Ученический проект "Определение жёсткости воды и методы её снижения"
«Где вода, там и жизнь» и «Земля умирает, если ушла вода» - эти восточные пословицы известны каждому. Вода была той великой «колыбелью», в которой зародилась жизнь на земле, и все процессы, которые мы наблюдаем в живых организмах, осуществляются при ее участии.
Водой покрыто 71 % поверхности нашей планеты. Передвигаясь по земле и под землей и соприкасаясь с горными породами, вода обогащается различными солями и металлами. Вода, в которой имеется большое количество растворенных солей кальция и магния, называется жесткой. При кипячении они превращаются в соли, уже не растворимые в воде. Поэтому на стенках чайника образуется плотный прочный слой солей – накипь. В жесткой воде при стирке мыло плохо мылится и почти не образует пены. Если количество солей кальция и магния в воде в целом не превышает 2 мг-экв в 1 л, то вода считается мягкой, при наличии 2-10 мг-экв – средней и свыше 10 мг-экв в 1 л – жесткой.
На территории Российской федерации в озерах и реках жесткость воды очень имеет различные значения (Приложение 1). Я знал, что у нас в Алексеевке вода жесткая, но хотелось узнать насколько. И также исследовать источники воды в ближайшей окрестности и смягчить имеющуюся жесткую воду.
Цель моего проекта :
Определение жесткости воды и изучение методов ее умягчения.
Задачи проекта:
1. Составить список близлежащих источников воды и определить жесткость взятых образцов.
2. Выбрать образец воды для дальнейшего исследования и сделать жесткую воду мягкой, используя разные методы.
Методом исследования я выбрал беседу со взрослыми, исследование литературы и статей в сети Интернет.
Гипотеза: Жёсткую воду невозможно сделать мягкой, можно лишь понизить степень её жёсткости.
2. Основная часть.
2.1 Источники воды. Прибор для измерения жесткости.
Для исследования жесткости воды я выбрал несколько образцов, которые можно было взять в ближайшей окрестности. У меня получилось взять образцы из 8 источников:
1. Водопровод п. Алексеевка
2. Колодец ул. Колхозная д. 12 (мой дом)
3. Водопровод г. Самара
4. Водопровод г. Кинель
5. Родник с. Сколково
6. Родник с. Богдановка
7. Бутылированная («Кристальная»)
8. Талая снеговая
Жесткость воды я измерял специальным прибором (Фото Приложение 2). Для этого я набирал воду в маленькие баночки, нагревал до комнатной температуры. Затем опускал прибор в воду и дожидался, когда показания на приборе перестанут изменяться. Так как прибор импортного производства, то нужно полученные данные разделить на 50,05, чтобы получить значение жесткости в величинах, принятых в Российской федерации.
2.3 Результаты измерения жесткости.
Измерив жесткость всех образцов, я получил данные которые приведены в таблице и диаграмме ( Приложение 3).
Таким образом, получилось, что самая жесткая вода (22,77 мг-экв/л) – в колодце около моего дома. Самая мягкая вода (0,74 мг-экв/л) – талая снеговая вода.
Мягкая вода - талая вода. Вода средней жесткости - бутылированная вода («Кристальная»), вода из водопровода г. Самара. Жесткая вода – вода из водопровода п.г.т. Алексеевка и г.Кинель, вода из родников около с. Сколоково и с. Богдановка.
2.4 Методы снижения жесткости воды.
Пообщавшись с взрослыми и изучив с ними литературу, определили 4 метода снижения жесткости воды:
В качестве образца для эксперимента я взял водопроводную воду нашего поселка, потому что это наиболее доступный образец (не только для меня, но и для других жителей). Исходное значение жесткости исследуемого образца - 14,92 мг-экв/л. Я решил попробовать сделать из этой жесткой воды мягкую воду.
Для снижения жесткости кипячением я кипятил воду в течение 5 минут.
Очищая воду шунгитом, я заливал шунгит водой и дал постоять 1 сутки. После этого использовал верхние 2/3 объема воды.
Пропустив воду через фильтр «Барьер», я получил еще один результат изменения жесткости воды.
Самый трудоемкий метод – вымораживание. Нужно было следить, чтобы в бутылке, в которую я налил воду, образовался лед, но и осталась незамерзшая вода. Потом я слил воду, подождал, пока растает лед. И измерил жесткость талой воды.
2.5 Результаты снижения жесткости воды.
Результаты измерения жесткости полученных образцов приведены в таблице и на диаграмме (Приложение 4).
На диаграмме наглядно видно, что лучше всего смягчает воду вымораживание.
Исследовав 8 образцов воды, я выяснил, что самая жесткая вода в колодце около моего дома, а самая мягкая вода – талая снеговая вода.
Очень мягкой талой водой очень хорошо поливать комнатные растения. А пить мягкую воду нельзя – вымывается кальций из костей.
Жесткая же вода приводит к отложению солей в организме, она сушит кожу при умывании, снижает свойства мыла и моющих веществ, образует значительное количество накипи на нагревающих элементах, чем выводит их из строя.
Пить лучше воду средней жесткости – бутылированную воду «Кристальная», воду из родников около с. Сколоково и с. Богдановка или воду из водопровода поселка, прошедшую вымораживание.
Из четырех рассмотренных методов смягчения воды один (очищение шунгитом) оказался непригодным – он привел к увеличению жесткости. Кипячение и фильтр «Барьер» мало изменили жесткость воды. Лучше всего смягчает воду вымораживание. Но это самый трудоемкий способ.
В итоге жесткую воду сделать мягкой не получилось. Вода средней жесткости получилась с помощью вымораживания.
Таким образом, лучший метод из опробованных методов умягчения воды - вымораживание. Этот метод доступен каждому.
5. Литература.
1. Бедула О. Живые родники, Самара, «Самара -2009», 2009, 78 стр.
2. Крицман В.А. Книга для чтения по неорганической химии, Москва, «Просвещение», 1974,368 стр.