Nafta ja vee eraldamise teadusprojektid

Ehkki õli ja vesi ei segune ja eralduvad loomulikult, võib õli veest tegelikult eemaldada olla keeruline. Suured naftareostused, nagu näiteks Exxon Valdezi tankeri leke 1989. aastal ja BP Deepwater Horizoni intsident 2010. aastal, rõhutavad selle teema olulisust. On mitmeid huvitavaid teadusprojekte, alates lihtsast kuni edasijõudnuteni, mis illustreerivad õli eraldamise erinevaid lähenemisviise.

Üks projekt, mida saate teha õli ja veega, on näidata kahe vedeliku loomulikku eraldumist. Pange veidi vett läbipaistvasse anumasse ja lisage toiduvärvid, et eraldamine oleks ilmsem. Vala veidi õli; see võib olla toiduõli, mootoriõli või mõni muu liik. Õli võib kukkumisjõu tõttu esialgu põhja langeda, kuid see tõuseb kiiresti vee kohale. Kui korgistate anuma ja keerate selle tagurpidi, jõuab õli ikkagi tippu. See katse näitab kahte teaduslikku põhimõtet. Esiteks, vesi ja õli ei segune, kuna need on keemiliselt väga erinevad. Vesi on polaarne, mis tähendab, et igal molekulil on väikeste positiivsete ja negatiivsete elektrilaengutega osad. Õli on väga mittepolaarne, mistõttu see ei sobi hästi polaarvedelikega. Samuti on õli tihedus väiksem kui vesi, nii et see tõuseb loomulikult üles, täpselt nagu õhus tõuseb heeliumballoon.

Võtke anum, milles on vesi ja õli, ning raputage seda tugevalt. Segu muutub häguseks ja te ei näe enam kahte ilmset kihti. Olete teinud nn emulsiooni. Emulsioon on õli ja vee segu kahe vedeliku pisikeste tilkade kujul. Mõned tavalised toidud, mida me sööme, on õli- ja veemulsioonid, näiteks salatikaste. Lainelises ookeanis tekkinud õlireostus võib moodustada emulsiooni, mis muudab õli eraldamise keeruliseks. Võite katsetada emulsiooni lõhkumise viise. Laske oma emulsioonil mõnda aega segamatult istuda ja õli võib taas moodustada eraldi kihi. Soola lisamine segule on üks viis protsessi kiirendamiseks; sool lahustub vees ja muudab selle veelgi polaarsemaks ning vähem seguneb õliga.

Teine viis õli eraldamiseks veest on õli leotamine. Enamik meie kasutatavaid imavaid materjale, nagu paberrätikud, suudavad paremini vett imada, kuid polüpropüleenist padjad töötavad vastupidiselt. Seda seetõttu, et polüpropüleen on mittepolaarne nagu õli ja eelistab seetõttu õlikihi imendumist. Polüpropüleenist padjakesi saab osta autotarvete kauplustest ja muudest müügikohtadest. Võimalikud katsed võiksid hõlmata selle testimist, mis marki padjad kõige paremini toimivad ja kui kaua kulub kindla koguse õli imamiseks.

Jääks külmudes muutub vesi vähem tihedaks ja see annab meile veel ühe tehnika õli ja vee eraldamiseks. Kuigi see ei oleks suures plaanis otstarbekas, saate seda kasutada väikeses mahus, et illustreerida, kuidas tihedused temperatuuri mõjul muutuvad. Pange vesi ja õli nõgusasse anumasse, näiteks plastkaussi. Õli tõuseb tippu. Pange anum mõneks tunniks sügavkülma ja võtke siis välja. Nüüd on anuma põhjas õli külmutatud veeplaadi all, mille peaksite saama eemaldada, eraldades nii need kaks.

Kummalisel kombel on baktereid, mis söövad õlireostust. Üks sellistest bakteritest, millega teadlased on katsetanud, on Pseudomonas. Pseudomonase kolooniate segamisel Pseudomonase kolooniatega saab läbi viia keeruka, kuid põneva eksperimendi erinevat tüüpi õlid ja toitained ning vaadates, millised tingimused annavad parima bakterite kasvu määrad. Seda tüüpi katseid tuleks alati teha ettevaatusega, kuna mõned Pseudomonase tüved võivad inimestel haigusi põhjustada.