Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» 2013 Естественные науки (от 14 до 17 лет) «совершенствование технологий очистки водопроводной воды природными материалами с целью повышения ее качества»
Скачать 276.56 Kb.
|
Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» - 2013 Естественные науки (от 14 до 17 лет) «СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ОЧИСТКИ ВОДОПРОВОДНОЙ ВОДЫ ПРИРОДНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЕЕ КАЧЕСТВА » Совалкова Любовь, 16 лет ученица 10-го класса Руководитель работы: Некрасова Светлана Марьяновна, преподаватель химии, МБОУ СОШ № 4 г. Онеги Архангельской области 2013 г. Содержание. Введение………………………………………………………………………………3-41. Основная часть. 1.1.Влияние на организм человека загрязненной воды …………………..……… 4 1.2.Основные компоненты загрязнения воды………………………….……………4-5 1.3. Способы очистки водопроводной воды………...………………………………5-6 1.4. История открытия целебного действия шунгита………………..………..……6-71.5. Структура шунгита………………………………………………………………7-82. Экспериментальная часть работы. 2.1. Методика проведения эксперимента……………………………………............8-10 2.1.1. Методика приготовления шунгитовой воды………………………………….8 2.1.2. Методика определения качества водопроводной воды методами химического анализа…………………………………………………………………...8-10 2.1.3. Результаты проведенного эксперимента……………………………………….10-12 3. Заключение……………………………………………………………………………12-13 3.1 Выводы по проведенной работе…………………………………………………….12 3.2 Рекомендации по проблеме исследования………………………………………….13 4. Список источников ……………………………………………………………14 5. Приложения……………………………………………………………………………..15 5.1 Приложение 5.1 Влияние загрязнений воды на организм человека……………....15 Вода относится к самым важным химическим веществам, распространенным на нашей планете. Больше половины всего земного шара составляют моря и океаны. Кроме того на поверхности земли есть 20 % твердой воды в ледниках. Вода необходима для проведения большей части технологических процессов. Климат нашей планеты определяется именно водой. Вода – минерал, который обеспечивает на Земле существование всех живых организмов. Мы используем ее не только для приготовления пищи, но и для различных бытовых нужд. Мы постоянно используем воду «из – под крана», не задумываясь о ее качестве и безопасности для нашего организма. А ведь многие ученые напрямую связывают здоровье человека с качеством питьевой воды. [1].По данным лаборатории питьевого водоснабжения НИИ экологии человека и окружающей среды РАМН, 90% водопроводных сетей подают в дома воду, которая не отвечает ГОСТам. Достаточно часто причинами плохого качества воды являются:
Таким образом, несмотря на огромный выбор различных фильтров для воды, вопрос о поиске способа улучшения качества водопроводной воды по-прежнему остается актуальным. Цель работы: проанализировать способность природного минерала (на примере шунгита) улучшить качество водопроводной воды. Задачи работы:
Объект исследования: водопроводная вода Предмет исследования: влияние природного материала (шунгита) на качество водопроводной воды. Новизна работы: данные по изучению влияния шунгита на качество водопроводной воды в достаточной мере отсутствуют. Методы работы: экспериментальный, сбор информации по данной теме, анализ полученных данных. Гипотеза: в отличие от искусственных фильтров, природный шунгит способен длительное время сохранять бактерицидную, сорбционную, каталитическую активность, поэтому является отличным материалом для очистки водопроводной воды. 1. Основная часть. 1.1. Влияние на организм человека загрязненной воды. В таблице показаны виды загрязнений, встречающихся в воде, а также представлены заболевания, которые вызываются такой водой. (Приложение1). По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) вода содержит около 13 тысяч потенциальных токсичных элементов. [3]. Более 80% всех заболеваний передаётся именно благодаря воде. Ежегодно на планете от таких заболеваний умирают более 25 млн. человек. Следовательно, вода низкого качества - важный фактор для жизни и здоровья человека. Эксперты Всемирной организации здравоохранения доказали, что многих смертей и болезней можно избежать, если население будет использовать качественную питьевую воду. 1.2. Основные компоненты загрязнения воды. Показатели качества питьевой воды делят на группы: органолептические (цветность, привкус, запах, мутность); химические; микробиологические. Цветность воды объясняется наличием комплексных соединений железа в воде. Запах придают летучие вещества, которые попадают в нее со сточными водами. Мутность определяется наличием мелкодисперсных примесей. Привкус питьевой воды возможен из-за наличия в ней органических веществ растительного происхождения. В практике оценки качества воды используются следующие характеристики: [4]. 1. Содержание солей (в пересчете на гидрокарбонат кальция). 2. Щелочность воды. 3. Окисляемость. 4. Жесткость воды. Для питьевых целей применяют воду средней жесткости, для промышленных нужд - мягкую воду. 1.3. Способы очистки водопроводной воды. Для того чтобы выбрать методику очистки водопроводной воды, необходимо знать ее качественный и количественный состав. Существует множество современных способов очистки водопроводной воды. Их можно условно разделить на две группы: очистка без использования фильтров и очистка с использованием фильтров. Очистка воды без использования фильтров более доступна, но менее эффективна. К наиболее распространенным способам очистки относятся: кипячение; отстаивание; вымораживание. Универсальный метод очистки можно встретить только в рекламе. Чаще всего при промышленной очистке водопроводной воды применяются следующие методы: озонирование, ультрафильтрация, обратноосмотическая фильтрация, ионообменные способы очистки, озонокаталитические фильтры, селективная очистка воды. Основной особенностью всех фильтрующих материалов является использование селективных катализаторов. [5]. Главная функция таких катализаторов - превращение выводимых из воды химических соединений в труднорастворимую форму, которую улавливают на механическом фильтре в виде дисперсных частиц. Фильтрующие катализаторы и материалы используются для очистки водопроводной воды в строгих сочетаниях, причем в одном фильтре. Удельный вес применяемых материалов разный. При взрыхлении они автоматически расслаиваются по слоям. Высокие скорости процесса фильтрации дают возможность уменьшить количество фильтровального оборудования в 1,5-2 раза. Для индивидуального обеззараживания водопроводной воды используются природные материалы, которые обладают очень высокими бактерицидными свойствами. Такие материалы обеспечивают через 15-30 минут после их применения обеззараживание водопроводной воды. Одним из таких материалом является и природный шунгит. Шунгит – это универсальный сорбент. Шунгит на своей поверхности абсорбирует до 95% загрязнителей, полностью убирает мутность, обеззараживает воду, при этом убивает холерный вибрион, кишечные палочки. Шунгит из воды полностью удаляет коллоидное железо водопроводных труб, осаждает соли тяжелых металлов, нефтепродукты, пестициды, радионуклиды, фенолы, нитраты, диоксиды, хлорорганические соединения, аммиак. Он насыщает воду солями кальция и магния, а также микро- и макроэлементами до нужных для организма человека концентраций. Шунгит обеззараживает воду без использования хлорирования или ультрафиолетового облучения. А также, данная порода придает воде уникальные целебные свойства и существенно улучшает вкусовые качества воды. В лаборатории профилактики и лечения раневой инфекции Санкт-Петербургского НИИТО им.Р.Р. Вердена [4] было проведено исследование по микробиологическим показателям бактерицидных свойств водного настоя на основе шунгитовой пыли. Было установлено, что вода, которая настаивалась на шунгите 24 часа, обладала ярко выраженной бактерицидной активностью. Мы считаем, что эффективным способом обеззараживания водопроводной воды является именно применение шунгита. Промышленное производство фильтров на основе шунгита было начато в 90-х годах прошлого века. Проведено за это время не одно исследование, посвященное влиянию шунгитовой воды на организм человека. Для очистки от нефтепродуктов низкоконцентрированных растворов сточных вод весьма перспективен сорбционный метод с применением разнообразных естественных и искусственных сорбентов. С учетом дороговизны и дефицитности актированных углей, проводят в настоящее время исследования по использованию в качестве сорбентов иных углеродных материалов: торфов, природных термоуглей, высокозольных сланцев, коксов и полукоксов. С этой точки зрения полезной и целесообразной является оценка возможностей применения в качестве адсорбентов углеродсодержащих шунгитовых пород, весьма распространенных в Карелии. [3] Они в себе сочетают свойства синтетических и минеральных сорбентов. Последние исследования Комиссии по экологической безопасности США доказали, что при хлорировании воды нельзя использовать фильтры с сорбентом - активированным углем. Такие приборы выделяют в воду пыль активированного угля. При кипячении образуется диоксин – яд, который оказывает воздействие на организм на генетическом уровне. [6] При применении шунгитовых фильтров этого не происходит. Кроме того шунгитовые фильтры выгодно отличаются долговечностью. Достаточно фильтрующую засыпку промыть один раз в год раствором питьевой соды, и фильтр можно снова использовать. После очистки шунгитовый фильтр не теряет своих свойств. 1.4. История изучения лечебного действия шунгита. Первое упоминание о целебных свойствах шунгита следует отнести к началу XVII века. Связано оно с именем ссыльной инокини Ксении Романовой, матери царя Михаила Федоровича. Исторические источники свидетельствуют, что боярыня Ксения, сосланная в Толвуйский монастырь Борисом Годуновым, была тяжело больна. [6] По советам местных жителей, она каждый день пила аоду из шунгитового источника, и вскоре выздоровела. В 1714 году Петр I в Заонежье узнав от одного из своих рабочих о существовании такого чудесного источника, приказал изучить родник, выходящий из –под черных залежей шунгита. Убедившись в лечебных свойствах такой воды, Петр I в карельском Заонежье начал строительство первого в России курорта - «Марциальные воды». Петр I приказал всем солдатам с собой в военных походах носить кусочек шунгита. Опуская в котелки кусочки шунгита, воины пили обеззараженную воду. Единственное месторождение шунгитовых пород – Зажогинское - расположено в Медвежьегорском районе Республики Карелия, примерно в 5 км от Онежского озера. Составляют шунгитные запасы Зажогинского месторождения - 35 млн тон. Производственная мощность предприятия по добыче и переработке шунгита - 200 тыс. тонн в год. В 90-х годах XX века были обнаружены в составе шунгита особые молекулярные соединений - фуллерены, которые определили широкий диапазон лечебных свойств шунгита. 1.5. Молекулярная структура шунгита. Уникальные свойства шунгита можно объяснить необычной структурой молекул. Выяснилось, что есть четвертая, особая форма существования углерода – это фуллерен. [3] Он представляет собой полое внутри шарообразное молекулярное соединение, состоящее из 60-70 атомов углерода. В 1996 году была присуждена Нобелевская премия по химии профессору Роберту Ф. Керл, Jr , профессору Сэру Гарольду Крото и профессору Ричарду Е. Смолли за открытие фуллеренов. Шунгит - единственный минерал, содержащий фуллерены. Самый симметричный и более полно изученный представитель семейства фуллеренов — 60-тиуглеродный фуллерен (C60). В нем углеродные атомы образуют многогранник, состоящий из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников и напоминающий по форме футбольный мяч. Каждый атом углерода в молекуле C60 находится в вершинах двух шестиугольников и одного пятиугольника и принципиально неотличим от других атомов углерода. Атомы углерода, образующие сферу, связаны между собой сильной ковалентной связью. Толщина сферической оболочки 0,1 нм, радиус молекулы С60 0,357 нм. Длина связи С—С в пятиугольнике - 0,143 нм, в шестиугольнике – 0,139 нм. Благодаря своему сетчато-шарообразному строению фуллерены оказались отличными наполнителями и идеальной смазкой. Именно наличие в составе шунгита фуллеренов является особенностью структуры этого горного минерала. Благодаря уникальной структуре, активной в окислительно-восстановительных реакциях и обладающей каталитическими и сорбционными свойствами, шунгит широко применим, решает проблемы, связанные с очисткой воды. Шунгит обладает биологической активностью, каталитическими, сорбционными, бактерицидными свойствами, способностью нейтрализовать и поглощать электромагнитные излучения высоких частот. 2. Экспериментальная часть работы. 2.1 Методика проведения эксперимента. 2.1.1.Методика приготовления шунгитовой воды.
Для проведения эксперимента мы изготовили свой шунгитовый фильтр, провели с ним в ходе работы ряд испытаний. 2.1.2. Методика определения качества водопроводной воды методами химического анализа. Определение рН водопроводной воды. Значение рН воды хозяйственного, питьевого, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6,5-8,5. Оценивание проводится с помощью современного pH-метра. Определение жесткости проб водопроводной воды. ГОСТ Р 52407-2005 1. В колбу вносим 100 мл отфильтрованной испытуемой воды. Затем прибавляем 5 мл буферного раствора, 5-7 капель индикатора или приблизительно 0,1 г сухой смеси индикатора хромоген-черного с сухим хлористым натрием и титруем при сильном взбалтывании 0,05 н раствором трилона Б до изменения окраски в эквивалентной точке (окраска должна быть синей с зеленоватым оттенком). Обработка результатов. Жесткость воды находится по следующей формуле: Х=v*0,05* К *1000/V, где v- количество раствора трилона Б, израсходованное на титрование, мл. К- поправочный коэффициент к нормальности раствора трилона Б, V- объем воды, взятый для определения, мл. Определение содержания СI- в водопроводной воде титрованием азотнокислого серебра. ГОСТ 18826-73 1. Берем 100 мл испытуемой воды. Без разбавления определяем хлориды в концентрации до 100 мг/л. Пробу воды вносим в две конических колбы и прибавляем по 1 мл раствора хромовокислого калия. Одну пробу титруем раствором AgNO3 до появления слабо-оранжевого оттенка, вторую пробу используем в качестве контрольной пробы. Обработка результатов. Содержание СI- иона (Х) в мг/л вычисляют по формуле Х=v*K*g*1000/V, где V-количество азотнокислого серебра, израсходованное на титрование, мл; К - поправочный коэффициент к титру раствора нитрата серебра; g- количество СI-, соответствующее 1 мл раствора азотнокислого серебра, мг; g =0, 5 V-объем пробы, взятый для определения, мл Качественное определение SO42- в водопроводной воде. ГОСТ 4389-72 В колориметрическую пробирку диаметром 14-15 мм наливают 10 см3 исследуемой воды, добавляют 0,5 см3соляной кислоты (1:5). Одновременно готовят стандартную шкалу. Для этого в такие же пробирки наливают 2, 4, 8 см3 рабочего раствора сернокислого калия и 1,6; 3,2; 6,4 см3 основного раствора K2SO4и доводят дистиллированной водой до 10 см3, получая, таким образом, стандартную шкалу с содержанием: 10, 20, 40, 80, 160, 320 мг/дм3сульфат иона. Прибавляют в каждую пробирку по 0,5 см3 соляной кислоты (1:5), затем в исследуемую воду и образцовые растворы по 2 см35 %-го раствора хлористого бария, закрывают пробками, перемешивают и сравнивают со стандартной шкалой. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» 2012 Естественные науки (от 8 до 10 лет) «Бегишевская средняя общеобразовательная школа имени Мансура Хасановича Хасанова» | | Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» 2013 Точные науки (от... Цель работы: Исследование развития криптографии и способов применения шифров в деятельности человека |
| Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» 2013 Естественные науки... Охватывает все разделы курса «Русский язык». Основное внимание уделяется грамматике, орфографии и пунктуации в их взаимодействии.... | | Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» 2012 Точные науки (от 11 до 13 лет) «Высота светил» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» Естественные науки (от... Цель: создание творческой и психолого-педагогической среды для развития инновационного педагога, осуществляющего деятельность по... | | Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» 2013 Точные науки (от... Оформление и оборудование: картинки и плакаты о спорте, здоровье, шары, игровое поле для игры „Крестики нолики”, музыка, задания... |
| Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» 2012 Гуманитарные науки... Закон РФ от 10. 06. 1993 n 5154-1 "О стандартизации" утратил силу в связи с принятием Федерального закона от 27. 12. 2002 n 184-фз... | | Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» 2012 Гуманитарные науки... Муниципальное бюджетное дошкольное образовательное учреждение «Детский сад комбинированного вида №48 «Журавлик» |
| Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» 2013 Гуманитарные науки... Цель: создание творческой и психолого-педагогической среды для развития инновационного педагога, осуществляющего деятельность по... | | Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» 2012 Гуманитарные науки... Развивать интерес к предмету, умение логически излагать свои мысли, развивать коммуникативные навыки при работе в группах |
| Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» Модель лексико-семантического поля fashion (на материале журналов Cosmopolitan и Glamour начала XXI века) | | Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» Приложение. Соответствие своих способностей и соответствующие им типам профессий |
| Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» Россия, Краснодарский край, г. Новороссийск, ст. Раевская, муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная... | | Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» Проектно-исследовательская работа «Права и обязанности ребенка в сказочных произведениях» подготовлена ученицей 6 «А» класса средней... |
| Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» Известно, что молодёжь, общаясь с иностранцами, сталкивается с трудностями в общении из-за непонимания ряда слов, с которыми им не... | | Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» С самого раннего детства, как только мы начинаем осознавать себя, мама читает нам сказки. Сначала это русские народные сказки, затем... |
