Wasseraufbereitung in Kläranlagen (Artikelnr.: P )

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1 Lehrer-/Dozentenblatt Wasseraufbereitung in Kläranlagen (Artikelnr.: P ) Curriculare Themenzuordnung Fachgebiet: Chemie Bildungsstufe: Klasse 7-10 Lehrplanthema: Allgemeine Chemie- Einführung Unterthema: Chemie und Umwelt Experiment: Wasseraufbereitung in Kläranlagen Schwierigkeitsgrad Vorbereitungszeit Durchführungszeit empfohlene Gruppengröße Leicht 10 Minuten 10 Minuten 2 Schüler/Studenten Zusätzlich wird benötigt: Versuchsvarianten: Schlagwörter: Wasseraufbereitung, Kläranlage Aufgabe und Material Lehrerinformationen Lernziele In Kläranlagen wird zur Wasseraufbereitung ein kombiniertes System aus Kies/Sand-Filtern und nachgeschalteten Aktivkohlefiltern verwendet. Kies/Sandfilter scheiden einen großen Teil der Verunreinigungen ab, können aber gelöste Substanzen nicht zurückhalten. Zur Abscheidung dieser Stoffe dient der Aktivkohlefilter. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitungen Neu verwendete Methylenblaulösung sollte im Verhältnis 1:1 verdünnt werden. Die Lehmlösung aus dem Versuch "Lösungen, Kolloide, Suspensionen" ist wieder einsetzbar. Anmerkungen zu den Schülerversuchen Achten Sie darauf, dass vor dem Wegschütten des Filtrats und Neueinsatz der Bechergläser Aussehen etc. notiert wird. H- und P-Sätze Methylenblaulösung: H302: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. Gefahren Methylenblau wirkt gesundheitsschädlich und verfärbt Haut und Stoffe. Nicht verschlucken! Bei Berührung mit Haut und Kleidung mit viel Wasser auswaschen. Schutzhandschuhe tragen! Schutzbrille tragen!

2 Lehrer-/Dozentenblatt Hinweise Die Leistungsfähigkeit des Kies/Sand-Filters in diesem Versuch ist aufgrund der geringen Schichtdicke nicht allzu hoch. Eine Verbesserung ist durch Verwendung von Plastikwasserflaschen zu erreichen. Hierzu werden handelsübliche Plastikflaschen (Mineralwasserflaschen) am Boden aufgeschnitten, umgekehrt in ein Stativ eingespannt und mit Lagen aus Kies und Sand wie im Versuch beschrieben gefüllt. Man erreicht so eine Verlängerung der Trennsäule, auch ist der Weg des Filtrats durch die Säule gut zu beobachten. Methodische Bemerkungen Obwohl dieser Versuch mit dem vorherigen eng zusammenhängt, ist eine getrennte Durchführung dennoch sinnvoll. Im Regelfall sind die Schüler/Innen der Meinung, dass die Verwendung des Aktivkohlefilters allein sinnvoller sei, da er der effektivere Filter ist. Dieser Versuch macht aber deutlich, dass durch das Vorschalten eines einfachen und billigen Filtersystems der teure Aktivkohlefilter geschont werden kann, der durch Schmutzpartikel sehr schnell funktionsunfähig wird. Entsorgung Die durch Lehm verunreinigte Aktivkohle ist nur mit großem Aufwand wieder zu regenerieren. Sämtliche Filterreste in einem Beutel o.ä. sammeln und als Feststoff entsorgen. Filtrate in den Ausguss geben.

3 Wasseraufbereitueg ie Kläraelagee (Artikeler.: P ) Aufgabe ued Material Aufgabe Wie wirkt das Filtersystem ie dee Klärwerkee? Baue ein den Klärwerken ähnliches Filtersystem und untersuche seine Wirkungsweise.

4 Material Positioe Material Besteller. Meege 1 Doppelmuffe Universalklemme, Stellschraube an beweglicher Seite Schutzbrille, farblose Scheiben Gummihandschuhe, Größe S (7) Stativfuß, variabel Stativstange Edelstahl 18/8, l = 370 mm, d = 10 mm Pulverspatel, Stahl, l = 150 mm Laborbecher, Polypropylen, 250 ml Becherglas DURAN, niedrige Form, 250 ml Trichter, Oben-d = 80 mm, Glas Becherglas DURAN, hohe Form, 250 ml Glasrührstab, Boro 3.3, l = 200 mm, d = 5 mm Zusätzliches Material Aktivkohle, gekörnt 250 g Methylenblaulösung, alkalisch, 250 ml Normensand II, grob, 2500 g Watte, weiß, 200 g Kies Lehm Wasser Aufbau ued Durchführueg Aufbau Gefahree Methylenblaulösung wirkt gesundheitsschädlich und verfärbt Haut und Stoffe. Nicht verschlucken! Bei Berührung mit Haut und Kleidung mit viel Wasser auswaschen! Schutzhandschuhe tragen!

5 Schutzbrille tragen! Aufbau Baue das Stativ nach Abb. 1 - Abb. 4 auf. Abb. 1 Abb. 2 Abb. 3 Abb. 4 Stopfe mit dem Glasstab etwas Watte in das Ablaufrohr des Trichters (nicht zu fest stopfen!) (Abb. 5) und spanne diesen in das Stativ ein (Abb. 6). Fülle den Trichter abwechselnd mit einer je 1 cm hohen Schicht von Kies und Sand bis kurz unterhalb der Oberkante (Abb. 7). Stelle ein Becherglas unter den Trichter (Abb. 8) und feuchte den hergestellten Filter gründlich mit Wasser an (Abb. 9).

6 Abb. 5 Abb. 6 Abb. 7 Abb. 8 Abb. 9 Fülle das zweite Becherglas zur Hälfte mit Wasser und rühre Lehm ein, so dass sich eine Suspension bildet (Abb. 10).

7 Abb. 10 Durchführueg Ablauf Entleere das mit Wasser (Filtrat) gefüllte Becherglas und stelle es wieder unter den Trichter. Gieße die Hälfte des Lehmwassers durch den Filter (Abb. 11). Abb. 11 Erneuere den Filter, stelle ein leeres Becherglas darunter und gieße etwa 20 ml Methylenblaulösung hindurch (Abb. 12). Abb. 12

8 Entleere den Trichter und reinige ihn. Setze neue Watte ein, gib hierauf eine 2 cm dicke Schicht Aktivkohle und wie eben eine Kies-/Sandschicht (Abb. 13). Stelle hierunter ein entleertes Becherglas. Gieße durch den Filter erst weitere 20 ml Methylenblaulösung (Abb. 14), dann das restliche Lehmwasser (Abb. 15). Abb. 13 Abb. 14 Abb. 15 Eetsorgueg Kies/Sand/Aktivkohlefilter in einem Beutel o.ä. sammeln und als Feststoffe entsorgen. Filtrate in den Ausguss geben.

9 Protokoll: Wasseraufbereitueg ie Kläraelagee Ergebeis - Beobachtuegee (10 Puekte) Notiere deine Beobachtungen. a) Kies/Sand-Filter: b) Kies/Sand/Aktivkohle-Filter: Auswertueg - Frage 1 (10 Puekte) Vergleiche die Filtrate untereinander.

10 Auswertueg - Frage 2 (10 Puekte) Wasserwerke, die nicht über Tiefbrunnen oder Stauseen verfügen, verwenden oft sogenanntes Uferfiltrat von Flüssen. Was könnte damit gemeint sein, warum ist es zur Trinkwassergewinnung trotz der Verschmutzung der großen Flüsse geeignet? Auswertueg - Frage 3 (10 Puekte) Überlege, ob das mit der bisher erarbeiteten Reinigungsschritten hergestellte Wasser als Trinkwasser nutzbar ist. Welche zusätzlichen Schritte könnten noch erfolgen?