V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Синтетические моющие средства и их влияние на окружающую среду
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Более двадцати лет назад моющие средства выпускались на Бурное развитие химической промышленности в последние десятилетия и вместе с тем рост потребностей и запросов современного человека привели к резкому увеличению выпуска продукции бытовой химии. В настоящее время в мире производится ежегодно около 30 млн. тонн товаров бытовой химии, а к концу нашего столетия эта цифра возрастет, вероятно, в 4-5 раз! химических заводах, количество их было гораздо меньше. Раньше посуду мыли содой или хозяйственным мылом. В некоторых населенных пунктах для стирки белья и других целей использовали древесную золу. Ее смешивали с водой, отстаивали и осветленный раствор использовали для стирки белья, посуды и многого другого.
Мы уже не можем представить свою жизнь без моющих средств, ведь без них было бы намного труднее справиться с мытьем посуды, полов и многого другого. Обилие моющих средств в наше время привлекает людей внешним видом и выгодной рекламой, но не многие интересуются их составом, свойствами. Большинство людей не задаются вопросом «какая польза или вред от того или иного средства?»
В каждом доме есть синтетические моющие средства. В состав большинства входит активный хлор. Мне известны данные, в которых сказано, что активный хлор не только наносит вред чистящим поверхностям, но и отрицательно влияет на слизистые оболочки и дыхательные пути.
Синтетические моющие средства выпускаются в различных агрегатных состояниях: аэрозоли, пасты, порошки и так далее. Кажущиеся безобидными стиральные порошки мировая наука давно классифицировала как наиболее опасные химические вещества, которые наносят вред окружающей среде и особенно здоровью человека.
Мыло и сода до недавнего времени считались основными моющими средствами. Сода смягчает воду и делает раствор более щелочным. Для смягчения воды применяли также тринатрийфосфат, а при стирке шерстяных тканей - нашатырный спирт.
Противоречивы и мнения ученых о влиянии на здоровье человека СМС
Множество аргументов, говорящих о пользе СМС было получено у ученых:
Не обязательно умягчать воду перед стиркой
Намного легче стирать СМС, чем жировым мылом
При комнатной температуре хорошо распадаются в воде
Активные вещества быстро разрушают грязь, фиксируя ее путем распада
Было замечено, что с помощью синтетических моющих средств можно стирать даже в морской воде.
Положительные качества можно перечислять еще долго, но теперь можно взглянуть на обратную сторону медали. Есть множество данных о том, какой вред наносят СМС на организм человека: у многих химические вещества из обычных стиральных порошков и жидкостей вызывают аллергию, раздражения кожи и слизистой глаз.
Недавно, учеными американского химического общества было доказано, что одной из причин появления рака могут стать СМС, ведь при очистке воды они не смываются полностью. Еще одним открытием стало то, что в организме млекопитающих поверхностно-активные вещества (ПАВ) в воде имитируют женские гормоны, увеличивая риск импотенции у мужчин и рака молочной железы у женщин. Я считаю, что мой проект актуален. Использование СМС часто вредит нашему здоровью, но без них бы тоже не можем обойтись.
Я решила провести опрос среди учителей и учеников моей школы № 25, чтобы узнать какие средства используют чаще, и проанализировать, чем обоснован их выбор. В качестве гипотезы было выдвинуто предположение о том, что если знать информацию о составе и свойствах моющих средств, то можно избежать проблем со здоровьем.
Цель работы– исследование синтетических моющих средств.
Для проверки гипотезы были поставлены и решены задачи:
Выяснить состав моющих средств.
Изучить химические особенности моющих средств и принцип их действий.
Выявить эффективность и безопасность синтетических моющих средств.
Провести социологический опрос с целью выявления наиболее популярных средств для мытья посуды, личной гигиены, стиральных порошков, сортов мыла.
Провести научный эксперимент, чтобы определить влияние СМС на окружающую среду.
Методы исследования
1.Социальный опрос
2. Научный эксперимент.
Основная часть
СМС ( Синтетические моющие средства)- детергенты ( от англ. Deterge- очищать)- разнообразные композиции неорганических и органических химических соединений.
Как правило, в современные CMC могут вводить два или несколько поверхностно-активных веществ. Так, моющие средства могут содержать одновременно неионогенные вещества, алкилсульфаты и сульфанол, а в некоторых случаях мыло. Средства, содержащие несколько поверхностно-активных веществ, как правило, лучше отстирывают белье.
Чтобы разрушить жировые загрязнения в моющие средства добавляют щелочи. В качестве щелочных добавок вводят соду и соль кремниевой кислоты.
Одними из важнейших добавок являются полифосфаты.
Триполифосфат натрия (как правило их вводят в СМС пастообразной и порошкообразной формы )
Триполифосфат калия или двойная соль триполифосфата (входит в состав жидких CMC).
Отсюда можно сделать вывод, что триполифосфаты умягчают воду, а также повышают моющую способность почти всех поверхностно-активных веществ. Благодаря триполифосфатам современными CMC можно стирать даже в морской воде.
Находящиеся в воде соли магния и кальция образуют со всеми поверхностно-активными веществами (включая мыло) нерастворимые в воде соединения и оседают на белье. Именно поэтому белье приобретает сероватый оттенок и становится жестким. Полифосфаты с солями кальция и магния образуют растворимые в воде соединения. Но для этого в моющем растворе их должно быть достаточно много. Поэтому при стирке в жесткой воде в стиральный раствор надо добавлять больше моющих средств, чем указано на упаковке.
Для стирки хлопчатобумажных и льняных тканей в некоторые средства добавляют химические отбеливатели, которым в большинстве случаев служит перборат натрия. Это соединение выделяет кислород при достаточно высокой температуре (выше 65 °С), в результате который окисляет и обесцвечивает органические соединения, одновременно дезинфицируя изделие. Отсюда можно сделать вывод, что стирать этими средствами цветное белье можно лишь при пониженной температуре, ниже 65 °С , при которой начинает действовать отбеливатель.
непрочность краски или природа волокон ткани вынуждает стирать только при низких температура например при 30-45°С, для дезинфекции белья применяют повторную его обработку раствором гипохлорита натрия. Точно таким же образом поступают, если хотят не только продезинфицировать белье при холодной стирке, но и одновременно провести более глубокое отбеливание белых вещей.
Очень трудно отстирываются загрязнения белкового происхождения (кровь, яичный белок, некоторые соусы и др.). Их можно удалить только специальными стиральными средствами, которые содержат ферменты (энзимы) - вещества биологического происхождения. За определенное время и при условии, что температура раствора не превышает 40°С, ферменты разрушают белки. Поэтому после замачивания грязного белья в растворах моющих средств, содержащих ферменты, белковые загрязнения легче удаляются при стирке. Но еще можно использовать холодную воду при смывании белкового загрязнения. Если вы видите на упаковке надпись с приставкой «био» то вы должны знать, что такие средства обязательно содержат различные ферменты. Замачивать белье в таких CMC надо обязательно при невысокой температуре - не выше 35-40 °С.
Кроме указанных веществ CMC могут содержать еще многие другие полезные добавки. Например, флуоресцирующие вещества( белые красители) добавляют для того, чтобы белье стало белоснежным, ведь они способны поглощать свет в ультрафиолетовой части спектра и излучают его в голубой . Чтобы у выстиранного белья был приятный запах, во все моющие средства вводят парфюмерные отдушки. Желательно растительного производства.
Некоторые вещества способствуют образованию в моющем растворе обильной пены; обычно рассчитаны для ручной стирки. Стабилизаторами пены служат обычно алкилоламиды. Некоторые хозяйки считают, что чем больше пены, тем лучше моющее средство. Мне кажется, что это всего лишь выдумка, ведь такое представление сложилось с тех времен, когда для стирки употребляли только мыло. Обилие пены не определяет моющую способность синтетических моющих средств.
Более того, есть поверхностно-активные вещества, которые без пены прекрасно снимают загрязнения. Пена, на мой взгляд, нужна лишь при ручной стирке вещей из тонких тканей, вязаных вещей и некоторых других, которые стирают, не смачивая сильно, чтобы при сушке они не потеряли формы. Обильная и устойчивая пена в моющих растворах выводит из строя саму машинку и приводит к износу белья. Мы уже говорили о том, насколько важно, чтобы грязь, перешедшая в стиральный раствор, оставалась в нем до конца стирки, не оседая на белье. Это обеспечивают поверхностно-активные вещества, однако для усиления эффекта в моющие средства для хлопчатобумажных и льняных тканей вводят еще дополнительный компонент - карбоксиметилцеллюлозу.
Существуют и другие функциональные добавки: стабилизаторы разложения химического отбеливателя, гидротропы - вещества, улучшающие растворимость компонентов, комплексоны - вещества, связывающие соли железа, а также соли кальция, магния и других металлов и т.д.
Классификация СМС.
В настоящее время для стирки выпускается широкий ассортимент различных средств. Их можно сгруппировать следующим образом.
I группа – средства для стирки: универсальные; используются для стирки различных тканей и предварительного замачивания белья.
II группа- средства комплексного действия, с помощью которых можно одновременно со стиркой, например, подкрасить или продезинфицировать вещи; эти средства предназначены обычно для ручной стирки.
III группа - отбеливатели; они удаляют с белья загрязнения, которые остались после стирки, а также отбеливают белье.
В IV группу входят подсинивающие средства.
V группа - средства для антистатической обработки, они применяются при последнем полоскании выстиранных изделий из капрона, найлона, ацетатного волокна и шерсти. После такой обработки на изделиях не накапливаются при носке электрические заряды.
VI группа - мягчители; они также используются при последнем полоскании изделий и придают тканям из хлопка, льна и вискозных волокон мягкий гриф - приятное ощущение бархатистости. После этой обработки ткань хорошо гладится.
VII группа - аппретирующие средства. Ими пропитывают ткани после стирки. В эту группу входят средства для подкрахмаливания, фиксации складок и гидрофобизирования тканей; последние придают тканям водоотталкивающие свойства.
Проведение социального опроса
Я провела опрос среди учеников и учителей, раздав им анкеты с вопросами, на которые нужно было ответить.
Какое средство вы используете для мытья посуды? Почему?
Каким мылом вы пользуетесь? Почему? Какой марке вы отдаете предпочтение?
На что вы обращаете внимание, когда покупаете моющие средства?
Что вам известно о составе моющих средств?
Каким средствам вы отдаете предпочтение для личной гигиены?
Результаты опроса
Большинство участников дало предпочтение моющему средству AOS, так как оно лучше отмывает любые загрязнения.
Из опрошенных мною людей, большинство используют твердое мыло, потому что жидкое мыло невозможно полностью смыть с рук.
В данном вопросе мнение людей разделилось, 50% пользуется гелем для душа. 35%- твердое мыло. 15% использует жидкое мыло.
Более 73 % процентов опрошенных людей ничего не знают о СМС и примерно 30% имеют общие представления.
Многие не представляют, какой вред несут за собой моющие средства.
Научный эксперимент.
Я провела эксперимент на трех стеблях крапивы. Поставив их в три разных стакана.
С обычной водой
С добавлением обычного твердого мыла
С добавлением домашнего мыла
На 1 фотографии прошло всего лишь 15 минут после того, как я поставила стебли с корневой системой в стаканы. Во 2-ом и 3-ем стакане мы можем заметить явную реакцию растений на синтетические моющие средства.
фотография 1
На 2-ой фотографии прошло 5 дней, с момента начала эксперимента. Здесь я могу отметить, что в 3-ем стакане листья пожелтели сильнее, чем в 2-ом. пожелтевшие листья. Это может быть связано с тем, что хозяйственное мыло предназначено для стирки содержит щелочь, а в 3-е мыло предназначено для мытья рук и может содержать масла для восстановления кожного покрова. Стебель, оставшийся в1-ом стакане, остается неизменным.
Фотография 2
На 3-ей фотографии прошла неделя после начала эксперимента. Мы можем уже во всех стаканах крапива начала желтеть, но во 2-ом и 3-ем стаканах их намного больше.
Фотография 3
На последней фотографии прошло две недели. Тут мы можем заметить пожелтевшие листья на всех трех ростах, но в первом стакане они незначительны по сравнению с остальными двумя.
Из проведенного мною эксперимента можно сделать вывод, что синтетические моющие средства плохо влияют на зеленые ростки крапивы. Из-за веществ, которые входят в состав СМС, растения начинают погибать быстрее, чем в обычной среде. Следовательно, детергенты пагубно влияют на всю окружающую среду в целом.
Вывод
В результате проведенной мной исследовательской работы я сделала вывод, что моющие средства, конечно, облегают труд и их очень легко найти. Каждое средство уникально по своему и прежде чем ими пользоваться нужно изучить состав, который написан на этикетках. А так же соблюдать инструкцию по их применению. Благодарю вас за терпение и ваше внимание на мое выступление. Надеюсь на то, что примите во внимание мою работу и будете соблюдать все правила изложенные мною выше. Как говорил Уильям Шекспир: «Здоровье дороже золота!» До свидания!
Используемые материалы:
«Химия для вас» А.М. Юдин, В.Н. Сучков, Ю.А. Коростелина
«Химия в быту» А.М. Юдин, В.Н. Сучков