נוסח השאלה המלא: כיצד ניתן להפריד אמולסיה (נוזל קירור בעיבוד שבבי) כך שניתן יהיה לשלוח את השמן (מינראלי) למחזור ואת המים להזרים לביוב ?

בעת עיבוד שבבי של מתכות (למשל כאשר חורטים / קודחים / מכרסמים במתכת כדי ליצור מבנה מתכתי מורכב, כמו בורג למשל) נהוג להשתמש בכמויות גדולות של תחליב=אמולסיה של שמן ומים, המותזות על האיזור שאותו רוצים לעבד. אמולסיה או תחליב (בעברית) אפשר לתאר (בצורה לא מדעית) כ'דרגה אחת מתחת לתמיסה', כאשר מה שקורה בפועל הוא ששני נוזלים לא מתמוססים טוב זה בזה, ובעצם נוזל אחד יוצר טיפות קטנטנות בתוך הנוזל השני, הטיפות הקטנטנות הללו גורמות לאור המואר על האמולסיה להישבר לכל הכיוונים, והתוצאה – האמולסיה ניראית לבנה, כמו חלב, או כמו המשקה ערק לאחר שהוסיפו לו מים. (גם חלב הוא תחליב, חלב מכיל כ-3% שומן שנמצא מרחף כאמולסיה בתוך מים), וגם באופן עקרוני, דומה לטיפות המים הקטנטנות המרכיבות את הענן – שגם נראה לבן.
בעיבוד השבבי משתמשים באמולסיה שמן-מים כאשר לכל חומר תפקיד עיקרי שונה: המים – משמשים בעיקר לקירור המערכת (למים קיבול חום אדיר, והם נוזל קירור מצויין) ובכך שומרים על תכונות המתכות, ומגינים מפני תגובות חימצון ושריפה שעלולות להתרחש בטמפ' גבוהה שעלולה להתפתח בקלות עקב החיכוך בעת העיבוד. והשמן – משמן ומונע מהמקדח / סכין החריטה להיתקע בתוך המתכת אותה הוא מעבד.


מחרטה ישנה לעיבוד מתכות, צילום: Ukexpat, תמונה באדיבות ויקיפדיה

אם הבנתי נכון, ישנה בעיה לשפוך את האמולסיה כפי שהיא לביוב, ואתה רוצה להפריד אותה חזרה לשמן ולמים. בעבר כבר נענתה שאלה דומה על הפרדת אמולסיה שנוצרת בעת עירבוב שמן וערק, ובאופן עקרוני התשובה הפעם דומה. ובכן – כיוון ששמן ומים לא מתערבבים באמת ליצירת תמיסה, כל מה שצריך הוא סבלנות, אם תאגור את האמולסיה בתוך כלי גדול ותמתין מספיק זמן – סביר שלאט לאט טיפות השמן יתאחדו להן, ובסוף השמן יצוף על פני המים – באמצעות ברז שימצא בתחתית הכלי תוכל לנקז את המים בלבד (אם תהייה מספיק רגיש ומהיר בפתיחה וסגירה של הברז). דרך אגב – בעת יצור שמן זית בכבישה קרה, מועכים וסוחטים זיתים, ומה שמתקבל הוא – אמולסיה (לא מתקבל שמן נקי) את האמולסיה הזו משאירים לנוח במשך מס' שבועות עד שהשמן צף על פני המים.
אם אתה רוצה להאיץ את התהליך – אפשר להשתמש ב'טריק' של בתי-בד מודרניים, שלא רוצים להמתין זמן ארוך – ומשתמשים בצנריפוגה, בעת סיבוב התמיסה בצנטריפוגה הכוחות הצנטריפוגלים החזקים יפרידו את המים והשמן במהירות, על פי משקלם הסגולי (כיוון שבצנטריפוגה ניתן להגיע לכוחות חזקים בהרבה מכוח המשיכה, ניתן להאיץ באמצעותה את תהליך ההפרדה).  


אמולסיה שנוצרה בהוספת מים למשקה 'ערק'. (תמונה נלקחה מויקיפדיה)  

שיטה אחרת – הוספת מלח (למשל מלח בישול) למים: שיטה ידועה בכימיה להאצת הפרדת אמולסיות של מים ושמן. המלח – בגלל שהוא חומר יוני (המורכב מאטומים הטעונים מטען חשמלי חיובי ושלילי) מעלה את הקוטביות החשמלית של המים, כיוון ששמן הוא חומר לא-קוטבי, הוא ידחה ביתר-שאת מתוך המים, ותהליך הפרדת האמולסיה יואץ.
שיטה אחרונה – דומה לתהליך יצור 'שמן מזוכך': להוסיף ממס אורגני נדיף כמו דיכלורומתאן (CH2Cl2) או אֶתֶר לאמולסיה – ממסים כאלה לא קוטביים, ולא נמסים במים, אבל ימיסו בקלות את השמן (הלא-קוטבי) בתוכם, שוב ייווצרו שתי שכבות של מים ושמן שניתן להפריד ביניהם באמצעות ברז הנמצא בתחתית הכלי. כיוון שחומרים הללו נדיפים – הם יתנדפו במהירות מתוך השמן אחרי ההפרדה (אולם יש להיזהר מלנשום את האדים בכמות גדולה, כי עלולים לגרום נזק לבריאות).  

- שימו לב - מידע נוסף על הפרדת אמולסיות, בפורום התגובות שבתחתית התשובה.

מאת:ד"ר אבי סאייג
המחלקה לנוירוביולוגיה ומכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.