Моющие средства - вещества или смеси веществ, применяемые в водных растворах для очистки (отмывки) поверхности твёрдых тел от загрязнений.
К моющим средствам относятся многокомпонентные смеси синтетических моющих (мылоподобных) веществ и различных вспомогательных составляющих (минеральных солей, органических добавок и др.) - так называемых синтетических моющих средств, все виды товарного жирового мыла, ряд продуктов природного происхождения (например, сапонины, жёлчь).
Теория моющего действия, разработанная академиком П.А. Ребиндером, рассматривает сложный комплекс различных процессов.
Согласно этой теории моющие средства должны быть высоко поверхностно-активными веществами (ПАВами), эмульгаторами гидрофильной природы. Поверхностное натяжение моющего раствора должно быть почти вдвое ниже, чем у воды.
ПАВы
Что такое ПАВ?
Поверхностно-активные вещества – это химические соединения, способные накапливаться на поверхности соприкосновения двух тел или двух термодинамических фаз (называемых поверхностью раздела фаз ), и вызывающие снижение поверхностного натяжения веществ, образующих эти фазы.
На межфазной поверхности поверхностно-активные вещества образуют слой повышенной концентрации - адсорбционный слой .
Строение ПАВ
Строго говоря, очень многие вещества при соответствующих условиях могут проявить поверхностную активность, т. е. адсорбироваться под действием межмолекулярных сил на той или иной поверхности, понижая её свободную энергию.
Однако поверхностно-активными обычно называются лишь те вещества, присутствие которых в растворах уже при весьма малых концентрациях (десятые и сотые доли %) приводит к резкому снижению поверхностного натяжения вещества этих растворов.
Как правило, такие вещества имеют дифильное строение молекул.
Слово дифильный можно перевести как «двояколюбящий» (от philéo - люблю). Или, выражаясь по-русски, дифильными можно назвать молекулы, имеющие сродство к веществам с разной природой.
Например, вода и масло почти не взаимодействуют друг с другом. Если их смешать в одной ёмкости, то такая смесь через некоторое время расслоится. Вода, как более тяжёлая, окажется внизу ёмкости, а масло соберётся в верхней её части.
Молекулы воды взаимодействуют друг с другом при помощи ориентационных сил, а молекулы масла – при помощи дисперсионных сил. Таким образом, при встрече вода и масло проявляют друг к другу безразличие.
В молекулах дифильных веществ одновременно присутствуют как полярные (гидрофильные) группы, так и неполярные (гидрофобные).
Примером полярных групп могут служить: –OH, -COOH, -NO2, -NH2, -CN, -OSO3 и т.д. Неполярной частью молекулы обычно являются углеводородные радикалы.
К ПАВам относятся карбоновые кислоты, их соли, спирты, амины, сульфокислоты и другие вещества.
Самым распространённым примером веществ с дифильной структурой являются мыла – натриевые и калиевые соли высших жирных кислот:
CH3 (CH2 )n COONa.
Работа ПАВ в моющих средствах
Дифильные вещества обладают замечательным качеством. Они являются своего рода «мостиками», при помощи которых становится возможным взаимодействие фаз, до этого «игнорировавших» друг друга.
Действие таких веществ проявляется на поверхности соприкасающихся фаз и приводит к ативности сами вещества фаз, которые до этого момента не взаимодействовали.
Благодаря своим качествам ПАВы могут использоваться в составах моющих средств или стабилизаторов эмульсий.
В моющих средствах ПАВы работают следующим образом.
Молекула ПАВ – это дифильная молекула, имеющая в своём составе, как полярные (гидрофильные) группы, так и неполярные (гидрофобные).
Таким образом, своим гидрофобным хвостом она может взаимодействовать с молекулами загрязнения, а при помощи своей полярной группы связывается с полярной молекулой воды.
Одновременно с этим молекулы ПАВ внедряются в поверхностный слой загрязнения и понижают силы взаимного притяжения между молекулами загрязнения.
Говоря по-другому, молекулы ПАВ положительно адсорбируются в поверхностном слое загрязнения и снижают поверхностное натяжение взаимодействующих фаз. Это, в свою очередь, облегчает возможность отрыва отдельных кусочков загрязнения от основной его массы. Оторванные части загрязнения уносятся водой.
Фазы моющего действия
Моющее действие - совокупность физико-химических процессов, приводящих к очистке поверхности твёрдых тел от загрязнений.
Согласно представлениям П. А. Ребиндера, комплекс «моющего действия» включает:
- Смачивание,
- Эмульгирование, и
- стабилизацию.
Смачивание
Смачивание – первая фаза моющего действия.
Входе смачивания происходит повышение смачиваемости очищаемой твёрдой поверхности моющей жидкостью.
Смачиваемость – это характеристика взаимодействия молекул жидкости с молекулами твёрдого тела (например, загрязнения).
Смачивание произойдёт, если сила притяжения между молекулами жидкости и молекулами твёрдого вещества окажется больше, чем аналогичная сила между самими молекулами жидкости.
В этом случае жидкость растечётся по поверхности, покрывая её. В этом случае говорят, что твёрдое тело смачивается жидкостью.
Если же притяжение между самими молекулами жидкости больше, чем между молекулами этой жидкости и молекулами твёрдого тела, то смачивание не произойдёт. Жидкость будет скатываться с поверхности тела. Поговорка «как с гуся вода», как раз на эту тему.
Загрязнения очень часто имеют жирную (гидрофобную) природу и поэтому не смачиваются водой. Но добавление в воду ПАВа уменьшает поверхностное натяжение воды и увеличивает её смачивающую способность.
Таким образом, при помощи добавления ПАВа в воду возникает взаимодействие молекул раствора моющего средства и молекул загрязнения.
В ходе смачивания происходит, расчленение крупных частиц загрязнения на более мелкие части (диспергирование ) и отрыв этих частиц от очищаемой поверхности.
Попадая в раствор моющего средства, частички загрязнения продолжают распадаться на ещё более мелкие образования. Этот процесс измельчения называется пептизацией . Таким образом, загрязнение переходит в дисперсную фазу.
Эмульгирование
Перешедшие в моющий раствор частички загрязнения эмульгируются , т.е. обвалакиваются молекулами ПАВа. В результате обволакивания образуются так называемые мицеллы.
Мицеллы (уменьшительное от лат. mica - частица, крупинка) - частицы в коллоидных системах, состоящие из нерастворимого в данной среде ядра очень малого размера, окруженного стабилизирующей оболочкой адсорбированных ионов и молекул растворителя.
Если ядро мицеллы представляют собой частичку вещества жирной (гидрофобной) природы, то дифильные молекулы ПАВа окружив её, будут сориентированы следующим образом: углеводородные (гидрофобные) концы молекул ПАВа будут обращены к частичке загрязнения, а полярные (гидрофильные) части будут ориентированы вовне, т.е. смогут взаимодействовать с молекулами воды. В результате станет возможным растворение образовавшихся мицелл в водной среде растворителя. Такой процесс растворения называется солюблизацией.
Солюблизация – это коллоидное растворение, происходящее через образование коллоидных мицел. Оно становится возможным только благодаря присутствию в растворе дифильных молекул ПАВа. Изначально растворяемые частицы загрязнения не имели сродства к растворителю и не могли быть растворены в нём.
При попадении в растворы ПАВ газа (в быту - воздуха) образуется пена. Пена является гетерогенной системой (газ в жидкости), в которой пузырьки газа разделены прослойками жидкости. Частицы загрязнения могут располагаться между пузырьками воздуха и выносится на поверхность раствора.
Стабилизация
В моющем процессе одновременно существуют два явления, а именно: отделение загрязнения от поверхности, которую мы хотим очистить и повторное его осаждение на эту поверхность. Следовательно, важно, чтобы моющее средство не только эффективно удаляло загрязнения с поверхности, например, ткани, но и удерживало их в растворе, препятствуя их повторному осаждению.
То есть, моющее средство должно обладать стабилизирующим действием , препятствующим повторному осаждению загрязнений на отмытую поверхность.
Это вызывает необходимость вводить в состав моющих средств специальные защитные коллоиды, в частности, карбоксиметилцеллюлозу, сульфатцеллюлозу, производные крахмала, этансульфонат целлюлозы и пр.
Эти вещества осуществляют стабилизацию загрязнений в виде высокодисперсной фазы - мельчайших капелек или твёрдых частиц, равномерно распределённых в моющем растворе.
Классификация моющих веществ
Моющие вещества, как и ПАВы, делятся на два основных класса:
- ионогенные вещества, диссоциирующие в воде на ионы, и
- неионогенные - не подверженные электролитической диссоциации
Ионогенные моющие вещества
Ионогенные моющие вещества, в свою очередь, могут быть:
- анионактивными, если поверхностно-активные ионы несут отрицательный заряд,
- катионактивными, если поверхностно-активны положительно заряженные ионы и
- амфотерными или амфолитными, если поверхностно-активные ионы имеют отрицательный заряд в щелочной среде и положительный - в кислой.
Анионактивные моющие вещества получили наиболее широкое распространение. На их основе получают все жировые мыла и большинство синтетических моющих средств.
Для производства товарных жировых мыл служат главным образом натриевые или калиевые соли высших жирных кислот, изготавливаемые из растительных масел и животных жиров.
Важнейшие представители синтетических анионактивных моющих веществ - соли сульфокислот и кислых сульфоэфиров (алкилсульфонаты, алкиларилсульфонаты, алкилсульфаты) и сульфированные жиры, масла и жирные кислоты.
Другие анионактивные моющие вещества выпускаются в относительно малых количествах.
Катионактивные и амфотерные вещества составляют лишь несколько процентов в общем объёме производства моющих веществ и имеют ограниченное хозяйственное значение.
Из катионактивных веществ наиболее важны соли четвертичных аммониевых и пиридиниевых оснований, обладающие бактерицидным действием.
В молекулах амфотерных веществ находятся как основные (обычно аминогруппы), так и кислотные (карбоксильные, сульфоновые или сульфоэфирные) группы.
Неионогенные моющие вещества
Неионогенные моющие вещества, входящие в состав некоторых моющих средств, занимают 2-е место после анионактивных по объёму промышленного производства.
Большинство неионогенных веществ - полиоксиэтиленовые (полигликолевые) эфиры различных органических кислот, спиртов, алкилфенолов и алкилнафтолов, полиоксиэтиленовые производные алифатических аминов и амидов, меркаптанов и т. д.
Вещества, входящие в состав моющих средств.
Синтетические моющие средства обязательно содержат ряд вспомогательных веществ, улучшающих их моющую способность.
В состав моющих композиций для стирки включают:
- щелочные соли слабых неорганических кислот (карбонат и бикарбонат натрия, силикаты натрия, фосфаты различного состава),
- нейтральные соли (сульфат, хлорид натрия),
- соли перекисных кислот, обладающие отбеливающими и дезинфицирующими свойствами (перборат и перкарбонаты натрия).
Важную роль играют органические компоненты моющих средств:
- карбоксиметилцеллюлоза, предотвращающая ресорбцию - повторное отложение загрязнений из моющего раствора на отмытую поверхность;
- оптические отбеливатели (красители), применяемые для устранения жёлтого оттенка неокрашенных тканей;
- так называемые гидротропы, увеличивающие растворимость и ускоряющие растворение моющих веществ в воде.
Некоторые моющие вещества содержат:
- ферменты, обеспечивающие удаление нерастворимых белковых загрязнений,
- органические бактерициды (гексахлорофен, трихлоркарбанилид и др.),
- стабилизаторы пены (например, алкилоламиды) или пеногасители;
- во многие моющие вещества добавляют душистые вещества (отдушки).
Рецептурный состав моющих веществ определяется их назначением, экономическими и санитарно-гигиеническими требованиями.
Виды моющих средств
Различают синтетические моющие средства:
- для стирки,
- мытья посуды и домашней утвари,
- туалетные,
- промышленного назначения и др.
Моющие средства для стирки можно разделить на группы:
- средства для шерстяных и шёлковых тканей,
- хлопчатобумажных и льняных тканей,
- универсальные средства для тканей разных типов, в том числе из химических волокон,
- для стирки сильно загрязнённых изделий из грубых тканей.
Влияние моющих средств на окружающую среду.
В последние несколько десятилетий постоянно росло потребление синтетических моющих средств и соответственно происходило сокращение потребления мыла.
Это обстоятельство породило важную проблему - проблему очистки сточных вод.
Дело в том, что многие синтетические моющие средства, в отличие от мыл, не подвержены естественному биохимическому разложению и не задерживаются фильтрующими установками, и это приводит не только к загрязнению рек и других водоёмов, но и к проникновению ПАВ в источники питьевой воды, что непосредственно влияет на здоровье человека..
Биохимическим разложением называется разложение органических веществ под действием ферментов, производимых бактериями и другими микроорганизмами.
Биоразложение протекает очень медленно, конечными продуктами его являются вода и диоксид углерода.
Для массового производства и потребления моющих средств необходимо применять такие ПАВ и другие моющие вещества, которые были бы подвержены сравнительно быстрому их распаду.
В настоящее время приняты законы, разрешающие производство и применение ПАВ для моющих средств, биоразлагаемых не менее чем на 80%.
Биоразлагаемость некоторых ПАВов.
Хорошей биоразлагаемостью (на 80-90%) обладают алкилбензолсульфонаты с неразветвлённой алкильной цепью (С10 -С14). Она увеличивается при добавлении в раствор глюкозы.
Биоразлагаемость алкилсульфонатов, полученных из нормальных парафинов, достигает 98%, олефинсульфонатов – 90-95%, у алкилсульфатов (С10-С18) – 97,9%.
Неиногенные ПАВ разлагаются легче, чем анионактивные, но их биоразлагаемость понижается с увеличением числа присоединённых групп этиленоксида и разветвлённости гидрофобной части молекулы.
Сульфаты неионогенных ПАВ, полученных на основе прямоцепочных жирных спиртов, легко разлагаются, и длина этиленоксидной цепи не влияет на степень и скорость разложения.
Разные подходы в защите окружающей среды
По данным ряда исследователей, для защиты окружающей среды при производстве и употреблении моющих средств наиболее рациональным путём является замена алкилбензолсульфонатов алкилсульфатами и алкилсульфонатами, а также применение натуральных жирных кислот и их производных, кукурузного крахмала и других, биоразлагаемость которых является стопроцентной.
Наличие моющих средств в сточных водах вызывает обильное пенообразование за счёт остаточных ПАВ, фосфатов и других компонентов моющих средств, что затрудняет биологическую очистку.
Но существует и другой подход, заключающийся в том, что введение в действие эффективных методов очистки сточных вод экономически целесообразнее, чем замена плохоразлагающихся компонентов моющих средств другими, менее эффективными в моющем действии.
Мы пользуемся стиральными порошками и не задумываемся о том, они могут нанести вред экологии, что вода с растворенным в ней стиральным порошком после стирки попадает в наши водоемы - моря, реки и озера. В естественную среду проникают чужеродные вещества, которые медленно, год за годом, меняют всю экологию, нанося ей непоправимый вред.
Сначала меняется качество воды, потом биомасса, страдают рыбы и животные, живущие в воде. Мы поливаем почву этой водой - меняется химический состав выращенных овощей и фруктов. Козы и коровы пьют воду из реки - и вот мясо и молоко становятся вредными для здоровья людей.
Химические вещества синтетических стиральных порошков вредны для экологии и наносят существенный вред природе.
Следующие компоненты стиральных порошков наиболее сильно влияют на экологию и приносят ей существенный вред:
- фосфаты;
- поверхностно-активные вещества;
- отбеливатели;
- генно-модифицированные организмы;
- ароматизаторы и отдушки.
Вред экологии от поверхностно-активных веществ
В состав синтетических стиральных порошков входят поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые обладают свойством понижать поверхностное натяжение воды.
В результате использования стиральных порошков загрязненная вода попадает в моря и реки.
ПАВ в сочетании с фосфатами, отбеливающими веществами, такими как пербораты, ароматизаторами и другими токсичными компонентами стиральных порошков образуют смесь, опасную для обитателей рек и морей.
ПАВ обычно состоят из нескольких видов поверхностно-активных агентов и связывающих центров. Эти активные вещества из стиральных порошков связываются с частицами различных веществ, растворенных в воде. В частности, связывающие компоненты вступают в реакцию с ионами магния и кальция, меняя естественный химический состав воды. Вследствие этих процессов снижается жесткость воды.
Попадая в большом количестве в водоемы, ПАВ нарушают экологическое равновесие и приносят вред водной среде.
ПАВ используют не только в производстве стиральных порошков, но и в других отраслях промышленности. Однако более половины всех производимых ПАВ входят в состав стиральных порошков и других моющих средств. Накапливаясь в водоемах, ПАВ наносят непоправимый вред экологии. Отдаленные последствия бесконтрольного попадания ПАВ в водоемы будут приводить к ухудшению качества воды и, как следствие, к ухудшению здоровья населения.
Влияние стиральных порошков с фосфатами на экологию
Повсеместное использование фосфатов наносит вред окружающей среде. Вода со стиральным порошком после стирки попадает в реки и озера, иногда минуя очистные сооружения.
Но даже современные городские очистные сооружения оставляют в воде значительную часть фосфатов.
В водоемах, перенасыщенных фосфором, начинается неконтролируемый процесс роста биологической продуктивности. Это проявляется в цветении воды и размножении цианобактерий, продуцирующих токсины. Такого рода токсины вызывают нехватку кислорода, мор рыбы, отравление людей и животных.
Большое количество биомассы в верхнем слое воды не пропускает солнечный свет на глубину.
Рыбы и животные, которые питаются донными растениями, постепенно исчезают.
В грунте пострадавшего водоема происходит разложение отмерших организмов без доступа кислорода с выделением ядов:
- фенола;
- сероводорода;
- метана.
Экосистема водоема трансформируется, гибнет большая часть флоры и фауны, воду больше нельзя пить и использовать в быту.
Озера, пострадавшие от фосфатов, превращаются в болота.
От глобальной катастрофы Россию спасают долгие холодные зимы. При низких температурах рост вредных для экологии водорослей и бактерий замедляется или временно прекращается. Однако, если не остановить повсеместное попадание стирального порошка в водоемы, вред экологии достигнет катастрофического уровня.
В странах ЕС с 2010 года введены ограничения на использование фосфатов в стиральных порошках для защиты водоемов от загрязнения.
Разрешено добавлять не более 0,5 г фосфора на один цикл стирки.
Как снизить вред экологии от стиральных порошков
В настоящее время большинство ПАВ в стиральных порошках являются продуктами химического синтеза. Но возможно получение ПАВ из растительных компонентов.
Такие ингредиенты стиральных порошков биоразлагаемы, они не наносят вреда экологии.
Фосфаты в стиральных порошках можно заменить на минеральные вещества, которые улучшают качество стирки и не вредят экологии. К ним относится, например, дисиликат натрия - природный минерал, который присутствует в земной коре в большом количестве. Он смягчает воду для стирки и защищает стиральную машину от накипи. Стиральные порошки, безопасные для экологии, могут содержать более 50 процентов дисиликата натрия.
Другой природный минерал вулканического происхождения - цеолит. В составе стирального порошка цеолит способствует механическому очищению белья от загрязнений, не нанося вреда экологии.
В состав стиральных порошков, не наносящих вреда экологии, иногда входят энзимы. Энзимы — это известные всем ферменты. Стиральные порошки с энзимами лучше отстирывают белковые загрязнения на одежде. При производстве стиральных порошков важно, чтобы энзимы производились без генно-модифицированных организмов.
В противном случае, воздействие на экологию будет непредсказуемо.
Вред экологии наносится такими компонентами стиральных порошков как:
- хлорсодержащие вещества:
- оптические отбеливатели.
Отбеливатели токсичны для рыбы в водоемах. Эти вещества заменяются на стабилизаторы пероксидных соединений и органические комплексообразователи. Они отбеливают вещи без вреда для экологии.
Синтетические отдушки и ароматизаторы в стиральных порошках заменяются на натуральные ароматизаторы, получаемые из эфирных масел растений. Они не нарушают природный баланс и не вредят экологии.
Использование натуральных стиральных порошков на основе мыла существенно снижает вред экологии.
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? Приведем, к примеру, стиральный порошок. Подумайте о том, что Вы делаете, когда вы стираете свое белье токсичными химикатами. Конечно, не все эти химикаты смываются, поэтому, поскольку вы носите одежду целый день, вы впитываете их в себя понемногу через кожу. Потом вы спите на простынях и подушках всю ночь и впитываете еще больше химикатов, кроме того, вы еще и вдыхаете их испарения.
В условиях постоянного увеличения количества новых химических веществ, поступающих в обращение, актуальной проблемой является их изучение в целях получения информации о потенциальной опасности веществ и разработки профилактических мероприятий, предусматривающих предотвращение неблагоприятного воздействия на организм человека и окружающую среду. Среди комплекса факторов окружающей среды, подлежащих гигиеническому контролю, большого внимания заслуживают товары бытовой химии (ТБХ) в связи с их массовым производством и использованием, разнообразием компонентов, входящих в состав рецептур, а также с возможным прямым воздействием на организм человека. Как известно, после использования все химикаты попадают в окружающую среду и пагубно на нее влияют, но мы об этом не задумываемся. Поэтому мы решили посвятить нашу работу именно бытовой химии и, изучив состав некоторых из них, определить, насколько безопасно их использование.
Первые моющие средства появились более 5000 лет назад на Ближнем Востоке. Но их роль в нашей жизни не изменилась до сих пор. СМС в настоящее время употребляют для удаления различных видов загрязнений: пятна на одежде, ржавчина, грязная посуда и т. д. Опасность состоит в том, что растворы СМС после стирки содержат все химические элементы, входящие в их состав. Сточные воды сбрасываются в канализацию и попадают в водоемы. Здесь свойство СМС понижать поверхностное натяжение воды приводит к разрушению тонкой водяной пленки и, как следствие, к гибели личинок комаров, некоторых жуков, различных улиток, живущих и размножающихся на поверхности воды. Кроме того, фосфаты, входящие в состав СМС, вызывают эвтрофикацию – водоемы “задыхаются” от недостатка кислорода, поэтому гибнут все подводные обитатели. Стоит ли говорить, что качество такой воды (вкус, цвет, запах) оставляет желать лучшего. С потерей консументов различных порядков пищевых цепей разрушается весь биоценоз, что означает наступление биогеологической катастрофы.
В современном мире хорошей хозяйке совсем не обязательно использовать песок и кипяток для мытья посуды. Её выбору предоставляется огромное количество специально разработанных средств, которые, как утверждает реклама, способны отмыть посуду даже в холодной воде. Рекламные ролики, плакаты, буклеты и прочие средства воздействия на человеческое сознание утверждают, что “самые экономичные”, “с самым свежим запахом”, “имеющие самую удобную упаковку”, моющие средства “не вредят коже рук”, “не остаются на тарелках после мытья” и “обладают высочайшей эффективностью” по сравнению с никому не известным “обычным средством для мытья посуды”. Как сориентироваться среди многочисленного ассортимента и выбрать средство, подходящее по своим характеристикам именно вам? В своей работе мы постарались ответить на некоторые вопросы, и тем самым сберечь ваше время при покупке. Тем более что даже пристальное изучение этикетки не всегда может в полной мере помочь определиться с выбором моющего средства.
В последнее время наметилась тенденция увеличения производства синтетических моющих средств комбинированного действия, обеспечивающих, помимо стирки, дезинфекцию, подкрашивание, смягчение, антистатическое действие. С каждым годом возрастает также выпуск синтетических моющих средств, содержащих ферменты, облегчающие удаление белковых загрязнений (средства с биоэффектом). Их строение и производство усложнялось, а способность удалять загрязнения улучшалась. В состав добавлялись различные отдушки, красители, вещества, которые лучше удаляли загрязнение. Если рассмотреть уборку помещения или стирку белья, то можно увидеть, что эта работа раньше занимала целые сутки или даже несколько. Из этого можно сделать вывод о том, что в настоящее время синтетические моющие средства обладают одной главной особенностью – это экономия времени. За экономией времени следует функция облегчения работы, что немало важно с нынешним ритмом жизни. Но помимо положительных свойств у СМС есть и отрицательные Например, входящие в состав СМС различные отдушки, могут быть аллергенами, вызывать различные заболевания легких. Мы считаем, что наш проект очень актуален на сегодняшний день. Мы не можем обойтись без моющих средств, но их использование зачастую вредит нашему миру. Чтобы понять, как бороться с вредом, наносимым нам моющими средствами, мы, прежде всего, должны узнать о них больше, чем сообщается в рекламе. Мы решили провести исследование в нашей школе, чтобы выявить средства, пользующиеся наибольшим спросом, и проанализировать, чем обоснован выбор участников нашего исследования. Говорить да или нет СМС дело каждого человека, но если соблюдать определенные правила, то риск для здоровья будет минимальным. В качестве гипотезы было выдвинуто предположение о том, что в состав СМС входят вещества, оказывающие неблагоприятное воздействие на человека и другие биологические объекты. На основе выше сказанного можно определить цель нашей работы.
Цель работы – исследование состава моющих средств используемых в быту, их влияние на здоровье человека, оценка экологических последствий в результате попадания СМС в водоем, расширить представление учащихся и их родителей о химическом составе СМС, о вредных её компонентах.
В качестве гипотезы было выдвинуто предположение о том, что в состав СМС входят вещества, оказывающие вредное воздействие на человека и другие биологические объекты, рН СМС не соответствуют рН кожи человека.
Для проверки гипотезы были поставлены и решены следующие задачи :
Выяснить из различных источников информации состав СМС, влияние их на различные биологические объекты. Выявить их плюсы и минусы.
Исследовать российский рынок по продаже СМС.
Сравнить состав СМС с Гостом.
Опытным путём определить физико–химические характеристики СМС, поверхностное натяжение воды в присутствии СМС различных торговых марок, Ph растворов, влияние СМС на биологические объекты.
Проанализировать зависимость поверхностного натяжения от марок СМС.
Результаты исследования оформить таблично и графически, сделать выводы.
Провести классные часы в нашей школе, начиная со среднего звена и заканчивая старшей ступенью.
На уроках химии и биологии привлечь внимание учеников в проблеме моющих средств.
Использовать материал данной работы на неделе химии и биологии в нашей школе.
Объект исследования : товары бытовой химии – синтетические моющие средства.
Предмет исследования : свойства синтетических моющих средств.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.
СОСТАВ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ.
Синтетические моющие средства – детергенты (англ. deterge – очищать) – это композиции различных органических и неорганических химических соединений.
I. 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.
I. Энзимы – аналоги природных ферментов, например таких, которые содержатся в желудке у человека. Необходимы для устранения жировых и белковых загрязнений (остатки пищи, кровь). Однако они не выдерживают высокой температуры при стирке (не выше 35–40 С).
II. Отбеливатели делятся на химические, разрушающие особо устойчивые загрязнения чаще всего окислением, и оптические, не действующие на загрязнения, но обладающие свойством светиться под действием обычного или ультрафиолетового света.
III. Полимеры. Эти вещества в составе СМС чаще всего представлены карбоксиметилцеллюлозой. Они способны предотвращать ресорбцию – повторное оседание частиц грязи на ткань.
IV. Силикаты, в том числе цеолиты. Силикаты натрия и калия вводятся в состав порошка для дополнительной защиты стиральных 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.
V. Поликарбоксилаты вводятся в состав порошка как дополнительная защита от коррозии, физиологически инертны.
VI. Сульфат натрия при содержании в составе СМС от 5 до 20% придает порошкам сыпучесть, предотвращает слеживаемость.
VIII. Отдушки добавляют практически во все СМС для придания им приятного запаха.
VII. Стабилизаторы пены. Их вводят в СМС в количестве 1–3%. Они существенно повышают эффективность синтетических моющих средств, усиливая устойчивость пены.
VIII. Красители: Применение красителей в составе СМС основано на оптическом эффекте, поскольку красители адсорбируются на поверхности тканей без химического воздействия на ткань. Для этой цели используют ультрамарин, индиго, синтетические органические пигменты. При этом ткань приобретает большую белизну и яркость за счет голубого оттенка.
КЛАССИФИКАЦИЯ СМС.
Современный ассортимент синтетических моющих средств весьма обширен. По консистенции СМС делят на порошкообразные, жидкие и пастообразные. Основную массу моющих средств составляют стиральные порошки (около 80%). В меньшем количестве выпускаются жидкие моющие вещества и пасты (около 20%). По условиям применения выделяют СМС для низко– и высокотемпературной стирки, по способу применения – высокопенные (для ручной стирки) и низкопенные (для машинной стирки, в том числе для стирки в автоматических машинах).
В зависимости от назначения бытовые синтетические моющие средства делят на следующие основные виды:
1) Средства для стирки шерстяных и шелковых тканей. Они имеют рН 1%–ного раствора 7–8,5. Наиболее широкое применение имеют жидкие препараты для стирки шерстяных и шелковых тканей, такие как “Ваниш”, “Ласка” и др.
2) Средства универсального назначения (рН 9–9,5) предназначены для тканей из смеси природных и синтетических волокон. Как правило, в данной группе представлены отдельно средства для стирки белого и цветного белья, хотя это разграничение наблюдается не всегда. Стирка изделий из хлопка и льна подобными средствами допускается с кипячением, а из шерсти и шелка – при температуре не выше 40оС. Ассортимент данных СМС наиболее разнообразен: “Лотос”, “Дося”, “Ariel”, “Tide”, “Миф–универсал” и т. д.
3) Средства для стирки хлопчатобумажных и льняных тканей имеют рН 1%–ного раствора 10–11,5 %.
4) Средства для стирки грубых и сильно загрязненных тканей, в частности спецодежды.
5) средства для туалетных целей (шампуни для мытья волос, жидкие мыла и т. п.).
6) Средства для мытья посуды, инвентаря, домашней утвари и др. представляют собой очень обширную группу синтетических моющих средств. Они выпускаются различной консистенции: жидкие, гелеобразные, пастообразные, сыпучие. Могут иметь различные ароматические добавки. Марочный ассортимент данной продукции весьма широк и многообразен: средства для мытья посуды – “Fairy”, “Пемолюкс” и др.; средства для мытья окон – “Тон”, “Мистер – мускул” и т. д.
Следует отметить, что основным направлением развития ассортимента СМС является производство универсальных моющих средств с биодобавками, что дает возможность их утилизации после использования, а также обеспечивает функциональную пригодность для стирки изделий, как из природных, так и искусственных, синтетических волокон и их смеси. Начато производство гипоаллергенных СМС.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СМС.
Каждое СМС предназначено для тканей определенного вида, потому что, например, ткани хлопчатобумажные и льняные устойчивы к воздействию щелочей, повышенной температуре, а ткани шерстяные и из натурального шелка, наоборот, разрушаются в водных растворах щелочей и при температуре стирального раствора выше 45–50 С. В состав СМС входят вещества: ПАВ, триполифосфат натрия, перборат натрия, силикат натрия, сода кальцинированная, КМЦ, оптический отбеливатель, стабилизатор перекисных солей, толуолсульфонат натрия в различном процентном содержании.
ПРИНЦИП РАБОТЫ СМС.
В состав СМС входят ПАВ, которые выполняют главную работу. ПАВ имеют два полюса – гидрофильный, то есть, тот, который любит воду, и гидрофобный, то есть, тот, который отталкивается водой, но легко соединяется с её противоположностью – с жирами.
Эффективность ПАВ состоит в том, что, связавшись с одним веществом, они повышают растворимость этого вещества в другом веществе, в котором ранее первое вещество не растворялось. Пример с синтетическими моющими средствами: гидрофобными группами эти средства соединяются с жирами. А гидрофильные части средств позволяют расщеплять жиры и в большей степени растворять их в воде, тогда как жиры сами по себе в воде не растворяются. Результат взаимодействия поверхностно активных синтетических (и не синтетических) моющих средств с жирами и водой – создание эмульсии. Эмульсия – это смесь двух жидкостей. СМС делают эмульсию жиров и воды устойчивой, жиры образуют очень–очень маленькие капли. В общем–то, это происходит каждый раз, когда вы моете жирную посуду с применением моющего средства. Обычно, при мытье посуды, большая часть моющих средств пропадает бесцельно. На удаление жиров идёт едва ли десятая часть моющего средства. Остальная часть СМС остаётся активным, способным к подавлению рыб и прочих водных животных. И эту часть нужно удалять.
ИССЛЕДОВАНИЕ РЫНКА ПРОИЗВОДСТВА СМС.
Российский рынок СМС в последние годы демонстрирует значительный рост, причинами которого является рост уровня доходов населения и изменения в культуре потребления товаров бытовой химии. Тем не менее, уровень потребления синтетических моющих средств в России остается одним из самых низких в Европе. Так, по данным социологов и медицинских работников, уровень потребления моющих средств в различной товарной форме должен составлять не менее 7кг. в год. В России потребление на душу населения составляет около 4 кг. в то время как среднее потребление стирального порошка в Германии составляет 10–12 кг в год, в Великобритании – 14,2 кг, во Франции – 15,6 кг, в странах Северной Америки – 28 кг. Россияне потребляют 4 кг стирального порошка в год. Выпуском синтетических моющих средств в нашей стране занимаются около 70 предприятий. При этом среди производителей заметно выделяются пять крупнейших, на которые приходится максимальная доля мощностей. Так, на P&G приходится 25% всех мощностей, “Хенкеля” - 18%, сильны позиции трех российских предприятий – “Нэфис Косметикс” принадлежит 6%, за ней следуют “Сода” (5%) и “Аист” (4%).
Диаграмма производства СМС российскими предприятиями
В настоящее время рынок бытовых средств делят между собой международные и российские производители. В России, как и на мировом рынке бытовых моющих средств, наблюдается устойчивая тенденция расширения зоны присутствия ведущих мировых производителей. Наиболее типичной стратегией вхождения в новые рынки стало приобретение небольших убыточных предприятий. В 2005 году, по экспертным данным, в общероссийском производстве доля отечественных производителей составила 30,8%, доля предприятий с участием иностранного капитала составила 69,2%, в то время как в 2000 году отечественным предприятиям принадлежало более двух третей рынка, иностранным – треть.
Доля отечественных предприятий в производстве СМС
В десятку самых популярных брендов по объемам розничных продаж входят (в алфавитном порядке): Ariel (P&G), Deni (Henkel), Dosia (Reckitt Benckiser), Persil (Henkel), Sorti (“Нефис Косметике”), Tide (P&G), “Миф” (P&G), “Пемос” (Henkel). По данным компании ACNielsen, их суммарная доля в натуральном выражении составляет 73,2%.
Российский покупатель постепенно привыкает не экономить на средствах для стирки. Дополнительные средства для стирки – отбеливатели, пятновыводители, кондиционеры, смягчители для воды стали привычными и необходимыми. Набирает популярность использование новых многофункциональных средств, обеспечивающих хорошее качество стирки, выведение даже самых устойчивых пятен, сохраняющих цвет и форму изделия.
ДЕЙСТВИЕ ПАВ НА ЭКОСИСТЕМУ ВОДОЁМОВ.
Пройдя путь от магазина через нашу раковину, ванну, туалет, стиральную машину СМС попадают в канализацию, а из канализации в водоемы реки и т.п. В первую очередь страдают от синтетических моющих средств животные, которые живут в воде. Почему страдают именно они? Потому что СМС прилипают к жабрам и рыбы погибают. Влияют ли СМС на человека? Возможно, вы решите, что это странный вопрос. Ведь люди не плавают и не дышат жабрами. Однако, попадание синтетических моющих средств в организм человека с водой всё же возможно. В первую очередь это происходит, когда человек ест или пьёт из плохо промытой от детергентов посуды. Другой путь попадания синтетических моющих средств – во время купания. Он наиболее част для детей.В желудке находится соляная кислота. Она выполняет важную задачу – позволяет расщеплять белки пищи. Почему же тогда желудок не растворяется под её воздействием? Потому что он покрыт защитной оболочкой из слизи, которая постоянно вырабатывается клетками стенок желудка, которая разрушается под действием СМС. Значит, если в организм человека попадает СМС с недомытой тарелки, то защитная, отталкивающая воду оболочка вокруг стенок желудка, становится тоньше. Результат – развивается язва желудка.
Что же делать? Во–первых, мыть посуду преимущественно без синтетических моющих средств или с их минимальным количеством. Во–вторых, очень тщательно ополаскивать посуду, пить и готовить еду на воде очищенной специальными фильтрами. Растворяясь в воде, ПАВ существенно изменяют свойства воды, т.е. сильно понижают ее поверхностное натяжение (стремление воды уменьшать площадь своей поверхности), благодаря которой капля имеет сферическую форму. А ведь удивительные свойства водяной пленки использует целый ряд живых организмов. На ее поверхности обитают клопы, а водомерки, гладыши и жуки–вертячки держаться под ней. Личинки комаров, некоторые водяные жуки и различные улитки используют поверхность пленки в качестве опоры. Самые известные обитатели поверхности водоемов, конечно, клопы–водомерки. Они живут только на водяной пленке, никогда не погружаясь, скользят по поверхности воды, касаясь ее только самыми кончиками лапок, покрытых жесткими щеточками несмачиваемых волосков, при намокании насекомое может утонуть. Водяная пленка для водомерок еще и источник информации. Основываясь на характере колебании водяной пленки, насекомое узнает, с какой стороны грозит опасность или где находится потенциальная жертва. По поверхности воды, подвешиваясь снизу к пленке поверхностного натяжения, могут странствовать моллюски – катушки и прудовики. При этом они не только держатся за поверхностную пленку, но могут ползать по ней ничуть не хуже, чем по поверхности любого твердого предмета.
Таким образом, уменьшение поверхностного натяжения воды приводит к гибели всех вышеперечисленных водных обитателей. К тому же, в синтетических моющих средствах находятся полифосфаты, образующиеся продукты гидролиза их не представляют угрозы для человека и животных, обитающих в воде, но считаются опасными для водных экосистем. Избыток фосфора инициирует следующую цепочку: бурный рост растений отмирание растений гниение обеднение водоемов кислородом ухудшение жизни организмов. Поэтому СМС еще и вещества, способствующие обеднению водоемов кислородом. Они опасны для всего живого в воде даже в очень малых концентрациях. Загрязнение вод моющими средствами осложняется еще и тем, что даже их биологическое разрушение не является решением проблемы, так как сами продукты такого разрушения в некоторых случаях являются токсичными. Микроорганизмы, процеживая через себя воду и, получая, таким образом, питательные вещества, вместе с ними получают и дозу загрязнителя. Загрязнение распространяется по пищевой цепи, концентрация такого вещества на единицу веса каждого последующего консумента возрастает.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
СОЦИОЛОГИЧЕСКИЙ ОПРОС.
Что бы узнать, какой порошок и какое средство для мытья посуды наиболее популярны в нашем городе, мы провели анкетирование учеников школы. В опросе участвовало 75 учащихся 8 - 11 классов.
Анкета состояла из двух вопросов:
1.Каким порошком пользуются ваши родители?
2.Какое моющее средство предпочитают в вашей семье?
Результаты опроса представлены на рисунках.
Анкетирование показало, что самым популярным стиральным порошком является «Миф», а средством для мытья посуды - «Фери». Достаточно большое количество семей не пользуются никакими моющими средствами.
Диаграмма выбора стирального порошка.
Диаграмма выбора моющего средства для посуды.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
По данным социологического опроса для дальнейшего исследования были отобраны 7 видов самых популярных порошков: «Ушастый нянь – автомат», «Миф – автомат», «Персил – автомат», «Тайд – автомат», «Ариэль – автомат», «Лоск – автомат», «Сорти – автомат».
Опыт №1. 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 прибора «Vernier LaBQest».
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=9,6), а у «Tide», «Ariel», - сильнощелочная (рН=12,23-12,28), а это отрицательно влияет на кожу рук.
Опыт 2. Определение поверхностного натяжения воды и водных растворов СМС.
Для определения поверхностного натяжения воды и растворов СМС использовали формулу σ = Vρg / 2πrn, где V-объем раствора (мл), ρ - плотность раствора (г/мл), r- радиус капилляра (м), g- ускорение свободного падения (м/с 2), n- число капель в объеме V.
Для расчетов потребовались данные измерений.
Алгоритм действий:
Растворы СМС приготовлены из расчета 1г порошка на 50 мл раствора.
Определили плотность (ρ) воды и растворов СМС с помощью ареометра.
Мерной пипеткой определили количество капель в определенном объеме (V) воды и растворов СМС. Эксперимент проводили три раза, рассчитывали среднее значение.
Поверхностное натяжение (σ) рассчитали по формуле приведённой выше.
Опыты показали, что растворы СМС понижают поверхностное натяжение воды в среднем в 2,56 раза. Сильнее всего понижают поверхностное натяжение воды «Ушастый нянь - автомат», «Сорти - автомат», а менее всего – «Tide».
Данные дополнительных измерений и результаты расчета поверхностного натяжения растворов СМС
Опыт 3. Определение времени гибели трубочника обыкновенного в растворах СМС.
Поместили образцы с трубочником в 1% растворы СМС.
Наблюдали за поведением трубочника и фиксировали время образования конгломерата.
Результаты занесли в таблицу и построили график зависимости времени гибели трубочника от торговой марки СМС
При измерении времени гибели трубочника было обнаружено, что при действии «Ушастый нянь - автомат» гибель идёт быстрее, чем при действии «Миф».
Результаты измерения время гибели трубочника обыкновенного в растворах СМС.
Опыт №4. Влияние растворов СМС на протекание процессов коррозии железных и алюминиевых предметов.
Коррозию металлов в растворах СМС рассматривали в экспериментах при комнатной температуре (20 С) с трехкратным повторением. В 20-мл-пробирки помешались полоски алюминия размером 50х5х2 мм и железные гвозди длиной 80 мм. Затем приливалось по 10мл 0,1% растворов исследуемых моющих средств. Длительность проведения эксперимента 15 дней. При утилизации использованные растворы СМС непосредственно соприкасаются с металлическими трубами канализации. Результаты исследовательской работы показали, что все образцы моющих средств усиливают коррозию алюминиевых поверхностей. Через 15 дней на поверхности алюминиевых полосок образовались сгустки белого вещества, не растворимые в воде. Качественные реакции подтвердили, что в растворах опытных образцов содержатся ионы Аl3+ в большом количестве. Острая токсичность А1 невелика. Первые данные о токсичности Аl получены в 70-х гг. XX в. Поступающие в организм с водой и пищей ионы Аl в форме нерастворимого фосфата выводятся с фекалиями, а частично всасываются в желудочно-кишечном тракте в кровь и выводятся почками. Если же деятельность почек нарушена, происходит накапливание Аl, сопровождающееся ростом хрупкости костей, нарушением метаболизма Са, Mg, P, F и развитием различных форм анемии. Обнаружены и более грозные проявления токсичности Аl: нарушения речи, провалы памяти, нарушение ориентации, помутнение рассудка, конвульсией, а порой и гибель пациентов с почечной недостаточностью, проходивших лечение на аппаратах гемодиализа. Токсичность Аl явилась «ударом в спину» для человечества.
Коррозия железа более интенсивно протекала в растворах образцов «Лоск: автомат» и «Сорти- автомат». В пробирках наблюдается образование бурых гранул и бурого налета ржавчины на железных гвоздях. В растворе «Ушастый нянь-автомат» процессы коррозии протекают медленнее, что подтверждает наличие в этих пробирках вещества серо-зеленого цвета, при качественном анализе соответствующего гидроксиду железа (II).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ.
Кроме ПАВ в составе моющих средств имеются красители, стабилизаторы, консерванты, парфюмерная композиция, отбеливатели, энзимы и многое другое, однако на коробках полный состав не отображается.
На этикетках отсутствует надпись: «Беречь от детей. Остерегаться попадания в глаза».
Большое внимание уделяется на этикетке СМС рекламным данным.
Полученные данные позволяют сделать вывод, что все исследуемые растворы СМС способствуют усилению коррозии на железных и алюминиевых предметах.
В ходе исследовательской работы было установлено, что растворы СМС негативно действуют на экосистему водоемов: понижают поверхностное натяжение воды в среднем в 2,56 раза, способствуют гибели живых организмов, изменяют рН воды.
Сильнее всего понижают поверхностное натяжение воды «Ушастый нянь - автомат», «Сорти - автомат», а менее всего – «Tide».
При измерении времени гибели трубочника было обнаружено, что при действии «Ушастый нянь - автомат» гибель идёт быстрее, чем при действии «Миф».
При измерении рН растворов СМС было обнаружено, что среда их растворов щелочная: у «Ушастый нянь автомат» - щелочная (рН=9,6), а у «Tide», «Ariel», - сильнощелочная (рН=12,23-12,28), а это отрицательно влияет на кожу рук.
Из результатов исследования видно, что все растворы СМС являются агрессивными. Самое агрессивное действие на экосистему водоемов оказывает «Ушастый нянь- автомат» и «Сорти-автомат», менее агрессивное – Миф, Persil, Ariel.
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.
Более ответственно относитесь к выбору моющих средств и не позволяйте рекламам обманывать себя. Не забывайте о том, что на этой планете будут жить нашит 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.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Теоретическая и практическая значимость исследования заключается в том, что его основные положения и результаты могут быть использованы при преподавании школьного курса химии, биологии, экологии, на классных часах, при беседах с учениками и родителями.
Проблема использования средств бытовой химии очень актуальна и может быть изучена в последующих исследовательских работах.
Ризничук Евгения Андреевна
ученица 9 «а» класса
Руководители
Зубковская Любовь Андреевна
Ишкова Любовь Николаевна, учителя химии.
МОУ СОШ №24 с углубленным изучением отдельных предметов
город Старый Оскол
Фотографии опыта с цветами:
УДК 504.062.4
МОЮЩИЕ СРЕДСТВА И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
К. А. Леонтьева, Ю. В. Огородникова Научные руководители - В. А. Миронова, М. В. Чижевская
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Проанализированы некоторые компоненты жидких моющих средств для посуды, их воздействие на организм человека при непосредственном контакте в процессе использования. Экспериментально выявили, какие вещества наиболее опасны и наиболее безопасны при их регулярном применении.
Ключевые слова: моющие средства, кислая среда, щелочная среда, устойчивость пены, поверхностно-активные вещества, экологическая безопасность.
DETERGENTS AND ECOLOGICAL SAFETY
K. A. Leontyeva, Yu. V. Ogorodnikov Scientific supervisors - V. A. Mironova, M. V. Chizhevskaya
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
In work authors analysed some components of liquid detergents for ware, their impact on a human body at direct contact in the course of use. Experimentally revealed, what substances are most dangerous and safest at their regular application.
Keywords: detergents, sour environment, alkaline environment, stability of foam, surface-active substances, ecological safety.
Целью работы был анализ химического состава моющих средств и определение наиболее вредных компонентов, входящих в их состав.
Объектом исследования выбрали жидкие моющие средства для посуды: «AOS», «Fairy», «Sorti», «Миф», «Капля».
Используя бытовую химию (в частности, моющие средства) фактически ежедневно, мы редко задумываемся над этим процессом, а зря: ведь может быть, мы отравляем себя и наносим вред себе и другим. Может быть, удаляя грязь, мы её заменяем отравляющими веществами. Нас заинтересовал этот факт, и мы решили изучить этот вопрос подробнее.
Бытовая химия, которую мы используем в повседневной жизни, не должна оказывать негативного воздействия на кожу и тем более попадать в организм человека. Нашей целью было определить, насколько хорошо смываются с посуды поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые содержатся в наиболее популярных моющих средствах, как изменяется рН (водородный показатель) воды в процессе мытья посуды; сравнить устойчивость пены и плотность жидких моющих средств для посуды.
Мы изучили научную литературу и этикетки с составом различной бытовой химии. По этим данным можно сделать вывод, что в состав большинства жидких моющих средств входят поверхностно-активные вещества, ароматизаторы, регуляторы рН, вода и красители.
Больше всего компонентов в средстве «Sorti», а меньше всего в «Миф» и «Биолан». Также хотелось бы отметить следующие особенности:
На этикетках всех шести моющих средств имеется надпись: «Беречь от детей. Остерегаться попадания в глаза»;
Секция «Информационно-экономические системы»
Легко смывается водой, не оставляя разводов и придаёт посуде блеск и изумительную чистоту.
Не поражает кожу рук и обладает нейтральным уровнем кислотности Ph благодаря своей тщательно подобранной формуле.
Основу моющего действия средства составляют поверхностно-активные вещества, которые вредны для здоровья человека. Именно они повышают эффективность моющего средства вследствие -взаимного усиления действия друг друга. Моющие средства оказывают негативное влияние на кожу рук .
На первом этапе эксперимента мы определяли концентрацию ПАВ в процессе мытья посуды с помощью выбранных средств. Нашей целью было определить, насколько хорошо смываются с посуды поверхностно-активные вещества, которые содержатся в наиболее популярных моющих средствах. Методика определения основана на образовании растворимого в хлороформе окрашенного соединения при взаимодействии анионоактивных веществ с метиленовым синим . Результаты эксперимента представлены в таблице.
Изменение концентрации ПАВ
Вещество Концентрация ПАВ, мг/л
Один смыв, мг/л Три смыва, мг/л Десять смывов, мг/л
Миф 1 0,8 0,1
Fairy 0,91 0,9 0,5
Биолан 1 0,6 0,5
Sorti 0,8 0,4 0,4
Капля 0,9 0,8 0,6
По полученным данным можно сделать вывод, что самым безопасным моющим средством из представленных оказался «Миф», а самым небезопасным - «AOS» (предельно-допустимая концентрация ПАВ - 0,1 мг/л).
Определяя рН водных смывов через определенное время, мы ориентировались на ГОСТ , в котором допустимое значение рН находится в пределах 5,0-8,5. В ходе исследования мы измерили рН моющего средства в чистом виде, затем моющее средство наносили на тарелку и смывали под струей воды и после этого измеряли этот показатель с помощью рН-метра через определенное число смывов.
Следуя полученным данным, мы можем сделать вывод, что самым агрессивным оказалось моющее средство марки «Fairy» (рН = 7,84), а самым мягким «AOS» (7,15). Все моющие средства соответствуют ГОСТу , но их растворы имеют щелочную среду, а это отрицательно влияет на кожу рук, для которой рН ее липидного слоя должна быть близка к семи. Щелочная реакция кожи (рН > 7) приводит к размножению бактерий, способных провоцировать акне. Кислая реакция кожи (pH < 7) является нормальной для паховой области и подмышечных впадин. На остальных участках тела считается заниженной и затрудняет клеточное дыхание.
На следующем этапе эксперимента мы определяли устойчивость пены. Согласно ГОСТу устойчивость пены моющего средства должна составлять 80 %. Из проводимого нами опыта можно сделать вывод, что по данному критерию только средство марки «Миф» и «AOS» соответствует ГОСТу.
Экономичность можно оценить по плотности моющего средства. Самая низкая плотность оказалась у средства марки «Fairy», а самая высокая у «AOS». Следовательно, второе является более экономичным средством.
По результатам исследования можно сделать выводы:
1. В состав всех жидких средств для мытья посуды входят ПАВы, благодаря которым средство лучше отмывает загрязнения, но сами эти вещества несут вред и негативно влияют на здоровье человека.
2. Самым дорогим, менее экономичным и более агрессивным оказалось средство марки «Fairy».
3. Из сравнения исследованных показателей (остаточное содержание ПАВ, рН водного раствора, устойчивости пены, плотности) можно рекомендовать к использованию для мытья посуды жидкие средства «AOS» и «Миф» как наиболее экологически безопасные.
4. Моющие средства для мытья наиболее эффективно действуют в горячей воде, очень плохо смываются, образуя стойкую обильную пену, поэтому требуют тщательного ополаскивания и расхода большого количества воды.
5. Мы провели опрос среди студентов I курса ФГА по использованию бытовой химии в их жизни и выявили шесть наиболее популярных средств. Выявили сравнительно безопасные моющие средства для здоровья человека.
6. Мы можем предложить альтернативные варианты замены современных моющих средств. Зачастую ими пользовались наши мамы или бабушки, и даже в современное время большинство из них популярны как экологически чистые и безопасные продукты для мытья посуды - горячая вода и обычная пищевая сода, уксус, сухая горчица. Другой вариант, который мы можем предложить - это песок и древесная зола. Песок и древесная зола прекрасно отмоют самый жирный и закопченный казан или мангал.
1. Амбрамзон А. А. Поверхностно-активные вещества. Синтез, анализ, свойства, применение: учеб. пособие для вузов. Л., 1988. 398 с.
2. Волощенко О. И., Мудрый И. В. ПАВ в окружающей среде и здоровье человека // Санитария и гигиена. 1988. № 11.
3. Цитович И. К. Аналитическая химия. М. : Колос, 1982. 496 с.
У многих есть сомнения в безопасности средств для мытья посуды - они токсичны, раздражают руки и оставляют частицы опасных химических веществ на посуде, из которой вы едите. В качестве альтернативы производители предлагают экологичные и органические продукты. Разбираемся, где тут правда и как выбрать безопасный продукт.
Чем отличаются органические средства для мытья посуды от неорганических?
По сути вся бытовая химия делится на две подгруппы – органическая и неорганическая. Главный компонент большинства неорганических средств для мытья посуды – это ПАВ, то есть поверхностно-активные вещества, которые расщепляют загрязнения на посуде. Самые агрессивные, дешевые и при этом лучше всего пенящиеся из них - это анионные ПАВ. Неиногенные ПАВ самые безопасные, поэтому их используют как правило для детской бытовой химии. Они благоприятно воздействуют на кожу и полностью биоразлагаются. Однако они меньше пенятся в воде, поэтому в состав к ним все же приходится добавлять анионные ПАВ. «Средства с большим количеством анионных ПАВ в составе могут вызывать аллергию. Чтобы свести подобное воздействие к минимуму, не стоит использовать средства, в которых концентрация ПАВ больше 5%, оптимально – 2%», - отмечает Людмила Серажутдинова, заместитель генерального директора ФБУ «Тест – С.-Петербург».
Чего не должно быть в составе неорганических моющих средств?
Как отмечают эксперты, стоит избегать в составе следующих химических элементов и соединений: хлора, хлорорганических соединений, фосфатов, фосфонатов. Отдушки и ферменты могут вызывать аллергические реакции, поэтому подверженным людям стоит выбирать средства без их содержания.
А что с органическими средствами? Что у них в составе?
В основе органических моющих средств - вещества растительного происхождения, полностью растворимые в воде. Они не содержат ПАВ, фосфатов, искусственных ароматизаторов и красителей. В их составе можно найти экстракты цитрусовых и эфирные масла, уксусную и лимонную кислоту, соду. Органическая продукция обязательно должна быть соответствующе промаркирована, например, знаком Ecogarantie, Eco Label, QAI или другим соответствующим знаком. Исследование маркировки присутствующих на рынке средств показывает, что все производители используют эти знаки честно.
Органические средства обычно стоят дороже неорганических, такая разница в цене обусловлена наличием природных компонентов в органической продукции. Натуральные эфирные масла, экстракты, аминокислоты и пептиды имеют высокую себестоимость.
Есть ли на рынке действительно опасные и токсичные средства для мытья посуды?
Роскачество провело первое масштабное исследования моющих средств (45 марок, среди которых Fairy, AOS, Amway, BioMio, BON SAI, Ecover Zero, Faberlic, Fairy, SARMA, SODASAN и SYNERGETIC, Meine Liebe, Frosch ecological, МИФ, Биолан, Пемолюкс) и пришло к выводу, что все исследованные средства (и органические, и неорганические) безопасны. Они имеют нейтральный pH и не раздражают кожу, а также нетоксичны. Стоит отметить, что в исследовании участвовали люди с нормальным типом кожи.
А какое средство выбрать людям с чувствительной кожей?
Правда, что органическое средство хуже отмывает посуду?
На самом деле нет. В ходе исследования не было обнаружено, что чем больше неэкологичных анионных ПАВ в составе, тем хуже средство справляется с жиром. Например, некоторые моющие средства с более 15% А-ПАВ отмывали посуду достаточно плохо. И наоборот: такие органические средства, как SODASAN (5% АПАВ), BioMio (6% АПАВ) и SYNERGETIC (6% А-ПАВ), отлично справлялись с задачей.
На что обратить внимание, читая этикетку моющего средства?
В маркировку моющего средства обязательно выносится класс и количество ПАВ (менее 5%, 5–15%, 15–30% и более 30% от общего раствора). Результаты испытаний показали, что никто из производителей не обманывает покупателя: все указывают честный процент содержания веществ, также в составе средств нет каких-либо незаявленных ПАВ. Любое из перечисленных количеств ПАВ не является нарушением законодательства, а значит, эти количества неопасны для людей.
Боюсь, что моющее средство не смывается с посуды, и я ежедневно загрязняю свой организм. Это так?
ПАВ могут оказывать вредное воздействие на организм человека при попадании значительных (!) количеств в желудок. Но это исключено при правильном применении средств для мытья посуды. Во-первых, из-за низкой токсичности анионных и неионогенных ПАВ. Они относятся к четвертому – самому низкому – классу опасности (вещества малоопасные). Во-вторых, из-за хорошей смываемости этих ПАВ (особенно анионных) с посуды. Опасаться накопления их в организме также нет оснований. Однако в любом случае рекомендуется тщательно ополаскивать вымытую посуду. Растворы ПАВ могут оказывать раздражающее действие на кожу при частом или длительном применении вследствие удаления защитного слоя кожного сала – они удаляют его так же, как и жировые загрязнения с посуды. Если у потребителя есть неприятные ощущения при мытье посуды – сухость кожи, раздражение и другие, – то разумно использовать перчатки.
