Исследовательская работа «Фильтрование воды»

Муниципальное Бюджетное Общеобразовательное Учреждение

Средняя Общеобразовательная Школа №195

Исследовательская работа

«Фильтрование воды»

Автор: Бобровский Ярослав

Ученики 6 класса «Б»

Руководители:

Бобровская Е.А.

Чучкова И.С.

учитель географии

высшей квалификационной категории

Новосибирск 2018г.

Оглавление:

1. Введение…………………………………………………………стр. 3

2. Что такое фильтрование воды……………………………….…стр. 3

3. Где используют фильтры……………………………………… стр. 4

4. Интересные факты……………………………………………... стр. 4

5. Экспериментальная часть…………………………………….. стр. 5

6. Заключение………………………………………………………стр. 13

7. Информационные источники………………………………….. стр. 14

Введение

«Вода настолько бесценна, что ее гонят в канализацию.»

Георгий Александров

«Человечеству не угрожает недостаток воды. Ему грозит нечто худшее – недостаток чистой воды»

Н.Н. Горский.

Из 7,5 миллиардов жителей планеты почти 2 миллиарда человек не имеют возможность пить чистую питьевую воду.

По санитарным нормам любая вода, которая течёт из крана, должна отвечать стандартам питьевой воды. В последние десятилетия поверхностные и подземные водоисточники России подвергаются интенсивному загрязнению. Ухудшение качества воды водоисточников привело к тому, что во многих районах питьевая вода не отвечает гигиеническим требованиям. А ведь качество воды влияет на состояние здоровья человека. Как найти выход из сложившейся ситуации? Использовать фильтры. Фильтры широко применяются в домах и на производстве. У себя дома мы используем фильтровальную бумагу для фильтрации кофейных гранул, а активированный уголь для фильтрования воды и удаления из водопроводной воды хлора и других химических веществ. Фильтровальная бумага и активированный уголь используются в машинах для очистки воды, топлива, масла и воздуха перед их использованием, а также в респираторах для удаления пыли и опасных газов из воздуха. Песчаные фильтры используются преимущественно для очистки воды до и после питья.

Гипотеза: с помощью природных материалов можно провести очистку «грязной» воды.

Цель исследования: выяснение возможности фильтрования «грязной» воды в домашних условиях и ее повторное использование.

Задачи:

1. Изучить литературу по данной теме

2. Провести эксперимент

3. Проанализировать результаты эксперимента

Методы исследования:

1. Теоретический (изучение и анализ литературы, постановка целей и задач).

2. Экспериментальный (постановка опытов).

3. Описание и объяснение результатов эксперимента.

Что такое фильтрование воды?

Очень редко вода, имеющаяся в природе, обладает всеми необходимыми качествами. По этой причине перед использованием она должна проходить определенную подготовку, в частности, фильтрацию, соответствующую назначению такой воды.

Вода, распределяемая по водопроводной сети, в зависимости от источника водоснабжения может иметь различное происхождение. Она может забираться из источника, выкачиваться из скважины, поступать из слоя поверхностных вод (реки, озера), получаться посредством опреснения морской воды.

Но чтобы вода могла использоваться как пищевой продукт, она должна приобрести характеристики питьевой воды, то есть быть прозрачной, без цвета, без запаха и не содержать болезнетворные микробы.

Вода промышленного назначения должна обладать определенными характеристиками, различающимися по типу применения воды. Поскольку очень редко вода, имеющаяся в природе, обладает всеми необходимыми качествами, практически всегда перед подачей в распределительную сеть она должна проходить определенную подготовку. Суть водоподготовки составляют отстаивание, фильтрование, умягчение, дезинфекция, кондиционирование различного типа. Нас, в частности, интересует фильтрование воды.

Фильтрованием называется процесс прохождения осветляемой воды через слой фильтрующего материала. 

Фильтрование воды на сегодня является самым распространенным способом очистки воды. Фильтрование было известно еще с древности, а с 19 века стало неотъемлемой частью цивилизованной жизни.

Для фильтрования воды используют такие природные материалы, как песок, активированный уголь, галька, фильтровальная бумага.

Песок и галька- это осадочные горные породы.

Активированный уголь  делается из различных углеродсодержащих материалов.

Бумага- это волокнистый материал, получаемый из целлюлозы.

Где используются фильтры?

Фильтры широко применяются в домах и на производстве. У себя дома мы используем фильтровальную бумагу для фильтрации кофейных гранул, а активированный уголь для фильтрования воды и удаления из водопроводной воды хлора и других химических веществ. Фильтровальная бумага и активированный уголь используются в машинах для очистки воды, топлива, масла и воздуха перед их использованием, а также в респираторах для удаления пыли и опасных газов из воздуха.

Песчаные фильтры используются преимущественно для очистки воды перед и после питья. Песочный фильтр задерживает твердые частицы, такие как гравий, из воды.

Интересные факты

Песчаные фильтры очищают воду в рыбных камерах и бассейнах для плавания, а также воду из раковин и ванн с тем, чтобы использовать ее для полива сада.

Активированный уголь является очень пористым, вода легко просачивается между гранулами благодаря большому числу проходов.

Иногда активированный уголь дают людям, которые отравились, так как он задерживает яд в желудке.

Экспериментальная часть

Цель: выяснение возможности фильтрования «грязной» воды в домашних условиях

Оборудование: «Грязная» вода, 4 стакана, 4 воронки, 3 мелких сита, кусочки х/б ткани, песок, галька, активированный уголь, фильтровальная бумага

Ход работы

Приготовление искусственной «грязной» воды

Необходимо наполнить маленький стеклянный стакан водой наполовину.

Добавить в него грунт и масло и размешать коричневатую жидкость. Это будет «грязной водой» для эксперимента по фильтрованию.

Рис. 1 – 2 Подготовка «грязной» воды

Рис. 3 – 4 Подготовка «грязной» воды

Необходимо прочистить отдельно гальку, песок и активированный уголь перед тем, как заполнить ими фильтровальные секции. Каждый материал очистить отдельно. Прополоскать их чистой водой несколько раз. Это удалит прилипшую к ним пыль.

Рис. 5 Галька, подготовленная для фильтрования воды

Поместить гальку, активированный уголь и песок в фильтровальные секции (мелкие ситечки, в которых постелена х/б ткань). Ситечки вставить в пустые стаканы. Фильтровальную бумагу поместить в стеклянную воронку, которую, в свою очередь, поставить в пустой стакан. Поставить основу для фильтра на стол.

Рис. 6 Активированный уголь, подготовленный для фильтрования воды

Рис. 7 Песок, подготовленный для фильтрования воды

Опыт №1.

Выливаем «грязную» воду в ситечко с галькой. Вода очень быстро просачивается между отдельными камешками и стекает в стеклянный стакан. Часть грунта, который был использован в качестве загрязнителя воды, осталась на гальке. Масло же свободно просачивалось.

Рис. 8 Галька после фильтрования

Рис. 9 Вода, после фильтрования галькой

Вывод: Галька удерживает весьма небольшую часть загрязнения. Вода требует дальнейшей очистки.

Опыт №2.

Воду, полученную в ходе фильтрования галькой, выливаем в сито с песком. Вода быстро просачивается сквозь фильтровальный материал и стекает в стакан.

Рис. 10-11 Вода, после фильтрования песком

Вывод: Песок задержал большую часть загрязнения. Однако вода остаётся ещё довольно мутной, в ней присутствует масло, поэтому она требует дополнительного фильтрования.

Опыт №3

Воду, полученную в ходе фильтрования песком, выливаем в сито с активированным углем. Вода быстро просачивается сквозь фильтровальный материал и стекает в стакан. Химические вещества из воды прилипают к поверхности угля и удаляются из воды. Этот процесс называется адсорбцией.

Рис. 12 Вода после фильтрования активированным углем

Вывод: После фильтрования углем вода очистилась от масла. Однако, не смотря на х/б ткань на дне сита, часть активированного угля просочилась в воду. Поэтому фильтрованная таким способом вода мутная и требует следующего этапа очистки.

Опыт №4

Воду, полученную в ходе активированным углем, выливаем в воронку с фильтровальной бумагой. Вода достаточно медленно просачивается сквозь крошечное пространство между волокнами фильтровальной бумаги. Загрязняющие частицы крупнее этих отверстий задерживаются. Это действует наиболее эффективно для фильтрации масла.

Рис. 13, 14, 15 Вода после фильтровальной бумаги

Вывод: После просачивания сквозь фильтровальную бумагу вода полностью очистилась от масла. Однако остаётся достаточно мутной. Требуется дополнительная очистка.

Опыт №4 был повторён 3 раза. В результате этого вода визуально очистилась полностью. Я даже рискнул её попробовать. Вкус масла в ней чувствовался, но в целом вода была прозрачной, без осадка.

Рис. 16 Фильтровальная бумага после первого фильтрования

Рис. 17 Вода после первого (слева) и второго (справа) фильтрования сквозь фильтровальную бумагу

Рис. 18 Вода после второго (слева) и третьего (справа) фильтрования сквозь фильтровальную бумагу

Заключение

В домашних условиях возможно фильтрование воды природными материалами. Они задерживают примешанные к воде частицы, очищая ее. Различные фильтры задерживают частицы разного размера. Между зернами песка и гальки есть большое пространство. Это позволяет воде просачиваться сквозь, но задерживает примешанные к воде достаточно крупные частицы.

Химические вещества из воды прилипают к поверхности угля и удаляются из воды. В фильтровальной бумаге есть крошечное пространство между волокнами. Вода может просачиваться по ним, но частицы крупнее этих отверствий задерживаются.

Гипотеза подтвердилась: с помощью природных материалов, таких как: песок, галька, активированный уголь, фильтровальная бумага можно провести очистку «грязной» воды.

Очищенную воду можно повторно использовать в хозяйственных и производственных нуждах, например, для орошения посевных земель, на заводах, фабриках.

Информационные источники

1. Аюкаев Р. И., Мельцер В. 3. Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды. Л., 1985.

2. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-15/87.htm

3. https://studme.org/1410082127741/tovarovedenie/filtrovanie_vody

4. http://gardenweb.ru/filtrovanie-vody

5. http://www.bwt.ru/useful-info/643/

8