Фильтры спасут жизнь, или Не пей из лужи, козленочком станешь

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Никишина Я.П. 1

---

1МБОУ Гимназия Эврика им. В.А. Сухомлинского

Волкова В.А. 1

---

1МБОУ Гимназия Эврика им. В.А. Сухомлинского

Работа в формате PDF

886.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

«Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты — сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чувствами»

(Антуан де Сент-Экзюпери)

Вода – важнейшее природное богатство и источник жизни на нашей планете. Именно наличие воды отличает Землю от множества других планет и делает её пригодной для нашего существования. Страшно представить, что произойдёт с нашей планетой, если вода исчезнет.

Учёные выяснили, что без еды человек может прожить до 30 дней, а иногда даже больше, а без воды – от 3 до7 дней. Поэтому человек испокон веков устраивает свою жизнь рядом с водоёмами.

«Не пей из лужи, козлёночком станешь!» - гласит известная народная сказка, с детства закладывая в подсознание людей, что нельзя пить не очищенную воду.

Но что же делать, если человек оказался в экстремальной ситуации далеко от цивилизации и источников чистой питьевой воды?

Проблема исследования: как обеспечить себя чистой питьевой водой, используя подручные средства, для сохранения жизни?

Цель исследования: получить пригодную для употребления воду из водоёма с пресной водой используя самодельный фильтр, создать компактный фильтр который можно использовать в экстремальной ситуации для сохранения жизни.

Гипотеза: воду из водоёма можно очистить и сделать пригодной для употребления, используя подручные материалы.

Объект исследования: пресная вода.

Актуальность исследования состоит в том, что любой человек может заблудиться в лесу, либо в результате природных катаклизмов может остаться без источника питьевой воды. В этом случае необходимо уметь обеспечить себя водой, предварительно проведя её очистку подручными материалами. Поэтому очень важно знать простейшие способы очистки воды, которые помогут сохранить жизнь.

Задачи исследования:

1. Изучить тематическую литературу.

2. Протестировать разные фильтрующие материалы.

3. Провести сравнительный анализ.

3. Создать самодельный фильтр.

4. Сделать выводы.

Методы исследования:

1. Изучение тематической литературы.

2. Экспериментальные исследования.

3. Анализ.

4. Выводы.

ГЛАВА 1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

1.1 История появления фильтров

Очистка воды интересовала человека с древних времён. Ведь здоровье человека напрямую зависит от потребляемой воды.

Трудно поверить, но 4 тыс. лет назад человечество уже работало над созданием первых фильтров. В те времена люди верили, что если вода выглядит чистой, то её можно пить. Но это была большая ошибка. В результате люди часто болели, и порой заболевания были крайне опасными. А потом люди стали кипятить воду. Это значительно улучшило ситуацию.

Одним из первых фильтров стала ямка, которая была вырыта возле водоёма. Вода просачивалась сквозь слой земли. Фильтрация происходила естественным образом.

В древности для очистки воды часто использовали кору деревьев, хвою, крупнозернистый песок.

Был и другой способ – отстаивание воды. Осадок опускался на дно, и очищенную воду сливали с верхней части сосуда.

На Руси, чистую воду получали собирая дождевую воду и топя снег.

В 5 веке до нашей эры знаменитый учёный Гиппократ изобрёл первый фильтр, который назвали «Гиппократов рукав». Это была очень плотная мешковина, через которую пропускали воду. Так удалялись отложения из воды.

Это изобретение было очень популярно вплоть до конца 1600 годов. А потом изобрели многоступенчатый фильтр и микроскоп. С помощью микроскопа уже можно было увидеть бактерии, содержащиеся в воде, и понятие о чистоте изменилось. Теперь ее оценивали не только визуально.

В 1700 г. Джозеф Эми запатентовал первый водяной фильтр. Это были слои шерсти, губки и древесного угля, которые эффективно очищали воду [8].

1.2Природные фильтры

Сама природа подсказала человеку способы очистки воды. Попадая на поверхность земли, вода проходит сквозь слои нашей почвы и очищается.

Колодец – природный фильтр воды. Вода в него попадает, проходя многослойные породы земли. Человек следит за чистотой колодца, чтоб вода в нем оставалась безопасной и полезной.

Родники – также бьют из-под земли и вода в них также очищена самой природой. Они являются важным источником питания рек. Родник – бесценный дар, который нужно беречь и охранять.

Но если с колодцем и родником все предельно ясно, то каково же было наше удивление, когда в процессе изучения литературы, мы узнали, что главным фильтром нашей планеты являются болота. Они поглощают огромное количество пыли. Весь биоматериал превращается в торф. Это и есть фильтр. Васюганские болота, которые расположены на территории нашей страны, являются самым большим болотом в мире. Это основной фильтр и легки не только России, но и Земли. Поэтому болота нужно защищать [1].

1.3 Фильтры в современном мире

Сегодня, по крайней мере, на территории развитых стран, вода очищается в промышленных масштабах. В каждый дом по водопроводу бежит очищенная вода. Мы можем движением одной руки наполнить стакан чистой водой и утолить жажду.

Мало кто задумывается, но вода, прежде чем попасть к нам в стакан проходит долгий путь очистки и обеззараживания. На станциях водоподготовки её отстаивают, фильтруют чрез слой угля и песка. На финальном этапе очистки вода проходит через ультрафильтры, состоящие из полимерных волокон. Чтобы очищенная вода не потеряла своих свойств по пути к потребителям, в неё добавляют реагенты. Так вода становится полностью пригодной для употребления [3].

1.4 Виды загрязнения воды

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно разделить на следующие типы:

- Механическое

- Биологическое

- Химическое

- Радиоактивное

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей, таких как песок, глина, ил и пр. А также попадание твёрдых отходов - мусора.

Среди химических загрязнителей, наиболее распространёнными являются нефтепродукты, пестициды, тяжёлые металлы и др.

Биологическое загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов, грибов и прочих микроорганизмов.

Радиоактивное загрязнение выражается содержанием в воде радиоактивных веществ. Этот вид загрязнения является очень опасным [7].

1.5 Методы очистки и обеззараживания воды

Конечно же промышленные методы очистки и обеззараживания воды очень сложны, и в точности воспроизвести их используя подручные материалы вряд ли получится. Но когда речь идёт о сохранение жизни мы должны исходить из того что имеем. Поэтому рассмотрим способы очистки и обеззараживания воды которые можно воспроизвести в экстремальной ситуации.

Отстаивание - это первый этап очистки воды. Даже при наличии фильтров, лучше сначала дать взвеси осесть на дно. Так срок службы фильтров увеличится. Поэтому, если время позволяет и счёт не идёт на минуты, пренебрегать этим этапом не стоит.

Фильтрование может стать вторым этапом очистки, а может быть и единственным способом — зависит от степени и характера загрязнения воды. С помощью фильтров можно избавиться от примесей и некоторых бактерий. В качестве фильтрующих матерьялов чаще всего применяют:

- Активированный уголь, который абсорбируетмеханические загрязнители, выводит химические примеси, устраняет неприятные запахи и делает воду приятной на вкус, однако не эффективен против бактерий и вирусов;

- Кварцевый песок, удаляет из воды примеси, бактерии, водоросли и другие органические вещества;

Обеззараживание воды - третий этап водоподготовки. Первое, что приходит на ум при слове обеззараживание — это кипячение, поскольку оно самое доступное из всех методов. Именно его мы рассмотрим подробнее[2].

Для того чтобы узнать как правильно прокипятить воду и сделать её безопасной для употребления мы обратились к официальному источнику Центра гигиены и эпидемиологии:

«Из физических методов обеззараживания воды самым популярным и верным считается кипячение. При кипячении уничтожаются большинство бактерий, микробов, бактериофагов, вирусов, антибиотиков и остальные биологические объекты, которые находятся в открытых водоисточниках и как следствие в системах центрального водоснабжения. Также, при кипячении воды удаляются растворённые газы и вода становится более мягкой. Вкусовые свойства воды при кипячении изменяются мало. Для хорошей дезинфекции рекомендуется прокипятить воду на протяжении 15 - 20 мин., так как при недолгом кипячении мельчайшие организмы всё-таки имеют шансы сохранить жизнеспособность» [9].

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1Пить - чтобы жить

По информации учёных, занимающихся изучением экологического состояния земли, загрязнение нашей планеты, увы, уже стало чем-то вроде нормы. Сложно найти на планете место, где было бы все благополучно. В связи с этим очистка воды является чрезвычайно важным процессом. Для этого рекомендуется использовать качественные фильтрующие установки, желательно стационарного размещения.

Однако порой обстоятельства могут сложиться так, что требуется очистка в условиях, когда промышленные фильтры в силу тех или иных обстоятельств недоступны. В таких условиях жизнь человека напрямую зависит от того, сможет ли он найти воду пригодную для питья. Поэтому очень важно знать и уметь, как в экстремальных условиях обеспечить себя безопасной водой и сохранить себе жизнь и здоровье.

В этом нам помогут фильтры, которые возможно сделать из подручных материалов.

2.2 В поисках воды

Итак, приступая к практической части нашего исследовательского проекта, мы отправились за поиском воды. Единственное условие, которое мы себе поставили, водоём должен быть пресным. Выбор пал на реку Кубань. Это самая большая река в Краснодарском крае. Мы совместили приятное с полезным, поехав с родителями на рыбалку, мы набрали пару бутылок заветной жидкости и отправились навстречу к научным испытаниям.

Первым делом мы оценили исходный материал. Вода из реки Кубань желтоватого оттенка с большим количеством примесей и взвеси, запах не навязчивый, но все же есть. Конечно, пить такую воду не профильтровав, мы бы не рискнули, поскольку не вооружённым глазом видно, что она не является чистой и пригодной для употребления (см. Приложение 1).

2.3 Изготовление фильтра

Прежде чем приступить к изготовлению фильтра мы изучили много информации для того чтобы понять какие материалы можно использовать. Мы остановились на нескольких наиболее доступных:

- ткань

- вата

- бумага

- песок

- уголь

Саму конструкцию фильтра мы изготовили из пластиковой бутылки. Этот вариант показался нам наиболее общедоступным. У бутылки мы срезали дно и перевернули её, в крышке сделали отверстие (см.Приложение 2).

В ходе нашей исследовательской работы в бутылку мы будем помещать разные фильтрующие материалы, и пропускать сквозь них воду.

Проведём сравнительный анализ воды профильтрованной разными фильтрами и сделаем соответствующие выводы.

2.4Фильтрация тканью

В качестве первого материала для фильтрации воды мы решили взять плотную ткань, поскольку это самый доступный материал в экстремальной ситуации. Сложили её в несколько слоёв и поместили в бутылку так, чтобы получился своего рода рукав.

Медленной струйкой влили в фильтр 500 мл. не очищенной воды из реки Кубань. Для фильтрации этого количества воды нам потребовалось около 1 минуты. Для большей надёжности мы профильтровали воду таким способом дважды.

Оценили результат визуально. Вода стала заметно чище, однако остался немного желтоватый оттенок, но не критично. Запах фильтрованной воды все же немного присутствовал.

Поскольку помимо механического загрязнения вода может иметь ещё и бактериальноевсе экземпляры мы будем кипятить в течение 30 минут, для того чтобы обеззаразить воду от вредоносных бактерий, вирусов и микроорганизмов (см. Приложение 3).

2.5 Фильтрация бумагой

Бумага тоже является общедоступным материалом, и мы предположили, что её также можно использовать в качестве фильтра. В нашем случае это был плотный чистый белый лист. Бумагу мы поместили в бутылку в 2 слоя. Медленной струйкой влили немного воды, и стали ждать пока бумага начнёт пропускать воду. Этот способ фильтрования оказался самым долгим и занял около 25 минут для фильтрования 500 мл. воды. Бумаге необходимо было промокнуть, только после этого она начала пропускать воду. Как и в первом случае, воду мы пропускали сквозь фильтр дважды для получения максимально хорошего результата.

Оценили полученный результат. На вид вода, без цвета, но имела небольшую взвесь, предположительно частички бумаги. Запах незначительный присутствовал, как и в случае с тканью.

После кипячения в течение 30 минут, взвесь осела и мы слили вбутылку довольно прозрачную и визуально чистую воду (см. Приложение 4).

2.6 Фильтрация ватой

Вата есть в каждом доме, в каждой аптечке. Этот факт заставил нас задуматься, пригодна ли она для фильтрации воды. Плотным слоем мы уложили вату в наш фильтр – бутылку и медленной струйкой влили все так же 500 мл. не очищенной воды. Фильтрация этого объёма воды заняло порядка 2 минут. Фильтровали воду мы также дважды и на выходе получили довольно хороший результат. Вода стала прозрачной без взвеси, без цвета, практически без запаха. Воду после фильтрации мы такжепрокипятили в течении 30 минут для обеззараживания (см. Приложение 5).

2.7 Фильтрация песком

Следующим материалом для фильтрации загрязненной воды мы выбрали песок. Мы взяли кварцевый песок и засыпали его в бутылку. Медленной струйкой мы залили 500 мл. воды. Фильтрование таким способом заняло около 10 минут. Фильтровали воду этим способом для честности эксперимента также дважды, хотя уже после первого раза был довольно хороший результат. Вода прозрачная без цвета и без посторонних запахов. После кипячения в течении 30 минут в осадок выпало немного песка, видимо он попал в воду во время фильтрации. После отстаивания мы получили визуально чистую воду, которую можно употреблять в случае крайней необходимости (см. Приложение 6).

2.8 Фильтрация углем

Следующий материал, который мы решили использовать для очистки воды это уголь. Мы взяли измельченный берёзовый уголь и засыпали его плотным слоем в нашу бутылку. Медленной струйкой влили воду. Сначала уголь очень медленно пропускал воду, до тех пор, пока не промок. Для фильтрации 500 мл. воды нам потребовалось 13 минут. Вода на выходе получилась кристально чистой и прозрачной, без взвеси и посторонних запахов, визуально ничем не отличалась от той, что течёт из крана. Однако для честности эксперимента мы также профильтровали её дважды и конечно прокипятили в течение 30 минут. После кипячения осадка не было (см. Приложение 7).

2.9 Многослойный фильтр

Посмотрев каждый фильтр по отдельности в действии, мы решили создать многослойный фильтр из нескольких компонентов, предположив, что этот фильтр даст максимально эффективный результат очистки. Мы решили соединить наиболее понравившиеся материалы.

Первым слоем мы положили вату, вторым уголь, третьим песок, а сверху решили положить мелкую гальку. Медленной струйкой влили воду, и стали наблюдать, как вода шустро проходит слой за слоем. Фильтрация таким способом 500 мл. воды заняла порядка 20 минут.

На выходе мы получили визуально чистую воду, прозрачную, без взвеси и без запаха. Фильтровали таким способом также дважды. Прокипятили воду в течение 30 минут. Осадка после кипячения не было. Этот способ мне понравился больше всех остальных (см. Приложение 8).

2.10 Сравнительный анализ

Сравнили полученные образцы фильтрованной воды. Результаты отобразили в таблице 1.

Проанализировав результаты сделали вывод, что лучшие показатели получили образцы профильтрованные с помощью угля и многослойного фильтра, но хочу отметить песок также дал очень хороший результат.

Таблица 1 - Сравнительный анализ основных показателей очищенной воды.

2.11 Изготовление фильтра для домашнего использования

После проведённых испытаний с водой из реки Кубань, мы решили поэкспериментировать с водопроводной водой.

Погостив у бабушки на каникулах, мы оценили качество воды, которую они употребляют. Вода к ним поступает из скважины. Она жёсткая и в ней много примесей. После кипячения в чайнике скапливается толстый слой накипи.

Мы решили провести эксперимент. Очистили чайник от накипи и кипятили в нем воду только после фильтрации с помощью фильтра, который мы сделали самостоятельно. В качестве фильтрующих материалов мы использовали специальный фильтр пакет из ткани, уголь и песок.

На протяжении 10 дней мы кипятили фильтрованную воду и остались довольны результатом. В чайнике не отложилось накипи, а вода при кипячении была абсолютно прозрачной. Фильтр показал отличный результат (см. Приложение 9).

2.12 Изготовление мобильного походного фильтра

Далее у нас возникла идея создать походный вариант фильтра, который был бы достаточно компактным и удобным. Его можно брать с собой в лес или поход на случай нештатной ситуации. Нам понадобился капельный заварник и хлопчатобумажная чистая ткань. В ткань мы поместили слой угля а сверху слой песка. Края ткани завязали. Фильтр вставили в металлический стакан на дно которого положили спички. В экстремальной ситуации таким мобильным фильтром можно легко профильтровать не большое количество воды, прокипятить её и сохранить себе жизнь (см. Приложение 10).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Когда мы произносим слово «вода», что всплывает в нашем воображение? Кто то представит родник, кто то дождь, кто то стакан чистой водой, кто то бескрайний океан – это всё вода. Нашу планету не зря называют голубой, ведь большая её часть покрыта мировым океаном. Это выделяет нашу планету и делает её уникальной, пригодной для жизни.

Сегодня проблема чистоты воды стоит очень остро. Давайте охранять и беречь воду.

В ходе исследовательской работы мы узнали много нового и интересного, научились фильтровать воду используя подручные материалы. Протестировали разные материалы и сравнили их. Лучшим оказался многослойный фильтр, но в экстремальной ситуации можно воспользоваться любым материалом из имеющихся под рукой. Полученными знаниями и я с большим удовольствием поделилась с классом. Теперь мы знаем, как обеспечить себя чистой водой в экстремальных ситуациях, а может даже просто в походе в случае отсутствия чистой воды.

Чистая вода жизненно необходима каждой клеточке нашего организма. По результатам различных исследований в сутки взрослый человек должен выпивать около 2 литров воды. Но при этом есть ряд правил как правильно пить воду для того чтобы обеспечит максимум пользы.

Правило 1. Пейте воду утром натощак.

Правило 2. Пейте воду до еды.

Правило 3. Пейте чуть тёплую воду.

Правило 4. Не запивайте твёрдую пищу.

Правило 5. При физических нагрузках пейте больше воды.

Вода породила жизнь на Земле. Без неё существование человека не возможно. Необходимо соблюдать питьевой режим - заботиться о себе, и наш организм будет работать как часы! Вода сохраняет человеку жизнь. Поэтому знания, полученные в ходе работы жизненно важны и необходимы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ефремова А. Капля, речка, океаны/ А. Евремова. – СПб.: Лицей, 1992.

2. Ершов М.Е. Самые распространённые способы очистки воды / – М.Е. Ершов. – М.: Сталкер, 2018.

3. Миклашевский Н.В., Королькова С.В. Чистая вода. Системы очистки и бытовые фильтры / – Н.В. Миклашевский, С.В. Королькова. – М.: Арлит, 2000.

4. Синюков В.В. Вода известная и неизвестная / – В.В. Синюков. – М.: Знание, 1987.

5. Как сделать фильтр для воды своими руками /

https://sovet-ingenera.com/vodosnab/filtr-schet/filtr-dlya-vody-svoimi-

rukami.html

6. СанПиН 1.2.3685-21Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания / http://test.safe-work.ru/Bibl/BibOT/n123685-21_3.html

7. Загрязнение воды: виды, источники и последствия /

https://ecologynow.ru/knowledge/zagraznenie-vody-vidy-istocniki-i-

posledstvia

8. Как люди придумали фильтровать воду /

https://mcgrp.ru/article/6588-kak-lyudi-pridumali-filtrovat-vodu

9. Н.С. ПетуховаОбеззараживание питьевой воды /

https://www.12sanepid.ru/press/publications/3562.html

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Приложение 10