Pokud pijete vodu, která prošla procesem čištění - „surová voda“ - riskujete, že se nakazíte chorobami přenášenými vodou způsobenými bakteriemi, jako je Escherichia coli (E. coli) a parazity, jako je giardia. Proto je čištění vody zásadní pro každého a díky němu jsou myšlenky projektů čištění vody obzvláště dobrou volbou pro školní vědecký veletrh nebo prezentaci. Ale než se pustíte do projektu, je nejlepší se naučit základy toho, proč je třeba vodu čistit různé způsoby, jak je to možné, a jaké máte možnosti pro „metodu čištění vody“ projekt.
Proč bychom měli vodu před pitím čistit?
Stručně řečeno, musíte vyčistit vodu, abyste si byli jisti, že je bezpečná k pití. Hlavními riziky ve vodě jsou paraziti, bakterie, viry a chemické znečišťující látky, přirozeně se vyskytující, ale toxické kovy, jako je olovo, nebo chemikálie vyrobené člověkem. Neošetřená voda bude pravděpodobně také chutnat docela hrubě.
Dva nejdůležitější paraziti, které se nacházejí ve vodě, pocházejí z výkalů. To je pravda - pokud pijete vodu z přírodních zdrojů, aniž byste ji upravovali, pijete také trochu hovínka. To není jen hrubé; je hlavním zdrojem rizika, pokud jde o neupravenou vodu.
Giardia je jedním příkladem a nachází se v podstatě ve všech vodních útvarech v USA, které pocházejí z lidských a zvířecích výkalů. Pokud se nakazí giardií, způsobí to průjem, plyn a bolestivé křeče v žaludku, které začínají asi dva nebo tři dny po vystavení. Obecně řečeno to nepovede k žádným dlouhodobým problémům, ale může to být, pokud jste potlačeni imunitou.
Druhým významným parazitem je kryptosporidium, které každý rok postihuje téměř 750 000 Američanů. To je podobné jako u giardie v tom, že příznaky se projeví asi dva až tři dny a obvykle to vede k průjmům a žaludečním křečím. „Krypto“ (jak se tomu často říká) však může vést k vážnějším problémům, jako jsou příznaky pankreatu, příznaky podobné choleře u imunosuprimovaných lidí, které mohou dokonce vést k úmrtí lidí trpících AIDS. Giardia se snadno odstraní pomocí filtrů nebo ošetření jódem, ale krypto se většinou filtrů nezastaví a pro odstranění z vody potřebuje ošetření nebo vaření chlordioxidem.
V surové vodě může být přítomno mnoho druhů bakterií, ale E. coli je nejčastější. To může způsobit průjem, křeče, nevolnost a zvracení a kromě toho, že zůstanete dobře hydratovaní, můžete ve vážných případech potřebovat antibiotika. Nejběžnější úpravy vody odstraňují E. coli a další bakterie z vody.
Pokud jde o viry, hepatitida A je hlavním rizikem kontaminované vody. Může trvat týdny, než se objeví příznaky podobné těm, které byly popsány výše, kromě bolesti kloubů, křečí, horečky a žluté kůže kromě obvyklého průjmu a zvracení. Vakcínu můžete získat, pokud cestujete někam, kde nedochází k důkladnému ošetření jejich vody, ale pokud se nakazíte, hlavní radou je pít hodně tekutin a za pár dní budete v pořádku. Úprava vodou jodem, chlordioxidem nebo pouhým vařením vody vás obvykle chrání před viry ve vodě.
A konečně, v neupravené vodě může být přítomno obrovské množství chemikálií, které mohou působit podobně široká škála příznaků, i když jako obvykle je nejčastější průjem, nevolnost, křeče a podobné příznaky pravděpodobně. Můžete je odfiltrovat pomocí odpařování, ale mnoho dalších metod (nebo ještě lépe kombinace metod) se jich také může zbavit.
Takže pokud nejste oslabeni imunitou, pravděpodobně nebudete trpět vážnými příznaky z pití neupravené vody, ale pokud si nepřejete nepříjemný týden průjmů a křečí, měli byste vždy ošetřete si vodu.
Jaké jsou metody čištění?
Existují různé přístupy, které byste mohli zkoumat nebo testovat pro projekt „metody čištění vody“. Lze je však rozdělit na celkem jednoduché skupiny: var nebo destilace, filtrace a různá chemická ošetření.
Vaření je bezpochyby nejjednodušší způsob čištění vody, i když k tomu potřebujete zdroj tepla a opětovné ochlazení vody trvá určitou dobu, takže ji lze skutečně použít. Vaření je však velmi účinná metoda čištění a odstranění rizika bakterií, parazitů a virů ve vodě trvá jen tři minuty intenzivního vaření. Hlavní výzvou, pokud máte správné vybavení, je zabránit opětovné kontaminaci po vyčištění vody.
Destilace je velmi podobná varu, ale vyžaduje trochu více vybavení a je obecně účinnější při odstraňování nečistot. Nastavíte vodu do varu a sbíráte páru, jak kondenzuje. To zanechává většinu znečišťujících látek, i když stojí za zmínku, že všechny znečišťující látky s bodem varu pod teplotou vody (při 100 ° C) stupňů Celsia / 212 stupňů Fahrenheita na hladině moře) bude v kondenzované vodě stále přítomen, pravděpodobně s vyššími koncentracemi než před. Dalšími nevýhodami jsou časově náročná povaha procesu a skutečnost, že obecně vyžaduje příliš mnoho energie na to, aby byl ekonomicky životaschopný při rozsáhlé úpravě vody.
Filtrace je dalším koncepčně jednoduchým přístupem k čištění vody, ale není to tak jednoduché, jak si možná myslíte. Základní koncept spočívá v tom, že při pronikání vody do malých prostor zůstávají nečistoty, které se do nich nevejdou. Je to docela ekonomické, protože se při tom zbytečně málo vody a nespotřebovává se tolik energie. K dispozici je mnoho různých filtrů a znečištění, které jsou schopny odstranit, závisí na velikosti sítě. Drtivá většina filtrů nedokáže odstranit viry přenášené vodou a většina z nich je poměrně objemná, takže by bylo obtížné je přenášet. Samotný filtr musí být také čistý a stejně jako u mnoha metod se může voda po dokončení procesu snadno znovu kontaminovat.
Chemická ošetření závisí na chemických reakcích k odstranění kontaminantů z vody a různé chemikálie jsou pro různé kontaminanty účinnější. Jód je jedním z nejstarších přístupů k chemickému čištění vody a tablety nebo roztoky, které jej obsahují, jsou obecně účinné při neutralizaci bakterií a virů přítomných ve vodě. Jód však mění vodu na žlutou a zanechává nepříjemnou chuť a zápach. Navíc skutečně funguje pouze na vodě, která je již čirá (takže může být nejprve nutná filtrace). Voda, která má být ošetřena, také nemůže být studená; například voda musí být při 21 ° C, aby mohla být giardia odstraněna jódem.
Chlor je nejrozšířenější chemická úprava vody na světě a je k dispozici ve formě tablet, tekutin a granulí. Přestože je efektivní, musí s ním být zacházeno opatrně a zanechává v něm nepříjemnou chuť výsledná voda, podobně jako jód - ale jak můžete očekávat, chutná trochu jako pití bazénu voda. Alternativy jako dichlorisokyanurát sodný (NaDCC) uvolňují volný chlor, ale chemická směs je bezpečnější zacházet a nezanechává chuť ve vodě, takže toto jsou nejčastější možnosti čištění vody tablety.
Obecně řečeno, systémy čištění vody se skládají z více složek, které zajišťují, že výsledná voda je bezpečná k pití a čistá chuť. Provzdušňování je často první fází, která umožňuje únik veškerých plynů zachycených ve vodě, následovanou koagulací, kde se drží špína a jiné pevné látky společně, aby bylo snazší je odstranit, a sedimentace, kde se částice pod vlivem vody postupně potápí a oddělují od vody gravitace. Poté se voda filtruje, aby se oddělily koagulované (flokové) materiály, a nakonec chemické ošetření zajišťuje bezpečnost před mikroorganismy. Pokud hledáte vytvoření funkčního modelu zařízení na čištění vody, měly by být tyto fáze začleněny do vašeho procesu.
Jak čistíte vodu pískem?
Jedním z nejlepších a nejjednodušších nápadů projektu čištění vody je vytvoření pískového filtračního systému pro vodu. To je snadné udělat s předměty, které pravděpodobně máte po celém domě. Získejte dvě prázdné 2litrové láhve na sodu - z nichž jednu rozkrojíte na polovinu - kávový filtr nebo filtrační papír, trochu jemného písku a hrubého písku, jiné malé oblázky, pár lžiček, dva šálky, kádinka o objemu 1 litr, gumička a vzorek špinavé vody (ať už shromážděné nebo vyrobené pomocí nečistot a obyčejných voda z vodovodu). Získání síranu hlinito-draselného (kamence) je užitečné, protože koaguluje sediment ve vzorku. Pokud máte aktivní uhlí, můžete chemickými reakcemi odstranit další složky.
Základním principem systému čištění pískové vody je filtrační systém: Odesíláním vody skrz jemný materiál, nečistoty přítomné v něm budou zachyceny a neskončí ve vodě, která vychází z druhé strany. V tomto projektu použijete jako filtr horní polovinu 2litrové láhve sody. Umístěte filtr na kávu (nebo filtrační papír) přes ústa horní části lahve pomocí gumičky, která jej udrží na místě, otočením vzhůru nohama, aby řezaná část směřovala nahoru. Pokud jste aktivovali dřevěné uhlí, přidejte asi centimetr na dno a poté přidejte pár centimetrů štěrku nebo malých oblázků. Nyní přidejte trochu hrubého písku a trochu jemného písku a střílejte celkem 3 až 4 palce písku. Umístěte tento - ústa dolů - na horní část kádinky jako nálevka.
Vložte špinavou vodu do láhve s neřezanou sodou, našroubujte víčko a třepejte kapalinu po dobu půl minuty, aby se provzdušnila. Nalijte to do spodní poloviny řezané láhve a přidejte lžíci kamence, pokud máte, mícháním po dobu pěti minut. Ponechte vodu asi 20 minut a nechte koagulovaný sediment klesnout. Zatímco to děláte, jemně protékejte filtračním systémem 2 litry čisté vody z vodovodu a dávejte pozor, abyste nenarušili písek nahoře. Bude to chvíli trvat, ale připravíte filtr na práci se špinavou vodou. Vyprázdněte kádinku, když potřebujete, a jakmile to uděláte a špinavá voda se částečně oddělí, můžete ji protékat filtrem.
Porovnejte filtrovanou vodu se vzorkem původní vody v jezírku. Jak dobře to bylo očištěno?
Varování
Je důležité si uvědomit, že bez chemické úpravy vody (i když jste použili filtr na dřevěné uhlí) je nepravděpodobné, že bude voda zcela bezpečná k pití. Prostě to vizuálně zkontrolujte - neochutnejte!
Jak provedete experiment s vodním filtrem?
Projekt v poslední části lze poměrně snadno použít k vědeckému experimentu čištění vody. Na vzorky stejné špinavé vody můžete použít různé filtrační techniky a porovnat výsledky. Například můžete projekt vyzkoušet výše popsanou metodou a porovnat jej s komerčně dostupným systémem filtrace vody, nebo můžete prozkoumat rozdíl, specifické komponenty filtračního systému, například srovnání konečného výsledku s přidáním kamence a bez něj. Mohli byste místo písku a štěrku použít na filtr něco jako houbu nebo rýži a bude to fungovat také?
Metody čištění vody Project
Nejlepším nápadem pro experiment čištění vody pro střední školu nebo jen pro projekt by bylo srovnání různých přístupů k čištění vody. Můžete snadno otestovat několik metod, přičemž vroucí, filtrační a chemická úprava je poměrně snadná. Můžete použít pískový filtrační systém, jako je ten, který je popsán výše, nebo komerčně dostupný systém, a můžete také najít tablety na čištění vody.
Jednoduchým přístupem k projektu by bylo získání vzorku špinavé vody - použití stejné vody pro všechny testy, aby se minimalizovaly proměnné - a pokus o její vyčištění pomocí každé metody. Pokud chcete být co nejprofesionálnější, otestujte účinnost různých přístupů pomocí domácí testovací soupravy pitné vody. Můžete však také vizuálně zkontrolovat čistotu vody a otestovat bakterie pomocí Petriho misky a růstového média, jako je plátek vařeného bramboru. Do každé Petriho misky dejte kousek brambor a přidejte kapku vody z každé metody čištění spolu s nefiltrovaným vzorkem a čistým vzorkem vody z vodovodu, který se použije jako kontrola. Každé jídlo podle toho označte, zakryjte a nechte několik dní, aby bakterie mohly růst.
Která metoda byla nejúčinnější? Mohli byste kombinovat jednu nebo více metod k dosažení lepšího výsledku? Jaké jsou silné stránky různých přístupů?