Проекты

Наноматериал для улучшения качества родниковой воды

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия и физическая химия» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Синтез наноматериалов
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2065
Предметы: Химия, Экология
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Люди считают, что родниковая вода всегда чистая, но недавние исследования показали, что это не так.

Как выяснилось, вода из Шаляпинского родника по всем показателям пригодна для питья, а вода из Марушкинского родника – нет. В ней обнаружилось почти двукратное превышение содержания марганца (нейротоксиканта) по сравнению с ПДК, а также недопустимый для питьевой воды баксостав. При этом в пробах почвы, отобранных из водоносного слоя, повышенного содержания марганца не оказалось. Когда родник в парке «Ручеёк» в Марушкино был обустроен, вода в нём была официально объявлена пригодной для питья. И теперь, когда её состав изменился, люди продолжают её пить. Значит, крайне важно придумать и начать осуществлять какой-либо способ решения этой проблемы. Актуальность и новизна работы: людям надо пить воду, соответствующую СанПиН.

Цель

Установить наиболее возможные причины отклонения свойств воды Марушкинского родника от нормативов и создать наноматериал, позволяющий устранить эти отклонения.

Задачи

1. Проанализировать литературные данные.

2. Выдвинуть гипотезу, разумно объясняющую превышение содержания марганца и патогенной микрофлоры в родниковой воде, которая была признана чистой в 2016 г.

3. Предложить один из путей решения проблемы.

4. Просинтезировать выбранный наноматериал.

5. Охарактеризовать полученный наноматериал (визуально, а также методом сканирующей зондовой микроскопии).

6. Проверить работоспособность полученного наноматериала.

7. Сделать выводы о перспективности применения наноматериала и рассчитать его примерную себестоимость.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Реактивы

  • Сольват сульфата титанила
  • Пероксид бария (Aldrich)
  • 37 %-й раствор пероксида водорода
  • Вода дистиллированная
  • 36 %-я соляная кислота
  • Гидроксид калия (тв.)
  • Нитрат серебра (тв.)

Оборудование

  • Шприцевые фильтры (нейлон, размер пор 250 мкм)
  • Спектрофотометр «Экрос»
  • Комплект датчиков ReleonLab
  • Сканирующий зондовый микроскоп ФемтоСкан с кремниевым кантилевером CSG10
  • Дзета-сайзер Фотокор

Описание

1. Автор нашёл и проанализировал литературные данные.

2. Произведён анализ образцов горных пород из водоносного слоя родника; выдвинута гипотеза, разумно объясняющая превышение содержания марганца и патогенной микрофлоры в родниковой воде.

3. Спланированы синтез и характеризация наноматериала, предположительно решающего обнаруженную проблему.

4. Автор просинтезировал титанопероксидный наноматериал и охарактеризовал визуально самостоятельно и с помощью сотрудников ЦМИТ, методом сканирующей зондовой микроскопии.

5. Тремя различными способами проверена работоспособность полученного наноматериала, а также его несмываемость проточной водой.

6. Сделаны выводы о перспективности применения полученного наноматериала, и рассчитана его примерная себестоимость.

Результаты работы/выводы

Наноматериал подобран, просинтезирован и охарактеризован, а его работоспособность проверена различными способами, в том числе непосредственно на роднике.

Перспективы использования результатов работы

Обрабатывать поверхность деревянных срубов всех родников Москвы и МО для улучшения характеристик воды, отбираемой из них.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ЦМИТ «Нанотехнологии» на базе физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова

Награды/достижения

Городская научно-практическая техническая конференция «Исследуем и проектируем» – победитель.