ФИЛЬТРАЦИЯ ВОДЫ

КО М ПЛЕКТ ЛАБОРАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ФИЛЬТРАЦИЯ
ВОДЫ
РУКОВОДСТВО ДЛЯ УЧИТЕЛЯ
romelsen
EXPERIMENTA
ml
ИНСТИТУТ
новых
ТЕХНОЛОГИЙ
Фильтрация воды
Фильтрация воды
Содержание
Состав комплекта лабораторного оборудования
5
Учебные цели
6
Эксперименты
Эксперимент 1. Через какой тип почвы вода просачивается быстрее всего?
6
Эксперимент 2. На чем основана очистка воды?
7
Эксперимент 3. Что может и чего не может отфильтровать почва?
8
Эксперимент 4. Как коллекторы помогают очищать воду?
9
Эксперимент 5. Как загрязненная вода влияет на семена и растения?
10
Эксперимент 6. Почему водонапорные башни часто располагают на холме?
11
Краткие сведения о получении питьевой воды из грунтовых вод
и открытых водоемов
13
3
Фильтрация воды
Состав комплекта лабораторного оборудования
Позиция
4
Количество
1
15
2
Наименование
Код
Контейнер для абсорбента(перлита)
13227
1
Краситель пищевой
12913
3
15
Ложка металлическая
13197
4
15
Емкость для проращивания
13278
5
15
Сетка пластиковая
13154
6
15
Фильтр медный
13146
7
15
Трубка для фильтрования
13138
8
15
Емкость с крышкой для фильтрования
13111
9
15
Мензурка пластиковая, 250 мл
13120
10
15
Мензурка пластиковая, 125 мл
13162
11
15
Соединитель трубок для фильтрования
13170
12
7
Трубка диаметром 30 см
13200
13
1
Трубка диаметром 65 см
13219
14
1
Маркер
30644
—
1
Набор этикеток в упаковке
(приблизительно 150 шт)
13286
Фильтрация воды
5
Фильтрация воды
Учебные цели
Предлагаемый набор лабораторных работ помогает
ответить на следующие вопросы:
1. Через какой тип почвы вода просачивается быстрее
всего?
2. На чем основана очистка воды?
3. Что может и чего не может отфильтровать почва?
4. Каким образом коллекторы помогают очищать воду?
5. Как загрязненная вода влияет на семена и растения?
6. Почему водонапорные башни часто расположены на
холме?
Эксперименты
Эксперимент 1
Через какой тип почвы вода просачивается
быстрее всего?
Цели работы:
— показать, что вода задерживается в почве или проходит
через нее в зависимости от типа почвы;
— продемонстрировать, что под действием силы тяжести
вода проходит сквозь почву вниз;
— понять, что чем мельче частицы почвы, тем сильнее
почва замедляет движение воды.
Предварительные замечания
Кажды й учащ ийся долж ен собрать собственны е
образцы типов почвы — песка, гравия, верхнего слоя
почвы, гумуса (перегноя) или глины. Такое домашнее
задание имеет смысл дать за 2 -3 дня до эксперимента.
Заверш ение работы (процесса фильтрации) следует
организовать так, чтобы почва осталась пригодной для
повторного использования. Учащимся надо внимательно
следить за тем, чтобы не выбросить медный фильтр
вместе с образцом почвы. Если материалы не выходят
из фильтровальных труб, оставьте их сохнуть на ночь.
Закончите работу на следующий день. Почву ни в коем
случае нельзя смывать в канализацию.
Ход работы
Соберите образцы почвы ложкой в мензурку емкостью
125 мл (желательно, чтобы группы использовали разный
тип почвы). Поместите желтое крепление крышки на
фильтровальную емкость. Вставьте красный соединитель
фильтровальных трубок в крепление крышки емкости.
В ведите ф ильтровальную тр уб ку (кон усооб разны м
концом вниз) в крепление. Установите медный фильтр в
трубку. Ложкой положите почву из маленькой мензурки
в ф ильтровальную си сте м у. З апо л н ите больш ую
6
Фильтрация воды
м ензурку водой до отметки 150 мл. Налейте воду в
трубку. Определите по часам (или секундомеру), сколько
времени требуется для просачивания воды через каждый
тип почвы. Если нет часов или секундомеров, попросите,
чтобы учащиеся начали наливать воду одновременно, а по
окончании фильтрации сразу поднимали руки.
Материалы: трубка для фильтрования (7) — 1 шт.; емкость
с крышкой для фильтрования (8) — 1 шт.; соединитель
трубок для фильтрования (11) — 1 шт.; большая мензурка
(9) — 1 шт.; маленькая мензурка (10) — 1 шт.; л ож ка(З )— 1
шт.; медный фильтр (6) — 1 шт.
Дополнительно: вода, различные типы почвы, например
песок, гравий, гумус.
Эксперимент 2
На чем основана очистка воды?
Цели работы:
— показать, что способность поглощать и очищать воду
зависит от количества и размера камней и расположения
пустот (пор) между ними;
— разобраться, почему песок — лучший тип почвы для
фильтрации и дренажа;
— понять, что грунтовая вода является одним из наших
наиболее важных природных ресурсов.
Предварительные замечания
О завершении работы — см. эксперим ент 1. Если вы
работаете с образцами почвы, уже использованными в
эксперименте 1, вы заметите, что вода фильтрует быст­
рее, когда почва уже влажная.
Ход работы
Обсудите критерии хорош ей ф ильтрации/дренажной
колонки (выберите тип почвы, который будет использован
в эксперименте). Например, смесь гравия, песка и гумуса
может быть похожа на почву, преобладающую в вашей
местности. Группы учащихся составляют модели почвы
с помощ ью системы трех фильтровальных трубок.
Выберите четыре или пять различных моделей, одна из
которых состоит только из песка; обсудите их с учащимися
и испытайте. Поскольку песок не содержит веществ,
которые выщелачиваются в воде, он является хорошим
материалом для фильтрования. Водохранилища часто
располагаются в местах, содержащих песчаные почвы,
чтобы использовать это их преимущество..
Соберите фильтровальную установку. Для этого поставьте
на стол фильтровальную емкость с желтой крыш кой.
Установите красный соединитель трубок в крепление
крышки емкости и поместите медный фильтр в фильтро­
вальную трубку. Вставьте первую трубку в соединитель.
7
Фильтрация воды
Второй соединитель и трубку расположите на верхнем
конце первой, затем закрепите третий соединитель и
третью фильтровальную трубку.
Заполните большую мензурку водой до отметки 200 мл.
Налейте воду в верхнюю фильтровальную трубку. По
часам или секундомеру измерьте фактическое время
фильтрации. Если нет часов или секундомера, попросите
учащихся начать наливать воду одновременно и поднять
руки, когда процесс закончится. Снимите фильтровальные
трубки с емкости и не трогайте емкость с водой в течение
часа. О братите внимание учащихся на то, как вода
становится прозрачной.
Материалы: трубки для ф ильтрования (7) — 3 шт.;
соединитель трубок для фильтрования (11) — 3 шт.; емкость
с крыш кой для фильтрования (8) — 1 шт.; маленькая
мензурка (10) — 1 шт.; большая мензурка (9 )— 1 шт.;
ложка (3) — 1 шт.; медные фильтры (6) — Зшт.
Дополнительно: вода, песок, гравий, гумус или другие
виды (типы) почвы.
Эксперимент 3
Что может и чего не может отфильтровать
почва?
Цели работы:
— убедиться, что на грунтовую воду влияют все виды
загрязнений окружающей среды;
— понять, как нефтяные пятна с земли могут попасть в
воду;
— показать, что нефть обволакивает частицы почвы и
воздействует на фильтрационную способность почвы;
— продемонстрировать, что нефть не удается полностью
удалить из почвы.
Предварительные замечания
Этот эксперим ент должен быть последним из серии
экспериментов с использованием колонок почвы, так как
нефть связывает почву и не м ож ет быть отделена
от нее. Нефть ни в коем случае нельзя смывать в
кан ал и зац и ю . И почву, и воду, содержащ ие нефть,
уберите в мусорное ведро. По окончании экспериментов
все емкости и трубки следует опустошить и сразу же
очистить моющим средством.
Ход работы
Группы учащихся собирают установку для фильтрования,
как в эксперименте 2. Смешайте воду, соль, нефть, порошок
мела и пищевой краситель в большой мензурке. Составьте
список всех этих веществ с указанием количества каждого
из них. Зафиксируйте, насколько прозрачна смесь, держа
ее на фоне белого листа бумаги.
8
Фильтрация воды
Налейте смесь в фильтровальную трубку с почвой и
подождите, пока она просочится насквозь. Запишите,
сколько на это требуется времени, и сравните с резуль­
татами эксперимента 2. Соберите фильтрат и исследуйте,
какие вещества исходной смеси содержатся в нем.
Запишите результаты исследования. Нефть будет видна
на поверхности воды. Используйте перлит, чтобы удалить
нефть из воды.
Попросите, чтобы учащиеся предложили способы восста­
новления веществ из воды. Возможно, будут предложены
перлит или соль. Абсорбент перлит удаляет нефть.
Соль может быть получена (восстановлена) испарением
жидкости. Чтобы проверить, осталась ли в почве нефть,
потрите небольшое количество почвы о кусочек писчей
или туалетной бумаги. Если нефть есть, то появляется
прозрачное пятно. Учащиеся легко поймут, что нефть
нельзя полностью удалить из почвы.
Материалы: трубки для ф ильтрования (7) — 3 шт.;
соединитель трубок для фильтрования (11) — 3 шт.;
емкость с крышкой для фильтрования (8) — 1 шт.; большая
мензурка (9 )— 1 шт.; ложка (3) — 1 шт.; медные фильтры
(6) — 3 шт.; контейнер перлита (1) — 1 шт.
Дополнительно: вода, соль, растительное масло, порошок
мела, пищевой краситель, песок, гравий, гумус или другие
виды почвы.
Эксперимент 4
Как коллекторы помогают очищать воду?
Цель работы:
— пр о д е м о н стр и р о ва ть, что вода, проходя через
фильтровальные трубки, очищается от нерастворимых
частиц.
Предварительные замечания
Должны быть собраны вещества, которые моделируют стоки
с улиц города в канализационные коллекторы. Учащиеся
могут собирать эти материалы самостоятельно — каждый
для себя, или учитель может принести их в класс заранее.
Воду следует заблаговременно налить в фильтровальную
емкость, чтобы она успела отстояться.
Ход работы
Соберите фильтровальную установку, как описано в
эксперименте 1. Поместите пластиковую сетку в фильтро­
вальную трубку. Смешайте различные типы веществ
(с крупными и мелкими частицами, растворим ы е и
нерастворимые) с водой в большой мензурке. Убедитесь,
что мензурка почти заполнена.
9
Фильтрация воды
Залейте содержимое мензурки в фильтровальную трубку.
Проверьте прозрачность жидкости в фильтровальной
емкости, поставив лист белой бумаги позади емкости и
глядя сквозь нее. Оставьте жидкость отстояться десять
минут. После этого снова проверьте прозрачность и
количество осадка.
По окончании работы обратите внимание учащихся на то,
что грунтовые воды являются очень важным природным
ресурсом и их сохранение является общечеловеческой
проблемой.
Материалы: трубки для фильтрования (7) — 1 шт.;
соединитель трубок для фильтрования (11) — 1 шт.;
емкость с крышкой для фильтрования (8) — 1 шт.; большая
мензурка (9 )— 1 шт.; ложка (3) — 1 шт.; медные фильтры
(6) — 1 шт.; пластиковая сетка (5) — 1 шт.
Д ополнит ельно: вода, материалы типа сломанных
прутиков, кусочки бумаги, ткани, песок, порошок мела,
моющее средство, растительное масло.
Эксперимент 5
Как загрязненная вода влияет на семена
и растения?
Цели работы:
— усвоить, что на прорастание семени воздействуют
условия (состояние) окружающей среды;
— понять, что на состояние, рост и развитие растения
воздействуют вещества, которые имеются в воде;
— понаблюдать, как происходит развитие побегов из
семян при использовании питательных вещ еств,
запасенных в семени;
Семена и вода с моющим
средством
— разобраться, почему управляемый эксперим ент —
очень важный научный метод.
Предварительные замечания
Материалы типа моющего средства, растительного масла,
соли, уксуса и сахара будут загрязнителями. Их следует
добавить в таком количестве, которое не отравит семена
немедленно. Насыпьте 1/2 чайной ложки загрязнителя
приблизительно в 200 мл воды и перемешайте, чтобы
вещ ества см еш ал ись с водой или растворил ись.
Загрязненную воду лучше накрыть пластиковой крышкой
и сохранить для продолжения эксперимента.
Семена и вода с солью
При наблюдениях будут полезны увеличительные стекла
и линейки.
Учащиеся или учитель должны подготовить одну (или
больше) емкость для проращивания и залить ее чистой
водой из крана. Эта емкость послужит «контрольным
образцом», с которым будут сравниваться эксперим ен­
тальные образцы.
10
Семена и вода с сахаром
Фильтрация воды
Для этого эксперимента следует выбрать быстро прорас­
тающие семена, например редьку (редиску), кресс водяной
(жеруху), фасоль, бобы или горох. Замочите семена перед
проращиванием.
Ход работы
Наклейте на каждую ем кость этикетку, на которой
укажите группу учащихся, проводящую эксперим ент,
и дату его начала, а также любую другую информацию,
по желанию ребят. Положите кусок хлопчатобумажной
ткани площадью приблизительно десять квадратных
сантиметров на дно емкости. Если вместо хлопчато­
бумажной ткани применяется туалетная бумага, лучше
выбрать естественный белый цвет бумаги. Увлажните
хлопчатобумажную ткань (туалетную бумагу) одной или
двумя ложками загрязненной воды (используйте один
загрязнитель на каждую группу учащихся). Разместите
три или четыре семени на поверхности увлажненного
материала. Тщательно исследуйте, в том числе измерьте,
семена. Записывайте свои наблюдения в регистрационном
журнале. Емкости можно оставить открытыми или закрыть
пластиковой пленкой, чтобы уменьш ить возможность
загрязнения бактериями. Пленка будет также сохранять
влагу в емкости.
Материалы: емкость для проращ ивания (4) — 1 шт.;
большая мензурка (9) — 1 шт.; самоклеющаяся этикетка —
1 шт.; ложка (3) — 1 шт.
Дополнительно: абсорбент — хлопчатобумажная ткань или
туалетная бумага, моющее средство, растительное масло,
соль, сахар, уксус, семена, вода, пластиковая пленка
(полиэтилен).
Эксперимент 6
Почему водонапорные башни часто
располагают на холме?
Цель работы:
— продемонстрировать так называемый принцип сообща­
ющихся сосудов — в сообщающихся сосудах уровни
жидкости достигают одинаковой высоты, независимо
от формы этих сосудов.
Предварительные замечания
При проведении эксперимента поверхность стола следует
защ и ти ть вод он епр они ц аем ой пленкой, по скол ьку
возможны брызги и пятна.
Понадобится несколько зерен не яд овитого'пищ евого
красителя, чтобы окрасить воду в м ензурках. Уча­
щиеся должны очень осторожно с помощью ложки
насы пать н еско л ько зе р е н ко н ц ен тр и р о в ан н о й
краски из пузырька в чаш ку. Объем используемого
Семена и вода с уксусом
Семена и вода с нефтью
Семена и чистая вода из
крана
Фильтрация воды
красителя приблизительно составляет 1/2 0 объема ложки.
Необходимо соблюдать осторожность и не разнести этот
мелкий порошок, чтобы он не попал на кожу и одежду.
Ход работы
Попросите, чтобы две группы учащихся работали вместе
и совместно пользовались фильтровальными трубками.
Соедините две трубки пластиковым шлангом. Насыпьте
3 —5 крупи ц растительного красящ его вещ ества в
большую мензурку, содержащ ую приблизительно 200
мл воды. Через некоторое время вся вода должна при­
обрести цвет. Варьируя положение фильтровальных
трубок относительно друг друга по высоте, отметьте, что
вода в них перемещается так, что ее уровень остается
одинаковым в обеих трубках.
Это свойство сообщающихся сосудов используется для
доставки воды в дома посредством водонапорных башен,
такие башни строятся на возвышенных местах, чтобы
обеспечить поступление в дома воды, стремящ ейся
д остигнуть своего уровня в источнике — баке водо­
напорной башни.
Материалы: трубки для фильтрования (7) — 2 шт.; большая
мензурка (9) — 1 шт.; пластмассовая трубка (12)— 1 шт.;
пищевой краситель (2) 3—5 крупиц.
Дополнительно: вода.
12
Фильтрация воды
Краткие сведения о получении питьевой воды из грунтовых вод
и открытых водоемов
Грунтовая вода представляет собой ценный источник питьевой воды благодаря своим
химическим, физическим и бактериологическим свойствам. Она в значительной степени
свободна от бактерий, не имеет запаха, бесцветна и прозрачна, сохраняет постоянную
температуру. Некоторое количество растворенных солей способствует (в большей или в
меньшей степени) хорошему вкусу питьевой воды.
Грунтовая вода образуется в естественном процессе проникания дождевой и речной воды
в толщу земли. Вода заполняет пустоты в рыхлых слоях почвы, содержащих землю и камни.
Грунтовую воду можно найти только в водопроницаемых слоях земли. Ниже этих слоев
лежат водонепроницаемые слои грунта. Слои песка и гравия водопроницаемы, в то время
как глина формирует водонепроницаемый слой. Объем грунтовых вод зависит от уровня
осадков, орошения, растительного покрова, ландшафта и проницаемости земных слоев.
Поскольку качество и количество грунтовой воды сильно различается от одного региона
к другому и спрос на питьевую воду постоянно растет, необходимо развивать способы
искусственного обогащения грунтовой воды и очистки воды открытых водоемов. В прошлом
причиной эпидемий зачастую было загрязнение питьевой воды. Не зная об опасности, люди
не принимали никаких мер против этого. Сегодня водные запасы специально защищаются:
строятся водохранилища, водные скважины огораживаются и т.д. Кроме того, постоянно
ведется наблюдение за качеством воды посредством заборов проб воды и ее анализа.
Вода добывается из грунта путем бурения глубоких скважин, достигающих водоносного
слоя (горизонта). Из найденного источника грунтовая вода поднимается насосами на
поверхность, где проходит соответствующую обработку.
Питьевая вода получается из речной воды, которая фильтруется (например, через
тонкие и более крупные фильтры), накачивается в резервуары дальнейшей очистки и
обрабатывается, пока она не достигает качества, установленного для питьевой воды.
Для снабжения потребителей чистой водой для питья и других целей используются насосы
и водонапорные башни.
13
I
Ф ильтрация воды. Ком плект лабораторного оборудования.
Руководство для учителя. — М.: ИНТ. — 12 с.
Комплект лабораторного оборудования для экологического практикума
в начальной школе позволяет познакомить учащихся с проблемой
загрязнения природной воды и способами ее очистки, влиянием этих
загрязнений на окружающую среду.
Руководство содержит подробное описание шести лабораторных работ
и некоторые теоретические сведения.
© Water Purification: Manual. Cornelsen Experiments
© Перевод на русский язык. Институт новых технологий (ИЙТ)
По всем вопросам, касающимся методики использования данного учебного пособия,
а также по поводу приобретения другого образовательного оборудования,
обращайтесь к специалистам Института новых технологий (ИНТ):
Россия, 115162 Москва, ул. Мытная, 50, тел. (495) 221-2645, int@ int-edu.ru, www.int-edu.ru