Способы очищения воды, основанные на физических принципах

Тема проекта: Способы очищения воды, основанные на физических принципах

Актуальность:        вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Нет земного вещества – минерала, горной породы, живого тела, которое ее бы не заключало. Все земное вещество ею проникнуто и охвачено.

Практическая значимость: материалы и результаты работы могут быть использованы на внеклассных мероприятиях, в кружковой работе, на уроках.

Цель работы: исследовать способы очистки воды с помощью физических явлений, экспериментальным путем попробовать некоторые из них в домашних условиях .

• Задачи: Изучить литературу и материалы в сети Интернет о физических методах очистки воды;
• Определить опытным путём наиболее эффективные и доступные способы очистки воды в домашних условиях;
• Оценить полученные результаты и сделать выводы.

Гипотеза: если люди будут владеть знаниями о способах очистки воды с помощью физических явлений, то это сохранит им жизнь.

Основными источниками загрязнения и в то же время основными потребителями подготовленной воды являются промышленность, сельское хозяйство и бытовое хозяйство. В свою очередь к основным формам загрязнения относят физическое, химическое, биологическое и тепловое. Учёные подсчитали, что каждый год во всём мире в водоёмы попадает столько вредных веществ, что ими можно было бы заполнить 10 тысяч товарных поездов.

Вода из скважин и природных источников имеет ряд растворенных компонентов и взвесей. Чтобы получить жидкость, которую можно использовать в промышленности, для бытовых целей и для питья, ее следует качественно очистить. Современные способы очистки воды очень разнообразны. Они делятся на несколько групп по характеру происходящих процессов. С использованием методов создаются приборы, которые обеспечивают оптимальную очистку. Этот процесс требует комплексного подхода, поэтому применяется сразу несколько подходящих методов.

Физические способы основаны на соответствующих физических процессах, воздействующих на воду и присутствующие загрязнения. Обычно такие методы используют для устранения нерастворимых, крупных включений. Иногда они воздействуют и на растворенные вещества и биологические объекты.

Кипячение - процесс доведения воды до кипения.

В процессе кипячения на воду воздействует высокая температура. Простого доведения воды до кипения недостаточно для того, чтобы обеззаразить ее. Для этого необходимо кипятить воду не менее 7 минут.  В результате такого воздействия устраняются микроорганизмы, некоторые растворенные соли выпадают в осадок, образуя накипь. При длительном кипячении могут распадаться более устойчивые вещества, например, соединения хлора. После кипячения вода должна некоторое время отстояться, а затем её можно использовать по назначению. Вода умягчается, уменьшается содержание легколетучих компонентов и часть свободного хлора, уничтожаются практически все болезнетворные микробы, вирусы и возбудители паразитарных заболеваний. Это наверное, самый старый и распространенный метод, которым мы пользуемся ежедневно. Метод простой и оптимальный для использования в быту, но очищающий только относительно небольшие объемы воды.

Отстаивание.

В этом случае используется воздействие естественной силы тяжести на относительно большие механические включения. При отстаивании воды из нее удаляется хлор и аммиак. Однако соли тяжелых металлов из отстоянной воды никуда не денутся, в лучшем случае они оседают на дно.

Фильтрование- процесс разделения неоднородных систем при помощи пористых перегородок.

При прохождении воды материал с порами или другими отверстиями, часть загрязнений задерживается. Остаются на поверхности частицы, которые крупнее пор или ячеек. По степени очищения выделяют фильтрацию грубую и тонкую. При грубой очистке задерживаются только крупные частицы. В процессе тонкой удерживаются включения, размер которых составляет всего несколько микрон.

Фильтрование жидкостей в лаборатории проводят с помощью воронок, в которые вкладывается специальная фильтровальная бумага. Некое подобие их было создано в Китае и представляло собой обычные камышовые тростинки, пропитанные коагулянтами. Один из таких простейших фильтров даже вошел в историю как «рукав Гиппократа».

В домашних условиях часто применяются разнообразные кувшины и насадки на кран. Это наиболее распространенный и доступный способ очистки воды. Питьевые фильтры - кувшины в состоянии убрать из воды избыток хлора, органических веществ, накипь (соли жесткости). Также они способны избавить воду от различных неприятных запахов и сделать воду абсолютно прозрачной. Фильтры-кувшины вполне эффективно очищают водопроводную воду, дешевые при первоначальной покупке, а поэтому широко распространены. Все питьевые фильтры - кувшины оснащены сменным очищающим элементом (также его называют "кассета" или "картридж"). Кассета сконструирована таким образом, чтобы поддерживать постоянную скорость протекания воды через очищающую смесь. В состав смеси входят - активированный уголь, полипропиленовый вкладыш, ионообменные смолы нескольких видов. Данный картридж необходимо менять примерно один раз в три месяца.

Замораживание воды

Сегодня это все более популярный метод очищения воды, который, к тому же, считается еще и эффективным. Талая вода очень бедна солями. Поэтому количество полезных минералов, особенно калия и натрия, должно восполняться другими напитками или едой. Известно, что употребление талой воды очищает кровь и лимфу, все внутренние органы и кожу. При этом улучшается работа сердечно - сосудистой системы, активизируются обменные процессы.

Обработка ультрафиолетом.

Использование ультрафиолетового излучения позволяет устранить биологические загрязнения. Свет этого спектра воздействует на основные молекулы, что приводит к гибели микроорганизмов. Стоит учитывать, что обрабатывают ультрафиолетом воду, которая очищена от взвеси, т.е. произведена предварительная очистка воды. Твердые включения создают тень, которая защищает бактерии от ультрафиолетового света.

Эксперимент

• Мы решили про экспериментировать несколько способов очистки воды: фильтрование с помощью «рукава Гиппократа», замораживание, отстаивание.
•  В емкость с водой мы добавили земли, чтобы вода стала непригодной для питья. Затем мы использовали эту воду с целью ее очистки, применяя для этого разные методы.

Выводы:

• При выполнении работы были изучены и опробованы различные способы очистки воды (фильтрование, кипячение, отстаивание, замораживание).
• На основе экспериментов я сделала вывод, что в домашних условиях действительно можно очистить воду с минимальными затратами.
• Человек может создать самодельный фильтр из подручных материалов, но он очистит воду лишь от механических загрязнений.
• Оценивая различные способы очистки воды можно сделать следующий вывод: наиболее эффективным способом является очистка встроенным фильтром. Наиболее практичным методом оказалось замораживание и отстаивание.
• В своей работе я поделилась личным опытом улучшения качества питьевой воды в домашних условиях.