一、研究背景

有一天吃午饭，我喝了很多油腻的鸡汤，晚饭却一点也吃不下。爸爸妈妈带我去看医生，医生告诉我是因为吃多了油腻的东西才导致消化不良、胃口不好的。油腻的东西，老人吃多了，容易得心血管疾病；年轻人吃多了对身体也百害而无一益。听了医生的话，我心想：如果喝汤时能把油腻去除就好了。可在盛汤时怎么去除油腻呢?

大多油水分离器都是进行规模化的工业生产，适用于家庭的小型分离器非常少。我在受到生活启发后，就想研制一种简单的家用除油勺，利用油与水的密度不同且不相容，设计一个简易的装置，这个装置能够简单轻松地把油从水中分离出来。

二、研究过程

(一)调查研究

油水分离器是将油和水分离开来的仪器，机理上主要分为油中除水分离器和水中除油分离器；按用途主要分为工业级油水分离器、商用油水分离器和家庭油水分离器；按分离原理分为有膜过滤油水分离器、选用亲油性材料的油水分离器、比重不同分层的无动力油水分离器、药理作用的破乳油水分离器油水分离器主要应用在石化工业、汽车工业、污水处理工业等。

通过网上调查，发现以下几种厨房使用的油水分离器：

(1)无动力油水分离器。根据水与油的比重差，使油粒子在经过一定时间的缓流和隔板的碰撞后浮于水面上。其特有的多级处理和分离装置采用斜板和波纹板隔油技术，经过几层的斜板碰撞再经过多层波纹板的分流分离吸附，特殊的液位自动控制技术，不需任何动力和添加剂，就能自动将含油废水中的混合油脂分离出去并集中到集油槽排放出去。优点是能耗低(或无能耗)、分离速度快、流量大、维护成本较低；缺点是对于少量的油水混合物没有作用。

(2)气液、气固分离器。工作原理主要为4个部分：由污水泵将含油污水送入油水分离器，通过扩散喷嘴后，大颗粒油滴即上浮在左集油室顶部；含小油滴的污水进人下部分的波纹板聚结器，在此聚合部分油滴成较大的油滴至右集油室；含更小颗粒油滴的污水通过细滤器除去水中杂质，依次进人纤维聚合器，使细小油滴聚合成较大的油滴与水分离；分离后，清洁水通过排除口排除，左右集油室中污油通过电磁阀自动排除，而在纤维聚合器分离出去的污油则通过手动阀排除。优点是分离速度快、流量大、能够分离杂质和气体；缺点是能耗高、维护成本较高、对于少量的油水混合物没有作用。

(3)过滤型油水分离器。采用或L不锈钢精作而成，以除去流体中的固体颗粒、细菌状体及其他杂质。广泛应用于电子工业、医药工业、家用饮水、食品饮料、酒、啤酒、矿泉水行业作为预处理及终端过滤。优点是分离效果好、孔隙率高、透气性好、阻力小使用压差低；成折叠状后，过滤面积大、纳污量大；耐高温、耐腐蚀，适用于高勃稠液体过滤；高温及超声波可清洗。缺点是能耗高、过滤器容易堵塞、维护成本较高。

(4)吸附型油水分离器。活性炭过滤器是一种较常用的水处理设备，作为水处理脱盐系统前处理，能够吸附前级过滤中无法去除的余氯，提高出水水质，特别是防止后级反渗透膜、离子交换树脂等游离态余氧中毒污染。同时，还可吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质，对水中异味、胶体及色素、重金属离子等有较明显的吸附去除作用。优点是分离的标准高、液体的洁净度高、能够分离杂质和气体；缺点是过滤器容易堵塞、维护成本较高。经过调查，上述四种与油水分离相关的仪器虽然各有各的优势，不盯寸于家庭少量油水混合物的过滤都显得力不从心，而且以上设备体积过大、不适宜安装到家庭厨房中。

(二)设计制作

家用的油污主要来源于食用油，食用油的密度比水小，在油水混合物中油始终在卜层、水在下层。如果油的体积较大，则可以用汤勺类的工具进行分离，如果体积较小，特别是附着在水面上薄薄的一层油，分离起来十分困难。

我从观察容器中得到启发，液体装在不同直径的容器中，体积不变，但高度不同(图1)。直径大的容器，液体在水平面的横截面积大，液体的高度较低；直径小的容器，液体在水平面的横截面积小，液体的高度较高。在汤碗表面的一层油，厚度为0.5~1.5毫米。所以，利用液体的高度进行油水分离。

但是，如果液体的体积较大，其中油的体积远远小于水的体积，用这种分离方法就需要非常长且直径小的容器，而这种容器的稳定性很差。有没有一种容器，它一端是大直径、另一端是小直径呢？这样，大直径端能够储存很多液体，而小直径端便于分离油水混合物。

我从观察漏斗中得到启发，我们在生活中经常应用漏斗（圆锥体）来做引流工具，液体能够随着漏斗流向指定的位置。同时漏斗具有轻便、小巧和容易清洗等一系列优点，非常适合家庭使用，所以我就以漏斗为原型设计家用除油勺。

我把倒置的漏斗作为水油分离器的底部（油漂浮在水的表面），这样油污就可以从“漏斗”的顶部分离出来。同时，我在倒置的漏斗周围加上一圈围栏，这样就可以把分离出的油有效地收集起来。经过多次改进，我研制了这种外形类似一个倒置的透明圆锥形漏斗的新型除油勺，漏斗顶部设有阀门，底部的边缘向漏斗的底部方向反折，如图2。

经过多次改进，确定新型除油勺由三部分组成，一是用一个倒置漏斗作为分离器的底部；二是漏斗底部的边缘向漏斗的底部方向反折，同时加深这个围栏，使之成为收集油的容器；三是加装一个手柄，让除油勺操作简单方便。图3是使用犀牛软件设计的除油勺3D模型。

(三)效果测试

在一个玻璃碗中放人半碗清水，并在水中倒人少量的食用油；将除油勺水平向下压，使水和油的混合液体从除油勺的底部进人勺内部；当表面的油完全进入勺内便停止向下压，同时将除油勺提起；反复操作。实验发现，每次除油时，除油勺只会将油挤人勺中，并不会带人水分，仅仅几次操作就能有效将油从水中分离出来，效率非常高，操作也很简单。

三、创新点

(1)利用油与水的密度不同且不相容的原理，油污漂浮在水的表面，除油勺可以直接对油污分离。

(2)该装置由一个圆锥形漏斗、圆筒和手柄组成，结构简单，操作方便。

四川省成都市实验小学孟子鸣

指导教师奉小刚