"Способы очистки воды"

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа» п.Арчаглы-Аят

Тип проекта: исследовательский

Направление функциональной грамотности: естественно-научная

Тема:

«Способы очистки воды».

Выполнила: Голованева Галина,

7 класс

Наставник: Маркина Татьяна Владимировна, учитель географии

п. Арчаглы-Аят

2022

Оглавление

Введение

Вода, единственное соединение на планете существующее в природе в виде трех агрегатных состояний: жидкое, твердое, газообразное. Является универсальным растворителем, обладает “памятью”, необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле. Статистика последних лет показывает, что количество пресной воды на планете уменьшается. В результате зарегулирования рек, строительства на них водохранилищ, периодически возникающих аварийных ситуаций, выброса промышленных отходов и неочищенных коммунально - бытовых стоков в русло пресных водоемов приводят к загрязнению не только наземных, но и подземных бассейнов. Качество пресной воды ухудшается из-за увеличения цветности, появления привкусов и запахов, наличия повышенного содержания органических примесей, пестицидов и других химических соединений. Используемые фильтры и обеззараживающие соединения в водопроводных очистных сооружениях не эффективны, а порой даже не безопасны. В результате в питьевой воде, потребляемой населением, содержатся практически те же загрязнения, что и в природной. Проблема обеспечения населения питьевой водой, отвечающей требованиям стандарта, является одной из основных и требует комплексного и эффективного решения. С неэффективностью очистительных фильтров местных водонапорных станций мы сталкиваемся ежедневно, поэтому исследовательская работа посвящена поиску создания фильтра способного устранять или улучшать качество питьевой воды. Это стало главной целью исследований. Главная задача в создании фильтров – подбор компонентов способных устранять запах, улучшать вкусовые качества, задерживать не только не растворимые в воде примеси, но и примеси находящихся во взвешенном состоянии. Для решения поставленной задачи использованы различные методы исследования: анализ литературных и интернет источников, химический анализ на определение жесткости и кислотно – щелочной среды, способы очистки воды от примесей, анализ и подбор наиболее безопасного для здоровья, но эффективного обеззараживающего метода.

Глава 1 Теоретическая часть

1.1 Способы очистки воды методом отстаивания

Отстаивание используют для удаления из воды хлора. Для этого водопроводную воду наливают в емкость и оставляют на несколько часов. Газообразный хлор удаляется с 1/3 глубины от поверхности воды. После отстаивания воду необходимо кипятить.

1.2 Способы очистки воды методом фильтрования

Данный способ очищает воду только от нерастворимых примесей, при этом растворимые соли, вирусы, бактерии, микроорганизмы остаются.

1.3 Способы очистки воды методом кипячения

Кипячение используют для уничтожения вирусов. Бактерий, микроорганизмов, удаления хлора. Недостатки: при кипячении вода меняет структуру из-за испарения кислорода, концентрация солей в оставшемся объеме увеличивается из-за испарения воды, многие вирусы гибнут при более высокой температуре, образуется дополнительный хлороформ вызывающий раковые заболевания.

1.4 Способы очистки воды методом кристаллизации

Метод основан на химическом законе, согласно которому при замерзании жидкости, сначала в наиболее холодном месте кристаллизуется основное вещество, а в наименее холодном затвердевает все, что было растворено в основном веществе. Недостатки: метод требует медленного замораживания, не все растворимые соли осаждаются на дне сосуда.

1.5 Способы очистки воды методом дистилляции

Метод основан на свойствах воды изменять агрегатное состояние в зависимости от температуры. Так при кипячении вода из жидкого состояния переходит в газообразное. Оставляя на дне емкости растворимые в ней соли, вирусы, бактерии. Поднимаясь вверх и двигаясь по газоотводному приемнику дистиллятора охлаждается и переходит в жидкое состояние. Недостатки: легкая хлорорганика перегоняется вместе с водяным паром, уничтожаются важные микроэлементы, дистиллированная вода при длительном употреблении вымывает из организма соли кальция, железа и многие другие.

1.6 Методы обеззараживания воды алюмокалиевыми квасцами

В домашних условиях обеззараживание воды от бактерий осуществляют путем добавления 1гр соли на 4л воды. Алюмокалиевые квасцы очищают воду за счет образования продуктов гидролиза от бактерий, взвешенных частиц и примесей органических веществ, выделившаяся серная кислота нейтрализует воду, имеющую щелочную реакцию. Выпавший осадок удаляется фильтрованием.

1.7 Озонирование

Один из наиболее реальных и высокоэффективных методов очистки воды, позволяющий существенно улучшить качество питьевой и очищенной сточной воды, решить проблемы здравоохранения и экологии. Преимущества метода: возможность получения озона на месте применения; высокая активность озона в отношении обеззараживания воды от бактерий и вирусов; одновременно с обеззараживанием происходит обесцвечивание воды, устраняются запахи и привкусы; не изменяет натуральные свойства воды; заменяет традиционные методы хлорирования, ультразвук, фильтрацию и другие. Недостатки: большие затраты электроэнергии.

1.8 Хлорирование

Хлор давно используется в качестве основного обеззараживающего реагента практически во всех очистных предприятиях России. Механизм бактерицидного действия хлора заключается во взаимодействии с составными частями клетки микроорганизма, что приводит к нарушению обмена веществ в клетке и отмиранию микроорганизмов. Недостатки: хлор сильнодействующее ядовитое вещество; способствует образованию в воде токсичных и хлорорганических соединений; обладает последействием; очистные станции использующие хлор являются объектами повышенной опасности.

1.9 Гипохлорит натрия

Применяется в жидком виде, получают на месте применения электрохимическим способом. Эффективен против большинства болезнетворных микроорганизмов, безопасен при использовании и хранении.

Недостатки: неэффективен против цист; при хранении теряет активность и выделяет газообразный хлор; после использования образует большое количество побочных продуктов; требует немедленного использования сразу после получения.

Глава 2. Экспериментальная часть

Для проведения эксперимента были взяты образцы воды из трех разных источников: вода подземного бассейна, талая вода, водопроводная. Проведен анализ каждого образца и выбран для дальнейшего исследования наиболее загрязненный источник. Все исследования проводились поэтапно независимо от способа очистки в одинаковой последовательности.

Цели:

• получить фильтр максимально очищающий воду от примесей;

• уменьшить показатель щелочной среды;

• улучшить вкус воды;

• снизить содержание растворимых солей;

Задачи:

• подобрать компоненты фильтра на основе их характеристик удовлетворяющие поставленным целям;

• определить фильтр наиболее эффективно очищающий воду от примесей и неприятных запахов;

• определить наиболее безопасный, но эффективный обеззараживающий способ очистки воды;

• по результатам исследований разработать ряд рекомендаций для органов местного самоуправления по использованию в водоочистительных станциях наиболее эффективных способов очистки воды.

Методика последовательного исследования:

• отстаивание;

• фильтрование;

• определение кислотно-щелочной среды раствора или фильтрата;

Метод исследования: химический (экспериментальный).

Оборудование: образцы проб трех различных источников, универсальная индикаторная бумага, шкала определения рН среды, активированный уголь, песок, поваренная соль, стеклянные: колбы, воронки, палочки.

Предмет исследования: Химия. Здоровье человека.

Актуальность исследования: Вода жизненно важное соединение и от ее качества зависит здоровье, долголетие человека, а так же всех живых организмов.

2.1 Анализ образцов проб воды из разных источников

Для анализа взяты образцы проб пресной воды из трех различных источников: образец №1 - вода подземного бассейна (колодезная),, образец №2 – талая вода, образец №3 - водопроводная.

В результате проведения ряда последовательных экспериментов получены следующие результаты: отстаивание представленных образцов показало наличие осадка в виде мусора в образце № 2. фильтрование – наличие загрязнителей во всех образцах даже после отстаивания; определение кислотно – щелочной (рН) среды раствора – образцы № 1,3 имеют щелочную среду, причем содержание щелочи в колодезной воде выше чем в водопроводной, образец № 2 имеет кислотную среду, что говорит о содержании кислот в осадках. Вывод: не рекомендуется пить сырую колодезную и водопроводную воду из-за повышенного содержания щелочи.

Для дальнейших исследований выбрана вода наиболее загрязненного источника – колодезная (образец №1).

2.2 Очистка воды из природного водоема сложными фильтрами и ее анализ

Фильтровальный диск – песок - поваренная соль – активированный уголь

Анализ фильтрата полученного из сложного поэтапного четырехслойного фильтра показал эффективность его использования, так как: 1 – щелочная среда фильтрата уменьшилась по сравнению с исходным образцом с интервала 8 до 4.

Заключение

Проведенные исследования проб воды взятой из трех разных источников показали:

1 - неэффективность использования очистительных фильтров в водоочистительных станциях. Водопроводная вода содержит растворимые и нерастворимые в воде соли содержание которых превышает установленные нормы с повышенной щелочной средой;

2 - вода подземного бассейна содержит различные загрязнители так же превышающие установленные нормы;

3 – проба воды талых вод говорит о повышенной кислотности.

Для дальнейших исследований был выбран образец пробы воды из подземного бассейна, показавший наиболее отрицательный результат. В ходе проведения экспериментальных работ и анализа полученных фильтратов возникли трудности в подборе слоев фильтра способных максимально устранить выявленные ранее отрицательные показатели. Однако, не смотря на всю сложность эксперимента, были достигнуты неплохие результаты. Если использовать сложный многослойный фильтр, состоящий из: фильтра, песка, поваренной соли и активированного угля будет достигнут конечный результат удовлетворяющий поставленным целям. На основании вышеизложенного есть пункт рекомендательного характера для органов местного самоуправления:

1. Использовать в имеющихся очистительных водонапорных станциях комплексного подхода в очистке питьевой воды от примесей состоящего из: сложного четырехслойного фильтра;

Проблема качества питьевой воды и способов ее очистки всегда была, есть и будет актуальной. Исследование в данном направлении нельзя прекращать, а методику данных исследований включить в один из разделов лабораторных работ.

Список литературы

1. Г.А. Скоробогатов, А.И. Калинин “Водопроводная вода. Ее химические загрязнения и способы доочистки в домашних условиях” - СПб/издательство С.-Петерб., 2003

2. Краузер Б.; Фридмантл М. Химия. Лабораторный практикум.- М:Химия, 1995

3. Чебышев Н.; Каган Б. Высшая школа 21-го века: Проблема качества//Высшее образование в России.- 2000

4. Фридмантл М. “Химия в действии”. М. “Мир” 1991

5. И.И. Новошинский, Н.С. Новошинская Учебник для 9 кл. общеобразовательных учреждений/ 4-е изд. М.:ООО ТИД “Русское слово”, 2009

6. И.И. Новошинский, Н.С. Новошинская Учебник для 8 кл. общеобразовательных учреждений/ 4-е изд. М.:ООО ТИД “Русское слово”, 2009