Антиплагиат

Областной конкурс водных проектов старшеклассников
Очистка водопроводной воды различными фильтрами
Выполнена ученицей «8а» класса
муниципального бюджетного образовательного
учреждения
«Средняя общеобразовательная школа № 4 г.
Онеги»
Мызенко Любовью Павловной
Научный руководитель – учитель
муниципального образовательного учреждения
«Средняя общеобразовательная школа №4 г.
Онеги»
Некрасова Светлана Марьяновна
г. Онега, 2015
2
Содержание.
Введение………………………………………………………………………………стр.3
1.

Основная часть.
1.1.Влияние на организм человека загрязненной воды …………………..……… стр.4
1.2. Основные компоненты загрязнения воды………………………….…………...^[1]

стр.4
1.3. История открытия целебного действия шунгита ………...……………………стр.5
1.4 Характеристика угольных фильтров…………………………………………….стр.5
2. Экспериментальная часть работы.
2.1. Актуальность работы……………………………………………………………..стр.6
2.2. Фильтры

для проведения эксперимента

……………………………………........стр.7
2.2.1.

Методика приготовления шунгитовой воды…………………………………. стр.7
2.2.2. Методика определения качества водопроводной воды методами
химического анализа^[1]

…………………………………………………………………..стр.8
2.2.3.

Результаты проведенного эксперимента………………………………………^[1]

стр.9
3. Заключение………………………………………………………………………….стр.12
3.1

Выводы по проведенной работе…………………………………………………. стр.12
3.2 Рекомендации по проблеме исследования……………………………………… стр.12
3.3 Перспективы по проблеме исследования………………………………………..^[1]

стр.12
4. Библиографический список………………………………………………………..стр.13
5.

Приложения……………………………………………………………………….
5.1 Приложение1. Влияние загрязнений воды на организм человека…………..... стр.14
3
Введение.
Вода относится к самым важным химическим веществам, распространенным на нашей
планете. ^[1]

Она содержится в морях, океанах, ледниках, необходима для осуществления
многих технологических процессов. [3]. Вода – минерал, обеспечивающий существование
на нашей планете всех живых организмов. Используя водопроводную воду, далеко не
всегда мы задумываемся о ее безопасности. Ученые доказали взаимосвязь между
качеством водопроводной воды и здоровьем человека. [1].

По данным лаборатории
питьевого водоснабжения НИИ экологии человека и окружающей среды РАМН, около
90% водопроводных сетей подают в дома воду, которая не отвечает ГОСТам.
^[1]

Среди проблем, которые характерны для водопроводной воды, выделяют:
повышенную жесткость, неприятный привкус, наличие бактерий, присутствие
механических частиц, радионуклидов, пестицидов.
Первыми системами очистки воды считают приспособления древних китайцев -
тростинки камыша, пропитанные коагулянтом. Помешивая такой тростинкой воду,
различные примеси, в частности, глиняная муть, слеплялись и выпадали в осадок, вода
становилась чище. В настоящее время производители фильтров для воды предлагают
множество вариантов, но как правильно сделать выбор фильтра? Вопросы, связанные с
поиском эффективных способов очистки водопроводной воды, остаются актуальными,
заслуживающими детального анализа и рассмотрения.
Цель работы:
сравнить эффективность очистки водопроводной воды самодельным шунгитовым и
готовым угольным фильтрами.
Задачи работы:
изучить основные загрязнения водопроводной воды;
проанализировать влияние

некачественной воды на здоровье человека;
исследовать несколько образцов водопроводной воды на содержание Cl
; SO4
2;
^[1]

жесткость воды
изготовить шунгитовый фильтр для очистки водопроводной воды;
изучить целесообразность применения шунгита, угля для очистки водопроводной
воды;
4
провести сравнительный анализ эффективности угольного и шунгитового
фильтров;
сделать

выводы и результаты по проведенному эксперименту
Объект исследования: водопроводная вода
Предмет исследования: влияние угля и природного шунгита на качество водопроводной
воды.
Новизна работы: данные по ^[1]

сравнению эффективности действия угольного и
шунгитового фильтров в

достаточной мере отсутствуют.
Методы работы: экспериментальный, сбор информации по данной теме, анализ
полученных данных.
Гипотеза: ^[1]

фильтр, созданный на основе шунгита,

способен длительное время сохранять
бактерицидную, сорбционную, каталитическую активность, поэтому является лучшим
(чем уголь) материалом для очистки водопроводной воды.
1. Основная часть.
1.1. Влияние на организм человека загрязненной воды.
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. Вода низкого качества - фактор риска для жизни и здоровья
человека. Эксперты Всемирной организации здравоохранения доказали, что многих
смертей и болезней можно избежать, если население будет использовать качественную
питьевую воду. ( Приложение 1)
1.2. Основные компоненты загрязнения воды.
Все показатели качества питьевой воды подразделяют на группы: органолептические
(цветность, привкус, запах, мутность); химические; и микробиологические. ^[1]

Наличие
комплексных соединений железа придает воде цвет. Летучие вещества, попадающие со
сточными водами, предопределяют запах воды. Мелкодисперсные примеси влияют на
мутность воды. Содержание в воде органических веществ приводит к появлению
специфического привкуса.
При оценке

качества питьевой воды применяют следующие характеристики: [4].
5
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. ^[1]

История изучения лечебного действия шунгита.
Впервые целебные свойства шунгита были определены в XVII веке. Согласно
историческим источникам, боярыня Ксения, которую сослал в Толвуйский монастырь
Борис Годунов,

была тяжело больна. [6] Следуя советам местных жителей, она пила
каждый день воду из шунгитового источника, и выздоровела. В 1714 году Петр I в
Заонежье, узнав о ^[1]

существовании чудесного шунгитового

источника, приказал изучить
родник, который выходил из – под черных залежей шунгита. ^[1]

Получив доказательство
лечебным свойствам шунгитового источника, Петр I в начал карельском Заонежье
строительство курорта - «Марциальные воды» (первый в России курорт). По приказу
Петра I все солдаты, идущие в военный поход, с собой брали кусок шунгита. Шунгит
опускали в котелок с водой, потом пили обеззараженную воду. В 90-х

годах ХХ века были
обнаружены в составе шунгита особые молекулярные соединения - фуллерены, которые
определили широкий диапазон лечебных свойств шунгита.
1.4 ^[1]

Характеристика угольных фильтров.
Много веков назад люди использовали древесный уголь для очистки питьевой воды.
Однажды питекантроп Адам чистил костёр от мусора, и выкинул уголь в ближайшую
«вонючую» лужу. Адам заметил, что запах от лужи уменьшился, а прозрачность воды
повысилась. [4] Вместе с развитием цивилизации совершенствовались методы
применения угольных фильтров. В настоящее время бытовая и промышленная очистка
воды основана на применении активированного угля. Основным отличием
активированного угля является существенное количество пор, нехарактерных для
обычного древесного угля.
Очищение воды активированным углем основано на адсорбции органических соединений,
растворенных в воде газов и других веществ. Особенностью активированного угля,
используемого в угольных фильтрах, является существенная удельная поверхность на
6
единицу массы вещества. Многочисленные поры увеличивают в сотни раз площадь
контакта, достаточно 1 грамма адсорбента для очистки 1,5 квадратных метров.
В структуре активированного угля содержится положительного заряженный углерод,
взаимодействуя с противоположно заряженными частицами (примесями), происходит
образование соединений, которые обеспечивают удаление загрязнителей из воды.
Абсорбционные угольные фильтры позволяют достигать следующих результатов:
- улучшать вкусовые характеристики питьевой воды;
- снижать цветность и мутность;
- удалять различные органические примеси;
- удалять из питьевой воды хлор
Вода направляется через угольный фильтр, проходит через поры, и частицы
загрязнителей, содержащиеся в воде, задерживаются в этих порах. Более мелкие частицы
остаются в порах маленького размера, которые имеет вещество с высокой фильтрующей
способностью. [2] Через некоторый промежуток времени количество осевших частиц
возрастает, они перекрывают поры материала. Это является сигналом для замены
угольного фильтра. Любой угольный фильтр для очистки водопроводной воды обладает
положительными характеристиками:
- длительным эксплуатационным периодом (около 1-2 лет);
- высокой эффективностью удаления цветности, мутности, запахов;
- простотой эксплуатации;
- разумной стоимостью фильтрующего материала
2. Экспериментальная часть.
2.1. Актуальность работы.

Для того чтобы выбрать методику очистки водопроводной воды, необходимо знать ее
качественный и количественный состав. ^[1]

Есть много разных способов очистки
водопроводной вод. Всех их подразделяют на очистку с применением фильтра, и очистку
без фильтра. Среди самых распространенных способов очистки воды можно упомянуть:
отстаивание, кипячение, озонирование, вымораживание. При промышленной очистке
водопроводной воды используют: селективную очистку, озонокаталитические методы,
обратноосмотическую фильтрацию, ультрафильтрацию.[5]. Основной функцией всех
промышленных катализаторов является превращение химических соединений в
труднорастворимые соединения, которые легко улавливаются механическими фильтрами.
Фильтрующие катализаторы и материалы применяются для очистки водопроводной воды
7
в определенных комбинациях. В процессе рыхления они расслаиваются. Высокая
скорость фильтрации гарантирует снижение применения

фильтровального оборудования в
2 раза. Для обеззараживания водопроводной воды в ^[1]

домашних условиях можно
воспользоваться природными материалами, имеющими бактерицидные свойства. Среди
таких материалов можно выделить шунгит и уголь. Шунгит является универсальным
сорбентом, так как на его поверхности адсорбируется порядка 95 % всех загрязнителей.
Шунгит убирает мутность, обеззараживает воду, уничтожает холерный вибрион, а также
кишечные палочки,

коллоидное железо водопроводных труб, осаждает соли тяжелых
металлов, ^[1]

пестициды, нефтепродукты, фенолы, радионуклиды, хлорорганические
соединения, нитраты, диоксиды, аммиак. Кроме того шунгит насыщает воду
соединениями кальция и магния, микро- и макроэлементами в тех концентрациях,
которые нужны человеку. 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. ^[1]

Результаты эксперимента показали, что вода, настаиваемая на шунгите
24 часа, имела ярко выраженную бактерицидную активность. Для очистки водопроводной
воды весьма перспективен сорбционный метод с применением угольных и шунгитовых
сорбентов. Так как активированный уголь считается дорогостоящим сорбентом, шунгит
станет ему отличной «бюджетной» альтернативой.

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. [3] При кипячении образуется диоксин – яд, который
оказывает ^[1]

негативное воздействие на человеческий организм на генетическом уровне.
Подобной проблемы нет у шунгитовых фильтров, к тому же они имеют продолжительный
эксплуатационный период. Фильтрующая шунгитовая засыпка промывается раствором
питьевой соды один раз в год, и фильтр снова готов к применению (сохраняются все
свойства). Сравнение характеристик угля и шунгита – сорбентов, используемых для
очистки водопроводной воды, показало, что более целесообразным будет использовать
именно шунгитовые породы, распространенные в Карелии, поскольку они в себе сочетают
характеристики минеральные и синтетические сорбенты. [3]
2.2.

Методика проведения эксперимента.
2.2.1. Фильтры для проведения эксперимента.
1. ^[1]

Щебень шунгита (30 г) промыли проточной водой.
8
2.

Для проведения эксперимента мы изготовили свой шунгитовый фильтр. ^[1]

Для этого
поместили шунгит в фильтровальную коробку домашнего фильтра, предварительно
извлекли оттуда отработанный уголь.
3. Воду, пропущенную через шунгитовый фильтр, использовали для приготовления пищи.
4.

Через 6 месяцев после начала применения шунгита, промываем содовым раствором, и
снова используем в качестве фильтра.
5. Для ^[1]

анализа характеристик активированного угля, воспользовались бытовым фильтром
промышленного изготовления.
2.2.2.

. 54
2,2 100 1,1 1,21
7
2,2 100 1,1 1,21
2,2 100 1,1 1,21

среднее значение 1,1 1,21
2
пр. Ленина, д. 182,
кв. 45
2,2 100 0,9 0,99
7
2,2 100 1 1,1
2,2 100 1 1,1
среднее значение 0,97 1,063
3
пр. Красных
Курсантов, д. 18/7,
кв^[1]

. 130
2,2 100 1,1 1,21
7
2,2 100 1,1 1,21
2,2 100 1 1,1
10

среднее значение 1,067 1,17
Таблица 3. Определение общей жесткости проб после шунгитового фильтра.
№ п/п Пробы воды Поправочный
коэффициент
Объем
воды,
мл
Количество
израсходованного
трилона Б, мл
Жесткость
воды,
мг*экв/л
Норматив
жесткости,
мг*экв/л
1
пр. Ленина, д. 198,
кв^[1]

. 54
2,2 100 0,9 0,99
7
2,2 100 1,0 1,1
2,2 100 1,0 1,1

среднее значение 0,97 1,06
2
пр. Ленина, д. 182,
кв. 45
2,2 100 0,9 0,99
7
2,2 100 1,0 1,1
2,2 100 0,9 0,99
среднее значение 0,93 1,03
3
пр. Красных
Курсантов, д. 18/7,
кв^[1]

. 130
2,2 100 1,0 1,1
7
2,2 100 1,1 1,21
2,2 100 1,0 1,1

среднее значение 1,0 1,14
Вывод: общая жесткость взятых образцов водопроводной воды стала меньше после
применения шунгитового самодельного фильтра.
Таблица 4. Определение общей жесткости проб после угольного фильтра.
№ п/п Пробы воды Поправочный
коэффициент
Объем
воды,
мл
Количество
израсходованного
трилона Б, мл
Жесткость
воды,
мг*экв/л
Норматив
жесткости,
мг*экв/л
1
пр. Ленина, д. 198,
кв^[1]

. 54
2,2 100 1,1 1,21
7
2,2 100 1,0 1,1
2,2 100 1,0 1,1

среднее значение 1,03 1,14
2
пр. Ленина, д. 182,
кв. 45
2,2 100 1,1 1,21
7
2,2 100 1,1 1,21
2,2 100 1,0 1,1
среднее значение 1,07 1,17
3
пр. Красных
Курсантов, д. 18/7,
кв^[1]

. 130
2,2 100 1,1 1,21
7
2,2 100 1,1 1,21
2,2 100 1,0 1,1

среднее значение 1,07 1,17
Вывод: общая жесткость взятых образцов водопроводной воды ^[1]

уменьшилась после
применения угольного фильтра.
Общий вывод: шунгитовый фильтр в большей степени снизил общую жесткость воды.

Таблица 5. Определение содержания СI
-
в исходных пробах водопроводной воды.
№ п/п Пробы воды Поправочный
коэффициент
к титру раствора
нитрата серебра
Объем
воды,
мл
Количество
израсходованного
нитрата серебра, мл
содержание
СI
, мг/л
Норматив
содержания
СI
, мг/л
1
пр. Ленина, д.
198, кв. 54
1 100 0,8 4,0
Не более
50
1 100 0,7 3,5
1 100 0,8 4,0
среднее значение 0,8 3,8
2
пр. Ленина, д.
182, кв. 45
1 100 0,8 4,0
Не более
50
1 100 0,9 4,5
1 100 0,7 3,5
среднее значение 0,8 4,0
11
3
пр. Красных
Курсантов, д.
18/7, кв. 130
1 100 0,7 3,5
Не более
50
1 100 0,9 4,5
1 100 0,8 4,0
среднее значение 0,8 4,0
Таблица 6. Определение содержания СI
-
в пробах водопроводной воды после
использования шунгитового фильтра.
№ п/п Пробы воды Поправочный
коэффициент
к титру раствора
нитрата серебра
Объем
воды,
мл
Количество
израсходованного
нитрата серебра, мл
содержание
СI
, мг/л
Норматив
содержания
СI
, мг/л
1
пр. Ленина, д.
198, кв. 54
1 100 0,7 3,5
Не более
50
1 100 0,7 3,5
1 100 0,8 4,0
среднее значение 0,73 3,67
2
пр. Ленина, д.
182, кв. 45
1 100 0,8 4,0
Не более
50
1 100 0,7 3,5
1 100 0,7 3,5
среднее значение 0,73 3,67
3
пр. Красных
Курсантов, д.
18/7, кв. 130
1 100 0,7 3,5
Не более
50
1 100 0,8 4,0
1 100 0,8 4,0
среднее значение 0,77 3,83
Вывод: содержание СI
-
в образцах водопроводной воды стала меньше после применения
шунгитового самодельного фильтра.
Таблица 7. Определение содержания СI
-
в пробах водопроводной воды после
использования шунгитового фильтра.
№ п/п Пробы воды Поправочный
коэффициент
к титру раствора
нитрата серебра
Объем
воды,
мл
Количество
израсходованного
нитрата серебра, мл
содержание
СI
, мг/л
Норматив
содержания
СI
, мг/л
1
пр. Ленина, д.
198, кв. 54
1 100 0,8 4,0
Не более
50
1 100 0,77 3,83
1 100 0,8 4,0
среднее значение 0,79 3,94
2
пр. Ленина, д.
182, кв. 45
1 100 0,8 4,0
Не более
50
1 100 0,77 3,83
1 100 0,8 4,0
среднее значение 0,79 3,94
3
пр. Красных
Курсантов, д.
18/7, кв . 130
1 100 0,77 3,83
Не более
50
1 100 0,8 4,0
1 100 0,77 3,83
среднее значение 0,78 3,89
Вывод: содержание СI
-
в образцах водопроводной воды стала меньше после применения
^[1]

угольного фильтра.
Общий вывод: шунгитовый самодельный фильтр в большей степени снизил содержание СI
-
в

пробах водопроводной воды.
Таблица 8. Определение содержания SO4
2-
в исходных пробах водопроводной воды и в
пробах водопроводной воды после использования шунгитовых фильтров.
12
№
п/п
Пробы воды Содержание
SO4
2-
в исходных
пробах
водопроводной
воды
Содержание SO4
2-
в пробах
водопроводной воды после
использования шунгитового
фильтра
Содержание SO4
2-
в пробах
водопроводной воды после
использования
угольногофильтра
1 пр. Ленина, д.
198, кв. 54
5-10мг/л Менее 5 мг/л Менее 5мг/л
2
пр. Ленина, д.
182, кв. 45
5-10мг/л Менее 5 мг/л Менее 5мг/л
3
пр. Красных
Курсантов, д.
18/7, кв. 130
5-10мг/л Менее 5мг/л Менее 5мг/л
Вывод: содержание SO4
2-
в образцах водопроводной воды ^[1]

практически одинаково
уменьшилась после применения шунгитового и угольного самодельных фильтров.
3.

Заключение.
3.1. Выводы по проведенной работе.
При проведении экспериментов на базе специализированной лаборатории и обычной
школьной химической лаборатории, нам удалось ^[1]

доказать гипотезу, а также
проанализировать качество водопроводной воды в г. Онега.

При проведении химического
эксперимента мы использовали свой собственный шунгитовый фильтр, специально
изготовленный для проведения исследований, а ^[1]

также готовый угольный фильтр. Нам
удалось доказать эффективность использования шунгита в качестве адсорбента.
Результаты эксперимента свидетельствуют о том, что шунгит уменьшает жесткость,
мутность воды.

По эффективности фильтрации воды от диоксинов и хлорорганических
соединений шунгит превосходит активированный уголь в 30 раз.
3.2 Рекомендации по проблеме исследования.
1. Рекомендуем ^[1]

использовать шунгитовые, а не угольные фильтры для

очистки
воды в колодцах, плавательных бассейнах от вредной микрофлоры, вирусов, спор
растений, водорослей, биологических токсинов, яиц гельминтов.
2. ^[1]

Угольные фильтры подходят для бытового применения, при условии, что в воде
не велико содержание СI
-
.
3. Шунгитовые фильтры – оптимальные варианты для выполнения комплексной
очистки сточных вод.
3.3 Перспективы работы.
13
Продолжительный эксплуатационный период шунгитовых фильтров делает их
перспективными для решения вопросов, связанных с очисткой водопроводной воды в
разных регионах страны, включая очистку промышленных стоков, подготовку воды ТЭЦ.
14
4. Библиографический список.
1.

Астафуров В.И. Основы химического анализа. М.: Просвещение, 1977. -235с.
2. Бурштейн Л.М. Обыкновенное чудо – вода. – М.: Детский экологический центр, 1997. 230 с.
3. Кибардин Г.М. Шунгит и его лечебные свойства. М: Амрита-Русь, 2009. – 135 с.
4. Куликова В.Н Лечение шунгитом. М: Центрполиграф,2006.
5.Ковалевский В.В. Углеродистое вещество шунгитовых пород: структура, генезис,
классификация. Сыктывкар, 2007.-40с
6. Покровский Б.Н. Шунгит минерал здоровья. М: ООО «АСС_Центр», ООО «ИКТЦ
Лада» 2007. -231 с.
7. Резинков. А.А., Мулиновская Е.П., Соколов И.Ю.- М.: Недра, 1970.-180с.
Рысьев О.В. Шунгит-камень жизни. СПб: Диля, 2009. -154 с.
8. Шунгит и безопасность жизнедеятельности человека: материалы Первой всероссийской
научно-практической конференции - Петрозаводск, Карельский научный центр РАН,2007.
15
5. Приложения.
Приложение 5.1 Влияние загрязнений воды на организм человека.
Виды загрязнений Вызываемые заболевания
Тяжёлые металлы
1.^[1]Свинец 1. ^[4]Атеросклероз.
2. Полиневрит.
3.Гипертония,
4.Поражение органов кроветворения (костный мозг).
5.Потеря остроты зрения
2.Ртуть
3.Кадмий
4.Цинк
5.Никель
6.Хром.
Неорганические вещества
1.Азот Вызывают рост в водопроводных коммуникациях и
артезианских скважинах сине-зелёных водорослей,
плохо поддающихся фильтрации и вырабатывающих
токсины. Попав в организм человека подтачивает его
иммунитет.
2.Фосфор
Канализационные стоки
Различные токсичные вещества 1.Гастроэнтерит. Гепатит. Миокардит.
Менингит. Полимиелит. Скрытые формы (более 80%
кишечных расстройств этиологически не
расшифрованы).
Болезнетворные микробы
Хлорорганика, неорганические ядовитые вещества
^[1]Фтор ^[4]Нефриты. Гепатиты.
Высокая мертворождаемость.
Токсикозы беременности и врождённые аномалии
плода. Мутагенные эффекты. Ослабление иммунной
системы. Поражение детородных функций мужчин и
женщин. Онкологические заболевания внутренних
органов.
Хлор
Бром
Хлороформ
Диоксины
Стронций