정수 처리에 관한 학교 프로젝트

정화 과정을 거치지 않은 물인 "원수"를 마시면 대장균 (E. coli)과 같은 박테리아로 인한 수 인성 질병에 걸릴 위험이 있습니다. coli) 및 giardia와 같은 기생충. 그렇기 때문에 정수는 모든 사람에게 필수이며 정수 프로젝트 아이디어를 학교 과학 박람회 또는 프레젠테이션에 특히 적합하게 만듭니다. 하지만 프로젝트에 뛰어 들기 전에 물을 정화해야하는 이유에 대한 기본 사항을 배우는 것이 가장 좋습니다. 수행 할 수있는 다양한 방법과 "물 정화 방법"에 대한 옵션 계획.

간단히 말해서 물을 정화해야 안전하게 마실 수 있습니다. 물의 주요 위험은 기생충, 박테리아, 바이러스 및 화학적 오염 물질, 납 또는 인공 화학 물질과 같은 자연적으로 발생하지만 독성이있는 금속입니다. 처리되지 않은 물은 아마도 꽤 역 겨울 것입니다.

물에서 발견되는 가장 중요한 두 가지 기생충은 대변에서 나옵니다. 맞습니다. 천연 원천의 물을 처리하지 않고 마시면 똥도 약간 마실 것입니다. 이것은 단지 심한 것이 아닙니다. 처리되지 않은 물과 관련하여 위험의 주요 원인입니다.

Giardia는 한 가지 예이며 기본적으로 미국의 모든 수역에서 발견되며 인간과 동물의 대변에서 비롯됩니다. 지아르 디아에 감염되면 설사, 가스 및 통증을 유발하는 위경련이 발생하며 노출 된 지 2 ~ 3 일 후에 시작됩니다. 일반적으로 이것이 장기적인 문제로 이어지지는 않지만 면역이 억제 된 경우에는 가능합니다.

또 다른 주요 기생충은 크립토스포리디움으로, 매년 거의 75 만 명의 미국인에게 영향을 미칩니다. 이는 증상이 나타나기까지 약 2 ~ 3 일이 걸리고 일반적으로 설사와 위경련을 유발한다는 점에서 지아르 디아와 유사합니다. 그러나 "암호화"(종종이라고 함)는 췌장 증상과 같은 더 심각한 문제로 이어질 수 있습니다. 면역 억제 된 사람들의 콜레라와 유사한 증상을 겪고있는 사람들의 경우 사망에이를 수도 있습니다. 보조기구. Giardia는 필터 나 요오드 처리로 쉽게 제거 할 수 있지만 크립토는 대부분의 필터에 의해 차단되지 않으며 물에서 제거하려면 이산화 염소 처리 또는 끓임이 필요합니다.

원수에는 많은 종류의 박테리아가 존재할 수 있지만 E. 대장균이 가장 흔합니다. 이것은 설사, 경련, 메스꺼움 및 구토를 유발할 수 있으며 수분을 충분히 유지하는 것뿐만 아니라 심각한 경우 항생제가 필요할 수 있습니다. 가장 일반적인 수처리는 E를 제거합니다. 하지만 물에서 나온 대장균과 다른 박테리아.

바이러스 측면에서 A 형 간염은 오염 된 물로 인한 주요 위험입니다. 일반적인 설사와 구토 외에 관절통, 경련, 발열, 피부 황변을 제외하고는 위에서 설명한 것과 유사한 증상이 나타나는 데 몇 주가 걸릴 수 있습니다. 물을 철저히 처리하지 않는 곳을 여행하는 경우 예방 접종을 맞을 수 있지만 감염된 경우 주된 조언은 수분을 충분히 섭취하는 것이며 며칠 안에 괜찮아 질 것입니다. 요오드, 이산화 염소로 물을 처리하거나 단순히 물을 끓여서 물속에서 바이러스로부터 보호합니다.

마지막으로, 처리되지 않은 물에는 엄청난 범위의 화학 물질이 존재할 수 있으며 유사한 원인이 될 수 있습니다. 일반적인 설사, 메스꺼움, 경련 및 유사한 증상이 가장 많지만 광범위한 증상 아마도. 증발을 사용하여이를 걸러 낼 수 있지만 다른 많은 방법 (또는 더 나은 방법의 조합)도 제거 할 수 있습니다.

따라서 면역력이 약화되지 않는 한 처리되지 않은 물을 마셔도 심각한 증상을 겪지 않을 것입니다.하지만 설사와 경련이 1 주일 정도의 불쾌한 상황을 원하지 않는 한 항상 물을 처리하십시오.

"물 정화 방법"프로젝트에 대해 조사하거나 테스트 할 수있는 다양한 접근 방식이 있습니다. 그러나 끓이거나 증류, 여과 및 다양한 화학 처리와 같은 매우 간단한 그룹으로 나눌 수 있습니다.

끓는 것은 의심 할 여지없이 물을 정화하는 가장 간단한 방법이지만 열원이 필요하지만 실제로 사용할 수 있도록 물이 식는 데 시간이 걸립니다. 그러나 끓는 것은 매우 효과적인 정화 방법이며, 물 속의 박테리아, 기생충 및 바이러스로부터의 위험을 제거하는 데 단 3 분의 격렬한 끓이기 만하면됩니다. 올바른 장비를 갖추고 있다면 주요 과제는 물이 정화 된 후 재 오염을 방지하는 것입니다.

증류는 끓는 것과 매우 유사하지만 약간 더 많은 장비가 필요하며 일반적으로 오염 물질을 제거하는 데 더 효과적입니다. 물을 끓 이도록 설정하고 응축되는 증기를 수집합니다. 이로 인해 대부분의 오염 물질이 남게되지만 끓는점이 물보다 낮은 (100 섭씨 / 212도 (해수면에서 화씨 212도)는 응축 된 물에 여전히 존재하며 전에. 다른 단점은 공정의 시간 소모적 특성과 일반적으로 대규모 수처리에서 경제적으로 실행하기 위해 너무 많은 에너지가 필요하다는 사실입니다.

여과는 개념적으로 간단한 정수 방법이지만 생각만큼 간단하지는 않습니다. 기본 개념은 작은 공간을 통해 물을 강제로 통과시킬 수없는 오염 물질이 남게된다는 것입니다. 이 과정에서 낭비되는 물이 거의없고 에너지도 많이 사용하지 않기 때문에 매우 경제적입니다. 다양한 필터를 사용할 수 있으며 제거 할 수있는 오염 물질은 메시의 크기에 따라 다릅니다. 대부분의 필터는 수 인성 바이러스를 제거 할 수 없으며 대부분은 매우 부피가 커서 휴대하기가 어렵습니다. 필터 자체도 깨끗해야하며, 많은 방법과 마찬가지로 공정이 완료된 후 물이 다시 쉽게 오염 될 수 있습니다.

화학 처리는 화학 반응에 따라 물에서 오염 물질을 제거하고 다른 화학 물질이 다른 오염 물질에 더 효과적입니다. 요오드는 화학적 수질 정화에 대한 가장 오래된 접근법 중 하나이며, 요오드는 일반적으로 물에 존재하는 박테리아와 바이러스를 중화시키는 데 효과적입니다. 그러나 요오드는 물이 노랗게 변하고 불쾌한 맛과 냄새를 남깁니다. 또한 이미 투명한 물에서만 작동합니다 (먼저 여과가 필요할 수 있음). 처리 할 물도 차가울 수 없습니다. 예를 들어, 지아르 디아를 요오드로 제거하려면 물의 온도가 21C / 68F 여야합니다.

염소는 세계에서 가장 널리 사용되는 화학 수처리제이며 정제, 액체 및 과립 형태로 제공됩니다. 효과적 임에도 불구하고 조심스럽게 다루어야하며 불쾌한 맛을 남깁니다. 결과물은 요오드와 매우 비슷하지만 예상대로 수영장을 마시는 것과 비슷한 맛이납니다. 물. 나트륨 디클로로이 소시 아누 레이트 (NaDCC)와 같은 대안은 유리 염소를 방출하지만 화학 혼합물은 처리하고 물에 맛을 남기지 않으므로 정수를위한 가장 일반적인 선택입니다. 정제.

일반적으로 정수 시스템은 여러 가지 구성 요소로 구성되어 결과 물을 마시기에 안전하고 맛이 순수합니다. 폭기는 종종 첫 번째 단계로, 물에 갇힌 가스가 빠져 나가도록 한 다음, 흙과 기타 고형물이 달라 붙는 응고가 뒤 따릅니다. 함께 제거하기 쉽도록하고 침전물을 사용하여 입자가 점차적으로 가라 앉고 물에서 분리됩니다. 중량. 그 후 물을 여과하여 응집 된 (플록) 물질을 분리하고 마지막으로 화학적 처리를 통해 미생물로부터 안전을 보장합니다. 정수장의 작동 모델을 만들려면 이러한 단계를 공정에 통합해야합니다.

가장 쉽고 가장 쉬운 정수 프로젝트 아이디어 중 하나는 물을위한 모래 기반 여과 시스템을 만드는 것입니다. 이것은 집 주변에있을 가능성이있는 물건과 관련하여 충분히 간단합니다. 빈 2 리터 탄산 음료 병 두 개를 준비하세요. 그중 하나는 반으로 자릅니다. 커피 필터 또는 여과지, 고운 모래와 거친 모래, 작은 것 자갈, 숟가락 두 개, 컵 두 개, 1 리터 비커, 고무 밴드 및 더러운 물 샘플 (수집 또는 흙과 일반 수돗물). 알루미늄 칼륨 설페이트 (백반)를 얻는 것은 샘플의 침전물을 응고시키기 때문에 유용합니다. 활성탄이있는 경우 화학 반응을 통해 추가 성분을 제거 할 수 있습니다.

모래 정수 시스템의 기본 원리는 여과 시스템입니다. 미세한 물질, 그 안에 존재하는 오염 물질이 갇혀서 다른 쪽에서 나오는 물에 들어 가지 않습니다. 이 프로젝트에서는 2 리터 소다 병의 상단 절반을 필터로 사용합니다. 커피 필터 (또는 필터 페이퍼)를 병 뚜껑의 입구에 놓고 고무 밴드를 사용하여 제자리에 고정하고 거꾸로 뒤집어서 절단 부분이 위쪽을 향하도록합니다. 활성화 된 숯이있는 경우 바닥에 1 인치 정도 추가 한 다음 몇 인치의 자갈이나 작은 자갈을 추가합니다. 이제 이것 위에 거친 모래를 추가하고 그 위에 고운 모래를 추가하여 총 3-4 인치의 모래를 촬영합니다. 이것을 깔때기처럼 비커 위에 놓으십시오.

잘린 소다 병에 더러운 물을 넣고 뚜껑을 닫고 액체를 30 분 동안 흔들어 공기를 쐬십시오. 잘린 병의 아래쪽 절반에 붓고 명반이있는 경우 큰 스푼을 넣고 5 분 동안 저어줍니다. 약 20 분 동안 물을 그대로 두어 응고 된 침전물이 가라 앉도록합니다. 이 작업을 수행하는 동안 필터 시스템을 통해 깨끗한 수돗물 2 리터를 부드럽게 흘려 보내고 상단의 모래를 방해하지 않도록주의하십시오. 이 작업은 시간이 좀 걸리지 만 필터가 더러운 물과 함께 작동하도록 준비합니다. 필요할 때 비이커를 비우고이를 완료하고 더러운 물이 부분적으로 분리되면 필터를 통과 할 수 있습니다.

여과 된 물을 원래 연못 물의 샘플과 비교하십시오. 얼마나 잘 정화 되었습니까?

• 화학적 수처리를하지 않으면 (숯 필터를 사용한 경우에도) 물이 완전히 안전하게 마실 수 없을 것입니다. 육안으로 확인하세요. 맛보지 마세요!

마지막 섹션의 프로젝트는 과학 박람회 정수 실험에 매우 쉽게 사용할 수 있습니다. 동일한 더러운 물의 샘플에 대해 다른 여과 기술을 사용하고 결과를 비교할 수 있습니다. 예를 들어, 위에서 설명한 방법으로 프로젝트를 시도하고이를 시중에서 판매되는 정수 시스템과 비교하거나 예를 들어, 명반을 추가하거나 추가하지 않은 최종 결과를 비교하여 여과 시스템의 특정 구성 요소의 차이를 조사합니다. 모래 나 자갈 대신 스펀지 나 쌀 같은 것을 필터로 사용해도 될까요?

고등학교 또는 프로젝트의 정수 실험을위한 가장 좋은 아이디어는 정수에 대한 다양한 접근 방식을 비교하는 것입니다. 끓이기, 여과 및 화학 처리가 모두 매우 쉬운 테스트를 통해 여러 방법을 쉽게 테스트 할 수 있습니다. 위에서 설명한 것과 같은 모래 여과 시스템 또는 시중에서 판매되는 것을 사용할 수 있으며 테스트 할 정수 정제도 찾을 수 있습니다.

프로젝트에 대한 간단한 접근 방식은 변수를 최소화하기 위해 모든 테스트에 동일한 물을 사용하여 더러운 물 샘플을 얻고 각 방법을 사용하여이를 정화하는 것입니다. 가능한 한 전문적이기를 원한다면 가정용 식수 테스트 키트를 사용하여 다양한 접근 방식의 효과를 테스트하십시오. 그러나 물의 투명도를 육안으로 검사하고 페트리 접시와 삶은 감자 조각과 같은 성장 배지를 사용하여 박테리아를 테스트 할 수도 있습니다. 각 페트리 접시에 약간의 감자를 넣고 각 정제 방법의 물 한 방울을 여과하지 않은 샘플 및 깨끗한 수돗물 샘플과 함께 추가하여 대조군으로 사용합니다. 그에 따라 각 접시에 라벨을 붙이고 덮고 며칠 동안 그대로 두어 박테리아가 자랄 수 있도록하십시오.

어떤 방법이 가장 효과적 이었습니까? 더 나은 결과를 얻기 위해 하나 이상의 방법을 결합 할 수 있습니까? 다양한 접근 방식의 장점은 무엇입니까?