Ton-Sawdust Wasserfilter

6 Schritt:Schritt 1: Rohstoffe Schritt 2: Mischen Sie den Ton und Sägemehl Schritt 3: Just Add Water Schritt 4: Mold Schritt 5: Brennen Schritt 6: Filtration!

Ton-Sawdust Wasserfilter

Ton-Sawdust Wasserfilter

In diesem instructable werden wir den Prozess für die Erstellung von Ton-Sägemehl Keramikfilter, während erklären, die Wissenschaft hinter ihnen zu zeigen.

Dieser Filtertyp ist eine gemeinsame Lösung für das Problem zu erhalten sauberes Wasser in vielen Teilen der Welt, vor allem ländlichen Gebieten der Entwicklungsländer. Es ist ein ziemlich einfacher Vorgang, der nur die Materialien, die in den meisten Teilen der Welt sind beinhaltet.

Ein Freund von uns entfernt ist, in Kenia arbeiten an verschiedenen Projekten mit, um mit Nachhaltigkeit einschließlich Filtern von Wasser zum Trinken zu tun. Wo er jetzt ist, werden "Wasserwache" Tabletten verwendet werden, um Bakterien zu töten, aber es tut nichts, um die Klarheit oder Geschmack des Wassers zu verbessern, damit er sich mit verschiedenen Filtertechniken experimentiert. Er verfügt über eine lokale Quelle von Ton und Sägemehl, dass diese Art von Filter ein gangbarer Weg.

Man beachte, daß dieser Filter nur Partikel und Farbfiltern aus dem Wasser. Es kann nicht Bakterien oder Viren zu filtern. Wasser, das durch diesen Filter gefiltert wird, nicht zum Trinken gedacht und sollte vor dem Verbrauch gekocht werden.

Diese instructable ist der Höhepunkt eines Projekts für die Frühjahr 2011 Stuff of History Klasse an der Olin College of Engineering in Needham, MA.Step 1: Rohstoffe



Ton-Sawdust Wasserfilter

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Die Rohstoffe benötigt werden, sind:

Trockenem Ton. Lehm Staub ist wahrscheinlich am einfachsten. (Warn Lehm Staub! Ist extrem schädlich für die Lunge! Verwenden Sie nur außerhalb, unter einer Haube oder in einem anderen gut belüfteten Bereich!)

Feine Sägemehl. Besten durch Sieben Sägemehl erhalten. A # 30 (600 Micon) Größe Sieb funktioniert am besten, obwohl auch andere Größen zu arbeiten. Kleiner wird nicht empfohlen, da es ein langsamer Prozess, um Sieb und wird die Filtrationsrate zu verlangsamen. Grßer verwendet werden kann, bis zu der Größe eines Fenster-Bildschirm, obwohl die Filtrationsqualität einige leiden.

Wasser. Die Reinheit des Wassers sollte nicht viel Materie.

Eine Form. Der Ton-Sägemehl Mischung fehlt Plastizität, so unter Verwendung einer Form, die Töpfe zu gestalten ist am besten.

Kiln / Ofen. Wir verwendeten einen elektrischen programmierbaren Ofen, auch wenn alles, was der erforderlichen Temperaturen mit einer steuerbaren Rate erreichen können wird funktionieren.
Schritt 2: Mischen Sie den Ton und Sägemehl

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Proportionen sind der Schlüssel zu diesem Zeitpunkt. Die meisten Quellen ein 50:50 Volumenverhältnis von Ton zu Sägemehl; Allerdings haben wir festgestellt ein Verhältnis von bis zu 20/80 Ton zu Sägemehl verwendet werden kann und immer noch effektiv filtern.

Wenn die Sägespäne sowie mit mindestens einem # 30-Sieb gesiebt, werden mehr Sägemehl die Geschwindigkeit zu erhöhen, während nicht negativ signifikant beeinflussen die Filtration bis zu etwa 20% Ton und 80% Sägemehl Vol. Wenn der Sägestaub nicht gut gesiebte oder durch eine Gitter größer als # 30 gesiebt, werden mehr Sägemehl negativ auf das Ergebnis des Filters, so dass eine langsamere Verhältnis von 50/50 Ton zu Sägemehl Volumen empfohlen.

Die anderen wichtigen Faktoren bei der Bestimmung der Anteile von Ton und Sägemehl ist die Plastizität des Tons während der Bearbeitung, und die Festigkeit des Topfes nach dem Brand. Mehr Sägemehl wird sowohl Plastizität und Festigkeit zu reduzieren. 50/50 ist der Ton nicht zu schwer zu verarbeiten und werden aus dem Ofen stark genug, um leicht gehandhabt werden zu kommen, wenn auch noch nicht annähernd so stark wie Ton allein. Am 20/80, die Ton Risse signifikant während selbst einfache Arbeiten, die Luftblasen in dem Ton, der Filtration möglicherweise Auswirkungen führen können, und kommt heraus schwach und möglicherweise sogar krümelig.

Letztlich ist eine 50/50 oder 40/60 Volumenanteil von Ton zu Sägemehl vermutlich für die meisten Anwendungen aus kommenden allgemeinen schnell und stark genug, um nützlich zu sein. Höhere Anteile an Sägemehl kann nützlich sein, wenn die Geschwindigkeit ist ein Problem ist, ist wirksam Sieben möglich, und Stärke ist nicht ein Problem, auch wenn dies nicht anders empfohlen.
Schritt 3: Just Add Water

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Nach der Ton und Sägemehl vermischt worden, Wasser hinzufügen und mischen in kleinen Mengen, bis die Klumpen Lehm zusammen vollständig und ist weich und bearbeitbar. Seien Sie vorsichtig, nicht zu viel Wasser hinzufügen und den Ton in einem Schlamm.

Sobald der Ton praktikabel ist, so drückt man auf weitere Mischungs den Ton und Blasen zu entfernen von der Innenseite des Tons. Dies kann schwierig mit weniger plastischen Tonen und bei höheren Anteilen Sägemehl sein, aber versuchen Sie Ihr Bestes. Einige kleinere Blasen in dem Ton sollte nicht signifikant auf die Filtration.
Schritt 4: Mold

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Bilden Sie sich Ihre tragfähigen Ton in / um den Schimmel. Wir verwendeten kleinen Kunststoffkugeln für unsere Formen, wenngleich größere, verwendet werden. Zugabe von Wasser zu dem Ton an dieser Stelle erforderlich sein, um seine Plastizität zu erhöhen und die Reform Risse, die auftreten können, zu helfen. 1 cm - Wandbreite sollte etwa 0,5 betragen.

Sobald Sie den Ton in die richtige Form haben, trocknen lassen, bis sie sicher entfernt werden kann. Dann entfernen Sie sie und trocknen lassen, bis staubtrocken. Größere Stücke können müssen im Kunststoff oder einem wasserdichten Material abgedeckt sein, so dass sie langsam und gleichmßig trocknen.
Schritt 5: Brennen

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Sobald die Stücke sind knochentrocken, sind sie bereit zum Brennen. Wir verwendeten einen elektrischen programmierbaren Ofen, obwohl eine eher traditionellen Ofen und Zapfen kann sicher verwendet werden.

Wie bei den meisten beliebigen Tone, der Ofen sollte langsam bis auf etwa 100 oder 120 Grad Celsius gebracht werden, um das Porenwasser in dem Ton zu ermöglichen, abkochen und Flucht. Wir verwendeten eine Zeit von 2 Stunden auf 100 Grad zu erreichen.

Dann wird der Ofen sollte auf etwa 890 Grad Celsius oder ^ 012 gebracht werden, in etwa einer Stunde. Es sollte dann für 8-9 Stunden gehalten werden, dann langsam abkühlen auf Raumtemperatur in 2 Stunden oder mehr.

Es ist eine Menge, die zu dem Ton zwischen 120 und 890 Grad Celsius passiert. Das Verständnis der Art und Weise dieser Brennprozess beeinflusst die Mikrostruktur und somit die Porosität, ist entscheidend für das Verständnis des Filters.

Das bedeutendste Verfahren nach den Bränden Stück ist die Keramik Veränderung. Dies beginnt bei etwa 350 Grad, Peaks bei 600 ° und endet mit 700 Grad Celsius. An diesem Punkt wird das Wasser chemisch mit dem tongebundenen abgetrieben, Umwandeln des Tons in eine harte Keramik. An diesem Punkt wird der Ton nicht mehr zusammen mit Wasser gehalten wird, sondern durch ein Verfahren, das genannte Sintern bei denen kleine Kontaktpunkte zwischen Tonkristallen miteinander verschweißt auftritt.

Somit um 700 Grad ist die Ton extrem porös, mit Kristallen miteinander nur durch kleine Schweißnähte an Kontaktpunkten gehalten wird. Während gut für die Zwecke der Filtration, macht dies die Keramik extrem schwach.

Bei 700 Grad das Ausbrennen Prozess, bei dem Kohlenstoff, Schwefel und organischen Molekülen zu verbrennen beginnt. Dies ist von entscheidender Bedeutung in der Filterprozess wie die Poren über der abgebrannt Sägemehl links trägt wesentlich zur Filterprozess. Das Ausbrennen erreicht einen Höhepunkt um 800 Grad, und ist ziemlich viel von 900 Grad Celsius abgeschlossen.

Der letzte Prozess statt während des Brennens ist die Verglasung zu nehmen. Verglasungs beginnt bei 800 ° C und beinhaltet eine Glas aus Metalloxiden und Kieselsäure Füllung in den Poren zwischen Tonkristallen Stärkung des Keramik sondern auch die Verringerung der Porosität.

Somit 890 ° C ist die optimale Brenntemperatur, da es ein Gleichgewicht zwischen der Porosität und Festigkeit erzeugt. Bei dieser Temperatur fast alle der organischen Substanz wird ausgeschaltet, verbrannt werden hinter Poren und die Verglasungsprozess wird begonnen, aber es werden umfangreiche sein und verleiht eine zusätzliche Festigkeit, um die endgültige keramische sondern dass viele der Poren. Schritt 6: Filtration!

Ton-Sawdust Wasserfilter

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Nachdem die Keramik-Stücke wurden entlassen und haben sich auf Raumtemperatur abgekühlt, sind sie bereit, ihre Arbeit zu tun!

Zunächst einmal, passen sie von Rissen. Wenn die Brenn korrekt durchgeführt wurde, sollte es keine signifikanten Risse ergeben haben, obwohl es einige Risse Überbleibsel aus dem Formen des Tons sein. Risse keine Filterung durch die keramische unbrauchbar gemacht werden.

Der Ton muss in Wasser eingeweicht werden, bevor es tatsächlich etwas zu filtern, sonst wird Ihre ersten Versuche zur Filterung von Wasser durch wird nur in den Körper der Keramik eingeweicht werden. Sobald es eingeweicht hat, gießen Sie das Wasser in gefiltert und stellen Sie den Topf über etwas, so dass er aus dem Boden tropfen.

Die Filter, die wir in diesem Projekt gemacht könnte Farbe aus schmutzigen Teich Wasser zu filtern und konnte 20 um Ton-Teilchen aus dem Wasser zu filtern. SEM-Bilder unserer Keramiken zeigen viele der Poren kleiner als 20 Mikrometer betragen, wobei auch viele Poren zwischen 50 und 100 Mikrometer. Die Sägespäne wir hinzugefügt fiel weitgehend in die 50-100 Mikron-Regime, und einige sind in der 20 Mikrometer oder weniger Regimes. Ton ohne Sägemehl zugegeben hatte auch viele der 20 Mikrometer oder weniger Poren, aber viel weniger der 50-100 Mikron Poren. Dies deutet darauf hin, dass die Sägespäne fügt einige zu den aktiven Filterporen, die kleiner 20 Mikrometer sind, aber in erster Linie ergänzt die größeren Poren, die Geschwindigkeit zu erhöhen und nicht negativ auswirken Filtration, vorausgesetzt, es gibt genug von den kleineren Poren, die kein Pfad vorhanden das nicht durch eine zu gehen.