Хоча олія і вода не змішуються, тому природним чином відокремлюються, фактично видалити олію з води може бути важко. Великі розливи нафти, такі як розлив танкеру Exxon Valdez у 1989 році та інцидент BP Deepwater Horizon у 2010 році, підкреслюють важливість цієї проблеми. Є кілька цікавих наукових проектів, починаючи від простих і закінчуючи вдосконаленими, які ілюструють різні підходи до розділення нафти.
Природна розлука
Один проект, який ви можете зробити з нафтою та водою - це показати природне розділення двох рідин. Покладіть трохи води в прозору ємність і додайте харчовий барвник, щоб зробити поділ більш очевидним. Влити трохи олії; це може бути кулінарне масло, моторне масло або якесь інше. Спочатку масло може впасти на дно через силу падіння, але воно швидко підніметься і ляже на верх води. Якщо закрити ємність і перевернути її догори дном, масло все одно пробиватиметься до верху. Цей експеримент показує два наукові принципи. Перш за все, вода і масло не змішуються, оскільки вони сильно відрізняються за хімічним складом. Вода є полярною, що означає, що кожна молекула має частини з малими позитивними та негативними електричними зарядами. Нафта дуже неполярна, тому вона погано поєднується з полярними рідинами. Крім того, щільність нафти нижче води, тому вона природно піднімається вгору, подібно до того, як гелієва куля піднімається в повітрі.
Відокремлення емульсії
Візьміть ємність з водою та олією та енергійно струсіть її. Суміш помутніє, і ви більше не побачите двох очевидних шарів. Ви зробили так звану емульсію. Емульсія - це суміш олії та води у вигляді крихітних крапельок двох рідин. Деякі звичні продукти, які ми їмо, - це емульсії олії та води, такі як заправка салату. Розлив нафти у хвилястому океані може утворити емульсію, ускладнюючи відділення нафти. Ви можете експериментувати зі способами розбиття емульсії. Нехай ваша емульсія деякий час сидить безперешкодно, і масло може знову утворити окремий шар. Додавання солі до суміші - один із способів прискорити процес; сіль розчиняється у воді і робить її ще більш полярною і рідше змішується з олією.
Поглинання
Інший спосіб відокремити олію від води - це всмоктування олії. Більшість абсорбуючих матеріалів, які ми використовуємо, як паперові рушники, краще вбирають воду, але прокладки з поліпропілену працюють навпаки. Це пов’язано з тим, що поліпропілен неполярний, як масло, і тому воліє поглинати шар масла. Поліпропіленові прокладки можна придбати в магазинах автотоварів та інших торгових точках. Можливі експерименти можуть включати перевірку, яка марка прокладок найкраще працює та скільки часу потрібно для поглинання певної кількості олії.
Температура
Вода стає менш щільною, коли її заморожують у лід, і це дає нам інший спосіб відокремлення нафти та води. Хоча це не було б практичним у великих масштабах, ви можете використовувати його в малому масштабі, щоб продемонструвати, як щільність змінюється із температурою. Помістіть трохи води та олії у увігнуту ємність, як у пластикову миску. Масло підніметься до верху. Поставте ємність у морозильну камеру на кілька годин, а потім вийміть. Тепер ємність матиме масло на дні, під плитою замороженої води, яку ви зможете вийняти, таким чином відокремлюючи їх.
Біоремедіація
Дивно, але є бактерії, які з’їдять розлиті нафти. Однією з таких бактерій, з якою вчені експериментували, є Pseudomonas. Складний, але захоплюючий експеримент можна провести, змішавши колонії Pseudomonas з різні типи олій та поживних речовин, а також перевіряючи, які умови дають найкращий ріст бактерій ставки. Цей тип експериментів слід завжди робити з обережністю, хоча деякі штами Pseudomonas можуть викликати захворювання у людей.