Vetenskapsprojekt om separering av olja och vatten

Medan olja och vatten inte blandas och så naturligt kommer att separera, kan det vara svårt att faktiskt ta bort oljan från vattnet. Stora oljeutsläpp, som exxon Valdez-tankfartyget 1989 och BP Deepwater Horizon-incident 2010, lyfter fram vikten av denna fråga. Det finns flera intressanta vetenskapliga projekt, allt från enkla till avancerade, som illustrerar olika tillvägagångssätt för oljeseparation.

Ett projekt du kan göra med olja och vatten är att visa den naturliga separationen av de två vätskorna. Lägg lite vatten i en klar behållare och tillsätt matfärg för att göra separationen mer uppenbar. Häll i lite olja; det kan vara matolja, motorolja eller något annat slag. Oljan kan till en början sjunka till botten på grund av fallkraften, men den kommer snabbt att stiga och ligga ovanpå vattnet. Om du täcker behållaren och vänder den upp och ner kommer oljan fortfarande att ta sig till toppen. Detta experiment visar två vetenskapliga principer. Först och främst blandas inte vattnet och oljan eftersom de är mycket olika kemiskt. Vattnet är polärt, vilket innebär att varje molekyl har delar med små positiva och negativa elektriska laddningar. Olja är mycket opolär, varför den inte blandas bra med polära vätskor. Oljedensiteten är också lägre än vatten, så den stiger naturligtvis upp, precis som en heliumballong stiger i luften.

Ta behållaren med vatten och olja och skaka den kraftigt. Blandningen blir grumlig och du ser inte två uppenbara lager längre. Du har gjort det som kallas en emulsion. En emulsion är en blandning av olja och vatten i form av små droppar av de två vätskorna. Några vanliga livsmedel vi äter är emulsioner av olja och vatten, som salladsdressing. Ett oljeutsläpp i ett vågigt hav kan bilda en emulsion, vilket gör oljan svår att separera. Du kan experimentera med sätt att bryta emulsionen. Låt din emulsion sitta ostörd en stund och oljan kan återigen bilda ett separat lager. Tillsätt salt till blandningen är ett sätt att påskynda processen; saltet löses upp i vattnet och gör det ännu mer polärt och mindre troligt att det blandas med oljan.

Ett annat sätt att separera olja från vatten är att suga upp oljan. De flesta absorberande material som vi använder, som pappershanddukar, är bättre på att suga upp vatten, men dynor av polypropen fungerar tvärtom. Detta beror på att polypropen är icke-polär som oljan och därför föredrar att absorbera oljeskiktet. Polypropylenkuddar kan köpas i bilförsörjningsbutiker och andra butiker. Möjliga experiment kan inkludera att testa vilket kuddmärke som fungerar bäst och hur lång tid det tar att absorbera en viss mängd olja.

Vatten kommer att bli mindre tätt när det fryses till is och det ger oss en annan teknik för att separera olja och vatten. Även om detta inte skulle vara praktiskt i stor skala kan du använda det i liten skala för att illustrera hur densiteter förändras med temperaturen. Lägg lite vatten och olja i en konkav behållare, som en plastskål. Oljan kommer att stiga till toppen. Lägg behållaren i frysen i några timmar och ta sedan ut den. Behållaren kommer nu att ha oljan i botten, under en skiva fryst vatten som du borde kunna ta bort och därmed separera de två.

Konstigt nog finns det bakterier som kommer att äta oljespill. En sådan bakterie som forskare har experimenterat med är Pseudomonas. Ett utmanande men fascinerande experiment kan genomföras genom att blanda kolonier av Pseudomonas med olika typer av oljor och näringsämnen och se vilka förhållanden som ger bäst bakterietillväxt priser. Denna typ av experiment bör alltid göras med försiktighet, eftersom vissa stammar av Pseudomonas kan orsaka sjukdom hos människor.