Detergenții (MB) formează baza tuturor SMS-urilor și determină proprietățile acestora; aceștia sunt agenți tensioactivi formatori de miceli, datorită cărora soluțiile au detergent. MV sunt împărțite în două clase: substanțe ionice, care se disociază în ioni în apă și substanțe neionice, care nu sunt supuse disocierii electrolitice.
MB ionic se numește anionic dacă ionii activi la suprafață sunt încărcați negativ. Cationic, dacă ionii activi de suprafață încărcați pozitiv, și amfoteri sau amfolitici, dacă ionii activi de suprafață au o sarcină negativă într-un mediu alcalin și pozitivă într-un mediu acid. MV anionice sunt cele mai răspândite. Toate săpunurile grase și majoritatea SMS-urilor sunt obținute pe baza lor. Pentru producția de săpunuri grase comerciale sunt în principal săruri de sodiu sau potasiu ale acizilor grași superiori, obținute din uleiuri vegetale și grăsimi animale.
Cei mai importanți reprezentanți ai MB anionic sintetic sunt sărurile acizilor sulfonici și sulfoesterilor acizi (alchil sulfonați, alchilarilsulfonați, alchil sulfați) și grăsimile sulfonate, uleiurile și acizii grași. Alți MB anionici sunt disponibile în cantități relativ mici. CF neionici, care fac parte din unele CMC, ocupă locul al doilea după cele anionice în ceea ce privește producția industrială. Majoritatea substanțelor neionice sunt esteri polioxietilenici (poliglicolici) ai diferiților acizi organici,
alcooli, alchilfenoli și alchilnaftoli, derivați polioxietilenici ai aminelor și amidelor alifatice, mercaptanilor etc. Substanțele cationice și amfotere reprezintă doar câteva% din volumul total al producției de CF și au o importanță economică limitată.
Dintre substanțele cationice, cele mai importante sunt sărurile bazelor cuaternare de amoniu și piridiniu, care au efect bactericid. Moleculele substanțelor amfotere conțin atât grupări bazice (de obicei grupe amino) cât și acide (carboxil, sulfonic sau sulfoester).
SMS-urile conțin în mod necesar o serie de substanțe auxiliare care le îmbunătățesc detergenția. Compoziția compozițiilor detergente pentru spălare include săruri alcaline ale acizilor anorganici slabi (carbonat și bicarbonat de sodiu, silicați de sodiu, fosfați).
În legătură cu poluarea progresivă a mediului cu deșeurile industriale și menajere, se acordă o atenție deosebită dezvoltării de noi formulări de M. sintetice cu. acordați atenție selecției substanțelor „moale” biologic, de ex. se descompune ușor de bacterii în condiții naturale. Preparatele pe bază de astfel de substanțe (de exemplu, derivați ai acizilor alifatici și ai alcoolilor liniari) se înlocuiesc treptat de la utilizare M. s. Conținând componente biologic „dure” - nedegradabile - (de exemplu, derivați ai compușilor alchilaromatici ramificati).
SMS, intră în mediu inconjurator(corpuri de apă), schimbați-l echilibrul acido-bazic... Organismele acvatice sunt adaptate la o anumită valoare a pH-ului. Când pH-ul scade la 4,5 - 5,0, un număr semnificativ de organisme acvatice care formează coloana vertebrală a lanțului trofic poate dispărea. Aceasta, la rândul său, afectează păsările, peștii, reptilele și mamiferele, pentru care speciile moarte servesc ca sursă de hrană. Peste pH 9,0, apa devine, de asemenea, nepotrivită pentru majoritatea organismelor acvatice. Caviarul și prăjelii de pește sunt deosebit de sensibili la modificările de aciditate.
O scădere a valorii pH-ului poate contribui, de asemenea, la transferul în apă a ionilor metalici conținuți în sedimentele de fund, care, în condiții normale, se depun pe fund cu particule în suspensie și sunt îngropați în grosimea sedimentelor de fund.
Recent, fosfații au fost găsiți din ce în ce mai mult în probele de apă naturală. Vinovatul este un bărbat. Folosim detergenți care conțin fosfați, care se adaugă pentru a reduce duritatea apei în timpul spălării. Și în țara noastră nu există încă o tehnologie care să permită purificarea apelor uzate din fosfați în gradul necesar. Apele uzate neepurate, după instalațiile de epurare, sunt deversate în râuri.
Una dintre cele mai stringente probleme astăzi este protecția mediului împotriva diferitelor poluări - deșeuri industriale și produse deșeuri umane. Principalele surse de poluare sunt legate direct de întreprinderile de servicii casnice, de exemplu, spălătoriile care folosesc detergenți, dintre care cei mai importanți sunt detergenții sintetici (CMC). Formulările SMS moderne sunt amestecuri complexe de diferite substanțe. Principalul componentă CMC - surfactanți organici cu proprietăți de umectare, emulsionare, peptizare și spumare. Combinația acestor proprietăți determină efectul lor de spălare. Pentru a spori efectul de spălare al agenților tensioactivi din compoziția de sintetice detergenti include electroliți alcalini și neutri, alchilolamide, carboximetilceluloză etc. Agenții de albire (săruri peroxidice, înălbitori optici) sunt aditivi utili.
Canalele de scurgere a deșeurilor de la spălătorii evacuate în canalizare le conțin pe toate compuși chimici, care fac parte din SMS, precum și murdăria (particule de murdărie care trec de pe suprafața hainelor care urmează să fie curățate în timpul procesului de spălare - funingine, diverși contaminanți cu uleiuri minerale și grase, fibre ale produselor spălate). În funcție de tipul și cantitatea de săruri alcaline care alcătuiesc CMC, pH-ul apei uzate este de 7-10 unități. Astfel, efluenții de rufe au o compoziție complexă, au un mediu alcalin și sunt în mare parte contaminați cu substanțe organice, agenți tensioactivi și particule de murdărie.
Dezavantajul majorității CMC este biodisponibilitatea lor dificilă (digestibilitatea) în apele uzate de către microorganisme, deoarece de fapt sunt otrăvuri pentru ele. Prin urmare, apele uzate care conțin detergenți sintetici poluează puternic corpurile de apă (râuri, lacuri). Pătrunderea agenților tensioactivi în corpurile de apă afectează negativ indicatorii organoleptici (culoare, miros, gust) și bacteriologici ai apei. Acest lucru se întâmplă nu numai datorită proprietăților substanțelor indicate, ci în principal ca urmare a stabilizării altor compuși în apă, ceea ce este posibil datorită capacității surfactantului de a se solubiliza și emulsiona. Astfel, este inacceptabilă evacuarea apelor uzate din spălătorii în corpurile de apă fără o tratare prealabilă.
Echipamentul folosit pentru purificarea apelor uzate de impurități contaminante, al cărui principiu se bazează pe metode tradiționale de tratare mecanică și fizico-chimică, se dovedește adesea insuficient de eficient din diverse motive. Prin urmare, dezvoltarea și implementarea de echipamente foarte eficiente, precum și metode tehnologice, permițând purificarea apei uzate la parametrii necesari, este o sarcină urgentă în tehnologia de purificare a apei. În prezent, cel mai rațional și suficient moduri eficiente curățarea poate fi numită o combinație de procese electrochimice și de sorbție.
SMS, pătrunzând în mediu (corpurile de apă), își schimbă echilibrul acido-bazic. Organismele acvatice sunt adaptate la o anumită valoare a pH-ului. Când pH-ul scade la 4,5 - 5,0, un număr semnificativ de organisme acvatice care formează coloana vertebrală a lanțului trofic poate dispărea. Aceasta, la rândul său, afectează păsările, peștii, reptilele și mamiferele, pentru care speciile moarte servesc ca sursă de hrană. Peste pH 9,0, apa devine, de asemenea, nepotrivită pentru majoritatea organismelor acvatice. Caviarul și prăjelii de pește sunt deosebit de sensibili la modificările de aciditate.
O scădere a valorii pH-ului poate contribui, de asemenea, la transferul în apă a ionilor metalici conținuți în sedimentele de fund, care, în condiții normale, se depun pe fund cu particule în suspensie și sunt îngropați în grosimea sedimentelor de fund.
Recent, fosfații au fost găsiți din ce în ce mai mult în probele de apă naturală. Vinovatul este un bărbat. Folosim detergenți care conțin fosfați, care se adaugă pentru a reduce duritatea apei în timpul spălării. Și în țara noastră nu există încă o tehnologie care să permită purificarea apelor uzate din fosfați în gradul necesar. Apele uzate neepurate, după instalațiile de epurare, sunt deversate în râuri.
Despre mediu"
Una dintre cele mai stringente probleme astăzi este protecția mediului împotriva diferitelor poluări - deșeuri industriale și produse deșeuri umane. Principalele surse de poluare sunt legate direct de întreprinderile de servicii casnice, care aruncă compuși detergenți sintetici conținuti în detergenți în corpurile de apă. ... Nu numai întreprinderile industriale dăunează râurilor, aruncând în ele substanțe toxice. Oamenii poluează, de asemenea, corpurile de apă cu detergenți sintetici, de exemplu, atunci când spălați o mașină cu șampon auto într-un râu, spălați sau spălați vase. Turnând chiar și o cantitate mică de pulbere sau lichid de spălat vase în apă, distrugem multe microorganisme, alge, nevertebrate. SAS se poate acumula în organism și poate provoca modificări patologice ireversibile.
Relevanța problemei: Alegerea temei mele de cercetare s-a datorat faptului că utilizarea SMS-urilor și eliberarea lor în rezervoare naturale crește în fiecare an. Am vrut să văd cum detergenții sintetici afectează organismele plantelor acvatice și testul plantelor.
Pe baza acestui lucru, scopul acestei lucrări este: Studierea efectului detergenților sintetici asupra plantelor și organismelor vii. Pentru atingerea acestui obiectiv au fost stabilite următoarele sarcini:
1. Studiați literatura pe această temă.
2. Să studieze metodologia cercetării.
3. Investigați experimental efectul detergenților sintetici asupra plantelor și organismelor vii.
4. Faceți o concluzie.
Echipament: SMS - mit de spălat praf, șampon auto, lichid de spălat vase, vase Petri, microscop, lame de sticlă.
Obiecte de cercetare: Elodea canadensis, creson, organisme unicelulare.
Experiență 1. Influența SMS-urilor asupra plantelor acvatice. Mi-am efectuat cercetările în toamna anului 2014 conform metodelor. Selecția plantelor acvatice a fost efectuată în râul Ashkadar. Organismele unicelulare au fost diluate în soluție de fân 1. Am luat un detergent sintetic și am preparat din acesta o soluție apoasă în raport de 100 g. apa 30 gr. Pulbere sau lichid 2. Puneți crenguțele de Elodea într-un pahar cu apă de râu și soluție SMS. La fiecare trei zile am adăugat o picătură din soluția preparată. 3. După 10 zile, am scos ramurile lui Elodea și le-am comparat: diferențele se vedeau cu ochiul liber, culoarea plantelor s-a schimbat și a căpătat o culoare gri-verzuie. Experimentul a fost efectuat în trei repetări. 4. În continuare, am pregătit un micropreparat: o frunză de elodea dintr-un vas cu apă curatăși soluție SMS.
5. La rândul nostru, am examinat micropreparatele la microscop și am comparat starea celulelor vegetale.
Rezultate.
Control | Fara schimbari | Fara schimbari | Fara schimbari |
|
Pulbere de spălat (spălare manuală) | Frunzele sunt verzi, apa nu este tulbure | Apa devine verzuie, frunzele își pierd strălucirea | Apa este tulbure, frunzele devin maro, se formează o peliculă la suprafața apei | Frunzele sunt complet decolorate. |
Lichid de spălat vase | Frunzele sunt verzi, apa nu este tulbure | Frunzele își pierd din luminozitate | Apa devine tulbure, frunzele sunt maronii | Apă tulbure, frunzele sunt plictisitoare |
Sampon auto | Frunzele sunt verzi, apa nu este tulbure | Fara schimbari | Apa devine gri | Frunzele se estompează puțin |
După ce am făcut experimentul, am aflat că cel mai distructiv efect asupra plante acvatice are un praf de spalat. Chiar și o cantitate mică din acest SMS ucide cloroplastele din plante. După ce am examinat frunzele la microscop, nu am găsit cloroplaste în ele.Detergentul de spălat vase distruge celulele frunzelor și tulpinile plantelor. Șamponul auto se decolorează și clorofilele mor. În consecință, SMS-urile au un efect negativ asupra plantelor pt nivel celular, distrugând pereții celulari ai plantelor și provocând modificări ale citoplasmei.
Experimentul nr. 2. Influența SMS-ului asupra testului instalației. Studiile au fost realizate după metodele propuse în „Atelierul de ecologie și protecția mediului”, 2003, precum și în manualul pentru universități „Monitorizarea mediului”, editat de, 2005. Semințele de nasturel sunt indicatori foarte sensibili ai substanțelor toxice. . În 10 zile, conform metodei, a udat cu soluții CMC și a introdus toate observațiile în tabel. Controlul a fost udat cu apă distilată. Am efectuat experimentul timp de zece zile și am pus rezultatele în tabel.
Din datele din Tabelul 1, se poate observa că: cel mai favorabil pentru creșterea și dezvoltarea răsadurilor plantelor de testare este substratul cu. Detergent de spălat vase Fairy și șampon Auto, deoarece în aceste mostre au germinat 50% din semințele de nasturel, iar praful de spălat „Myth” s-a dovedit a fi un substrat nefavorabil, deoarece în aceste probe au germinat mai puțin de 50% din semințele de nasturel. Pe baza rezultatelor studiului, se poate concluziona că SMS-ul afectează germinarea semințelor de nasturel.
Experiența numărul 3.Studiul impactului SMS-urilor asupra locuitorilor din rezervoare. Această lucrare a fost efectuată pe cele mai simple - creaturile unicelulare sunt convenabile pentru observarea la microscop și sunt importante pentru ecosistem, deoarece sunt veriga inițială a lanțului trofic. Pe o lamă s-au aplicat 2 picături de lichid cu protozoare și o picătură de apă pură, la care s-a adăugat cantitatea minimă de CMC, luată la vârful acului de disecție. Apoi, o picătură de soluție CMC a fost conectată cu o punte subțire (folosind un ac de disecție) la una dintre picăturile cu protozoare. După aceea, am observat comportamentul protozoarelor în această picătură și în altă picătură (de control), observând natura schimbărilor care au loc și timpul.
Rezultatele cercetării sunt prezentate în fila.
Observațiile au arătat că sub influența chiar și a unei cantități mici de SMS, activitatea vitală a microorganismelor se modifică semnificativ. Natura mișcării celui mai simplu devine diferită: din translație se transformă în rotație (într-un singur loc). După un timp, protozoarele mor.
Ieșire:În cadrul cercetării a fost studiat efectul soluțiilor de detergenți sintetici asupra plantelor și organismelor vii. Obiectele studiului au fost o plantă acvatică, un nasturel și organisme unicelulare. În urma studiului s-au obținut următoarele rezultate.
Detergenții sintetici sunt proiectați pentru a îndepărta murdăria din materiale diferite si suprafete. Ele facilitează foarte mult munca gospodinelor și economisesc timp.
SMS-urile au un efect negativ asupra plantelor acvatice la nivel celular, dăunând pereților celulari și provocând moartea celulelor.
Chiar și cantități mici de SMS afectează creșterea și dezvoltarea plantelor și provoacă moartea embrionilor.
În urma experimentului, s-a constatat că praful de spălat are un efect mai distructiv. spalat pe maini... Lichidul de spălat vase și șamponul auto sunt mai puțin dăunătoare.
Rezultatele studiului arată că detergenții sintetici au un efect dăunător asupra plantelor, distrug celulele, inhibă procesele de dezvoltare a plantelor și pot provoca moartea embrionilor din semințe. Prin urmare, este necesar să se controleze fluxul de SMS în rezervoarele cu scurgeri și să se prevină pătrunderea soluțiilor de detergenți în sol și direct în corpurile de apă.
Literatură.
1., Gushchina despre ecologie: Tutorial/ ed. ... - M.: AO MDS, 1996.- 192s.
2. Monitorizarea mediului Ashikhmina. Manual. metodic. indemnizație / Ed. ... - M .: Agar, 2000
3., „Atelier de mediu”: un tutorial cu un set de fișe de instrucțiuni. - St.Petersburg. Crăciun + 2003.
Site-uri de internet: 1.1 http: // www. volganet. ru /, 2.2 http: // www. edc. samara. ru
Ţintă: stăpânirea abilităților în mod independent într-un complex pentru a aplica cunoștințe, abilități și abilități, pentru a efectua transferul lor în condiții noi de activități practice și de cercetare
Sarcini:
Educational: stăpânirea conținutului educație pentru mediu, al cărui sens este de a înțelege legile naturale ale naturii și corelarea lor cu „legile artificiale” ale dezvoltării societății.
în curs de dezvoltare: dezvoltarea competențelor cheie ale școlarilor pe exemplul conținutului educației pentru mediu; dezvoltarea abilităţilor de cercetare ale studenţilor în evaluarea stării diverselor componente ale mediului.
Educational: formarea unui sistem de valori de bază (viața, sănătatea, oamenii, conservarea diversității biologice, moștenirea culturală etc.), crearea condițiilor pentru autorealizarea creativă și autodezvoltarea elevilor.
de reglementare: organizeaza-ti la locul de muncă sub îndrumarea unui profesor; determină un plan pentru îndeplinirea sarcinilor din lecție, evaluează rezultatul activităților lor.
Comunicativ: abilități dezvoltate și abilități de comportament competent din punct de vedere al mediului înconjurător, cu alte persoane, interacțiune armonioasă și dezvoltare durabilă în sistemul „Natura – Societate”.
Rezultate planificate
Cognitiv:înțelegerea de către elevi a valorilor fenomenului vieții, a valorii fiecărei forme de existență a vieții; valoarea existenței unei persoane, sănătatea sa, semnificația socio-cosmică; formarea competențelor cheie pe conținutul educației pentru mediu;
Subiect: formarea unui stil de comportament uman prietenos cu natura în mediu, bazat pe cunoașterea legilor interacțiunii omului cu mediul; dezvoltarea gândirii ecologice, care presupune capacitatea de a stabili relații cauză-efect, analiza sistematică a realității, modelarea și prognozarea dezvoltării mediului;
Personal: dezvoltarea gândirii ecologice - gândire probabilistică flexibilă, care presupune capacitatea de a stabili relații cauzale, analiza sistematică a realității, modelarea și prognozarea dezvoltării, a mediului; dezvoltarea abilităţilor de cercetare în evaluarea şi analiza de sistem a stării mediului.
Metasubiect: conexiuni cu astfel de disciplinele academice modul în care biologia, chimia, fizica, geografia - vor contribui la mai mult nivel inalt deținerea competențelor pentru acest curs și implementarea sarcinilor de pregătire pre-profil a școlarilor.
Tipul de lecție -- un studiu în care experimentul servește drept ajutor vizual
Forma- activități ale elevilor orientate spre practică
Metode:, parțial căutare, cercetare, studenți care efectuează experimente.
Pregătirea soluțiilor model și a probelor
Turbiditatea apei... Elevilor li se dau eprubete cu apă de diferite turbidități. Puteți folosi apă cu adaos de diverse substanțe (lapte, pământ etc.). Elevii ar trebui să învețe să folosească turbidimetrul și să determine indicele de turbiditate folosind cardul de instrucțiuni corespunzător.
Studiu de miros... Pentru prepararea soluțiilor se folosesc baloane conice sau cu fund plat de 250 ml. Soluțiile preparate se toarnă în eprubete numerotate până la jumătate din înălțime și se închid cu dopuri. Tuburile sunt plasate în rafturi.
Duritate temporară a apei... Dioxidul de carbon din aparatul Kipp (sau alt dispozitiv) este trecut într-un pahar cu apă de var până când apare un precipitat, apoi se dizolvă.
Apă cu duritate constantă... Se dizolvă 1,0 g într-un balon de 250-500 ml cu apă distilată sau pură fiartă
clorura de calciu. Dacă rămâne un precipitat, atunci acesta trebuie filtrat sau decantat (scurgeți lichidul din precipitatul decantat).
Apă contaminată cu ulei (grăsime).În 0,5 l cald sau apa fierbinte se toarnă 1 linguriță de ulei vegetal, se amestecă intens. Se folosește o soluție tulbure care poate avea o peliculă uleioasă. În mod similar, puteți pregăti o soluție dintr-un produs petrolier real folosind ulei de carburator uzat, kerosen și alte produse petroliere cu conținut scăzut de volatilitate.
Apă contaminată cu impurități mecanice... 1 linguriță de pământ zdrobit se pune în 0,5 l de apă, deseuri de constructii, precipitații atmosferice solide etc. Amestecul se agită energic. Utilizați o soluție tulbure care conține particule în suspensie vizibile pentru ochi.
Efectul detergenților sintetici (CMC) asupra plantelor acvatice verzi.
Obiectivele lucrării: studiul efectului detergenților sintetici asupra plantelor acvatice, familiarizarea cu metoda de purificare a apei din SMS.
Informație. Detergenții sintetici (CMC), spre deosebire de săpun, sunt potriviți pentru spălarea în apă de orice duritate. Prin urmare, este convenabil să le folosiți pentru spălarea lenjeriei la mașină. Compoziția CMC este diferită, dar aproape toate conțin agenți tensioactivi menționați să îmbunătățească umezirea, să îndepărteze contaminanții și să-i mențină în soluție. Pe lângă agenți tensioactivi, în CMC sunt introduși și diverși aditivi - parfumuri, agenți antistatici, înălbitori etc.
După ce soluția de spălare a funcționat, aceasta intră în canalizarea orașului cu apă uzată, apoi în stația de epurare și, uneori, fără nicio curățare, direct în pământ sau în corpul de apă. Intrarea în sistemul de canalizare care conține SMS, apele uzate complică funcționarea instalațiilor de tratare, provocând formarea abundentă de spumă. Acumulându-se în nămolul activat, SMS-ul are un efect deprimant asupra dezvoltării microorganismelor. SMS și componentele sale dăunează peștilor și altor organisme acvatice. Un rău deosebit de mare se face organismelor planctonice și bentonice, care formează baza lanțurilor trofice din rezervor. Planctonul piere atunci când conținutul de agenți tensioactivi este de 1-1,5 mg / l, pește - 3-5 mg / l.
Echipamente incluse: pâlnie de sticlă, suport pentru eprubete, baghetă de sticlă, eprubete - 2 buc., sticlă 50 ml - 2 buc., lamele și pahare pentru specimen, masă pentru combustibil uscat, suport pentru eprubete, filtru de hârtie.
Echipamente de la birou: microscop, lampă cu spirit.
Reactivi si materiale: Soluție SMS, clorură de potasiu sau sodiu, test pH (hârtie indicatoare), apă pură, crenguțe de elodea.
A. Efectul SMS asupra plantelor acvatice verzi
1.Puneți o crenguță de elodea într-un pahar cu apă curată și un pahar cu soluție SMS.
2. După 20 de minute, descrieți modificările în ambele cinci puncte: culoarea, forma, starea frunzelor.
3. Se prepară două micropreparate din frunza de elo-dei: dintr-un vas cu apă curată și dintr-un vas cu o soluție CMC.
4. Pe rând, examinați lamele la microscop și comparați starea celulelor vegetale.
Decolorarea unei frunze de elodea într-un pahar cu soluție SMS într-o zi
Faceți o concluzie despre efectul SMS-ului asupra uzinei Elodea.
Înregistrați rezultatele experimentelor într-un caiet.
Despre pericolele detergenților sintetici
Periculosmomente " curat" viaţă
Resurse:
Muravyov A.G., Pugal N.A., Lavrova V.N. Atelier de mediu: Un manual cu un set de fișe de instrucțiuni / Ed. Ph.D. A.G. Muravyov. - SPb .: Krismas +, 2003 .-- 176 p .: ill.
Găzduire de prezentări
Detergenți- substanţe sau amestecuri de substanţe utilizate în soluţii apoase pentru curăţarea (spălarea) suprafeţei solidelor de contaminare.
Detergenții includ amestecuri multicomponente de substanțe detergenți sintetici (asemănătoare săpunului) și diverse componente auxiliare (săruri minerale, aditivi organici etc.) - așa-numiții detergenți sintetici, toate tipurile de săpunuri grase comerciale, o serie de produse de origine naturală ( de exemplu, saponine, bilă) ...
Teoria acțiunii spălării, elaborată de academicianul P.A. Rebinder, consideră un set complex de diverse procese.
Conform acestei teorii, detergenții ar trebui să fie mari surfactanți(Surfactanți), emulgatori de natură hidrofilă. Tensiunea de suprafață a soluției de curățare ar trebui să fie aproape jumătate din cea a apei.
Surfactanți
Ce este surfactantul?
Surfactanți Sunt compuși chimici care se pot acumula pe suprafața de contact a două corpuri sau a două faze termodinamice (numite interfata), și determinând o scădere a tensiunii superficiale a substanțelor care formează aceste faze.
La interfață, agenții tensioactivi formează un strat de concentrație crescută - strat de adsorbție.
Structura surfactantului
Strict vorbind, foarte multe substanțe în condiții adecvate pot prezenta activitate de suprafață, adică pot fi adsorbite sub acțiunea forțelor intermoleculare pe o anumită suprafață, scăzând energia liberă a acesteia.
Cu toate acestea, surfactanții sunt de obicei numiți numai acele substanțe, a căror prezență în soluții deja la concentrații foarte mici (zecimi și sutimi de a%) duce la o scădere bruscă a tensiunii superficiale a substanței acestor soluții.
De regulă, astfel de substanțe au o structură moleculară amfifilă.
Cuvânt difilic poate fi tradus ca „dublu-iubitor” (din philéo - dragoste). Sau, ca să spunem în rusă, moleculele difile pot fi numite molecule care au afinitate pentru substanțe de altă natură.
De exemplu, apa și uleiul cu greu interacționează între ele. Dacă le amestecați într-un singur recipient, atunci un astfel de amestec se va separa după un timp. Apa, ca fiind mai grea, va ajunge la fundul recipientului, iar uleiul se va colecta în partea superioară a acestuia.
Moleculele de apă interacționează între ele folosind forțe de orientare, iar moleculele de ulei folosind forțe de dispersie. Astfel, atunci când se întâlnesc, apa și uleiul arată indiferență unul față de celălalt.
În moleculele substanțelor amfifile sunt prezente simultan atât grupările polare (hidrofile), cât și grupările nepolare (hidrofobe).
Un exemplu de grupări polare sunt: –OH, –COOH, –NO2, –NH2, –CN, –OSO3 etc. Partea nepolară a moleculei sunt de obicei radicali de hidrocarburi.
Agenții tensioactivi includ acizi carboxilici, sărurile acestora, alcooli, amine, acizi sulfonici și alte substanțe.
Cel mai frecvent exemplu de substanțe cu structură difilă sunt săpun- saruri de sodiu si potasiu ale acizilor grasi superiori:
CH3 (CH2) n COONa.
Lucrarea surfactanților în detergenți
Substanțele difile sunt de o calitate remarcabilă. Sunt un fel de „punți” cu ajutorul cărora devine posibilă interacțiunea fazelor care anterior „se ignorau” reciproc.
Actiunea unor astfel de substante se manifesta la suprafata fazelor de contact si duce la activitatea substantelor fazelor care nu au interactionat pana in acest moment.
Datorită proprietăților lor, agenții tensioactivi pot fi utilizați în detergenți sau stabilizatori de emulsie.
În detergenți, agenții tensioactivi funcționează după cum urmează.
O moleculă de surfactant este o moleculă amfilică care conține atât grupări polare (hidrofile) cât și nepolare (hidrofobe).
Astfel, cu coada sa hidrofobă, poate interacționa cu moleculele de poluare, iar cu ajutorul grupului său polar se leagă de o moleculă de apă polară.
În același timp, moleculele de surfactant sunt încorporate în stratul de suprafață de poluare și reduc forțele de atracție reciprocă dintre moleculele de poluare.
Cu alte cuvinte, moleculele de surfactant sunt adsorbite pozitiv în stratul de suprafață de poluare și reduc tensiunea superficială a fazelor care interacționează. Acest lucru, la rândul său, facilitează capacitatea de a detașa bucăți individuale de contaminare din volumul său. Părțile de murdărie rupte sunt duse de apă.
Fazele de detergent
Acțiunea detergentului- un set de procese fizice și chimice care conduc la curățarea suprafeței solidelor de contaminare.
Potrivit lui P. A. Rebinder, complexul „acțiune de spălare” include:
- umezire,
- Emulsionare și
- stabilizare.
Udare
Umezirea este prima fază a acțiunii de curățare.
La intrarea în umezire există o creștere a umectabilității suprafeței solide curățate cu lichidul de curățare.
Umiditatea este o caracteristică a interacțiunii moleculelor lichide cu moleculele unui solid (de exemplu, poluarea).
Udare va apărea dacă forța de atracție dintre moleculele lichidului și moleculele solidului este mai mare decât forța analogă dintre moleculele lichidului în sine.
În acest caz, lichidul se va răspândi pe suprafață, acoperind-o. În acest caz, ei spun că un solid umezit lichid.
Dacă atracția dintre moleculele lichidului în sine este mai mare decât între moleculele acestui lichid și moleculele unui solid, atunci umezirea nu va avea loc. Lichidul se va rostogoli de pe suprafața corpului. Vorba „ca apa de pe spatele unei rațe” este doar despre acest subiect.
Poluarea este foarte adesea de natură grasă (hidrofobă) și, prin urmare, nu este umezită cu apă. Dar adăugarea unui surfactant în apă reduce tensiunea superficială a apei și crește capacitatea acesteia de umectare.
Astfel, prin adăugarea unui surfactant în apă are loc o interacțiune între moleculele soluției de detergent și moleculele de poluare.
În timpul umezirii, dezmembrarea particulelor mari de poluare în părți mai mici ( dispersie) și separarea acestor particule de suprafața de curățat.
Odată ajunse în soluția de detergent, particulele de murdărie continuă să se descompună în formațiuni și mai mici. Acest proces de măcinare se numește peptizare... Astfel, poluarea trece într-o fază dispersată.
Emulsionare
Particule de murdărie care au trecut în soluția de curățare emulsionat, adică sunt învelite cu molecule de surfactant. Ca urmare a învelirii, se formează așa-numitele micelii.
Micele(diminutiv din latină mica - particulă, granulă) - particule din sisteme coloidale, constând dintr-un nucleu foarte mic insolubil într-un mediu dat, înconjurat de o înveliș stabilizator de ioni adsorbiți și molecule de solvent.
Dacă miezul micelului este o particulă dintr-o substanță grasă (hidrofobă), atunci moleculele de surfactant amfifile, care îl înconjoară, vor fi orientate astfel: capetele hidrocarburice (hidrofobe) ale moleculelor de agent tensioactiv se vor confrunta cu particulele de poluare, iar polara ( hidrofile) vor fi orientate spre exterior, adică de ex. va putea interacționa cu moleculele de apă. Ca rezultat, va deveni posibilă dizolvarea micelilor formate în mediul apos al solventului. Acest proces de dizolvare se numește solubilizare.
Solubilizarea Este dizolvarea coloidală care are loc prin formarea micelilor coloidale. Devine posibil numai datorită prezenței moleculelor de surfactant amfifil în soluție. Particulele de poluare dizolvate inițial nu au avut afinitate pentru solvent și nu au putut fi dizolvate în acesta.
Când gazul (în viața de zi cu zi - aer) intră în soluții de surfactant, se formează spumă. Spuma este un sistem eterogen (gaz în lichid) în care bulele de gaz sunt separate prin straturi de lichid. Particulele de contaminare pot fi localizate între bulele de aer și transportate la suprafața soluției.
Stabilizare
In procesul de spalare exista simultan doua fenomene si anume: separarea contaminarii de suprafata pe care dorim sa o curatam si re-depunerea acesteia pe aceasta suprafata. Prin urmare, este important ca detergentul nu numai să îndepărteze eficient contaminanții de pe suprafețe precum țesăturile, ci și să îi mențină în soluție, prevenind re-așezarea acestora.
Adică detergentul trebuie să aibă actiune stabilizatoareîmpiedicând re-depunerea contaminanților pe suprafața spălată.
Acest lucru face necesară introducerea de coloizi de protecție speciali în compoziția detergenților, în special, carboximetil celuloză, sulfat de celuloză, derivați de amidon, etansulfonat de celuloză etc.
Aceste substanțe stabilizează contaminanții sub forma unei faze foarte dispersate - cele mai mici picături sau particule solide, distribuite uniform în soluția de spălare.
Clasificarea detergentilor
Detergenții, ca și agenții tensioactivi, sunt împărțiți în două clase principale:
- substanțe ionice care se disociază în ioni în apă și
- neionic - nu este supus disocierii electrolitice
Detergenți ionici
Detergenții ionici, la rândul lor, pot fi:
- anionici, dacă ionii activi la suprafață sunt încărcați negativ,
- cationici dacă ionii încărcaţi pozitiv sunt tensioactivi şi
- amfoter sau amfolitic, dacă ionii tensioactivi au o sarcină negativă într-un mediu alcalin și o sarcină pozitivă într-un mediu acid.
Detergenți anionici a primit cea mai răspândită utilizare. Toate săpunurile grase și majoritatea detergenților sintetici sunt obținute pe baza lor.
Pentru producția de săpunuri grase comerciale sunt în principal săruri de sodiu sau potasiu ale acizilor grași superiori, obținute din uleiuri vegetale și grăsimi animale.
Cei mai importanți reprezentanți ai detergenților anionici sintetici sunt sărurile acizilor sulfonici și sulfoesterilor acizi (alchil sulfonați, alchilarilsulfonați, alchil sulfați) și grăsimile sulfonate, uleiurile și acizii grași.
Alți detergenți anionici sunt disponibili în cantități relativ mici.
Substanțe cationice și amfotere reprezintă doar câteva procente din producția totală de detergenți și au o importanță economică limitată.
Dintre substanțele cationice, cele mai importante sunt sărurile bazelor cuaternare de amoniu și piridiniu, care au efect bactericid.
Moleculele substanțelor amfotere conțin atât grupări bazice (de obicei grupe amino) cât și acide (carboxil, sulfonic sau sulfoester).
Detergenți neionici
Detergenții neionici, care fac parte din unii detergenți, ocupă locul al doilea după detergenții anionici în ceea ce privește producția industrială.
Majoritatea substanțelor neionice sunt esteri polioxietilenici (poliglicol) ai diferiților acizi organici, alcooli, alchilfenoli și alchilnaftoli, derivați polioxietilenici ai aminelor și amidelor alifatice, mercaptanilor etc.
Substanțe care alcătuiesc detergenții.
Detergenții sintetici conțin în mod necesar o serie de substanțe auxiliare care le îmbunătățesc detergenția.
Compozițiile de detergent de rufe includ:
- săruri alcaline ale acizilor anorganici slabi (carbonat și bicarbonat de sodiu, silicați de sodiu, fosfați de diferite compoziții),
- săruri neutre (sulfat, clorură de sodiu),
- săruri peroxidice cu proprietăți de albire și dezinfectare (perborat de sodiu și percarbonați).
Componentele organice ale detergenților joacă un rol important:
- carboximetil celuloza, care previne resorbția - re-depunerea contaminanților din soluția de curățare pe suprafața spălată;
- înălbitori optici (coloranți) folosiți pentru a elimina nuanță galbenățesături nevopsite;
- așa-numitele hidrotropi, care cresc solubilitatea și accelerează dizolvarea detergenților în apă.
Unii detergenți conțin:
- enzime care asigură eliminarea contaminanților proteici insolubili,
- bactericide organice (hexaclorofen, triclorocarbanilid etc.),
- stabilizatori de spumă (de exemplu alchilolamide) sau antispumante;
- mulți detergenți adaugă parfumuri (parfumuri).
Compoziția rețetei detergenților este determinată de scopul acestora, cerințele economice și sanitare și igienice.
Tipuri de detergenti
Există detergenți sintetici:
- pentru spalare,
- spălarea vaselor și a ustensilelor de uz casnic,
- toaletă,
- uz industrial etc.
Detergenții pentru spălare pot fi împărțiți în grupuri:
- produse pentru țesături de lână și mătase,
- țesături din bumbac și in,
- produse universale pentru țesături tipuri diferite, inclusiv din fibre chimice,
- pentru spălarea țesăturilor aspre foarte murdare.
Impactul detergenților asupra mediului.
În ultimele decenii, consumul de detergenți sintetici a crescut constant și, în consecință, s-a înregistrat o scădere a consumului de săpun.
Această împrejurare a dat naștere unei probleme importante - problema epurării apelor uzate.
Cert este că mulți detergenți sintetici, spre deosebire de săpunuri, nu sunt supuși descompunerii biochimice naturale și nu sunt reținuți de instalațiile de filtrare, iar acest lucru duce nu numai la poluarea râurilor și a altor corpuri de apă, ci și la pătrunderea agenților tensioactivi în surse. bând apă care afectează direct sănătatea umană...
Degradarea biochimică este descompunerea materiei organice sub actiunea enzimelor produse de bacterii si alte microorganisme.
Biodegradarea este foarte lentă, iar produsele finale sunt apa și dioxidul de carbon.
Pentru producția în masă și consumul de detergenți, este necesar să se utilizeze astfel de agenți tensioactivi și alți detergenți care ar fi supuși descompunerii lor relativ rapide.
În prezent, au fost adoptate legi care permit producerea și utilizarea agenților tensioactivi pentru detergenți care sunt biodegradabili cu cel puțin 80%.
Biodegradabilitatea unor surfactanți.
Alchilbenzensulfonații cu un lanț alchil neramificat (C10-C14) au o bună biodegradabilitate (80-90%). Crește atunci când se adaugă glucoză în soluție.
Biodegradabilitatea sulfonaților de alchil obținuți din parafine normale ajunge la 98%, sulfonații de olefină - 90-95%, pentru sulfații de alchil (C10-C18) - 97,9%.
Agenții tensioactivi neionici se descompun mai ușor decât cei anio-activi, dar biodegradabilitatea lor scade odată cu creșterea numărului de grupări oxid de etilenă atașate și ramificarea părții hidrofobe a moleculei.
Sulfații agenților tensioactivi neionici pe bază de alcooli grași cu catenă liniară se descompun ușor, iar lungimea lanțului de oxid de etilenă nu afectează gradul și viteza de descompunere.
Diferite abordări ale protecției mediului
Potrivit unui număr de cercetători, pentru a proteja mediul în producția și utilizarea detergenților, cea mai rațională modalitate este înlocuirea alchilbenzensulfonaților cu alchil sulfați și alchil sulfonați, precum și utilizarea acizilor grași naturali și a derivaților acestora, amidon de porumb și altele, a căror biodegradabilitate este de 100%.
Prezența detergenților în apele uzate provoacă spumare abundentă din cauza agenților tensioactivi reziduali, fosfaților și altor componente ale detergenților, ceea ce complică tratamentul biologic.
Dar există o altă abordare, care este că introducerea metode eficiente Tratarea apelor uzate este mai fezabilă din punct de vedere economic decât înlocuirea componentelor detergenților care se descompun slab cu altele care sunt mai puțin eficiente în acțiunea detergentului.
