V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Моющие средства. Польза или вред!?

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Тирский  И.В. 1

---

1МБОУ ШР "Шелеховский лицей"

Тирская А.М. 1

---

1МКОУ ШР "Большелугская СОШ №8"

Работа в формате PDF

2.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В последние годы охране окружающей среды во всех странах мира уделяется большое внимание. Большой процент всех загрязнений водоемов приходится на моющие средства.

Возрастает количество людей, которые используют их в своей повседневной жизни практически ежедневно. Число разнообразных моющих средств также растет. Мы даже не задумываемся, что возможно наносим вред себе , другим и окружающей среде. Возможно удаляя грязь, мы заменяем ее другими отравляющими веществами. Средства, которые мы используем в повседневной жизни не должны оказывать негативного воздействия на организм человека и окружающую среду.

Состав на этикетке моющего средства простому покупателю ничего не говорит, и очень трудно разобраться какое средство на самом деле более эффективное и экологически безопасное.

Цель: выявить самое эффективное и экологически безопасное средство для мытья посуды

Задачи исследования:

изучить по возможности литературу по работе

2. провести анкетирование среди жителей

3. проверить и сравнить свойства моющих средств опытным путем

4. исследовать химический состав моющих средств на наличие фосфат ионов

Объект исследования: моющие средства

Предмет исследования: состав и свойства моющих средств

Гипотеза: все моющие средства безопасны для человека и окружающей среды

Методы исследования:

Метод изучения и анализа литературы

Метод анализа и сплошной выборки при анкетировании

Метод эксперимента и наблюдения при проведении опыта

Актуальность: Проблема загрязнения окружающей среды моющими средствами очень актуальна, поскольку люди стали использовать их каждый день в своем быту, а загрязненная вода попадает в реки, отрицательно влияя на компоненты живой природы в них. Также данные средства оказывают отрицательное воздействие на человека.

Практическая значимость: Работа может использоваться на уроках окружающего мира, химии, биологии, классных часах, лекториях направленных на защиту окружающей среды.

Глава 1. Историческая справка.

Человек начал использовать моющие средства еще более 5000 лет назад. Первыми детергентами были мыла, полученные из встречающихся в природе веществ. Все средства изготавливались на основе растительных жиров и натуральных абразивов. Использование натуральных ингредиентов продолжалось вплоть до начала XX века. Первые моющие средства придумали в Германии в 1916 году. С 30-х годов XX века, после создания менее токсичных средств началось активное применение моющих средств в быту. С тех пор потребление бытовой химии с каждым годом только увеличивалось.

По консистенции моющие средства делятся на порошки, жидкие средства, гели, пасты. У каждой формы выпуска моющих средств, есть свои плюсы и минусы, которые надо учитывать.

Порошки и пасты содержат абразивы: диоксид кремния (трепел), оксид алюминия (корунд), мелко разломанную пемзу и т.п. благодаря ним удаётся справиться со сложными загрязнениями. Также их можно использовать для чистки раковины. Недостатком таких средств является их свойства забиваться в микротрещины на посуде и не вымываться оттуда при ополаскивании.

Жидкие средства и гели позволяют мыть посуду, как в горячей, так и холодной воде и очищать присохшую пищу. Лучше смываться при ополаскивании, но могут вызывать аллергию и пересушивать кожи рук.

Все моющие средства в зависимости от назначения делят:

Средства для стирки;

Средства универсального назначения;

Средства для туалетных принадлежностей (шампуни, жидкие мыла);

Средства для мытья посуды;

Средства для мытья окон.

Состав моющих средств.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения

ПАВ классифицируются на:

- Катионные: соединения, которые в водном растворе диссоциируют с образованием катионов (положительно заряженных ионов), определяющих поверхностную активность.

- Анионные: соединения, которые в водных растворах диссоциируют с образованием анионов (отрицательно заряженных ионов), обусловливающих поверхностную активность.

- Амфолитные: соединения, которые в водных растворах ионизируются и ведут себя в зависимости от условий (главным образом от РН – среды), т. е. в кислом растворе проявляют свойства катионных ПАВ, а в щелочном растворе – анионных ПАВ.

- Неионогенные: соединения, которые растворяются в воде, не ионизируясь.

Чем выше концентрация ПАВ, тем выше моющая способность, пенообразование. По ГОСТу ПАВ должны составлять не более 5 %.

Бесфосфатные моющие средства не содержат ПАВ и фосфатов.

Загустители – повышают вязкость средства, делают более экономичными. Это хлорид натрия (поваренная соль), кокамид DEA.

Комплексообразователи – служат для смягчения воды, обращайте внимание, если у вас жесткая вода. Это соль этилдиаминуксусной кислоты.

Глицерин - бесцветная, вязкая, гигроскопичная жидкость, неограниченно растворимая в воде. Хорошо растворяет многие вещества.

Смягчает негативное воздействие на кожу рук. Глицерин и силикон создают на поверхности кожи рук защитную пленку, предотвращающую интенсивное испарение влаги, а растительные экстракты снимут раздражение и смягчат кожу.

Консерванты - вещества, угнетающие рост микроорганизмов в продукте. При этом, как правило, предупреждают продукт от появления неприятного вкуса и запаха, плесневения и образования токсинов микробного происхождения.

Красители и цветонаполнители – используются для придания привлекательного вида продуктам или для сокрытия неприятного цвета исходных веществ.

Ароматизаторы(отдушки) – вещества, которые используют для придания продуктам или изделиям определённых запахов, создания или улучшения аромата. Добавляют практически во все СМС для придания им приятного запаха или для сокрытия неприятного запаха исходных веществ. Способны вызывать аллергию гексилкоричный альдегид, лимонен.

Вода (H₂O) – химическое вещество в виде прозрачной жидкости, не имеющей цвета, запаха и вкуса (при нормальных условиях), является растворителем.

Антибактериальный компонент – специальные добавки, придающие обрабатывающей поверхности гигиеническую чистоту, за счет препятствия развития различных микроорганизмов. [5]

Глава 2. Результаты анкетирования

Первое, что я решил сделать – это узнать у жителей поселка об их моющих средствах. И провел анкетирование, обработал его и вот такие результаты у меня получились. (Приложение)

Из результатов анкетирования видно, что анкетируемые используют разные марки моющих средств, о бесфосфатных моющих средствах знают немногие. В работе над своим проектом, я выяснил, что во всех магазинах возможно найти моющие средства и ассортимент их различен.

Глава 3. Экспериментальная часть.

В исследовании принимали участие семь марок средств, все закодированы под номерами.

Информация на этикетке.Информация оценивалась по следующим параментрам: характеристика, применение, состав, изготовитель, телефон горячей линии, штрих код, масса, дата производства, срок годности, меры предосторожности, условия хранения, биоразлагаемо.

Вывод: Полную информацию на упаковке имеют все марки моющих средств, но состав непонятен.

Оцениваем упаковку.

Рассматривали следующие параметры: объем средства, материал упаковки, удобство эксплуатации, тип дозатора.

Вывод: Все упаковки средств для мытья посуды соответствуют критериям ГОСТа. [7 ] Лучшая упаковка у средства марки 2.

Изучение состава средства по этикетке.

Оценку состава средства проводил по этикетке. У средств марок 3, 4, 5, 6 состав написан очень мелким шрифтом, пользовался лупой.

Вывод: Состав средств в целом соответствует критериям ГОСТа. Процентное содержание ПАВ, также соответствует нормам. Средство для мытья посуды марки 2 , 1 изготовлены на основе натуральных компонентов.

Органолептическая оценка средства для мытья посуды:

Проводя органолептическую оцеку моющих средств рассматривали:

Цвет: марка 1 - светло-салатовый, марка 2 - бесцветный , марки 4,5 - желтые,

Оценивали запах концентрированного моющего средства и после разведения его в воде, для определения качества отдушек.

По агрегатному состоянию моющие средства - жидкие.

Вывод: Соответствуют критериям ГОСТа средства марок 1, 5, 2 ,4.

Химический анализ. Определение фосфат-ионов.

Фосфаты- соли фосфорной кислоты. Их основное применение - фосфорные удобрения и синтетические моющие средства. Влияние фосфатов на человеческий организм и окружающую среду исследовались учеными еще во второй половине прошлого столетия.

Было выявлено отрицательное влияние на человека средств содержащих фосфаты. При использовании таких средств нарушается кислотно-щелочной баланс защитного слоя клеток, что может привести к дерматологическим заболеваниям. Проникая через поры в кровь, нарушают функции почек и печени.

Фосфаты вводятся в состав моющих средств для снижения влияния жесткости воды на пенообразование.

Они также представляют большую угрозу для окружающей среды. Попадая в водоемы, они способствуют размножению сине-зеленых водорослей. Поверхность водоема покрывается пленкой , препятствующей поступлению кислорода и солнечного света. Такому “наступлению” сине-зеленой водоросли спирогиры подвергается озеро Байкал - жемчужина Сибири. [8] Вместо фосфатов в моющие средства вводят природные среды - целиолиты. Они удаляют из воды ионы солей жесткости. Использование бесфосфатных моющих средств позволит нам миновать данные угрозы.

Используя качественные реакции определял наличие фосфат - ионов в растворах моющих средств.

Реакции с хлоридом бария. Фосфат-ион PO₄^3- с катионами бария образует осадок белого цвета фосфата бария Ba₃(PO_4)2.

В пробирку наливал 5-% растворы исследуемых средств и по каплям прибавлял раствор хлорида бария до прекращения образования осадка. В качестве контроля раствор фосфата натрия.

Реакции с нитратом серебра. Фосфат-ион PO₄^3- с катионами серебра осадок желтого цвета фосфата серебра Ag₃PO_4.

В пробирку наливал исследуемый раствор и прибавлял по каплям раствор нитрата серебра до прекращения выделения желтого осадка фосфата серебра.

В качастве контроля раствор фосфата натрия.

Вывод: В растворах средств марок 1, 2 фосфат-ионы не обнаружены.

С целью изучения свойств моющих средств и сравнения бесфосфатных моющих средств с обычными, я провел несколько опытов. Марки средств были закодированы под номерами.

Для исследования использовалась вода жесткая.

Опыт № 1. Определение уровня рН?

Уровень pH – мера кислотно-щелочного баланса.

Шкала pH представляет собой последовательность цифр от «0» до «14». Все растворы имеют значение pH в зависимости от концентрации входящих в них кислоты и щелочи. Если pH раствора – «0» или «1», то концентрация кислоты в нем максимальная. Самый слабый кислотный раствор имеет значение pH равное «6». Нейтральное вещество, например вода, имеет значение pH равное «7». Это означает, что данный раствор не является ни кислотным, ни щелочным (баланс между кислотой и щелочью). Если значение pH выше «7», то раствор называется щелочным. Самый слабый щелочной раствор имеет значение pH равное «8» или «9». Раствор со значением pH равным «14» – максимальную.

Кислотный раствор со значением pH менее «3» (т.е. 1 – 2) может вызвать на коже ожоги. Точно также, щелочной раствор со значением pH выше «11» (т.е. 12 – 14) быстро разрушает кожу.

Для опыта был приготовлен 10–ти процентный раствор для каждого средства. Я опускал индикаторную бумажку в раствор и затем сравнивал со шкалой. Получились следующие результаты:

Марки средств под номерами:

1 - «7»; 4 - «8».

2 - «7» ; 5 - «10»;

3 - «9»; 6 - «7» ;

7 - «8».

Вывод: По критериям ГОСТа рН средства для мытья посуды должен быть от 5, 8 до 8,5. Самыми агрессивными являются средства для мытья посуды марок 3, 5. Самые мягкие средства марок 1, 2, 6, значит они бережнее к коже рук. (Приложение)

Опыт № 2. Моющая способность.

Для средств для мытья посуды. Приготовили «загрязняющую смесь», состоящую из майонеза, кетчупа, крепкого говяжьего бульона, яйца. Этой смесью испачкали стаканы, добавили растворы исследуемых средств, встряхнули в течении 15 секунд. Оценили результат, сполоснули водой и еще раз оценили результат. Результаты оценивались для 5 ⁰ С, 25 ⁰ С, 50 ⁰ С по пятибальной шкале.

Провели количественный тест т. е. подсчитали количество чистых тарелок после мытья исследуемыми средствами. Для этого «загрязняющую смесь», наносили на тарелку, на губку наносили каплю средства и подсчитывали сколько тарелок было полностью вымыто. Результаты представлены в таблице 1. (Приложение)

Вывод: В холодной воде все средства показали плохие результаты, в теплой воде лучше справились с загрязнением средства марок 1, 3, 6 , в горячей воде отлично справились с загрязнением средства марок 1, 2. В количественном тесте лидируют марки 1, 2, 6.

Опыт № 3. Смываемость средства с посуды.

Приготовили раствор анализируемого средства концентрации указанной в способе его применения на упаковке, объемом 1 литр. В две другие емкости налили по 1 литру чистой воды. Погружаем в раствор средства тарелку и обмываем раствором всю поверхность в течение 3 мин. Затем в двух других емкостях тарелку последовательно ополаскиваем водой в течение 15 секунд. (Приложение)

Проверили смываемость средств под струей воды. Для этого наносили каплю, средства на губку, намыливали тарелку и смывали под струей воды в течение 15 секунд. Определяли рН чистой тарелки.

Вывод: При тщательном споласкивании все средства хорошо смываются водой, но требуется большое количество воды.

Опыт № 4. Пенообразование и устойчивость пены.

Оборудование: мерные цилиндры, линейка, секундомер.

Наблюдение образования пены у 7 образцов средств для мытья посуды проводилось следующим образом: в цилиндр наливали воду объемом 25 мл, добавляли 0,2 мл средства и тщательно взбалтывали в течение 15 секунд. Измерили высоту столба пены сразу и через каждые 5, 10, 15 минут.

Чем больше высота пены, тем большее количество ПАВ в нем содержится.

Расчёты устойчивости пены производились по следующей формуле:

h _min/ h _max * 100% (Приложение)

Вывод: По критериям ГОСТа устойчивость пены должна быть 80%. ГОСТу соответствует средство для мытья посуды маркок 1, 2, 7. Остальные средства имеют устойчивость пены ниже критериев ГОСТа.

Опыт № 5. Растворимость в воде.

Наблюдение за растворимостью средства для мытья посуды наблюдалось следующим образом. В пробирки наливали воду, затем добавляли средство, засекали время растворения средства в воде. Результаты представлены в таблице 2. (Приложение)

Вывод: Быстрее растворились средства марок 2, 7, медленнее средство марки 3.

Опыт № 6. Способность растворять жир.(Эмульгирующая способность)

Для определения эмульгирующей способности анализируемых средств в стаканы поместили 10 мл воды, 0,5 мл средства и 1 мл подсолнечного масла. Перемешивали масло и раствор в течение 30 секунд. Оцениваем растворение масла. Оставить на сутки и отметить растворение масла. (Приложение)

Вывод: Хуже всех растворилось масло у средства марки 2, 6.

Опыт № 7. Время вытекания средства для мытья посуды.

Данным критерием определяется густота средства, чем гуще средство, тем оно экономичнее.

Оборудование: жидкие средства для мытья посуды, воронка, секундомер.

В воронку наливается 5 мл моющего средства и засекается время, за которое средство полностью вытекает. Результаты представлены в таблице 3. (Приложение)

Определи, исходя из способа применения на упаковке сколько раз возможно применить каждое средство. Средством марки 2 возможно помыть посуду 1300 раз, марки 1 - 1350.

Вывод: Наиболее жидкие средства для мытья посуды марок 6, 2. Самым густым, а следовательно, оно более экономичное средство марки 1.

Опыт № 8. Влияние на коррозию железных предметов.

Для определения влияния растворов средств для мытья посуды на коррозию металлов опыт проводили при комнатной температуре с трехкратным повторением. Железные гвозди длиной 80 мм опускали в стаканчики с приготовленными для каждого средства 10-% ми растворами. Вели наблюдения в течении 10 дней и оценивали результат. (Приложение)

Вывод: Средства марок 1, 2 в меньшей степени влияют на коррозию железных предметов, т. к. количество ржавчины такое же как в контроле, остальные моющие средства для способствуют усилению коррозии железных предметов.

Опыт № 9. Цена.

Определили цену каждого средства для мытья посуды. Рассчитали стоимость 1 мл средства. Результаты представлены в таблице 4.

Вывод: Самое дешёвое средство для мытья посуды марки 1, самое дорогое марки 2.

Опыт № 10. Биотестирование.

Биотестирование (от англ. ) это процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо оттого, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов.

Предлагаемый метод биологической оценки субстратов и растворов проводится в трех вариантах:

Выращивание растений, проращивание семян на субстратах, токсичность которых надо оценить (почва, вода).

Полив проростков испытуемыми растворами с той или иной степенью их концентрации.

Накапливание исследуемого раствора между семядолями двудольных растений. [3]

Для опыта № 1 приготовили 1%-й, 5%-й растворы каждого средства для мытья посуды. Подготовили контейнеры для семян. На дно контейнеров поместили фильтровальную бумагу, смочили исследуемыми растворами. Использовали семена гороха сорт «Сахарный дружок» семейства бобовые и редиса сорт «18 дней» семейства крестоцветные. Для контроля использовали обычную воду. Эксперимент проходил при температуре 23⁰ С - 26⁰ С, при трехкратном повторении. Длительность эксперимента 10 дней. (Приложение)

Вывод: В контейнерах со средствами марок 1, 2 семена проросли, остальные исследуемые средства для мытья посуды негативно влияют на рост и развитие растений.

Для опыта № 2 как биотестер использовали укроп сорт . Прорастили семена в восьми контейнерах, один контейнер для контроля. После того как семена взошли на четвертый день, стал поливать их приготовленными растворами моющих средств, постепенно увеличивая концентрацию средства в них, начиная с 1-% раствора.

Вывод: Маленькие дозы средств не оказывают большого влияния на растения, с увеличением дозы увеличивается влияние. Средства марок 1, 2 не оказывают отрицательного воздействия на растения. (Приложение)

Провел эксперимент по исследованию возможности использования биомассы водорослей с берега Байкала в качестве органического удобрения.

Опыт №1. Приготовил смесь для посадки 1 часть сухой спирогиры и 2 части почвы, посадили рассаду томатов. Вели наблюдения по развитию растения. Рассада в экспериментальной группе более сильная и высокая.

Опыт № 2. Приготовил жидкое удобрение из спирогиры. В почву высадил рассаду и поливал жидким удобрением и водой. Рассада в экспериментальной группе прижилась быстрее и более развита.

Провели аналогичный эксперимент с луком, отметил положительное влияние удобрения на рост растения.

Планирую продолжить данные опыты летом.

Заключение и выводы.

В заключение можно сформулировать несколько рекомендаций по выбору средства для мытья посуды:

Рассматривая упаковку, обращайте внимание на характеристику средства, запах (приятный), срок годности, условия хранения;

Оцените упаковку: устойчивое дно флакона, тип дозатора, удобство эксплуатации (выемки на флаконе, «ребра»);

Обязательно читайте состав средства, выбирайте средство на основе натуральных компонентов, не содержащие ПАВ и фосфаты;

Увлажняющие компоненты: глицерин (Glicerin);

Ароматические добавки: гексилкоричный альдегид, лимонен – вызывают аллергию.

После применения средства анализируйте результаты и выберите подходящее для вас средство.

В ходе исследования были выявлены следующие результаты:

Самыми агрессивными являются средства для мытья посуды марок 3, 5. Самые мягкие средства марок 1, 2.

В холодной воде все средства показали плохие результаты, в теплой воде лучше справились с загрязнением средства марок 1, 6, в горячей воде отлично справились с загрязнением средства марок 1, 2, 6. В количественном тесте лидируют марки 1, 2, 6. Все средства хорошо смываются водой, но необходимо большое количество воды.

Наиболее устойчивую пену имеет средство для мытья посуды марок 1, 2, 7. Остальные средства имеют менее устойчивую пену.

Наиболее жидкие средства для мытья посуды марок 2, 6. Самым густым, а следовательно, оно более экономичное средство марок 1, 2.

Средства марок 1, 2 в меньшей степени влияют на коррозию железных предметов, остальные моющие средства способствуют усилению коррозии железных предметов.

Маленькие дозы средств не оказывают большого влияния на растения, с увеличением дозы увеличивается влияние.

Самое дешевое моющее средство марки 1, самое дорогое марки 6. По эффективности бесфосфатные моющие средства, не уступают обычным средствам, которые их содержат. А по влиянию на организм человека и окружающую среду более безопасны.

Суммируя все показатели, наиболее эффективным оказалось средство для мытья посуды марки 2, за ним идет средство марки 1.

Гипотеза работы не подтвердилась. Не все моющие средства безопасны для человека и окружающей среды.

Используемые источники:

1.Попова Т. А. Экология в школе: Мониторинг природной среды: Методическое пособие. -М.: ТЦ Сфера, 2005.

2.Химия. 9 класс: Сборник элективных курсов / Сост. Н. В. Ширшина. – Волгоград, 2007.

3 . «Я познаю мир»: Химия: Энциклопедия/ Автор - сост. Н. Н. Непомнящий - М.: ООО «Изд-во АСТ», 2006.

4. Федорова А. И.. Никольская А. Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды: учебное пособие для студентов высших учебных заведений-М.: Владос, 2001.

Интернет – ресурсы:

5. https://ru.wivikipedia.org/wiki/

6. https://ru.xumik/encyklopedia/

7. www.gosthelp.ru/gost

8. http://spirogira.ru/

Приложение.

Результаты анкетирования.

1. Какое средство для мытья посуды вы используете?

Знаете ли вы о бесфосфатных моющих средствах?

3.Знаете ли вы о влиянии фосфатов на организм человека и окружающую среду?

Определение фосфат – ионов в растворах моющих средств.

Качественные реакции: нитратом серебра хлоридом бария

Определение уровня рН.

Опыт № 2. Моющая способность.

Начало опыта t = 5^о С t = 25^о С t = 50^о С Опыт № 4. Пенообразование и устойчивость пены.

Первоначальная высота пены Высота пены через 5 минут

Высота пены через 10 минут. Высота пены через 15 минут.

Моющая способность.

Таблица 1.

«1» - очень плохое качество, «2» - плохое качество, «3» - удовлетворительное качество, «4» - хорошее качество, «5» - отличное качество.

Время вытекания средства для мытья посуды.

Таблица 2.

Цена средства для мытья посуды.

Таблица 3.

Опыт № 8 . Влияние на коррозию железных предметов.

Опыт № 10. Биотестирование.

Семена гороха и редиса.

Действие растворов моющих средств на всходы укропа.

Использование спирогиры в качестве органического удобрения.

Питательный субстрат.

1 день 4 день 8 день

Жидкое удобрение.

1 день 4 день 8 день

РЕГИСТРАЦИОННАЯ ФОРМА

(срок представления – до 30 апреля 2018г.)