nhạy cảm và đa năng giúp ta thấy hình ảnh các lớp cắt của các bộ phận cơ thể từ nhiều giác độ trong khoảng một thời gian ngắn. Chụp MRI là một kỹ thuật nhanh, gọn không gây ảnh hưởng phụ, là một phương pháp chẩn đoán hình ảnh hiện đại, hiệu quả và phổ biến trên thế giới. Ngày nay, MRI được sử dụng để kiểm tra gần như mọi cơ quan trong cơ thể. Kỹ thuật này đặc biệt có giá trị trong việc chụp ảnh chi tiết não hoặc dây cột sống. Kể từ khi MRI mang lại những hình ảnh 3 chiều, bác sĩ có thể nắm được thông tin về địa điểm thương tổn. Những thông tin như vậy rất có giá trị trước khi phẫu thuật chẳng hạn như tiểu phẫu não.        Năm 1986 máy cộng hưởng từ được sử dụng rộng rãi trong chẩn đooán hình ảnh, tạo một cuộc cách mạng thật sự từ nguyên tắc tạo ảnh tới sự an toàn của bệnh nhân. Là đỉnh cao trong ngành chẩn đoán hình ảnh y khoa, cộng hưởng từ cho thấy các cấu trúc mô mềm rõ ràng đến từng thớ thịt, từng miếng sụn nhỏ trong khớp hay từng thương tổn nhỏ trong não, tuyệt đối an toàn cho mọi người sử dụng.        Năm 1987, MRI được ứng dụng trong chẩn đoán các bệnh lý tim mạch bằng kỹ thuật cardiac MRI. Năm 1993, ứng dụng MRI để chẩn đoán các bệnh lý não thần kinh.        Ngày nay, kỹ thuật tạo ảnh MRI đã trở thành phổ biến trong y học chẩn đoán hình ảnh trên thế giới cũng như tại các bệnh viện lớn của Việt nam. Độ phân giải không gian rất cao, còn độ phân giải thời gian vừa phải: Phân giải không gian: 3 mm và phân giải thời gian: 3 giây Đây là phương pháp hiệu nghiệm và dễ sử dụng nhất hiện nay để nghiên cứu về não. Người ta đã phát triển phương pháp chụp ảnh cộng hưởng từ chức năng (FMRI – Function MRI) để nghiên cứu không chỉ về cấu tạo mà còn về chức năng hoạt động của não. Tuy nhiên, phương pháp này khá tốn kém do phải dùng hêli lỏng để làm lạnh cuộn dây siêu dẫn. 3)áp dụng Các bệnh lý thần kinh : động kinh , bệnh mất Myelin, bệnh não bẩm sinh, u bướu , viêm nhiễm, .. . của não và tủy sống . Mạch Máu : Dị dạng , xơ vữa , teo hẹp mạch máu não bộ và tổn thương. Cơ xương khớp : bệnh lý viêm cơ xương khớp, dây chằng, cơ bắp. Mắt, tai mũi họng : U hốc mắt, u nội nhỉ, u hầu họng, viêm nhiểm, áp xe ... Tim mạch : bệnh lý cơ tim, động mạch cổ, động mạch chủ, động mạch ngoại vi Cơ quan nội tạng : các bệnh lý gan, thận tụy, lách ... U buớu : phát hiện, đánh giá mức độ xâm lấn theo điều trị.        Các bệnh lý thần kinh: động kinh , bệnh mất Myelin, bệnh não bẩm sinh, u bướu, viêm nhiễm, .. . của não và tủy sống .         Các bệnh lý mạch máu: Dị dạng , xơ vữa , teo hẹp mạch máu não bộ và tổn thương.         Các bệnh lý cơ xương khớp: bệnh lý viêm cơ xương khớp, dây chằng, cơ bắp, cột sống v.v…          Các bệnh lý mắt, tai, mũi họng: U hốc mắt, u nội nhỉ, u hầu họng, viêm nhiễm, áp xe ...         Các bệnh lý tim mạch: bệnh lý cơ tim, động mạch cổ, động mạch chủ, động mạch ngoại vi.          Các bệnh lý cơ quan nội tạng: các bệnh lý gan, thận, tụy, lách ...         Các bệnh lý u buớu : phát hiện, đánh giá mức độ xâm lấn theo điều trị. 4)áp dụng ở việt nam Ngày 14/7/1996, tại Medic khánh thành máy MRI đầu tiên tại Việt Nam với sự hiện diện của GS. Trần Văn Giàu, máy MRI hiệu Toshiba Access loại mở (open). ngày 14-07-1996 khai trương MRI..đầu tiên của MEDIC. Máy MRI đầu tiên này đã hoạt động khi mà người bệnh còn chưa sẵn lòng xét nghiệm bằng kỹ thuật này vì quá mới, giá cao,…, bác sĩ chưa biết rõ chỉ định khi nào cần chụp MRI. Đội ngũ bác sĩ chẩn đoán sử dụng cộng hưởng từ (MRI) được đào tạo tại Singapore và Mã Lai, rồi ở Mỹ dần uy tín và nhu cầu chẩn đoán với MRI trong lãnh vực não và cột sống, làm nền cho 2 chuyên khoa này phát triển. Nhu cầu chụp MRI tăng lên cao, MRI thứ 2 ra đời ở bệnh viện Việt Xô và sau đó là bệnh viện chợ Rẫy rồi phổ biến rộng ra toàn quốc. Tại Medic, TPHCM, nhu cầu chụp MRI tăng nhanh, máy MRI thứ 2 của Medic đã ra đời, loại siêu dẫn 1,5T GE LX. Rồi tiếp tục lại cần thêm máy thứ 3 MRI siêu dẫn 1,5T CVI GE… Hiện tại, mỗi ngày Medic chụp 50 bệnh nhân với nhiều kỹ thuật, nhất là cột sống và não.      Tương lai sẽ còn nhiều máy MRI thế hệ mới ra đời nữa, kéo theo các chuyên khoa sâu phát triển như thần kinh, cột sống, khớp, … và một tin vui cho ngành ung thư là có thể phát hiện ra ung thư sớm với chất cản từ nano đặc biệt, một ngã rẽ của MRI tương lai cạnh tranh với kỹ thuật PET trong truy tìm ung thư sớm.     a)  Những ưu điểm của chụp MRI: MRI cho phép dò ra các điểm bất thường ẩn sau các lớp xương mà các phương pháp tạo ảnh khác khó có thể nhận ra. MRI có thể cung cấp nhanh và chuẩn xác so với tia X trong việc chẩn đoán các bệnh về tim mạch. Không phát ra các bức xạ gây nguy hiểm cho con người Ảnh cấu trúc các mô mềm trong cơ thể như tim, phổi, gan và các cơ quan khác rõ hơn và chi tiết hơn so với ảnh được tạo bằng các phương pháp khác. MRI giúp cho các bác sỹ đánh giá được các chức năng hoạt động cũng như là cấu trúc của nhiều cơ quan nội tạng trong cơ thể Sự chi tiết làm cho MRI trở thành công cụ vô giá trong chẩn đoán thời kì đầu và trong việc đánh giá các khối u trong cơ thể. Tạo ảnh bằng MRI không gây tác dụng phụ như trong tạo ảnh bằng chụp X quang thường quy và chụp CT        Ảnh của cấu trúc các mô mềm trong cơ thể như tim, phổi, gan và các cơ quan khác rõ hơn và chi tiết hơn so với ảnh được tạo bằng các phương pháp khác.        MRI giúp cho các bác sĩ đánh giá được các chức năng hoạt động cũng như cấu trúc của nhiều cơ quan nội tạng trong cơ thể.        Sự chi tiết làm cho MRI trở thành công cụ vô giá trong chẩn đoán thời kì đầu và trong việc đánh giá các khối u trong cơ thể.        Tạo ảnh bằng MRI không gây tác dụng phụ như trong tạo ảnh bằng chụp X quang thường quy và chụp CT-scanner.        MRI cho phép dò ra các điểm bất thường ẩn sau các lớp xương mà các phương pháp tạo ảnh khác khó có thể nhận ra.        MRI có thể cung cấp nhanh và chuẩn xác so với tia X trong việc chẩn đoán các bệnh về tim mạch.        Không phát ra các bức xạ gây nguy hiểm cho con người.                                          Một số hình ảnh minh họa chụp MRI ở một số bộ phận trong cơ thể       b)Nhược điểm của chụp MRI Các vật bằng kim loại cấy trong cơ thể không được phát hiện có thể bị ảnh hưởng bởi từ trường mạnh Không sử dụng với các bệnh nhân mang thai ở 12 tuần đầu tiên. Các bác sĩ thường sử dụng các phương pháp tạo ảnh khác, ví dụ như siêu âm, với các phụ nữ mang thai trừ phi thật cần thiết bắt buộc phải sử dụng MRI. Các vật bằng kim loại cấy trong cơ thể không được phát hiện có thể bị ảnh hưởng bởi các bệnh nhân mang thai ở 12 tuần đầu tiên. Các bác sĩ thường sử dụng các phương pháp tạo ảnh khác, ví dụ như siêu âm, với các phụ nữ mang thai trừ khi thật cần thiết bắt buộc phải sử dụng MRI. II)NHỮNG ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG ĐỆN TỪ ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƯỜI 1)nguyên nhân Tất cả mọi người đều biết rằng, đài phát thanh hay đài truyền hình, điện thoại liên lạc, vệ tinh viễn thông trong vũ trụ có thể thực hiện đều là nhờ vào sự tồn tại của sóng điện từ. Ra đa, lò vi ba, mạng không dây và tia X cũng đều hoạt động thông qua sóng điện từ. Dường như cả thế giới này đều không nằm ngoài phạm vi của sóng điện từ. Chúng ta đều biết rằng, ánh sáng có thể nhìn thấy chính là một loại cấu tạo của sóng điện từ. Mọi người có lẽ không biết rằng, thực ra tất cả chúng ta đều ở trong môi trường sóng điện từ vô cùng phức tạp. Hằng Tinh sản sinh sóng điện, cơ thể người cũng có thể sản sinh ra sóng điện vô cùng nhỏ. Tất cả những thiết bị đang hoạt động đều phát ra sóng điện từ. Vì vậy, cho dù không có điện thoại di động, không có máy vi tính, trong nhà cũng không có mạng không dây, cũng không có nghĩa là bạn không ở trong môi trường không có liên quan đến sóng điện từ. Lấy một ví dụ đơn giản, chỉ cần bạn mở đài thu thanh, bạn sẽ phát hiện sóng điện từ ở đâu, mặc dù không thể nhìn thấy, nhưng thực ra nó đang hoạt động mà chúng ta không nhìn thấy. Phạm vi sóng điện từ tồn tại ở khắp mọi nơi, có sóng dài, sóng ngắn, sóng chất lượng cao, sóng chất lượng thấp, sóng cường độ mạnh hoặc cường độ yếu, có sóng có thể nhìn thấy hoặc không nhìn thấy, mà những loại sóng không nhìn thấy thường nhiều hơn sóng có thể nhìn thấy. Mỗi một loại sóng điện từ thực ra là một loại năng lượng, thể tích của nó bằng không, nhưng mang điện, tên gọi là lượng tử, chuyển động với tốc độ ánh sánh trong môi trường chấn động. Sóng điện từ va đập với các sóng điện từ trong không trung ở khắp nơi trong vũ trụ. Những lượng tử nhỏ bé trong thế giới ánh sáng này có thể gọi là quang tử, con người định nghĩa nó theo 3 phương diện là cường độ, bước sóng và tần suất. Bước sóng gần giống như bước chân của con người, bước sóng có thể ngắn bằng nanometer, cũng có thể dài đến mấy triệu Km. Tần suất có thể so sánh với hơi thở hay nhịp tim. Bước sóng của sóng điện từ càng lớn, thì tần suất càng thấp. Các đài phát thanh truyền hình của Pháp đều sử dụng bước sóng lớn, đơn vị bước sóng tính bằng 1000m. Bước sóng hơi ngắn được tính bằng m, Những đài phát thanh sóng stereo hay những chương trình phát thanh chuyển tiếp trên máy bay đều sử dụng loại bước sóng 1m này, bước sóng ngắn hơn được sử dụng trên TV, điện thoại di động, Rada hay lò vi ba. Ngắn hơn nữa là sóng hồng ngoại, sau đó là những loại sóng điện từ có thể nhìn thấy chiếm rất ít trong ánh sáng. Những loại sóng điện từ còn có bước sóng ngắn hơn những loại sóng điện từ trên là tia tử ngoại, tia X, tia gamma. Bước sóng càng ngắn, năng lượng của sóng càng lớn. Đây chính là nguyên nhân tại sao tia tử ngoại, tia X hay tia gamma lại có mức độ nguy hiểm như vậy. Nó có thể tác động qua lại lẫn nhau, phá hủy vật chất. Trên thực tế, tất cả những loại sóng điện từ mà chúng ta sử dụng đều có bước sóng dài hơn rất nhiều so với bước sóng ánh sáng, cho nên, về mặt lý thuyết mức độ nguy hiểm của sóng điện từ mà chúng ta sử dụng rất thấp. Nhưng sóng điện từ có nguy hiểm hay không, thì nó còn phụ thuộc vào khoảng cách xa hay gần, cường độ lớn hay nhỏ giữa bạn và nó. Chúng ta có thể lấy lò sưởi trong nhà và sóng điện từ làm thử một so sánh. Cho dù là lò sưởi to hay nhỏ, nhưng nếu bạn đặt tay lên trên ngọn lửa, cho dù là chỉ trong vài giây, tay của bạn chắc chắn sẽ bị bỏng. Nếu để tay ở độ cao 50cm, tay sẽ bị cháy vàng. Nếu để cách khoảng 2~3m, thì vừa được sưởi ấm, vừa không có bất kỳ nguy hiểm nào. Nhưng nếu để tay ở khoảng cách 10m, thì lại mất đi tác dụng sưởi ấm. Nếu như muốn thu năng lượng từ lửa sưởi, như vậy năng lượng thu được khi để ở khoảng cách 1cm trong 1 phút thì tương đương với năng lượng mà bạn thu được khi để ở khoảng cách 1m trong thời gian 1 tuần, nhưng hiệu quả thu được lại hoàn toàn khác nhau, sóng điện từ cũng hoàn toàn như vậy. Không nên tiếp xúc quá gần với sóng điện từ sẽ có lợi cho sức khỏe, khoảng cách là bao xa mới phù hợp? Điều này còn được quyết định bởi cường độ của sóng điện từ. Lại lấy một ví dụ đơn giản khác, dao cạo râu điện và điện thoại di động, thiết bị nào sẽ có hại cho sức khỏe, thực ra rất khó có thể giải thích. Một chiếc dao cạo râu điện khi cạo mặt cường độ sóng điện từ sản sinh cao hơn rất nhiều so với điện thoại di động, nhưng bạn cũng chỉ sử dụng một hoặc hai lần trong một ngày, cho nên mức độ ảnh hưởng không lớn. Còn điện thoại di động rốt cuộc có nguy hại hay không vẫn còn nhiều rất nhiều tranh cãi, nhưng các chuyên gia truyền thông thường vẫn khuyến cáo người dùng khi gọi điện thoại không nên thường xuyên gắn chiếc điện thoại trên tai, việc duy trì khoảng cách giữa điện thoại và cơ thể là một điều vô cùng quan trọng, tốt nhất là bạn hãy sắm thêm một chiếc tai nghe, nhưng không nên sử dụng tai nghe Buetooth, bởi vì cường độ sóng điện từ của Bluetooth thường lớn hơn rất nhiều so với sóng điện từ của điện thoại 2)Báo động ô nhiễm sóng điện từ ở đô thị Tại các thành phố, hầu hết các đài, cột phát sóng điện từ (viễn thông, phát thanh truyền hình...) đều nằm ngay trong khu dân cư; số đài phát sóng của các hãng taxi cũng ngày một tăng. Hậu quả là người dân đang phải sống trong "bể sóng điện từ". Nhiều nghiên cứu cho thấy, loại sóng này có những ảnh hưởng nguy hại Cột phát sóng của Trung tâm Bưu chính Viễn thông Hà Nội. Sóng điện từ tần số radio (300 KHz-300 GHz) được ứng dụng rộng rãi trong liên lạc vô tuyến, phát thanh, truyền hình, viễn thông, radar quân sự... Đối với con người, nó có thể làm nóng sâu vào bên trong cơ thể hàng chục cm, gây sốt. Với năng lượng thấp, nó không gây sốt nhưng có thể làm rối loạn điện tích và sự chuyển hóa trong tế bào... Một số khảo sát sức khỏe ở bộ đội radar cho thấy, tỷ lệ có trạng thái tình dục yếu, sinh con gái nhiều... ở những người này cao hơn so với người bình thường. Những người làm việc lâu năm trong các đài phát thanh truyền hình (nhất là bộ phận phát sóng, kỹ thuật) dễ bị rối loạn sức khỏe. Điển hình là hiện tượng suy nhược cơ thể, gầy gò, da dẻ không tươi tắn, luôn mệt mỏi, ăn uống kém, mất ngủ, trí nhớ giảm... Các triệu chứng này chỉ thể hiện rõ sau 5-10 năm tiếp xúc thường xuyên với sóng điện từ và chúng sẽ tự hết khi bệnh nhân thay đổi môi trường làm việc. Ngoài các đối tượng trên, sóng điện từ còn ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân sống xung quanh các đài phát sóng. Các nghiên cứu cho thấy, sóng càng ngắn thì năng lượng bức xạ được cơ thể người hấp thu càng nhiều, tác hại đến sức khỏe càng lớn. Sóng cực ngắn có thể gây những biến đổi chức năng và bệnh lý ở các hệ thống thần kinh, tim mạch, nội tiết và nhiều cơ quan khác. Sóng ngắn làm giảm số lượng bạch cầu, gây các rối loạn ở tuyến yên, vỏ thượng thận, tim mạch, nội tiết... Các dải sóng dài và sóng trung làm giảm các quá trình hưng phấn thần kinh, giảm các phản xạ có điều kiện, gây rối loạn chức năng tạo glucozen của gan, rối loại dinh dưỡng ở não và các cơ quan nội tạng, sinh dục... Hiện nay, các loại sóng thường được sử dụng trong phát thanh truyền hình đều là sóng trung đến sóng cực ngắn. Điều nguy hiểm là các giác quan của con người không thể nhận biết tình trạng ô nhiễm sóng điện từ. Với các tác động khác như ánh sáng, tiếng động, mùi vị, nhiệt độ..., chúng ta có thể cảm nhận và nếu các yếu tố trên có liều lượng vượt quá sức chịu đựng, cơ thể sẽ có những phản xạ như nhắm mắt, bịt tai, bịt mũi. Còn với sóng điện từ, ngay cả khi ta đứng trong trường bức xạ cường độ rất cao, các giác quan đều vô cảm và do đó cơ thể không thể phát sinh các phản ứng tự vệ. Ngoài ra, các tác hại do ô nhiễm điện từ gây ra lại xuất hiện âm thầm sau một thời gian khá dài nên con người hầu như không biết đến nó. Do nhận thức được những nguy hiểm mà sóng điện từ có thể gây ra cho sức khỏe con người, nhiều quốc gia đã có quy định: các đài phát sóng phải được đặt cách xa khu dân cư một khoảng nhất định. Ở Việt Nam, hiện chưa có quy định về vấn đề này. Viện trưởng Viện Quy hoạch Đô thị Nông thôn, cho biết, hệ thống Tiêu chuẩn xây dựng của Việt Nam hiện không có quy định về việc đài phát sóng điện từ phải cách xa khu dân cư bao nhiêu, mà chỉ có quy định trong lĩnh vực phóng xạ, đường điện cao tần.  Trước đây, khi xây dựng các đài phát thanh, truyền hình và các trạm radar, người ta chỉ chọn địa điểm thuận lợi trong việc thu phát tín hiệu chứ không quan tâm đến ảnh hưởng của sóng điện từ đối với sức khỏe con người. Trong khi đó, nhiều nghiên cứu được công bố trên thế giới hàng chục năm qua đều chứng minh, sóng điện cao tần tác động trực tiếp đến thần kinh và tim mạch, gây một số bệnh ở những cơ quan này. Với xu thế phát triển, tại Việt Nam chắc chắn sẽ xảy ra tình trạng ô nhiễm bức xạ điện từ". C-ỨNG DỤNG VÀO NGÀNH KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG I)ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÍ KHÍ THẢI 1)Thiết bị lọc bụi tĩnh điện: Thiết bị lọc bụi tĩnh điện là loại thiết bị hoạt động theo nguyên lý ion hoá bụi và tách chúng ra khỏi dòng khí đi qua trường điện tử. loại này có thể lọc được các99%) và có rất nhiều ưu điểm như chí phí năng lượng thấp, nhiệt độ làm việc cao, dễ tự động hoá..nó được ứng dụng nhiều trong công nghiệp năng lượng (nhà máy nhiệt điện), công nghiệp hoá dầu, công nghiệp luyện kim, công nghiệp hoá chất... 2). Hơi, khí độc, kỹ thuật và thiết bị xử lý Để xử lý các chất ô nhiễm dạng khí có thể sử dụng một trong những phương pháp và thiết bị kèm theo được giới thiệu sau đây: .Phương pháp hấp thụ Nguyên lý của phương pháp này là do khí thải tiếp xúc với chất lỏng, khi đó các khí này hoặc được hoà tan trong chất lỏng hoặc biến đổi thành phần thành chất ít độc hơn. hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc bề mặt giữa khí thải và chất lỏng, thời gian tiếp xúc, nồng độ môi trường hấp thụ và tốc độ phản ứng giữa chất hấp thụ và khí. Thiết bị dùng trong phương pháp hấp thụ là một thiết bị trong đó dung dịch hấp thụ và dòng khí sẽ đi qua. thiết bị hấp thụ gồm một số loại chủ yếu sau: Tháp đệm + tháp đĩa Tháp phun + thiết bị rửa khí Phương pháp hấp thụ dựa vào sự phản ứng của khí với các chất hấp thụ dạng rắn. quá trình xảy ra có thể là quá trình vật lý hay hoá học. hiệu quả của thiết bị hấp thụ phụ thuộc vào các yếu tố như diện tích bề mặt chất hấp phụ cũng như khả năng hấp phụ của các chất được chọn. thiết bị hấp phụ thường được sử dụng khi cần thu hồi khí thải, hoặc để khử các khí có chất mùi trong công nghiệp thực phẩm, thuộc da, các dung dịch hữu cơ... 3)Xử lý ô nhiễm không khí bằng vật liệu nano TiO2 Viện Công nghệ môi trường và Viện Vật lý ứng dụng thiết bị khoa học đã phối hợp nghiên cứu thành công việc dùng vật liệu nano TiO2 để xử lý ô nhiễm không khí. Các nhà khoa học Việt Nam đã nghiên cứu thành công một số sản phẩm khoa học sử dụng vật liệu nano TiO2 để làm giảm thiểu các chất thải độc hại phân tán trong môi trường, đặc biệt là diệt vi khuẩn, nấm mốc trong phòng bệnh, nhà ở, khử mùi hôi trong văn phòng TiO2 là chất bột mầu trắng, rất bền, không độc, rẻ tiền, được sử dụng hàng trăm năm nay trong vật liệu xây dựng, làm chất độn màu (pigment) cho sơn, trong công nghệ hoá chất, dược phẩm, mỹ phẩm Việc ứng dụng hiệu ứng quang xúc tác của nano TiO2 để phân hủy các chất ô nhiễm trong không khí được coi là giải pháp quan trọng giúp làm sạch môi trường. Phương pháp này có ưu điểm hơn so với phương pháp lọc bằng chất hấp phụ truyền thống; chi phí đầu tư và vận hành thấp (chỉ cần ánh sáng mặt trời, oxy và độ ẩm trong không khí); quá trình oxy hóa được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường; hầu hết các chất độc hữu cơ đều có thể bị oxi hóa thành sản phẩm cuối cùng là khí cacbonic và nước. Auto-hide: on •Công nghệ Nano là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanomét (nm, 1 nm =10 -9 Nano và Công nghệ Nano là gì? Nano và Công nghệ Nano là gì? •Nano là một bội, ước thập phân được dùng chính thức trong hệ đơn vị đo lường Quốc tế SI •Nano là tên gọi dùng để thay thế cho thừa số 10 -9 m). Đối tượng nghiên cứu của Đối tượng nghiên cứu của Công nghệ Nano : Công nghệ Nano : •Công nghệ nano bao gồm các vấn đề chính sau đây: - Cơ sở khoa học nano - Phương pháp quan sát và can thiệp ở qui mô nm - Chế tạo vật liệu nano - Ứng dụng vật liệu nano •Vật liệu Nano là vật liệu có ít nhất 1 chiều có kích thước nm •Vật liệu Nano được ứng dụng rất phổ biến hiện nay là Titanium dioxit - TiO 2 -Các dạng tồn tại trong tự nhiên : -Các dạng tồn tại trong tự nhiên : Trong tự nhiên, TiO 2 2 TiO TiO 2 tồn tại dưới 3 dạng tinh thể là: Rutile, Anatase & Brookite Rutile Anatase Brookite Tính chất của TiO Tính chất của TiO2 2 •Chất bán dẫn trong vùng khả biến của quang phổ •Vật liệu xốp cao •Trơ hóa học,không độc,dễ tương thích sinh học •Giá thành vật liệu thấp,dễ sản xuất với số lượng lớn Chiếu tia UV vào bề mặt phủ Chiếu tia UV vào bề mặt phủ lớp TiO lớp TiO2 2mỏng mỏng •Các hợp chất hữu cơ bị phá hủy do xúc tác quang hóa khi tiếp xúc với bề mặt,khiến bề mặt trở thành tự tẩy nhờn •Bề mặt siêu ưa nước Nguyên lý cơ bản của xúc Nguyên lý cơ bản của xúc tác quang hoá dị thể: tác quang hoá dị thể: •Phản ứng quang hóa xảy ra khi có bức xạ với năng lượng ánh sáng đủ lớn để phá vỡ liên kết hóa học •Chất xúc tác quang giúp làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng,tăng tốc độ phản ứng Các hạt bán dẫn đóng vai trò Các hạt bán dẫn đóng vai trò xúc tác quang xúc tác quang Chất mang điện linh động được Chất mang điện linh động được tạo ra như thế nào ? tạo ra như thế nào ? Cơ chế của xúc tác quang: Cơ chế của xúc tác quang: Khả năng oxy hóa mạnh các Khả năng oxy hóa mạnh các chất nhiễm hữu cơ chất nhiễm hữu cơ 2 Vì sao TiO Vì sao TiO2 2 được sử dụng làm được sử dụng làm vật liệu xúc tác quang ? vật liệu xúc tác quang ? Ở kích cỡ Nanomet TiO thể hiện nhưng tính chất vật lý,hóa học đặc biệt Mức năng lượng vùng cấm của Mức năng lượng vùng cấm của các chất bán dẫn tiêu biểu các chất bán dẫn tiêu biểu Cơ chế phản ứng xúc tác quang hóa Cơ chế phản ứng xúc tác quang hóa TiO TiO2 2 Các chất hữu cơ bị phân hủy Các chất hữu cơ bị phân hủy trên bề mặt TiO trên bề mặt TiO2 2 II.ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÍ NƯỚC 1) Thiết bị lọc nước nhiễm Asen sử dụng vật liệu lọc nano a). Cấu tạo thiết bị lọc nước nhiễm Asen sử dụng vật liệu lọc nano Thiết bị gồm 3 bộ phận: Vỏ, lõi lọc, phụ kiện. - Vỏ thiết bị: Bao gồm thân máy và đế, thân máy có hai bộ phận thân trên và thân dưới có ren để lắp khớp với nhau, thân máy có chức năng bảo vệ lõi bên trong và giữ cho nước lưu thông phía bên trong thân suốt quá trình máy vận hành, đế là bộ phận đỡ cho toàn bộ thiết bị giữ vững ở vị trí thẳng như hình vẽ. Vỏ có thể làm bằng nhựa hoặc inox. - Lõi lọc: Lõi lọc làm bằng nhựa, bên trong chứa vật liệu lọc nano, lõi lọc có hai đầu đều có rãnh để đưa nước vào và ra, đầu nước vào ở phía dưới, nước ra ở phía trên, nước sau lọc tràn qua phần khoang trống giữa lõi và thân máy rồi đi ra ngoài. - Phụ kiện: Gồm có van khóa nước, ống dẫn nước vào, vòi dẫn nước ra, cút nối van và vòi vào thân máy, gioăng cao su để chèn khi lắp gien giữa hai bộ phận của thân máy giúp cho nước không bị rò rỉ. b). Vật liệu Nano sử dụng trong lõi lọc Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nano mét (=10-9 m). Về trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng và khí. Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và khí. - Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano, không còn chiều tự do nào cho điện tử), ví dụ, đám nano, hạt nano... - Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano, điện tử được tự do trên một chiều (hai chiều cầm tù), ví dụ, dây nano, ống nano,... - Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, hai chiều tự do, ví dụ, màng mỏng,... - Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau. Nhờ tồn tại với kích thước nano nên các vật liệu có độ rỗng xốp, diện tích bề mặt, điện tích hấp phụ vô cùng lớn nhờ đó mà tăng lực hấp phụ lôi kéo các hạt vật chất ô nhiễm bám dính trên các lỗ mao quản của vật liệu hấp phụ. Trong quá trình nghiên cứu các ứng dụng các loại vật liệu nano, chúng tôi đã chọn lựa ứng dụng vật liệu Nano có nguồn gốc cácbon để tiến hành chế tạo thử nghiệm thiết bị lọc nước nhiễm Asen. Các bon là nguyên tố rất phổ biến trong vỏ trái đất. Nhưng sự khác nhau giữa than - kim cương và nano các bon chủ yếu là do cấu trúc bên trong khác hẳn nhau giữa chúng. Bình thường cấu trúc của than chì (một dạng các bon) gồm các lớp than mỏng với chiều dày nguyên tử, gọi là graphen. Mối liên kết giữa các lớp graphen thì lại rất yếu, cho nên ta mới dùng bút chì để viết được. Còn cấu trúc của các nguyên tử trong graphen là lục giác và chúng liên kết với nhau rất mạnh, thậm chí các nhà khoa học không tin là các biện pháp thông thường có thể tách nó ra. Các nhà khoa học đã tổng hợp được 1 hợp chất mà cho nó thấm vào chì giữa các lớp graphen, có thể nằm ở đó rất lâu, nhưng không gây phản ứng. Khi có một tác động mạnh nào đó: đập cơ học, hóa chất, đun nóng tới 150 - 200 oC thì các lớp graphen tách ra và phản ứng dây chuyền nổ lạnh không điều khiển xảy ra. Kết quả tạo nên một khối xốp mà thể tích của nó gấp 500 lần khối ban đầu. Cục than chì biến thành bông xốp đen nhẹ, chứa đến 20% cấu trúc nanô. Trong cấu trúc mới của chì có cả graphen, nanô ống, nanô nhánh, nanô vòng, nanô đọan. Sự nổ lạnh này làm bứt phá không  những mối liên kết  yếu giữa các lớp graphen, mà còn  bứt phá từng phần liên kết hóa trị  giữa các nguyên tử các bon trong graphen, kết quả là tạo thành một lượng lớn các nguyên tử gốc tự do mà mối liên hệ nguyên tử không no. Hỗn hợp cácbon dạng này người ta gọi là USVR, những tính ưu việt của nó, người ta đang ứng dụng vào trong lĩnh vực lọc nước, xử lý nước thải của các khu dân cư, của các nhà máy công nghiệp. Những tính chất ưu việt của nó là: - Có khả năng lọc những hạt rất nhỏ cỡ nanômét, giống như màng. Sự khác nhau ở đây là: màng lọc theo diện còn USVR lọc theo thể tích. - Có khả năng hấp thụ, nó giữ những hạt nhỏ bên trong thể tích của nó, đó là tính hấp thụ. - Có khả năng lọc sạch nước khỏi vi khuẩn và vi rút. Và trong khả năng thứ ba này USVR phải kết hợp với nanô bạc, đó là chất có khả năng khử trùng, ngăn cản sự phát triển của các loại khuẩn. Đối với Asen trong nước tồn tại ở các hóa trị As3+, As5+, dưới dạng các hợp chất vô cơ khi đi qua các loại vật liệu nano cácbon rất dễ dàng bị bắt giữ bởi các lực hút bên trong các mao quản vật liệu khiến các hợp chất bám dính chặt vào các mao quản và không tan theo dòng nước nữa, nhờ diện tích bề mặt lớn, điện tích lớn nên tính hấp phụ của vật liệu nano cacbon gấp hàng triệu lần tính hấp phụ của than hoạt tính. Bên cạnh đó đối với những vật liệu than nano dùng để hấp phụ Asen khi sản xuất người ta còn cho thêm các chất phụ gia để quá trình xử lý tập trung chủ yếu vào việc bắt giữ các hợp chất chứa Asen. - Vật liệu cacbon nano dạng hạt: kích thước hạt cỡ 0,5 ¸ 1 mm, màu nâu đất, độ nén ép nhỏ hơn dạng bột vì bột cacbon nano đã được nén ép lại dưới dạng hạt, vì thế kích thước mao quản hấp phụ vẫn tồn tại ở kích thước nano. Vật liệu dạng hạt dễ vận chuyển, dễ đưa vào các lõi lọc hơn dạng bột, với loại này người ta cũng đã bổ xung chất xúc tác để tăng cường khả năng lọc Asen trong nước. c) Nguyên lý hoạt động của thiết bị lọc ứng dụng vật liệu Nano Nước nhiễm Asen được đưa vào ống dẫn nước vào của máy lọc, sau đó nước được đẩy vào phía trong lõi lọc nano theo hướng đi từ dưới lên, phía bên trên của lõi lọc nano có nhiều khe hở để dòng nước sau xử lý chảy tràn qua không gian giữa thân máy và lõi nano. Nước sạch chảy vào lỗ thu nước ra và theo vòi ra để đưa vào sử dụng. Hoạt động của thiết bị khá đơn giản và tiện sử dụng để có thể lắp đặt vào các vị trí khác nhau. Đối với nguồn nước sinh hoạt của người dân ở các khu vực thành thị khi sử dụng chỉ cần nối vòi nước sử dụng với ống nước vào thiết bị, sau đó nước ra khỏi thiết bị là có thể sử dụng cho mục đích ăn uống và sinh hoạt. Với nguồn nước sinh hoạt không tập trung và chất lượng nước đầu vào không ổn như ở các vùng nông thôn của nước ta thì cần bổ sung bộ phận lọc thô như bể lọc cát, cột lọc thô trước khi nước vào thiết bị để tăng tuổi thọ của thiết bị nếu không lõi sẽ nhanh chóng bị tắc và không sử dụng được.  d). Xu hướng mở rộng và phát triển kết quả nghiên cứu Với các kết quả nghiên cứ đạt được chúng tôi sẽ mở rộng và phát triển nghiên cứu theo các hướng sau: Tích hợp thiết bị lọc Asen với các thiết bị lọc thô (làm giảm nồng độ chất rắn lơ lửng, tạp chất kích thước lớn, các chất hữu cơ…) thành một bộ thiết bị lọc hoàn chỉnh có chức năng xử lý các loại chất ô nhiễm khác đảm bảo các thông số chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép. Chế tạo các bộ thiết bị xử lý nước di động (xách tay, đặt trên thuyền, trên xe) có ứng dụng các thiết bị lọc nano kết hợp các thiết bị lọc thông thường để phục vụ nhu cầu nước sinh hoạt cho người dân các vùng thường xuyên bị ngập lũ. D)KẾT LUẬN Vật lí có vai tro quan trọng trong đời sống của chúng ta.Qua bộ môn vật lí này chúng em mới thấy rõ tầm quan trọng của việc đưa vật lí vào thực tiễn của đời sống.Nhóm chúng em chân thành cảm ơn thầy LÊ VĂN NAM ,cảm ơn trường ĐHCNTP đã cho chúng em cơ hội cũng như những hiểu biết về việc tìm hiểu những ứng dụng của bộ môn vật lí vào đời sống cũng như chuyên ngành mà chúng em đang theo học”KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG”.Qua đó giúp chúng em có những hiểu biết,kinh nghiệm vào đời sống và những kĩ năng khi sau này ra trường. Nhóm SV Lớp 10CĐMT2.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docxvat_li_dc2_0993.docx