Какой способ очистки воды самый эффективный. Основные способы очистки воды

Так уж сложилось, что вода из-под крана – это зачастую единственный источник воды современного городского жителя. Одновременно с этим, такая вода в нашей стране почти никогда не соответствует критериям качества, ни для питья, ни для приготовления пищи.

Не все могут позволить себе специальные фильтры, устройства, их комплектующие. Что можно сделать в данном случае, как очистить воду в домашних условиях самостоятельно?

Домашние способы очистки воды

Методы эти просты и не требуют никаких затрат, или эти затраты незначительны. Самые известные из них – кипячение, вымораживание, отстаивание, а также очищение активированным углем, серебром, шунгитом.

Кипячение

Главный плюс кипячения – гарантированное тотальное уничтожение бактерий. При кипячении распадаются такие химические элементы, как хлор, аммиак, радон и некоторые другие тяжелые соединения.

Кипяченная вода безопасна для употребления. Определенная очистка методом кипячения существует, но имеет свои недостатки:

Во-первых , это изменение структуры воды. Кипячение «омертвляет» воду, так как в этом процессе, наряду с уничтожением вредных веществ, удаляется кислород.

Во-вторых , в процессе выпаривания некоторой части воды увеличивается концентрация солей в оставшейся жидкости. Соли в виде накипи и известкового налета откладываются на стенках посуды. Частички этих осадков попадают изо дня в день к нам в желудок.

Нетрудно представить последствия таких процессов: это и почечные камни, и артрозы, и нарушения функций печени.

Важно! Несколько лет назад учеными было доказано, что в процессе кипячения образуется одно небезопасное вещество – хлороформ. Оно является производным от обычного хлора и при длительном попадании в организм способствует образованию клеток рака. Вывод – метод кипячения не должен быть основным и единственным методом очистки воды.

Заморозка

Суть метода – отфильтровать жидкость методом ее кристаллизации. Вымораживание дает лучший результат очистки. Но для того, чтобы получить действительно очищенную воду, недостаточно ее просто заморозить и разморозить. Чтобы получить качественную очистку, нужно сделать так, чтобы процесс заморозки происходил плавно.

После заморозки нужно удалить замерзшую воду, находящуюся в середине емкости, именно ее и не стоит употреблять. При замерзании жидкости кристаллизуется в самом холодном месте основной компонент. То есть первой замерзает только чистая вода и если ее отделить от загрязнений и тяжелых металлов – очистка удалась.

Изъять замерзшую жидкость из середины можно так:

• достать и поставить центральную часть под теплую воду, оставляя так до тех пор, пока по центру не образуется проталина. Ведь именно там скопится все нежелательные для нас тяжелые металлы, загрязнения.
• Лед, который остался – самое ценное. Это и будет самая очищенная вода.

Отстаивание

Этот метод основан на том, что тяжелые металлы осядут, а верхние слои воды станут более чистыми.

Чаще всего отстаивание используют для очистки от хлора водопроводной воды.

Метод годится, если ничего другого сделать невозможно. Вода должна стоять не менее 2-3 часов и не перемешиваться.

После отстоя процент содержания хлора в верхней трети емкости значительно уменьшится.

Но отстаивание никак не решает проблему очистки от грязи, бактерий, болезнетворных микроорганизмов. Поэтому после отстаивания воду все равно нельзя употреблять в пищу без кипячения.

Очищение воды активированным углем

Активированный уголь входит в состав многих коагулянтов, (лат. coagulatio свертывание), поэтому можно считать, что этот способ реально работает. Активированный уголь способен справиться с неприятными и специфическими запахами, если таковые имеются, а также, как сорбент, он «вытянет» из жидкости все вредные примеси.

Процесс очистки таков:

• пять таблеток активированного угля плотно заматываются в марлю и кладутся на дно емкости с водой.
• Время для очистки – пять-шесть часов. Далее, активированный уголь начинает действовать.
• После этого воду можно смело употреблять в пищу. Метод просто незаменим в экстремальных условиях: в походе, в условиях военных действий и даже на необитаемом острове.

Серебро

Не менее занимателен метод очистки воды серебром, пришедший в мир из Древней Индии. Древние жители заметили удивительные свойства серебряной и медной посуды, особенно эффект от воды был силен, если содержимое сосуда выставлялось на солнце. Вода, получившая заряд ионов серебра, не только стопроцентно обеззаражена, но и улучшает обменные процессы, благотворно воздействует на имунную систему.

«Серебрянная вода» давно завоевала множество приверженцев такого метода по всему миру. На тему воды, положительно заряженной ионами серебра, написаны сотни научных трактатов. Вся «соль» заключается в следующем: вода входит в химическую реакцию с молекулами серебра, обогащая ее положительно заряженными ионами.

Важно! Концентрация в количестве 20-40 мкг делает серебрянную воду полезной и безопасной для питья.

Для наружного применения – масок, примочек, обработки посуды - медики рекомендуют концентрат – 10000 мкг, который по своему действию можно сравнить с мощным антисептиком.

Осторожно! Пить такой раствор категорически нельзя – это повлечет за собой отравление. Как и все полезное, серебряная вода имеет обратную сторону, поэтому главное не переусердствовать.

Чтобы очистить воду с помощью домашнего серебра, достаточно погрузить в графин серебряную ложку, браслет или другое серебряное украшение.

Вода взаимодействует с серебром 2-3 дня и только после этого становится ионизированной. При таком сроке ионизации нет риска получить концентрат – для этого потребовалось бы гораздо больше времени.

Очистка воды шунгитом

Еще один способ, получивший широкую популярность в последнее время, это очистка воды шунгитом.

Шунгит – природный минерал. Уникальность камня объясняется редчаешей формой молекул углерода, именуемых фуллеренами. С помощью шунгита происходит кондиционирование воды. Взаимодействии с жидкостью глобулярный углерод шунгита делится с ней своими чудодейственными качествами. Обладая биполярными свойствами он способен смешиваться с компонентами живой и неживой природы.

Шунгитовая вода готовится так:

• шунгит тщательно промыть.
• Заливают из расчета 150 г на 2-3 литра воды.
• Настаивание 3 дня.
• Использовать можно для принятия ванн, питья, приготовления пищи.

«Вода» и «жизнь» - понятия родственные и взаимодополняющие. Нет воды – нет жизни.

Человеческое тело на две трети состоит из воды и каждый, в среднем, на протяжении жизни выпивает ни много, ни мало - около 75 тонн воды. Именно поэтому очень важно следить за чистотой этого жизненно важного продукта.

Как очистить воду в домашних условиях решать вам. Главное сделать верный выбор и наслаждаться вкусом - ведь нет ничего изумительнее настоящей чистой воды.

Физико-химические способы очистки воды

Как следует из названия, методы очистки воды данной группы совмещают в себе химическое и физическое воздействие на загрязнители воды. Они достаточно разнообразны и применяются для удаления самых разных веществ. В их числе растворенные газы, тонкодисперсные жидкие или твердые частицы, ионы тяжелых металлов, а также различные вещества в растворенном состоянии. Физико-химические методы могут применяться как на стадии предварительной очистки, так и на поздних этапах для глубокой очистки.

Разнообразие методов данной группы велико, поэтому ниже будут приведены наиболее распространенные из них:

• флотация;
• сорбция;
• экстракция;
• ионообмен;
• электродиализ;
• обратный осмос;
• термические методы.

Флотация , применительно к водоочистке, представляет собой процесс отделения гидрофобных частиц при пропускании через воду большого числа пузырьков газа (обычно воздуха). Показатели смачиваемости отделяемого загрязнителя таковы, что частицы закрепляются на поверхности раздела фаз пузырьков и вместе с ними поднимаются на поверхность, где образуют слой пены, который может быть легок удален. Если отделяемая частица оказывается больше по размерам чем пузырьки, то вместе они (частица + пузырьки) образуют так называемый флотокомплекс. Нередко флотацию комбинируют с использованием химических реагентов, к примеру, сорбирующихся на частицах загрязнителя, чем достигается снижение его смачиваемости, или являющихся коагулянтами и проводящих к укрупнению удаляемых частиц. Флотацию преимущественно используют для очистки воды от различных нефтепродуктов и масел, но также могут удаляться твердые примеси, отделение которых другими способами неэффективно.

Существуют различные вариант осуществления процесса флотации, ввиду чего выделяют следующие ее типы:

• пенная;
• напорная;
• механическая:
• пневматическая;
• электрическая;
• химическая и т.д.

Приведем в качестве примера принцип работы некоторых из них. Широко используется метод пневматической флотации, при которой образование восходящего потока пузырьков создается за счет установки на дне резервуара аэраторов, обычно представляющих собой перфорированные трубы или пластины. Подаваемый под давлением воздух проходит сквозь отверстия перфорации, за счет чего дробиться на отдельные пузырьки, осуществляющие сам процесс флотации. При напорной флотации поток очищаемой воды смешивается с потоком воды, перенасыщенной газом и находящейся под давлением, и подается в камеру флотации. При резком падении давления растворенный в воде газ начинает выделяться в виде пузырьков малого размера. В случае электрофлотации процесс образования пузырьков протекает на поверхности расположенных в очищаемой воде электродов при протекании по ним электрического тока.

Сорбционные методы основаны на избирательном поглощении загрязняющих веществ в поверхностном слое сорбента (адсорбция) или в его объеме (абсорбция). В частности для очистки воды используется процесс адсорбции, который может носить физический и химический характер. Отличие заключается в способе удержания адсорбируемого загрязнителя: с помощью сил молекулярного взаимодействия (физическая адсорбция) или благодаря образованию химических связей (химическая адсорбция или хемосорбция). Методы данной группы способны достичь большой эффективности и убирать из воды даже малые концентрации загрязнителей при больших ее расходах, что делает их предпочтительными в качестве методов доочистки на завершающих стадиях процесса водоочистки и водоподготовки. Сорбционными методами могут удаляться различные гербициды и пестициды, фенолы, поверхностно активные вещества и т.д.

В качестве адсорбентов используются такие вещества как активированные угли, силикагели, алюмогели и цеолиты. Их структура делается пористой, что значительно увеличивает удельную площадь адсорбента, приходящуюся на единицу его объема, из-за чего достигается большая эффективность процесса. Сам процесс адсорбционной очистки может быть осуществлен путем смешения очищаемой воды и адсорбента, или же путем фильтрации воды через слой адсорбента. В зависимости от сорбирующего материала и извлекаемого загрязнителя процесс может быть регенеративным (адсорбент после регенерации используется вновь) или деструктивны, когда адсорбент подлежит утилизации ввиду невозможности его регенерации.

Очистка воды методом жидкостной экстракции заключается в использовании экстрагентов. Применительно к очистке воды, эктсрагент - это несмешиваемая или мало смешиваемая с водой жидкость, значительно лучше растворяющая в себе извлекаемые из воды загрязнители. Процесс осуществляется следующим образом: очищаемая вода и эктрагент перемешиваются для развития большой поверхности контакта фаз, после чего в них происходит перераспределение растворенных загрязняющих веществ, большая часть которых переходит в экстрагент, затем две фазы разделяются. Насыщенный извлекаемыми загрязнителями экстрагент называется экстрактом, а очищенная вода - рафинатом. Далее экстрагент может быть утилизирован или регенерирован в зависимости от условий процесса. Данным методом из воды удаляются преимущественно органические соединения, такие как фенолы и органические кислоты. Если экстрагируемое вещество представляет определенную ценность, то после регенерации экстрагента оно вместо утилизации может быть с пользой использовано для других целей. Данный факт способствует применению экстракционного метода очистки к сточным водам предприятий для извлечения и последующего использования или возврата в производство ряда веществ, теряемых со стоками.

Ионный обмен в основном используется в водоподготовке с целью умягчения воды, то есть изъятия солей жесткости. Суть процесса заключается в обмене ионами между водой и специальным материалом, называемым ионитом. Иониты подразделяются на катиониты и аниониты в зависимости от типа обмениваемых ионов. С химической точки зрения ионит представляет собой высокомолекулярное вещество, состоящее из каркаса (матрицы) с большим количеством функциональных групп, способных к ионообмену. Существуют природные иониты, такие как цеолиты и сульфоугли, которые применялись на ранних этапах развития ионообменной очистки, но в настоящее время широкое распространение получили искусственные ионообменные смолы, значительно превосходящие свои природные аналоги по ионообменной способности. Метод очистки ионным обменом получил широкое распространение, как в промышленности, так и в быту. Бытовые ионообменные фильтры, как правило, не используются для работы с сильнозагрязненными водами, поэтому ресурса одного фильтра хватает на очистку большого количества воды, после чего фильтр подлежит утилизации. В то же время при водоподготовке ионообменный материал чаще всего подлежит регенерации с помощью растворов с большим содержанием ионов H + или OH -- .

Электродиализ представляет собой комплексный метод, сочетающий мембранный и электрический процессы. С его помощью можно удалять из воды различные ионы и проводить обессоливание. В отличие от обычных мембранных процессов, в электродиализе используются специальные ионоселективные мембраны, пропускающие ионы только определенного знака. Аппарат для проведения электродиализа называется электродиализатором и представляет собой ряд камер, разделенных чередующимися катионообменными и анионообменными мембранами, в которые поступает очищаемая вода. В крайних камерах расположены электроды, к которым подводится постоянный ток. Под действием возникшего электрического поля ионы начинаются двигаться к электродам согласно своему заряду, пока не встречают ионоселективную мембрану с совпадающим зарядом. Это приводит к тому, что в одних камерах происходит постоянный отток ионов (камеры обессоливания), а в других, наоборот, наблюдается их накопление (камера концентрирования). Разводя потоки из разных камер можно получить концентрированный и обессоленный растворы. Неоспоримые преимущества данного метода заключаются не только в очищении воды от ионов, но и в получении концентрированных растворов отделяемого вещества, что позволяет возвращать его назад в производство. Это делает электродиализ особенно востребованным на различных химических предприятиях, где вместе со стоками теряется часть ценных компонентов, и применение данного метода удешевляется за счет получения концентрата.

Дополнительная информация по электродиализу

Обратный осмос относится к мембранным процессам и проводится под давлением больше осмотического. Осмотическое давление - избыточное гидростатическое давление, приложенное к раствору, отделенному полупроницаемой перегородкой (мембраной) от чистого растворителя, при котором прекращается диффузия чистого растворителя через мембрану в раствор. Соответственно, при рабочем давлении выше осмотического будет наблюдаться обратный переход растворителя из раствора, за счет чего концентрация растворенного вещества будет расти. Таким способом можно отделять растворенные газы, соли (включая соли жесткости), коллоидные частицы, а также бактерии и вирусы. Также установки обратного осмоса выделяются тем, что используются для получения пресной воды из морской. Данный тип очистки с успехом используется как в бытовых условиях, так и при обработке сточных вод и водоподготовке.

Дополнительная информация по обратному осмосу и системам обратного осмоса

Термические методы основаны на воздействии на очищаемую воду повышенных или пониженных температур. Одним из наиболее энергоемких процессов является выпаривание, однако оно позволяет получить воду высокой степени чистоты и высококонцентрированный раствор с нелетучими загрязнителями. Также концентрирование примесей может осуществляться с помощью вымораживания, поскольку в первую очередь начинает кристаллизоваться чистая вода, и лишь затем оставшаяся ее часть с растворенными загрязнителями. Выпариванием, как и вымораживанием, можно проводить кристаллизацию - выделение примесей в виде выпадающих в осадок кристаллов из насыщенного раствора. В качестве экстремального метода используется термическое окисление, когда очищаемая вода распыляется и подвергается воздействию высокотемпературных продуктов сгорания топлива. Данный метод используется для нейтрализации высокотоксичных или трудно разлагаемых загрязнителей.

В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно - бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода). Очистка сточных вод - вынужденное и дорогостоящее мероприятие, представляющее собой довольно сложную задачу, связанную с большим разнообразием загрязняющих веществ и появлением в их составе новых соединений.

Методы очистки вод можно разделить на 2 большие группы: деструктивные и регенеративные.

В основе деструктивных методов лежат процессы разрушения загрязняющих веществ. Образующиеся продукты распада удаляются из воды в виде газов, осадков или остаются в воде,. но уже в обезвреженном виде.

Регенеративные методы - это не только очистка сточных вод, но и утилизация ценных веществ, образующихся в отходах.

Методы очистки вод можно разделить на: механические, химические, гидрохимические, электрохимические, физико-химические и биологические. Когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примеси.

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.

Гидромеханические методы применяют для извлечения из сточных вод нерастворимых грубодисперсных примесей органических и неорганических веществ путем отстаивания, процеживания, фильтрования, центрифугирования. С этой целью используют различные конструктивные модификации сит, решеток, песколовок, отстойников, центрифуг и гидроциклонов.

Электрохимические методы очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей включают анодное окисление и катодное восстановление, электрокоагуляцию, электродиализ. Процессы, лежащие в основе этих методов, протекают при пропускании через сточную воду электрического тока. Под действием электрического поля положительно заряженные ионы мигрируют к катоду, а заряженные отрицательно - к аноду. В прикатодном пространстве происходят процессы восстановления, а в прианодном - процессы окисления.

Физико-химические методы очистки сточных вод многообразны. Это коагуляция, флотация, адсорбционная очистка, ионный обмен, экстракция, обратный осмос и ультрафикация. При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества.

Биохимические методы очистки сточных вод. Применяются для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитратов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания, превращения их в воду, диоксид углерода, сульфат-фосфат-ион и др. и увеличивая свою биомассу.

Также к основным методам очистки воды относятся нижеперечисленные методы:

Осветление - удаление из воды взвешенных веществ. Реализуется фильтрацией воды через пористые фильтроэлементы (картриджи) или через слой фильтроматериала. Осветление воды путем осаждения взвешенных веществ. Эту функцию выполняют осветлители, отстойники и фильтры. В осветлителях и отстойниках вода движется с замедленной скоростью, вследствие чего происходит выпадение в осадок взвешенных частиц. В целях осаждения мельчайших коллоидных частиц, которые могут находиться во взвешенном состоянии неопределенно долгое время, к воде прибавляют раствор коагулянта (обычно сернокислый алюминий, железный купорос или хлорное железо). В результате реакции коагулянта с солями многовалентных металлов, содержащимися в воде, образуются хлопья, увлекающие при осаждении взвеси и коллоидные вещества.

Коагуляция - обработка воды специальными химическими реагентами для укрупнения частиц загрязнений. Делает возможными или интенсифицирует осветление, обесцвечивание, обезжелезивание. Коагуляцией примесей воды называют процесс укрупнения мельчайших коллоидных и взвешенных частиц, происходящий вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения.

Окисление - обработка воды кислородом воздуха, гипохлоритом натрия, марганцевокислым калием или озоном. Обработка воды окислителем (или их комбинацией) делает возможными или интенсифицирует обесцвечивание, дезодорацию, обеззараживание, обезжелезивание, деманганацию.

Обесцвечивание - удаление или видоизменение веществ, придающих воде цвет. Реализуется различными методами, в зависимости от причины цветности. Обесцвечивание воды, т.е. устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или полностью растворенных веществ может быть достигнуто коагулированием, применением различных окислителей (хлор и его производные, озон, перманганат калия) и сорбентов (активный уголь, искусственные смолы).

Обеззараживание - обработка воды окислителями и/или УФ-излучением для уничтожения микроорганизмов. Обеззараживание воды (удаление бактерий, спор, микробов и вирусов) является заключительным этапом подготовки воды питьевой кондиции. Использование для питья подземной и поверхностной воды в большинстве случаев невозможно без обеззараживания. Обычными методами при очистке воды являются:

1. Хлорирование путем добавления хлора, диоксида хлора, гипохлорита натрия или кальция.

2. Озонирование. При применении озона для подготовки питьевой воды используются окислительные и дезинфицирующие свойства озона.

3. Ультрафиолетовое облучение. Используется энергия ультрафиолетового излучения для уничтожения микробиологических загрязнений. Кишечная палочка, бацилла дизентерии, возбудители холеры и тифа, вирусы гепатита и гриппа, сальмонелла погибают при дозе облучения менее 10 мДж/см2, а ультрафиолетовые стерилизаторы обеспечивают дозу облучения не менее 30 мДж/см2.

Обезжелезивание/деманганация - превращение растворённых соединений железа и мрования, как правило, через специальные фильтроматериалы. Решение проблемы очистки воды от железа представляется довольно сложной и комплексной задачей. К наиболее часто используемым методам можно отнести:

1. Аэрирование - окисление кислородом воздуха с последующим осаждением и фильтрацией. Расход воздуха для насыщения воды кислородом составляет около 30 л/м3. Это традиционный метод, применяемый уже много десятилетий. Реакция окисления железа требует довольно длительного времени и больших резервуаров, поэтому этот способ используется только на крупных муниципальных системах.

2. Каталитическое окисление с последующей фильтрацией. Наиболее распространенный на сегодняшний день метод удаления железа, применяемый в высокопроизводительных компактных системах. Суть метода заключается в том, что реакция окисления железа происходит на поверхности гранул специальной фильтрующей среды, обладающей свойствами катализатора (ускорителя химической реакции окисления). Наибольшее распространение в современной водоподготовке нашли фильтрующие среды на основе диоксида марганца (MnO2). Железо в присутствии диоксида марганца быстро окисляется и оседает на поверхности гранул фильтрующей среды. Впоследствии большая часть окисленного железа вымывается в дренаж при обратной промывке. Таким образом, слой гранулированного катализатора является одновременно и фильтрующей средой. Для улучшения процесса окисления в воду могут добавляться дополнительные химические окислители.

Умягчение - замена катионов кальция и магния в воде на эквивалентное количество катионов натрия или водорода. Реализуется фильтрованием воды через специальные ионообменные смолы. С жесткой водой сталкивался каждый, достаточно вспомнить о накипи в чайнике. Жесткая вода не годится при окрашивании тканей водорастворимыми красками, в пивоварении, производстве водки. В ней хуже пенится стиральный порошок и мыло. Высокая жесткость воды делает её непригодной и для питания газовых и электрических паровых котлов и бойлеров. Слой накипи в 1,5 мм снижает теплоотдачу на 15%, а слой толщиной 10 мм - уже на 50%. Снижение теплоотдачи ведет к увеличению расхода топлива или электроэнергии, что, в свою очередь, ведет к образованию прогаров, трещин на трубах и стенках котлов, выводя преждевременно из строя системы отопления и горячего водоснабжения. Наиболее эффективным способом борьбы с высокой жесткостью является применение автоматических фильтров - умягчителей. В основе их работы лежит ионообменный процесс, при котором растворенные в воде жесткие соли заменяются на мягкие, которые не образуют твердых отложений.

Обессоливание - удаление из воды растворённых солей на ионообменных смолах или фильтрование воды через специальные плёнки (мембраны), пропускающие только молекулы воды.

Все большее значение в охране поверхностных вод от загрязнения и засорения приобретают агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек. Выполнение этих работ позволит уменьшить загрязненный поверхностный сток и будет способствовать чистоте водоемов.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) ежегодно в мире из-за низкого качества воды умирает около 5 млн. человек. Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн. случаев в год. Это дало основание назвать проблему водоснабжения доброкачественной водой в достаточном количестве проблемой номер один .

В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она постоянно несет большое количество различных элементов и соединений, состав и соотношение которых определяется условиями формирования воды, составом водоносных пород. Из грунта атмосферная вода поглощает углекислоту и становиться способной растворять по пути своего движения минеральные соли

Проходя через породы, вода приобретает свойства, характерные для них. Так, при прохождении через известковые породы, вода становится известковой, через доломитовые породы - магниевой. Проходя через каменную соль и гипс, вода насыщается сернокислыми и хлористыми солями и становится минеральной.

После постройки колодца, да и любого другого источника водоснабжения, необходимо провести исследования качества и состава воды для определения пригодности ее к использованию и потреблению. Надо помнить, что хозяйственно-питьевая вода относится к пищевым продуктам и ее показатели должны отвечать согласно Закону РФ "О санитарно-эпидемическом благополучии населения" от 19.04.91года, санитарным правилам СанПиН 4630-88 и требованию ГОСТа 2874-82 "Вода питьевая".

Качество воды характеризуется ее физическими, химическими и бактериологическими свойствами .

К физическим свойствам относятся ее температура, цветность, мутность, привкус и запах.

Температура воды из колодцев должна быть 7.12°С. Вода, имеющая более высокую температуру, теряет свои освежающие свойства. Температура ниже 5° С считается вредной для здоровья людей и приводит к простудным заболеваниям.

Под цветностью понимают ее окраску и выражают в градусах по платиново-кобальтовой шкале.

Мутность определяется содержанием в воде взвешенных частиц и выражается в миллиграммах на литр (мг/л). Вода подземных источников имеет малую мутность.

Наличие в воде органических веществ резко ухудшает ее физические (органолептические) показатели, вызывая различного рода запахи (землистый, гнилостный, рыбный, болотный, аптечный, камфорный, запах нефтепродуктов, хлорфенольный и т.д.), повышает цветность, вспениваемость, оказывает неблагоприятное действие на человека и животных.

Установлено, что незначительные изменения физических свойств воды снижают секрецию желудочного сока, а приятные вкусовые ощущения повышают остроту зрения и частоту сокращений сердца (неприятные - снижают).

Химические свойства воды характеризуются следующими показателями: активной реакцией, жесткостью, окисляемостью, содержанием растворенных солей.

Активная реакция воды определяется концентрацией водородных ионов. Обычно она выражается через pH. При pH=7 среда нейтральная; при pH<7 среда кислая, при pH>7 среда щелочная.

Жесткость воды определяется содержанием в ней солей кальция и магния. Она выражается в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг·экв/л). Вода подземных источников имеет большую жесткость, а вода поверхностных источников - относительно невысокую (3-6 мг·экв/л).

Жесткая вода содержит много минеральных солей, от которых на стенках посуды, котлах и других агрегатах образуется накипь - каменная соль. Жесткая вода губительна и непригодна для систем водоснабжения. В такой воде плохо заваривается чай, плохо растворяется мыло, почти не развариваются овощи, особенно бобовые.

Мягкая вода должна иметь жесткость не более 10 мг·экв/л.

Окисляемость обуславливается содержанием в воде растворенных органических веществ и может служить показателем загрязненности источника сточными водами. Для колодцев особую опасность представляют сточные воды, в составе которых есть белки, жиры, углеводы, органические кислоты, эфиры, спирты, фенолы, нефть и др.

Содержание в воде растворенных солей (мг/л) характеризуется плотным (сухим) осадком. Вода поверхностных источников имеет меньший плотный осадок, чем вода подземных источников, т.е. содержит меньше растворенных солей. Предел минерализации питьевой воды (сухого остатка) 1000 мг/л был в свое время установлен по органолептическому признаку. Воды с большим содержанием солей имеют солоноватый или горьковатый привкус. Допускается содержание их в воде на уровне порога ощущения: 350 мг/л для хлоридов и 500 мг/л для сульфатов. Нижним пределом минерализации, при котором гомеостаз организма поддерживается адаптивными реакциями, является сухой остаток в 100 мг/л, оптимальный уровень минерализации 200-400 мг/л. При этом минимальное содержание кальция должно быть не менее 25 мг/л, магния - 10 мг/л.

Степень бактериологической загрязненности воды определяется числом бактерий, содержащихся в 1 куб. см воды и должен быть до 100. Вода поверхностных источников содержит бактерии, внесенные сточными и дождевыми водами, животными и т.д. Вода подземных артезианских источников обычно не загрязнена бактериями.

Различают патогенные (болезнетворные) и сапрофитные бактерии. Для оценки загрязненности воды патогенными бактериями определяют содержание в ней кишечной палочки. Бактериальное загрязнение измеряют коли-титром и коли-индексом. Коли-титр - обьем воды, в котором содержится одна кишечная палочка, должен составлять не менее 300. Коли-индекс - число кишечных палочек, содержащихся в 1 л воды, должен составлять до 3.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

I Введение

Все живое в нашей жизни связано с водой, поэтому нет более волнующей и обсуждаемой темы, чем тема воды. Особенно вызывает проблему качество водопроводной воды. Это я доказала своей предыдущей работой. Купить уже очищенную воду можно в магазине, но бутилированная вода стоит денег, и пользоваться ею постоянно - достаточно дорого. Заботясь о собственном здоровье и здоровье своей семьи, можно найти для себя оптимальный способ очистки воды дома, поэтому тему «Методы очистки водопроводной воды в домашних условиях» считаю актуальной .

Цель: экспериментальным путем выявить наиболее результативный метод очистки воды в домашних условиях

Задачи:

Изучить литературу и материалы в сети Интернет о методах очистки воды;

Провести опрос среди учащихся начальных классов;

Определить опытным путём наиболее эффективные и доступные способы очистки воды в домашних условиях;

Оценить полученные результаты и сделать выводы;

По результатам работы составить буклет для учеников своей школы и их родителей;

Гипотеза: Водопроводную воду можно очистить самостоятельно

Объект исследования: вода.

Предмет исследования: водопроводная вода

Актуальность: Для нормального функционирования организма нужна вода, не содержащая вредных примесей и механических добавок, т.е. хорошего качества.

Практическая значимость: материалы и результаты работы могут быть использованы на внеклассных мероприятиях, в кружковой работе, на уроках, а так же для информирования учащихся и их родителей.

Методы исследования:

Работа с информационным источником;

Социальный опрос (анкетирование);

Составление аналитических диаграмм;

Проведение исследований;

Изучение литературы;

Я решила получить информацию по данной теме у учащихся начальных классов и задала им следующие вопросы:

Употребляете ли вы воду из-под крана?

Какую воду вы пьете?

Какие методы очистки используют в вашей семье?

Полученные данные мы систематизировали и представили на круговых диаграммах

Из опрошенных мною детей большинство не употребляют воду из-под крана, а пьют фильтрованную и кипячёную. Меня заинтересовало, а какие методы очистки воды существуют ещё.

Из «Экологической азбуки для детей и подростков» я узнала различные методы очистки воды. Мною были проведены исследования по выявлению наиболее эффективного и доступного метода очистки воды.

II Основная часть

Методы очистки воды

Очистка-устранение посторонних и нежелательных веществ из воды. А также от вредных примесей.

В ходе выполнения исследовательской работы мной были изучены разные способы очистки питьевой воды в домашних условиях.

1.Фильтрование - процесс разделения неоднородных систем при помощи пористых перегородок. Фильтрование жидкостей в лаборатории проводят с помощью воронок, в которые вкладывается специальная фильтровальная бумага. . Некое подобие их было создано в Китае и представляло собой обычные камышовые тростинки, пропитанные коагулянтами. Один из таких простейших фильтров даже вошел в историю как «рукав Гиппократа». Прообразы современных фильтров. Их принцип действия был близок к естественным очистным процессам и заключался в прохождении воды сквозь слой различных веществ: щебня, песка и древесного угля.

2 Очистка воды с применением фильтров

Для устранения вредных примесей из водопроводной воды применяют разнообразные фильтры. В домашних условиях часто применяются разнообразные кувшины и насадки на кран. Это наиболее распространенный и доступный способ очистки воды. Питьевые фильтры - кувшины в состоянии убрать из воды избыток хлора, органических веществ, накипь (соли жесткости). Фильтры-кувшины вполне эффективно очищают водопроводную воду, дешевые при первоначальной покупке, а поэтому широко распространены. Все питьевые фильтры - кувшины оснащены сменным очищающим элементом (также его называют "кассета" или "картридж"). Кассета сконструирована таким образом, чтобы поддерживать постоянную скорость протекания воды через очищающую смесь. В состав смеси входят - активированный уголь, полипропиленовый вкладыш, ионообменные смолы нескольких видов. Это важно для равномерной и полноценной очистки воды. Фильтрация данного типа направлена непосредственно на очищение жидкости от вредных примесей, таких как хлор или пестициды. Также она способна избавить воду от различных неприятных запахов и сделать воду абсолютно прозрачной. Данный картридж необходимо менять примерно один раз в три месяца.

Активированный уголь для очистки воды.

Активированный уголь - известный очиститель для воды, он применяется во множестве разнообразных фильтров. После обработки углем вода приобретает приятный вкус и запах, так как уголь поглощает почти все вредные вещества, находящиеся в водопроводной воде, также очищает от извести. Но углем можно очищать воду и самим.

Отстаивание При отстаивании воды из нее удаляется хлор и аммиак, а некоторые соли и коллоидные растворы осаждаются на дно. Однако соли тяжелых металлов из отстоянной воды никуда не денутся, в лучшем случае они оседают на дно.

Замораживание воды

Сегодня это все более популярный метод очищения воды, который, к тому же, считается еще и эффективным. Талая вода очень бедна солями. Поэтому количество полезных минералов, особенно калия и натрия, должно восполняться другими напитками или едой. Известно, что употребление талой воды очищает кровь и лимфу, все внутренние органы и кожу. При этом улучшается работа сердечно - сосудистой системы, активизируются обменные процессы. При этом ощущается небывалый приток сил и энергии.

Очищение воды при помощи серебра

С давних времен людям известен способ очищения воды для питья при помощи серебра. Серебро-это отличное бактерицидное средство, оно способно убивать различные микробы. Также серебро способствует длительному хранению воды. Ещё в древности люди заметили, что вода из серебряных кувшинов отличается от обычной. Она не протухает на протяжении многих месяцев, а приготовленная на ней пища хранится гораздо дольше и на вкус значительно лучше.

Очистка воды кремнием - древнейший способ. Кремний — один из главных элементов в периодической таблице Менделеева. Своё название кремний получил от греческого слова, означающий «скала, утёс». Это второй по популярности химический элемент, встречающийся на Земле. Глина, песок, опал, яшма — это всё разновидности кремнезёма, в котором больше всего содержится кремния. С помощью кремния очищают даже воду, которая приобретает совершенно удивительные качества и благотворно влияет на организм человека.

Очистка с помощью шунгита.

Шунгит-древнейший углеродосодержащий минерал на планете. Добывают этот камень в Карелии. Об удивительных свойствах шунгита было известно в России очень давно, только называли его «аспидный камень». По приказу Петра I каждый его солдат был обязан носить с собой в походном ранце «аспидный камень», чтобы опуская в котелок с водой эти каменные кусочки, получить обеззараженную воду.

Шунгит- очищает воду от хлорорганических соединений, избытка меди, марганца, железа, нитратов и нитритов, полностью — от яиц гельминтов, убирает из воды мутность, привкусы, запахи, полностью обеззараживает воду.

В то же время он может насытить воду различными макро- и микроэлементами до концентрации, оптимальной для человеческого организма.

Очищение воды с применением горного кварца.

Самый простой, обычный и знакомый пример кварца — это песок. В чистом виде кварц бесцветен или имеет белую окраску. Кварц не растворяется в воде.

Метод настаивания воды на кварце пришел из далекого Тибета. Ему более 3000 лет. Это самый древний, простой и самый эффективный способ очистки воды. Кварц очищает воду от соединений металлов, радионуклидов, различных вредных примесей. Кварцевая вода облегчает транспорт питательных веществ непосредственно в клетки и выведение из организмов токсинов.

Народные средства для очистки воды так же имеют место быть: очищение гроздью рябины, очищение корой ивы, йодом, крапивой и др.

III Эксперимент состоит из трёх этапов

1этап- очищение воды разными способами

Цель: Показать различные способы очистки водопроводной воды

Оборудование : водопроводная вода, емкости для воды, два вида фильтров, активированный уголь, чайник для кипячения воды, морозильная камера, серебряная ложка, кремний, шунгит, горный кварц

Тест1 .Фильтрование при помощи фильтра кувшина. (Приложение I )

Я налила в стакан воду, профильтрованную с помощью кувшина

Тест2.Фильтрование с помощью встроенного фильтра.(Приложение I)

Налила в стакан воду из фильтра. Сняла показания с помощью приборов.

Тест 3.Активированный уголь для очистки воды.(Приложение I)

Таблетки активированного угля, штук пять, я завернула в марлю и опустила в емкость с водой. Поставила в прохладное место и подождала 10- 12 часов. Вода должна обязательно находиться в прохладном помещении, иначе уголь не только не обезвредит воду, а наоборот, будет способствовать размножению бактерий.

Тест 4.Кипячение (Приложение II)

Я налила в сосуд воды и прокипятила не менее 10-15 минут. При этом процесс сопровождается выделением пара.

Тест 5.Отстаивание (Приложение II)

Для очищения воды этим способом я налила воду в емкость и оставила примерно на 6-7 часов, не закрывая крышкой. Впервые З-4 часа из воды испарятся летучие примеси такие как хлор и аммиак, а в последующие 2-3 часа - осядут соли тяжелых металлов. Затем осторожно слила¾ воды в чистую емкость, остальное вылила..

Тест 6.Замораживание воды (Приложение II )

Для того, чтобы приготовить талую воду мне нужно было:

Взять большую посуду и налить туда воды, не доходя до ее краев примерно сантиметр;

Эту посуду оставила в морозилке на 4-5 часов. Необходимо, чтобы замерзла хотя бы часть этой воды;

Когда половина воды в посудине замерзла, я разбила, образовавшийся сверху лед и слила воду со дна. Пить и использовать для приготовления пищи можно только лед. Причем только прозрачные его части. В остальных частях скопились вредные вещества, поэтому они непригодны для питья.

Метод рассчитан на то, что первой в посудине замерзает именно чистая часть воды. А вредные вещества в свою очередь оседают на дно посуды, их я успешно их сливаю.

Тест 7.Очищение воды при помощи серебра (Приложение III)

Я набрала в большую емкость воду и положила на дно серебряный предмет - ложку. К утру ионы серебра очистят воду не хуже любого фильтра.

Тест 8.Очистка воды кремнием (Приложение III )

Перед первым применением кремень необходимо промыть. Я поместила камни в емкость и залила водой. Накрыла марлей и убрала в затемнённое место, подальше от солнечного света и настаивала 3 дня. После этого воду можно употреблять. По мере расхода оставлять часть воды (на уровне камешков), доливать и настаивать уже 8-10 часов, так постоянно 6-8 месяцев.

Тест 9.Очистка с помощью шунгита (Приложение III)

Чтобы очисть воду при помощи шунгита, для начала я промыла камни проточной водой. Залила минералы водой из-под крана из расчета 150гр. на 2-3 литра. Настаивала 3 дня. По мере расхода воду доливать и настаивать уже 8-10 часов. Промывать шунгит 1 раз в неделю. Такая вода пригодна не только для питья, но также для приготовления пищи, заваривания чая и много другого.

Тест 10.Очищение воды с применением горного кварца(Приложение IV )

Я промыла кварц в холодной проточной воде, затем залила их водой из расчета 200 грамм камней на 3 литра воды. Необходимо настоять воду в течение трех дней и употреблять в чистом виде, по мере расходования воды можно ее подливать в емкость. Раз в неделю желательно вынимать камни и промывать их от образовавшегося налета.

2 этап - измерение воды TDS-метр

TDS-метр служит для оценки качества питьевой воды. Он показывает количество взвешенных в воде неорганических примесей, в основном солей различных металлов. Отсюда второе название - солемер. В быту применяется для определения качества воды из-под крана.

Цель : опытным путём показать наличие солей различных металлов

Оборудование : приборTDS-метр, 10 проб очищенной воды

Я налила чистый стакан очищенную воду. Сняла защитный колпачок с прибора. Нажала кнопку "ON" для включения дисплея. Погрузила датчик прибора в воду и подождала примерно 10 секунд. Сняла показания с дисплея. Занесла результаты в таблицу и сравнила с водопроводной водой.

Показатели водопроводной воды

Вывод : По показаниям TDS-метра наименьшее содержание солей в воде, очищенной шунгитом.

3 этап-измерение воды электролизёром

Электролизёр предназначен для проверки воды на содержание примесей и микроэлементов. С помощью электролизёра можно наглядно увидеть не только присутствие тех или иных микроэлементов, но и по интенсивности окрашивания воды определить их количество. Чем интенсивнее цвет, получаемый при опыте, тем выше концентрация веществ в воде. Оптимальный цвет для чистой и полезной воды это от светло - жёлтого до оранжевого. Он говорит о присутствии в воде полезных микроэлементов, таких как кальций, натрий, калий, фтор и т.д. в нужной концентрации, переизбыток этих микроэлементов окрасит воду в огненно красный цвет. Превышение допустимой нормы вредных и опасных микроэлементов, таких как кадмий, свинец, мышьяк, никель, хром, ртуть и т.д. окрашивает в воду в зелёный, синий и чёрный цвет с различными оттенками в зависимости от концентрации этих веществ.

Цель: опытным путем показать содержание примесей в воде

Оборудование: прибор электролизёр, 10 проб очищенной воды.

Для проведения эксперимента я подготовила два прозрачных стакана для воды емкостью 100-500 мл. Поставила их на столе рядом. Налила воду. Поместила электролизёр в стакан, а затем включила питание. Нажала кнопку включения ("on") и выполнила проверку в течение 30 секунд, затем выключила устройство. Таким образом, я протестировала очищенную мной воду. Результаты занесла в таблицу и сравнила с водопроводной водой.

Показатели водопроводной воды

Вывод: По результатам измерения наименьшее количество содержания солей в воде очищенной серебром и в замороженной воде.

Заключение.

В ходе проведенной исследовательской работы выдвинутая мной гипотеза подтвердилась. При выполнении работы были изучены и опробованы различные способы очистки водопроводной воды (фильтрование, кипячение, отстаивание, замораживание, насыщение ионами кремния, очистка серебром и др.) На основе экспериментов я сделала вывод, что в домашних условиях действительно можно очистить воду с минимальными затратами. Оценивая различные способы очистки воды можно сделать следующий вывод: наиболее эффективным способом является очистка кремнием, шунгитом, кварцем, фильтрованная встроенным фильтром. Наиболее практичным методом оказалось замораживанием и отстаиванием. В своей работе я поделилась личным опытом определения качества питьевой воды в домашних условиях.

Библиография

В.П. Ситников Г.П. Шалаева «Кто есть кто в мире природы» Полиграфиздат, 2011(с.5-6)

А.Е. Чижевский Детская энциклопедия «Я познаю мир: Экология» 2001 г. (с. 118-119)

Экологическая азбука для детей и подростков. Издательство МНЭПУ Москва 1995 г. (с 92)

Миклашевский Г. С. Чистая вода. Бытовые фильтры. - СПб: Арлит, 2000.

Новейший полный справочник школьника: 5-11 классы: в 2-х т.: Биология; Химия; География. - М.: Эксмо, 2009.(494 с.)

Энциклопедия для детей. Экология. Москва Аванта 2001(324с.)

Э. Михеевой "Целительские свойства кремния" С - П, 2002(15с.)

Кибардин Геннадий «Шунгит: Природный целитель» Эксмо 2012(38 с.)

Шубников А. В. «Кварц и его применение» 2012г.(9с.)

Водопроводная вода

Встроенный фильтр

Кипячение

Отстаивание

Замораживание

Очищение серебром

Очищение кремнием

Очищение шунгитом

Очищение горным кварцем