Vliv mýdla na životní prostředí. Vliv syntetických detergentů na životní prostředí a živé organismy. I. Literární revue

29.11.2019 Nadace

Detergenty (DS) tvoří základ všech SMS a určují jejich vlastnosti; Jedná se o micelotvorné povrchově aktivní látky, díky nimž mají roztoky mycí schopnost. MF se dělí do dvou tříd: iontové látky, které se ve vodě disociují na ionty, a neiontové látky, které nepodléhají elektrolytické disociaci.

Iontové MF se nazývají aniontové, pokud povrchově aktivní ionty nesou záporný náboj. Kationtové, pokud jsou povrchově aktivní ionty kladně nabité, a amfoterní nebo amfolytické, pokud mají povrchově aktivní ionty záporný náboj v alkalickém prostředí a kladný náboj v kyselém prostředí. Nejpoužívanější jsou aniontové MV. Z nich se získávají všechna tuková mýdla a většina SMS. Pro výrobu komerčních mastných mýdel se používají především sodné nebo draselné soli vyšších mastných kyselin, vyrobené z rostlinných olejů a živočišných tuků.

Nejvýznamnějšími zástupci syntetických aniontově aktivních látek jsou soli sulfonových kyselin a kyselých sulfonátů (alkylsulfonáty, alkylarylsulfonáty, alkylsulfáty) a sulfonované tuky, oleje a mastné kyseliny. Jiné aniontové MV se vyrábějí v relativně malých množstvích. Neiontové MF, které jsou součástí některých SMS, zaujímají v objemu průmyslové výroby 2. místo za aniontovými. Většina neiontových látek jsou polyoxyethylen (polyglykol) estery různých organických kyselin,

alkoholy, alkylfenoly a alkylnaftoly, polyoxyethylenové deriváty alifatických aminů a amidů, merkaptany atd. Kationtové a amfoterní látky tvoří pouze několik % z celkového objemu výroby MV a mají omezený ekonomický význam.

Z kationtových látek jsou nejvýznamnější soli kvartérních amoniových a pyridiniových bází, které působí baktericidně. Molekuly amfoterních látek obsahují jak bazické (obvykle aminoskupiny), tak kyselé (karboxylové, sulfonové nebo sulfoesterové) skupiny.

SMS nutně obsahují řadu pomocných látek, které zlepšují jejich čistící schopnost. Prací prostředky pro praní zahrnují alkalické soli slabých anorganických kyselin (uhličitan sodný a hydrogenuhličitan sodný, křemičitany sodné, fosforečnany).

V souvislosti s progresivním znečišťováním životního prostředí průmyslovými a domovními odpady je zvláštní pozornost věnována vývoji nových formulací syntetických M. s. dbejte na výběr biologicky „měkkých“ látek, tzn. snadno rozložitelné bakteriemi přírodní podmínky. Přípravky na bázi takových látek (například deriváty alifatických kyselin a alkoholů s lineární strukturou) postupně nahrazují z používání mikroorganismy obsahující biologicky „tvrdé“ – nedegradovatelné – složky (např. deriváty alkylaromatických sloučenin s rozvětvenou strukturou).

Vstup SMS prostředí(vodní plochy), změňte to acidobazická rovnováha. Vodní organismy jsou přizpůsobeny určité hodnotě pH. Při poklesu hodnoty pH na 4,5 - 5,0 může vymizet značné množství vodních organismů, které tvoří základ potravního řetězce. To zase ovlivňuje ptáky, ryby, plazy a savce, kteří se živí mrtvými druhy. Při hodnotě pH nad 9,0 se voda také stává nevhodnou pro většinu vodních organismů. Kaviár a rybí potěr jsou obzvláště citlivé na změny kyselosti.

Snížení pH může také přispívat k přenosu iontů kovů obsažených ve spodních sedimentech do vody, které se za normálních podmínek ukládají na dně s suspendovanými částicemi a pohřbívají se v mocnosti spodních sedimentů.

V poslední době jsou ve vzorcích přírodních vod stále častěji detekovány fosfáty. Viníkem je člověk. Používáme prací prášky, které obsahují fosfáty, které se přidávají pro snížení tvrdosti vody při praní. Ale u nás zatím neexistuje technologie, která by nám umožnila čistit odpadní vody od fosfátů v potřebném rozsahu. Nevyčištěné odpadní vody jsou po úpravách vypouštěny do řek.

Jedním z nejpalčivějších problémů současnosti je ochrana životního prostředí před různým znečištěním – průmyslovým odpadem a lidskými odpadními produkty. Hlavní zdroje znečištění přímo souvisejí s podniky poskytujícími služby pro domácnost, například prádelny, které používají detergenty, z nichž nejdůležitější jsou syntetické detergenty (SDC). Formulace moderních SMS jsou komplexní směsi různých látek. Hlavní komponent CMC jsou organické povrchově aktivní látky (tenzidy) se smáčecími, emulgačními, peptizačními a pěnivými vlastnostmi. Kombinace těchto vlastností určuje jejich čisticí účinek. Pro zvýšení čisticího účinku povrchově aktivních látek ve složení syntetických detergenty zahrnuje alkalické a neutrální elektrolyty, alkylamidy, karboxymethylcelulózu atd. Užitečnými přísadami jsou bělidla (peroxidové soli, optické zjasňovače).

Odpad z prádla vypouštěný do kanalizace obsahuje vše chemické sloučeniny obsažené v SMS, stejně jako nečistoty (částečky nečistot přenášené z povrchu čištěného prádla během procesu praní - saze, různé nečistoty z minerálních olejů a tuků, vlákna vypraných výrobků). V závislosti na typu a množství alkalických solí obsažených v SMS je pH odpadní vody 7-10 jednotek. Odpadní voda z prádla má tedy složité složení, má zásadité prostředí a je z velké části kontaminována organickými látkami, povrchově aktivními látkami a částicemi nečistot.

Nevýhodou většiny CMC je jejich obtížná biologická dostupnost (stravitelnost) v odpadních vodách mikroorganismy, protože jsou pro ně ve skutečnosti jedy. Odpadní voda obsahující syntetické detergenty proto silně znečišťuje vodní plochy (řeky, jezera). Vstup povrchově aktivních látek do vodních útvarů nepříznivě ovlivňuje organoleptické (barva, vůně, chuť) a bakteriologické parametry vody. K tomu dochází nejen díky vlastnostem uvedených látek, ale především v důsledku stabilizace jiných sloučenin ve vodě, která je možná díky schopnosti tenzidů solubilizovat a emulgovat. Je tedy nepřijatelné vypouštět odpadní vody z prádla do vodních útvarů bez předchozího čištění.

Zařízení sloužící k čištění odpadních vod od znečišťujících nečistot, jejichž princip fungování je založen na tradičních metodách mechanického a fyzikálně-chemického čištění, se často z různých důvodů ukazuje jako nedostatečně účinné. Proto vývoj a implementace vysoce účinných zařízení, stejně jako technologických metod, umožňující čištění odpadních vod na požadované parametry, je naléhavým úkolem v technologii úpravy vody. V současné době nejvíce racionální a dostačující účinnými způsobyčištění lze nazvat kombinací elektrochemických a sorpčních procesů.

SMS, vstup do prostředí (nádrže), mění jeho acidobazickou rovnováhu. Vodní organismy jsou přizpůsobeny určité hodnotě pH. Při poklesu hodnoty pH na 4,5 - 5,0 může vymizet značné množství vodních organismů, které tvoří základ potravního řetězce. To zase ovlivňuje ptáky, ryby, plazy a savce, kteří se živí mrtvými druhy. Při hodnotě pH nad 9,0 se voda také stává nevhodnou pro většinu vodních organismů. Kaviár a rybí potěr jsou obzvláště citlivé na změny kyselosti.

O životním prostředí"

Jedním z nejpalčivějších problémů současnosti je ochrana životního prostředí před různým znečištěním – průmyslovým odpadem a lidskými odpadními produkty. Hlavním zdrojem znečištění jsou podniky poskytující služby pro domácnost, které vypouštějí syntetické detergentní sloučeniny obsažené v detergentech do vodních útvarů. . Nejen průmyslové podniky škodí řekám tím, že do nich vypouštějí toxické látky. Lidé také znečišťují vodní plochy syntetickými saponáty, například když si myjí auto autošamponem v řece, perou nebo myjí nádobí. Nalít to do vody bez rovnoměrnosti velký počet prášek nebo prostředek na mytí nádobí, ničíme mnoho mikroorganismů, řas a bezobratlých. Povrchově aktivní látky se mohou hromadit v těle a způsobit nevratné patologické změny.

Relevance problému: Volba mého výzkumného tématu byla způsobena tím, že využívání SMS a jejich vypouštění do přírodních nádrží každým rokem roste. Chtěl jsem vidět, jak syntetické detergenty ovlivňují život vodních rostlin a test rostlin.
Na základě toho je účelem této práce: Studovat vliv syntetických detergentů na rostliny a živé organismy. K dosažení tohoto cíle byly stanoveny následující úkoly:

1. Prostudujte si literaturu na toto téma.

2. Prostudujte si metodologii výzkumu.

3. Experimentálně zkoumat vliv syntetických detergentů na rostliny a živé organismy.

4. Udělejte závěr.

Zařízení: SMS - mýtus mycího prášku, autošampon, prostředek na mytí nádobí, Petriho miska, mikroskop, sklíčka.

Předměty studia: Elodea canadensis, řeřicha, jednobuněčné organismy.

Experiment 1. Vliv SMS na vodní rostliny. Výzkum jsem provedl na podzim roku 2014 podle metod. Výběr vodních rostlin byl proveden v řece Ashkadar. Jednobuněčné organismy byly naředěny v senném roztoku 1. Vzali jsme syntetický detergent a připravili jsme z něj vodný roztok v poměru 100g. voda 30 gr. Prášek nebo tekutý produkt 2. Vložte snítky elodea do sklenice s říční vodou a roztokem SMS. Každé tři dny jsme přidali kapku připraveného roztoku. 3. Po 10 dnech jsme vyjmuli větve elodea a porovnali je: rozdíly byly vidět pouhým okem, barva rostlin se změnila a získala šedozelenou barvu. Experiment byl proveden trojmo. 4.Dále jsme připravili mikropreparát: list elodea z nádoby s čistou vodu a SMS řešení.

5. Jeden po druhém jsme zkoumali mikropreparáty pod mikroskopem a porovnávali stav rostlinných buněk.

Výsledky.


Řízení		Žádné změny	Žádné změny	Žádné změny
Prací prášek (ruční praní)	Listy jsou zelené, voda není zakalená	Voda získá nazelenalý odstín, listy ztratí jas	Voda je zakalená, listy hnědnou a na hladině vody se tvoří film	Listy jsou zcela vybledlé.
Prostředek na mytí nádobí	Listy jsou zelené, voda není zakalená	Listy ztrácejí jas	Voda se zakalí, listy zhnědnou	Kalná voda, matné listí
Autošampon	Listy jsou zelené, voda není zakalená	Žádné změny	Voda zešedne	Listy trochu blednou

Po provedení experimentu jsem zjistil, že nejničivější účinek na vodní rostliny poskytuje prací prášek. I malé množství této SMS zabíjí chloroplasty v rostlinách. Po prozkoumání listů pod mikroskopem jsme v nich nenašli chloroplasty Mycí prostředek na nádobí ničí buňky listů a stonky rostlin. Listy autošamponu se zbarví a chlorofyly odumírají. Proto mají SMS negativní vliv na rostliny buněčné úrovni ničí stěny rostlinných buněk a způsobuje změny v cytoplazmě.

Experiment č. 2. Vliv SMS na rostlinný test. Výzkum byl proveden podle metod navržených v „Workshopu o ekologii a ochraně životního prostředí“, 2003, a také v učebnici pro vysoké školy „Ekologický monitoring“, vydané v roce 2005. Semena řeřichy jsou velmi citlivými indikátory toxických látek. 10 dní jsem to podle metody zaléval SMS roztoky a všechna pozorování jsem zapisoval do tabulky. Kontrolujte zalévání destilovanou vodou. Experiment jsem prováděl deset dní a výsledky jsem zapsal do tabulky.

Z údajů v tabulce 1 je zřejmé, že: nejpříznivějším substrátem pro růst a vývoj semenáčků zkušebních rostlin je c. „Pohádkový“ prostředek na mytí nádobí a Autošampon, protože v těchto vzorcích vyklíčilo 50 % semen řeřichy a nepříznivým substrátem se ukázal být prací prášek „Mýtus“, protože v těchto vzorcích vyklíčilo méně než 50 % semen řeřichy. Na základě výsledků studie můžeme usoudit, že SMS ovlivňují klíčení semen řeřichy.

Zkušenost č. 3.Studium vlivu SMS na obyvatele vodních ploch. Tato práce byla provedena na prvokech - jednobuněční tvorové jsou vhodní pro pozorování pod mikroskopem a jsou důležití pro ekosystém, protože jsou počátečním článkem potravního řetězce. Na podložní sklíčko byly naneseny 2 kapky tekutiny s prvoky a kapka čisté vody, ke které bylo přidáno minimální množství SMC odebrané na špičce pitevní jehly. Poté byla kapka roztoku SMS připojena tenkým můstkem (pomocí pitevní jehly) k jedné z kapek s prvoky. Poté bylo pozorováno chování prvoků v tomto a dalším (kontrolním) poklesu, přičemž se zaznamenala povaha probíhajících změn a čas.
Výsledky výzkumu jsou uvedeny v tabulka

Pozorování ukázala, že pod vlivem i malého množství SMS se vitální aktivita mikroorganismů výrazně mění. Povaha pohybu prvoků se mění: z translačního se mění na rotační (na jednom místě). Po nějaké době prvoci hynou.

Závěr: Studie zkoumala vliv roztoků syntetických detergentů na rostliny a živé organismy. Předměty studia byly vodní rostlina, řeřicha a jednobuněčné organismy. Jako výsledek studie byly získány následující výsledky.

Syntetické čisticí prostředky jsou určeny k odstranění nečistot z různé materiály a povrchy. Velmi usnadňují práci hospodyňkám a šetří čas.

SMS mají negativní vliv na vodní rostliny na buněčné úrovni, poškozují buněčné stěny a způsobují buněčnou smrt.

I malá množství SMS ovlivňují růst a vývoj rostlin a způsobují smrt embryí.

Výsledkem experimentu bylo zjištěno, že prací prášek působí destruktivněji. ruční mytí. Méně škodlivé jsou prostředky na mytí nádobí a autošampony.

Výsledky studie ukazují, že syntetické detergenty mají škodlivý účinek na rostliny, ničí buňky, brzdí procesy vývoje rostlin a mohou způsobit smrt embryí v semenech. Proto je nutné kontrolovat tok SMS do vodních útvarů s odpadními vodami a zamezit vnikání detergentních roztoků do půdy a přímo do vodních útvarů.

Literatura.

1. , Gushchina o ekologii: Konzultace/ ed. . - M.: JSC MDS, 1996.- 192 s.

2. Monitorování životního prostředí Ašichminy. Učebnice metodický manuál/Vyd. . – M.: Agar, 2000

3. „Ekologická dílna“: učebnice se sadou instruktážních karet. - Petrohrad. Vánoce + 2003.

Internetové stránky: 1.1 http://www. volganet. ru/, 2.2 http://www. edc. samara. ru

Cíl: osvojení dovedností samostatně komplexně aplikovat znalosti, dovednosti a schopnosti, přenést je do nových podmínek praktické a výzkumné činnosti

úkoly:

Vzdělávací: zvládnutí obsahu environmentální výchova, jehož smyslem je pochopení přírodních zákonů přírody a jejich souvztažnosti s „umělými zákony“ vývoje společnosti.

Vývojový: rozvoj klíčových kompetencí školáků na příkladu obsahu environmentální výchovy; rozvoj badatelských dovedností studentů k posouzení stavu různých složek životního prostředí.

Vzdělávací: utváření systému základních hodnot (život, zdraví, lidé, zachování biologické rozmanitosti, kulturního dědictví atd.), vytváření podmínek pro kreativní seberealizaci a seberozvoj školáků.

Regulační: uspořádat si svůj pracoviště pod vedením učitele; stanovte si plán plnění úkolů v lekci, vyhodnoťte výsledky své činnosti.

komunikativní: rozvinuté dovednosti a návyky environmentálně gramotného chování v prostředí, s ostatními lidmi, harmonická interakce a udržitelný rozvoj v systému „Příroda – společnost“.

Plánované výsledky

Poznávací: porozumění studentům hodnotám fenoménu života, hodnotě každé formy existence života; hodnota lidské existence, jeho zdraví, sociokosmický význam; formování klíčových kompetencí na základě environmentální výchovy;

Podrobit: formování přírodě vyhovujícího stylu chování člověka v prostředí, založeného na znalosti zákonitostí interakce člověka s prostředím; rozvoj ekologického myšlení, které předpokládá schopnost navazovat vztahy příčina-následek, systémové analýzy realita, modelování a prognózování vývoje životního prostředí;

Osobní: rozvoj ekologického myšlení - flexibilní pravděpodobnostní myšlení, které předpokládá schopnost navazovat vztahy příčiny a následku, systematickou analýzu reality, modelování a prognózování vývoje a životního prostředí; rozvoj výzkumných dovedností v oblasti hodnocení a systémové analýzy stavu životního prostředí.

Metasubjekt: spojení s takovými akademických disciplín jako biologie, chemie, fyzika, zeměpis – přispěje k více vysoká úroveň zvládnutí dovedností v tomto kurzu a realizace úkolů před specializované školeníškoláci.

Typ lekce -- studie, ve které experiment slouží jako názorná pomůcka

Formulář- prakticky orientované činnosti studentů

Metody:, částečně vyhledávání, výzkum, studenti provádějící experimenty.

Příprava modelových roztoků a vzorků

Zákal vody. Studenti dostanou zkumavky s vodou o různém zákalu. Můžete použít vodu s přídavkem různých látek (mléko, zemina atd.). Studenti se musí naučit používat zákaloměr a určit index zákalu pomocí příslušné instruktážní karty.

Studium čichu. K přípravě roztoků použijte 250 ml kuželové baňky nebo baňky s plochým dnem. Připravené roztoky se nalijí do očíslovaných zkumavek do poloviny výšky a zavíčkují. Zkumavky jsou umístěny ve stojanech.

Voda s dočasnou tvrdostí. Oxid uhličitý se přivádí do sklenice vápenné vody z Kippova přístroje (nebo jiného zařízení), dokud se neobjeví sraženina a poté se rozpustí.

Voda s konstantní tvrdostí. Rozpusťte 1,0 g v baňce o objemu 250-500 ml v destilované nebo čisté převařené vodě

chlorid vápenatý. Pokud nějaký sediment zůstane, je nutné jej přefiltrovat nebo dekantovat (vypustit kapalinu z usazeného sedimentu).

Voda kontaminovaná ropnými produkty (tuk). V 0,5 l teplé popř horkou vodu nalijte 1 lžičku rostlinného oleje, intenzivně promíchejte. Použijte zakalený roztok, který může mít mastný film. Podobně lze připravit roztok ze skutečného ropného produktu s použitím použitého karburátorového oleje, petroleje a dalších nízkotěkavých ropných produktů.

Voda znečištěná mechanickými nečistotami. Vložte 1 čajovou lžičku drcené zeminy do 0,5 litru vody, stavební odpad, pevný atmosférický spad atd. Směs se intenzivně míchá. Použijte zakalený roztok obsahující suspendované částice viditelné okem.

Vliv syntetických detergentů (SDC) na zelené vodní rostliny.

Cíle práce: prostudovat vliv syntetických detergentů na vodní rostliny, seznámit se s metodou čištění vody z SMS.

Informace. Syntetické prací prostředky (SDC) jsou na rozdíl od mýdla vhodné pro praní ve vodě jakékoli tvrdosti. Díky tomu je lze pohodlně používat při praní prádla v pračce. Složení SMS se liší, ale téměř všechny obsahují povrchově aktivní látky určené ke zlepšení smáčení, odstranění kontaminantů a jejich zadržování v roztoku. Kromě povrchově aktivních látek se do složení SMS přidávají také různé přísady - příchutě, antistatická činidla, bělidla atd.

Po působení čisticího roztoku vstupuje s odpadními vodami do městské kanalizace, dále do čistíren a někdy bez čištění přímo do země nebo nádrže. Když odpadní voda obsahující SMS vstupuje do kanalizačního systému, komplikuje provoz čistíren a způsobuje hojnou tvorbu pěny. SMS, která se hromadí v aktivovaném kalu, má depresivní účinek na vývoj mikroorganismů. SMS a její složky jsou škodlivé pro ryby a další vodní organismy. Zvláště velké škody jsou způsobeny planktonickým a bentickým organismům, které tvoří základ potravních řetězců v nádrži. Plankton zemře, když je obsah povrchově aktivních látek 1-1,5 mg/l, ryby - 3-5 mg/l.

Vybavení v ceně: skleněná nálevka, držák na zkumavky, skleněná tyčinka, zkumavky - 2 ks, kádinka 50 ml - 2 ks, krycí sklíčka a podložní sklíčka, stolek na suché palivo, stojan na zkumavky, papírový filtr.

Vybavení kanceláře: mikroskop, lihová lampa.

Činidla a materiály: SMS roztok, chlorid draselný nebo sodný, test pH (indikační papírek), čistou vodu, větvičky elodea.

A. Vliv SMS na zelené vodní rostliny

1. Vložte snítku elodei do sklenice s čistou vodou a do sklenice s roztokem SMS.

2.Po 20 minutách popište změny na obou větvích: barvu, tvar, stav listů.

3. Připravte dva mikropreparáty listu Elodea: z nádoby s čistou vodou a z nádoby s roztokem SMS.

4. Jeden po druhém prozkoumejte mikropreparáty pod mikroskopem a porovnejte stav rostlinných buněk.

Odbarvení listu elodea ve sklenici s roztokem SMS po 24 hodinách

Udělejte závěr o vlivu SMS na rostlinu Elodea.

Zaznamenejte si výsledky pokusů do sešitu.

O nebezpečí syntetických pracích prostředků

Nebezpečnýmomenty " čistý" život

Zdroje:

Muravyov A.G., Pugal N.A., Lavrova V.N. Ekologická dílna: Učebnice se sadou instruktážních karet / Ed. Ph.D. A.G. Muravyová. - Petrohrad: Vánoce+, 2003. - 176 s.: ill.

Hosting prezentací

Prací prostředky- látky nebo směsi látek používané v vodné roztoky pro čištění (omývání) povrchu pevných těles od kontaminace.

Detergenty zahrnují vícesložkové směsi syntetických detergentů (mýdlových) látek a různých pomocných složek (minerální soli, organické přísady atd.) - tzv. syntetické detergenty, všechny druhy komerčních mastných mýdel, řada produktů přírodního původu ( například saponiny, žluč) .

Teorie čisticího působení, vyvinutá akademikem P.A. Rebinder, uvažuje komplexní komplex různých procesů.

Podle této teorie by detergenty měly být vysoce povrchově aktivní látky(tenzidy), emulgátory hydrofilní povahy.

Povrchové napětí čisticího roztoku by mělo být téměř poloviční než u vody.

Povrchově aktivní látky

Co je povrchově aktivní látka? Povrchově aktivní látky - jedná se o chemické sloučeniny, které se mohou akumulovat na kontaktním povrchu dvou těles nebo dvou termodynamických fází (tzv rozhraní

), a způsobuje snížení povrchového napětí látek tvořících tyto fáze. Na mezifázovém povrchu tvoří povrchově aktivní látky vrstvu se zvýšenou koncentrací -.

adsorpční vrstva

Struktura povrchově aktivní látky

Přísně vzato, mnoho látek může za vhodných podmínek vykazovat povrchovou aktivitu, tj. adsorbovat se působením intermolekulárních sil na konkrétní povrch, čímž se snižuje jeho volná energie.

Povrchově aktivními látkami se však obvykle nazývají pouze ty látky, jejichž přítomnost v roztocích i při velmi nízkých koncentracích (desetiny a setiny procenta) vede k prudkému poklesu povrchového napětí látky těchto roztoků.

Takové látky mají zpravidla difilní molekulární strukturu. Slovo difilní

lze přeložit jako „dvojí milující“ (z philéo – láska). Nebo, řečeno v ruštině, molekuly, které mají afinitu k látkám různé povahy, lze nazvat amfifilními.

Molekuly vody na sebe vzájemně působí pomocí orientačních sil a molekuly oleje na sebe vzájemně působí pomocí disperzních sil. Když se tedy voda a ropa setkají, projevují si vzájemnou lhostejnost.

Molekuly difilních látek současně obsahují jak polární (hydrofilní) skupiny, tak nepolární (hydrofobní) skupiny.

Příklady polárních skupin jsou: -OH, -COOH, -NO2, -NH2, -CN, -OSO3 atd. Nepolární částí molekuly jsou obvykle uhlovodíkové radikály.

Mezi povrchově aktivní látky patří karboxylové kyseliny, jejich soli, alkoholy, aminy, sulfonové kyseliny a další látky.

Nejběžnějším příkladem látek s difilní strukturou jsou mýdlo– sodné a draselné soli vyšších mastných kyselin:

CH3 (CH2)n COONa.

Působení povrchově aktivních látek v detergentech

Difilní látky mají pozoruhodnou kvalitu. Jsou to jakési „mosty“, s jejichž pomocí je možná interakce fází, které se dříve navzájem „ignorovaly“.

Působení těchto látek se projevuje na povrchu kontaktujících fází a vede k aktivitě látek samotných fází, které do této chvíle neinteragovaly.

Díky svým vlastnostem mohou být povrchově aktivní látky použity ve formulacích detergentů nebo stabilizátorů emulzí.

V detergentech fungují povrchově aktivní látky následovně.

Molekula povrchově aktivní látky je difilní molekula obsahující jak polární (hydrofilní) skupiny, tak nepolární (hydrofobní) skupiny.

Svým hydrofobním ocasem tedy může interagovat s molekulami škodlivin a pomocí své polární skupiny se váže na polární molekulu vody.

Současně jsou molekuly povrchově aktivní látky zaváděny do povrchové vrstvy znečištění a snižují síly vzájemné přitažlivosti mezi molekulami znečištění.

Jinými slovy, molekuly povrchově aktivní látky jsou pozitivně adsorbovány v povrchové vrstvě kontaminace a snižují povrchové napětí interagujících fází.

To zase usnadňuje oddělení jednotlivých kusů kontaminace od hlavní hmoty. Odloučené části znečištění odnáší voda.

Fáze čištěníČisticí akce

- soubor fyzikálních a chemických procesů vedoucích k čištění povrchu pevných látek od kontaminantů.

Podle myšlenek P. A. Rebindera zahrnuje komplex „mycí akce“:
smáčení,
Emulgace a

stabilizace.

Smáčení

Smáčení je první fází čištění.

Smáčivost je charakteristická pro interakci molekul kapaliny s molekulami pevných látek (například znečištění).

Smáčení nastane, pokud je přitažlivá síla mezi molekulami kapaliny a molekulami pevné látky větší než podobná síla mezi molekulami kapaliny samotnými.

V tomto případě se kapalina rozlije po povrchu a pokryje jej. V tomto případě říkají, že pevné navlhčený kapalný.

Pokud je přitažlivost mezi samotnými molekulami kapaliny větší než mezi molekulami této kapaliny a molekulami pevné látky, pak ke smáčení nedojde. Kapalina se bude valit z povrchu těla. Rčení „voda z kachního hřbetu“ je přesně o tomto tématu.

Kontaminanty jsou velmi často mastné (hydrofobní) povahy, a proto nejsou smáčeny vodou. Ale přidání povrchově aktivní látky do vody snižuje povrchové napětí vody a zvyšuje její smáčivost.

Přidáním povrchově aktivní látky do vody tedy dochází k interakci mezi molekulami roztoku detergentu a molekulami znečišťující látky.

Během smáčení se velké částice znečištění rozkládají na menší části ( rozptylování) a oddělení těchto částic od čištěného povrchu.

Jakmile jsou v čisticím roztoku, částice nečistot se dále rozpadají na ještě menší útvary. Tento proces broušení se nazývá peptizace. Kontaminace tak přechází do dispergované fáze.

Emulgace

Částice nečistot, které prošly do čisticího roztoku emulgovat, tj. potažené molekulami povrchově aktivní látky. V důsledku obalování vznikají tzv. micely.

Micely(zdrobnělina z lat. mica - částice, zrno) - částice v koloidní systémy, sestávající z velmi malého jádra nerozpustného v daném médiu, obklopeného stabilizačním obalem adsorbovaných iontů a molekul rozpouštědla.

Je-li jádrem micely částice látky mastné (hydrofobní) povahy, pak molekuly amfifilní povrchově aktivní látky, které ji obklopují, budou orientovány následovně: uhlovodíkové (hydrofobní) konce molekul povrchově aktivní látky budou čelit částici kontaminace, a polární (hydrofilní) části budou orientovány směrem ven, tj. bude schopen interagovat s molekulami vody. V důsledku toho bude možné rozpustit výsledné micely ve vodném rozpouštědlovém médiu. Tento proces rozpouštění se nazývá solubilizace.

Solublizace- Jedná se o koloidní rozpouštění, ke kterému dochází prostřednictvím tvorby koloidních micel. Je to možné pouze díky přítomnosti molekul amfifilních povrchově aktivních látek v roztoku. Zpočátku rozpuštěné částice znečištění neměly žádnou afinitu k rozpouštědlu a nemohly se v něm rozpustit.

Když se plyn (v každodenním životě - vzduch) dostane do roztoků povrchově aktivních látek, vytvoří se pěna. Pěna je heterogenní systém (plyn v kapalině), ve kterém jsou bublinky plynu odděleny vrstvami kapaliny. Částice nečistot se mohou nacházet mezi vzduchovými bublinami a mohou se dostat na povrch roztoku.

Stabilizace

V procesu mytí dochází současně ke dvěma jevům, a to k odlučování kontaminace z povrchu, který chceme vyčistit a jeho opětovnému usazování na tento povrch. Proto je důležité, aby detergent nejen účinně odstraňoval nečistoty z povrchů, jako je tkanina, ale také je zadržoval v roztoku a bránil jejich opětovnému usazování.

To znamená, že prací prostředek musí mít stabilizační efekt, zabraňující opětovnému usazování nečistot na umytý povrch.

To vyžaduje zavedení speciálních ochranných koloidů do složení detergentů, zejména karboxymethylcelulózy, sulfátu celulózy, derivátů škrobu, ethansulfonátu celulózy atd.

Tyto látky stabilizují nečistoty ve formě vysoce dispergované fáze - drobných kapiček nebo pevných částic rovnoměrně rozptýlených v pracím roztoku.

Klasifikace detergentů

Detergenty, stejně jako povrchově aktivní látky, se dělí do dvou hlavních tříd:

iontové látky, které se ve vodě disociují na ionty, a
neiontové - nepodléhají elektrolytické disociaci

Iontové detergenty

Iontové detergenty zase mohou být:

aniontové, pokud povrchově aktivní ionty nesou záporný náboj,
kationtové, pokud jsou kladně nabité ionty povrchově aktivní a
amfoterní nebo amfolytické, pokud povrchově aktivní ionty mají záporný náboj v alkalickém prostředí a kladný náboj v kyselém prostředí.

Aniontové detergenty dostalo nejrozšířenější použití. Pocházejí z nich všechna tuková mýdla a většina syntetických detergentů.

Pro výrobu komerčních mastných mýdel se používají především sodné nebo draselné soli vyšších mastných kyselin, vyrobené z rostlinných olejů a živočišných tuků.

Nejvýznamnějšími představiteli syntetických aniontových detergentů jsou soli sulfonových kyselin a sulfoestery kyselin (alkylsulfonáty, alkylarylsulfonáty, alkylsulfáty) a sulfonované tuky, oleje a mastné kyseliny.

Jiné aniontové detergenty jsou dostupné v relativně malých množstvích.

Kationtové a amfoterní látky tvoří pouze několik procent celkové výroby detergentů a mají omezený ekonomický význam.

Z kationtových látek jsou nejvýznamnější soli kvartérních amoniových a pyridiniových bází, které působí baktericidně.

Molekuly amfoterních látek obsahují jak bazické (obvykle aminoskupiny), tak kyselé (karboxylové, sulfonové nebo sulfoesterové) skupiny.

Neiontové detergenty

Neiontové detergenty, které jsou součástí některých detergentů, zaujímají z hlediska průmyslové výroby 2. místo za aniontovými.

Většina neiontových látek jsou polyoxyethylen (polyglykol) estery různých organických kyselin, alkoholy, alkylfenoly a alkylnaftoly, polyoxyethylenové deriváty alifatických aminů a amidů, merkaptany atd.

Látky obsažené v detergentech.

Syntetické prací prostředky nutně obsahují řadu pomocných látek, které zlepšují jejich čisticí schopnost.

Prací prostředky pro mytí zahrnují:

alkalické soli slabých anorganických kyselin (uhličitan a hydrogenuhličitan sodný, křemičitany sodné, fosforečnany různého složení),
neutrální soli (síran sodný, chlorid sodný),
soli peroxidových kyselin s bělícími a dezinfekčními vlastnostmi (perboritan sodný a perkarbonáty).

Organické složky pracích prostředků hrají důležitou roli:

karboxymethylcelulóza, která zabraňuje resorpci - opětovnému usazování nečistot z mycího roztoku na umytý povrch;
optické zjasňovače (barviva) používané k eliminaci žlutý odstín nebarvené tkaniny;
tzv. hydrotropy, které zvyšují rozpustnost a urychlují rozpouštění detergentů ve vodě.

Některé prací prostředky obsahují:

enzymy, které odstraňují nerozpustné proteinové kontaminanty,
organické baktericidy (hexachlorofen, trichlorkarbanilid atd.),
stabilizátory pěny (např. alkylamidy) nebo odpěňovače;
Vůně (vonné látky) se přidávají do mnoha pracích prostředků.

Složení receptury pracích prostředků je dáno jejich účelem, ekonomickými a hygienickými požadavky.

Druhy pracích prostředků

Existují syntetické detergenty:

na mytí,
mytí nádobí a domácích potřeb,
toalety,
průmyslové účely atd.

Prací prostředky lze rozdělit do skupin:

výrobky pro vlněné a hedvábné tkaniny,
bavlněné a lněné tkaniny,
univerzální prostředky pro tkaniny různé typy včetně chemických vláken,
pro praní silně znečištěného prádla z hrubých tkanin.

Vliv detergentů na životní prostředí.

Během několika posledních desetiletí spotřeba syntetických detergentů neustále rostla a došlo k odpovídajícímu poklesu spotřeby mýdla.

Tato okolnost dala vzniknout důležitému problému – problému čištění odpadních vod.

Faktem je, že mnoho syntetických detergentů na rozdíl od mýdel nepodléhá přirozenému biochemickému rozkladu a nezadržují je filtrační jednotky, což vede nejen ke znečištění řek a jiných vodních ploch, ale také k pronikání povrchově aktivních látek do zdrojů pitná voda který přímo ovlivňuje lidské zdraví.

Biochemický rozklad nazývá se rozklad organických látek působením enzymů produkovaných bakteriemi a jinými mikroorganismy.

Biodegradace je velmi pomalá a konečnými produkty jsou voda a oxid uhličitý.

Pro hromadnou výrobu a spotřebu detergentů je nutné používat povrchově aktivní látky a další detergenty, které by podléhaly poměrně rychlému rozkladu.

V současné době byly přijaty zákony umožňující výrobu a použití povrchově aktivních látek pro detergenty, které jsou alespoň z 80 % biologicky rozložitelné.

Biologická odbouratelnost některých povrchově aktivních látek.

Alkylbenzensulfonáty s nerozvětveným alkylovým řetězcem (C10-C14) mají dobrou biologickou odbouratelnost (80-90 %). Zvyšuje se, když je do roztoku přidána glukóza.

Biologická odbouratelnost alkylsulfonátů získaných z normálních parafinů dosahuje 98 %, olefinsulfonátů - 90-95 % a alkylsulfátů (C10-C18) - 97,9 %.

Neiontové tenzidy se rozkládají snadněji než aniontové, ale jejich biologická odbouratelnost klesá s nárůstem počtu navázaných ethylenoxidových skupin a rozvětvením hydrofobní části molekuly.

Sulfáty neiontových povrchově aktivních látek získané z mastných alkoholů s přímým řetězcem se snadno rozkládají a délka ethylenoxidového řetězce neovlivňuje stupeň a rychlost rozkladu.

Různé přístupy k ochraně životního prostředí

Pro ochranu životního prostředí při výrobě a používání pracích prostředků je podle řady výzkumníků nejracionálnější nahrazení alkylbenzensulfonátů alkylsulfáty a alkylsulfonáty, dále použití přírodních mastných kyselin a jejich derivátů, kukuřičného škrobu a dalších, jehož biologická rozložitelnost je stoprocentní.

Přítomnost detergentů v odpadních vodách způsobuje nadměrné pěnění v důsledku zbytkových povrchově aktivních látek, fosfátů a dalších složek detergentů, což komplikuje biologické čištění.

Existuje však i jiný přístup, kterým je implementace efektivní metodyčištění odpadních vod je ekonomicky schůdnější než nahrazování špatně odbouratelných složek detergentů jinými, které jsou méně účinné při čištění.