III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫХ СТИРАЛЬНЫХ ПОРОШКОВ НА РАСТЕНИЯ
Клементьева В.В.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

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.

На сегодняшний день зарекомендовали себя так называемые экологически безопасные стиральные порошки, в которых наиболее вредные компоненты заменены безвредными веществами. Так ли это? Как узнать соответствует ли их реклама безопасности действительности?!

В свей работе, мы задались целью: изучить влияние экологически безопасных стиральных порошков на растения.

Исходя из этой цели были поставлены следующие задачи:

  • изучить дополнительную литературу по заданной теме

  • изучить физико-химические свойства моющих средств

  • экспериментально исследовать влияние различных стиральных порошков на растения.

Объектом исследования являются экологически безопасные стиральные порошки, а предметом – влияние экологически безопасных стиральных порошков на растения.

Гипотеза: возможно не все экологически безопасные стиральные порошки безвредны.

Литературный обзор

  1. Краткая характеристика синтетических моющих средств

Синтетические моющие средства представляют собой смеси, главный компонент которых — синтетические моющие вещества — в виде водных растворов. Они снимают с поверхности твердых тел (тканей, изделий) загрязнения различной природы.

В качестве моющих веществ используют анионоактивные, катионоактивные, амфотерные (амфолитные) и неионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ), имеющие сродство к жировым поверхностям и к воде. Специальные вещества в составе синтетических моющих средств предохраняют ткани от повторного оседания грязи — резорбции. В современных СМС используют ПАВ, которые имеют степень биоразложения не менее 90%, тогда они не загрязняют окружающую среду.

Основные ингредиенты синтетических моющих средств и их назначение, приведены в таблице. [4]

Ингредиенты

Назначение

Основные компоненты: поверхностно-активные вещества (ПАВ)

Моющее действие. Анионактивные ПАВ лучше моют в щелочной среде. Катионактивные ПАВ используют так же как ингибиторы коррозии (для защиты стиральных машин), антистатики, эмульгаторы; обладают дезинфицирующим действием

Вспомогательные вещества: щелочные соли — карбонат и силикат натрия

Замедляет коррозию металлических частей стиральных машин, усиливает антирезорбционную способность и уменьшает гигроскопичность порошкообразных СМС

Нейтральные соли — сульфат и фосфат натрия

Для улучшения сыпучести порошка и растворимости его в воде, увеличивает моющую способность СМС. Фосфорные соли используют для снижения щелочности моющих растворов до рН " 7. Полифосфаты устраняют налет на тканях, образованный малорастворимыми соединениями, снижают зольность тканей

Карбоксиметилцеллюлоза

Для предотвращения резорбции грязи в составах СМС для льняных и хлопчатобумажных тканей

Поливинилпирролидон

Для предотвращения резорбции грязи в составах СМС для шерстяных и шелковых тканей

Химические отбеливатели (персоли)

Для отбеливания хлопчатобумажных и льняных тканей. При нагревании выделяется атомарный кислород

Химические отбеливатели (перекись водорода)

Для отбеливания шерстяных и шелковых тканей

Физические (оптические) отбеливатели — флуоресци-рующие соединения

Для придания эффекта белизны за счет преобразования падающего света и отражение от ткани в голубой области спектра

Адсорбционные красители (ультрамарин, индиго, синтетические органические пигменты)

Действие основано на оптическом эффекте — адсорбция на поверхности тканей без химического воздействия. Ткань приобретает яркость за счет голубого или розового оттенков

Биодобавки — ферменты (липазы, протеазы и др.)

Для удаления загрязнений и пятен жирового происхождения (липиды) и белковых веществ (протеины): следы крови и др.

Отдушки

Для ароматизации белья

Антистатики

Для снятия статического электричества

II. Классификация синтетических моющих средств

По агрегатному состоянию (консистенции) мы имеем твердые, порошковые (гранулированные), жидкие и пастообразные CMC. [Приложение 1]

Объем производства порошкообразных средств составляет более 80 % общего объема производства CMC. Это наиболее концентрированные средства. Они удобны для введения вспомогательных компонентов и для упаковки. Порошкообразные средства использует большая часть потребителей.

Менее распространены моющие средства в таблетках, хотя они удобны и быстро дозируются, аллергические реакции на них отсутствуют. В зависимости от количества слоев таблетки растворяются с разной скоростью. Однослойные таблетки растворяются быстрее, в многослойных сначала растворяются энзимы — при низких температурах, затем кислородсодержащие отбеливатели — при высоких. Это обеспечивает большую эффективность стирки.[2]

Жидкие CMC не вызывают аллергических реакций, экономичнее в дозировании. Действительно, они не содержат химических отбеливателей, щелочных солей, ферментов, поэтому проявляют моющее действие только в мягкой воде и в основном для шерсти и шелка.

Пастообразные средства содержат до 40 % воды. В их состав могут входить практически все добавки, за исключением нестойких химических отбеливателей.

По назначению можно говорить о четырех группах CMC: для стирки изделий из хлопчатобумажных, льняных и смешанных тканей; для стирки изделий из шерсти, шелка и синтетических тканей; универсальных CMC и CMC комплексного действия.

По способу применения (способу стирки) различают CMC с высоким (ненормируемым) пенообразованием (для стирки вручную и в стиральных машинах активаторного типа) и с пониженным пенообразованием (для стирки в автоматических и полуавтоматических стиральных машинах).

По составу синтетические моющие средства бывают без перекисных соединений и биодобавок (простейшие) и с биодобавками, с перекисными соединениями, с перекисными соединениями и биодобавками, для шерсти, тонких тканей и детского белья, для цветных тканей и для снижения пиллинга (в наименование таких препаратов входит обозначение «колор», а их применение требует особого температурного режима. В их состав входят полимерные добавки, препятствующие переносу красителей с ткани в раствор), ароматизирующими (на упаковке обычно указывается, какой запах они придают белью).

Универсальные CMC пригодны для стирки изделий из волокон самой разной природы. Универсальность их обеспечивается составом и дифференцированными условиями стирки. Наличие щелочных солей в составе универсальных CMC (рН равно 9—10) не оказывает отрицательного действия на изделия из белковых и синтетических волокон, так как при температуре 30 — 40 °С активность щелочного вещества невелика. Изделия из хлопчатобумажных и льняных тканей стирают с использованием универсальных CMC при более высокой температуре (60 — 80 °С). Выпускаются универсальные CMC с биодобавками для замачивания и стирки, без биодобавок и перекисных солей для стирки, с перекисными солями для стирки и отбеливания.

К синтетическим моющим средствам комплексного действия относятся средства для стирки и одновременного подкрахмаливания, дезинфекции, антистатической обработки изделий.

Для придания дезинфицирующих свойств в CMC комплексного действия вводят кислотостойкие альдегиды, четвертичные аммониевые, фосфониевые или арсониевые соли. В ряде патентов описаны способы получения антисептических, дезинфицирующих, бактерицидных и других CMC, специально предназначенных для мытья посуды, очистки различных емкостей, применения в госпитальной практике, а также окрашенных и многоцветных CMC.

Жидкие моющие средства подразделяются на CMC для стирки изделий из шерстяных, шелковых, синтетических и искусственных тканей в холодной и теплой воде и универсальные моющие средства.

Кусковые моющие средства хорошо зарекомендовали себя для стирки в условиях ограниченных водных ресурсов, отдыха, командировок, туризма и в быту, так как позволяют эффективно обрабатывать стираемые изделия. Стирка вручную небольшого количества изделий в малом объеме моющего раствора еще актуальна, несмотря на бурный рост производства стиральных машин и совершенствование их конструкций. Именно для нее исключительно эффективными являются CMC в кусковой товарной форме.[2]

ГОСТы 25644-88, 22567.1-10-77, 22567.14-93 предусматривают требования к составу, внешнему виду, показателям качества. Средства должны иметь установленный цвет и запах, однородную консистенцию, хорошо растворяться в воде и иметь рН раствора 7,5-11,5. Порошкообразные средства должны быть однородными, рассыпающимися, сухими на ощупь, т. е. не должны содержать избыток влаги, чтобы не слеживаться, не комковаться. Пастообразные и жидкие средства не должны содержать посторонние примеси и иметь неприятный запах.

Фасуют СМС порошкообразные в картонные пачки массой от 450, 600, 900 г и выше или в полиэтиленовые пакеты; жидкие — в полимерные банки. Хранение СМС в сухих проветриваемых помещениях при влажности не выше 70%. Срок хранения от 6 до 12 мес.[4]

III. Какие вещества входят в состав экологически безопасных стиральных порошков

  1. ПАВ заменяется или дополняется биологически поверхностно-активными веществами, или экосурфанктантами, как их ещё называют. Вы будете удивлены, но эти вещества получаются в результате соединения взаимодействий глюкозы из картофеля, риса и пшеницы, и жирных спиртов, которые выделяются из пальмового и кокосового масла. Также, очень часто для создания таких экосурфактантов используют различные микроорганизмы, дрожжи, бактерии, изначальное присутствие которых в составе стирального порошка не оказывает влияние на качество стирки, но способствует тому, что ПАВ распадается в природной среде.

  2. В составе такого экологического порошка вы можете также обнаружить натрий альтсульфанат с 12-ю и 18-ю атомами углерода.

  3. Отбеливатели (оптические и химические) заменяются вспомогательными не ионными ПАВ 3-ацетилэтилендиамидами. Их эффект отбеливания ничуть не уступает эффекту отбеливания стандартных порошков.

  4. Фосфаты заменяют натрием дисиликатом, который связывает часть солей жёсткости воды. Примечательно, что этот натрий дисиликат аналогично действию фосфатом и улучшает качество воды и заботиться о внутренних деталях стиральной машины, предупреждая отложения на них солей. Также, это вещество служит «каркасом» и основой самого состава экологического порошка. И, наиболее хорошего эффекта стирки вы достигнете, если в составе такого порошка будет содержаться от 15% до 55% этого компонента.

  5. Заменить ополаскиватель и усилить моющее действие стирального порошка может такое вещество, как цеолит (природный элемент, который имеет вулканическое происхождение). Он как будто шлифует поверхность одежды, и изделия после стирки становятся приятными и гладкими на ощупь.

  6. Химические отбеливатели также заменяют стабилизаторами пероксидных соединений и водорастворимыми органическими комплексообразователями.

  7. А, вот такие окислители как хлор и активный кислород никогда не войдут в состав экологического порошка по той простой причине, что представляют высокую угрозу риска для жизни всех живых организмов, в том числе и человека, который носит одежу, выстиранную обыкновенным стиральным порошком.

  8. Химические отдушки заменяют натуральными эфирными маслами.

Экспериментальная часть

Работу мы начали с того, что выбрали марки экологически безопасных стиральных порошков. Выбор исходил из тех марок которыми пользуются учащиеся нашей гимназии. Для исследования были выбраны экологически безопасные стиральные порошки марок: BioMio, Faberlic, Amway. Так же мы использовали обычное хозяйственное мыло, а для контроля взяли простой и недорогой стиральный порошок Пемос.

Опыт №1. Определение физико-химических характеристик стиральных порошков.

  1. Для начала изучив инструкции по применению стиральных порошков, мы высчитали примерно сколько граммов стирального порошка нужно нам взять из расчёта на 100 мл. На электронных весах взвесили 4 г стирального порошка каждой марки и развели в 100 мл тёплой водопроводной воды, размешали.

Визуально было видно, что не все стиральные порошки до конца растворились в воде. Стиральные порошки таких марок как BioMio, Faberlic и особенно Пемос до конца не растворились.

Измерили высоту пены каждого образца.

  1. Определили рН растворов, используя универсальный индикатор.

  1. Оценили запах отдушек (проверили стойкость и специфичность запахов растворов порошков).

Результаты нашего исследования приведены в таблицах.

РН растворов и высоты пены стиральных порошков.

Название порошка

Значение рН

Высота пены

BioMio

10

2

Faberlic

10

1,5

Amway

6

4

Пемос

10

4

Хозяйственное мыло

8

3

Определение качества отдушек.

Название порошка

Специфичность запаха

Специфичность запаха через 10 минут

BioMio

Умеренная, приятная

Слабая, приятная

Faberlic

Сильная, средне приятная

Нет изменений

Amway

Умеренная, средне приятная

средне приятная

Пемос

Сильная, неприятная

Нет изменений

Хозяйственное мыло

Слабая, приятная

Практически отсутствует

Наличие сильного запаха свидетельствует о большом количестве отдушек. Если запах поменял свою специфичность, то это свидетельствует о плохом качестве отдушек. Победителем в этой номинации оказались порошки «BioMio» и «Amway», а так же хозяйственное мыло. Самый плохой результат у «Пемоса».

Определение рН растворов таких стиральных порошков как BioMio, Faberlic

Пемос - щелочная, что отрицательно влияет на кожу рук. Amway имеет среду близкую к нейтральной.

Опыт №2. Изучение влияния растворов стиральных порошков на растения.

Для данного опыта мы использовали рассаду двух видов растений: бархатцы, как одни из неприхотливых растений и петунию, как нежное и требующее уход растение. В течении двух недель мы поливали нашу рассаду растворами, выбранных нами образцов стиральных порошков.

Дневник наблюдений

Дни наблюдений

Изменения, происходящие с растениями

BioMio

Faberlic

Amway

Пемос

Хоз. мыло

1 день

Изменений нет

Изменений нет

Изменений нет

Некоторые листья бархатцев съёжились

Изменений нет

5 день

Изменений нет

Изменений нет

Изменений нет

Петуния погибла, некоторые из бархатцев полностью зачахли

Изменений нет

14день

У 1-2 бархатцев появились бутоны, есть 1-2 растения с оранжевой каймой на листьях; петуния хорошо растёт

У 1-2 бархатцев появились бутоны, есть 1-2 растения с оранжевой каймой на листьях; петуния хорошо растёт

У 1-3 бархатцев появились бутоны, листья и само растение зелёное здоровое; петуния хорошо растёт

1-2 растений листья съёжились, остальные зачахли

У 1-2 бархатцев появились бутоны, листья и само растение зелёное здоровое; петуния хорошо растёт

1 день

14 день

Стиральные порошки BioMio, Faberlic, Amway, а также хозяйственное мыло действительно отрицательно не влияют на растения, даже в какой-то степени ускорили цветение бархатцев. А стиральный порошок Пемос лучше не использовать, хоть он и дешевле по цене.

Заключение

В ходе работы мы изучили физико-химический свойства моющих средств и определили, что у стиральных порошков BioMio, Faberlic, Пемос рН растворов щелочные, а Amway имеет среду близкую к нейтральной. Определили наличие умеренно среднего запаха у порошков «BioMio» и «Amway», а также хозяйственное мыло. Самый плохой результат у «Пемоса».

Изучили влияния растворов стиральных порошков на растения, где стиральные порошки марок BioMio, Faberlic, Amway, а также хозяйственное мыло действительно отрицательно не влияют на растения, даже в какой-то степени ускорили цветение растений. А стиральный порошок Пемос погубил цветочную рассаду.

Таким образом, наша гипотеза, что возможно не все экологически безопасные стиральные порошки безвредны не подтвердилась. Среди изученных нами марок экологически безопасных порошков практически по всем применённым нами параметрам лидирующее место занял порошок марки Amway.

Список литературы

  1. Муравьев А.Г., Пугал Н. А., Лаврова В.Н. Экологический практикум: Учебное пособие с комплектом карт -инструкций / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева. – 2-еизд., испр. – СПб.: Крисмас+, 2012. – 176 с.: ил.

  2. Синтетические моющие средства:/ Электронный ресурс. http://www.grandars.ru/college/tovarovedenie/sinteticheskie-moyushchie-sredstva.html

  3. Химия: Школьная энциклопедия / гл. ред. Ю.А.Золотов. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2003. – 872 с.: ил.

  4. Ширшина Н.В. Проектная деятельность учащихся. Химия. – Волгоград: Изд.-во Учитель, 2007.

  5. Шульпин Г. Химия стирки // Наука и жизнь, 1981, № 3