Муниципальное общеобразовательное учреждение
Средняя общеобразовательная школа № 11
Белоглинского района Краснодарского края
На конкурс
Исследование моющих синтетических средств, их влияние на окружающую среду.
Выполнили:
учащаяся 10 класса
Алексеева Екатерина
Руководитель:
Акмайкина Е.П.
2009 год
Оглавление
Введение 1
Компоненты СМС и их назначение. 2
методики исследования некоторых свойств СМС. 4
заключение 7
библиографический список 8
Введение
Стирка — это физико-химический процесс, при котором действуют химические факторы (за счет применения моющих средств), механические факторы (ручное или машинное воздействие на ткань), температура и время. Целью исследований ученых является усиление в этом процессе влияния химического фактора и уменьшение доли других факторов — температуры и времени, а также снижение экономических затрат и сбережение здоровья человека за счет выбора оптимального моющего средства.
Синтетические моющие средства (СМС) — это композиции, в состав которых входят различные органические и неорганические химические соединения. Сочетание компонентов позволяет получать синтетические моющие средства с разнообразными свойствами.
Ассортимент СМС, используемых в быту и технике, исключительно разнообразен, и каждый производитель рекламирует свой товар как самый лучший.
Цель нашей работы — проверить, насколько рекламные сообщения соответствуют истине, выявить самое качественное, безопасное и экономически выгодное СМС из тех, что продаются в селе Белая Глина.
На первом этапе работы мы выяснили у продавцов – консультантов магазина «Магнит» какие СМС пользуются спросом у покупателей и по информации на упаковках был установлен химический состав выбранных нами самых употребляемых СМС и по литературным источникам определено назначение каждого компонента. Данные систематизированы в виде таблицы.
Таблица 1
На втором этапе были определены некоторые характеристики моющих средств — рН с помощью универсальной индикаторной бумаги и на¬сыпная плотность, рассчитано число машинных и ручных стирок в соответствии с рекомендациями на упаковке и стоимость каждой стирки.
На третьем этапе проведен эксперимент по удалению пятен различного происхождения с хлопчатобумажной ткани. Результаты работы представлены в виде таблиц.
Компоненты СМС и их назначение.
Основу СМС составляют ПАВ — органические вещества, содержащие в молекулах одно¬временно две противоположные по свойствам группы: полярную (—СООН, —СООNа, —SО3N, —SО3Nа, —ОН и др.) и неполярную (углеводородные радикалы, состоящие из 10—18 углеродных атомов). Полярные (гидрофильные) группы легко растворяются в воде, а неполярные (гидрофобные) отталкиваются от нее. Поэтому молекулы ПАВ на пограничной поверхности (например, на границе вода — воздух, вода — масло, вода — уголь и т. д.) располагаются в определенном порядке: гидрофильные группы направлены в воду и растворены в ней, а гидрофобные выталкиваются из нее. В результате вся поверхность воды покрывается своеобразным «частоколом» из молекул ПАВ, образующих слой толщиной около 0,1 нм. Такая водная поверхность обладает более низкой энергией, что связано с понижением поверхностного натяжения воды. Поверхностное натяжение сильно затрудняет процесс мытья и стирки, так как препятствует быстрому и полному смачиванию текстильных волокон или других загрязненных поверхностей. Таким образом, уменьшая поверхностное натяжение воды, мы увеличиваем ее смачивающую способность. Поэтому главная задача всех ПАВ — понижать поверхностное натяжение жидкости, главным образом воды, в которой они растворены.
Молекулы ПАВ адсорбируются на поверхности ткани и на загрязняющих ее частицах (жировые пятна, сажа и т. д.) и проникают в зазоры между ними.
Действие ПАВ при стирке схематически представлено на рисунке.
Полностью покрытая такими молекулами частица отделяется от поверхности ткани и в виде эмульсии или суспензии уходит в раствор. ПАВ — хорошие пенообразователи и стабилизаторы эмульсии. Пене принадлежит важная роль: загрязненные частицы, прилипая к ее пузырькам, удаляются вместе с ней из моющего раствора.
В настоящее время известно много различных ПАВ, входящих в состав СМС. По характеру гидрофильных и гидрофобных групп ПАВ можно разделить на три основных класса: анионактивные, катионоактивные и неионогенные.
Анионактивные вещества при растворении в воде диссоциируют на длинноцепочные анионы (они обеспечивают поверхностную активность раствора) и катионы, которые влияют на растворимость этих веществ в воде. Они окружают частицы жирной грязи как бы частоколом, причем отрицательные группы молекул направлены не к частицам грязи, а от них. Образующиеся при этом мицеллы отталкиваются друг от друга и переходят в моющий раствор, распределяясь по всему его объему.
Катионоактивные вещества при растворении в воде также диссоциируют на ионы, но носите¬лем поверхностно-активных свойств является крупный катион.
Неионогенные вещества в водных растворах не диссоциируют на ионы, но их поверхностная активность создается самими электронейтральными молекулами, содержащими гидрофильные функциональные группы. Преимущество неионогенных ПАВ состоит в том, что они не образуют обильной пены и поэтому удобны для применения в стиральных машинах, кроме того, они меньше загрязняют окружающую среду и пригодны для использования в жесткой воде.
Все СМС, в состав которых входят перечисленные выше ПАВ, хорошо моют в жесткой воде, так как образующиеся их кальциевые или ма¬гниевые соли являются растворимыми.
ПАВ небезопасны для окружающей среды. При попадании в воду природных водоемов они снижают поверхностное натяжение воды, образуют пену, препятствуют нормальному развитию фитопланктона, водорослей и других организмов.
Полифосфаты. Современные СМС содержат 20 — 50% полифосфатов. Эти вещества прочно связывают ионы металлов, что важно для предотвращения накипи и устранения серого налета на белье, который обусловлен образованием труднорастворимых солей. Кроме того, полифосфаты усиливают действие ПАВ. Адсорбируясь на волокнах, молекулы полифосфатов отталкивают частички грязи с поверхности ткани и вследствие электростатического отталкивания способствуют их распределению в моющем растворе. Однако они имеют существенный недостаток — загрязняют окружающую среду. Продукты гидролиза полифосфатов накапливаются в сточных водах, а поскольку фосфор — необходимый элемент питания растений, то создается нежелательная концентрация этих питательных веществ, что приводит к бурному росту водорос¬лей в природных водоемах. Согласно составу изучаемых нами смс наибольшее содержание содержание фосфаты в порошках ариель и тайд (около 30 %), а на упаковках порошков МИФ и ДОСЯ данная информация отсутствует.
Энзимы. Обычные моющие средства эмульгируют только жиры и присутствующие на них частицы грязи, а белковые вещества остатков пищи и крови при этом не удаляются. Более того, в горячей воде они вообще не растворяются. Для устранения подобных загрязнений в СМС добавляют ферменты (энзимы) — аналоги природных ферментов, например таких, которые содержатся в желудке у человека. Для разрушения белковых загрязнений необходимы ферменты класса протеаз (от англ. protein— белок). Но большинство известных протеаз разлагаются в щелочной среде моющего раствора и не выдерживают высокой температуры при стирке, поэтому для СМС, содержащих энзимы, рекомендована температура стирки не выше 35 — 40°. Если на ткани нет белковых или жировых пятен, то совершенно не обязательно покупать дорогостоящие СМС с биодобавками. Порошки с биодобавками опасны для шелка и шерсти, так как эти ткани образованы белковыми веществами и могут медленно разрушаться ферментами.
Отбеливатели. Отбеливатели делятся на химические, разрушающие особо упорные загряз¬нения чаще всего окислением, и оптические, не действующие на загрязнения, но обладающие свойством светиться под действием обычного или ультрафиолетового света. Оптические отбеливатели поглощают свет в ультрафиолетовой, невидимой глазу части, и излучают его в видимой — синей, что придает белью дополнительную белизну и яркость.
В современные СМС чаще всего добавляют перборат натрия NаВО2 • Н2О2 • ЗН2О, который обладает также антисептическим действием, так как при его гидролизе образуется гидроксид натрия, вызывающий осаждение клеточных белков.
Полимеры. Эти вещества в составе СМС ча¬ще всего представлены карбоксиметилцеллюлозой. Они способны предотвращать ресорбцию — повторное оседание частиц грязи на ткань. Молекулы полимеров адсорбируются на грязи и очищенной ткани, препятствуя укрупнению частиц и оседанию их на поверхности. В результате частицы грязи стабилизируются в растворе и удаляются вместе с ним.
Силикаты, в том числе цеолиты.
Силикаты натрия и калия вводятся в состав порошка для дополнительной защиты стираль¬ных машин от коррозии и как буферные вещества, благодаря которым рН растворов моющих средств практически не меняется при разбавлении водой и растворении загрязнений, имеющих кислую или щелочную реакцию.
Силикаты, карбонаты и бикарбонаты натрия небезопасны для окружающей среды. Они на¬рушают рН природной воды и почвы (природная вода на планете характеризуется определенным значением рН — болотная — 4, дожде¬вая — 6, морская — 8,1), так как представляют собой буферные щелочные смеси с рН 10—12. При гидролизе этих соединений также образуется гидроксид натрия, вызывающий денатурацию белка.
Цеолиты — алюмосиликаты щелочных или щелочноземельных металлов отличаются строго регулярной структурой пор, если из пор удалить воду, они могут быть заполнены другими веществами.
Поликарбоксилаты вводятся в состав порошка как дополнительная защита от коррозии, физиологически инертны.
Сульфат натрия (Nа2S04) при содержании в составе СМС от 5 до 20% придает порошкам сыпучесть, предотвращает слеживаемость.
Отдушки добавляют практически во все СМС для придания им приятного запаха.
методики исследования некоторых свойств СМС.
Определение насыпной плотности СМС (определяется именно такая плотность в соот¬ветствии с рекомендациями по применению СМС): мерным цилиндром отмеряется 20 мл средства и взвешивается на весах, по формуле р = m /V рассчитывается плотность. Измерения проводятся 3 раза, определяется среднее арифметическое значение.
Таблица 2
2.Определение рН раствора моющего средства: готовится раствор моющего средства из расчета норматива, приведенного на упаковке, на 0,1 л раствора. Измерение проводится с помощью рН-метра 3 раза, рассчитывается среднее значение.
Таблица3
3.Определение моющей способности средства: образцы тканей с нанесенными на них загрязнениями различных типов погружаются в раствор моющего средства на 3 ч для замачивания, затем проводится стирка, полоскание, сушка и проверка качества
удаления пятен. Было исследовано 8 видов загрязнений: растительное
масло, яичный белок, сырая свекла, томатный сок, майонез, кофе, блеск для губ, бриллиантовый зеленый.
Оценка СМС в баллах по этому показателю соответствует числу результативных опытов по удалению различных загрязнений. Например, «Ariel» отстирывает все виды загрязнений и получает 8 баллов, «DOSIA» — 6 и получает 6 баллов.
Таблица 4
4. Расчеты количества ручных и машинных стирок в соответствии с нормами расхода, указанными в инструкции на упаковке на 10 л раствора при замачивании и ручной стирке и 24 —30 л — при машинной стирке. Например, по рекомендации на упаковке СМС «ариель», требуется 106 мл на 10 л воды, следовательно, 450-граммовой упаковки хватит на 450 : 106 : 0,885= 4,9 стирок. Стоимость одной стирки рассчитывается как частное от деления цены порошка на количество стирок, например, 45, 70 р : 4,9 = 9,36р такова стоимость одной ручной стирки порош¬ком «ARIEL».
Стоимость машинной стирки: 450 р : 212 : 0,885 = 3 стирки.
45, 70 рублей : 3 стирки = 15, 23 рубля стоит одна машинная стирка.
TIDE: количество ручных стирок 106 мл на 10 л воды, следовательно, 450-граммовой упаковки хватит на 450 : 75 гр = 6 стирок. Стоимость одной стирки рассчитывается как частное от деления цены порошка на количество стирок, например, 41,90 р : 6 = 7 р такова стоимость одной ручной
Стоимость машинной стирки: 450 р : 150 гр = 3 стирки.
41,90 рублей : 3 стирки = 14 рубля стоит одна машинная стирка.
МИФ: количество ручных стирок: 400 гр : 95гр = 4,2 стирки
Стоимость: 25,90 рублей : 4,2 стирки = 6 рублей
Количество машинная стирка: количество: 400 грамм : 170 гр= 2, 35 стирки
Стоимость: 25, 90 рублей : 2,35 = 11, 02 рублей стоимость машинной стирки.
DOSIA: количество ручных стирок : 440 гр : 76 = 5, 78 стирки
Стоимость ручной стирки: 23, 90 : 5, 78= 4,13 рубля
Количество машинных стирок : 440 гр : 155гр = 2,83 стирки
Стоимость: 2 3,90 : 2, 83 = 8, 6 рубля.
Заключение
Лучшей моющей способностью об¬ладают СМС «МИФ »( 8 баллов) и «TIDE» (8 баллов), с их помо¬щью удаляются все виды загрязнений, но при-менение этих, а также СМС «ARIEL» и «DOSIA», требует осторожности из-за высокого уровня рН ( 9-10 ), при ручной стирке — использования резиновых перчаток и защитных кремов для рук, По соотношению цены и качества, мы отдали предпочтение смс «миф», так как он наиболее экономичен (его насыпная плотность меньше чем насыпная плотность «TIDE», а значит, его хватит на большее количество стирок при низкой цене.).
Что касается СМС «ARIEL» ( 7 баллов), то при высокой цене (15, 23 рубля за одну машинную стирку) это средство плохо справилось с удалением пятна от бриллиантового зеленого.
СМС «DOSIA» несмотря на самую низкую цену ручной и машинной стирки имеет высокую насыпную плотность, а это говорит о его неэкономичности.
Однако, следует заметить, что все порошки справились с наиболее распространенными загрязнениями, следовательно, если вы не испачкались бриллиантовым зеленым или томатным соком, то вам совсем необязательно покупать дорогие СМС, можно отдать предпочтение более дешевым средствам.
Библиографический список
1. Артеменко А.И. Органическая химия и человек. — М, 2002.
2. Граусман О.М. Химические материалы, красители и моющие средства: Учеб. для техникумов. — М., 1985.
3. Егоров А.С., Иванченко Н.М., Шацкая К.П. Химия внутри нас. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2004.
4. Паршикова В. Н. Товароведение и экспертиза бытовых химических товаров: Учеб. пособие. — М., 2005.
5. Поллер 3. Химия на пути в третье тысячелетие. — М., 1987.
6. Химический энциклопедический словарь. — М, 1983.
7. Шпаковская Т.Л., Петров А.В. Маленькие се¬креты большой стирки. — М.: Химия, 1989.
8. журнал «Школа и производство»
