III) Conception du filtre

A- De la théorie à la pratique

1- Création du filtre  

Afin de ne pas troubler et déstabiliser la composition de l'eau de mare lors de son passage dans le filtre, nous avons, au préalable, stérilisé tous les matériaux nécessaires à son élaboration. Nous avons utilisé deux procédés de stérilisation:                                  - La stérilisation au micro-onde qui consiste à mettre le composant dans un saladier en verre puis à le faire chauffer de 15 à 20 minutes par kilo de produit.                               -La stérilisation au four ou dans une casserole d'eau bouillante où le matériau doit être chauffer de 100 à 180°C.                                                                                     

Le procédé de stérilisation utilisé pour chaque élément du filtre a été choisi en fonction de sa praticité.

2- État de l'eau après sa filtration

Après avoir filtré l'eau, nous avons effectué une observation microscopique photonique qui nous permettra de connaître l'efficacité du filtre.

Voici nos observations microscopiques, les photos ont été prises avec une caméra placée sur le microscope appelées dans le domaine scientifique des photographies de microscopie photonique :

On remarque la présence de résidus de charbon actif, l'eau n'est alors ainsi pas totalement propre, nous décidons alors de la filtrer une seconde fois pour améliorer sa qualité. Voici différentes photographies de microscopie photonique de l'eau ayant été filtrée une deuxième fois :

Nous pouvons voir sur la première observation microscopique de petits points qui sont de simples gouttelettes d'eau ou bien des bulles d'air et ne sont donc pas d'influence sur la composition de l'eau. De plus, sur les deux dernières observations microscopiques des impuretés sont visibles mais on suppose qu'il s'agit de fibres appartenant aux compresses et au coton présents dans le filtre et sont également non influentes. D'après ces observations microscopiques, nous pouvons alors supposer que notre eau est propre.

Si grâce aux observations microscopiques nous avons pu analyser les différents résidus et microorganismes présents dans l'eau, ce n'est pas le cas de l'acidité de l'eau plus communément appelée "pH". Le pH se mesure grâce à du papier pH qui fonctionne comme du papier "buvard" nous indiquant par sa couleur l'intensité de l'acidité dans une solution. Cette dernière se mesure également à l'aide d'un pH-mètre qui est un appareil électronique permettant de déterminer avec précision le pH. C'est avec ce dernier que nous voulions effectuer nos mesures mais malheureusement l'appareil fournit par notre lycée n'était pas stable et était défaillant.

Nous avons alors mesuré grâce au papier pH l'acidité de l'eau de mare avant sa filtration pour la comparer à celle de l'eau filtrée. Le pH de l'eau de mare était initialement de 5.8 contre celui d'une eau potable courante étant de 7.5. Ainsi, on voit que l'eau de mare initiale est acide par rapport à la norme. Cependant, lors de la mesure du pH de notre eau de mare filtrée, on constate une nette amélioration de celui ci qui est passé de 5.8 à 7.0.

Nous avons alors pu voir grâce aux observations microscopiques que l'eau est à ce stade quasiment dépourvue de micro-organismes et de résidus inertes. Grâce aux mesures effectué avec le papier pH nous avons vu que son acidité est adéquate à la norme européenne. Ce sont donc des résultats positifs qui nous montrent que notre eau est saine. Néanmoins, une chose nous dérange : la couleur jaunâtre de l'eau. Nous entreprenons alors l'élaboration d'un filtre spécifique qui nous permettrait de capter les pigments et les résidus colorants l'eau.

B- Expérience supplémentaire

Au cours de cette expérience, nous verrons comment atténuer la couleur jaune de l'eau de notre mare. Nous pouvons penser que grâce à des couches épaisses de coton et de compresses nous pouvons éliminer cette couleur.

Si notre hypothèse fonctionne, alors nous mettrons plus de couches de coton dans le filtre que nous avons précédemment décrit.

Pour cette expérience nous avons utilisé des compresses, du coton, une bouteille d'eau en plastique vide, un réchaud, un bécher, des gants, une casserole, un microscope avec des lames, des lamelles, du papier buvard et du bleu de méthylène. Il nous a aussi fallu notre eau témoin qui était l'eau du robinet et bien sur, notre eau de mare.

Le principe de cette expérience consiste à filtrer notre eau de mare avec du coton et des compresses en couches épaisses.

Pour cela, dans un premier temps, nous avons découpé une bouteille d'eau en plastique vide afin qu'elle serve comme support pour notre filtre. Ensuite, nous avons fait bouillir de l'eau dans une casserole sur notre réchaud et nous avons stérilisé les compresses et le coton dans cette eau portée à ébullition. Pour continuer, nous avons essoré l'eau du coton et des compresses pour enfin les poser dans la bouteille qui sera tournée, le bouchon vers le bas. Puis, nous avons mis un bécher en dessous de la bouteille pour récupérer l'eau que nous avons filtrée par la suite.

Enfin, nous avons passé notre eau de mare dans ce filtre.

Après avoir effectué ce protocole, nous avons comparé visuellement notre eau filtrée avec notre eau de mare.

Nous pouvons observé que notre eau est encore un peu jaune, cependant les résidus ont été en partie enlevés. Ce premier essai nous a permis de nous rendre compte que les couches de coton et de compresses que nous avions mises dans notre premier filtre n'étaient pas assez importantes.

Nous avons par la suite observé cette eau au microscope et pris des photos grâce à une caméra placée sur le microscope.

Pour lire la légende et les sources des photos, veuillez s'il vous plaît glisser la souris sur celles-ci.

Nous pouvons voir que notre eau filtrée (photos ci-dessus) contient une racine ou peut-être une fibre de coton mais beaucoup moins de bactéries et de filaments que notre eau test de mare non filtrée (photos ci-dessous).

Cela vient du fait que nous avons stérilisé les cotons avec de l'eau bouillante. Par conséquent, lors du passage de l'eau de mare dans le filtre, l'eau bouillante imbibée dans le coton a permis de tuer des bactéries. 

Pour lire la légende et les sources des photos, veuillez s'il vous plaît glisser la souris sur celles-ci.

Suite à ces résultats, nous avons décidé de faire un deuxième test avec plus de coton et de compresses. Nous avons réalisé le même processus avec le même matériel que lors du premier test. Nous les avons bien compactés pour avoir une matière plus dense.

Voici les résultats que nous avons obtenus :

Nous pouvons voir que l'eau est claire et sans résidus. Le bécher de droite correspond à notre eau de mare et celui de gauche correspond à notre deuxième filtration.

Ces expériences nous permettent de conclure que pour obtenir une eau moins jaune, il faut une quantité importante de coton et de compresses. Ce processus a également permis d'enlever les bactéries de l'eau et d'enlever les résidus qu'il pouvait y rester telles que des racines. En conséquent, l'eau filtrée s'est retrouvée assainie. Nous pouvons le voir grâce à l'apparence des cotons après les filtrations on observe des dépôts de matières.

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