Загрязненная свинцом водопроводная вода все еще является серьезной проблемой во многих странах мира, где обычные фильтры для удаления свинца могут оказаться слишком дорогим удовольствием для большинства домохозяйств. Помочь в этом может новый недорогой фильтр, разработанный группой старшеклассников.

Вредный уровень свинца может содержаться в водопроводной воде, если в доме начали коррозировать есть водопроводные трубы содержащие свинец. Depositphotos

 

Инициатором проекта является Ребекка Бушвей, преподаватель естественных наук в средней и старшей школе Барри в Силвер-Спринг, штат Мэриленд. Поводом для проекта послужило видео, на котором женщина из Мичигана включила кран, и из трубы хлынул поток воды коричневого цвета с примесью растворенных металлов.

Бушвей спросила своих старшеклассников из класса с химическим уклоном, смогут ли они изобрести недорогой фильтр, который бы удалял свинец из загрязненной воды.

Из-за существовавших в то время ограничений COVID ученики, работавшие на дому, обсудили проект будущего  устройства через Интернет. Вернувшись в класс прошлой весной, они напечатали прототип из биоразлагаемого пластика в формате 3D.

Корпус фильтра без фильтрующего картриджа. Ребекка Бушвей

 

Напечатанный 3D фильтр длиной около трех дюймов (76 мм) устанавливается на водопроводный кран. В фильтрующем картридже используется смесь порошка фосфата кальция и йодистого калия, заключенная в несколько гексагональных структур, через которые вода проходит по закрученной спирали.

Когда загрязненная вода проходит через устройство, свинец связывается с фосфатом кальция, в результате чего образуется фосфат свинца и свободный кальций. Нейлоновый экран в нижней части фильтра задерживает фосфат свинца, который представляет собой твердое, инертное вещество. Кальций, не представляющий серьезной опасности для здоровья, легко проходит через фильтр.

После того, как запас фосфата кальция заканчивается, растворенный в воде свинец вступает в реакцию с йодистым калием, в результате чего вода окрашивается в желтый цвет.  Этот визуальный сигнал информирует домовладельцев о том, что фильтр больше не эффективен и нуждается в замене картриджа.

В будущем планируется встроить в нижнюю часть устройства миниатюрный спектрофотометр и светодиодный индикатор. Как только спектрофотометр зафиксирует желтый цвет (это произойдет даже тогда, когда уровень свинца будет настолько низким, что цвет не будет, различим человеческим глазом), он активирует светодиодный индикатор. Предполагается, что когда фильтры будут запущены в производство, они смогут продаваться по цене всего $1 за штуку.

"В конечном счете, этот опыт показал студентам, что они могут принести кому-то пользу, и есть проблемы, которые они могут решить с помощью науки", - сказал Бушвей.

Члены команды презентуют свою работу на этой неделе на весенней встрече Американского химического общества.

Источник: Американское химическое общество посредством EurekAlert
https://www.acs.org/content/acs/en.html
 https://www.eurekalert.org/news-releases/945815