問渠那得清如許

寧志平 吳迅 吳曉雯 張家煒 洪英祥 謝宇山 張洪翔 黃光楷 陳磊 路豐盛 張珞瑤 楊翠

雖說地球上的水資源很豐富，但可供人類直接飲用的水資源并不多。加上如今大量水資源已被嚴重破壞，世界上每天至少有6000個孩子因喝了被污染的水或體內缺水而死亡。

要解決部分地區的缺水問題，除了充分利用當地的水資源、節約用水、避免浪費和污染外，還可以通過凈化水的方式對水資源進行二次處理，得到可供多次使用的水資源。

不潔凈的水中常帶有致病物質，如變蟲痢疾、傷寒、霍亂等病菌，以及腐爛的植物莖葉、動物的尸體及糞便，有的可能還含有重金屬鹽或有毒礦物質等。所以人們在野外極度干渴之際找到水源后不能急于狂飲，應根據當時的環境條件，用簡單的凈水方法對水源進行凈化消毒處理，避免中毒或患病。

為此，我們對水資源的凈化展開了課題研究。

一、實驗過程

（一）實驗一：自制凈水器凈水

1.步驟

把脫脂棉、活性炭、沙子、石子依次排列在兩端開口的塑料瓶中，將泥土與200ml自來水充分混合，形成待凈化的水。將自制凈水裝置固定在鐵架臺上，在塑料瓶底放一個燒杯，用以接取凈化后的水。往瓶中倒入200ml待凈化的水，并用另一個燒杯接水。將盛水的燒杯繼續倒入凈水器中，不斷重復這一過程。

2.原理

利用活性炭的吸附能力、棉花的分選過濾能力、沙石的凈水能力。

3.現象

第一次流出的水仍然比較渾濁，但持續三次后水開始變得澄清。第五次以后，流出的水便和實驗前的水一樣清了，且無異味，也沒有懸浮雜質，基本達到了飲用水的標準。

4.結論

自制凈水裝置具有很強的凈水能力，且凈水速度較快，操作簡單，大多可以就地取材。

（二）實驗二：明礬凈水

1.步驟

調制200ml渾水作為待凈化的水，配置明礬KAl（SO4）2飽和溶液（或備好明礬晶體），將明礬溶液加入渾水中，靜置。

2.原理

明礬在水中可電離出兩種金屬離子：KAl（SO4）2=K++Al3++2SO42-，Al3+很容易水解生成膠狀的氫氧化鋁Al（OH）3，Al3++3H2O=Al（OH）3+ 3H+ （可逆）。Al（OH）3并不帶電，只是由于它吸附了帶有電荷的陽離子（如H+）而帶電。由于氫氧化鋁膠粒帶有相同的正電荷，它們之間相互排斥，不會聚積，所以不沉淀。當加入明礬這樣的電解質后，電解質中的陰離子奪取了膠粒上的陽離子，使膠粒不再帶電，它們之間的斥力消失，從而發生聚積而沉淀。氫氧化鋁膠體的吸附能力很強，可吸附水中懸浮的雜質，并形成沉淀，使水澄清。

3.現象

靜置10分鐘后，渾水中的泥沙都被Al3+的水解物吸附沉淀，懸浮的異物和雜質都被沉降，水變得澄清。

4.結論

明礬溶液中鋁離子水解后的產物氫氧化鋁具有較強的吸附性，可吸附水中的難溶雜質，從而達到凈水目的。雖然這種方法凈水速度快，但鋁離子對人體有危害。因此，用明礬凈化的水最好用作生活用水。

（三）實驗三：仙人掌凈水

1.步驟

將仙人掌切成碎末待用，調制200ml渾水作為待凈化的水。將仙人掌碎末加入渾水中，靜置10分鐘后取一塊四層紗布置于燒杯口，并拿另一個燒杯接水，將靜置后的水倒扣在紗布上并榨干，取得凈化后的水。

2.原理

仙人掌中的黏稠狀膠體具有較強的吸附能力，能把水中的懸浮雜質吸附沉降。

3.現象

靜置10分鐘后，只有少量泥沙、雜質被仙人掌的黏液吸附。用紗布過濾后，水仍然比較混濁。

4.結論

由于只有少量雜質被吸附，凈水效果不理想，且仙人掌凈化后的水有腥味，不宜飲用。

5.總結反思

由于本次實驗所采用的仙人掌比較干癟，膠狀物質少，因此沒有達到事先預料的凈水效果。

（四）實驗四：虹吸原理凈水

1.步驟

將塑料瓶口倒放在鐵架臺上的適當位置，調制200ml渾水作為待凈化的水，并倒入塑料瓶口中。將準備好的紗布條的一端打結并放入渾水中，另一端放入鐵架臺下的燒杯中。靜置，待水流出。

2.原理

該實驗利用的是虹吸原理。推動虹吸流動的能量源自是虹吸紗布條進出口之間的水位差，因為紗布條進口的位能大于出口的位能，而進出口的靜水壓強相等（等于大氣壓），從而促使水流動。且渾水中的雜質會被阻擋在紗布條外，因此，塑料瓶口的渾水會自動流向燒杯成為潔凈的水。

3.現象

塑料瓶口中的渾水經紗布條的簡單過濾后緩慢流向燒杯，約15分鐘后水全部轉移到燒杯中。但得到的水仍然比較渾濁，未達到飲用水的級別。

4.結論

利用虹吸原理能有效凈水，但所需時間較長，不適用于野外凈水。

5.總結反思

由于紗布條縫隙較大、質地較粗糙，過濾能力很弱，小顆粒的雜質仍會順著紗布條流向燒杯。若選用質地較密的棉布條，凈水效果會更佳。

二、實驗結論

野外需凈水時，可采用自制凈水器或明礬凈水的方式快速獲得潔凈的水。如需獲得可飲用的水，應自制凈水器凈水。如僅需生活用的潔凈水，可使用明礬凈水，操作簡單、歷時短、凈水效率高、材料便于攜帶。

通過本次活動，我們深刻地體會到了水的重要性，希望大家能好好珍惜身邊的每一滴水，牢記那句發人深省的話：世界上的最后一滴水也許就是人類的眼淚！讓我們共同努力，保護地球上的水資源。