Сравнительная характеристика стиральных порошков различных марок

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

 «ЭНГЕЛЬССКИЙ ПОЛИТЕХНИКУМ»

(ГАПОУ СО «Энгельсский политехникум»)

Проект на тему «Сравнительная характеристика качества стиральных порошков различных марок»

Выполнил: участник кружка

«Чудеса химии»

ГАПОУ СО «Энгельсский политехникум»

Джумшудов Тимур

Руководитель работы:

преподаватель Бардонова И.Ю.

2018 год

Введение

Современный ассортимент синтетических моющих средств весьма обширен. Подбор целесообразного состава синтетического моющего средства позволяет легко вырабатывать моющие препараты самого разнообразного назначения. Основную массу выпускаемых синтетических моющих средств составляют стиральные порошки. Стиральный порошок является наиболее распространенным и эффективным средством для стирки белья и одежды. Моющая способность - это комплексное свойство, определяющее способность моющего вещества или состава на его основе восстановить чистоту и белизну загрязненной поверхности. Она определяется природой и видом моющего вещества. На величину моющей способности влияют так же характер загрязнения, природа, структура материала и т. д. Для ее определения обычно применяют животные жиры, минеральные масла, сажу и силикаты, имитирующие уличную пыль.

Актуальность работы заключается в том, что физико - химические методы анализа являются основополагающими в вопросе выбора стирального порошка с заданными свойствами.

Стиральный порошок является наиболее распространенным и эффективным средством для стирки белья и одежды. Моющее действие их проявляется при довольно низких температурах по сравнению с мылом (40-50°С) и небольших концентрациях в растворе.

Достоинства стиральных порошков состоят в том, что они заменяют жировые мыла и не требуют для своего изготовления пищевых жиров, не образуют в жесткой воде нерастворимых солей Са и Mg и обладают моющим действием даже в кислой среде. Не создавая сильнощелочную среду при растворении в воде, они не ослабляют прочность шерстяных и шелковых тканей и не оказывают влияние на их окраску. Поэтому они пригодны для стирки изделий из натурального и искусственного шелка, шерсти, мехов, фетра и т. д. В результате хорошо сохраняется свежесть окраски и уменьшается износ тканей.

Легко дозируются, хорошо растворяются в воде при комнатной температуре, не требуют предварительного умягчения воды (в том числе и морской). Однако моющее действие одних синтетических моющих веществ бывает недостаточным.

Целью работы является изучение характеристик ассортимента и компонентов стирального порошка нескольких марок, а также проведение экспериментальной оценки их качества.

В соответствии с этим необходимо выполнить следующие задачи:

• изучить ассортимент  и характеристики компонентов стиральных порошков;
• экспериментально оценить качество стиральных порошков;
• провести сравнительный анализ качества порошков различных марок;

Практическая значимость работы заключается в том, чтобы на основе проведенных исследований можно было сделать правильный выбор синтетического моющего средства.

Основная часть

1. Теоретические основы - состояние изученности темы по литературным источникам                                                                            

1.1 Характеристика ассортимента СМС (стиральных порошков)

Стиральные порошки классифицируются по следующим признакам:

•  по способу стирки. Существуют порошки, предназначенные как исключительно для ручной, так и для машинной стирки. Обозначение порошков для машинной стирки так же может звучать как "автомат", если же порошок подходит для использования при любом виде стирки, то его обозначают как "универсал";

•  по температурному режиму. Существуют порошки, предназначенные для стирки при высокой температуре воды (80 – 90 °С), порошки отстирывающие при средней температуре (70 – 50 °С), и при низкой температуре (40°С и ниже).

•  профессиональные и обычные. Профессиональные стиральные порошки отличаются от обычных не только составом, но и количеством. Если стандартная упаковка стирального порошка весит 450-500 г, то порошки для профессиональной стирки упаковываются в полиэтиленовые мешки весом 20 кг.

•  по типу белья. Для цветного или белого белья (если на пачке стирального порошка написано  "колор", то такой порошок предназначен для стирки цветного белья без опасности закрашивания, а порошок с пометкой "био" чаще всего содержит отбеливатель или другие активные компоненты, наилучшим образом подходящие для возвращения чистоты белым тканям). Существуют специальные стиральные порошки, предназначенные для стирки какой-либо определенной ткани, например, шерсти или льна;

•  по структуре крупинок. Разные стиральные порошки имеют различную структуру крупинок. Сегодня существует два основных типа структур, отличающихся по целому ряду параметров. Первый – это привычный для нас с давних пор порошок, второй – порошок гранулированный. Гранулированный порошок отличается от обычного хорошей сыпучестью, а также более полной вымываемостью порошка из ткани. Кроме того, равномерно гранулированный порошок растворяется полностью, что практически невозможно для обычных порошков. Но, несмотря на эти явные достоинства, есть у гранулированных стиральных порошков и недостатки. Один из них – это наличие в неровно гранулированных порошках твердых гранул, которые почти не растворяются и трудно вымываются из белья;

•  для детского белья. Отдельной группой выносятся порошки для стирки детского белья, или белья людей, склонных к аллергическим реакциям. Так как обыкновенные порошки на основе синтетических средств плохо подходят для стирки такого белья, они не до конца вымываются из ткани, и способны вызывать у детей раздражение кожи, приводящее к всевозможным воспалительным процессам. Для страдающих аллергическими заболеваниями возможны дерматиты,  экземы, астма. Чтобы избежать этого были разработаны стиральные порошки, моющее действие которых обеспечивают не синтетические моющие средства, а мыла на натуральной жировой основе, не вызывающие раздражения кожи и аллергии [1].

1.2 Характеристика компонентов стирального порошка

Состав порошков. Характеристика компонентов

Поверхностно  - активные вещества (ПАВ) делятся на катионные, анионные и неионогенные. Молекулы катионных ПАВ в растворе образуют положительные заряженные ионы, анионных - отрицательно заряженные, а молекулы неионогенных ПАВ ионов не образуют.

Анионные ПАВ, ещё обозначаются А-ПАВ - самые агрессивные из поверхностно - активных веществ.

Задача ПАВ состоит в смачивании загрязненной ткани моющим раствором и ослаблении связи загрязнения и ткани. Более того, ПАВ должны удерживать удаленные частички грязи в растворе, препятствуя их повторному осаждению на ткань.

О наличии А-ПАВ в стиральном порошке можно судить по интенсивности пенообразования при стирке. Чем выше пена, тем выше концентрация А-ПАВ.

Неионные (неионогенные) ПАВ - поверхностно активные вещества, которые не диссоциируют (процесс, заключающийся в распаде молекул на несколько более простых частиц) в воде на ионы. Их растворимость обусловлена наличием в молекулах гидрофильных, эфирных и гидроксильных групп. Характерная особенность неионогенных ПАВ - малое пенообразование в водных растворах. Неионогенные ПАВ менее чувствительны к солям, обуславливающим жесткость воды, чем А-ПАВ, хорошо совместимы с другими ПАВ и часто включаются в состав моющих средств.

Катионные  (катионактивные) ПАВ — поверхностно-активные вещества, молекулы которых диссоциируют в водном растворе с образованием поверхностно-активного катиона с длинной гидрофильной цепью. К катионным ПАВ относятся амины и их соли, а также четвертичные аммониевые соединения. Катионные эмульгаторы менее эффективны, чем анионные, так как в меньшей степени снижают поверхностное натяжение, но они могут взаимодействовать, например, с клеточными белками бактерий, обусловливая бактерицидное действие.

Механизм действия ПАВ:

Молекулы ПАВ можно представить в виде головастиков. Головами они «цепляются» за воду, а хвостиками за жир. Когда ПАВ смешиваются с водой, его молекулы на поверхности обращены головками вниз, а их хвостики торчат из воды. Раздробив, таким образом, поверхность воды, эти молекулы значительно уменьшают эффект поверхностного натяжения, тем самым помогая воде проникнуть в ткань. Этими же хвостиками молекулы ПАВ захватывают попадающие им частицы жира.

     Фосфаты - соли и эфиры фосфорных кислот используются для связывания ионов кальция и магния. Фосфаты устраняют жесткость воды, усиливая тем самым действие ПАВ и повышая эффективность стирального порошка. Кроме этого, фосфаты обеспечивают мягкость тканей после стирки и защищают спираль стиральной машины от накипи. Учитывая перечисленные выше функции фосфатов, можно сказать, что они являются наиболее важными компонентами моющего средства. К сожалению, фосфаты вредят окружающей среде, попадая в естественные водоемы.

Наличие фосфатных добавок в порошках приводит к значительному усилению токсичных свойств А-ПАВ. Фосфаты способствуют накоплению этих веществ в волокнах тканей, из которых изготовлена одежда, усиливают проникновение ПАВ через кожу и приводят к усиленному обезжириванию кожных покровов и даже нарушению свойств крови. Сильнее всего удерживают А-ПАВ шерстяные, полушерстяные и хлопковые ткани. Причём даже 10-ти кратное полоскание в горячей воде полностью не освобождает от химикатов.

Альтернатива фосфатам – экологически безвредные цеолиты, микропористые тела, способные изобретательно поглощать вещества, размеры молекул которых меньше размеров микропор. Служит ионитом и катализатором (вещество, изменяющее скорость химической реакции с участником реакции и не входящее в состав конечных продуктов) для смягчения воды.

Фосфонат - органическое соединение фосфора. Оно редко применяется отдельно, обычно в сочетании с неорганическими соединениями. Фосфонаты в сочетании друг с другом или с цинком создают антикоррозионный эффект. Как правило, на эффективность фосфонатов влияет качество воды. Поскольку фосфонаты являются органическими соединениями, они не вырождаются в ортофосфаты и поэтому можно не опасаться появления осадка ортофосфата кальция.

Энзимы (ферменты) - органические вещества белковой природы, которые синтезируются в клетках и ускоряют протекающие в них реакции, то есть являются биокатализаторами. Энзимы абсолютно нетоксичны, вырабатываются микроорганизмами с соблюдением всех санитарно - гигиенических правил, так же являются основой биопорошка.

Стирку биопорошком проводят в два этапа.

Сначала бельё замачивают, чтобы энзимы «поработали» над пятнами; максимальная температура воды 42°С, после этой отметки энзимы погибают. У современных машин этот этап заложен в специальную программу - «биофазу».

На второй стадии можно стирать по привычной схеме иди даже прокипятить. Тогда в работу вступят другие компоненты, удаляющие жировые и масляные пятна.

Поликарбоксилаты - представляют собой органические водорастворимые соединения углерода (полимер). В безфосфатных моющих и чистящих средствах они обладают хорошей моющей и чистящей способностями. Вследствие хорошей способности к переносу частиц грязи, они одновременно уменьшают отложения и связанное с ними потемнение краски или осадки. В очистных сооружениях поликарбоксилаты оседают в активном иле и частично подвергаются биологическому разложению (под действием бактерий) и, таким образом, полностью выводятся из сточных вод.

Отбеливатели:

В состав порошков входит и фотоотбеливатель, который отбеливает при сушке на свету.

Настоящее отбеливание достигается за счёт входящего в состав порошка химического (кислородосодержащего) отбеливателя. Эффективно он работает при t = 60°С, потому что именно такая температура необходима для выделения активного кислорода - работающего химического агента. Для того чтобы порошок, содержащий химический отбеливатель мог работать и при более низких температурах в его состав вводят активатор (вещество, усиливающее воздействие катализатора на скорость химической реакции), что позволяет достичь нужного эффекта при t =20-40°С.

Ароматизаторы (отдушка) - вещества, которые используются для придания изделиям определённых запахов, они придают щелочному моющему раствору свежий, приятный аромат. Вследствие высокого содержания моющих веществ растительного происхождения щелочная основа моющего средства имеет резкий, скорее неприятный собственный запах [2].

         2. Экспериментальная часть

Экспериментальная оценка качества стирального порошка

       Используя физико-химические методы анализа, проведем оценку качества стирального порошка. В качестве испытуемых средств были выбраны четыре наименования синтетического моющего средства: «Миф морозная свежесть» (изготовитель компания «Проктер энд Гэмбл»), «Дени - сода Эффект» (изготовитель ОАО «Хенкель-ЭРА»), «Сарма» (изготовитель ЗАО «Невская косметика»), «Ас био+светокислород» (изготовитель компания «Проктер энд Гэмбл»).

      При выполнении экспериментальной части   работы использовались следующие показатели: органолептическая характеристика и определение концентрации водородных ионов.

2.1 Органолептическая характеристика СМС

Органолептическими методами оценивают внешний вид, цвет и запах СМС, внешнее оформление, упаковку, маркировку. По внешнему виду они должны быть однородными порошками или гранулами (не крупнее 3 мм в поперечнике) белого или светло-желтого цвета.

Органолептическая характеристика исследуемых синтетических моющих средств приведена в таблице 3.

Таблица 3 - Органолептическая характеристика синтетических моющих средств

Существенным потребительским свойством СМС является запах, который может передаваться отстирываемому изделию и в той или иной степени сохраняться в нем. Не допускаются запахи, связанные с недостаточной очисткой компонентов СМС, в частности запах нефтепродуктов. Допускается слабый запах парфюмерных отдушек, если они добавлялись в СМС.

К лабораторным показателям качества синтетических моющих средств относятся: рН водного (1%-ного) раствора, содержание основных моющих поверхностно-активных веществ (спирторастворимых), а также несульфированных соединений, содержание щелочных солей, влаги, оптических отбеливателей, карбоксиметилцеллюлозы и др. Пенообразующую способность нормируют лишь у некоторых (пеномоющих) СМС.

Основным показателем качества синтетическим моющих средств, характеризующим его потребительскую ценность, является содержание спирторастворимых поверхностно-активных веществ. Этот показатель равноценен содержанию жирных кислот в мыле и нормируется в нормативно-технической документации. В порошкообразных СМС определяют также качественное число, представляющее собой количество (в граммах) спирторастворимых активных моющих веществ в отдельной упаковке. Необходимость определения этого показателя обусловлено некоторыми колебаниями в насыпной массе порошка и его влажности. Качественное число гарантирует определенное количество активного моющего вещества в каждой отдельной упаковке.

Установлены определенные нормы содержания в СМС щелочных солей - триполифосфата (в пересчете на Р2О5 в %) и силиката натрия (в пересчете на SiO2 в %). Эти соли, как и другие минеральные вещества, входящие в состав СМС, влияют на зольность отстирываемой ткани.

Порошки СМС гидроскопичны, поэтому в них определяют содержание влаги, так как она влияет на величину качественного числа, хотя повышение влажности и не отражается на моющей способности СМС.

При оценке качества синтетических моющих средств учитывается содержание в них алкилоламидов, карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), перекисных и оптических отбеливателей и др. Эти компоненты и полезные добавки содержатся в СМС в небольших количествах, поэтому определение ограничивают положительными качественными реакциями на их присутствие в СМС.

В лабораторных условиях обращают основное внимание на физико-химические показатели, особенно на способность к пенообразованию, смачиванию, эмульгированию. Этими свойствами и определяется в основном моющая способность СМС. Наиболее часто и быстро моющую способность определяют лабораторными стирками в условиях, воспроизводящих практическую стирку, в бытовой машине ГОСТ 22567.15-95. Эффективность моющего действия оценивают по скорости и качеству отстирывания. Чем выше белизна отстирываемой ткани, тем выше моющее действие средства. Стандартный показатель моющей способности должен быть не ниже 85%.

        2.2 Метод определения концентрации водородных ионов стирального порошка

Метод определения концентрации водородных ионов стирального порошка регламентирован ГОСТом 22567.5-93 «Средства моющие синтетические и вещества поверхностно-активные». Сущность этого метода заключается в измерении при температуре 200С электродвижущей силы и гальванического элемента, погруженного в раствор синтетического моющего средства.

Для данного испытания были использованы следующие реактивы и приборы: рН-метр со стеклянным и каломельным электродами фирмы «Radelkis» типа ОР – 211/2, вид которого приведен на рисунке 1; весы аналитические 2-го класса точности; термометр ртутный стеклянный лабораторный с пределом измерения от 0 до 500С, с ценой деления 0,50С; стакан химический из нейтрального стекла, вместимостью 100мл; фиксаналы для приготовления буферных растворов; вода дистиллированная свежепрокипяченая, с рН 6,2 – 7,2 при температуре 200С. Для проведения исследования приготовили растворы с массовой долей 1% исследуемого вещества, растворенного в дистиллированной воде. Для этого взяли 1 г. стирального порошка и растворили в 99 мл дистиллированной воды при температуре 35 – 450С в течение 15 – 20 минут. Затем тщательно перемешиваем до полного растворения гранул порошка и оставляем остывать до комнатной температуры. В это время рН – метр калибруют в соответствии с инструкциями изготовителя, используя два стандартных буферных раствора:

- натрий тетраборнокислый (Na2B4O7 10H3O), рН=9,18;

- калий фосфорнокислый (KH3PO4), рН=6,86.

Рисунок 1 - pH - метр фирмы «Radelkis» типа ОР – 211/2

Последовательность работы на рН - метре

Нажимаем кнопку, проверяем настройку и калибровку растворов рН – метра. После калибровки прибора электроды промываем дистиллированной водой. Приготовленные растворы перенесли в химические стаканы, вместимостью 100 мл и опустили в них электроды, предварительно промытые дистиллированной водой. После того, как показания рН – метра были стабилизированы в течение 1 минуты, сняли показания. За результат исследования приняли среднеарифметическое двух параллельных определений на одном и том же приборе.   [9].

Таблица 4 – Результаты испытаний образцов синтетических моющих средств

Выводы

В соответствии со стандартом показатель концентрации водородных ионов нормируется в пределах 7,5 – 11,5. Следовательно, все четыре результата соответствуют нормам ГОСТа 25644-96.

Самый низкий показатель у порошка «Ас» - 10,08, но даже и он достаточно высок, поэтому не стоит использовать ни один из этих порошков для стирки тонких тканей. Эти порошки предназначены для стирки льняных и хлопчатобумажных тканей.