Tudományos projektek az olaj és a víz elválasztásáról

Míg az olaj és a víz nem keveredik, és így természetesen elválik, nehéz lehet az olajat ténylegesen eltávolítani a vízből. A nagy olajszennyezések, például az Exxon Valdez tartályhajó kiömlése 1989-ben és a BP Deepwater Horizon 2010-es eseménye rávilágítanak e kérdés fontosságára. Számos érdekes tudományos projekt létezik, az egyszerűtől a haladóig, az olajelválasztás különböző megközelítéseit szemlélteti.

Az olaj és a víz egyik projektje a két folyadék természetes elválasztásának bemutatása. Tegyen egy kis vizet egy tiszta edénybe, és adjon hozzá ételfestéket, hogy a szétválás nyilvánvalóbb legyen. Öntsön egy kis olajat; lehet étolaj, motorolaj vagy valamilyen más. Az olaj a zuhanás ereje miatt kezdetben leereszkedhet az aljára, de gyorsan fel fog emelkedni, hogy a víz tetejére feküdjön. Ha lezárja a tartályt és fejjel lefelé fordítja, az olaj továbbra is a tetejére jut. Ez a kísérlet két tudományos elvet mutat be. Először is, a víz és az olaj nem keveredik, mert kémiailag nagyon különböznek egymástól. A víz poláris, ami azt jelenti, hogy minden molekulának vannak olyan részei, amelyek kis pozitív és negatív elektromos töltéssel rendelkeznek. Az olaj nagyon nem poláros, ezért nem keveredik jól a sarki folyadékokkal. Valamint az olaj sűrűsége alacsonyabb, mint a vízé, ezért természetesen felemelkedik, akárcsak egy héliumgömb a levegőben.

Fogja a vizet és olajat tartó edényt, és erőteljesen rázza meg. A keverék felhőssé válik, és már nem lát két nyilvánvaló réteget. Ön elkészítette az úgynevezett emulziót. Az emulzió olaj és víz keveréke a két folyadék apró cseppjei formájában. Néhány általánosan fogyasztott étel az olaj és a víz emulziója, például a salátaöntet. A hullámos óceánban kiömlött olaj emulziót képezhet, ami megnehezíti az olaj elválasztását. Kísérletezhet az emulzió megtörésének módjaival. Hagyja emulzióját egy ideig zavartalanul ülni, és az olaj ismét külön réteget képezhet. Só hozzáadása a keverékhez a folyamat felgyorsításának egyik módja; a só feloldódik a vízben, és még polárisabbá teszi, és kevésbé valószínű, hogy az olajhoz keveredik.

Az olaj és a víz elválasztásának másik módja az olaj felszívása. Az általunk használt legtöbb nedvszívó anyag, mint például a papírtörlő, jobban felszívja a vizet, de a polipropilénből készült párnák éppen ellenkezőleg működnek. Ez azért van, mert a polipropilén nem poláros, mint az olaj, ezért jobban szívja magába az olajréteget. A polipropilén párnák megvásárolhatók az autóellátási üzletekben és más üzletekben. A lehetséges kísérletek között szerepelhet annak tesztelése, hogy melyik márkájú párnák működnek a legjobban, és mennyi ideig tart egy meghatározott mennyiségű olaj felszívása.

A víz jéggé fagyva kevésbé lesz sűrű, és ez újabb technikát ad az olaj és a víz elválasztására. Noha ez nagy léptékben nem lenne praktikus, használhatja kis méretben annak illusztrálására, hogy a sűrűségek hogyan változnak a hőmérséklettel. Helyezzen egy kis vizet és olajat egy konkáv edénybe, például egy műanyag tálba. Az olaj a tetejére emelkedik. Helyezze a tartályt néhány órára a fagyasztóba, majd vegye ki. A tartály alján az olaj lesz, egy fagyasztott vízlemez alatt, amelyet el kell tudnia távolítani, elválasztva a kettőt.

Furcsa módon vannak olyan baktériumok, amelyek megömlik az olajszivárgást. Az egyik ilyen baktérium, amellyel a tudósok kísérleteztek, a Pseudomonas. Kihívást jelentő, de lenyűgöző kísérlet végezhető a Pseudomonas telepek keverésével különböző típusú olajok és tápanyagok, és megnézzük, mely körülmények adják a legjobb baktériumok szaporodását árak. Az ilyen típusú kísérleteket mindig körültekintően kell elvégezni, bár néhány Pseudomonas törzs betegséget okozhat az emberekben.