Влияние бытовых фильтров на качество воды (стр. 1 )

Управление образования Администрации города Екатеринбурга

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 22

Влияние бытовых фильтров на качество воды.

Авторы: ,

,

МБОУ СОШ № 22

Руководители: ,

учитель географии первой категории

МБОУ СОШ №22,

,

учитель биологии первой категории

МБОУ СОШ № 22

Екатеринбург

2011

Содержание

Введение ………………………………………………………………………………………. 3

Глава 1. Теоретическая часть.

1.1.Свойства воды. Физические свойства воды ……………………………………………...5

1.2.Виды воды ………………………………………………………………………………….7

1.3. Значение воды ……………………………………………………………………………..8

1.4. Интересные факты о воде ………………………………………………………………...9

1.5. Фильтры. Виды фильтров ………………………………………………………………..10

1.6. Очистка питьевой воды …………………………………………………………………..12

1.7. Зачем нужны фильтры? …………………………………………………………………..14

1.8. Механизмы фильтрации ………………………………………………………………….18

Глава 2. Практическая часть.

2.1. Питьевая води и водоснабжение населенных пунктов ……………………………….. 21

2.2 Динамика санитарного состояния водных объектов в местах водозаборов централизованных хозяйственно-питьевых водопроводах г. Екатеринбурга …………….

2.3. Концентрация хлорорганических соединений в питьевой воде ………………………20

2.4. Влияние водных факторов на виды патологий …………………………………………

2.5. Социологический опрос среди учащихся

5-8-х и 11 классов МБОУ СОШ №22 ………………………………………………………..

2.6. Характеристика фильтра-кувшина ……………………………………………………..

2.7. Рекомендации по правильному использованию сменного картриджа

бытового фильтра-кувшина …………………………………………………………………..

2.8. Химические эксперименты на определение свойств древесного угля, скорость прохождения воды через фильтры …………………………………………………………...

2.9. Познавательные уроки для учащихся 4-х классов ……………………………………

Заключение …………………………………………………………………………………….

Список литературы ……………………………………………………………………………30

Приложения …………………………………………………………………………………... 31

Введение.

Чем стремительнее развиваются технологии, тем более очевидной становится для нас проблема экологического состояния природы. Мы все больше задумываемся о своем здоровье, а вместе с тем о правильном питании, образе жизни, о том, чем мы дышим и что пьем.

В связи с этим непременно возникает вопрос о качестве воды, которую мы потребляем. Вода необходима для нормального роста и функционирования всех систем организма, поэтому так важно, чтобы она не содержала вредных примесей.

Объект исследования: разнообразие бытовых фильтров.

Предмет исследования: влияние бытовых фильтров на здоровье человека.

Цель работы : познакомиться с бытовыми фильтрами для очистки воды.

Задачи работы

1. Изучить проблему питьевой воды в городе Екатеринбурге.

2. Изучить принцип работы фильтров-кувшинов.

3. Исследовать адсорбционные свойства активированного угля, применяемого в фильтрах – кувшинах

4. Провести анализ фильтрованной и водопроводной воды, доказать, что фильтры изменяют состав воды.

5. Сравнить эффективность очистки воды в зависимости от продолжительности их эксплуатации.

6. Узнать, как используют фильтры семьи наших учащихся, и найти рекомендации по правильному использованию фильтров и сменных картриджей.

7. Подготовить занимательные уроки для начальной школы по очистке воды

и презентацию для урока в 9классе по теме «Адсорбция».

Этапы работы

№	Этапы работы	Сроки	Помощник
1.	Планирование	Сентябрь 2010	.
2.	Сбор литературы	Сентябрь 2010
3.	Консультации с учителем биологии, химии	Сентябрь 2010г - Февраль 2011г.
4.	Проведение опытов	Октябрь 2010 г.	, авторы проекта.
5.	Подведение итогов, обсуждение, оформление.	Февраль 2011г.
6.	Соц. опрос	Январь 2011г.	Авторы проекта, руководители
7.	Анализ соц. опроса	Январь 2011г.
8.	Консультация с учителями химии, биологии по проведению занятий	Январь 2011г.
9.	Разработка уроков	Конец января 2011г.
10.	Подготовка	Конец января 2011г.
11.	Анализ собранного материала
13.	Консультации с учителями начальных классов	Январь 2011г.	.
14.	Проведение уроков	Февраль-март 2011г	Авторы проекта, руководители

Необходимые ресурсы

 Техническое оснащение: компьютер, доступ к Интернету, принтер, сканер;

 Другое: пригласить, привлечь к работе учителя химии, биологии, учителей начальной школы.

Глава 1. Теоретическая часть.

1.1.Свойства воды. Физические свойства воды.

Под свойствами воды понимают совокупность биохимических, органолептических, физико-химических, физических, химических и других свойств воды. Многие свойства воды аномальны, это вызвано особенностями строения молекулы воды. Молекула воды обладает угловым строением, ядра которого образуют равнобедренный треугольник. В основании этого треугольника находятся два протона, а вершиной является ядро атома кислорода.

Вода (Н2О) – это окись водорода, она является наиболее важным и распространенным веществом, в природе не существует чистой воды, в ней обязательно содержатся какие-либо примеси, чистая вода не имеет вкуса и запаха, прозрачна, ее получают в процессе перегонки, после этого она называется дистиллированной.

При переходе воды из твердого состояния в жидкое ее плотность не уменьшается, а возрастает, также плотность воды увеличивается при ее нагреве от 0 до +4°С, максимальную плотность вода имеет при +4°С, и только при последующем ее нагревании плотность уменьшается.

При +4°С градусах плотность воды превышает плотность льда, благодаря чему охлаждаясь сверху вода опускается на дно лишь до тех пор, пока ее температура не достигнет +4°С, вследствие чего лед остается на поверхности водоемов, что делает возможным жизнь под слоем льда водной флоры и фауны.

Данные свойства воды связаны с существующими в ней водородными связями, связывающими между собой молекулы, как в жидком, так и в твердом состоянии.

Еще одним свойством воды является то, что она обладает высокой теплоемкостью (4,1868 кДж/кг), это объясняет, почему в ночное время и при переходе от лета к зиме вода остывает медленно, а днем или во время перехода от зимы к лету также медленно нагревается. Благодаря этому свойству вода является регулятором температуры на Земле.

Вода обладает большой удельной теплоемкостью и является хорошим теплоносителем.

Среди всех жидкостей вода имеет самое высокое поверхностное натяжение, исключение составляет только ртуть. Дистиллированная вода не проводит электрический ток, так как она слабый электролит и диссоциирует в малой степени.

Однако вода способна стать хорошим проводником при условии растворения в ней даже малого количества ионных веществ.

По массе в состав воды входит 88,81% кислорода и 11,19% водорода, вода кипит при температуре +100°С, а замерзает при 0°С, она плохой проводник для электричества и теплоты, но хороший растворитель.

Вода является растворителем необходимым для протекания биохимических реакций, она хорошо растворяет ионные и многие ковалентные соединения. Своими способностями к растворению многих веществ вода обязана полярности своих молекул (при растворении ионных веществ молекулы воды ориентируются вокруг ионов).

Тяжелой водой (D2О) называется та вода, в состав которой входит изотоп водорода дейтерий, химические реакции с такой водой протекают медленнее, чем с обычной.

Агрегатные состояния

Фазовая диаграмма воды: по вертикальной оси — давление в Па, по горизонтальной — температура в Кельвинах. Отмечены критическая (647,3 K; 22,1 МПа) и тройная (273,16 K; 610 Па) точки. Римскими цифрами отмечены различные структурные модификации льда

Основные статьи: Водяной пар, Лёд, Фазовая диаграмма воды

По состоянию различают:

Твёрдое — лёд

Жидкое — вода

Газообразное — водяной пар

1.2.Виды воды

Вода на Земле может существовать в трёх основных состояниях — жидком, газообразном и твёрдом и приобретать различные формы, которые могут одновременно соседствовать друг с другом. Водный пар и облака в небе, морская вода и айсберги, горные ледники и горные реки, водоносные слои в земле. Вода способна растворять в себе много веществ, приобретая тот или иной вкус. Из-за важности воды, «как источника жизни», её нередко подразделяют на типы по различным принципам.

По особенностям происхождения, состава или применения, выделяют, в числе прочего:

Мягкая вода и жёсткая вода — по содержанию катионов кальция и магния

По изотопам молекулы:

Лёгкая вода (обычная)

Тяжёлая вода (дейтериевая)

Сверхтяжёлая вода (тритиевая)

Талая вода

Пресная вода

Дождевая вода

Морская вода

Подземные воды

Минеральная вода

Солоноватая вода (en:Brackish water)

Питьевая вода, Водопроводная вода

Дистиллированная вода и деионизированная вода

Сточные воды

Ливневая вода или поверхностные воды

Мёртвая вода и Живая вода — виды воды из сказок (со сказочными свойствами)

Святая вода — особый вид воды согласно религиозным учениям

Поливода

Структурированная вода — термин, применяемый в различных неакадемических теориях.

1.3. Значение воды.

Вода играет чрезвычайно важную роль в жизни человека, животного и растительного мира, и природы в целом. Дееспособность всех живых клеток связана с присутствием воды. Рассматривая значение воды для человека, мы находим, что его организм – это совокупность водных растворов, коллоидов, суспензий и других сложных по составу водных систем.

Вода доставляет в клетки организма питательные вещества (витамины, минеральные соли) и уносит отходы жизнедеятельности (шлаки). Кроме того, вода участвует в процессе терморегуляции (потоотделение) и в процессе дыхания (человек может дышать абсолютно сухим воздухом, но не долго) Для нормальной работы всех систем человеку необходимо как минимум 1,5 литра воды в день.

Таким образом, вода необходима для жизнедеятельности; количество ее, выделяемое жизненными процессами, должно вновь пополняться. Поэтому первостепенным вопросом нашего питания является постоянное возмещение воды путем введения в организм в свободном виде и как составную часть пищи. Ни одна из естественных вод не обладает составом Н2О. Благодаря успехам аналитической химии в природных водах, используемых в питьевом водоснабжении, обнаружено более 80 элементов периодической системы . В связи с этим воду следует рассматривать как сложную систему, включающую растворенные, коллоидные и взвешенные химические компоненты, биологические живые объекты, продукты их обмена и отмирания. Обладая свойствами универсального растворителя, вода постоянно несет большое количество самых различных ионов, состав и соотношение которых определяется условиями формирования воды источника, составом водовмещающих пород.

1.4. Интересные факты о воде.

Достаточное потребление воды предохраняет кожу от обвисания.

Только 1,1 % воды на Земле является пригодной для питья.

В среднем в организме растений и животных содержится более 50% воды.

Вода отражает 5% солнечных лучей, в то время как снег - около 85%. Под лёд океана проникает только 2% солнечного света.

Вода прозрачна только для видимых лучей и сильно поглощает инфракрасную радиацию.

Теплота кристаллизации воды уступает лишь аммиаку.

Теплота испарения воды выше теплоты испарения любых других жидкостей.

Вода является универсальным растворителем.

Без воды человек может прожить не более 2-3 дней.

Среди существующих в природе жидкостей вода обладает наибольшей теплоёмкостью.

Среди существующих в природе жидкостей поверхностное натяжение воды уступает только ртути.

Обезвоживание может приводить к схваткам у беременных женщин.

Вода позволяет телу усваивать жиры более эффективно.

Если бы все ледники растаяли, то уровень воды на Земле поднялся бы на 64 метра и около 1/8 поверхности суши было бы затоплено водой.

В составе мантии Земли воды содержится в 10-12 раз больше, чем в Мировом океане.

В организме человека вода составляет около 65 %.

В одном кубическом сантиметре морской воды - 1,5 грамма белка и других веществ.

Всего лишь 2%-ое сокращение уровня воды в теле может привести и 20%-ому уменьшению в умственных и физических показателях.

Мозг на 80 % состоит из воды.

В кубическом сантиметре морской воды содержится 1,5 г белка и немало других питательных веществ.

Ученые подсчитали, что Атлантический океан "по питательности" оценивается в 20 тысяч урожаев, собираемых в год на всей суше Земли.

Достаточное потребление воды предохраняет кожу от старения.

Структура воды изменяется от звуков музыки, механических воздействий.

Только 1,1% воды на Земле пригодна для питья.

3% воды на Земле — пресная; большая часть пресной воды содержится в замерзшем состоянии в ледниках.

Кровь человека на 83% состоит из воды.

1.5. Фильтры. Виды фильтров.

Биологический фильтр - сооружение для биологической очистки сточных вод. Представляет собой резервуар с двойным дном, наполненный крупнозернистым фильтрующим материалом (шлак, гравий, керамзит и др.). Сточная вода, проходя через фильтрующий материал, образует на его поверхности биологическую пленку из скоплений микроорганизмов, разрушающих органические вещества сточных вод

Фильтр для воды — устройство для очистки воды от вредных субстанций или микроорганизмов.

На рынке существует огромное разнообразие фильтров для очистки воды, которые предназначены для удаления из воды различных видов загрязнений. Наиболее типичными из них являются: железо, соли кальция и магния, органика, остатки нефтепродуктов и. т.д. В целом, по санитарным нормам на питьевую воду зафиксировано более 130 типов различных загрязнений. Самыми распространенными загрязнениями воды для Екатеринбурга: избыточное содержание железа, увеличенное содержание солей кальция и магния, приводящее, к так называемой, жесткости воде. Кроме этого, при не хлорированном водопроводе, либо в части артезианских скважин, в воде присутствует повышенное содержание различного рода бактерий. Не бывает универсального фильтра для воды, поэтому применяются специальные фильтры, в зависимости от исходного качества воды, для удаления практически любой концентрации загрязнений.

Фильтры можно разделить на определенные классы.

Приведем наиболее часто применяемые фильтры.

Угольные фильтры

Или осветительные фильтры — фильтры для воды, улучшающие её органолиптические свойства: мутность, цветность, прозрачность, запах, привкус и для очищения воды от органики. В качестве сорбента у «осветлительных фильтров» применятся уголь.

Осадочные фильтры очистки воды

Это фильтры для удаления механических примесей. На «внутренностях» таких фильтров оседают механические частицы: песок, глина, ржавчина. Осадочные фильтры для воды обязательно применяются во всех системах как «входной» фильтр для увеличения ресурса основного сорбента, скажем обезжелезивателя воды, чтобы освободить воду от механических частиц, иначе механические частицы попадут на сорбент и ухудшат эффективность дальнейшей очистки.

Обезжелезиватели воды

Фильтры для воды для удаления избыточного количества в ней железа. Двухвалентное железо, поступающее с подземной водой, ведет себя так. Когда вода только поступает из подземного источника, она выглядит совершенно прозрачной. Стоит ей 20–30 минут постоять на воздухе, как она начинает буреть, постепенно в ней образуются бурые хлопья, которые оседают. В естественных условиях процесс оседания занимает несколько суток. Такая вода, если её использовать её без очистки может загубить как используемую бытовую технику, так и установки для очистки воды (фильтры для воды просто довольно быстро забьются). Бороться с таким железом просто необходимо в первую очередь. Его необходимо доокислить до трехвалентного железа, которое является нерастворимым (это те самые бурые хлопья, которые образуются при естественном отстое воды) и затем отфильтровать. Для этого также существуют системы аэрации воды.

Системы аэрации (аэраторы)

Такие группы фильтров для воды, а точнее назвать их средства, применяемые для окисления растворенного в воде железа. Они превращают его из окиси железа в закись железа, то есть железо переходит из двухвалентного в трехвалентное, только в этом случае железо оседает на сорбенте.

Аэратор —это предварительный окислитель, это некоторая емкость, где происходит окисление железа с помощью кислорода воздуха. Являсь сильным окислителем, тем самым кислород переводит двухвалентное железо трехвалентное. Только в этом случае железо оседает на сорбенте.

Применять аэратор нужно к воде, где очень много железа.

Кроме аэратора может быть любой другой окислитель.

Обычно аэрация необходима для воды, поступающей из глубокой скважины, где отсутствует кислород.

Умягчители воды

Фильтры для получения мягкой воды.

Уф-фильтры для воды

УФ лампы, иодный и «серебряный» фильтры очистки воды устанавливаются в случае превышения по микробиологическим показателям. С помощью этих фильтров для воды происходит биологическая очистка, поскольку вода из любого источника может быть бактериологически загрязнена. С этой проблемой чаще сталкиваются жители сельских районов без централизованного водоснабжения. В отличие от традиционных методов дезинфекции воды, таких как хлорирование (в котором хлор реагирует с органическими соединениями, придавая воде неприятный привкус и запах, образуя большое количество хлорорганических соединений, значительная часть которых канцерогенны и мутагенны) ультрафиолетовая лампа стерилизует воду, не внося дополнительных примесей. Таким образом, это наиболее простой, эффективный и недорогой метод обеззараживания воды.

1.6. Очистка питьевой воды

Благодаря широкому выбору систем очистки воды и обеззараживания воды компания «Роса-Центр» (Екатеринбург) входит в число лидеров среди компаний, специализирующихся на производстве водоочистного оборудования для очистки и обеззараживания воды. С 1994 года наши специалисты накопили огромный опыт в вопросах водоподготовки. Работая с нами, Вы можете быть уверены, что мы подберем для Вас именно то оборудование, которое Вам нужно. Наши сотрудники – настоящие профессионалы своего дела.

Фильтры для очистки воды

Водопроводная вода подвергается обработке на станциях водоподготовки, по пути к потребителю она приобретает вторичные загрязнения и становится непригодной для питья. Вода, поступающая из нецентрализованных источников водоснабжения (скважины, колодцы и т. д.), часто изначально не удовлетворяет санитарным нормам.

Неприятный вкус и запах, известковый налет, мутность воды говорят о ее загрязнении, но даже в прозрачной воде могут содержаться примеси, которые наносят значительный вред Вашему здоровью или дорогостоящему технологическому оборудованию. Коттеджные поселки или промышленные предприятия, использующие собственные источники водоснабжения, находятся в зоне повышенного риска.

Ниже в таблице №1, приведены наиболее распространенные вещества загрязняющие воду, их воздействие на здоровье человека и влияние на оборудование.

Табл.№1

Загрязняющее вещество	Признаки наличия вещества	Влияние на здоровье	Влияние на оборудование	Наличие в водооисточниках
Хлор, хлорорганические соединения	Неприятный хлорный запах	Болезни печени и почек, онкологические заболевания	-	Водопровод
Соли кальция и магния	Выпадение осадка при кипячении	Мочекаменная болезнь, болезни почек	Отложения в трубах, накипь на нагревательных элементах, увеличение расходов на электроэнергию	Скважины, колодцы
Микроорганизмы, бактерии, вирусы	Неприятный запах, мутность	Инфекционные заболевания, Кишечные расстройства, дизентерия и т. д.	-	Скважины, колодцы, открытые водоемы
Нитраты, пестициды	Отсутствуют	Заболевания почек, печени, желудка, ЖКТ, онкологические заболевания	-	Скважины, колодцы
Соединения железа	«Ржавая вода», железистый запах и вкус	Аллергические реакции, болезни крови и печени	Ржавчина и отложения в трубах	Водопровод, скважины, колодцы
Марганец	Отсутствуют	Заболевания костной системы, болезни крови	Отложения в трубах	Скважины, колодцы

Примечание: данный список не полный

Любая вода требует того или иного вида очистки: обезжелезивания, умягчения, обессоливания и очистки от механических и органических примесей. Для сохранения здоровья и продления срока службы бытовой техники (технологического оборудования) рекомендуем использовать водяные фильтры для очистки воды.

1.7. Зачем нужны фильтры?

В городах при водозаборе производится очистка и обеззараживание воды путем ее хлорирования или озонирования, а также фильтрация. Хлорирование – это самый простой, дешевый и эффективный способ обеззараживания, хотя и имеет побочные действия. Также можно использовать обеззараживающий эффект от ультрафиолетового излучения. При этом не используется вредный реагент – хлор, а микроорганизмы, содержащиеся в воде, обезвреживаются. Недостатком таких установок является то, что на вход должна подаваться вода определенного качества, что не всегда возможно из-за природных особенностей, поэтому данный метод используется редко.

Таким образом, на выходе из фильтров водозабора получается относительно безопасная вода, правда, с высоким содержанием соединений хлора. Эту проблему можно было бы решить отстаиванием воды: хлор – летуч и по прошествии времени выветривается. Но все не так просто, поскольку, дойдя до конечного потребителя, вода снова загрязняется, на этот раз уже в системе общего водоснабжения. В крупных городах водопроводы спроектированы и эксплуатируются давно, зачастую без подобающего ремонта и усовершенствования. Поэтому перед потребителями вопрос, как получить безопасную питьевую воду, ведь то, что льется из крана, далеко не всегда представляет собой прозрачную жидкость без цвета и запаха. Кроме того, в водопроводной воде могут содержаться и невидимые невооруженным глазом вредные химические элементы, микроорганизмы, бактерии. Про бутилированную воду однозначного решения нет, велика вероятность купить подделку, либо просто еще раз очищенную воду «из-под крана». Вот в этом месте и рождается ответ – нужен фильтр для очистки воды.

Строго говоря, чтобы купить правильный фильтр, нужно сначала сделать анализ воды – химический и бактериологический. И уже, опираясь на результаты анализов, выбирать фильтр для очистки воды нужного типа и производительности.

Типы фильтров

Бытовые фильтры для очистки воды различаются и по устройству, и по принципу действия (механизму фильтрации). Выбор должен быть обусловлен в первую очередь качеством фильтруемой воды, и количеством, в котором ее используют. Иногда достаточно водоочистителя-кувшина, в иных случаях, потребуется приобретение и монтаж специальной очистительной системы. Ниже приведены типы бытовых фильтров для очистки воды, принципы их работы, а также достоинства и недостатки, которыми они обладают.

Фильтр кувшинного (накопительного) типа

Принцип работы его прост: в верхнюю чашу наливается вода, которая под действием собственной тяжести просачивается через картридж в нижнюю часть. Ресурс кувшинов составляет 150-400 литров при производительности 0,1-0,5 литров в минуту.

Достоинство такого фильтра в том, что его не нужно подключать к крану, шлангу, что актуально, например, в условиях дачи без водопровода.