Как фильтровать воду с помощью бумаги

Как фильтровать воду с помощью бумаги

Заставьте воду пройти через бумагу

Вы знаете, что бумага является паутиной из растительных волокон, между которыми может накапливаться вода. Однако частицы некоторых химических соединений не способны попасть в эти ячейки просто потому, что они слишком велики. Это элементарное соображение чрезвычайно важно для нас. Это свойство позволяет отфильтровывать растворы.

Чтобы выяснить, как это происходит, представим, что мы случайно смешали немного соли и мелкого гравия. Как же нам отделить соль от камней? Согласитесь, самым простым способом было бы просеять смесь через кусочек оконной сетки. Через мелкие отверстия смогут пройти только маленькие частички соли, а камешки останутся на сетке. Если взять сетку с меньшими отверстиями, можно отделить еще более мелкие частички. А лист бумаги может быть использован просто как… сетка с очень-очень мелкими ячейками. По этой причине исследователи часто и во многих экспериментах используют бумажный фильтр. Вы можете попробовать то же самое.

Делаем бумажный фильтр

Поместите воронку в стакан. Сложите бумажный квадрат пополам и затем еще раз пополам. Раскройте его с одной стороны так, чтобы получился кулек. Поместите его в воронку. Вы заметите, что, если теперь налить в воронку воды, она задержится бумагой и начнет медленно просачиваться через нее, капая в стакан.

Если вы видели когда-нибудь кусочек фильтровальной бумаги в химической лаборатории, то знаете, что она не похожа на вашу. Большинство бумажных фильтров круглые. Попробуйте вырезать круг из листа бумажного полотенца (для удобства можете обвести блюдце). Круглый листок складывается таким же образом: пополам и еще раз пополам. Вы обнаружите, что круглый фильтр намного удобнее, чем квадратный, но для последующих испытаний вы можете использовать фильтры любой формы.

Эксперимент с бумажным фильтром

Посыпьте воду перцем, пока ее поверхность не покроется им почти полностью. Перемешайте воду так, чтобы перчинки оказались рассеяны по всему объему. Затем аккуратно вылейте воду в ваш фильтр, так чтобы вся она попала в бумагу и не выплеснулась через край.

Когда вся вода просочится через бумагу в стакан, загляните в фильтр. Вы обнаружите, что большая часть перца осталась на бумажной «сетке» только потому, что он не может пройти через ее маленькие отверстия. Вы можете вынуть бумагу с перцем и выбросить.

Вы удалили весь перец из воды? Скорее всего, нет! Убедитесь в этом, посмотрев сквозь воду на свет. Наверняка у нее будет коричневатый оттенок.

Почему ваше фильтрование не удалило весь перец? Естественно, потому, что некоторые частички оказались достаточно малы, чтобы проскользнуть через ячейки в бумаге. Можете ли вы предложить способ сделать фильтр еще качественнее?

Чтобы сделать фильтр, работающий более чисто, воспользуйтесь одним из трех различных методов. Вы можете испробовать каждый из них и выяснить, какой лучше всего работает в вашем случае.

Метод 1: фильтрация

Отфильтруйте смесь из воды и перца, как и раньше, через фильтр из бумажного полотенца. Выбросьте бумагу и сделайте новый фильтр. Процедите уже отфильтрованный один раз раствор через новый фильтр, затем выбросьте и его. Если вы все еще можете заметить перец в воде, повторите процедуру. Сколько раз вы перефильтруете раствор до того, как окончательно «выловите» все перчинки? (Если вы, конечно, сможете от них избавиться.)

Метод 2: многослойное фильтрование.

Сделайте фильтр из бумажного полотенца и поместите его в воронку. Затем сделайте еще один и вставьте его в первый. Процедите воду с перцем через два фильтра сразу. Вы сомневаетесь, что второй фильтр поймает перчинки, пропущенные первым? Если раствор не очищается двойным фильтром, возможно, это сделает воронка с тремя, четырьмя и т. д. бумажными фильтрами.

Метод 3: тонкое фильтрование

Теперь вы понимаете, что наибольшая проблема при использовании бумажного полотенца – это слишком большие отверстия в такой бумаге. Возможно, бумага с меньшими отверстиями справится с задачей лучше. Например, У газетной бумаги отверстия между волокнами меньше – попробуйте использовать ее в качестве фильтра для отделения перчинок от воды. Фильтровальная бумага, используемая в химических лабораториях, имеет совсем крошечные отверстия. Это особенная бумага, которую делают специально для фильтрования.

Вы обнаружите, что чем меньше отверстия, тем дольше вода будет просачиваться через них. Фактически вы сможете более или менее точно определять, насколько малы отверстия, по тому времени, которое требуется воде, чтобы пройти через них. Возможно, вы найдете бумагу с еще меньшими отверстиями, чем у газетной или бумажного полотенца.

Можно использовать любой из этих методов при выделении веществ из смесей. Часто он комбинирует несколько методов. Например, использует несколько листов очень тонкой бумаги (многослойное тонкое фильтрование) и даже повторяет этот процесс несколько раз (ре-фильтрация), пока не получит удовлетворительный результат.

Не забывайте также, что в наших испытаниях мы пытались сделать чистой воду, с которой и начинали. Ученый же нередко преследует противоположную цель. Если бы мы случайно просыпали наш перец в воду и хотели получить его обратно, все эти методы пригодились бы нам снова. Если ученый собирается выделить из водного раствора нерастворимое соединение, он конечно же будет использовать бумажный фильтр, сохраняя вещество, удержанное бумагой, и выливая саму воду.

Источник

Опыт по очищению воды с помощью фильтра

Юлия Огнева
Опыт по очищению воды с помощью фильтра

Опытно-экспериментальная деятельность в подготовительной группе.

Цель: показать детям способ очищения грязной воды с помощью подручных средств.

Проблемная ситуация: человек весь день ходил по лесу, выпил воду, которую взял с собой, но ему захотелось пить. Он набрал воду из лесного ручья. Можно ли пить эту воду? Почему нет? Чем она может быть загрязнена? (Песком, землёй, микробами, растениями и т. д.) Как мы можем очистить воду? Чем мы очищаем воду дома? Есть ли у кого-то дома фильтр для очистки воды? Сейчас мы попробуем сделать фильтр сами.

Сначала давайте приготовим воду: добавим в неё песка, земли. Какой стала вода? (Мутной, грязной, в ней плавают частицы земли, песка.)

Теперь нам надо очистить воду от загрязняющих её частиц, т. е. надо поставить барьер для них. Давайте положим в воронку вату, обёрнутую несколько раз бинтом.

Делаем этот опыт дважды, вода светлеет, но не достаточно чистая.

Далее предлагаем детям пропустить воду через бумажные салфетки, после двух раз вода практически чистая. Также следует сказать детям, что воду можно пропустить через ткань, носовой платок, т. к. в лесу может не быть воронки, ваты, салфетки.

Вопрос: можно ли теперь пить эту воду? Да, если прокипятить, т. к. в ней могут быть невидимые микробы.

Результаты опыта заносятся в дневник.

Такие занятия с опытами ребятам очень нравятся, они стремятся сами наливать, насыпать, поддерживать бутылочку. На следующий день просят: давайте ещё проводить опыты! Кроме того это даёт практические знания, а то, что ребёнок проделал самостоятельно, надолго остается в его памяти.

Спасибо за внимание!

Фотоотчет о проекте «Капелька» в первой младшей группе Детям от природы присущи любопытство и любознательность. Мной в первой младшей группе был запланирован и реализован исследовательский проект.

Весенние посадки и наблюдения ребят .

Источник

2.1.7. Фильтрование

Фильтрованием называют удаление взвешенных частиц из жидкости путем пропускания ее через пористый материал (фильтровальную бумагу, картон, по­ристые фарфор или стекло, асбест, волокнистые материалы, ткань, стекловату, керамические фильтры, фарфоровые пластинки, слой фильтровального порошка и др.). При фильтровании на фильтре накапливается осадок, который умень­шает величину пор и сам является дополнительным фильтрующим слоем. По­этому довольно часто прибегают к повторному фильтрованию через тот же фильтр.

На скорость фильтрования влияют температура, давление, вязкость и раз­мер твердых частиц. При повышенных температуре и давлении жидкость фильт­руется быстрее, что следует учитывать при фильтровании вязких растворов.

Применяемые в лаборатории фильтрующие материалы разделяют на сыпу­чие и пористые. К сыпучим относят кварцевый песок, от величины зерен кото­рого зависят скорость и качество фильтрования, а также фильтровальные по­рошки (кизельгур, фильтроперлит). Наиболее часто в качестве фильтрующих материалов в лаборатории используют фильтровальную бумагу различной плотности и пористые стеклянные фильтры с различной величиной пор (фильтр № 1 – 100. 120 мкм, № 2 – 40. 50 мкм, № 3 – 20. 35 мкм, № 4 – 4. 10 мкм).

Фильтровальная бумага отличается от обычной тем, что она не проклеена, более чиста по составу и волокниста, в связи с чем и обладает фильтрующими свойствами. Различают бумажные фильтры обычные и беззольные. Беззольные фильтры в процессе изготовления промывают кислотами (НС1, НF) и таким об­разом удаляют большую часть минеральных веществ. Обычно массу золы от фильтра того или иного размера указывают на обложке пачки. Если она превы­шает 0,0002 г, то есть находится в пределах чувствительности аналитических весов, то ее вычитают из массы прокаленного осадка, а если меньше, то ею пре­небрегают. Промышленность выпускает беззольные фильтры нескольких сор­тов, различающиеся по диаметру (6, 7, 9 и 11 см).

Если же на пачке с фильтровальной бумагой указано «Масса золы одного фильтра равна 0,0004 г», то это обычная фильтровальная бумага.

Готовые фильтры различают по плотности фильтровальной бумаги. В зави­симости от плотности бумаги пачка каждого сорта снабжена лентой определен­ного цвета. Фильтры с черной или красной лентой наименее плотные, то есть это быстрофильтрующие и крупнопористые фильтры, которые используют для отделения аморфных осадков гидроксидов Fе(ОН)₃, А1(ОН)₃ и др. Фильтры с белой лентой средней плотности применяют для отделения большинства кри­сталлических осадков, а фильтры с синей лентой – мелкопористые. Они наибо­лее плотные и медленно фильтрующие, в связи с чем их применяют для отделе­ния тонкодисперсных осадков.

Фильтр подбирают такой величины, чтобы он не доходил до края воронки на 5. 10 мм. Фильтр не должен выступать над краем воронки. Фильтр, вложен­ный в воронку, смачивают тем же растворителем, который служил для приго­товления фильтруемого раствора. Во время фильтрования уровень жидкости в воронке все время должен быть немного ниже края бумаги.

Перед началом фильтрования выбирают фильтр необходимой плотности и наиболее подходящего размера. При этом руководствуются не объемом фильт­руемой жидкости, а количеством отделяемого осадка. Осадок должен запол­нить не более половины объема, образуемого фильтром, иначе возникнут за­труднения с его промыванием.

Рис. 2.3. Складывание беззольного фильтра

Для фильтрования подбирают стеклянную воронку с углом 60º. Круглый фильтр сначала перегибают по диаметру вдвое, затем вчетверо (рис. 2.3) так, чтобы боковые сгибы не совпадали друг с другом на 3. 5 мм. Затем полученный конус вкладывают в воронку, расправляют и смачивают дистиллированной во­дой. Между стеклом и бумагой не должно оставаться пузырьков воздуха. Фильтр заполняют дистиллированной водой и проверяют, заполнена ли трубка воронки водой. Если нет, закрывают конец трубки пальцем руки, фильтр напол­няют до краев водой и другой рукой осторожно приподнимают его по стенке во­ронки так, чтобы удалился воздух из трубки, после чего снова плотно прижима­ют фильтр к стеклу. Неправильно вложенный в воронку фильтр значительно замедляет фильтрование.

Воронку с фильтром помещают в кольцо штатива и подставляют под нее стакан для собирания фильтрата. Во избежание разбрызгивания жидкости ско­шенный конец воронки должен касаться внутренней стенки стакана. Далее при­ступают к декантации, осторожно сливая отстоявшуюся жидкость с осадка, ста­раясь не взмутить осадок, чтобы поры фильтра возможно дольше не засорялись твердыми частицами и фильтрование проходило быстрее. Жидкость сливают на фильтр только по стеклянной палочке, которую держат отвесно (рис. 2.4); нижний конец ее должен находиться примерно на середине боковой поверхно­сти фильтра, но не касаться его. По мере наполнения фильтра палочку вместе со стаканом поднимают. Убирая стакан, ведут носиком его вверх по палочке так, чтобы последняя капля не стекала на наружную поверхность. Наполнив фильтр, палочку возвращают в стакан, стараясь не взмутить осадок. Чтобы ис­ключить потерю частиц осадка, находящихся на самой палочке, следует держать ее только в стакане или над фильтром (при декантации). Когда вся жид­кость с осадка декантирована, приступают к его промыванию.

Рис. 2.4. Фильтрование

Рис. 2.5. Схема изготовления складчатого фильтра

Бумажные фильтры бывают простые и складчатые. Складчатые фильтры делают вручную, они имеют большую фильтрующую поверхность, фильтрова­ние с ними идет быстрее.

Складчатые фильтры готовят из фильтровальной бумаги следующим образом: круглый фильтр складывают вдвое, а за­тем гармошкой (рис. 2.5). Фильтрующая поверхность склад­чатого фильтра в 2 раза больше, чем простого. Для его изго­товления квадратный лист фильтровальной бумаги нужного размера складывают пополам, затем вчетверо и обрезают ножницами уголок. После этого фильтр складывают гармош­кой, развертывают и помещают в воронку. При изготовлении фильтра следует избегать прорыва бумаги. Складки фильтра не должны подходить вплотную к его центру.

Рис. 2.6. Фильтрующий тигль и воронка

Фильтрование проводят различными способами. Кроме бумажных фильтров, применяют стеклянные фильтрующие тигли и воронки (рис. 2.6), которые снабжены впаянной внутрь пористой стеклянной пластинкой, которая и служит пористым слоем (см. приложение 10). Для фильтрования растворов с концентрированными кислотами или щелочами бумажные фильтры не применяют (их применяют только для тех осадков, которые будут прокаливаться при температуре выше 500 °С). В этих случаях удобно пользоваться пористыми стеклянными фильтрами, в которых фильтрующим материалом служит пористая стеклянная пластинка, обладающая определенной проницаемостью. Фильтруют через эти фильтры с помощью вакуума, создаваемого чаще всего насосом Камовского или водоструйным насосом. Перед применением фильтр промывают разбавленной соляной или азотной кислотой, затем горячей водой, ополаскивают дистилли­рованной водой и сушат при температуре не выше 300 ° С до постоянной массы.

Фильтрование и промывание проводят по прописи для бумажных фильт­ров. Следует помнить, что стеклянные фильтры под действием щелочей могут деформироваться. Если фильтрат получается мутным, фильтрование повто­ряют.

Для ускорения процесса фильтрования его проводят при пониженном дав­лении (рис. 2.7), создавая в приемнике уменьшенное давление. Для такого фильтрования пользуются воронкой Бюхнера (рис. 2.8) или пористым стеклян­ным фильтром, который через колбу Бунзена соединяют с водоструйным или вакуум-насосом (рис. 2.9). В качестве фильтрующей перегородки на воронку Бюхнера укладывают бумажный или тканевый фильтр либо намывной слой ас­беста. При фильтровании с пониженным давлением необходимо следить, чтобы фильтрат не доходил до уровня отростка, соединенного с вакуум-насосом, по­этому по мере наполнения колбы фильтрат необходимо сливать.

Рис.2.7. Фильтрование при пониженном давлении:

1 — стеклянный тигель с пористым фильтрующим дном; 2 — стеклянная воронка с пористой фильтрующей перегородкой; 3 — буферная ловушка; 4 — водоструйный насос

Рис. 2.8. Фарфоровые воронки Бюхнера

ис. 2.9. Фильтрование через воронку Бюхнера

В некоторых случаях (например, для фильтрования студенистых осадков) необходимо провести фильтрование при определенной температуре. Тогда ис­пользуют металлическую полую двухстенную воронку, снабженную боковыми отверстиями (рис. 2.10). В пространство между стенками наливают воду. В ме­таллическую воронку вставляют стеклянную с вложенным в нее бумажным фильтром. Горелкой нагревают воду в металлической воронке, пока она примет нужную температуру или прокачивают воду из термостата. Фильтрование про­водят по обычной схеме.

Рис. 2.10. Приспособление для горячего фильтрования:

1 – стеклянная воронка с фильтром; 2 – термометр; 3 – полая металлическая воронка, наполненная водой; 4 – отросток для подогревания воды; 5 – горелка

При фильтровании следует соблюдать следующие правила:

• • при отборе фильтрата для анализа лучше пользоваться складчатыми фильт­рами, а при отборе осадка – обычными прямыми;
• осадок на фильтре должен занимать не более одной трети высоты воронки;
• для фильтрования тяжелых осадков следует пользоваться конусом для фильтрования;
• жидкость наливают на фильтр по стеклянной палочке;
• уровень жидкости должен быть на 3. 5 мм ниже края бумажного фильтра;
• нагретая жидкость фильтруется легче;
• можно ускорять фильтрование, применяя вакуум и воронку Бюхнера. При фильтровании под вакуумом следят, чтобы в приемной колбе не собирался избыток фильтрата, уровень которого не должен доходить до отростка, со­единяющего колбу с вакуум-насосом. При сборке фильтровального прибора под вакуумом между приемной колбой и вакуум-насосом следует помещать буферную емкость;
• при фильтровании огнеопасных жидкостей рядом не должно быть открыто­го огня.

Источник