Vědecké projekty o oddělování ropy a vody

I když se olej a voda nemísí a přirozeně se oddělují, může být obtížné olej z vody skutečně odstranit. Velké ropné skvrny, jako je únik tankeru Exxon Valdez v roce 1989 a nehoda BP Deepwater Horizon v roce 2010, zdůrazňují důležitost tohoto problému. Existuje několik zajímavých vědeckých projektů, od jednoduchých až po pokročilé, které ilustrují různé přístupy k oddělování ropy.

Jeden projekt, který můžete udělat s olejem a vodou, je ukázat přirozené oddělení obou kapalin. Vložte vodu do průhledné nádoby a přidejte potravinářské barvivo, aby bylo oddělení více zřejmé. Nalijte trochu oleje; může to být kuchyňský olej, motorový olej nebo jiný druh. Olej může zpočátku klesat ke dnu v důsledku síly pádu, ale rychle stoupne, aby ležel na vrcholu vody. Pokud nádobu uzavřete a otočíte ji vzhůru nohama, bude se olej stále dostávat nahoru. Tento experiment ukazuje dva vědecké principy. Nejprve se voda a olej nemísí, protože se chemicky velmi liší. Voda je polární, což znamená, že každá molekula má části s malými kladnými a zápornými elektrickými náboji. Olej je velmi nepolární, proto se dobře nemísí s polárními kapalinami. Hustota oleje je také nižší než voda, takže přirozeně stoupá, stejně jako stoupá vzduchem heliový balón.

Vezměte nádobu obsahující vodu a olej a důkladně ji protřepejte. Směs se zakalí a už neuvidíte dvě zjevné vrstvy. Vyrobili jste něco, co se nazývá emulze. Emulze je směs oleje a vody ve formě drobných kapiček těchto dvou kapalin. Některé běžné potraviny, které jíme, jsou emulze oleje a vody, jako je zálivka. Ropná skvrna ve zvlněném oceánu by mohla vytvořit emulzi, což by ztěžovalo oddělení oleje. Můžete experimentovat se způsoby, jak emulzi rozbít. Nechte svoji emulzi chvíli nerušeně sedět a olej může znovu tvořit samostatnou vrstvu. Jedním ze způsobů, jak urychlit proces, je přidání soli do směsi; sůl se rozpouští ve vodě a je ještě polárnější a je méně pravděpodobné, že se smíchá s olejem.

Dalším způsobem, jak oddělit olej od vody, je nasát olej. Většina absorpčních materiálů, které používáme, jako papírové ručníky, lépe nasává vodu, ale polštářky vyrobené z polypropylenu fungují opačně. Je to proto, že polypropylen je nepolární jako olej, a proto upřednostňuje absorpci olejové vrstvy. Polypropylenové podložky lze zakoupit v obchodech s autodoplňky a dalších prodejnách. Možné experimenty by mohly zahrnovat testování, která značka polštářků funguje nejlépe a jak dlouho trvá vstřebání stanoveného množství oleje.

Voda se stane méně hustou, když zmrzne na led, což nám dává další techniku ​​k oddělení oleje a vody. Ačkoli by to ve velkém měřítku nebylo praktické, můžete jej v malém měřítku použít k ilustraci toho, jak se hustoty mění s teplotou. Vložte vodu a olej do konkávní nádoby, jako je plastová mísa. Olej stoupne nahoru. Nádobu vložte na několik hodin do mrazničky a poté ji vyjměte. V nádobě bude nyní olej na dně, pod deskou zmrzlé vody, kterou byste měli být schopni odstranit, a tak je oddělit.

Kupodivu existují bakterie, které budou jíst ropné skvrny. Jednou z takových bakterií, s nimiž vědci experimentovali, je Pseudomonas. Náročný, ale fascinující experiment lze provést smícháním kolonií Pseudomonas s různé druhy olejů a živin a zjistit, které podmínky poskytují nejlepší růst bakterií sazby. Tento typ experimentu by měl být vždy prováděn s opatrností, protože některé kmeny Pseudomonas mohou způsobit onemocnění u lidí.