分段式戶外水凈化演示裝置

◎山東省泰安市岱岳區(qū)徂徠鎮(zhèn)第二中學(xué) 張書振

一、問題的提出

“自來水的凈化”是初中化學(xué)教材中的重要內(nèi)容，但各版本教材只展示了自來水的生產(chǎn)過程，學(xué)生僅能依靠肉眼觀察水樣顏色的變化，無法對自來水凈化流程和凈化程度進(jìn)行整體感知。因此，我設(shè)計(jì)了“分段式戶外水凈化演示裝置”，方便學(xué)生更直觀地認(rèn)識“自來水的凈化”。

二、裝置設(shè)計(jì)

1.實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)利用廢舊礦泉水瓶（含瓶蓋）、可拆卸組合的奶粉盒、脫脂棉、活性炭、針頭過濾器、TDS 值測試儀等材料，如圖1 所示。

其中，分段式奶粉盒是家庭常用奶粉盒，單個奶粉盒采用密封螺旋開口設(shè)計(jì)，可獨(dú)立使用，也可通過螺旋口將多個奶粉盒組合，密封性良好。針頭過濾器內(nèi)置由混合纖維素組成的濾膜，起過濾作用。濾膜孔徑為0.22 μm，可直接過濾水中的細(xì)菌和微生物。脫脂棉能過濾水中的難溶性雜質(zhì)。活性炭能吸附色素和異味。

2.裝置拼接

先用熱熔膠槍將礦泉水瓶蓋粘在奶粉盒底部，接著用打孔器在奶粉盒蓋和礦泉水瓶蓋上打孔，以保證水流暢通，然后在奶粉盒中分別加入脫脂棉、活性炭。裝置如圖2 所示。

3.設(shè)計(jì)原理

實(shí)驗(yàn)時，先將戶外水倒入礦泉水瓶中，再通過擠壓礦泉水瓶讓戶外水依次經(jīng)過奶粉盒中的脫脂棉、活性炭、針頭過濾器，這就分別對應(yīng)了自來水廠的“過濾—吸附—?dú)⒕尽比絻羲鞒獭?/p>

4.實(shí)驗(yàn)過程

為了更直觀地展示分段式凈化裝置的效果，我們?nèi)DS 值為333×103mg/L的戶外水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該水肉眼可見為黃色，其中含有大量泥沙和懸浮物。利用TDS 值測試儀對不同組合凈化后的水質(zhì)進(jìn)行測量、對比，結(jié)果見表1。（TDS 為水中溶解性固體物質(zhì)總量，測量單位為mg/L，TDS 值越小，說明水中含有的溶解物越少，水質(zhì)越好。）

表1 不同組合凈化后的水質(zhì)對比

三、創(chuàng)新點(diǎn)

1. 取材方便、操作簡單。學(xué)生可自己動手組裝裝置，感受化學(xué)實(shí)驗(yàn)與生活的聯(lián)系。

2. 現(xiàn)象直觀，靈活多用。裝置透明，可通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和TDS 值的變化直觀展示水過濾的效果，還能根據(jù)需要進(jìn)行拆裝、組合。