Ионообменный фильтр для воды

Если вдруг происходит что-то ужасно тяжёлое, то человеку приходится делать выбор: либо оставаться прежним, либо меняться в лучшую сторону.

Эдит Ева Эгер.

C.A.R.E. 

Практическая работа №4

Ионообменный фильтр для воды 

#Класс_обучения: 7-11(12).

#Предмет_обучения: естествознание, глобальные компетенции, химия, физика, биология, математика, география.

Продолжительность: 2 урока

#Темы Уроков:

4.1. Цель проектной работы: 

4.1.1. Ознакомиться с ионообменным принципом фильтрации.

4.1.2. Исследовать пригодность применения воды после ионообменной фильтрации, определить преимущества данного метода.

4.1.3. Обучиться регенерации ионообменной смолы.

4.2. Актуальность проектной работы:

4.2.1. Устройство фильтра для воды состоит из 4 этапов: механический, физико-химический, ионообменный и обратный осмос. Для изучения в рамках методической программы C.A.R.E. вниманию пользователей мы презентуем 3 из 4 этапов фильтрации. В данной проектной работе ознакомимся с 4 этапом фильтрации — ионообменный. 

Ионообменная смола содержит в себе иониты, состоящие из анионитов и катионитов, способствующие смягчению воды, в процессе замены солей жесткости безопасными ионами натрия для смягчения воды. Чаще всего в фильтрах содержатся искусственные ионообменные смолы, обладающие высокой обменной способностью. Также, ионный обмен помогает убрать из воды тяжелые металлы.

4.3. Процесс урока: 

Для проведения данного урока необходимо приготовить нефильтрованную воду из разных районов Вашей местности, к примеру, это может быть проточная вода из Бостандыкского, Медеуского, Ауэзовского районов Алматы, или вода из ручья, водохранилища, талый снег. Во время урока соблюдайте ход работы, фиксируйте все наблюдения. До начала урока определите с учениками физико-химические свойства воды и опишите их изменения, если они имеются, в Таблице наблюдений Таблицу №1_A.P2.

4.4. Список необходимых материалов и инструментов:

• Емкость для воды;
• Бутылка для воды;
• Инструмент для системы фильтрации: картридж для фильтрующих материалов;
• Мензурки для воды после фильтрации;
• Вода;
• Материалы для фильтрации: ионообменная смола, кальцинированная соль, марлевые ткани различной плотности;
• Кислотно-основные индикаторы pH для определения химических свойств.

4.5. Ход работы:

Данная практическая работа состоит из трех этапов: подготовка фильтрующей системы,  фильтрация воды и регенерация ионообменной смолы (необязательный, на усмотрение учителя).

Подготовка фильтрующей системы

4.5.1.  Начертите Таблицу наблюдений Таблицу №1_A.P2.

№	Местность источника	pH до фильтрации	pH после фильтрации	Наблюдения
1	Ауэзовский район			Продолжительность фильтрации, цвет воды после фильтрации, наблюдаемые изменения.
…

4.5.2. Измерьте pH показатели каждой воды до фильтрации и запишите их в Таблицу №1_A.P4.

4.5.3. Приступите к сборке системы фильтрации.

4.5.4. Для сборки системы фильтрации на дно картриджа для системы фильтрации положите марлевые ткани разной плотности.

4.5.5. Засыпьте в картридж для системы фильтрации ионообменную смолу  толщиной 3-5 см.

4.5.6. Установите систему фильтрации в емкость для жидкости.

Фильтрация воды

4.5.7. Приготовьте мензурки для фильтрованной воды и заранее подпишите с указанием местности источника.

4.5.8. Залейте в емкость воду из разных источников поочередно, сливая отфильтрованную воду по подписанным мензуркам.

4.5.9. Определите показатели pH каждой мензурки после фильтрации и запишите их в Таблицу №1_A.P4.

4.5.10.   Запишите свои наблюдения в Таблицу №1_A.P4.

4.5.11. Определите пригодность воды до и после фильтрации для употребления согласно pH показателям. 

Регенерация ионообменной смолы

4.5.12. Регенерация, восстановление фильтрующих свойств, ионообменной смолы происходит в солевом растворе. Для этого Вам понадобится вода и кальцинированная соль, на 100 г воды потребуется 10 г соли. Разведите в бутылке воду с солью.

4.5.13. Тщательно перемешайте соль и воду.

4.5.14. В картридж с ионообменной смолой аккуратно залейте воду, так, чтобы ионообменная смола не выходила за края картриджа.

4.5.15. Закройте крышку картриджа и оставьте на 2-3 часа. Ионообменная смола настаивается в солевом растворе в соответствии с размером картриджа, чем больше картридж и ионообменной смолы в нем, тем дольше он настаивается в солевом растворе.

4.5.16. Как вода настоится, пропустите через картридж воду несколько раз, чтобы избавиться от соленого привкуса.

4.6. Заключение:

Сравните pH показатели из разных источников до и после фильтрации, определите в каком случае вода больше всего подходит для бытовых и / или пищевых целей. Проведите сравнения по показателя pH индикаторов между тремя этими фильтрации, механическим, физико-химическим и ионообменным. 

4.7. Развитие проекта:

Методическая программа C.A.R.E. рассчитана на длительное и интегрированное обучение, поэтому у учащихся есть возможность в продолжить исследовательскую деятельность в применении фильтрованной воды в дальнейших проектных работах при изучении систем капельного орошения и полива грядок.