Proyek Sekolah tentang Perawatan Pemurnian Air

Jika Anda meminum air yang belum melalui proses pemurnian – “air mentah” – Anda berisiko tertular penyakit yang ditularkan melalui air yang berasal dari bakteri seperti Escherichia coli (E. coli) dan parasit seperti giardia. Itulah mengapa pemurnian air sangat penting bagi semua orang, dan itu membuat ide proyek pemurnian air menjadi pilihan yang sangat baik untuk pameran atau presentasi sains sekolah. Tetapi sebelum terjun ke proyek, yang terbaik adalah mempelajari dasar-dasar mengapa air perlu dimurnikan, berbagai cara yang dapat dilakukan dan apa pilihan Anda untuk "metode pemurnian air" proyek.

Singkatnya, Anda perlu memurnikan air sehingga Anda bisa yakin air itu aman untuk diminum. Risiko utama dalam air adalah parasit, bakteri, virus dan polutan kimia, logam beracun yang terjadi secara alami seperti timbal, atau bahan kimia buatan manusia. Air yang tidak diolah mungkin akan terasa sangat kotor juga.

Dua parasit terpenting yang ditemukan di air berasal dari kotoran. Itu benar – jika Anda minum air dari sumber alami tanpa mengolahnya, Anda juga akan minum sedikit kotoran. Ini tidak hanya kotor; itu adalah sumber risiko utama dalam hal air yang tidak diolah.

Giardia adalah salah satu contohnya, dan pada dasarnya ditemukan di setiap badan air di AS, yang berasal dari kotoran manusia dan hewan. Jika Anda terinfeksi giardia, itu akan menyebabkan diare, gas, dan kram perut yang menyakitkan, yang dimulai sekitar dua atau tiga hari setelah Anda terpapar. Secara umum ini tidak akan menyebabkan masalah jangka panjang, tetapi bisa jika Anda mengalami imunosupresi.

Parasit utama lainnya adalah cryptosporidium, yang mempengaruhi hampir 750.000 orang Amerika setiap tahun. Ini mirip dengan giardia karena dibutuhkan sekitar dua hingga tiga hari untuk menunjukkan gejala, dan umumnya menyebabkan diare dan kram perut. Namun, "crypto" (seperti yang sering disebut) dapat menyebabkan masalah yang lebih serius, seperti gejala pankreas, gejala seperti kolera pada orang dengan sistem kekebalan tubuh yang tertekan dan bahkan mungkin menyebabkan kematian bagi orang yang menderita penyakit ini AIDS. Giardia mudah dihilangkan dengan filter atau perawatan yodium, tetapi crypto tidak dihentikan oleh sebagian besar filter dan membutuhkan perawatan klorin dioksida atau perebusan untuk menghilangkannya dari air.

Banyak jenis bakteri mungkin ada dalam air mentah, tetapi E. E.coli adalah yang paling umum. Ini dapat menyebabkan diare, kram, mual dan muntah, dan selain tetap terhidrasi dengan baik, Anda mungkin memerlukan antibiotik dalam kasus yang serius. Perawatan air yang paling umum menghilangkan E. coli dan bakteri lain dari air.

Dari segi virus, hepatitis A adalah risiko utama dari air yang terkontaminasi. Diperlukan waktu berminggu-minggu untuk munculnya gejala, yang mirip dengan yang dibahas di atas, kecuali dengan nyeri sendi, kram, demam dan kulit kuning selain diare dan muntah yang biasa. Anda bisa mendapatkan vaksin jika Anda bepergian ke suatu tempat yang tidak mengolah air mereka secara menyeluruh, tetapi jika Anda terinfeksi, saran utamanya adalah minum banyak cairan dan Anda akan baik-baik saja dalam beberapa hari. Pengolahan air dengan yodium, klorin dioksida atau hanya dengan merebus air biasanya melindungi Anda dari virus di dalam air.

Akhirnya, sejumlah besar bahan kimia dapat hadir dalam air yang tidak diolah, dan mereka dapat menyebabkan hal yang serupa berbagai gejala, meskipun seperti biasa diare, mual, kram dan gejala serupa adalah yang paling banyak mungkin. Anda dapat menyaringnya menggunakan penguapan, tetapi banyak metode lain (atau bahkan lebih baik, kombinasi metode) dapat menghilangkannya juga.

Jadi, kecuali jika kekebalan Anda terganggu, Anda mungkin tidak akan menderita gejala parah dari minum air yang tidak diolah, tetapi kecuali jika Anda menginginkan diare dan kram selama seminggu yang tidak menyenangkan, Anda harus selalu mengolah air Anda.

Ada beberapa pendekatan berbeda yang dapat Anda selidiki atau uji untuk proyek "metode pemurnian air". Mereka dapat dipecah menjadi kelompok yang cukup sederhana: perebusan atau penyulingan, filtrasi dan berbagai perawatan kimia.

Merebus tidak diragukan lagi merupakan metode paling sederhana untuk memurnikan air, meskipun Anda membutuhkan sumber panas untuk melakukannya, dan butuh beberapa waktu agar air kembali dingin sehingga benar-benar dapat digunakan. Namun, merebus adalah metode pemurnian yang sangat efektif, dan hanya membutuhkan tiga menit perebusan yang kuat untuk menghilangkan risiko bakteri, parasit, dan virus di dalam air. Tantangan utama, asalkan Anda memiliki peralatan yang tepat, adalah mencegah kontaminasi ulang setelah air dimurnikan.

Distilasi sangat mirip dengan perebusan, tetapi memerlukan sedikit lebih banyak peralatan dan umumnya lebih efektif untuk menghilangkan kontaminan. Anda mengatur air mendidih, dan mengumpulkan uap saat mengembun. Ini meninggalkan sebagian besar kontaminan, meskipun perlu dicatat bahwa kontaminan apa pun dengan titik didih di bawah air (pada 100 derajat Celcius/212 derajat Fahrenheit di permukaan laut) masih akan ada di air yang terkondensasi, mungkin dengan konsentrasi yang lebih besar dari sebelum. Kelemahan lainnya adalah sifat proses yang memakan waktu dan fakta bahwa umumnya membutuhkan terlalu banyak energi untuk menjadi layak secara ekonomi dalam pengolahan air skala besar.

Filtrasi adalah pendekatan konseptual sederhana lainnya untuk pemurnian air, tetapi tidak semudah yang Anda kira. Konsep dasarnya adalah bahwa dengan memaksa air melalui ruang kecil, kontaminan yang tidak dapat masuk akan tertinggal. Cukup hemat, karena sangat sedikit air yang terbuang dalam prosesnya, dan tidak banyak menggunakan energi. Banyak filter berbeda yang tersedia, dan kontaminan yang dapat dihilangkan bergantung pada ukuran jaring. Sebagian besar filter tidak dapat menghilangkan virus yang ditularkan melalui air, dan kebanyakan dari mereka cukup besar sehingga sulit untuk dibawa-bawa. Filter itu sendiri juga harus bersih, dan seperti banyak metode lainnya, air dapat dengan mudah terkontaminasi lagi setelah proses selesai.

Perawatan kimia bergantung pada reaksi kimia untuk menghilangkan kontaminan dari air, dan bahan kimia yang berbeda lebih efektif untuk kontaminan yang berbeda. Yodium adalah salah satu pendekatan tertua untuk pemurnian air kimia, dan tablet atau larutan yang mengandungnya umumnya efektif dalam menetralkan bakteri dan virus yang ada dalam air. Namun, yodium mengubah air menjadi kuning dan meninggalkan rasa dan bau yang tidak enak. Plus, itu hanya benar-benar bekerja pada air yang sudah jernih (jadi penyaringan mungkin diperlukan terlebih dahulu). Air yang akan diolah juga tidak boleh dingin; misalnya, air harus pada 21 C/68 F agar giardia dapat dihilangkan dengan yodium.

Klorin adalah pengolahan air kimia yang paling banyak digunakan di dunia, dan tersedia dalam bentuk tablet, cairan, dan butiran. Meskipun efektif, itu harus ditangani dengan hati-hati, dan itu meninggalkan rasa yang tidak enak di air yang dihasilkan, seperti yodium – tetapi seperti yang Anda duga, rasanya sedikit seperti minum di kolam renang air. Alternatif seperti sodium dichloroisocyanurate (NaDCC) melepaskan klorin bebas, tetapi campuran kimianya lebih aman untuk menangani dan tidak meninggalkan rasa di dalam air, jadi ini adalah pilihan paling umum untuk pemurnian air tablet.

Secara umum, sistem pemurnian air terdiri dari beberapa komponen untuk memastikan air yang dihasilkan aman untuk diminum dan rasanya murni. Aerasi seringkali merupakan tahap pertama, memungkinkan gas yang terperangkap di dalam air untuk keluar, diikuti oleh koagulasi, di mana kotoran dan bahan padat lainnya menempel. bersama-sama untuk membuatnya lebih mudah dihilangkan, dan sedimentasi, di mana partikulat secara bertahap tenggelam dan terpisah dari air di bawah pengaruh gravitasi. Setelah ini, air disaring untuk memisahkan bahan yang terkoagulasi (flok), dan akhirnya, perawatan kimia memastikan keamanan dari mikro-organisme. Jika Anda ingin membuat model kerja pabrik pemurnian air, tahapan ini harus dimasukkan ke dalam proses Anda.

Salah satu ide proyek pemurnian air terbaik dan termudah adalah membuat sistem penyaringan air berbasis pasir. Ini cukup mudah dilakukan dengan barang-barang yang mungkin Anda miliki di sekitar rumah. Dapatkan dua botol soda 2 liter kosong – salah satunya Anda potong menjadi dua – saringan kopi atau kertas saring, beberapa pasir halus dan pasir kasar, beberapa kecil kerikil, beberapa sendok, dua gelas, gelas kimia 1 liter, karet gelang dan sampel air kotor (baik dikumpulkan atau dibuat menggunakan kotoran dan air biasa). keran air). Mendapatkan beberapa aluminium kalium sulfat (tawas) berguna karena mengentalkan sedimen dalam sampel. Jika Anda memiliki arang aktif, ini dapat menghilangkan komponen tambahan melalui reaksi kimia.

Prinsip dasar sistem pemurnian air pasir adalah sistem penyaringan: Dengan mengirimkan air melalui through bahan halus, kontaminan yang ada di dalamnya akan terperangkap dan tidak akan berakhir di air yang keluar dari sisi lain. Dalam proyek ini, Anda menggunakan bagian atas botol soda 2 liter sebagai filter. Letakkan saringan kopi (atau kertas saring) di atas mulut tutup botol, dengan menggunakan karet gelang untuk menahannya, putar terbalik sehingga bagian yang dipotong mengarah ke atas. Jika Anda telah mengaktifkan arang, tambahkan satu inci atau lebih ke bawah, lalu tambahkan beberapa inci kerikil atau kerikil kecil. Sekarang tambahkan beberapa pasir kasar di atas ini, dan beberapa pasir halus di atas ini, tembak untuk 3 sampai 4 inci pasir secara total. Tempatkan ini – ujung mulut ke bawah – di atas gelas kimia seperti corong.

Masukkan air kotor Anda ke dalam botol soda yang belum dipotong, kencangkan tutupnya dan kocok cairan selama setengah menit untuk menganginkannya. Tuangkan ke bagian bawah botol yang dipotong, dan tambahkan satu sendok makan tawas jika ada, aduk selama lima menit. Biarkan air selama sekitar 20 menit, biarkan endapan yang menggumpal tenggelam. Saat Anda melakukan ini, dengan lembut mengalirkan 2 liter air keran bersih melalui sistem filter Anda, berhati-hatilah agar tidak mengganggu pasir di atasnya. Ini akan memakan waktu tetapi mempersiapkan filter Anda untuk bekerja dengan air kotor. Kosongkan gelas bila perlu, dan setelah Anda selesai melakukannya dan air kotor telah terpisah sebagian, Anda dapat mengalirkannya melalui filter.

Bandingkan air yang disaring dengan sampel air kolam asli. Seberapa baik itu telah dimurnikan?

• Penting untuk dicatat bahwa tanpa pengolahan air kimia (bahkan jika Anda menggunakan filter arang), kecil kemungkinan air akan benar-benar aman untuk diminum. Cukup periksa secara visual – jangan cicipi!

Proyek di bagian terakhir dapat digunakan untuk percobaan pemurnian air yang adil secara ilmiah dengan cukup mudah. Anda dapat menggunakan teknik penyaringan yang berbeda pada sampel air kotor yang sama dan membandingkan hasilnya. Misalnya, Anda dapat mencoba proyek dengan metode yang dijelaskan di atas, dan membandingkannya dengan sistem penyaringan air yang tersedia secara komersial, atau Anda dapat selidiki perbedaan komponen spesifik dari sistem filtrasi, misalnya membandingkan hasil akhir dengan dan tanpa penambahan tawas. Bisakah Anda menggunakan sesuatu seperti spons atau beras untuk saringan, bukan pasir dan kerikil, dan apakah itu akan berfungsi juga?

Ide terbaik untuk percobaan pemurnian air untuk sekolah menengah, atau hanya sebuah proyek, adalah membandingkan berbagai pendekatan untuk pemurnian air. Anda dapat dengan mudah menguji beberapa metode, dengan perebusan, penyaringan, dan perlakuan kimia, semuanya cukup mudah untuk diuji. Anda dapat menggunakan sistem penyaringan pasir seperti yang dijelaskan di atas atau yang tersedia secara komersial, dan Anda juga dapat menemukan tablet pemurnian air untuk diuji.

Pendekatan sederhana untuk sebuah proyek adalah mendapatkan sampel air kotor – menggunakan air yang sama untuk semua pengujian, untuk meminimalkan variabel – dan mencoba memurnikannya menggunakan setiap metode. Uji keefektifan berbagai pendekatan menggunakan alat uji air minum di rumah jika Anda ingin seprofesional mungkin. Namun, Anda juga dapat memeriksa kejernihan air secara visual, dan menguji bakteri menggunakan cawan petri dan media pertumbuhan seperti irisan kentang rebus. Taruh sedikit kentang di setiap cawan petri dan tambahkan setetes air dari setiap metode pemurnian, bersama dengan sampel tanpa filter dan sampel air keran bersih untuk digunakan sebagai kontrol. Beri label pada setiap piring, tutup dan biarkan selama beberapa hari untuk memberi kesempatan bakteri tumbuh.

Metode mana yang paling efektif? Bisakah Anda menggabungkan satu atau lebih metode untuk menghasilkan hasil yang lebih baik? Apa kekuatan dari pendekatan yang berbeda?