FÆLDNINGSREAKTIONER - phosphat fjernes fra spildevand med jern-ioner

Eleverne lærer om rensning af spildevand og laver forsøg med fældningsreaktioner. Pensumet gøres nærværende for eleverne, ved at blive sat i bæredygtighedskontekst, der relaterer til deres hverdag.

Kategori

Kemi

Tid

1-2 moduler à 90 min.

PDF- og Printervenlig version

Udarbejdet af Jesper Lauridsen og Jens Bjarne Arpe Winther, Kalundborg Gymnasium. Produceret med støtte af Børne- og Undervisningsministeriet.

Formål:
Eleverne lærer om rensning af spildevand og laver forsøg med fældningsreaktioner. Pensumet gøres nærværende for eleverne, ved at blive sat i bæredygtighedskontekst, der relaterer sig til deres hverdag. Eleverne lærer om Verdensmål 6 om rent vand og sanitet og får indblik i, hvorfor phosphat er vigtigt i den sammenhæng. De lærer desuden om, hvordan deres eget forbrug har indflydelse på spildevandets sammensætning og får dermed indblik i mål 12 om ansvarligt forbrug og produktion.

Materialet dækker de fire kompetencer:
1) Globalt: Der er både lokale og globale perspektiver i øvelsen. Lokalt er det vigtigt, at vi ikke leder næringssalte ud i naturen. Med vandmangel mange steder i verden er det globalt set paradoksalt, at vi ikke bruger vandet, men sender det ud i en saltvandsbugt.
2) Karriere: Ved at tage udgangspunkt i arbejdet med at rense spildevand får eleverne en forståelse af, hvordan kemi anvendes i driften af et vandrensningsanlæg og dermed er en del af de ansattes arbejde i hverdagen.
3) Innovation: Eleverne gøres nysgerrige på, hvordan de selv kan bidrage til at opnå verdensmålene, og de skal selv undersøge og komme med løsninger til, hvad de hver især kan gøre.
4) Digitalt: Eleverne skal selv søge efter materiale online og er i den forbindelse nødt til at forholde sig kritisk til den information, de finder.

Relation til bogen Bliver verden bedre?:
"Vand og sanitet" side 69

Relation til FN's Verdensmål for bæredygtig udvikling:
Verdensmål 6: Rent vand og sanitet (især delmål 6.3)
Verdensmål 12: Ansvarligt forbrug og produktion (især delmål 12.4)
Verdensmål 14: Livet i havet (især delmål 14.2)

Kernestof og centrale begreber:
Kemi C- og B-niveau: Fældningsreaktion, ækvivalente mængder, overskud, underskud, opløselighed, tilstandsformer.

Materialer:
Materialer til øvelse om fældningsreaktioner:
- 0,05 M jern(II)sulfat
- 0,05 M jern(III)nitrat
- 0,05 M natriumphosphat
- Engangspipetter
- 8 reagensglas med propper
- Reagensglasstativ
- Demineraliseret vand
- Tuschpen
- Google cardboard-briller eller lignende til at se Virtual Reality-film. Filmene kan også ses uden VR-briller (se mere i "Guide til afspilning af VR-film").

Øvelse

LÆR

1) Introduktion til phosphatfældning med VR-film
Eleverne ser Virtual Reality filmen "Mit bæredygtige vandforbrug" i par: https://www.youtube.com/watch?v=nNWWT13SevA
I filmen forklares de processer, som vandet gennemgår på sin vej gennem rensningsanlægget.
Eleverne skal, mens de ser filmen, være særligt opmærksomme på:
1) Hvor i processen foregår phosphatfældning?
2) Hvilke relevante kemiske formler (kemiske forbindelser og relationer) indgår i phosphatfældning? Skriv disse ned.

I klassen samles op på det trin i spildevandsrensningen, hvor phosphat fjernes fra spildevand ved at tilsætte jern-ioner (jernphosphat bundfældes).
Eleverne introduceres til formlen:

2) Kilder til phosphatforurening
Eleverne skal på egen hånd undersøge, hvilke kilder der er til forurening med phosphat.
Afhængigt af klassens niveau kan eleverne enten selv søge på nettet, eller specifikke hjemmesider kan angives til deres informationsøgning. De kan for eksempel bruge www.vandetsvej.dk/forurening-med-naeringsstoffer
Opsamlende fortæller eleverne i klassen om det, de har fundet ud af.
Afslutningsvis reflekteres i fællesskab over hvilke stoffer, de selv sender ud i spildevandssystemet.

For ydereligere viden kan eleverne læse artiklen "Forbud mod fosfor i vaskemidler er godt nyt for Østersøen" i Ingeniøren.

3) Spildevand og udvikling
Vores kloakering er et af de største medicinske fremskridt i 150 år! Spildevand som smittekilde blev væsentligt reduceret under industrialiseringen.
Eleverne læser om verdensmål 10 og 12 på www.verdensmaalene.dk.
Eleverne skal i grupper finde ud af hvilke indikatorer inden for hvert af de to mål, der er særligt relevante i Danmark.

GØR

1) Øvelse "Fældningsreaktioner - phosphat fjernes fra spildevand med jern-ioner"
Eleverne udfører øvelsen om fældningsreaktioner (se vedhæftede øvelsesvejledning)

I klassen diskuteres spørgsmålene:
1. Hvorfor bruges netop jern-ioner til at fjerne phosphat fra spildevand?
2. Er det problematisk at tilsætte et stof for at fjerne et andet stof?

2) Undersøgelse af produkter fra hverdagen
Eleverne bedes undersøge hvilke stoffer, der er i de produkter, som de selv bruger (vaskepulver, opvaskemiddel til opvaskemaskinen, kosmetik, balsam).
Alternativt kan læreren medtage udvalgte produkter (vejsalt og plantegødning anbefales).

Eleverne bruger Forbrugerrådet Tænk's app "Kemiluppen" til at få mere information om indholdet i produkterne.

3) Udforskning af emnet
I grupper undersøger eleverne forskellige spørgsmål og forbereder præsentationer af deres område.
Hver gruppe kan tildeles et af følgende spørgsmål:
1. Hvad er næringssalte?
2. Hvad sker der, hvis vi ikke fjerner phosphat?
3. Hvad er phosphats betydning for akvatisk økologi?
4. Er der andre metoder til at fjerne phosphat?
5. Kalundborg forsyning sender det rensede vand (10 millioner kubikmeter pr. år) ud i Jammerbugten. Hvad kunne vi ellers bruge det til? Hvorfor gør vi ikke det?
6. Det rensede vand har en temperatur på cirka 24 grader, hvad gør det ved miljøet?

Eleverne præsenterer deres svar for hinanden i matrix-grupper eller i klassen.