Dacă beți apă care nu a trecut printr-un proces de purificare - „apă brută” - riscați să contractați boli pe bază de apă provenite de la bacterii precum Escherichia coli (E. coli) și paraziți precum giardia. De aceea, purificarea apei este esențială pentru toată lumea și face din ideile de proiecte de purificare a apei o alegere deosebit de bună pentru un târg științific științific sau o prezentare. Dar, înainte de a intra într-un proiect, este mai bine să învățați noțiunile de bază de ce apa trebuie purificată, diferite moduri în care se poate face și care sunt opțiunile dvs. pentru o „metodă de purificare a apei” proiect.
De ce ar trebui să purificăm apa înainte de ao bea?
Pe scurt, trebuie să purificați apa, astfel încât să puteți fi siguri că se poate bea în siguranță. Principalele riscuri în apă sunt paraziții, bacteriile, virusurile și poluanții chimici, metale naturale, dar toxice, cum ar fi plumbul sau substanțele chimice produse de om. Apa netratată va avea probabil și un gust destul de grosolan.
Cei mai importanți doi paraziți care se găsesc în apă provin din fecale. Așa este - dacă bei apă din surse naturale fără a o trata, vei bea și un pic de caca. Acest lucru nu este doar brut; este principala sursă de risc atunci când vine vorba de apa netratată.
Giardia este un exemplu și se găsește practic în fiecare corp de apă din SUA, provenind din fecale umane și animale. Dacă vă infectați cu giardia, aceasta va provoca diaree, gaze și crampe dureroase la stomac, care încep la aproximativ două sau trei zile de la expunere. În general, acest lucru nu va duce la probleme pe termen lung, dar poate fi dacă sunteți imunosupresat.
Celălalt parazit major este cryptosporidium, care afectează aproape 750.000 de americani în fiecare an. Acest lucru este similar cu giardia, deoarece durează aproximativ două până la trei zile pentru ca simptomele să apară și, în general, duce la diaree și crampe stomacale. Cu toate acestea, „cripto” (așa cum se numește adesea) poate duce la probleme mai grave, cum ar fi simptome pancreatice, simptome asemănătoare holerei la persoanele imunosupresate și chiar posibil să ducă la moarte pentru persoanele care suferă de SIDA. Giardia este ușor de îndepărtat cu filtre sau tratament cu iod, dar cripto nu este oprit de majoritatea filtrelor și are nevoie de tratament cu dioxid de clor sau fierbere pentru a fi îndepărtat din apă.
Multe tipuri de bacterii pot fi prezente în apa brută, dar E. coli este cel mai frecvent. Acest lucru poate provoca diaree, crampe, greață și vărsături și, pe lângă faptul că rămâneți bine hidratat, este posibil să aveți nevoie de antibiotice în cazuri grave. Cele mai frecvente tratamente cu apă elimină E. coli și alte bacterii din apă, totuși.
În ceea ce privește virusurile, hepatita A este principalul risc al apei contaminate. Poate dura câteva săptămâni până la apariția simptomelor, care sunt similare cu cele discutate mai sus, cu excepția durerilor articulare, a crampelor, a febrei și a pielii galbene pe lângă diareea și vărsăturile obișnuite. Puteți lua un vaccin dacă călătoriți undeva care nu le tratează bine apa, dar dacă vă infectați, sfatul principal este să beți multe lichide și veți fi bine în câteva zile. Tratarea apei cu iod, dioxid de clor sau prin simpla fierbere a apei vă protejează de obicei de virușii din apă.
În cele din urmă, o gamă imensă de substanțe chimice ar putea fi prezentă în apa netratată și pot provoca în mod similar o gamă largă de simptome, deși, ca de obicei, diareea, greața, crampele și simptomele similare sunt cele mai multe probabil. Puteți să le filtrați folosind evaporarea, dar multe alte metode (sau chiar mai bine, o combinație de metode) pot scăpa și de ele.
Deci, dacă nu sunteți imun-compromis, probabil că nu veți suferi simptome severe din cauza consumului de apă netratată, dar dacă nu doriți o săptămână neplăcută de diaree și crampe, ar trebui să mereu tratează-ți apa.
Care sunt metodele de purificare?
Există diferite abordări pe care le-ați putea investiga sau testa pentru un proiect de „metode de purificare a apei”. Cu toate acestea, acestea pot fi împărțite în grupuri destul de simple: fierbere sau distilare, filtrare și diverse tratamente chimice.
Fierberea este, fără îndoială, cea mai simplă metodă de purificare a apei, deși aveți nevoie de o sursă de căldură pentru a face acest lucru și este nevoie de ceva timp pentru ca apa să se răcească din nou, astfel încât să poată fi de fapt folosită. Cu toate acestea, fierberea este o metodă foarte eficientă de purificare și durează doar trei minute de fierbere viguroasă pentru a elimina riscul bacteriilor, paraziților și virușilor din apă. Principala provocare, cu condiția să aveți echipamentul potrivit, este prevenirea recontaminării după ce apa a fost purificată.
Distilarea este foarte asemănătoare cu fierberea, dar necesită ceva mai mult echipament și, în general, este mai eficientă în eliminarea contaminanților. Puneți apa să fiarbă și colectați vaporii pe măsură ce se condensează. Acest lucru lasă în urmă majoritatea contaminanților, deși este demn de remarcat faptul că orice contaminanți cu puncte de fierbere sub cel al apei (la 100 grade Celsius / 212 grade Fahrenheit la nivelul mării) vor fi în continuare prezente în apa condensată, posibil cu concentrații mai mari de inainte de. Alte dezavantaje sunt natura consumatoare de timp a procesului și faptul că, în general, necesită prea multă energie pentru a fi viabil din punct de vedere economic în tratarea pe scară largă a apei.
Filtrarea este o altă abordare simplă din punct de vedere conceptual pentru purificarea apei, dar nu este atât de simplă pe cât ați putea crede. Conceptul de bază este că, prin forțarea apei prin spații mici, sunt lăsați în urmă contaminanții care nu pot intra. Este destul de economic, pentru că în acest proces se irosește foarte puțină apă și nu consumă multă energie. Sunt disponibile multe filtre diferite, iar contaminanții pe care sunt capabili să-i elimine depinde de dimensiunea ochiului. Marea majoritate a filtrelor nu pot elimina virușii pe apă, iar majoritatea sunt destul de voluminoși, astfel încât ar fi dificil de transportat. Filtrul în sine trebuie, de asemenea, să fie curat și, ca în cazul multor metode, apa ar putea deveni ușor contaminată din nou după finalizarea procesului.
Tratamentele chimice depind de reacțiile chimice pentru a elimina contaminanții din apă, iar diferitele substanțe chimice sunt mai eficiente pentru diferiți contaminanți. Iodul este una dintre cele mai vechi abordări ale purificării chimice a apei, iar tabletele sau soluțiile care îl conțin sunt, în general, eficiente pentru neutralizarea bacteriilor și virusurilor prezente în apă. Cu toate acestea, iodul devine galben și lasă un gust și un miros neplăcut. În plus, funcționează cu adevărat doar pe apă care este deja limpede (deci poate fi necesară filtrarea mai întâi). De asemenea, apa de tratat nu poate fi rece; de exemplu, apa trebuie să fie la 21 C / 68 F pentru ca giardia să fie îndepărtată cu iod.
Clorul este cel mai utilizat tratament de apă chimică din lume și este disponibil sub formă de tablete, lichide și granule. În ciuda faptului că este eficient, trebuie manipulat cu atenție și lasă un gust neplăcut în apa rezultată, la fel ca iodul - dar, după cum vă puteți aștepta, are un gust cam ca să beți piscina apă. Alternative precum dicloroizocianurat de sodiu (NaDCC) eliberează clor liber, dar amestecul chimic este mai sigur de manevrează și nu lasă gust în apă, deci acestea sunt cele mai frecvente alegeri pentru purificarea apei comprimate.
În general, sistemele de purificare a apei constau din mai multe componente pentru a asigura că apa rezultată este sigură de băut și are un gust pur. Aerarea este adesea prima etapă, permițând evacuarea oricăror gaze prinse în apă, urmată de coagulare, unde se lipesc murdăria și alte materii solide împreună pentru a le face mai ușor de îndepărtat și sedimentarea, unde particulele se scufundă treptat și se separă de apă sub influența gravitatie. După aceasta, apa este filtrată pentru a separa materialele coagulate (floc) și, în cele din urmă, tratamentul chimic asigură siguranța de microorganisme. Dacă doriți să creați un model de lucru al unei instalații de purificare a apei, aceste etape ar trebui încorporate în procesul dvs.
Cum purificați apa cu nisip?
Una dintre cele mai bune și mai ușoare idei de proiecte de purificare a apei este crearea unui sistem de filtrare pe bază de nisip pentru apă. Acest lucru este suficient de ușor de făcut cu elementele pe care probabil le aveți în casă. Obțineți două sticle goale de sodiu de 2 litri - dintre care tăiați în jumătate - un filtru de cafea sau hârtie de filtru, niște nisip fin și nisip grosier, altele mici pietricele, câteva linguri, două căni, un pahar de 1 litru, o bandă de cauciuc și o probă de apă murdară (fie colectată sau făcută folosind murdărie și obișnuită apă de la robinet). Obținerea de sulfat de aluminiu și potasiu (alum) este utilă deoarece coagulează sedimentul din probă. Dacă ați activat cărbune, acest lucru poate elimina componentele suplimentare prin reacții chimice.
Principiul de bază al unui sistem de purificare a apei de nisip este cel al unui sistem de filtrare: Prin trimiterea apei prin material fin, contaminanții prezenți în acesta vor fi prinși și nu vor ajunge în apa care iese din cealaltă parte. În acest proiect, utilizați ca filtru jumătatea superioară a unei sticle de sodiu de 2 litri. Puneți un filtru de cafea (sau hârtie de filtru) peste gura vârfului sticlei, folosind banda de cauciuc pentru ao menține în poziție, rotind-o cu susul în jos, astfel încât secțiunea tăiată să fie îndreptată în sus. Dacă ați activat cărbune, adăugați un centimetru sau mai puțin din acesta, apoi adăugați câțiva centimetri de pietriș sau pietricele mici. Acum adăugați niște nisip grosier pe deasupra, și ceva nisip fin deasupra, împușcând cu 3 până la 4 inci de nisip în total. Așezați acest lucru - capătul gurii în jos - deasupra paharului ca o pâlnie.
Puneți-vă apa murdară în sticla de sodă netăiată, înșurubați capacul și agitați lichidul timp de o jumătate de minut pentru a-l aeriza. Se toarnă în jumătatea inferioară a sticlei tăiate și se adaugă o lingură de alum dacă aveți, amestecând timp de cinci minute. Lăsați apa timp de aproximativ 20 de minute, lăsând sedimentul coagulat să se scufunde. În timp ce faceți acest lucru, treceți ușor 2 litri de apă curată de la robinet prin sistemul de filtrare, având grijă să nu deranjați nisipul de deasupra. Acest lucru va dura ceva timp, dar vă pregătește filtrul pentru a lucra cu apa murdară. Goliți paharul atunci când este necesar și, odată ce ați făcut acest lucru și apa murdară s-a separat parțial, îl puteți trece prin filtru.
Comparați apa filtrată cu un eșantion de apă originală din iaz. Cât de bine a fost purificat?
Avertizări
Este important să rețineți că, fără tratamentul chimic al apei (chiar dacă ați utilizat un filtru de cărbune), este puțin probabil ca apa să fie complet sigură de băut. Doar inspectați-l vizual - nu-l gustați!
Cum faci un experiment de filtrare a apei?
Proiectul din ultima secțiune poate fi folosit destul de ușor pentru un experiment științific de purificare a apei. Puteți utiliza diferite tehnici de filtrare pe probe din aceeași apă murdară și puteți compara rezultatele. De exemplu, puteți încerca proiectul cu metoda descrisă mai sus și o puteți compara cu un sistem de filtrare a apei disponibil comercial, sau puteți investigați diferența dintre componentele specifice ale sistemului de filtrare, de exemplu, comparând rezultatul final cu și fără adăugarea de alum. Ați putea folosi ceva ca un burete sau orez pentru un filtru în loc de nisip și pietriș și va funcționa la fel?
Proiectul Metode de purificare a apei
Cea mai bună idee pentru un experiment de purificare a apei pentru liceu sau doar pentru un proiect ar fi compararea diferitelor abordări pentru purificarea apei. Puteți testa cu ușurință mai multe metode, fierberea, filtrarea și tratamentul chimic fiind toate ușor de testat. Puteți utiliza un sistem de filtrare a nisipului ca cel descris mai sus sau unul disponibil în comerț și puteți găsi și comprimate de purificare a apei.
O abordare simplă a unui proiect ar fi obținerea unui eșantion de apă murdară - folosind aceeași apă pentru toate testele, pentru a minimiza variabilele - și încercarea de a o purifica folosind fiecare metodă. Testați eficacitatea diferitelor abordări folosind un kit de testare a apei potabile la domiciliu, dacă doriți să fiți cât mai profesionist posibil. Cu toate acestea, puteți inspecta vizual apa pentru claritate și puteți testa bacteriile folosind o cutie Petri și un mediu de creștere, cum ar fi o felie de cartof fiert. Puneți un pic de cartof în fiecare cutie Petri și adăugați o picătură de apă din fiecare metodă de purificare, împreună cu o probă nefiltrată și o probă curată de apă de la robinet pentru a utiliza ca control. Etichetați fiecare fel de mâncare în consecință, acoperiți-l și lăsați-l câteva zile pentru a da bacteriei șansa de a crește.
Care metodă a fost cea mai eficientă? Ați putea combina una sau mai multe metode pentru a produce un rezultat mai bun? Care sunt punctele forte ale diferitelor abordări?