科學:奇妙的領域/分離混合物
有些人仍然在開採黃金。照片顯示了稱為淘金的技術。淘金是一種早期人們開發的分離過程。在淘金過程中,如何將金沙與沙子和其它顆粒分離?使用什麼技術將金子與其它顆粒分離?
每天都會透過將混合物分離成其成分來製造各種物質。腳踏車、電腦,甚至手機都是由從地下分離出來的材料製成的。原油被提煉成燃料、塑膠和食用油類產品。您每天食用的許多食品和飲料,從食鹽到低卡可樂,都是使用涉及分離混合物的過程製造的。
一些分離混合物的方法可能對環境產生積極影響。過濾是一種具有積極後果的分離方法。空氣和水過濾器是最常見的兩種過濾器,是兩種最常見的使水和空氣清潔的過濾器。
分離混合物的不同方法有哪些?混合物的成分通常很容易分離。常見的混合物分離方法包括用手挑選、傾析、過濾、蒸發、磁性分離。
Filter - a device or material that traps some substances and allows others to pass through
您已經閱讀過,有時混合物中物質的特性很容易看到和處理。您可以用手分離這些物質。分離混合物的各個部分只有在顆粒足夠大,能夠清楚地看到時才有用。
由固體組成的混合物通常很容易用手分離。例如,您可以用手指從一碗麥片中挑選出葡萄乾。您也可以用手分離一些液體混合物和液固混合物。對於岩石和水的混合物,您可以很容易地從水中挑選出岩石。
如果混合物的各個部分難以看到或難以抓住,您可以使用工具將它們分離。使用工具還可以節省時間。以下是用工具分離混合物的方法。
傾析是指小心地將液體倒出,留下容器底部未溶解的物質。它是一種簡單快速的分離液體與較重固體顆粒的方法。非均相混合物靜置一段時間,使較重的固體顆粒沉澱在容器底部。然後慢慢將稱為傾析液的液體倒出,使其與固體分離。但是,如果固體顆粒很輕且很細,則不能使用這種方法。對於沙子和水的混合物,您可以透過傾析將水與沙子(即殘渣)分離。
Decantate - a liquid poured off from the mixture while leaving the solid materials
液固混合物也可以使用過濾法分離。這非常適合將輕而細的固體顆粒與液體分離。過濾是在濾紙的幫助下進行的,濾紙有助於將固體顆粒與稱為濾液的液體分離。由濾紙分離的固體稱為殘渣。下圖顯示了一個過濾裝置的例子。
廢水處理涉及使用過濾器將雜質與水分離。這個過程有助於市政當局提供大量經過處理的水用於家庭使用。廢水經過過濾後供家庭使用,這是一個過濾對社會和環境產生積極影響的例子。
水淨化使用非常精細的過濾器將汙垢和一些細菌與水分離。水過濾器可用於改善水的質量。商業水過濾器通常用於在生產不同食品產品期間去除水中的雜質。
許多人患有哮喘或過敏症,吸入受灰塵、花粉和燃料燃燒產生的其他物質汙染的空氣會加重這些疾病。霧霾會使一些人無法出門。過濾器可以顯著改善室內和室外的空氣質量,使人們呼吸到更健康的空氣。例如,空氣過濾器用於空調中,幫助清潔室內的空氣。空氣過濾對社會和環境有積極影響。
空氣過濾器也用於建築通風系統,以確保空氣中沒有灰塵和其他物質。
有一些材料可以與水完全均勻地混合。例如,當您將鹽溶解在水中時。您如何將鹽溶解在水中?您如何將鹽從水中去除?您可以透過蒸發將鹽和水的混合物分離。如果您讓水蒸發,鹽將留在後面。蒸發的水稱為水蒸氣,剩下的鹽就是殘渣。
多年來,生活在海邊的人們利用陽光的熱量來蒸發海水並獲得鹽。海水流入一個稱為鹽田的低窪地區,周圍是堤壩。當水蒸發後,剩下的固體約為 96% 的鹽。菲律賓邦板牙省位於第一區的邦板牙省以其優質的鹽產品而聞名。
與蒸發不同的是,蒸發的水蒸發後無法收集,而蒸餾可以透過冷卻和冷凝水蒸氣到一個單獨的容器中來收集蒸發的水。鹽不會蒸發,因此會留在後面。
distillate - the vapor collected during a distillation process
液體樣品的混合物可以透過蒸餾輕鬆分離。這種分離技術是基於混合物成分沸點的差異。下圖顯示了一個蒸餾裝置。
另一種有用的分離混合物的方法是分餾。這種方法用於根據沸點的差異來分離構成原油的不同物質。下圖顯示了一個使用分餾來提煉石油的石油設施。
fractional distillation - the process of separating parts of a liquid by heating it gradually so that different parts become gas, then turn back into liquid that can be collected as they cool
篩子或過濾器是一種帶有微小孔洞的裝置,用於分離含有不同尺寸物質的幹混合物。當您將混合物放入過濾器時,任何小於孔洞的物質都會掉落。任何大於孔洞的物質都會留在過濾器中。
strainer - This is a container that has many holes of the same size. It is also called sieve.
在海灘上,將貝殼與沙子和貝殼混合物分離需要很長時間。過濾器可以快速將沙子與貝殼分離。
過濾器和篩子透過篩選較大顆粒與較小顆粒來分離混合物的成分。其他工具可以分離混合物,例如透過利用混合物中材料的特性來分離不同的沸點部分。另一方面,磁鐵會吸引或拉動含有金屬的物體。磁鐵可以用來只拾取混合物中含有金屬(如鐵屑)的物體。不含金屬的其他物體則被留下來。
固體廢物回收商經常使用磁鐵來分離金屬,例如錫、鐵和鋼,以及其他非金屬廢物。這些金屬會被磁鐵吸引,可以從非磁性物質(如木材和塑膠)中分離出來。透過這些過程回收的金屬可以被熔化並製成其他有用的產品。
工業磁鐵從金屬回收廠的其他廢物中去除鋼和鐵。
採礦、金屬提取、石油精煉以及許多其他工業過程都將有用的純物質和混合物從其他混合物和溶液中分離出來。像採礦這樣的行業專注於從岩石混合物中分離金屬。所得金屬用於製造汽車到飛機等產品。大多數行業使用技術來提高金屬提取效率,並最大限度地降低成本和環境影響。每種方法或流程都對社會或經濟帶來一些益處。