Le filtre de carbone

• Éviter tout contact des produits chimiques avec les yeux ou la bouche.
• Éloigner les jeunes enfants, les animaux et les personnes sans équipement de protection des yeux de la zone où sont réalisées les expériences.
• Ranger ce coffret d’expériences hors de portée des enfants de moins de 10 ans.
• Nettoyer la totalité du matériel après utilisation.
• S’assurer que tous les récipients sont hermétiquement fermés et convenablement stockés après utilisation.
• S’assurer que tous les récipients vides sont correctement éliminés.
• Ne pas utiliser d’autre matériel que celui fourni avec le coffret ou recommandé dans la notice d’utilisation.
• Ne pas remettre les denrées alimentaires dans leur récipient d’origine. Les jeter immédiatement.

• En cas de contact avec les yeux : laver abondamment à l’eau en maintenant les yeux ouverts si nécessaire. Consulter immédiatement un médecin.
• En cas d’ingestion : rincer la bouche abondamment avec de l’eau, boire de l’eau fraîche. Ne pas faire vomir. Consulter immédiatement un médecin.
• En cas d’inhalation : transporter la personne à l’extérieur.
• En cas de contact avec la peau et de brûlures : laver abondamment à l’eau la zone touchée pendant au moins 10 minutes.
• En cas de doute, consulter un médecin sans délai. Emporter le produit chimique et son récipient.
• En cas de blessure, toujours consulter un médecin.

• L’utilisation incorrecte des produits chimiques peut engendrer des blessures et nuire à la santé. Réaliser uniquement les expériences décrites dans les instructions.
• Ce coffret d’expériences est à utiliser uniquement par des enfants de plus do 10 ans.
• Compte tenu de très grandes variations des capacités des enfants, même au sein d’un groupe d’âge, il convient que les adultes surveillants apprécient avec sagesse quelles sont les expériences appropriées et sans risque pour les enfants. Il convient que les instructions permettent aux adultes surveillants d’évaluer chacune des expériences afin de pouvoir déterminer son adéquation à un enfant particulier.
• Il convient que l’adulte surveillant s’entretienne des avertissements et des informations de sécurité avec l’enfant ou les enfants avant de commencer les expériences. Il convient d’accorder une attention particulière à la sécurité lors de la manipulation d’acides, d’alcalis et de liquides inflammables.
• Il convient que la zone où sont réalisées les expériences soit sans obstacle et ne soit pas située près d’une réserve de denrées alimentaires. Il convient qu’elle soit bien éclairée et aérée, et à proximité d’une adduction d’eau. Il convient d’utiliser une table solide dont la surface est résistante à la chaleur.
• Il convient d’utiliser complètement les substances contenues dans des emballages non refermables au cours d’une expérience, c’est-à-dire après l’ouverture de l’emballage.

Versez simplement l'excédent de charbon actif dans la bouteille et continuez votre expérience.

Absolument ! N'hésitez pas à continuer l'expérience. Si vous préférez, vous pouvez utiliser une baguette en bois pour déloger ces particules.

Assurez-vous d'avoir inséré deux cylindres en coton : un en dessous et un au-dessus de la couche de charbon. Il est également possible que le charbon n’ait pas été compressé suffisamment. Recommencez l'expérience en accordant une attention particulière à ces instructions.

Il est également possible que les morceaux de charbon soient trop gros. Si c'est le cas, versez le charbon dans un gobelet en plastique propre et utilisez une baguette en bois pour le broyer en morceaux plus fins. Vous pouvez également le faire dans le filtre, mais seulement après avoir retiré le cylindre de coton supérieur.

Si l'eau paraît circuler à travers votre filtre trop lentement ou pas du tout, il y a probablement trop d'air dans la couche de charbon du filtre.

Tout d'abord, appuyez un peu sur le cylindre supérieur avec une baguette en bois. Ensuite, pressez les parois du filtre avec vos doigts pour expulser l'air. Cette action devrait ressembler un peu à la compression d'un tube de dentifrice. Veillez simplement à ne pas renverser la solution que vous filtrez. Cela devrait marcher !

Si cela ne résout toujours pas le problème, essayez de recommencer l'expérience.

Rien, tout va bien, en fait ! Cette substance grise n'est autre que quelques particules de charbon actif. Certaines d'entre elles sont minuscules et sont simplement passées à travers les cylindres de coton tandis que le contaminant organique (bleu de méthylène) a été filtré.

Cela se produit également dans les filtres à charbon ménagers du quotidien. Normalement, il faut passer de l'eau à travers ces filtres 2 à 3 fois avant de les utiliser pour filtrer l'eau que vous avez l'intention de boire !

Filtrez une petite fraction de la solution, lavez le tube à essai et essayez de filtrer à nouveau. L'eau finira par ressortir claire et sans morceaux de charbon.

Oui bien sûr ! Il est possible que vous obteniez un résultat légèrement différent (par exemple, la solution filtrée ne sera pas forcément complètement incolore, mais elle sera beaucoup plus claire).
N'ayez pas peur d'expérimenter !

C'est une très bonne question ! Vous pouvez essayer, bien sûr. Si vous avez du charbon actif à la maison, broyez-le et utilisez-le pour l'expérience. La différence entre le charbon et le charbon actif réside davantage dans leurs propriétés d'adsorption. Broyez le charbon, assemblez le filtre et faites passez une solution de bleu de méthylène à travers. Comparez vos résultats à ce qui s'est passé lorsque vous avez utilisé un filtre à charbon actif. Écrivez-nous et faites-nous part de vos résultats !

Malgré le fait que nous avons filtré la majorité du bleu de méthylène, notre filtre n'est pas encore assez efficace. Ne buvez donc pas l'eau filtrée !

Cette expérience est possible grâce à un processus très important appelé
« sorption ». Ce processus peut être de nature chimique, physique ou mécanique, mais son principe de fonctionnement est toujours le même : une substance particulière « s'imprègne » d'autres substances, les éliminant d'une solution ou d'un mélange réactionnel. Dans notre cas, le processus de « sorption » a lieu à la surface du charbon actif. Cette « sorption » de surface est appelée adsorption, le charbon actif étant l'adsorbant qui « s'imprègne » du bleu de méthylène présent dans la solution.

La plupart des bactéries peuvent à leur tour être éliminées en faisant bouillir l'eau ou en utilisant des additifs antibactériens spécifiques. À grande échelle, l'eau est désinfectée par des traitements aux ultraviolets ou par l'ajout d'ozone, de chlore ou d'autres réactifs oxydants efficaces.

A partir du moment où nos ancêtres ont commencé à vivre en grands groupes, ils se sont mis a polluer leur environnement. Au début, on créait des déchets que la nature pouvait recycler assez facilement : des restes de nourriture, des copeaux de bois et des tissus naturels (cuir, fourrure et fibres végétales). Cependant, dès lors que les humains ont appris à extraire les métaux des minerais et à produire des matériaux synthétiques, les dégâts environnementaux causés par des déchets dispersés inconsidérément ont pris des proportions catastrophiques.

De nombreux composés sont solubles dans l'eau et ils ne sont pas tous aussi inoffensifs que le sel ou le sucre. Certaines impuretés dissoutes trahissent leur présence par une couleur, un goût ou une odeur révélateurs. Les caractéristiques de l'eau indiquant la présence d'impuretés sont appelées propriétés organoleptiques. Bien sûr, nous reconnaissons d'emblée une eau malodorante ou boueuse.

Malheureusement, il est souvent impossible de détecter des concentrations nocives de substances dangereuses sans utiliser des dispositifs particuliers. Nous utilisons des filtres à eau pour débarrasser notre eau potable de ces impuretés.

Un composant clé de nombreux filtres est un matériau de sorption, ou un adsorbant. Il s'agit d'un composé solide, insoluble dans l'eau, capable de capter et d'adsorber d'autres substances de l'eau ou de l'air.

Ecartons nous du sujet un instant. Beaucoup d'entre vous savent que les fourmis peuvent porter entre 50 et 100 fois leur propre masse. Pour un être humain, cela équivaudrait à porter un éléphant adulte ! D'une certaine manière, un adsorbant est une « fourmi » inanimée très costaude.

Comment fonctionne un adsorbant ? La masse totale des substances qu'il adsorbe est bien supérieure à sa propre masse. De plus, si l'adsorbant est efficace, il est difficile de récupérer les substances adsorbées ; elles sont fermement piégés à l'intérieur de l'adsorbant et ne peuvent pas s'échapper dans l'eau ou l'air déjà filtrés.

L'un des adsorbants les plus populaires est le charbon actif, qui est produit en chauffant du bois brut sous pression créée par vapeur d'eau. Afin de rendre la purification plus efficace, des coquilles de noix (généralement de la noix de coco) sont parfois utilisées à la place du bois. Surtout, il est important que les particules d'adsorbant soient poreuses et très petites : plus les pores sont nombreux, plus la surface nette du matériau est grande, ce qui, à son tour, facilite l'adsorption.

Nous utilisons un colorant, du bleu de méthylène, pour analyser la qualité du charbon actif. Ce colorant est relativement inoffensif (à moins que vous ne le renversiez sur une chemise propre !) et sa structure moléculaire est similaire à celle de nombreux polluants organiques que l'on peut trouver dans l'eau potable, comme les pesticides. La présence ou l'absence de ce colorant (c'est-à-dire s'il a été adsorbé avec succès ou non) est visible à l'œil nu. Plus le charbon ou un filtre à base de charbon élimine efficacement le bleu de méthylène de l'eau, plus il éliminera efficacement de nombreux polluants.

L'eau doit être soigneusement analysée avant sa purification. La méthode de purification est choisie en fonction des polluants les plus répandus.

• Adsorption : un adsorbant (généralement du charbon de coco ou du charbon de bois) piège et élimine les impuretés organiques de l'eau.

• Echange d'ions : des résines spéciales interagissent avec une solution pour piéger les ions de métaux lourds.

• La chloration de l'eau est une méthode utilisée pour tuer les bactéries pathogènes dans l'eau.

• Les filtres mécaniques peuvent purifier l'eau du sable, de la vase, de la boue, de la rouille et d'autres particules insolubles.

• L'électrolyse (dessalement de l'eau) est alimentée par un courant électrique qui élimine divers types d'impuretés comme les ions métalliques. Ces impuretés sont alors expulsées sous forme de gaz ou de précipités qui peuvent être facilement éliminés à l'aide d'un filtre mécanique (cette technique est généralement utilisée pour éliminer les impuretés métalliques de l'eau).

Néanmoins, aucune de ces méthodes ne peut purifier l'eau de toutes les impuretés à elle seule. Afin de purifier correctement l'eau, nous utilisons des systèmes de filtration complexes à plusieurs niveaux qui utilisent plusieurs de ces méthodes à la fois.