Научни проекти за разделяне на нефт и вода

Докато маслото и водата не се смесват и така естествено ще се разделят, може да е трудно действително да се отстрани маслото от водата. Големите разливи на нефт, като разлива на танкери Exxon Valdez през 1989 г. и инцидента BP Deepwater Horizon през 2010 г., подчертават важността на този проблем. Има няколко интересни научни проекта, вариращи от прости до усъвършенствани, които илюстрират различни подходи за разделяне на петрола.

Един проект, който можете да направите с масло и вода, е да покажете естественото разделяне на двете течности. Поставете малко вода в прозрачен съд и добавете оцветител за храна, за да направите разделянето по-очевидно. Налейте малко масло; това може да бъде олио за готвене, моторно масло или друг вид. Първоначално маслото може да падне на дъното поради силата на падане, но бързо ще се издигне, за да лежи върху водата. Ако запушите контейнера и го обърнете с главата надолу, маслото все пак ще си проправи път нагоре. Този експеримент показва два научни принципа. На първо място, водата и маслото не се смесват, защото се различават много химически. Водата е полярна, което означава, че всяка молекула има части с малки положителни и отрицателни електрически заряди. Нефтът е много неполярен, поради което не се смесва добре с полярни течности. Освен това плътността на петрола е по-ниска от водата, така че тя естествено се издига нагоре, точно както хелиевият балон се издига във въздуха.

Вземете контейнера с вода и масло и го разклатете енергично. Сместа ще стане мътна и вече няма да виждате два очевидни слоя. Направили сте това, което се нарича емулсия. Емулсията е смес от масло и вода под формата на малки капчици от двете течности. Някои често срещани храни, които ядем, са емулсии от масло и вода, като салатен дресинг. Разливът на петрол във вълнообразен океан може да образува емулсия, което затруднява отделянето на маслото. Можете да експериментирате с начини за разбиване на емулсията. Оставете вашата емулсия да престои известно време необезпокоявана и маслото отново може да образува отделен слой. Добавянето на сол към сместа е един от начините за ускоряване на процеса; солта се разтваря във водата и я прави още по-полярна и по-малко вероятно да се смеси с маслото.

Друг начин да отделите маслото от водата е да попиете маслото. Повечето абсорбиращи материали, които използваме, като хартиени кърпи, по-добре попиват водата, но подложките, изработени от полипропилен, действат по обратния начин. Това е така, защото полипропиленът е неполярен като маслото и затова предпочита да абсорбира масления слой. Полипропиленовите подложки могат да бъдат закупени в магазините за авто доставки и други търговски обекти. Възможните експерименти могат да включват тестване коя марка подложки работи най-добре и колко време е необходимо, за да се абсорбира определено количество масло.

Водата ще стане по-малко плътна, когато замръзне в лед и това ни дава друга техника за разделяне на маслото и водата. Въпреки че това не би било практично в голям мащаб, можете да го използвате в малък мащаб, за да илюстрирате как плътността се променя с температурата. Поставете малко вода и масло в вдлъбнат съд, като пластмасова купа. Маслото ще се покачи до върха. Поставете контейнера във фризера за няколко часа и след това го извадете. Сега контейнерът ще има маслото на дъното, под плоча замръзнала вода, която трябва да можете да отстраните, като по този начин разделя двете.

Странното е, че има бактерии, които ще ядат нефтени разливи. Една такава бактерия, с която учените са експериментирали, е Pseudomonas. Предизвикателен, но завладяващ експеримент може да се проведе чрез смесване на колонии от Pseudomonas с различни видове масла и хранителни вещества и да се види кои условия дават най-добър бактериален растеж ставки. Този тип експерименти винаги трябва да се правят с повишено внимание, тъй като някои щамове Pseudomonas могат да причинят заболяване при хората.