Просмотр содержимого документа
«Исследовательская работа "Определение жесткости воды простыми способами"»
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ ПРОСТЫМИ СПОСОБАМИ»
Авторы: Крюкова Кристина, Мардиева Алина – учащиеся объединения «Экологи»
Руководитель: Григорьева Ирина Евгеньевна - педагог дополнительного образования МБУ ДО «Станция юннатов» г. Вязьмы Смоленской области
1. ВВЕДЕНИЕ
Вода — источник хорошего настроения и бодрости. Это прекрасный способ утолить жажду и возможность сделать свою жизнь чище. Из воды состоит не только человеческий организм, но и всё живое на планете. В свою очередь, качественная вода — это залог крепкого здоровья и запас жизненных сил. Мы все об этом знаем и уже неоднократно слышали, однако многие люди даже не задумываются о качестве воды, которую они пьют и используют для бытовых нужд.
Одной из важнейших характеристик природной воды является ее жесткость. Узнать жёсткость воды нужно для разных целей. Например, чтобы узнать, сколько стирального порошка нужно добавлять. Или стоит ли устанавливать умягчитель воды. Или необходимо ли дозировать полифосфаты перед системой обратного осмоса, чтобы она дольше прослужила. Или сколько жить рыбкам в воде с такой жёсткостью. В общем, целей много. Как, собственно, и способов.
В настоящее время существует несколько способов определения жесткости воды: при помощи бытовых приборов, реактивов. Но, так как они являются достаточно дорогостоящими и в современных условиях кризиса не каждому по карману мы решили воспользоваться более простыми народными способами.
Нам стало интересно, какую жесткость имеет вода из централизованного водопровода. Ведь большая доля потребления принадлежит именно такой воде. Также для исследования была выбрана вода из природного источника, питьевая вода, продаваемая в магазинах и питьевая вода для детского питания.
Цель исследовательской работы: определить наиболее качественную воду по жесткости из выбранных образцов простыми способами.
Задачи:
1.Изучить литературу по теме «Жесткость воды».
2.Приобрести навыки простейших анализов воды на жесткость.
3.Научиться смягчать воду в домашних условиях.
2.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
На первом этапе нашей работы была изучена литература о качестве воды, способах определения жёсткости воды и способах ее смягчения.
Жесткость воды
Жесткость воды – совокупность свойств воды, обусловленных наличием в нем катионитов кальция и магния. Сумма их концентраций выражается в моль/л или моль/кг называется общей жесткостью воды. Она складывается из карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости воды. Первая вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния (устраняется кипячением), вторая - наличием сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов этих металлов. Различают воду мягкую (общая жесткость до 2ммоль/л), средняя жесткость (2-10ммоль/л) и жесткую (больше 10ммоль/л).
Влияние жесткости воды на быт человека
Для некоторых областей применения воды жесткость не играет никакой роли. Например, при поливке газонов, тушении пожаров. Но, к сожалению, жесткость воды - это проблема не только воды для питья и приготовления пищи, но и воды, используемой в быту для стирки, мытья посуды и т. д. Жесткую воду не рекомендуется использовать для стирки и мытья посуды, поскольку ткани быстро изнашиваются, а посуда тускнеет. Большой вред такая вода наносит стиральным и посудомоечным машинам, кофеваркам и электрическим чайникам: осаждаясь на нагревательных элементах, соли магния и кальция образуют твердые известковые отложения. На стенках паровых котлов жесткая вода образует накипь, обладающую плохой теплопроводностью, вследствие чего увеличивается расход топлива. Кроме того, накипь способствует разъединению (коррозии) стенок котлов, что может повлечь за собой аварию. Трубки радиаторов от жесткой воды могут зарасти накипью, отчего радиатор перестает действовать. Потери от жесткости воды в быту – это перерасход на 30-50% моющих средств при стирке белья и купании, плохие потребительские свойства воды: при заваривании кофе или чая в такой воде может выпасть бурый осадок, при кипячении на поверхности образуется пленка, вода приобретает характерный привкус; в жесткой воде хуже разваривается мясо, потому что соли жесткости с белками мяса образуют нерастворимые соединения, что, в свою очередь приводит к снижению усвояемости белков. Очень жесткая вода непригодна для питья.
Жесткая вода и влияние солей жесткости на организм человека
1.Оказывается, чем жестче вода, тем хуже она оказывает влияние на организм человека. Жесткость воды неблагоприятно влияет на кожу, обуславливая ее преждевременное старение. При взаимодействии солей жесткости с моющими средствами происходит образование осадков в виде пены, которая после высыхания остается в виде микроскопической корки на человеческой коже, на волосах. Главным отрицательным воздействием этих осадков на человека является то, что они разрушают естественную жировую пленку (защищающую кожу от старения и неблагоприятных климатических воздействий), которой всегда покрыта нормальная кожа. Из-за этого забиваются поры, появляется сухость, шелушение, перхоть. Кожа не только рано стареет, но становится чувствительной к раздражениям и аллергическим реакциям.
2.Высокая жесткость воды оказывает отрицательное воздействие на органы пищеварения. Соли жесткости, соединяясь с животными белками, находящимися в нашей пище, оседают на стенках пищевода, желудка, кишечника мешая перистальтике, вызывая дисбактериоз, нарушая работу ферментов и отравляя организм. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к снижению моторики желудка, к накоплению солей в организме.
3.Болше всего от воды переполненной ионами кальция и магния страдает сердечно-сосудистая система (кальций контролирует ритм сердца, необходим для сокращения и релаксации, в том числе и сердечной мышцы).
4.Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к заболеваниям суставов (артриты, полиартриты). В человеческом теле можно выделить семь основных типов соединения костей, обеспечивающих различную степень подвижности. Между соединяемыми элементами находится прозрачно-желтая жидкость, называемая в медицине синовиальной. Она играет роль смазки, позволяя костям, легко поворачиваться относительно друг друга в месте соединения. Если же вместо такой жидкости там оказываются неорганические минералы, поступившие с питьевой водой, то каждое такое перемещение будет даваться человеку с трудом, вызывая болезненные ощущения.
5.Существует мнение, что жесткая вода приводит к образованию камней в почках и желчных путях.
Смягчение воды в домашних условиях
Если показания, полученные при измерении жесткости воды в домашних условиях, вас не очень порадовали, или же вы просто замечаете осадок при кипении воды в чайнике, тогда нужно найти способы по смягчению воды.
1. «Бабушкины методы»
Кипячение — довольно-таки простой и доступный способ смягчения карбонатной воды в домашних условиях. Стоит заметить, что со временем на стенках емкости для кипячения нарастает значительный слой известковых отложений. В этом случае посуду придется менять.
Использование кальцинированной соды является давно известным и надежным методом для смягчения жесткой воды. В этом случае также происходит реакция, врезультате которой уже известные нам жесткие соли переходят в нерастворимые соединения. Всего 1-2 чайные ложки соды на ведро воды и у вас появилась мягкая вода для стирки.
2. Система обратного осмоса
Данный способ очистки основывается на прохождении воды сквозь полупроницаемые мембраны. Это позволяет удалять из воды не только соли жесткости, тем самым смягчая её, но и отфильтровывать вирусы и бактерии. Благодаря методу обратного осмоса эффективность очистки становится практически 100%-ной. Однако, вместе с вредными соединениями из воды удаляются и полезные.
3. Смягчающие соли
Такой метод является обязательным для владельцев посудомоечных машин. Смягчающие соли выпускаются в форме таблеток, которые добавляются прямо в машину. Такие меры помогут продлить срок службы техники.
4. Фильтры-кувшины
Это достаточно объёмная (до 3-х литров) ёмкость в виде кувшина, внутри которой находится фильтрующий картридж. Это наиболее доступный способ очистки воды и ее смягчения. Однако низкая цена кувшина со временем дополняется необходимостью регулярно менять фильтр-картридж. В среднем одного фильтра хватает на один - два месяца очистки воды. Эта цифра может варьироваться в зависимости от жесткости воды и количества человек в семье. Для того чтобы смягчить жесткую воду подобным фильтром, нужно выбирать соответствующий картридж.
5. Магнитный фильтр
Достаточно сомнительное изобретение, основанное на нехимическом методе смягчения проточной воды. Данный прибор состоит из двух небольших магнитов, которые создают магнитное поле, способствующее очищению жесткой воды. Также этот фильтр призван удалять различные примеси. Полезные свойства полученной воды для организма малоизвестны. Поэтому фильтр применяют в основном в котельных, где результат его работы весьма заметен. При его использовании значительно снижаются энергозатраты и расходы на обслуживание тепловых магистралей. .
6. Ионообменные смягчители воды
Такие устройства имеют пару резервуаров, один из которых наполнен ионообменной смолой, а другой — солевым раствором. Проходя через бак со смолой, вода очищается от солей жесткости и других элементов. Затем под давлением она подается в другой резервуар с соляным раствором, в котором получает недостающие ионы натрия, что делает воду значительно мягче.
7. Система очистки воды KeoSan
Данная система фильтрации предназначена для очистки питьевой воды от тяжелых металлов, хлорных соединений и механических взвесей. Особым свойством системы является несколько степеней очистки, дополнительная минерализация и структурирование воды. С помощью керамического фильтра первичной очистки, выполненного из диатомовой керамики с усиленными свойствами, происходит устранение механических частиц. Фильтрующий картридж надежно удаляет химикаты, металлы и неприятные запахи. При этом все полезные минералы остаются в воде. Затем идет процесс минерализации и насыщения серебром. Благодаря этому вода обогащается кислородом, а все виды бактерий погибают. Отфильтрованную воду можно набрать через специальный магнитный кран для слива. Эти магниты образуют воронку, проходя через которую молекулы воды становятся правильной шестиугольной формы. Соответственно, благодаря этому усиливается биологическая активность воды, что благоприятно сказывается на здоровье человека. Нельзя сказать, что данный фильтр смягчает воду. Однако он приводит ее в нормальное состояние. Т.е., если вода жесткая, то он ее смягчит, если слишком мягкая, нормализует.
Методика исследования
Сбор образцов воды для дальнейших исследований: водопроводная вода, вода из природного источника поселка Знаменка, питьевая вода «Шишкин лес», «Святой источник», вода для детского питания «ФрутоНяня».
Определение жёсткости воды в домашних условиях при помощи хозяйственного мыла, настаивание чая, кипячения.
Опыт №1 Определение жёсткости воды при помощи хозяйственного мыла.
Самым доступным, дешевым и точным в домашних условиях, без использования сложного химического и электронного оборудования является метод определения общей жёсткости воды с помощью обычного хозяйственного мыла. Для этого в образцы воды одинакового количества (50 мл.) добавляется кусочек хозяйственного мыла весом (5 гр.). Затем полученный раствор интенсивно размешивается в течение 1 минуты.
Известно, что в мягкой воде мыло легко растворяется с образованием мутного раствора и слоем пены на поверхности. При добавлении мыла к жесткой воде ионы кальция и магния реагируют с мылом, образуя нерастворимые соединения, которые выпадают в виде хлопьев или клейкого налета. Результаты опыта заносятся в таблицу.
Опыт №2 Определение жёсткости воды способом настаивания чая.
Жёсткость воды влияет на продолжительность процесса настаивания чая и даже на его внешний вид. Черный чай ,в мягкой воде настаивается быстрее, чем в жесткой. Необходимо налить в стаканчики по 50 мл. каждого образца воды и положить по 1 заварочному пакетику чая. По времени, в течение которого чай настоялся, определяется общая жёсткость воды. Обращается внимание на наличие радужной пленки на поверхности чая.
ё присутствие свидетельствует о повышенной жёсткости воды.
Результаты опыта заносятся в таблицу.
Опыт №3 Определение жёсткости воды способом кипячения.
Для этого метода используется эмалированная кружка, в которой мы кипятим 5 раз (по 50 мл) воды каждого образца. Жесткость воды определяется по наличию накипи на стенках емкости.
Результаты опыта заносятся в таблицу.
3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Для исследования на жесткость были отобраны следующие образцы воды:
Водопроводная вода
Вода из природного источника поселка Знаменка
Питьевая вода «Святой источник»
Питьевая вода «Шишкин лес»
Питьевая вода для детского питания «ФрутоНяня»
Все образцы воды были исследованы на жесткость выбранными способами
Результаты всех опытов были занесены в таблицу
Выводы по исследованию:
В ходе исследований было установлено:
1.Водопроводная вода имеет достаточно большую жесткость. Результаты исследований подтверждаются тем, что при умывании на коже образовывается сухая корка и ее необходимо увлажнять кремами. На сантехнике наблюдаются достаточно большие известковые отложения. Поэтому для использования в бытовых целях ее необходимо смягчать. Для питья желательно использовать природную воду с лучшими показателями по содержанию солей и вкусовым качествам.
2.Самая мягкая вода из исследуемых – питьевая вода «Шишкин лес». Но она имеет неприятный привкус.
3.Вода из природного источника поселка Знаменка имеет среднюю жесткость и приятный вкус. Она быстро утоляет жажду.
4.Питьевая вода «Святой источник» и питьевая вода для детского питания «ФрутоНяня» имеют среднюю жесткость. При этом присутствует привкус. У первой – вкус непонятного характера, у второй – соленый.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Мы узнали, что такое жесткость воды, познакомились со способами ее определения в домашних условиях, а также способами смягчения жесткости воды.
В результате исследований было установлено, что водопроводная вода является очень жесткой и для использования в бытовых целях ее необходимо смягчать. Среди опытных образцов определена природная вода с лучшими показателями по содержанию солей и лучшими вкусовыми качествами. Это вода из природного источника поселка Знаменка.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ
Бурштейн Л.М. Обыкновенное чудо – вода. - М.: Детский экологический Центр, 1997
Журин А.А. Лабораторные опыты и практические работы по химии (учебное пособие) – М.: «Аквариум», 1997
