分段式户外水净化演示装置

◎山东省泰安市岱岳区徂徕镇第二中学 张书振

一、问题的提出

“自来水的净化”是初中化学教材中的重要内容，但各版本教材只展示了自来水的生产过程，学生仅能依靠肉眼观察水样颜色的变化，无法对自来水净化流程和净化程度进行整体感知。因此，我设计了“分段式户外水净化演示装置”，方便学生更直观地认识“自来水的净化”。

二、装置设计

1.实验材料

本实验利用废旧矿泉水瓶（含瓶盖）、可拆卸组合的奶粉盒、脱脂棉、活性炭、针头过滤器、TDS 值测试仪等材料，如图1 所示。

其中，分段式奶粉盒是家庭常用奶粉盒，单个奶粉盒采用密封螺旋开口设计，可独立使用，也可通过螺旋口将多个奶粉盒组合，密封性良好。针头过滤器内置由混合纤维素组成的滤膜，起过滤作用。滤膜孔径为0.22 μm，可直接过滤水中的细菌和微生物。脱脂棉能过滤水中的难溶性杂质。活性炭能吸附色素和异味。

2.装置拼接

先用热熔胶枪将矿泉水瓶盖粘在奶粉盒底部，接着用打孔器在奶粉盒盖和矿泉水瓶盖上打孔，以保证水流畅通，然后在奶粉盒中分别加入脱脂棉、活性炭。装置如图2 所示。

3.设计原理

实验时，先将户外水倒入矿泉水瓶中，再通过挤压矿泉水瓶让户外水依次经过奶粉盒中的脱脂棉、活性炭、针头过滤器，这就分别对应了自来水厂的“过滤—吸附—杀菌消毒”三步净水流程。

4.实验过程

为了更直观地展示分段式净化装置的效果，我们取TDS 值为333×103mg/L的户外水进行实验，该水肉眼可见为黄色，其中含有大量泥沙和悬浮物。利用TDS 值测试仪对不同组合净化后的水质进行测量、对比，结果见表1。（TDS 为水中溶解性固体物质总量，测量单位为mg/L，TDS 值越小，说明水中含有的溶解物越少，水质越好。）

表1 不同组合净化后的水质对比

三、创新点

1. 取材方便、操作简单。学生可自己动手组装装置，感受化学实验与生活的联系。

2. 现象直观，灵活多用。装置透明，可通过实验现象和TDS 值的变化直观展示水过滤的效果，还能根据需要进行拆装、组合。