Воды нашей планеты расположены на поверхности и под землей. Поверхностные воды на 98% состоят из океанов. Площадь океанов почти в 2,5 раза больше, чем поверхность земли. Большая часть воды в океанах соленая со средней температурой 3,7 градуса. Поверхностные и прибрежные воды обладают меньшей соленостью и более высокой температурой. Ниже 60 метров вода начинает снижать уровень кислорода. Загрязнение воды и способы ее очистки сегодня рассматриваются во всех сферах человеческой деятельности.
Подземные источники могут содержать соленую, менее соленую или пресную воду. Так же отдельно выделяют геотермальные источники, в которых температура воды выше 30 градусов.
Человек использует только пресные источники, которых менее 3 % на нашей планете. Только 0,4% этой воды легко добывается, а для остальной необходимо специальное оборудование разного назначения. Много пресной воды содержится в снегах и льдах Южного полюса. Источниками пресной воды выступают реки и подземные источники. Но на российской территории большинство речных стоков находятся на севере, где земли неплодородны и малозаселённые.
Если рядом нет пресной воды, то используют морскую, которая подвергается гиперфильтрации для удаления солей. Для этого используют мембраны из полимера с мелкими порами, которые не пропускают молекулы солей. Но процесс довольно затратный и используется редко. Предпочтение отдают отбуксированных к берегам айсбергов и подвергают таянию. Способ обеспечения пресной воды в два раза менее энергоемкий. Однако 80% инфекционных болезней передаются этой водой.
Вода лежит в основе земной жизни. Огромные загрязнения атмосферы причинили вред почвам, рекам, водохранилищам. Большинство веществ из воздуха оседает на земную поверхность. Но это только часть проблемы. Загрязнения воды происходит при непосредственном попадании отходов в водоисточники. Сельскохозяйственные поля сегодня в больших объемах обрабатываются пестицидами, удобрениями. Создаются многочисленные свалки. Сточные воды предприятий промышленности сливаются в реки.
Загрязняется основной источник пресной воды – подземные воды. Опасные вещества в воде возвращается к людям и отравляют их организм.
Что за воду использует человек? Природная вода всегда обогащена газами, солями и твердыми примесями. Пресные источники содержат до 1 грамма в 1 литре солей.
Пресная вода природе поступает благодаря круговороту воды. Каждый год выпаривается более 500 кубических метров воды, из них 86% — соленой. Некоторое количество возвращается в океан в виде осадков, а друга – переноситься воздушными массами на земную поверхность и пополняет реки и озера, подземные воды и ледники.
Только на 2 % гидросфера состоит из пресной воды, которая все время обновляется. Именно скорость определяет доступный ресурс пресной воды.
85% пресной воды расположено в ледниках и льдах на полюсе. Там водообмен происходит за 8 тыс. лет. Для сравнения, в реках период обновления составляет до 12 суток.
Сегодня реки выступают не только источником жизненно важной воды, но и переносчиком вредных отходов. Промышленные сточные воды собираются на территориях и по руслу реки идут в моря и океаны.
Все время количество и уровень очистных сооружений не успевает расти за развитием промышленности. Но это не главная проблема. Самые хорошая очистка загрязненной воды не способно удалить растворенные вещества и десятую часть органики. Для повторного использования воду необходимо разбавлять большим объемом новой. Для людей важную роль играет абсолютный объем сточных вод.
Сегодня 1/5 всего объема пресной воды идет на разбавление очищенной сточной. Это значит, что ресурс скоро иссякнет. Объемы и качество пресной воды с каждым годом уменьшается.
Человек должен найти другие способы водопользования. Антропогенный цикл воды нужно изолировать от природного. То есть нужно обеспечить замкнутый цикл использование воды. Технологии должны быть малоотходные или вообще безотходные со снижением количества потребляемой воды.
Пресной воды много. Однако неправильное отношение к ней приведет к истощению любого источника. Ежегодно на планете количество подобных мест увеличивается в разы. Сейчас 1/5 часть городского населения и ¾ сельского испытывают дефицит пресной воды. Каждый человек потребляет 3-700 литров воды каждый день. Индивидуальная потребность зависит от уровня жизни и места проживания.
Больше всего пресной воды идет на сельскохозяйственные нужды. Орошаемые земли дают 50% урожая, занимая только 15% сельскохозяйственных земель.
Сегодня измене сток рек и много воды не возвращается обратно в реки. Она испаряется и образует растительную массу: при синтезе водяной водород образует органические вещества. На территории России для решения проблемы построено около 1,5 тыс. водохранилищ. Но они решают проблему только 9% рек.
Выделяют промышленные, сельскохозяйственные и бытовые стоки. Они разлагаются под влиянием микроорганизмов, которые нуждаются в кислороде, растворенном в воде. При достаточной его концентрации аэробные бактерии перерабатывают опасные примеси в безвредные вещества. При недостатке наблюдается гибель аэробных бактерий и гниение воды. Так же страдают рыбы, особенно в период нереста.
Вирусы и опасные микроорганизмы попадают в воду со сточных бытовых и животноводческих вод. Если не организовать очистку загрязненной воды, то наблюдаются вспышки эпидемий. Сегодня в развитых странах эпидемии редко возникают по вине водопроводной воды. Так же отравляются овощи и фрукты, которые поливали сточными водами. Обитатели загрязненных морей и океанов, которые люди любят употреблять в пищу, являются источниками заражения брюшного тифа.
Нитраты и нитриты в пресных водах вызывают эвтрофикацию, которая ведет к снижению концентрации кислорода в воде. Он так же оказывают плохое влияние на организм человека.
Сегодня в воде повышенная концентрация металлов, нефтепродуктов, ядохимикатов, фенолов и синтетических моющих средств. Многие вещества не распадаются в воде или разлагаются очень долго, что приводит к накоплению их в пищевой цепочке.
Данные осадки являются гидрологическим последствиям роста городов. Сельское хозяйства ведется по нарушенным технологиям, уничтожение лесов, нарушение стока рек, что провоцирует эрозию почв. Нарушается равновесия в окружающей среды, страдают донные организмы.
К тепловому загрязнению относятся теплые воды от промышленных и теплоэлектростанции. При искусственном повышении температуры в природе уменьшается концентрация кислорода в воде и меняется обмен веществ. Наблюдается гибель многих обитателей водоемов или подавление в их развитии.
Еще 10-20 лет назад загрязнения были расположены на локальных участках. Сегодня оно представляет один массив на огромной территории.
Загрязнения нефтепродуктами — сегодня самые частые в мировой практике. Два самых больших океана, Тихий и Атлантический, сегодня на 4% постоянно покрыты пленкой из нефти. Основные источники – ее транспортировка и разработка. С континентов нефть попадает по речным водам. Каждый год это около 2 млн. тонн нефтепродуктов.
Нефть образует на поверхности сантиметровую пленку. Позже начинает образовываться эмульсия воды и нефти, появляются долгоживущие комочки мазуты, к которым липнут маленькие морские обитатели. Они становятся легкой добычей для хищников. Однако кроме пищи в организм попадают и нефтепродукты, отравляющие организм рыбы. Ее нельзя использовать в пищу из-за плохого вкуса и запаха.
Сообщество морских обитателей скуднеет и сильно изменяется. Начинают активно развиваться микроорганизмы, для которых нефтепродукты являются основной пищей. Для многих обитателей это ядовитая биомасса.
Подводным камнем является то, что нефтяные углеводороды растворяют пестициды, металлы. Все это становиться более токсичным и ядовитым.
Ароматическая фракция приводит к мутации морской среды. Если употреблять пищу с ними, то повышается риск мутации человеческих клеток – рак.
Нефть отравляет поверхностные воды. А ведь они считаются «детским садом» большинства популяций. Нарушается газообмен воды и атмосферы, теплообмен.
У птиц нефть склеивает перья, что не дает ей плавать и наладить правильную теплоизоляцию.
Сырая нефть в океане или море не представляет большой опасности в долгосрочной перспективе для обитателей водной среды. Опаснее являются нефтепродукты – дизель, бензин и т.д. Так же вред наносит большое содержание нефти в приливно-отливной зоне.
Уже несколько десятков лет нашло большое распространение хлорирование. Хлор используется в сельском и лесном хозяйствах, на городских очистительных сооружений для борьбы с инфекциями. Сегодня в Мировом океане достаточно высокая концентрация этого химического элемента, который приносится реками и атмосферой. Даже в Антарктиде и Арктике обнаружены ДДД.
Полихлорбифенилы являются легкорастворимым веществом в жирах. Он собирается в органах обитателей морской среды. Так как они имеют искусственное происхождение, то в природе нет существ, потребляющих их в пищу. Ксенобиотики не разлагаются, а только накапливаются в природе, в том числе и Мировом океане. Они являются токсичными, негативно сказываются на кровеносной системе и ферментной активности, страдает наследственность.
Речной сток несет в океаны и тяжелые металлы, некоторые из которых токсичны. Ежегодно в Мировой океан поступает около 2 млн. тонн свинца, 10 тыс. тонн ртути, 20 тыс. тонн кадмия.
Треть ртути и половина свинца оказываются в океане из атмосферы.
Сточная канализационная вода является основным источником патогенных заражений. Больные животные и люди выделяют множество яиц и патогенов. Встречаются случаи, когда человек даже не подозревает о своей болезни. Если происходит загрязнение питьевой воды, источников пищи или мест купания канализационными стоками, то заражается множество людей. Иногда болезнетворные бактерии передаются по пищевой цепочке от морских обитателей.
Патогенный организм в среднем живет только сутки вне хозяина. Развитие инфекционного заболевания зависит от их численности. При незначительной плотности перенос и передача инфекции значительно мал. В густонаселенных городах люди подвержены большему риску.
Во многих странах введены обязательные санитарно-гигиенические нормы, которые предусматривают:
- дезинфекция воды методом хлорирования или др.;
- соблюдение гигиены и санитарии во время работы с продуктами;
- правильный сбор и очистка загрязненной воды.
Органические составляющие в канализационной воде потребляются микроорганизмами, которые для дыхания используют кислород, растворенный в воде. Большое количество организмов не дает восполняться кислороду естественным путем. Для бактерий кислород не так важен, так как они способны к анаэробному дыханию, брожению. Страдают существа, котором без кислорода не обойтись.
Увеличивается риск микробного заражения: анаэробная среда благоприятна для многих патогенных организмов.
Санитарная канализационная система собирает сточные трубы и изолирует сточную воду от раковин, ванн и др. Большое потребление чистой воды или просто открытый кран приводит к малой концентрации отходов в вое – 0,1%. Если учесть ливневую воду, то цифра еще будет меньше.
Выделяют три группы загрязнителей первичных стоков:
- песок и мусор (мусор попадает из туалетов, а песок — ливнестоков);
- живая и неживая органика: бумага, ткань, пища, экскременты и т.д.
- растворенные вещества: фосфор, азот, калий, марганец т др.
Для полной очистки следует обеспечить удаления всех перечисленных загрязнителей.
Песок и мусор легко удаляется на предварительной очистки.
Первичная и вторичная очистка необходима для устранения коллоидных органических соединений. От биогенов предусмотрена специальная доочистка.
Следует знать, что сточные воды не всегда проходят все этапы очистки. Можно встретить места, где в воду сбрасывают неочищенные стоки или только после первичной очистки. В других городах могут проводить вторичную очистку и иногда доочистку.
Песок и мусор препятствуют продвижению сточных вод по системе. Их устранение считается предварительным этапом очистки.
Мусор удаляется с помощью стрежневых решеток: стержни закреплены через 2,5 см. Мусор собирается и сжигается в печи.
Далее вода идет в песколовку. Вода движется очень медленно, что бы песок успел осесть. Потом его механически убирают и вывозят на свалки.
Вода проходит через первичные отстойники – баки большого размера. Пару часов она вообще не движется. На дно оседает 35-55% тяжелых частиц, в том числе и органического происхождения. Одновременно жиры и масла поднимаются на поверхность. Их сливают подобно сливкам. Собранные загрязнения называют ил-сырец.
Первичная очистка требует минимум затрат при высокой эффективности. Но в воде остаются 45-65% биогена и коллоидов.
Вторичная очистка удаляет оставшуюся органику, но не растворенные вещества. Ее еще называют биологической очисткой. Применяют редуценты и детритофаги, которые «поедают» органику и вырабатывают углекислый газ и воду. Чаще используют активный ил и капельный биофильтр.
В капельных биофильтрах применяется разбрызгивание воды по стенки из камней. Образуется естественная экосистема с бактериями, детритофагами, червями и т.д. Потом вода попадает во вторичные отстойники, что бы удалить смытые организмы. После капельного фильтра вода на 90% очищена от органики.
Другим способом является активный ил. Вода идет в резервуар, где добавляется смесь из детритофагов. В процессе погружения происходит обогащение воды аэрирование и размножение полезных микроорганизмов. Они поедают органику, патогенные организмы и т.д. После вода должна отстояться для удаления детритофагов. Они собираются группами, легко удаляются и снова используются. Эффективность очистки загрязненной воды – 95%.
Но вторичная очистка не удаляет биогены. Еще 20 лет назад человек не задумывался про них. Вода просто обрабатывалась хлором и спускалась в водоемы. Где-то такой метод очистки сохранился и сегодня. Но большие города начинают вводить дополнительные методы очистки – доочистка.
Удалить биогены можно различными способами. Например, микрофильтрация или дистилляция, которые эффективны на 100%. Но это сильно дорого. Сегодня работают над новыми способами очистки оды. К примеру, фосфаты удаляют известью: кальций и фосфат образуют нерастворимое вещество, легко отфильтрованное из воды. Но при большой концентрации фосфатов метод будет неэффективным.
Правильная доочистка может сделать воду питьевой. Некоторым становиться неприятно мысль, что мы пьем очищенную сточную воду. Но ведь в природе вода все время совершает круговорот. Может оказаться так, что вода после доочистки намного качественней, чем с рек, в которые сбрасывались неочищенные канализационные сточные воды.
Как бы не очищалась вода, ее стремятся продезинфицировать перед выбросом в водоем. Только так можно убить патогенные организмы. Используют хлор. Однако он сильно ядовит, а его доставка угрожает людям. От хлора страдают рыбы. Если он реагирует с органикой, то образуются нерастворимые соединения, которые не разлагаются и очень токсичны. Они вызывают рак, нарушения развития эмбриона и работу половой системы.
Безопасным является озон, который убивает микроорганизмы и образует при их разложении кислород. Но он так же токсичен и может вызвать взрыв.
Новыми методами считаются УФ излучение, которое не имеет побочных явлений.
Для обезжелезивания необходимо использовать комплексный подход. Универсальных правил не существует. Выделяют реагентные и безреагентные способы очистки. Прибегают к следующим методам:
- аэрация – обеспечения интенсивного окисления при большой подаче воздуха;
- обработка сильными окислителями – хлор, марганцовка, озон и т.д.;
- модифицированная загрузка – специальные материалы, удаляющие механическим и химическим путем все железо в воде.
Наличие железа в воде легко определяется по обседаемому осадку и металлическому привкусу воды. Страдают бытовые приборы, поверхности раковин и ванн, системы отопления и т.д.
О жесткой воде знает каждая хозяйка. Она оставляет налет на нагревательных элементах, не дает пениться моющим средствам. Жесткие воды не пригодны для пищевой промышленности. Во всем виновата гидрокарбонаты магния и кальция, которые при кипячении меняют форму на нерастворимую.
Для умягчения воды используют следующие методы:
- термический – нагревание воды;
- вымораживание;
- с использованием реагентов;
- ионообменный;
- обратный осмос;
- электродиализ;
- комбинированный.
Существуют предприятия, которые сбрасывают в канализацию опасные сточные воды с ртутью, свинцом, хромом, органикой и т.д. Иногда полностью очистить сточные воды от всех примесей не получается: нет финансовых или технических возможностей. Примеси начинают мешать биологической очистке, убивая нужные микроорганизмы.
При использовании в сельском хозяйстве неочищенной воды портятся почвы и вырастают вредные продукты.
Сегодня законодательство не способно контролировать соблюдения всех норм и правил по очистки загрязненной воды.
источник
Многие ошибочно считают, что ограничения СанПиН основаны на биологической потребности человека. На самом деле, их составляют исходя из экономических возможностей и технической оснащенности водоподготовки.
К тому же каждый из людей имеет массу индивидуальных особенностей. Что для одного подойдет, то другому нанесет вред: аллергия, заболевания органов и т.д. Даже если в нормах и учитывалось влияние химических веществ на организм, то брались данные для взрослого здорового человека. Ребенок или люди с хроническими заболеваниями должны обязательно пользоваться очисткой воды от примесей.
Хлор спас мира от эпидемий холеры. Но он является токсичным веществом и особенно опасен для астматиков и аллергиков. В воде могут образовываться соединения с хлором – хлороформ и др.
После всех очистки воды от примесей ее подает по старым ржавым трубам, что ведет к вторичному загрязнению: трехвалентным железом, ионами металлов и механическими примесями.
Для каждого случая загрязнения предусмотрены свои способы очистки. Главное – знать, что следует убирать. Для этого проводят химический и бактериологический анализ воды. Максимальный результат достигается при системе из нескольких фильтров.
Механические фильтры являются самыми распространенными. Они задерживают нерастворенные частицы. Воду пропускают через «сито». Размер ячеек определяет уровень очистки. В воде преобладают примеси от 0,1 до 20 микрон. Гранулированный уголь с фракцией 0,1-1 мм способен хорошо очистить воду. Но в воде присутствуют микроорганизмы размером от 0,4 до 3 микрон.
Городские очистительные станции широко используют этот метод очистки.
В квартирах механические фильтры выполняют предварительную очистку, что бы снизить нагрузку на следующие этапы.
Представляет собой сорбцию ионов: фильтрующая масса поглощает одни ионы, а выпускает другие. Вредные заряженные частицы остаются в сорбенте, а безвредные оказываются в воде.
Сорбент называют ионообменным материалом (иониты). Обычно они работают на замещение солей (натрий замещает кальций и магний). Вода становиться более мягкой и не образует налета на нагревательных элементах. Используются для очистки воды от тяжелых металлов и нитратов, которые наносят вред организму.
Ионообменная смола характеризуется обменной емкостью – возможным количеством замещенных ионов. Ее преимуществом является способность к восстановлению.
Метод основан на использовании обратноосмотической мембраны. Через ее поры способны проходить только молекулы воды, а примеси остаются на поверхности. Вода становится почти дистиллированной, удаляется до 99% примесей.
После мембраны вода направляется в бак для сбора фильтрата, а концентрат солей смывается в канализацию.
Недостатком считается медленная работа, большой объем воды уходит в отходы (для очистки 1 литра тратиться более 5 литров канализационной воды).
Вода подвергается воздействию сильного электрического тока, который вызывает окислительно-восстановительные реакции. При небольших финансовых затратах можно получить воду приемлемого качества.
Метод чаще используется на промышленных производствах, а не в быту. Очищает воду от микроорганизмов и органических веществ. Знать полный химический состав невозможно, поэтому никто не гарантирует, что продут нужные реакции. Повышается вероятность появление опасных соединений.
Вода подвергается испарению, а потом пар конденсируют. выделяются твердые примеси и жидкости, имеющие другую температуру испарения. Вода становиться чистой, но очень дорогой. Используют в фармацевтической и химической промышленности.
В системе обязательно должен быть активированный уголь для удаления низкомолекулярную высоколетучую органику.
Кипячение является разновидностью стерилизации. Из воды полностью удаляются микроорганизмы, которые не переносят высоких температур. Удобен при обработке больших объемов воды.
В быту очистка воды осуществляется кипячением. Однако при своей эффективности, есть ряд недостатков:
- уменьшается концентрация солей;
- часть воды выкипает, а концентрация вредных примесей увеличивается;
- кипяченая вода не имеет вкуса и долго не храниться.
Как правильно кипятить воду? Если нужен кипяток, то достаточно довести ее до кипения. Если необходима очистка воды от примесей, то кипятят от 10 до 15 минут. Этого времени достаточно, что бы убить все микробы. Однако вирус Гепатита А гибнет только после 30 минут кипячения.
Вымораживанием удаляются соли и твердые примеси. Чистая вода кристаллизуется быстрее, чем с примесями. Воду замораживают. Когда образуются кристаллики чистой воды, то незамерзшую жидкость сливают, а лед растапливают.
Следует следить, что бы вода не охлаждалась слишком быстро, а то замерзнет вместе с примесями.
Следует понимать, что полностью обессоленная вода не будет полезной.
Вода проходит через фильтр с сорбентом, который поглощает газы и твердые примеси. Наиболее распространенным сорбентом является активированный уголь. Он эффективен в удалении многих примесей.
Активированный уголь может быть природного и искусственного происхождения. Исходный материал подвергают обработке высокой температурой в присутствии кислорода. Для активации угля производят обработку водяным паром. Благодаря ей, сорбент увеличивает сваю активную площадь до 1,5 тысячи квадратных метров на 1 грамм. Множество пор разного размера позволяет любому виду примеси найти место.
Для очистки воды от примесей очень важной является скорость сорбции. Вода в фильтрующей массе находится недолго – несколько секунд. Нужно, что бы примеси успели осесть на активную поверхность. Добросовестные производители стремятся к увеличению времени контакта до 30 секунд. Достигается это более толстым слоем активированного угля для прохождения воды. При покупке фильтра обязательно обращайте внимание на скорость. Если в фильтре 100 грамм угля, то за минуту он должен пропускать только 1 стакан воды.
Блок безнапорной дегазации/аэрации в сборе.
Установка обезжелезивания воды HFI 1465 263 740. Загрузка сорбент АС и МС
Установка умягчения воды HFS 1044 255 760. По расходомеру. Смола Lewatit (ФРГ)
Солевой бак для установки умягчения.
Установка сорбционная HFK 1465 263 740. Загрузка активированный уголь.
Канализация свободного излива. Предоставляет заказчик.
Щит управления системой очистки. Входит в комплект п.1
Блок обеззараживания UV-12
Фильтр механической очискти Honeywell F76S 1″
Красный — базовая коплектация. Синий — дополнительное оборудование.
В очистке питьевой воды хорошие результаты показал кокосовый уголь. Он используется основными представителями фильтруемого оборудования.
Важна фракция угля: чем меньше размер частиц, тем больше активная площадь.
Активированный уголь удаляет органику и соединения хлора. Против тяжелых металлов и бактерий он малоэффективен.
Основные недостатки:
- быстро засоряется;
- является хорошей средой для размножения бактерий – следует вовремя его заменять;
- бактерицидной добавкой является серебро, которое токсично в больших количествах.
Сегодня на рынке можно встретить новый сорбент – карбонблок. Это спеченный активированный уголь с полиэтиленом. Получается монолитный блок с высокими сорбционными свойствами. Можно достичь пористость менее 1 микрона. Но он быстро забивается крупными частицами. Следует предусмотреть предварительную очистку воды от ржавчины, песка и глины.
Еще одной разновидностью являются активированные углеродные волокна. Это нити в диаметре до 10 микрон, которые в совокупности обеспечивают высокую скорость очистки воды. Молекула начинает «запутываться» среди волокон и застревает. Углеродные волокна значительно результативнее дробленого угля: выше скорость сорбции, больше сила связывания молекул и сорбционная емкость. Они являются идеальным вариантом для квартиры, где присутствует ограничение в пространстве.
Хорошая система очистки воды от примесей должна иметь умеренную стоимость, обладать хорошими потребительскими свойствами и выдавать чистую воду высокого качества. Следует предусмотреть фильтры для предварительной очистки, глубокой и конечной фильтрации.
источник
Раздел 5. Химия с элементами экологии
Самостоятельная письменная работа «Вода, растворы».
Приготовили 152 г раствора сульфата меди с массовой долей 12%. Рассчитайте массу соли и массу воды, которая необходима для приготовления раствора.
Какова массовая доля карбоната натрия в растворе, полученном при растворении 11,8 г соли в 55 г воды.
Раствор объемом 600 мл содержит 7,3 г гидроксида натрия. Определите молярную концентрацию раствора.
Вычислите массу йода и спирта, необходимых для приготовления раствора массой 300 г с массовой долей растворенного вещества 12 %.
Сахар массой 5 г растворили в воде массой 21 г. Какова массовая доля сахара в растворе.
Сколько грамм гидроксида натрия содержится в 0,3М растворе объемом 500 мл?
Приготовили 124 г раствора сульфата натрия с массовой долей 14%. Рассчитайте массу соли и массу воды, которая необходима для приготовления раствора.
Какова массовая доля карбоната кальция в растворе, полученном при растворении 33,5 г соли в 135 г воды.
Раствор объемом 800 мл содержит 8,4 г гидроксида калия. Определите молярную концентрацию раствора.
Критерии оценки решения расчетных задач:
«Отлично»: в логическом рассуждении и решении нет ошибок, задача решена рациональным способом.
«Хорошо»: в логическом рассуждении и решении нет существенных ошибок, но задача решена нерациональным способом или допущено не более двух несущественных ошибок.
«Удовлетворительно»: в логическом рассуждении нет существенных ошибок, но допущена существенная ошибка в математических расчетах.
«Неудовлетворительно»: имеются существенные ошибки в логическом рассуждении и в решении.
Цель: научиться определять содержание примесей в воде; познакомиться с основными способами очистки воды; охарактеризовать качества воды, взятой из различных источников.
Оборудование и реактивы: HCl, FeCL3 , BaCl2,KNCS,AqNO3, химическая посуда, бумажный фильтр, штатив, мерный стаканчик и цилиндр, воронка, белая бумага.
Знать: методы очистки воды.
Уметь: определять содержание примесей в воде; очищать воду от примесей; владеть химической терминологией.
Получение чистой воды – очень важная проблема. Чистая вода необходима многим отраслям современной промышленности, она используется для проведения многих технологических процессов. Очищенная питьевая вода применяется в бытовых целях. В природной воде всегда имеются механические примеси и растворённые вещества. Вода – прекрасный растворитель и поэтому невозможно встретить в природе жидкую «чистую» воду, то есть ту воду, в которой не растворены неорганические и органические вещества. В результате жизнедеятельности человека количество загрязняющих воду веществ постоянно растёт, и на сегодняшний день их насчитывается более 50 000. Поэтому проведение тестов на определение концентрации такого количества химических веществ, которые могут присутствовать в воде, просто невозможно.
Традиционно для оценки качества воды используют физические, санитарно — бактериологические и химические показатели.
К физическим показателям относят температуру, запахи и привкусы, цветность и мутность.
К санитарно-бактериологическим показателям относят бактериальную загрязнённость воды, загрязнённость кишечной палочкой, содержание в воде токсичных и радиоактивных микрокомпонентов.
К химическим показателям относят водородный показатель воды рН, жёсткость и щёлочность, минерализацию, а также содержание главных ионов. Качество воды определяется содержанием ионов, обуславливающих жёсткость воды, а также ионов тяжёлых металлов Рb 2+ , Рg 2+ , Cr 3+ , Fe 3+ , SO4 2- , Cl — , Mg 2+, которые часто встречаются в стоках промышленных предприятий.
Фильтрование — это общее название для различных способов очистки жидкости от твердых частиц. Фильтрование заключается в пропускании смеси через материал (фильтр), задерживающий твердые частицы. Жидкость, собираемая после фильтрации, называется фильтратом.
источник
Характеристика основных факторов загрязнения поверхностных рек. Анализ наиболее распространенных примесей, ухудшающих качество питьевой воды. Сущность деструктивных и регенеративных методов очистки водоемов. Применение обезжелезивания и обесцвечивания.
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Загрязнение воды и способы очистки
Из воды возникло всё. Вода — универсальное сырьё любой культуры и фундамент любого человеческого и духовного развития. Вода — ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.
Человек — элемент биосферы. Все жизненные ресурсы — воздух, пищу, воду и значительную часть энергетических и строительных ресурсов — он получает из биосферы. В биосферу человек сбрасывает и отходы — бытовые и промышленные. Долгое время такой тип человеческой деятельности не нарушал равновесия биосферы. В настоящее время стихийное взаимоотношение с природой представляет опасность для существования не только отдельных объектов, территорий, стран и т.п., но и для всего человечества.
Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество всегда стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу многообразное давление. Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических средств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.
Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека. Для здоровья человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды, а также при контакте с ней (купание, стирка, рыбная ловля и др.) проявляются либо непосредственно при питье, либо в результате биологического накопления. При непосредственном контакте человека с бактериально загрязненной водой, а также при проживании или нахождении близ водоема различные паразиты могут проникнуть в кожу и вызвать тяжелые заболевания, особенно характерные для тропиков и субтропиков. В современных условиях увеличивается опасность и таких эпидемических заболеваний как холера, брюшной тиф, дизентерия и др.
Остановить стихийное развитие событий помогут лишь знания о том, как ими управлять и, в случае с экологией, эти знания должны «овладеть массами», большей частью общества, что возможно лишь через всеобщее экологическое образование людей. Всем известно, что без воды наша жизнь была бы невозможной. Но при ее потреблении возникают определенные проблемы. Использование воды ненадлежащего качества очень сильно влияет на здоровье человека и срок службы бытовой техники. Поэтому вода, поступающая из скважины или водопровода, нуждается в специальной обработке, представляющей собой комплекс физических, химических и биологических методов.
1. Главные загрязнители воды
Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение воды. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.
Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители: вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы; и физические — радиоактивные вещества, тепло и др.
Процессы загрязнения поверхностных вод обусловлены различными факторами. К основным из них относятся:
1. Сброс в водоемы неочищенных сточных вод.
2. Смыв ядохимикатов ливневыми осадками.
4. Утечки нефти и нефтепродуктов.
Приоритетные загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности:
Преобладающий вид загрязняющих компонентов
Нефтепродукты, СПАВ, фенолы, аммонийные соли, сульфиды
Сульфаты, органические вещества, лигнины, смолистые и жирные вещества, азот
Машиностроение, металлообработка, металлургия
Тяжелые металлы, взвешенные вещества, фториды, цианиды, аммонийный азот, нефтепродукты, фенолы, смолы
Фенолы, нефтепродукты, СПАВ, ароматические углеводороды, неорганика
Горнодобывающая, угольная промышленность
Флотореагенты, неорганика, фенолы, взвешенные вещества
Легкая, текстильная, пищевая промышленности
СПАВ, нефтепродукты, органические красители и др.
Кроме поверхностных вод постоянно загрязняются и подземные воды, в первую очередь в районах крупных промышленных центров. Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и др.
К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.
Важно подчеркнуть, что загрязнения подземных вод не ограничиваются площадью промпредприятий, хранилищ отходов и т.д., а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20-30 км и более от источника загрязнения. Это создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения.
Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека. Для здоровья человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды, а также при контакте с ней (купание, стирка, рыбная ловля и др.) проявляются либо непосредственно при питье, либо в результате биологического накопления. При непосредственном контакте человека с бактериально загрязненной водой, а также при проживании или нахождении близ водоема различные паразиты могут проникнуть в кожу и вызвать тяжелые заболевания, особенно характерные для тропиков и субтропиков. В современных условиях увеличивается опасность и таких эпидемических заболеваний как холера, брюшной тиф, дизентерия и др.
Среди водоохранных проблем одной из важнейших является разработка и внедрение эффективных методов обеззараживания и очистки поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения.
Наиболее распространенные примеси, ухудшающие качество питьевой воды:
1. Взвешенные вещества — нерастворимые в воде суспензии, эмульсии. Наличие в воде взвешенных веществ свидетельствует о её загрязненности частичками глины, песка, ила, водорослей и т.п.
2. Органические вещества природного происхождения — частички почвенного гумуса, продукты жизнедеятельности и разложения растительных и животных организмов.
3. Органические вещества техногенного происхождения — органические кислоты, белки, жиры, углеводы, хлорорганические соединения, фенолы, нефтепродукты.
4. Микроорганизмы — планктон, бактерии, вирусы.
5. Соли жесткости — кальциевые и магниевые соли угольной, серной, соляной и азотной кислот.
6. Соединения железа и марганца — органические комплексные соединения, сульфаты, хлориды и гидрокарбонаты.
7. Соединения азота — нитраты, нитриты, аммиак.
8. Растворимые в воде газы — сероводород, метан.
Влияние примесей на качество воды:
1.Повышенная мутность воды указывает её значительную загрязненность взвешенными веществами и препятствует использованию в хозяйственно — питьевых целях.
2.Органические вещества вызывают различного рода запахи (землистый, гнилостный, болотный, рыбный, аптечный, нефтяной и т.п. ), повышают цветность, вспениваемость, оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека.
3.Микроорганизмы увеличивают количество органики, могут вызвать заболевания тифом, дизентерией, холерой, полиомиелитом и т.д. бесцветная.
4.Соли жесткости в большом количестве делают воду непригодной для хозяйственных нужд. В жесткой воде увеличивается расход моющих средств при стирке, медленно развариваются мясо и овощи, выходят из строя посуда и водонагреватели.
5.Железо и марганец придают воде неприятную красновато-коричневую или черную окраску, ухудшают её вкус, вызывают развитие железобактерий. Избыток железа в организме увеличивает риск инфарктов, длительное употребление железосодержащей воды вызывает заболевание печени, снижает репродуктивную функцию организма. Марганецсодержащие воды отличаются вяжущим привкусом, окраской, оказывают токсическое действие на организм.
Хозяйственно — питьевая вода должна быть безвредна для здоровья человека, иметь хорошие физические, химические и санитарные показатели.
Метод или совокупность методов очистки выбирают на основе изучения свойств исходной воды, её запасов в источнике, требуемое количество продукта, а также воспринимающую способность канализации для приема выделенных из воды загрязнений.
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. загрязнение питьевой вода очистка
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 марганца в нерастворимые и удаление тех и других путем фильтрования, 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.
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства — одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей среды, в частности по очистке производственных сточных вод.
Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью ликвидировать сбрасываемые сточных вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.
В химической промышленности намечено более широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности очистки производственных сточных вод.
Существенное влияние на повышение водооборота может оказать внедрение высокоэффективных методов очистки сточных вод, в частности физико-химических, из которых одним из наиболее эффективных является применение реагентов. Использование реагентного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности присутствующих примесей, что по сравнению со способом биохимической очистки имеет существенное значение.
Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов — это одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы.
Основание существования биосферы и человека на использовании воды. Химические, биологические и физические загрязнители воды. Факторы, обуславливающие процессы загрязнения поверхностных вод. Характеристика показателей качества воды, методы ее очистки.
курсовая работа [57,9 K], добавлен 12.12.2012
Качество питьевой воды, доступ к чистой воде городского и сельского населения. Основные пути и источники загрязнения гидросферы, поверхностных и подземных вод. Проникновение загрязняющих веществ в круговорот воды. Методы и способы очистки сточных вод.
презентация [3,1 M], добавлен 18.05.2010
Основные источники загрязнения водных объектов. Физико-химические, бактериологические и паразитологические, радиологические показатели качества воды, методы очистки. Влияние химического состава питьевой воды на здоровье и условия жизни населения.
реферат [459,5 K], добавлен 28.11.2011
Гидрологический и гидрохимический режим поверхностных водотоков. Организация водоснабжения района. Общая технологическая схема очистки питьевой воды. Химические и физические процессы, происходящие при этом. Методы обработки воды для улучшения ее качества.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 24.10.2014
Химическое загрязнение природных вод. Глинистые минералы и их классификация. Основные виды загрязнений поверхностных водоисточников. Способы очистки, опреснение водоемов. Очистка воды с использованием сорбционного метода. Окислительный метод очистки воды.
курсовая работа [55,7 K], добавлен 15.12.2013
Санитарно-гигиеническое значение воды. Характеристика технологических процессов очистки сточных вод. Загрязнение поверхностных вод. Сточные воды и санитарные условия их спуска. Виды их очистки. Органолептические и гидрохимические показатели речной воды.
дипломная работа [88,8 K], добавлен 10.06.2010
Физико-химическая характеристика питьевой воды. Гигиенические требования к качеству питьевой воды. Обзор источников загрязнения воды. Качество питьевой воды в Тюменской области. Значение воды в жизни человека. Влияние водных ресурсов на здоровье человека.
курсовая работа [50,2 K], добавлен 07.05.2014
Проведение экологического мониторинга состояния питьевой воды. Выявление основных загрязнителей. Установление соответствия качества питьевой воды санитарным нормам. Характеристика основных методов очистки воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
презентация [1,1 M], добавлен 12.04.2014
Свойства воды и ее роль в жизни человека. Питьевой режим и баланс воды в организме. Влияние водных ресурсов на здоровье. Основные источники загрязнения питьевой воды. Этапы водоподготовки, гарантирующие ее качество: характеристика способов ее очистки.
контрольная работа [42,1 K], добавлен 14.01.2016
Факторы загрязнения поверхностных вод. Основные физические, химические и биологические загрязнители воды. Естственные источники загрязнения подземных вод. Методы обеззараживания и очистки поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения.
реферат [25,4 K], добавлен 25.04.2010
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.
источник
Тема: «Очистка загрязненной воды»
Цель: очистка образца воды из поверхностного водоема (пруда, реки, озера, болота и др.)
проводить примеры экспериментов и наблюдений, обосновывающих влияние деятельности человека на экосистемы;
объяснять прикладное значение важнейших достижений в области естественных наук для охраны окружающей среды;
выдвигать гипотезы и предлагать пути их проверки, делать выводы на основе экспериментальных данных, представленных в виде таблицы;
Оборудование и реактивы: электроплитка, штатив для пробирок, шпатель, химические воронки, два химических стакана на 100 мл, пробирки, фильтры, стеклянные палочки; сульфат алюминия, активированный уголь, мелкий гравий, шунгит, сахар, желатин.
Существуют различные способы очистки воды. Природная вода всегда содержит примеси. В зависимости от целей ее использования применяют различные приемы очистки. Питьевая вода не должна содержать не растворимых примесей и болезнетворных микроорганизмов, которые обычно бывают в водоемах. Если воду для питья берут из озер и рек, то ей дают отстояться в специальных бассейнах и фильтруют через слой гравия и песка. Очищенную от нерастворимых веществ воду обрабатывают хлором, а затем озоном или ультрафиолетовыми лучами, которые убивают микроорганизмы. Чтобы очистить воду от растворимых в ней веществ при меняют перегонку или дистилляцию.
Сульфат алюминия является одним из самых распространённых коагулянтов, применяемых в химической очистке воды. Коагулянты – вещества, способные разрушать коллоидные растворы с выделением растворенного вещества в осадок. Сульфат алюминия при кипячении в воде подвергаются гидролизу. В результате в качестве гидролиза образуется Al ( OH ) 3 . Хлопья
Al ( OH ) 3 обладают способностью сорбировать вещества, взаимно «слипаться» с коллоидными и взвешенными частицами. Происходит укрепление частиц, которые быстро оседают под действием силы тяжести.
Сахар и желатин – органические вещества, подверженные окислению. Механизм этих изменений заключается в следующем: сахар и желатин начнут окислятся до простых соединений – CO 2 , H 2 O ; азот желатина превратится в нитрат-ион (желатин-белок, в состав которого входит макромолекулы с молекулярной массой 12000-70000, и как все белки, он состоит из остатков аминокислот, соединенных между собой пептидной связью). Все эти реакции биохимического окисления требуют присутствия кислорода. Их суммарный эффект проявляется в значительном снижении концентрации кислорода, растворенного воде.
! Нагревание ускоряет процедуру очистки.
Изготовьте естественный вводный фильтр. Положите несколько камней на дно химической воронки. На их поверхность положите мелкий гравий, а затем слой песка почти до конца воронки. Пропустите воду через фильтр с гравием. Соберите воду в стакан и сравните ее с контрольным образцом.
2. Удаление коллоидных и взвешенных частиц.
Налейте немного процеженной воды в пробирку и используйте ее для контроля. Добавьте один шпатель сульфата алюминия и обрабатываемой воде в стакане. Поставьте стакан на электроплитку. Кипятите воду в течение 3-5 минут при помешивании.
Вставьте фильтрованную бумагу в воронку и профильтруйте горячую воду в другой стакан. Сравните обработанную воду с контрольным образцом.
Налейте немного обрабатываемой воды в пробирку для контроля. Добавьте один шпатель активированного угля в воду. Поставьте стакан на электроплитку. Кипятите воду в течение 5-10 минут, изредка помешивая.
Профильтруйте горячую воду через чистый фильтр в другой стакан. Сравните обработанную воду с контрольным образцом.
1. Какие вещества удаляются из воды при эксперименте?
2. Зачем воду кипятят с сульфатом алюминия и активированным углем?
3. Каково действие сульфата алюминия в воде?
4. Влияние органических веществ на загрязнение воды.
Опишите наблюдаемые явления при растворении сахара и желатина в пробе воды (1 л). Отметьте, какие изменения можно наблюдать визуально.
Отчет по лабораторной работе.
Тема: « Очистка загрязненной воды»
Цель: очистка образца воды из поверхностного водоема (пруда, реки, озера, болота и др.).
источник
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ И ЕЕ ОЧИСТКА
1. Перечислить и описать различные параметры загрязнения воды. 2.Описать различные способы очистки воды, определить их
Особенностью природной воды в современных условиях является то, что она участвует не только в естественном, но и в антропогенном круговороте. Значительная часть воды после ее использования возвращается в водоем в виде городских и промышленных сточных вод. В этих условиях неотложной задачей является поддержание биологической полноценности природных вод, т. е. снижение содержания в них посторонних примесей до такой концентрации, при которой у водных организмов обеспечивается нормальное отправление физиологических и биологических процессов. причем без отрицательных генетических последствий. Одним из действенных методов защиты водных объектов от загрязнений служит очистка сточных вод перед сбросом их в водоем.
Загрязнения подразделяют на три категории:
1.Мусор и песок. Мусор — это тряпки, пакеты и прочие предметы. К песку условно относят и гравий.
2.Органическое вещество, или коллоиды. Это как живые организмы — патогены и непатогенные бактерии-редуценты — так и неживая органика экскрементов, пищевые отходы, органические отходы заводов и фабрик.
Термин коллоиды означает, что этот материал не оседает, а обычно остается взвешенным в воде.
3.Растворенные вещества. Это растворимые органические и неорганические вещества.
Чтобы очистка была полной, водоочистные сооружения должны устранить все названные категории загрязнителей.
Мусор и песок удаляются на этапе предочистки. Сочетание первичной и вторичной очистки позволяет избавиться от коллоидного материала. Большинство растворенных веществ устраняются при помощи доочистки.
Предочистки осуществляется, пропуская исходные стоки через стержневую решетку, где вода очищается от мусора. Затем вода попадает в песколовки, или пескоотстойник, где движение воды замедляется настолько, что песок оседает.
После предочистки вода попадает на первичную очистку. Вода медленно пропускается через крупные баки — первичные отстойники. Это позволяет самым тяжелым частицам органического вещества, составляющем от 30 до 50% от общего его количества, осесть на дно. В то же самое время жирные и маслянистые вещества всплывают к поверхности, и их снимают как сливки. Весь этот материал называется ил-сырец.
Вторичная очистка. Эту очистку называют также биологической, так как в ней участвуют живые естественные редуценты и детритофаги. Какой бы тщательной очистке не подвергались сточные воды, обычно их все равно дезинфицируют хлорированием или озонированием перед сбросом естественные водоемы, чтобы уничтожить все патогенные организмы которые могли выжить.
Стакан V=500мл, шпатель, вата, стерильная проволочная петелька 2-3 шт., чаша Петри со стерильной агаровой средой -6 шт., спиртовка -2 шт., спички, мерный цилиндр V=50мл -4шт., стакан V= 100мл -4:шт., воронка дл фильтрования 2 шт., фильтровальная бумага, пипетка Мора V=10мл -4 шт.
Почва, раствор красителя (метиленовый синий), микробный бульон, раствор хлорной извести 3%, этиловый спирт.
В лабораторный стакан емкостью 500 мл налейте 400 мл водопроводное воды и внесите в нее перечисленные ниже загрязнители. Укажите, к какой категории относится каждый из них:
2.Несколько капель красителя
3.Около 1 мл бульона, содержащего безвредные бактерии
Выполняя дальнейшую работу, определите эффективность нескольким широко применяемых способов водоочистки.
Присутствие в воде взвесей заметно по ее относительной мутности Прозрачная вода взвесей практически не содержит.
Присутствие растворенных веществ следует проверять с помощью методов химического анализа. Однако мы используем окрашенное вещество (краситель), так что в данном случае загрязнение также определяется визуально.
Проверить присутствие бактерий можно с помощью стерильной проволочной петли. Перенесите ею каплю воды из стакана в чашку Петри со стерильной агаровой средой. Эта среда обеспечивает бактерий, так что их присутствие в воде будет заметно по появлению колоний. Результат данного
теста вы получите через несколько дней. Проволочную петлю перед использованием необходимо простерилизовать в пламени.
Налейте 50 мл загрязненной воды в мерный цилиндр и периодически наблюдайте После отстаивания исследуйте верхний слой на загрязнение описанными выше способами. Данные внесите в таблицу 1.
Отфильтруйте 20-30мл загрязненной воды в чистый лабораторный стакан с помощью воронки и фильтровальной бумаги. Проверьте фильтрат на загрязнение описанными выше способами. Данные внесите в таблицу 1.
Налейте 30-40 мл загрязненной воды в лабораторный стакан емкостью 100 мл. Добавьте несколько капель раствора хлорной извести, тщательно перемешайте и дайте отстояться в течение минимум 10 минут. Проверьте воду m загрязнение описанными выше способами.
источник