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去浊澄清——探秘水的净化

作品ID:36435
作者姓名:刘宣涵
作者学校:南京市中山小学
作者区域:秦淮区

去浊澄清

——探秘水的净化

南京市中山小学 六(4)班 刘宣涵

我们生活的地球上约70%的地表面积都被水覆盖,水是孕育地球生命的源泉,水以液态、气态、固态三种方式不断循环,滋养着地球整个生态系统。但是,能够被人类使用的淡水在地球总体水量中只占到2.53%。其中,68.7%又是固体冰川,能够被人类开采使用的只有地下水、湖泊水和河床水,这些只占地球总水量的0.77%。随着城市人口规模的不断变大,可以利用的淡水资源是十分紧缺的。然而,人类活动产生了大量的工业农业废水和生活污水。这些污水如果不加以处理随意排放到自然界中,就会破坏生态环境,最终影响人类赖以生存的生命源泉。

既然水对于人类如此珍贵重要,如何才能从自然界中获取清洁的水,同时又能防止污水对自然界产生破坏呢?离不开“水的净化”

让我们先来做个小实验,看看污水是如何变成清水的。

简单起见,我们用泥土加水搅拌,制作了一杯污水,模拟自然界里里的泥水。这个泥水之所以浑浊,是因为水里有很多泥土杂质。如何才能分离水和泥土杂质得到清水呢?可以通过“过滤”来实现。

我们分别选择了4种过滤材质,分别是:粗砂、细沙、海绵、滤纸。看看这4种过滤材质哪种过滤效果最好。

将4种滤材洗净放置在底部有小孔的塑料杯中,然后我们分别将泥水导入四种滤材里过滤,比较过滤后的水。


通过实验可以得出结论,过滤效果由好到差的顺序是:细沙>滤纸>海绵>粗砂。说明粗砂缝隙最大,只能过滤到大的杂质颗粒。而细沙缝隙最小,可以过滤掉细小的杂质颗粒。通过过滤可以初步得到较洁净的水。如果我们将上面四种滤材组合起来过滤,过滤效果将更好。

虽然经过过滤后的水看上去清洁了很多,可是还有一些肉眼看不到的细小杂质漂浮在水中难以过滤,甚至一些有害离子和胶体物质难以通过过滤除掉。这时该怎么办呢?通过查阅资料,我知道了可以采用化学方法——“混凝剂”。通过添加混凝剂就可以让水中不宜过滤掉的悬浮细小颗粒凝聚成絮状物,再沉淀过滤,从而达到进一步净化水的目的。

例如我们用淘米水来做实验,因为淘米水是乳白色的浑浊液,放置一段时间也不会自然沉淀,通过添加“混凝剂”后,静置1个小时,便可以得到澄清的水了。这时大量的白色杂质都聚集沉淀下去。

通过以上实验研究,我们知道通过“过滤”、“沉淀”、“混凝剂”等方法可以将污水变成清水。但是,如果污水中有颜色怎么除去呢?通过查阅资料,我了解到简单的方法可以通过“吸附”的方法除去水中的有色物质,针对特殊的有色物质可以加入“氧化剂”使之发生化学反应将色素物质去除。

下面我们进一步做实验研究下有色物质是如何从水中被吸附走的。我们用茶水做实验,用活性炭作为吸附过滤材料,比较茶水经过活性炭吸附后的效果。

由此可见,活性炭确实有很强的吸附能力,茶水经过活性炭的吸附过滤,颜色已经明显变淡了。

到此为止,一杯经过了“过滤”、添加“混凝剂”、“吸附”等净化操作后的水,是不是就能够变得干净了呢?虽然表面上看水已经变得清澈了,但是可能水里还含有看不见的无色的有机营养物质和各种有害重金属离子,以及细菌、病毒和微生物。这样的水如果被人类饮用,将会危害人体健康。即使是排放到自然界里,也会导致水体的富营养化等污染。

最后这些看不见的有害离子和有机营养物该如何除去呢?通过查阅资料,原来去除有害重金属离子目前最有效的方法就是通离子交换的方法去除,这种方法也是一种物理化学方法。

而对于有机营养物质,也就是含氮、磷有机物,这些污染物如果不去除就会造成水的富营养化,甚至腐败发臭。这些有机营养物质如何去除呢?很简单,我们家里就有,那就是鱼水的过滤装置。如下图所示:

可见,鱼水中含有的大量固体有机废物通过过滤装置过滤,而溶解在水中的有机氨氮营养物质被过滤器材中的硝化细菌转化为硝酸盐等无机物,这是一种“生物降解”有机物的过程。最后水中的硝酸盐被过滤盆里的植物吸收,最终完成鱼水的净化清洁。这个过程就是模拟了大自然中的水的净化过程。

最后,如何除掉水中的细菌、病毒和微生物呢?“消毒”。常用的消毒方法就是添加含氯的物质,或者是紫外线照射以及往水中通臭氧,还有就是家里常用的方法,把水烧开高温消毒。通过“消毒”后的水,人类饮用就相对比较安全了。

通过以上实验探究和资料查阅,我亲身体验到一杯我们人类可以喝的水的得来是多么的不容易,经历了“沉淀”、“过滤”、“混凝剂”、“吸附”、“离子交换”、“生物降解”、“消毒”等重重环节,这一过程不仅要耗费大量的人力物力,还有能源。因此,我们必须要珍惜每一滴水。同时,污水排放之前也要经历同样这一系列过程,才能确保排放水质的安全,不至于破坏生态环境,影响人类生存,所以减少污水排放也是对资源的一种节约。