学生课题研究净水器效果探究及初步改进
净化水源，美化生活
——净水器效果探究及初步改进本文主要根据当今市面上净水器的一些不足及海安本地水质情况探讨了净水器净水效果及其具体改进措施，详细记录了制作过程及相关水质检验的过程和结果。论文分为四个部分：
绪论部分阐述了利用已知净水器的相关原理，提出本次研究的目的，并确定了研究的对象及方法。第一章阐述当今市面上针对净水器的存在一些问题；第二章是本论文的核心部分，我们通过调查分析和具体实验，阐述了改进净水器的意义和方法；第三章则是对利用净水器的相关问题进行阐述和反思。
本论文采用调查分析法和实验法，对改进净水器进行研究，如果能具体实施，对人们的健康能起到有效的保护作用。
关键词：水质净水器改进关注健康
目录
摘要………………………………………………………………………………………….……I
绪论 (1)
第一章改进净水器的必要性和可行性 (2)
一、改进净水器的必要性 (2)
二、改进净水器的可行性 (3)
第二章自制净水器及其改进的意义和方法 (4)
一、改进净水器的意义 (4)
二、改进净水器的方法…………………………………………………………….….…. .5
第三章机制净水器及其改进相关关问题 (6)
结语………………………………………………………………………………………….….. .7 附录…………………………………………………………………………………………..…. .8
1.实验报告………………………………………………………………………………….…. . 8
2.调查资料 (10)
致谢 (13)
绪论
——项目选题的理论缘由和实用价值
苗圃计划促我学习。我们十分有幸能参加同济大学和江苏省海安高级中学合作组织的首次“苗圃计划”活动，是两校的领导和老师们的关爱，给予了我们参加学习的机会。我们对此次活动满怀热情，十分向往同济大学。我们都十分喜爱理化学科，对理化实验非常投入，对净水器兴趣浓厚。我们将始终如一地保持这份热情，在完成高中基本课程学习的同时，全身心地开展研究活动，努力克服各种困难，在老师们的精心指导下，力争取得实质性的成果。
第一章自制及改进净水器的必要性和可行性
一、自制及改进净水器的必要性
我国各地的水质都存在程度不同的安全隐患，如北方地区普遍水质较硬，易致结石病等影响人体健康；南方地区普遍重金属超标，对人的肝、胆、肾等造成危害。而使用净水器无疑是净化水质的有效办法之一。然而市面上的净水器虽然宣传说可以出去各类杂质，但它也存在成本较高，净化水质未知及水的输出量的比率较低等问题。据了解市面上的净水器主要有超滤膜净水器、纯水机、软水机、碳化水机、离子水机、中央净水机，调查分析超滤膜净水机不能去除水中的钙镁离子(水碱)，纯水机净化后的水过于纯，缺少对人体有益的微量元
素，平均出一杯纯水，要产生3杯废水，同时必须用电;并且机器本身的维护成本也比较高，因为管件接头比较多，容易出现渗水等小问题，软水机不能祛除细菌、病毒、有机物，不建议直接生喝;再生时需要耗盐;并产生一定量的废
水，磁化水机有肠胃疾病的人慎用，因为磁化水对肠胃有一定的刺激。中央净
水器净化精度不是特别高，如果用来处理饮用水，效果不是特别好。离子水机成本高(普通的大概在6千多)，同时水的酸碱值也取决于电解板需要用电。并且建议在医生的指导下使用，盲目使用对有些人的体质不适宜可能有副作用。
二、自制及改进净水器的可行性
根据市场调查发现
1、大多数家庭对水质的关注度较高
2、大部分家庭并不能接受和使用净水器，主要是因为对净水器的效果持怀疑态度
3、不少已有净水器的家庭希望净水器有适当的改进功能，如水质监测、水温设
置、远程遥控、滤芯寿命检测等等
因此，改进净水器不但能使不了解净水器甚至怀疑净水器效果的市民接受净水器，从而一定程度上提高饮用水质量，而且净水器本身也有不足，改进净水器能够在节水节能等方面缓解经济和环境压力，有助于小康社会的建设。
第二章自制及改进净水器的意义和方法
一、使用净水器的意义
1.比开水更干净。
开水只是杀灭了细菌和部分病毒，且其尸体仍存在水中，烧开的水可使少部分水垢析出，无法去除水中的重金属、无机盐、有机化学物。值得说明的是，如果将含有亚硝酸盐的水烧开后，其亚硝酸盐含量会增高。
2.比桶装水省心、省事、省钱。
桶装水的二次污染，假冒伪劣、“回收桶”、“黑心桶”等事件屡屡曝光，致使许多消费者望而却步；而且订水要打电话，等水家中要留人，价格昂贵，应用范围狭小(只能饮用，做饭不舍得用)等问题，越来越突出。使用家用净水器，加工一桶水仅需0.2元，上述问题就都解决了。现制现饮的水新鲜，喝着还放心，是当前理想的净水方式，也是未来的发展方向。
3改善自来水：
自来水烧开后，仍然没法去除水垢、重金属、挥发性物质及细菌尸体等净化。自来水经氯气消毒后，能够杀灭病毒、细菌，但没法去除水垢、重金属、挥发性物质等，并且病毒和细菌的尸体也仍然存在，而且经氯气杀毒后，会不足氯存在于水中，因此自来水根本都会选择烧开了再喝，但烧开只能处理细菌问题，没法处理泥沙、铁锈、水垢、重金属、挥发性物质和细菌尸体等问题，因此需要安装净水器，解决这些问题。
4代替瓶装水：
瓶装水本钱极高，不合适家庭日常运用，瓶装水被多数富裕家庭列为日常用水，但这种办法消费太高，不适合大众使用，且效果未必如净水器。
5代替桶装水:
桶装水接饮水机，本钱高、有用期短、更易受二次污染。桶装水一桶约为七~十元不等，本钱较高，并且这种水少数都是用大型净水器或许纯水机加工的自来水，很少有自然井水面市。桶装水存放时间短，与饮水机衔接运用后处于开放形态，存在被空气中的污染物污染的可能。
6省钱卫生：
运用净水器，可有用过滤各类净化物质，到达生饮规范，且本钱较低。净水器是偏物理的过滤办法，能够有效的去除各类净化物，如细菌、余氯、重金属、水垢（钙镁等）、挥发性物质、铁锈、泥沙等，且本钱绝对桶装水来说要低很多，出水口感好，能够直接饮用，无须烧开，因此是家庭最理想的饮用水处理方案。
二、改进净水器的方法
（一）检测
1、到市面上采集不同净水的水样:
⒈沁园净水器水样
⒉Deyi净水器水样
⒊史密斯净水器水样
⒋格力净水器水样
2、利用学校中的连华科技0000177型号的多参数水质分析仪进行检测具体过程如下
?COD检测（COD即化学需氧量，是在一定的条件下，采用一定的氧化剂处理水
样时，所需的氧化剂量）
⒈配制试剂：
① LH-D-100试剂（D试剂）100个样：将整瓶子的粉末状晶体倒入烧杯，
加入75毫升蒸馏水，加入5毫升分析纯硫酸后不断搅拌直至全部溶解 ;
② LH-D-500试剂500个样：将整瓶子的粉末状晶体倒入烧杯，加入348毫
升蒸馏水，加入22毫升分析纯硫酸后不断搅拌直至全部溶解 ;
③ LH-E-100试剂（E试剂）100个样：将整瓶子的粉末状晶体全部溶解于
500毫升分析纯硫酸中，不断搅拌或隔夜放置直至全部溶解；
④ LH-E-500试剂（E试剂）500个样：将整瓶子的粉末状晶体全部溶解于
2500毫升分析纯硫酸中，不断搅拌或隔夜放置直至全部溶解；
★以上配制试剂均应使用分析纯级或以上的硫酸，其性状为无色透明液体。因硫酸具有吸水性，试剂配制完成后应立即密封保存。
⒉消解
①打开消解器开关选择“COD消解”消解器自动升温。并准备数支试管置
于冷却架上的空冷槽上。
②量取不同水样2.5毫升，于1、2、3、4、5号试管中，0号试管为蒸馏水
③依次向各个反应试管中加入D试剂0.7毫升
④依次向各个反应试管中加入E试剂4.8毫升，并摇匀
⑤将试管放入消解其中，按消解键，并打开比色系统开关预热10分钟。消
解完成后一次放在冷槽上后，按冷却键。
⑥空气冷却完成后报警提示，一次向试管中加入2.5毫升蒸馏水并摇匀。将
试管放在水冷槽中，安冷却键。
⒊比色
①将冷却后的水样一次导入相应编号的比色皿中。
②选择“COD高量程皿”再按确定键
③将0号比色皿放入主机的的比色池中，并关闭上盖，按空白键。
④再将其他比色皿依次放入，比色
?氨氮检测
⒈配置溶液
①无氨水制备:每升蒸馏水中加入0.1毫升硫酸，在全玻璃整流器器重蒸馏，
取其余留出液。
②LH-N2-100试剂（N2试剂），将整瓶固体试剂放入烧杯中，准备100毫升
蒸馏水。先向30毫升左右的无氨水，搅拌摇匀直至溶解，加入剩余无氨
水。
③LH-N3-100 将一整瓶固体试剂溶于100毫升无氨水中。
⒉比色
①0号试管取无氨水10毫升，其他水样10毫升
②加入N3试剂1毫升
③加入N2试剂1毫升
④摇匀静置10分钟
⑤比色读数
3. 对比与评估
COD检测数据比较
有色物质溶液的颜色与其浓度有关.溶液的浓度越大,颜色越深.利用光学比较溶液颜色的深度,可以测定溶液的浓度. 根据吸收光的波长范围不同以及所使用的仪器精密程度,可分为光电比色法和分光亮度法等. 比色分析具有简单、快速、灵敏度高等特点,广泛应用于微量组分的测定.通常中测定含量在10-1～10-4mg?L-1的痕量组分.比色分析如同其他仪器分析一样,也具有相对误差较大（一般为1%～5%）的缺点.但对于微量组分测定来说,由于绝对误差很小,测定结果也是令人满意的.在现代仪器分析中,有60%左右采用或部分采用了这种分析方法.）
4.反思并据此创新
（三）改进
利用感性沸石出去杂质离子
天然沸石是一族架状构造、含水多孔的铝硅酸盐矿物，构造开放性大。沸石结晶构造主要由硅氧四面体组成，其中部分Si“被A13十取代，导致负电荷过剩，因此，结构中有碱金属(或碱土金属)等平衡电荷的离子;同时沸石构架中有一定孔径的空腔和孔道，决定了其具有离子交换、吸附等性质((Zorpas A, 2000; Ortega E, 2000)。离子交换选择性顺序
Cs+>Rb+>K+>NH4+>Ba2+>Sr2+>Na+>Ca2+>Fe3+>A13+>Mg2+>Li+。可见沸石对氨氮具有很强的选择性吸附能力，因而可被应用于氨氮废水的处理。沸石的两个显著的特点是选择性吸附和高效率吸附。沸石的超孔效应和特殊分子结构，而形成的
静电引力使得沸石对对极性分子、不饱和及易极化的分子具有较高的亲合力，具粉牛呱附的柞田。
沸石主要靠化学吸附作用与离子交换去除氨氮。溶液中氨氮浓度愈大，沸石的吸附量越大。这是因为氨氮浓度大，溶液中氨氮浓度与沸石表面氨氮浓度形成的浓度差也大，这种势能推动氨氮向沸石内部迁移并进行交换。当氨氮溶液浓度达到某一值后，吸附量随浓度的上升的趋势减缓;氨氮溶液浓度继续增大，沸石吸附量将达到最大值，吸附曲线形成一个平台。沸石这种吸附特性符合Freundlich吸附规律，即吸附量与溶液浓度的对数关系为线性关系。 pH值对沸石的吸附有着一定的影响。沸石在酸性环境下吸附交换NH4+的效果较差。H+及NH4+都有被沸石吸附的趋势，但H+的半径要远小于NH4+的半径，因此H+比NH4十更容易与沸石上的金属阳离子交换。当pH 值较小时，水样中H+浓度大，与NH4+竞争激烈;在碱性条件下时，氨氮去除效果也较低。此时水中氨氮以分子形态存在，离子交换作用减弱，仅靠沸石的吸附作用，NH4+不能被沸石充分离子交换。因此，存在一个沸石吸附交换氨氮的最适pH值或范围。
第三章改进净水器相关的问题
1、由于技术原因，原先设想做出孔径较小的超滤膜未能完成。而且由于专利限制，也无法购买到预想滤膜
2、相关材料的预处理没能达到一定试验标准，使得材料本身就是污染源。
3、由于实验室条件有限，未能生物等其他方面进行检测
结语
子曰：水为五行之首，万物之始。
同时，水，是神圣的，我们身边随处可见水的存在，而干净的水却显得珍贵难得。水，是人类赖以生存的重要自然资源，是生命的源泉，大地上的每一个生命都需要靠水来成长。水，是多么伟大啊，它把自己无私地奉献给需要它帮助的人！水，是自然之母的左右手，是必不可少，必不可缺的。如果没有了水，世界会怎样？
大地干旱，花草树木失去了往常的神采奕奕，变得无精打采，面临着死亡的危险。动物们也变得苟延残喘，互相残杀，只为了保护自己。人类失去了水，对自己之前的行为后悔不已，拜神求雨难道我们希望看到这种场景吗？不，我们不希望。我们希望的是让鱼儿们自由自在地在水里游泳，让我们喝到清澈甘甜的泉水，让水生物得以健康成长。根据调查地球表面的70%被水覆盖，但淡水资源仅占所有水资源的2。5%，近70%的淡水固定在南极和格陵兰的冰层中，其余多为土壤水分或深层地下水，不能被人类利用。地球上只有不到1%的淡水或约0.007%的水可为人类直接利用，而中国人均淡水资源只占世界人均淡水资源的四分之一。由此可见水资源是有限的，并不是取之不尽用之不竭的。你们看，我们所喝的饮料，那一瓶不是水制成的？我们所吃的饭，哪一碗不是水煮成的？失去了水，世上所有生物都将频临灭绝。人类离不开水，所以更要节约水资源，保护水生态。
改进净水器能有效地提高我们饮用水的质量和更高效的利用水资源。
在此次苗圃计划活动中我们也学会不少。相互配合，动手操作，创新思维，社会实践调查等等。都让我们受益匪浅。
附件1：
经费 50元
参考相关文件中国知网、维普的文章
致谢
在论文即将写完之际，我们脑海中浮现出许多熟悉的身影，要感谢的人太多。
我们十分有幸能参加同济大学与江苏省海安高级中学合作组织的首次“苗圃计划”活动，是两校的领导和老师的关爱给予了我们参加学习的机会。
感谢同济大学的各位领导和教授，是你们选择了我校，是你们亲切而温和，睿智而博识的谈话，让我们心中产生一种亲人般的依恋和归属感，你们为我们指明了前进的方向。
感谢江苏省海安高级中学吕建校长、钱俊元副校长、杨斌副校长、杨东老师，你们在我们读书、参加“苗圃计划”活动和撰写论文期间，给我们提供了许多方便和指导。
感谢我们的指导老师季春旭、姜海娟，班主任顾玉华以及所有教过我们的各位老师，你们谦虚朴素、待人真诚的优秀品质，令我们敬佩。老师们对我们恩重如山，你们对我们悉心教诲，潜心指导，我们永生难忘。从你们那里，我们学到的不仅是知识智慧，不仅是治学方法，更有你们那高尚人格、拓新精神、儒雅风度和大师风范。恩师们的为人、为师、为学，令我们仰慕之至、奉为楷模。
感谢海中矿化水厂王经理的指导与帮助。
感谢同济大学的符申超、高雪媛等多位学兄学姐，感谢你们在“苗圃计划”活动中，对我们生活、学习、思想上无尽的指导和帮助。
感谢海安县发展与改革委员会、海安县农业委员会、海安县水利局和海安县质量监督检验局的相关领导给我们提供了宝贵资料和相关帮助。
同事感谢我们的各位家人在本次活动及平日里对我们的关爱。
活动数月，收获良多，在此一并致以诚挚的谢忱！