Отбеливание бумаги и тканей

XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Отбеливание бумаги и тканей

Сметанин С.А. 1
1МАОУ "Тонкинская СШ"
Махнева С.Ю. 1
1МАОУ "Тонкинская средняя школа", р.п. Тонкино
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Просматривая видео в социальной сети тик ток, я наткнулся на один видеоролик (Примечание 1). После просмотра данного видеоролика меня заинтересовала данная тема, мне стало интересно, как же убрать трудно выводимые пятна с других материалов? Как предать им первоначальный вид?

Актуальность: Все люди рано или поздно сталкиваются с появлением трудно выводимых пятен, но не все знают как выводить различные пятна.

Проблема: Сложность предания белоснежного вида таким материалам как бумага и ткань.

Исходя из того, что я ранее перечислил, целью исследования я ставлю поиск наиболее эффективных для данных материалов методов отбеливания.

Можно выдвинуть гипотезу о том, что найдутся несколько достаточно эффективных методов отбеливания, которые можно будет применить в домашних условиях.

Объект исследования: Бумага, ткань.

Предмет исследования: Отбеливание бумаги, ткани.

В ходе проекта были пройдены такие основные этапы как:

  • Постановка проблемы

  • Поиск и анализ информации связанной с отбеливанием бумаги и ткани

  • Выявление методов, которые потенциально могут быть наиболее эффективными.

  • Проверка данных методов экспериментальным путём

  • Исследование полученных данных

  • Выявил наиболее эффективные и универсальные методы.

Цель проекта: поиск наиболее эффективных методов отбеливания для таких материалов как бумага и ткань в домашних условиях.

Для осуществления данной цели я ставлю перед собой следующие задачи:

  • Поиск информации связанной с отбеливанием бумаги и ткани.

  • Выявить потенциально эффективные методы отбеливания.

  • Проверить их экспериментальным путём.

  • Проанализировать результаты, полученные в ходе эксперимента

  • Выявить наиболее эффективные методы отбеливания.

Вид проекта — исследовательский.

Методы Исследования:

  • Поисковый

  • Аналитический

  • Экспериментальный

1.Основная часть

    1. Загрязнения

Бумага, точно так - же как и ткань, подвержены внешним воздействиям и могут -быть загрязнены. В данном проекте я рассмотрел довольно популярные виды трудно выводимых бытовых пятен, такие как: пятна йода и зелёнки (бриллиантовый зеленый). Так же я рассмотрел способ, которым можно избавится от желтизны как на ткани, так и на бумаге.

1.2. Бумага

Причин почему бумага может утратить свою белоснежность довольно много, но главными всё же являются бытовые загрязнения и старение.

1.2.1Общие сведения

История создания бумаги начинается в глубокой древности. Впервые она появилась в Древнем Китае, и её изобретателем считается китаец Цай Лунь, который придумал процесс изготовления бумаги в 105 году нашей эры. В то время для создания бумаги использовали шелковую вату, тряпье, волокна шелковицы и древесную золу, которые измельчали и смешивали с водой до получения однородной массы. Затем осадок, оставшийся на сетке, высушивали и получали бумажные листы. Хотя процесс создания бумаги изменился с течением времени, основной принцип остался прежним.

Сегодня бумага представляет собой тонкие и ровные листы материала, изготовленного преимущественно из целлюлозных волокон. Средняя длина этих волокон составляет 1-2 мм, а диаметр – около 25 микрометров. На свойства бумаги влияют различные факторы, включая состав и обработку волокон, содержание наполнителя и проклейки, а также технологию отлива и окончательной обработки. Благодаря этому, бумага может обладать различными характеристиками в зависимости от назначения.

1.2.2Причины пожелтения бумаги

От чего же желтеет бумага? Может быть, бумага желтеет от повышенной влажности? Или от пыли? Или на неё действуют какие-то микроорганизмы? И влажность, и пыль, и микробы играют свою роль, но главное, от чего желтеет бумага, это кислород. В воздухе его много, больше 20%. Он окисляет составные части бумаги из-за чего она приобретает жёлтый оттенок. Бумага состоит из двух биополимеров: целлюлозы и лигнина.

Целлюлоза – органическое соединение, углевод, полисахарид с формулой (C6H10O5)n. Целлюлоза представляет собой линейный гомополимер из сотен или десятков тысяч остатков глюкозы. Соединение фрагментов глюкозы обеспечивается β (1→4)-гликозидной связью (Примечание 2). Такое соединение мономерных звеньев отличает целлюлозу от α (1→4)-гликозидных связей характерных для других гомополимеров глюкозы: крахмала и гликогена (Примечание3). В отличие от амилозы крахмала, молекулы которой сворачиваются в спираль, макромолекула целлюлозы склонна принимать вытянутую стержневую конформацию. Она довольно хорошо отражает свет, из-за чего бумага кажется нам белой. Со временем целлюлоза подвергается воздействию кислорода в воздухе, то есть вступает в реакцию окисления, из-за чего она меняет свою структуру и бумага приобретает жёлтый оттенок. Помимо целлюлозы на изменение цвета бумаги влияет лигнин.

Лигнин — вещество, характеризующее одеревеневшие стенки растительных клеток. Сложное полимерное соединение, содержащееся в клетках сосудистых растений и некоторых водорослях. Лигнин представляет собой гетерогенный ароматический полимер из различных мономеров родственного строения. Именно поэтому невозможно написать его структурную формулу (Примечание 4). Чтобы сохранить вид бумажных изделий на длительный срок, производители стараются удалить как можно больше лигнина. В ходе реакции окисления кислородом воздуха лигнин меняет свою структуру и быстро желтеет.

Картон для упаковочных коробок содержит в себе достаточно много лигнина, поэтому он имеет коричневый цвет. Современная же бумага проходит много этапов очистки от лигнина, поэтому желтеет она гораздо медленнее.

Кислород, окисляя биополимеры, заставляет бумагу быстрее изменять свою структуру. Со временем, накапливаясь, кислород разрушает связи, держащие спиртовые субъединицы вместе, образуя хромофоры. Хромофоры — ненасыщенные группы атомов, обуславливающие цвет химического соединения. В то же время поглощающие электромагнитное излучение независимо от наличия окраски. Эти хромофоры отражают только определённые длинны волн, в нашем случае это жёлтый цвет или коричневый.

      1. Условия, влияющие на пожелтение бумаги

На пожелтение бумаги могут влиять различные условия, такие как:

  • Время

  • Влажность

  • Солнечный свет

  • Температура

  • Воздух и кислород

  • Использование чернил и красителей

Особенно опасен солнечный свет. Он стимулирует распад полимерных молекул целлюлоза, благодаря чему процесс окисления происходит в разы быстрее.

    1. Ткань

Белая ткань так-же как и бумага довольно легко теряет свою белоснежность, при этом причины достаточно схожи, ткань точно так-же как и бумага может со временем приобрести жёлтый цвет.

1.3.1Общие сведения

С древних времен ткань используется для защиты человека от холода и непогоды, и эти задачи остаются основными для современных тканей. За длительное время развития ткань претерпела кардинальные изменения и приобрела множество разновидностей. В доисторические времена люди использовали почти необработанные побеги трав для создания ширм, сумок, рыболовных сетей и веревок. Позднее они начали использовать более тонкие материалы, такие как льняное, конопляное, джутовое волокно и шерсть животных. Древнейшие известные науке ткани были произведены в Древнем Египте из льна более 7 тысяч лет назад. С конца XIX века все большее распространение получают искусственные и синтетические волокна, такие как вискоза, нейлон и лайкра.

Современное понятие ткани звучит так – это текстильное полотно, изготовленное на ткацком станке переплетением взаимно перпендикулярных систем нитей.

1.3.2.Причины пожелтения ткани

Почему желтеют вещи в шкафу, утрачивают насыщенность цвета, блекнут? Желтизна на вещах появляется от долгого хранения. Желтые пятна на одежде появляются из-за окисления органических волокон ткани кислородом воздуха. Химики – технологи утверждают, что примерно в 80% случаев основной причиной пожелтения одежды является несоблюдение основных правил стирки. Это могут быть такие ошибки как неправильный выбор температурного режима, недостаточное ополаскивание, использование слишком щелочного мыла при ручной стирке или порошка, который по своему химическому составу не подходит для белых тканей.

Также причинами появления желтизны на ткани могут стать:

  • некачественная, недостаточно отфильтрованная водопроводная вода (ржавчина, повышенное содержание солей, железа)

  • наличие в доме плесени, грибка (в том числе и скрытого)

  • повышенная влажность

  • хранение грязных вещей или вперемешку с цветными;

  • глажка перед хранением одежды до следующего сезона или редких случаев (праздники, торжества)

  1. Практическая часть

2.1. Удаление желтизны

Описано много способов удаления желтизны на ткани и бумаге. Самым доступным и безопасным методом оказался метод с применением пероксида водорода.

2.1.1. Удаление желтизны на бумаге

Для того чтобы убрать желтизну на бумаге приготавливается раствор пероксида водорода с этиловым спиртом в соотношении 1:1, щелочная среда раствора создаётся добавлением раствора аммиака. При отбеливании бумаги её оставляют в растворе до тех пор, пока не будет достигнута нужная степень очистки. По достижению нужной степени очистки отбеливающий раствор сливается, а бумагу промывают чистой водой для удаления щёлочи. Промывку производят 3-4 раза, каждый раз выдерживая бумагу в воде по 10-15 минут. Если после отбеливания бумага стала более хрупкой её погружают в 0.5% раствор желатина на 10 минут. После отбеливания и укрепления раствором желатина, бумага становится значительно прочнее.

      1. Удаление желтизны на ткани

Ткань, в отличии от бумаги, является намного более прочным материалом, поэтому для неё не требуются особые операции для увеличения прочности. Для отбеливания ткани смешиваются пероксид водорода с нашатырным спиртом в соотношении 1:1, после чего 30 миллилитров данного раствора добавляются в 1 литр горячей воды. В данный раствор погружается пожелтевшая ткань и оставляется на 40 минут, после чего промывается тёплой водой.

    1. Удаление пятен йода

      1. Удаление пятен йода раствором аскорбиновой кислоты

Одним из методов удаления йода является аскорбиновая кислота. Для этого измельчается 2 таблетки аскорбиновой кислоты, после чего их добавляют в 100 миллилитров воды. Для удаления пятна берётся ватный диск, смачивается в полученном растворе, после чего им протирают пятно до полного исчезновения. Йод, реагируя с аскорбиновой кислотой, образует бесцветные продукты реакции, такие как дегидроаскорбиновая кислота и йодоводород.

      1. Удаление пятен йода раствором тиосульфата натрия

Так-же пятно йода можно вывести при помощи раствора тиосульфата натрия, который можно купить ампулами в аптеке. Пятно йода обрабатывается раствором тиосульфата натрия до полного исчезновения. Данная реакция является качественной реакцией на йод. В ходе реакции образуются иодид натрия и тетратионат натрия, которые не имеют цвета.

      1. Удаление пятен йода крахмалом

Для удаления йода с ткани так же можно использовать крахмал. Крахмал, реагируя с йодом, образует комплекс синего цвета, который в свою очередь можно убрать обычной водой.

2.3 Удаление пятен зелёнки

2.3.1. Удаление пятен зеленки при помощи уксусной кислоты и пищевой соды

Для того чтобы убрать пятно зеленки с материала берется пищевой уксус (6-9%), им заливают пятно, после чего посыпают пищевой содой. Уксус реагирует с содой, выделяя углекислый газ. В ходе реакции из-за углекислого газа образуется пена, которая позволяет убрать пятно зеленки. Как только реакция полностью проходит образовавшиеся продукты реакции смываются водой, если пятно пропало не до конца всё вышеперечисленное повторяется, пока пятно не пропадёт полностью.

2.3.2. Удаление пятен зеленки при помощи этилового спирта

Для удаления пятен зеленки можно использовать этиловый спирт. Этиловый спирт является отличным органическим растворителем. Ватный диск смачивается этиловым спиртом, после чего поверхность пятна протирается до полного его исчезновения.

  1. Заключение

В ходе экспериментов мною были определены эффективные и не эффективные методы. Эффективными методами являются: метод удаления пятен йода раствором тиосульфата натрия (Примечание 5, 6, 7, 8), метод удаления пятен йода раствором аскорбиновой кислоты(Примечание 9, 10, 11, 12), метод удаления пятен зеленки уксусной кислотой и содой на ткани (Примечание 13, 14), метод удаления пятен зеленки этиловым спиртом на бумаге (Примечание 15, 16), метод удаления пятен йода крахмалом на ткани (Примечание 17, 18). Данные методы эффективны из-за того, что после их применения загрязнение исчезает полностью и не оставляет после себя следов. Не эффективными методами являются: метод удаления пятен йода крахмалом на бумаге (Примечание 19,), метод удаления пятен зеленки этиловым спиртом на ткани (Примечание 20, 21), метод удаления пятен зеленки раствором уксусной кислоты и соды на бумаге. Данные методы не эффективны, потому что они не избавляют материал от загрязнения.

Список литературы.

  1. https://www.nur.kz/household/cleaning

  2. https://www.techinsider.ru/science

  3. https://septivit.ru/text-blog

  4. http://www.poznovatelno.ru

  5. Всероссийская государственная ордена красного знамени библиотека иностранной литературы. Консервация и реставрация книг. Методические рекомендации. Москва 1987.

Примечание

Примечание 1: https://www.tiktok.com/t/ZTLPsTuPt/

Примечание 2:

Примечание 3:

Примечание 4:

Примечание 5: Примечание 6:

Примечание 7: Примечание 8:

Примечание 9: Примечание 10:

Примечание 11: Примечание 12:

Примечание 13: Примечание 14:

Примечание 15: Примечание 16:

Примечание 17: Примечание 18:

Примечание 19: Примечание 20:

Примечание 21:

Просмотров работы: 22