مشاريع علمية حول فصل الزيت عن الماء

في حين أن الزيت والماء لا يختلطان وبالتالي سينفصلان بشكل طبيعي ، فقد يكون من الصعب بالفعل إزالة الزيت من الماء. تسلط الانسكابات النفطية الكبيرة ، مثل تسرب ناقلة Exxon Valdez في عام 1989 وحادث BP Deepwater Horizon في عام 2010 ، الضوء على أهمية هذه المشكلة. هناك العديد من المشاريع العلمية المثيرة للاهتمام ، بدءًا من البسيط إلى المتقدم ، والتي توضح الأساليب المختلفة لفصل الزيت.

أحد المشاريع التي يمكنك القيام بها بالزيت والماء هو إظهار الفصل الطبيعي للسائلين. ضع بعض الماء في وعاء شفاف وأضف ألوان الطعام لجعل الفصل أكثر وضوحًا. صب بعض الزيت يمكن أن يكون زيت الطهي أو زيت المحرك أو أي نوع آخر. قد ينخفض ​​الزيت في البداية إلى القاع بسبب قوة السقوط ، لكنه سيرتفع بسرعة ليستقر فوق الماء. إذا قمت بغطاء الوعاء وقلبته رأسًا على عقب ، فسيظل الزيت يشق طريقه إلى الأعلى. تظهر هذه التجربة مبدأين علميين. بادئ ذي بدء ، لا يختلط الماء والزيت لأنهما مختلفان كيميائيًا تمامًا. الماء قطبي ، مما يعني أن كل جزيء يحتوي على أجزاء ذات شحنات كهربائية موجبة وسالبة صغيرة. الزيت غير قطبي للغاية ، ولهذا السبب لا يختلط جيدًا مع السوائل القطبية. كذلك ، فإن كثافة الزيت أقل من كثافة الماء ، لذا فهي ترتفع بشكل طبيعي ، تمامًا مثل ارتفاع بالون الهيليوم في الهواء.

خذ الحاوية التي تحتوي على الماء والزيت ورجها بقوة. سيتحول الخليط إلى غائم ولن ترى طبقتين واضحتين بعد الآن. لقد صنعت ما يسمى مستحلب. المستحلب هو خليط من الزيت والماء على شكل قطرات صغيرة من السائلين. بعض الأطعمة الشائعة التي نتناولها هي مستحلبات من الزيت والماء ، مثل تتبيلة السلطة. يمكن أن يشكل تسرب الزيت في المحيط المتموج مستحلبًا ، مما يجعل من الصعب فصل الزيت. يمكنك تجربة طرق لكسر المستحلب. اتركي المستحلب الخاص بك دون إزعاج لبعض الوقت وقد يشكل الزيت طبقة منفصلة مرة أخرى. تعد إضافة الملح إلى الخليط إحدى طرق تسريع العملية ؛ يذوب الملح في الماء ويجعله أكثر قطبية ويقل احتمال اختلاطه بالزيت.

هناك طريقة أخرى لفصل الزيت عن الماء وهي امتصاص الزيت. معظم المواد الماصة التي نستخدمها ، مثل المناشف الورقية ، أفضل في امتصاص الماء ، لكن الفوط المصنوعة من البولي بروبلين تعمل في الاتجاه المعاكس. وذلك لأن مادة البولي بروبيلين غير قطبية مثل الزيت ولذا تفضل امتصاص طبقة الزيت. يمكن شراء ضمادات البولي بروبلين من متاجر توريد السيارات ومنافذ البيع الأخرى. يمكن أن تشمل التجارب المحتملة اختبار العلامة التجارية للوسادات التي تعمل بشكل أفضل والمدة التي يستغرقها امتصاص كمية محددة من الزيت.

سيصبح الماء أقل كثافة عند تجميده في ثلج وهذا يعطينا تقنية أخرى لفصل الزيت عن الماء. على الرغم من أن هذا لن يكون عمليًا على نطاق واسع ، إلا أنه يمكنك استخدامه على نطاق صغير لتوضيح كيفية تغير الكثافة مع درجة الحرارة. ضع بعض الماء والزيت في وعاء مقعر ، مثل وعاء بلاستيكي. النفط سيرتفع إلى القمة. ضع الحاوية في الفريزر لبضع ساعات ثم أخرجها. سيحتوي الحاوية الآن على الزيت في الجزء السفلي ، أسفل لوح من الماء المجمد يجب أن تكون قادرًا على إزالته ، وبالتالي فصل الاثنين.

الغريب ، هناك بكتيريا ستأكل انسكابات الزيت. إحدى هذه البكتيريا التي جربها العلماء هي Pseudomonas. يمكن إجراء تجربة صعبة ولكنها رائعة عن طريق خلط مستعمرات Pseudomonas مع أنواع مختلفة من الزيوت والمغذيات ومعرفة الظروف التي تعطي أفضل نمو للبكتيريا معدلات. يجب دائمًا إجراء هذا النوع من التجارب بحذر على الرغم من أن بعض سلالات Pseudomonas يمكن أن تسبب المرض لدى البشر.