Iii ашинский районный конкурс реферативно-исследовательских работ для учащихся 5-8 классов

Скачать 105.73 Kb.

Название	Iii ашинский районный конкурс реферативно-исследовательских работ для учащихся 5-8 классов
Тип	Конкурс

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Конкурс

III Ашинский районный конкурс реферативно-исследовательских работ
для учащихся 5-8 классов

Сравнение эффективности различных способов
устранения жесткости воды

(Эколого-биологическое направление)

Автор: Федотов Андрей
8 класс, филиал МКОУ СОШ №1
г. Сим
Научный руководитель:
Якушева Елена Викторовна,
учитель химии,
филиал МКОУ СОШ №1 г. Сим

Аша- 2013

Оглавление

Ведение…………………………………………………………………………...3
Глава 1
1.1 Жесткость воды…………………………………………………………..4
1.2 Жесткая вода: польза или вред?.................................................................5
Глава 2
2.2 Определение жесткости воды…………………………………………...6
2.2 Способы устранения жесткости воды…………………………………..6
Заключение……………………………………………………………………….8
Библиографический список……………………………………………………..9
Приложение
Приложение I………………………………………………………………10
Приложение II……………………………………………………………...11

Введение

Природная и питьевая вода содержит огромное количество компонентов, находящихся в низких (менее 1%) и ультранизких (менее 1 миллионной частей) концентрациях.
Обязательный контроль качества природной и питьевой воды проводится по более чем 50 показателям. Когда к качеству воды предъявляют особые требования, контроль проводится по 100 и более компонентам, многие из которых составляют миллиардные и триллионные доли вещества. Естественно, эти анализы базируются на применении сложной и дорогостоящей аппаратуры и высокой квалификации аналитика. [3.3]
В своей работе я хочу остановиться только на жесткости воды. Перед собой я поставил цель – сравнить эффективность различных способов устранения жесткости воды.
Задачи:
1. Изучить литературу о способах устранения жесткости воды;
2. Экспериментально устранить жесткость воды различными способами;
3. Посетить водную лабораторию ОАО «Агрегат» для количественного определения жесткости имеющихся образцов воды;
4. Сравнить эффективность различных способов устранения жесткости воды;
5. Дать рекомендации жителям станции Симская по использованию способов смягчения воды.
Предметом моего исследования является жесткость воды, объектом – способы ее устранения.
Актуальность своей работы я вижу в том, что жители станции Симская используют электрические чайники, паровые утюги, в которые заливают обычную воду, во многих домах устанавливают водонагреватели, автоматические стиральные машины. Я задался вопросом: как продлить срок их службы? Нужно ли использовать средства защиты от накипи?
Данная работа может быть использована на уроках химии в 9 классе.

Глава 1

Жесткость воды

Жесткость воды - свойство воды, которое связывают с растворенными в ней соединениями магния и кальция, то есть наличием в воде катионов этих элементов. Жесткость воды во многом определяет пригодность воды для использования как в промышленных, так и в бытовых целях.
Жесткость воды принято исчислять суммой миллимолей ионов кальция и магния на 1 литр воды (ммоль/л). Величина 1 ммоль/л говорит о содержании в 1 литре воды 20,04 мг/л кальция либо 12,1 мг/л магния. Для удобства пользуются величиной мг-экв/л, которая соответствует моль/м³. Выделяют 2 типа жесткости воды:
- временная - карбонатная жесткость, обусловлена присутствием наряду с кальцием, магнием и железом гидрокарбонатных анионов;
- постоянная - некарбонатная жесткость, характеризуется присутствием сульфатных, нитратных и хлоридных анионов, соли кальция и магния которых прекрасно растворяются в воде.
Общая жесткость определяется как суммарная величина наличия солей магния и кальция в воде, то есть суммой карбонатной и некарбонатной жесткости.
Принято классифицировать жесткость воды следующим образом:
- мягкая вода - жесткость менее 3,0 мг-экв/л;
- средняя жесткость - от 3,0 до 6,0 мг-экв/л;
- жесткая вода - свыше 6,0 мг-экв/мл.
Причиной жесткости воды является подземные залежи известняков, гипса, доломитов, которые растворяются в подземных водах. Обычно в маломинерализованных водах преобладает (до 70%-80%) жесткость воды,
обусловленная ионами кальция (хотя в отдельных редких случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%). С увеличением степени минерализации воды содержание ионов кальция Са²⁺ быстро падает и редко превышает 1 г/л. Содержание же ионов магния Мg²⁺ в высокоминерализованных водах может достигать нескольких граммов, а в соленых озерах - десятков граммов на один литр воды.
Жесткость поверхностных вод меньше жесткости вод подземных. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость (десятки и сотни мг-экв/дм³).[4]

1.2 Жесткая вода: польза или вред?

При использовании жесткой воды можно столкнуться с такими проблемами:

Во время стирки неэффективно используется большое количество моющих средств. В воде образуется нерастворимый осадок из-за солей жирных кислот, образующихся в результате химической реакции между моющими средствами и ионами магния и кальция. По результатам исследования, перерасход моющего средства на литр воды жесткости 7,1 мг-экв/л составляет 2,4 г.
Ткани становятся ломкими и хрупкими, абсорбируя в себе магниевые и кальциевые мыла. Это приводит к быстрому износу тканей.
Некоторые продукты, например, мясо и бобы, плохо варятся в жесткой воде и теряют свою питательность. Нерастворимые белки - результат выварки из мяса - крайне плохо усваиваются в организме.
Усиливается коррозия элементов нагревания приборов бытового пользования и теплообменников под действием гидролиза солей магния, повышается рН воды.

Образуются накипь из солей магния и кальция на поверхности бытовых приборов и теплообменниках. Вследствие этого металл перегревается и становится мягким, снижается теплоотдача и увеличиваются энергозатраты. Если время закипания чайника было 3-4 минуты, то через полгода он будет с трудом закипать за 6[5]
От повышенной жесткости страдает не только бытовая техника, но и человеческий организм. Доказано, что повышенная жесткость воды очень негативно сказывается на здоровье человека. В частности, увеличивается риск развития мочекаменной болезни, болезни суставов, атеросклероза, аллергии, нарушается водно-солевой обмен, у детей может замедлиться рост скелета [6]. Использование жесткой воды не очень хорошо отражается на состоянии кожи: она будет пересыхать, трескаться. Волосы также страдают: они становятся жесткими и непослушными [7].
Однако, как считают некоторые исследователи, жесткая вода не вредна, а, наоборот, полезна для здоровья человека. Кальций и магний — два основных минерала-электролита, в которых человеческий организм нуждается в исключительной степени, являются самыми капризными и «неуловимыми», поскольку усваиваются на клеточном уровне с большим трудом. Все окислительно-восстановительные процессы в организме проходят в солевых растворах минеральных солей. Кальций и магний усваиваются хорошо только тогда, когда представлены в растворенном виде и употребляются вовнутрь многократно в течение дня в виде самой минимальной концентрации. Только многократное использование с пищей воды с минералами гарантирует усвоение необходимой суточной порции. [8]

Глава 2

2.1 Определение жесткости воды

Жесткость воды можно определить трилонометрическим способом. Трилон «Б» образует растворимые в воде соединения с катионами кальция и магния. Эти комплексы обладают различной прочностью и образуются при определенных для каждого катиона значениях рН.
Некоторые красители, например, кислотный хром темно-синий, дают с катионами солей жесткости непрочные окрашенные соединения красного цвета. При добавлении в воду с подобными окрашенными соединениями раствора трилона в эквивалентной точке происходит их полное разрушение с изменением окраски раствора в синий цвет. [2.50]

Определение жесткости

В коническую колбу помещают 100 мл пробы
Добавляют в склянку 5 мл аммиачного буферного раствора.
Добавляют 7 капель индикатора кислотного хрома темно-синего.
Медленно титруют при постоянном перемешивании 0,05н раствором трилона Б до отчетливого изменения окраски в синий цвет.
Количество мл 0,05н трилона Б, пошедшего на титрование пробы, делят на 2. Полученное частное и определяет общую жесткость воды в мг-экв/л. [1.79]

2.2 Способы уменьшения жесткости воды

Для уменьшения жесткости воды я использовал следующие способы (ПРИЛОЖЕНИЕ I):

1. Кипячение. При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются с образованием осадка:
Ca(HCO₃)₂ = СаСО₃ ↓+ СО₂↑+ Н₂О,
2Mg(HCO₃)₂ = Мg₂ (ОН)₂ СО₃↓ +3СО₂↑ + Н₂О,
и жёсткость воды снижается. Поэтому гидрокарбонатную жёсткость называют временной.

2. Добавление гашеной извести (известкование) приводит к переводу солей кальция в нерастворимый карбонат:
Са(НСО₃)₂ + Са(ОН)₂ = 2СаСО3↓+ 2Н₂О
Mg(НСО₃)₂ + 2Са(ОН)₂ = Mg(ОН)₂ ↓+2СаСО₃↓+ 2Н ₂О.
Для того, чтобы знать в каком количестве взять гашеную известь, надо знать жесткость воды, а потом по специальным формулам произвести расчет. Я приготовил раствор, содержащий 10% гашеной извести [9].

3. Добавление кальцинированной соды.
1,5 г соды растворить в 100 г воды

4. Вымораживание льда. Необходимо просто постепенно замораживать воду. Когда останется примерно 10 % жидкости от первоначального количества, необходимо слить не замершую воду, а лёд превратить обратно в воду. Все соли, которые образую жёсткость, остаются в не замершей воде.

5. Использование «антинакипинов». Мы проверили антинакипины:
А) торговой марки «Золушка» . (Состав: минеральные кислоты, органические кислоты, хлорид натрия; 100 г разводится в 2 л воды);
Б) «Greenfield» (Состав: сульфаминовая кислота 15-30%, цитрат натрия > 30%; 25 г средства на 1 л воды)

6. Использование щелока. Этим способом пользовались наши прабабушки, когда стирали белье или мылись. Для приготовления щелока надо насыпать золы (чисто древесной) 2/3 ведра, налить почти доверху воды, перемешать, убрать крупные куски мусора, оставить отстаиваться на 3 дня (больше не перемешивать). Через 3 дня в верхней половине ведра будет прозрачная жидкость, это и есть щёлок, на ощупь он мыльный. Дальше грушей отсасывать щёлок и переливать в тару. Щёлок получился сильно концентрированный. Для применения его разбавляют водой в отношении 1:10. [10]

7. Использование фильтров для устранения жесткости воды. Я использовал фильтр Аквафор сменный модуль В100-6 (доочистка и умягчение воды).

В 2010 году учащимися нашей школы была определена жесткость воды, взятой в 10 различных точках станции Симская. Для выполнения своей работы я взял самую жесткую воду (жесткость 6,8 мг-экв/л), умягчил ее различными способами и вместе с руководителем отвез в водную лабораторию 22 отдела ОАО «Агрегат». Лаборанты определили жесткость воды трилонометрическим способом (ПРИЛОЖЕНИЕ II). Получились следующие результаты (Таблица 1):

Таблица 1

№ пробы	Способ устранения жесткости	Жесткость, (мг-экв/л)
1	Кипячение	3,5
2	Известкование	Проба не вышла
3	Добавление кальцинированной соды	1,8
4	Использование щелока	2,5
5	Вымораживание	1,35
6	Использование фильтра	0,55
7а	Использование «антинакипина» «Золушка»	Проба не вышла
7б	Использование «антинакипина» «Greenfield»	Проба не вышла
8	Контроль	5,3

Заключение

В ходе выполнения работы я пришел к следующим выводам:

Использование гашеной извести, «антинакипинов» не дает результата. В лаборатории мне объяснили причину этого – «антинакипины» могут содержать различные примеси, поэтому исследуемую пробу нужно от них очищать.
Кипячение меньше чем наполовину устраняет жесткость.
Умягчает воду старинный народный способ – применение щелока.
Достаточно эффективным способом является использование кальцинированной соды. Кальцинированную соду можно добавлять в воду при влажной уборке помещений, ручной стирке и стирке в автоматической стиральной машине, что и рекомендует производитель.
Смягчает воду вымораживание, поэтому для некоторых целей , например, полив растений, в зимнее время можно использовать снег (талая вода).
Самым эффективным способом устранения жесткости воды является использование специальных фильтров. Воду, умягченную таким способом, можно использовать, например, для заливания в утюг. Производитель рекомендует использовать фильтр Аквафор даже для приготовления питания для детей от 2 лет в домашних условиях.

Думаю, что на этом моя работа по изучению способов устранения жесткости воды не закончится.

Библиографический список

Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии: Учебное пособие/ Под ред. С.В. Алексеева. – М.: АО МДС, 1996
Инструкция по ведению водно-химического режима паровых котлов в котельной п/п 2 ОАО «Агрегат» г. Сим
Физико-химические методы изучения качества природных вод: Методическое пособие. Ю.А. Буйволов. – М.: Экосистема, 1997
http//www.ecounit.ru
http//www.bestboilers.ru
http//www.zdorovieinfo.ru
http//www.voda.blox.ua
http//www.rswater.com
http//www.ntpo.com
http//www.soapidea.ru

ПРИЛОЖЕНИЕ I

Устранение жесткости воды различными способами

$c:\documents and settings\admin\local settings\temporary internet files\content.word\img_0460.jpg$

ПРИЛОЖЕНИЕ II

Определение жесткости воды трилонометрическим методом
в водной лаборатории ОАО «Агрегат»

$i:\реферативные работы\сравнение эффективности различных способов устранения жесткости воды\фото\img_0465.jpg$

	Для учащихся начальных классов «Нескучная зима». 2009-2010 учебный... Дистанционная Обучающая Олимпиада для учащихся начальных классов «Нескучная зима». 2009-2010 учебный год		Конкурс исследовательских и творческих работ обучающихся 8 -11 классов... В ситуации угрозы, опасности, обиды происходят изменения в эмоциональной сфере личности, что является предпосылкой развития стрессовых...
	Конкурс исследовательских работ учащихся «интеллектуальное будущее Мордовии» Химия все больше вторгается в жизнь современного человека. Ее достижения в производстве самых различных бытовых товаров активно рекламируются....		Извещение о проведении открытого конкурса для закупки №0173100009514000126 Уникальный номер закупки 143/20-пнир-21. 07. ок. Открытый конкурс на право заключения государственных контрактов на выполнение научно-исследовательских...
	Извещение о проведении открытого конкурса для закупки №0173100009514000140 Уникальный Номер закупки 147/03-фцп1-31. 07ок. Открытый конкурс на право заключения государственных контрактов на выполнение научно-исследовательских...		Межрегиональная научно практическая конференция учащихся в г. Архангельске... Л75 IХ малые Ломоносовские чтения. Межрегиональная научно-практическая конференция учащихся в г. Архангельске, 31 марта 2018 года....
	Конкурсная документация на проведение открытого конкурса на право... Iii. Требования к качественным, функциональным и техническим характеристикам выполняемых работ 42		Конкурсная документация на проведение открытого конкурса на право... Iii. Требования к качественным, функциональным и техническим характеристикам выполняемых работ 50
	Программа по внеурочной деятельности для учащихся 5-9 классов может... Основные результаты инновационной деятельности образовательных учреждений Петродворцового района в 2015-2016 учебном году		Конкурс учебно- исследовательских работ старшеклассников «Я и Земля» Способы проникновения и механизм действия
	Учебные мастерские предназначены для: трудового обучения учащихся... На базе учебных мастерских школы может осуществляться предпрофильное, профильное и профессиональное обучение учащихся 8-11 классов...		Конкурс исследовательских работ «Умка 2015» Галстуки, достойные книги рекордов Гиннеса Заключение
	Конкурс лучших учителей образовательных учреждений Российской Федерации... Конкурс мультимедийных, научных и исследовательских проектов «Грант Префекта цао для школьников»		Конкурс научно-исследовательских работ обучающихся "Технопарк" Аббревиатура как мотивационная база современных новообразований
	Рабочая программа логопедического сопровождения учащихся 1-4 классов начальное общее образование Рабочая программа «Логопедическое сопровождение учащихся начальных классов» разработана в соответствии с		Конкурсная документация открытый одноэтапный конкурс без предварительного... На право заключения договора на выполнение научно-исследовательских опытно-конструкторских работ по теме: «разработка технологии...

Iii ашинский районный конкурс реферативно-исследовательских работ для учащихся 5-8 классов

Похожие: