Моющие средства

 «НАСЛЕДНИКИ ЛОМОНОСОВА»

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ЗГО

СИНТЕТИЧЕСКИЕ МОЮЩИЕ СРЕДСТВА

ПОЛЬЗА ИЛИ ВРЕД

Исследовательская  работа на городской конкурс

Авторы:

Иванова Анастасия Дмитриевна,

г. Златоуст, МБОУ СОШ  № 9,

класс 8 «Б»

Научный руководитель:

Новопашина Наталья Михайловна

первая категория

                                                                          г. Златоуст, МБОУ СОШ  № 9

Златоуст - 2012

Оглавление

1. Введение                                                                                                                        2

2. Из истории                                                                                                                     3

3. Понятие о СМС и моющем процессе                                                                          3

4. Поверхностно-активные вещества                                                                              5

5. Практическая часть                                                                                                      8

6. Выводы                                                                                                                         10

7. Рекомендации                                                                                                              11

8. Список литературы                                                                                                     12

1. ВВЕДЕНИЕ

         В последние годы охране окружающей среды во всех странах мира уделяется большое внимание. Большой процент всех загрязнений водоемов приходится на синтетические моющие средства (СМС), что связано с большими темпами развития производства моющих средств. Бытовая химия окружает нас везде. Начиная с самого утра, заходя в ванную, мы чистим зубы пастой, моем руки, посуду, стираем, и так продолжается весь день. Включая телевизор, мы снова сталкиваемся с информацией о бытовой химии. Представители различных фирм рекламируют нам свою продукцию, убеждая в том, что именно она самая лучшая и самая надежная, гарантируя ее безопасность и качество. Люди приходят в магазины и, руководствуясь рекламой, покупают то или иное моющее средство. Часто бывает так, что покупатели обращают внимание только на ярку красивую упаковку, и даже не интересуются составом продукта. На красивой упаковке написано многое, но правда ли это? Неужели производитель станет писать о вреде своего товара? Таким образом, мне стало интересно  препараты, которые делают нашу жизнь «чище и краше» по словам производителя действительно ли такие. А так же меня волновал вопрос безопасности для человеческого организма и окружающей среды. Таким образом, сформировались цели моей  работы.

Цели:

• Дать понятие о СМС и ПАВ,
• Рассмотреть их получение и механизм действия при стирке,
• Проанализировать влияние ПАВ и фосфатов на окружающую среду и здоровье человека.

2. ИЗ ИСТОРИИ

Первые моющие средства появились более 5000 лет назад на Ближнем Востоке. Первое мыло - самое простое моющее средство. Поначалу оно использовалось главным образом для стирки и обработки язв и ран. И только с I века н. э. человек стал мыться и стирать с мылом. Однако, мыло обладало одним недостатком. Дело в том, что при стирке в жесткой воде приходилось расходовать его слишком много, чтобы достичь ощущения «мылкости». А вот синтетические моющие средства (СМС), напротив, в жесткой воде действовали не хуже чем в мягкой. Поэтому СМС уже в 1953 сравнялся по объему продаж с  мылом, и еще быстрыми темпами обошел его.

Синтетические моющие средства начали широко применяться в России с 1950-ых годов. Первый синтетический моющий порошок "Новость" был выпущен в 1953 г. На основе переработанных жировых продуктов, выделенных из кашалотового саломаса.

3. ПОНЯТИЕ О СМС И МОЮЩЕМ ПРОЦЕССЕ

Синтетические моющие средства – детергенты (англ. deterge – очищать) – это композиции различных органических и неорганических химических соединений

Первое СМС появилось только в 1916 году. Изобретение немецкого химика Фрица Понтера предназначалось только для промышленного использования. Бытовые СМС выпускаются с 1935 года, когда они стали менее вредными для кожи рук.

С тех пор разработан целый ряд СМС узкого назначения, а их производство – это важнейшая отрасль химической промышленности.

Стиральные порошки

Современные СМС представляют собой многокомпонентные смеси, главный компонент которых - поверхностно-активные вещества (ПАВ). Молекул ПАВ дифильны - они имеют сродство к жировым частицам (олеофильны) и к полярному растворителю - воде (гидрофильны). Это обеспечивается введением в неполярные длинные молекулы ПАВ сульфогрупп или оксигрупп, а зачастую и их комбинации. ПАВ бывают ионогенные и неионогенные.

Ионогенные анионоактивные и катионоактивные ПАВ диссоциируют в воде с образованием заряженных ионов - анионов или катионов. Анионоактивные ПАВ обладают моющим действием при высоких значениях рН (при сильно щелочной реакции); катионоактивные ПАВ успешно моют в низкощелочных и слабокислых средах. Амфолитные (амфотерные) проявляют свое моющее действие в зависимости от рН среды.

Неионогенные ПАВ не дают заряженных ионов; они представляют собой производные полигликолей, например полиэтиленгликоля, полипропиленгликоля и их производных.

В водном растворе ПАВ смачивают частицы загрязнений, разрушают их связь с поверхностью ткани, раздробляют до мельчайших частиц коллоидных размеров, которые переходят в водный раствор в виде эмульсии (жидкие капельки) или суспензии (твердые частицы). Заряженные частицы загрязнений стабильно сохраняются в мыльном растворе, а образующаяся пена и пузырьки воздуха позволяют им всплывать на поверхность. Специальные вещества в составе СМС предохраняют ткани от повторного оседания грязи - ресорбции.

По форме выпуска готовых средств их делят на жидкие, пастообразные и твердые - порошкообразные (в том числе гранулированные) и таблетированные. Состав СМС связан в первую очередь с назначением средства типом ткани, для мытья которой оно предназначено.

По назначению синтетические моющие средства делятся на порошки:

для стирки изделий из хлопчатобумажных и льняных тканей;

для стирки изделий из искусственных, синтетических, шерстяных и шелковых тканей;

универсальные порошки для стирки изделий из всех вышеперечисленных тканей, из смешанных волокон, но кроме изделий из натурального шелка и шерсти.

Развитие ассортимента СМС осуществляется в направлении индивидуализации типа ткани (волокна): например, только для шерстяных, или только для синтетических и т.п.

4. ПАВ – ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА

ПАВ, используемые для производства СМС, разделяются на ионогенные, диссоциирующие в водных растворах на ионы, и неионогенные. Наиболее распространены анионоактивные вещества, которые распадаются в водных растворах на анионы (более крупные отрицательно заряженные частицы) и катионы (мелкие положительно заряженные ионы, как правило, натрия или калия). Большие по размеру анионы обеспечивают поверхностно–активные свойства. Все анионоактивные ПАВ представляют собой кристаллические вещества, растворимые в воде. Содержание их в СМС составляет от 10 до 40%. Основным исходным сырьем для их получения являются парафиновые углеводороды нефти. В современных СМС используют поверхностно–активные вещества, которые имеют степень биоразложения не менее 90%. Разработаны также новые синтетические поверхностно–активные вещества амфотерного характера. Они перспективны для производства моющих средств, но пока дороги и еще очень мало распространены.

Классификация поверхностно–активных веществ.

1. Анионоактивные. Очищают хлопок, шерсть, лён. К ним относится мыло.
2. Катионоактивные. Дороже анионоактивных, обладают антибактериальными свойствами и используются для придания мягкости тканям и для дезинфекции.
3. Неионогенные. Очищают полиэфирные и полиамидные волокна, проявляют высокую моющую способность, но слабо образуют пену.

Не последнее место в списке бытовой химии занимают стиральные порошки.           

Стирка – самый трудоемкий процесс в нашем быту. А помощниками в стирке являются поверхностно-активные вещества (ПАВ).

ПАВ - это органические соединения,  содержащие в молекулах одновременно две противоположные по свойствам группы:

полярную (гидрофильную) и  неполярную (гидрофобную).

Моющий процесс сводится к обеспечению 3 этапов:

• отрыв грязевых частиц от очищаемой поверхности,
• перевод нерастворимых в воде грязевых частиц в раствор,
• удержание этих плавающих частиц в моющем растворе,

  т.е. предотвращение  ресорбции.

Первый и второй этапы стирки обеспечивают ПАВ.

К наиболее эффективным ПАВ относятся алкилсульфаты – это натриевые соли эфиров серной кислоты с высшими спиртами  RO-SO2-ONa, где R – предельный углеводородный радикал с 8-18 атомами углерода.

Основные этапы производства ПАВ.

1) получение сложного моноэфира серной кислоты и высшего спирта

   (например, цетилового)

  C16H33OH + H2SO4 →

   цетиловый             конц.

       спирт               серная к-та                                         

                        → C16H33O-SO2-OH + H2O

                                                  цетилсерная к-та

2) нейтрализация полученного соединения щелочью

C16H33O-SO2-OH + NaOH →

                    → C16H33O-SO2-ONa + H2O

                                        натриевая соль

                                      цетилсерной к-ты

В целом производство ПАВ сводится к следующим этапам технологического процесса:

Механизм действия ПАВ

Гидрофобный «хвостик» связывается с частицами грязи. Гидрофильная «головка» цепляется за воду, уменьшая ее поверхностное натяжение, тем самым, помогая воде лучше смачивать отмываемую поверхность и отрывать частицы загрязнений.

Компоненты стиральных порошков и их функции

Фосфаты - уменьшают жесткость воды и увеличивают эффективность стирки.

Полимеры – предотвращают ресорбцию.

Силикаты – дополнительно защищают от коррозии.

Перборат натрия – отбеливает.

Оптический отбеливатель - маскирует пятна.

Энзимы - способствуют расщеплению белковых и жировых пятен на одежде.

5. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Для исследования были отобраны 7 видов самых популярных порошков: «Ушастый нянь – автомат», «Миф – автомат», «Персил – автомат», «Тайд – автомат», «Ариэль – автомат», «Лоск – автомат», «Сорти – автомат».
Лабораторный опыт. Определение физико-химических характеристик стиральных порошков.

Приготовление растворов порошков: На электронных весах взвесили по 1г. порошка каждого вида, растворили их в 100 мл водопроводной воды, размешали до полного растворения порошка.

1.Оценили запах отдушек (проверили стойкость и специфичность запахов растворов порошков).

2. Измеренили рН этих растворов с помощью универсальной индикаторной бумаги.

3. Измерили высоту пены.

Результаты нашего исследования приведены в таблицах.

РН растворов стиральных порошков.




Определение качества отдушек.

Наличие сильного запаха свидетельствует о большом количестве отдушек. Если запах поменял свою специфичность, то это свидетельствует о плохом качестве отдушек. Победителем в этой номинации оказался порошок «Ушастый нянь», самые плохие результаты у «Лоска».

Определение рН растворов СМС показало, что среда их растворов щелочная: у «Ушастый нянь автомат» - щелочная (рН=9), а у «Tide», «Ariel», - сильнощелочная (рН=12), а это отрицательно влияет на кожу рук.

Воздействие СМС  на окружающую среду и организм человека.

ПАВ являются одними из наиболее распространенных загрязнителей объектов окружающей среды, прежде всего, водных ресурсов:

ПАВ отрицательно влияют на качество подземных питьевых вод и само очищающую способность водоемов, на использующих эту воду флору и фауну,

- водные растворы ПАВ дают стойкую пену, препятствуя  аэрации и ухудшая тем самым биохимическую очистительную способность водоемов,

- водные растворы ПАВ усиливают коррозию металлов,

- проникая в организм, ПАВ способны вызвать грубые нарушения иммунитета, развитие аллергии, поражение мозга, печени, почек, легких, они способствуют возникновению злокачественных опухолей.

В стиральных порошках, кроме ПАВ, используются фосфаты.

На Западе уже более 10 лет назад отказались от применения порошков, содержащих фосфатные добавки.

Например, в Германии, Италии, Австрии, Норвегии, Швейцарии и Нидерландах применение фосфатных порошков запрещено законом. Во Франции, Великобритании, Испании содержание фосфатов в СМС строго регламентировано (не более 12%).

Попадая после стирки вместе со сточными водами в водоемы, фосфаты принимаются действовать как удобрения. Водоросли начинают расти с неимоверной силой. Это приводит не только к засорению водоемов, но и к дефициту воды и кислорода, а, следовательно, и к гибели гидробионтов.

                                                             6. ВЫВОДЫ

• Все проанкетированные нами люди сталкиваются в повседневной жизни с бытовой химией.

• Популярность СМС, пользующихся наибольшим спросом, обусловлена только работой рекламных компаний, так как моющие средства схожи по своему составу.
• Мы проанализировали информацию из различных источников и выявили, что не все моющие средства так безопасны, как о них говорится в рекламах и на упаковках.
• Утилизованные сточные воды, содержащие остатки СМС, оказывают подавляющее влияние на рост и развитие биологических объектов, поэтому требуют предварительного сбора и хранения в отстойниках для дальнейшей дезактивации. Разработка и внедрение высокоэффективного оборудования, а также технологических приемов, позволяющих очищать сточные воды до требуемых параметров, является актуальной задачей в технологии водоочистки.
• Попадание ПАВ в водоемы неблагоприятно влияет на органолептические (цвет, запах, вкус) и бактериологические показатели воды. Таким образом, недопустимо сбрасывать в водоемы сточные воды прачечных без предварительной очистки.

                                                     7. РЕКОМЕНДАЦИИ

Более ответственно относитесь к выбору моющих средств и не позволяйте рекламам обманывать себя. Не забывайте о том, что на этой планете будут жить наши дети и внуки, и мы должны заботиться об их будущем и здоровье. С увеличением численности населения нашей планеты неизбежно возрастает количество и разнообразие моющих средств, которые пагубно влияют не только на человека, но и на окружающую среду. Мы надеемся, что в ходе прогресса будут изобретены белее безопасные моющие средства, которые будут иметь возможность полностью растворяться в воде, не образуя вредных химических соединений.

Своей работой мы лишь хотим попытаться привлечь внимание людей к этой проблеме, показать, что довольно просто защитить свое здоровье и здоровье своих детей – руководствоваться простыми правилами техники безопасности при работе с моющими средствами и внимательнее относиться к выбору продукта.

Проблема использования средств бытовой химии очень актуальна и может быть изучена в последующих исследовательских работах.

8.Литература

1. Жиряков В.Г. Органическая химия, изд.6-е стереотип. М., 1997.

2. Новая иллюстрационная энциклопедия. Кн. 12 Ск – Та. – М.: Большая Российская Энциклопедия, ООО «Издательство Мир книги», 2006.-256 с.: ил.

3. Новая иллюстрационная энциклопедия. Кн. 17 Ск – Та. – М.: Большая Российская Энциклопедия, ООО «Издательство Мир книги», 2006.-256 с.: ил.

4. Тяглова Е.В. Исследовательская деятельность учащихся по химии: метод. пособие.- М.: Глобус, 2007.-224с.

5. Феокистова Н.Ю. Бегущие по воде // Биология, 2002, №37.

6. Химия: Школьная энциклопедия / гл. ред. Ю. А. Золотов. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2003.-872 с.: ил.

7. Хмельницкий Р. А. Физическая и коллоидная химия: учебник для с.-х. спец. вузов. – М.: Высшая школа, 1988.-400 с.:  ил.

8. Школа и производство // Научно- методич. Журнал, 2008, №1.

9. Шульпин Г. Химия стирки // Наука и жизнь, 1981, №3.

10. Большая биологическая энциклопедия, М., «Большая энциклопедия», 1987г., стр. 689

11. «Энциклопедия для детей», г. Москва. «Аванта» 2006 г.

12. Юдин А. М., Сучков В. Н., Корострелин Ю. А., «Химия для вас», г. Москва 1983 г.

13. «Краткая химическая энциклопедия» И. Л. Клунянц, г. Москва 1967 г.

14. Б. П. Никольский, Шульц М. М. «Химия», Ленинград 1972 г.

15. «Химический анализ» А.Я. Гурвич, г. Москва 1985 г.