Лаборатория открытий. Учебный проект "Фильтр для воды"

 На очередном занятии в Лаборатории открытий мы разбирались, как очистить воду с помощью самодельного фильтра. Вода — основа жизни, но в природе она часто содержит примеси, которые могут быть опасны. Что делать, если под рукой нет магазинного фильтра? Можно сделать его самостоятельно!

Поскольку у каждой группы была своя схема фильтра (на 4, 6 или 7 слоёв), а задания различались по сложности, мы решили провести жеребьёвку, чтобы всё было честно.

Каждый учёный-изобретатель вытянул карточку с номером фильтра, и так определилось, с кем в паре и над каким проектом будет работать. Это помогло избежать споров и сделало процесс увлекательным.

Перед сборкой мы сравнили наборы для фильтров:

Общее у всех групп:

• пластиковые бутылки
• камешки разного размера
• крышки с отверстиями

Различия:

1 группа (4 слоя) используются только камешки различной фракции.

2 группа (6 слоёв): добавили песок и марлю.

3 группа (7 слоёв): дополнительно использовали уголь, заменили марлю на вату.

Для жизни человека, вода, наряду с воздухом, занимает одно из важнейших мест в поддержании жизни и здоровья. Вода является одним из важнейших веществ, необходимых нам для выживания. Она выполняет огромное количество разных функций: без воды наш организм не смог бы перерабатывать пищу и поставлять питательные вещества в клетки, без нее оказался бы невозможным процесс вывода отходов, вода помогает организму регулировать температуру и позволяет суставам не стираться друг о друга при движении. Вода – главный структурный компонент нашего тела: у взрослого она составляет до 70% массы тела, у ребёнка – до 80%.

Интересные факты:

• наши кости, несмотря на их твердость, являются пористыми и состоят на 22% из воды; 

• мышцы состоят из воды на 75% и при обезвоживании усыхают и теряют эластичность;

• плазма крови – это вода, в которой растворены необходимые нам белки и другие химические соединения;

• взрослый человек теряет в среднем от 1,5 до 2 литров воды в день за счет дыхания, переваривания пищи и потоотделения – даже когда не двигается. В течение дня человек только выдыхает около чашки воды. 

• ребенку весом до 20 кг требуется не менее одного и не более полутора литров в сутки.

В среднем, без пищи человек может прожить несколько недель, но без воды организм  перестанет функционировать уже через 2 – 4 суток. 

Что будет если не пить воду три дня? 

Вода – это в первую очередь активный транспорт для организма человека. Она как приносит питательные вещества, так и выводит все продукты распада и шлаки. При сильном обезвоживании в организме происходит достаточно серьёзное закисление: продукты распада не выводятся, происходит отравление организма.

Чистая вода — основа жизни, но миллионы людей (особенно в странах Африки) вынуждены пить загрязнённую воду из рек и луж. Это приводит к болезням, например холере и дизентерии. В бедных регионах используют простые фильтры из подручных материалов — они задерживают грязь и бактерии. Индивидуальные фильтры-трубочки (например, LifeStraw) позволяют пить воду из любого источника сразу, очищая её от вредных примесей.

Фиксики - О воде 

Для просмотра видео на мобильном телефоне или планшете необходимо переключиться на веб-версию блога внизу страницы

Приступаем к сборке фильтров

Разрезали пластиковую бутылку пополам: верхняя часть стала воронкой, нижняя — ёмкостью для чистой воды.

Создали слои фильтра (у каждой группы была своя схема):

Группа 1: крышка с отверстием →камни мелкой фракции →камни средней фракции → камни чуть побольше.

Группа 2: крышка с отверстием →марля →песок →камни мелкой фракции →камни средней фракции →камни чуть побольше.

Группа 3: крышка с отверстием →вата →уголь →песок →камни мелкой фракции→ камни средней фракции →камни чуть побольше.

Древесный уголь  измельчаем, пересыпав в мешочек

Все слои на месте!

Собираем сам фильтр. Для этого вставляем горловину со слоями в нижнюю часть пластиковой бутылки

А сейчас создаём то, что нам всегда запрещают! Делаем ну ооооочень грязную воду. В пустую ёмкость закладываем смесь торфа, травы, перепрелых неразложившихся листьев

Усложняем, добавляя краситель фиолетового цвета

Добавляем воду

Потрясающе ужасный результат!!! Чем не вода из болота?

Пропустили грязную воду через фильтры 

Сравниваем результаты

Саша очень сильно разочаровался, сказал, что ничего у нас не получилось и фильтры не работают. В 1-м фильтре вода моментально просачивалась в резервуар для сбора. Она была того же цвета, что и на старте, только на крупных камнях задержались трава и крупный сор, на средних и мелких камешках застревал мусор поменьше. Но вот песок просочился и осел на дно, а мелкие частицы сора были видны на стенках резервуара на верхней границе жидкости. Вывод очевиден: такую воду пить нельзя!

Второй образец значительно медленнее пропускал воду, но она была прозрачной, без примесей. Учитывая тот факт, что от первого образца этот отличает наличие марли и песка, то приходим к выводу, что самый мелкий мусор и песчинки задержались благодаря этим слоям.

Ура! Фильтр работает!

 Однако вода сохранила фиолетовый цвет. Нам такая вода не внушает доверие. Ни у кого не возникло даже мысли, что её можно употреблять для утоления жажды.

С нетерпением ждём результат 3-го фильтра. Прошло не менее 2-х минут, пока первые ПРОЗРАЧНЫЕ капли упали на дно резервуара

Т.к. мы точно знаем, что вата не может обесцветить красящий пигмент, то пришли к выводу, что убрал фиолетовый цвет именно древесный уголь. Кстати, угольные фильтры использовать для обеззараживания и очищения воды  люди научились очень давно. 

Через пластиковые прозрачные стенки фильтра очень легко отследить, 

какой слой от какого загрязнения очищал 

Так как 3-й фильтр пропускал воду очень медленно, было решено через час из группы продлённого дня вернуться к наблюдению

Спустя час...

Поверхность наших фильтров выглядит тоже по-разному 

Наверху первого собрался крупных сор, средний и мелкий опустился к нижним слоям из-за стремительного прохождения воды через препятствия

На верхних камнях второго крупный сор был вперемежку со средним, т.к. вода проходила медленнее, мелкий мусор застревал на крупном. Марля не позволила пройти песчинкам вниз

А вот из-за чрезвычайно медленного процесса фильтрации в последнем образце, крупный сор осел на камнях, средний и мелкий, изначально плавая на поверхности, по мере просачивания жидкости оседали на более крупном

На каждом последующем слое отфильтровывался всё более мелкий сор

Для более детальной проверки на наличие примесей и сора в отфильтрованной жидкости образцы подсвечены фонариком

После слива жидкости

В первом образце остался осадок из песка и мельчайших частиц торфа. 
Во втором нет осадка и взвеси, однако очевидно наличие красителя.
3-й фильтр показал отличный результат и со своей задачей справился на 100%

В обычной воде могут быть различные примеси, которые вредны для нашего организма. Для её очистки применяют фильтры. Наш фильтр состоит из нескольких слоёв. В каждом слое промежутки между частицами всё меньше и меньше. Молекулы воды проходят через слои камешков, песка, древесного угля и ваты, а примеси, которые больше молекул воды, задерживаются. Кроме того, уголь «забирает» себе молекулы «вредных» веществ и делает воду чище и вкуснее.

Что мы узнали?

Чем мельче слои, тем лучше очистка — песок и уголь задерживают даже мелкие частицы.
Древесный (активированный) уголь — главный «очиститель», он впитывает вредные вещества.

Такой фильтр не делает воду идеально чистой (нужны кипячение или химическая очистка), но убирает крупные загрязнения и в случае экстремальной ситуации может спасти жизнь.

Предлагаем ознакомиться со статьёй интернет портала про походы Surviva

10 способов добычи воды в лесу 

Теперь мы знаем, как в экстренной ситуации можно очистить воду с помощью подручных средств!