Если вы пьете воду, не прошедшую процесс очистки - «сырую воду», - вы рискуете заразиться болезнями, передаваемыми через воду, вызванными такими бактериями, как Escherichia coli (E. coli) и паразитов, таких как лямблии. Вот почему очистка воды необходима каждому, и это делает идеи проектов по очистке воды особенно хорошим выбором для школьной научной ярмарки или презентации. Но прежде чем приступить к проекту, лучше всего узнать основы того, почему воду нужно очищать, различные способы, которыми это можно сделать, и какие у вас есть варианты «метода очистки воды» проект.
Почему мы должны очищать воду перед тем, как пить?
Короче говоря, вам нужно очищать воду, чтобы быть уверенным, что ее можно пить. Основными рисками в воде являются паразиты, бактерии, вирусы и химические загрязнители, встречающиеся в природе, но токсичные металлы, такие как свинец, или искусственные химические вещества. Неочищенная вода, вероятно, тоже будет довольно неприятной на вкус.
Два наиболее важных паразита, которые встречаются в воде, происходят с фекалиями. Совершенно верно - если вы пьете воду из природных источников, не очищая ее, вы тоже будете пить немного какашек. Это не только грубо; когда речь идет о неочищенной воде, это главный источник риска.
Лямблии являются одним из примеров, и они встречаются практически во всех водоемах США, поступая с фекалиями людей и животных. Если вы заразитесь лямблиозом, это вызовет диарею, газы и болезненные спазмы желудка, которые начинаются примерно через два-три дня после заражения. Вообще говоря, это не приведет к каким-либо долгосрочным проблемам, но может, если у вас подавлен иммунитет.
Другой главный паразит - криптоспоридиум, который поражает почти 750000 американцев каждый год. Это похоже на лямблиоз в том, что симптомы проявляются примерно через два-три дня, и обычно это приводит к диарее и спазмам желудка. Однако «криптография» (как ее часто называют) может привести к более серьезным проблемам, таким как симптомы поджелудочной железы, симптомы холеры у людей с ослабленным иммунитетом и даже, возможно, приводящие к смерти для людей, страдающих от СПИД. Лямблии легко удалить с помощью фильтров или обработки йодом, но большинство фильтров не останавливают криптозащиту, и для удаления из воды требуется обработка диоксидом хлора или кипячение.
В сырой воде могут присутствовать многие типы бактерий, но E. coli является наиболее распространенным. Это может вызвать диарею, спазмы, тошноту и рвоту. Кроме того, в серьезных случаях вам могут потребоваться антибиотики. Наиболее распространенные водные процедуры удаляют E. coli и другие бактерии из воды.
Что касается вирусов, гепатит А представляет собой главный риск зараженной воды. Могут пройти недели, прежде чем появятся симптомы, похожие на те, что обсуждались выше, за исключением боли в суставах, судорог, лихорадки и желтой кожи в дополнение к обычной диарее и рвоте. Вы можете получить вакцину, если путешествуете куда-нибудь, где не проводят тщательную обработку воды, но если вы заразитесь, главный совет - пить много жидкости, и через несколько дней все будет в порядке. Обработка воды йодом, диоксидом хлора или простым кипячением воды обычно защищает вас от вирусов в воде.
Наконец, в неочищенной воде может присутствовать огромное количество химикатов, и они могут вызывать аналогичный широкий спектр симптомов, хотя, как обычно, диарея, тошнота, судороги и подобные симптомы являются наиболее частыми. вероятный. Вы можете отфильтровать их с помощью испарения, но многие другие методы (или, что еще лучше, сочетание методов) также могут избавиться от них.
Так что, если у вас нет иммунитета, у вас, вероятно, не возникнет серьезных симптомов от употребления неочищенной воды, но если вы не хотите неприятной недели или около того диареи и судорог, вам следует всегда обработайте воду.
Каковы методы очистки?
Существуют различные подходы, которые вы можете исследовать или опробовать для проекта «Методы очистки воды». Однако их можно разбить на довольно простые группы: кипячение или дистилляция, фильтрация и различные химические обработки.
Кипячение, несомненно, является самым простым методом очистки воды, хотя для этого вам нужен источник тепла, и требуется некоторое время, чтобы вода остыла, чтобы ее можно было использовать. Тем не менее, кипячение - очень эффективный метод очистки, и достаточно всего трех минут интенсивного кипячения, чтобы устранить риск попадания в воду бактерий, паразитов и вирусов. Основная проблема, при условии, что у вас есть подходящее оборудование, - это предотвратить повторное заражение после очистки воды.
Дистилляция очень похожа на кипячение, но требует немного большего оборудования и, как правило, более эффективно удаляет загрязнения. Вы устанавливаете кипение воды и собираете пар по мере его конденсации. Это оставляет после себя большинство загрязняющих веществ, хотя стоит отметить, что любые загрязнители с температурой кипения ниже температуры кипения воды (при 100 градусов Цельсия / 212 градусов Фаренгейта на уровне моря) все еще будет присутствовать в конденсированной воде, возможно, с большей концентрацией, чем перед. Другими недостатками являются трудоемкость процесса и тот факт, что он обычно требует слишком много энергии, чтобы быть экономически целесообразным при крупномасштабной очистке воды.
Фильтрация - еще один концептуально простой подход к очистке воды, но он не так прост, как вы думаете. Основная концепция заключается в том, что при пропускании воды через небольшие пространства остаются загрязнители, которые не могут пройти через них. Это довольно экономично, потому что при этом тратится очень мало воды и не расходуется много энергии. Доступно множество различных фильтров, и количество загрязняющих веществ, которые они могут удалить, зависит от размера сетки. Подавляющее большинство фильтров не могут удалить вирусы, передающиеся через воду, и большинство из них довольно громоздкие, поэтому их будет сложно носить с собой. Сам фильтр также должен быть чистым, и, как и во многих других методах, вода может легко снова стать загрязненной после завершения процесса.
Химическая обработка зависит от химических реакций для удаления загрязняющих веществ из воды, и разные химические вещества более эффективны для разных загрязняющих веществ. Йод - один из старейших подходов к химической очистке воды, и содержащие его таблетки или растворы обычно эффективны для нейтрализации бактерий и вирусов, присутствующих в воде. Однако йод делает воду желтой и оставляет неприятный вкус и запах. Кроме того, он действительно работает только с уже чистой водой (поэтому сначала может потребоваться фильтрация). Очищаемая вода тоже не может быть холодной; например, температура воды должна быть 21 C / 68 F, чтобы лямблии можно было удалить с помощью йода.
Хлор - это наиболее широко применяемое химическое средство для очистки воды в мире, оно доступно в форме таблеток, жидкостей и гранул. Несмотря на то, что он эффективен, с ним нужно обращаться осторожно, и он оставляет неприятный привкус в продукте. полученная вода, очень похожая на йод, но, как и следовало ожидать, на вкус немного похожа на питьевую воду в бассейне вода. Альтернативы, такие как дихлоризоцианурат натрия (NaDCC), выделяют свободный хлор, но химическая смесь безопаснее обрабатывать и не оставлять привкуса в воде, поэтому это наиболее распространенный выбор для очистки воды таблетки.
Вообще говоря, системы очистки воды состоят из нескольких компонентов, чтобы полученная вода была безопасной для питья и была чистой на вкус. Аэрация часто является первым этапом, позволяющим выйти любым газам, попавшим в воду, за которым следует коагуляция, на которой прилипает грязь и другие твердые вещества вместе, чтобы их было легче удалить, и осаждение, при котором частицы постепенно оседают и отделяются от воды под воздействием сила тяжести. После этого вода фильтруется для отделения коагулированных (хлопьевидных) материалов, и, наконец, химическая обработка обеспечивает безопасность от микроорганизмов. Если вы хотите создать работающую модель водоочистной установки, эти этапы должны быть включены в ваш процесс.
Как очистить воду с помощью песка?
Одна из лучших и самых простых идей проекта по очистке воды - создание системы фильтрации воды на основе песка. Это достаточно просто сделать с предметами, которые, вероятно, есть у вас дома. Возьмите две пустые 2-литровые бутылки из-под содовой, одну из которых вы разрежете пополам, - кофейный фильтр или фильтровальную бумагу, немного мелкого и крупного песка, а еще немного - небольшого количества. камешки, пара ложек, две чашки, стакан емкостью 1 литр, резинка и образец грязной воды (собранной или приготовленной с использованием грязи и обычной водопроводная вода). Получение сульфата алюминия-калия (квасцы) полезно, потому что он коагулирует осадок в образце. Если у вас есть активированный уголь, он может удалить дополнительные компоненты в результате химических реакций.
Основным принципом системы очистки воды из песка является принцип системы фильтрации: направляя воду через мелкий материал, загрязнители, присутствующие в нем, будут улавливаться и не попадут в воду, выходящую с другой стороны. В этом проекте вы используете верхнюю половину двухлитровой бутылки из-под газировки в качестве фильтра. Наденьте кофейный фильтр (или фильтровальную бумагу) на горлышко крышки бутылки, удерживая его на месте с помощью резиновой ленты, перевернув вверх дном, чтобы разрезанный участок был направлен вверх. Если у вас есть активированный уголь, добавьте примерно дюйм или около того на дно, а затем добавьте пару дюймов гравия или мелкой гальки. Теперь добавьте немного крупного песка поверх этого и немного мелкого песка поверх этого, получив в общей сложности от 3 до 4 дюймов песка. Поместите это - концом рта вниз - на стакан, как воронку.
Налейте грязную воду в неразрезанную бутылку из-под газировки, закрутите крышку и встряхивайте жидкость полминуты, чтобы она аэрировалась. Вылейте его в нижнюю половину разрезанной бутылки и добавьте столовую ложку квасцов, если они у вас есть, помешивая в течение пяти минут. Оставьте воду примерно на 20 минут, чтобы коагулированный осадок опустился. Пока вы это делаете, аккуратно пропустите 2 литра чистой водопроводной воды через систему фильтров, стараясь не повредить песок наверху. Это займет некоторое время, но это подготовит ваш фильтр к работе с грязной водой. Опорожняйте стакан, когда вам нужно, и как только вы это сделаете и грязная вода частично отделится, вы можете пропустить ее через фильтр.
Сравните фильтрованную воду с образцом исходной воды из пруда. Насколько хорошо он был очищен?
Предупреждения
Важно отметить, что без химической обработки воды (даже если вы использовали угольный фильтр) маловероятно, что вода будет полностью безопасной для питья. Просто осмотрите его визуально - не пробуйте!
Как провести эксперимент с фильтром для воды?
Проект из последнего раздела может быть легко использован для научного эксперимента по очистке воды. Вы можете использовать разные методы фильтрации для образцов одной и той же грязной воды и сравнивать результаты. Например, вы можете попробовать проект с помощью метода, описанного выше, и сравнить его с имеющейся в продаже системой фильтрации воды, или вы можете исследовать разницу между отдельными компонентами системы фильтрации, например, сравнивая конечный результат с добавлением квасцов и без них. Могли бы вы использовать в качестве фильтра что-то вроде губки или риса вместо песка и гравия, и будет ли это работать?
Методы очистки воды проекта
Лучшая идея для эксперимента по очистке воды для средней школы или просто проекта - это сравнить различные подходы к очистке воды. Вы можете легко протестировать несколько методов, причем кипячение, фильтрация и химическая обработка довольно легко проверить. Вы можете использовать систему фильтрации через песок, подобную описанной выше, или имеющуюся в продаже, и вы также можете найти таблетки для очистки воды для тестирования.
Простой подход к проекту - взять образец грязной воды - используя одну и ту же воду для всех тестов, чтобы свести к минимуму переменные - и попытаться очистить ее, используя каждый метод. Проверьте эффективность различных подходов с помощью набора для тестирования питьевой воды в домашних условиях, если вы хотите быть максимально профессиональным. Однако вы также можете визуально проверить воду на прозрачность и проверить наличие бактерий, используя чашку Петри и питательную среду, такую как ломтик вареного картофеля. Положите немного картофеля в каждую чашку Петри и добавьте по капле воды из каждого метода очистки, а также нефильтрованный образец и образец чистой водопроводной воды для использования в качестве контроля. Промаркируйте каждое блюдо соответствующим образом, накройте их и оставьте на несколько дней, чтобы бактерии могли размножаться.
Какой метод был наиболее эффективным? Не могли бы вы комбинировать один или несколько методов для получения лучшего результата? Каковы сильные стороны разных подходов?