Определение состава стиральных порошков

     Кроме того, ПАВ несколько тормозят распад канцерогенных веществ, угнетают процессы биохимического потребления кислорода, аммонификации и нитрификации.

     При гидролизе ПАВ и детергентов в водной среде образуется комплекс фосфатов, что приводит к евтрофированию водоёмов. CMC в среднем поставляют в природные воды от 20 до 40 % общего фосфора. ПАВ также могут способствовать и повышению эпидемиологической опасности воды, а также способствуют химическому загрязнению воды веществами высокой биологической активности.

     Большинство ПАВ и продукты их распада токсичны для различных групп гидробионтов: микроорганизмов (0,8-4,0 мг/дм3), водорослей (0,5-6,0 мг/дм3), беспозвоночных (0,01-0,9 мг/дм3) даже в малых концентрациях, особенно при хроническом воздействии. ПАВ способны накапливаться в организме и вызывать необратимые патологические изменения.

     Многими исследователями отмечается зависимость степени и характера влияния ПАВ на водные организмы от химической структуры веществ. Наиболее сильное отрицательное влияние оказывают алкиларилсульфонаты, т.е. вещества, имеющие в своей молекуле бензольное кольцо, и некоторые неионогенные вещества. Менее всего токсичны ПАВ на основе полимеров, несколько токсичнее алкилсульфаты и алкилсульфонаты. Соединения, имеющие прямую боковую цепь, более токсичны, чем вещества с сильно разветвлённой углеродной цепью.

     Токсичность ПАВ в водной среде в значительной степени уменьшается за счёт их способности к биодеградации. ПАВ, в той или иной степени, поглощаются всей флорой и фауной водных объектов.

     Среди основных причин загрязнения водоёмов этими веществами также часто отмечают способность ПАВ, выбрасываемых выпускающими их предприятиями в воздух в значительных количествах, проникать с атмосферными осадками в открытые водоёмы и просачиваться в подземные ближние слои грунтовых вод. В грунтовые воды ПАВ попадают также при очистке сточных вод на полях фильтрации и при этом, как правило, увлекают за собой и другие загрязнения. Из подземных вод ПАВ практически беспрепятственно проходят в поверхностные водоисточники и через очистные сооружения в питьевую воду. Кроме того, попадая в природные воды, ПАВ сорбируются содержащимися в них частицами минерального и органического происхождения, оседают на дно водоёмов и тем самым создают очаги вторичного загрязнения.

     Большая трудность очистки воды от ПАВ состоит в том, что различные ПАВ в водоёмах чаще всего встречаются в виде смеси отдельных гомологов и изомеров, каждый из которых проявляет индивидуальные свойства при взаимодействии с водой и донными отложениями, различен и механизм их биохимического разложения. Исследования свойств смесей ПАВ показали, что в концентрациях, близких к пороговым, эти вещества обладают эффектом суммирования их вредных воздействий.

     Большинство из вновь синтезированных ПАВ, поступающих в водоёмы и водотоки со сточными водами, способны накапливаться в них на протяжении длительного времени, особенно если состоят из смеси изомеров с различной скоростью расщепления. Исходя из этого, нормирование присутствия в водоёмах смеси ПАВ должно производиться по правилам, рекомендованным для смесей химических веществ.

     Предельно допустимая концентрация (ПДК) ПАВ в воде водоёмов составляет 0,5 мг/дм3, неионогенных - 0,1 мг/дм3. Лимитирующим показателем вредности ПАВ является их пенообразующая способность, которую также необходимо учитывать при повторном использовании очищенных сточных вод в техническом водоснабжении промышленных предприятий.

     Одна из отличительных особенностей воздействия ПАВ на окружающую среду состоит в том, что они способны усиливать воздействия других загрязняющих веществ. Данный отрицательный эффект получается за счет улучшения проникновения загрязняющих веществ из почвы в водоемы, в которых содержаться избыточные концентрации поверхностно-активных веществ. Также ПАВ способны смывать с поверхности закрепившиеся загрязнители и разрушать баланс загрязняющих веществ в окружающей среде, тормозя процесс их естественной переработки.

     Поэтому необходимость очистки сточных вод от ПАВ очевидна. Химическими предприятиями ежегодно выбрасывается в водоемы более 100 тыс. т ПАВ. В поверхности воды, содержащей ПАВ, образуется устойчивая пена, которая препятствует поступлению кислорода из воздуха в загрязненные бассейны и, тем самым, ухудшает процессы самоочищения и наносит большой вред как растительному, так и животному миру. Кроме того, некоторые из них придают воде неприятный запах и привкус.

     Второй класс, не менее вредный компонентов, из который состоит стиральный порошок это фосфаты. Фосфаты это соли и эфиры фосфорных кислот.

     Не все фосфаты на самом деле опасны для окружающей среды, среди вредных особо ярко выделяется триполифосфат (в дальнейшем ТПФ) натрия. Его содержание в порошке колеблется от 15 до 40 процентов. При стирке ТПФ уменьшает жесткость воды и улучшает моющее действие порошка.

     Главная способность ТПФ - мастерски проходить даже через самые современные очистные сооружения. Триполифосфат прямиком попадает в реки и озера. ТПФ накопившись в воде, начинает действовать как удобрения.

     "Урожай" водорослей в водоемах растет не по дням, а по часам.

     Всего один грамм триполифосфата натрия стимулирует образование 5-10 килограммов водорослей. В 1987 году для всего Советского Союза хватило 1,5 миллиона тонн стиральных порошков. Ученые считают, что сейчас россияне тратят около 1 миллиона тонн. Из чего следует что ежегодно в российские реки, озера и моря попадает 300-400 тысяч тонн триполифосфата натрия. Благодаря этому в водоемах могли бы вырасти от полутора до четырех миллиардов тонн водорослей. От экологической катастрофы спасает то, что для роста и развития водорослей нужны свет и тепло.

     И все же, несмотря на мутную и холодную воду, процесс идет. Фосфаты накапливаются, водоросли растут. "Цветет" Волга, особенно в нижнем течении, цветут другие реки. К примеру: в 1965 г. в одном кубическом метре черноморской воды было не более 50 грамм микроорганизмов. Сейчас их в 20 раз больше.

     Что страшного в том, что численность водорослей будет с каждым днем увеличиваться? Кроме того, что обо всех купаниях можно будет забыть, существует еще одна большая проблема. Водоросли, разлагаясь, будут выделять в огромных количествах метан, аммиак, сероводород. А это значит что все что будем в воде - погибнет.

     Фосфаты "благотворно" влияют не только на водоросли. Активно расти начинает и планктон. А чем больше в воде всякой взвеси, тем меньше шансов использовать реки и водоемы в качестве источников питьевой воды.

     Из этой ситуации два выхода: можно строить дорогостоящие блоки химического выделения фосфатов в составе очистных сооружений или удалить фосфаты из стиральных порошков. В большинстве развитых стран предпочитают второе. Во многих государствах выпуск порошков с использованием фосфатов сначала ограничили, а потом и вовсе запретили.

     В настоящее время в Германии, Италии, Австрии, Норвегии, Швейцарии и Нидерландах стирают только порошками без фосфатов. В Бельгии более 80% порошков бесфосфатные, в Дании - 54%, Финляндии и Швеции - 40%, Франции - 30%, Великобритании и Испании - 25%, Греции и Португалии - 15%. В Японии уже к 1986 году в стиральных порошках фосфатов не было вообще, потому что шестью годами раньше антифосфатные законы были приняты в 42 из 48 префектур. Законы о запрещении фосфатов в стирально-моющих средствах действуют в Республике Корея, на Тайване, в Гонконге, Таиланде и в Южно-Африканской Республике. В США такие запреты охватывают более трети штатов.

     Взамен фосфатов в стиральные порошки вводят биологически инертные, экологически безопасные вещества - цеолиты. Используют их уже около четверти века. Опыт показал их преимущества и подтвердил безвредность. 

      1.5 Методы определения физико-химических свойств стиральных порошков 

     Всем известно, что практически вся продукция лежащая на прилавках магазинов, должно соответствовать определенным стандартам. У нас, в России это ГОСТ, ТУ, ОСТ и др.

     До 1 января 2008 года обязательной сертификации подлежали среди средств для стирки только порошки. Они должны были выпускаться в соответствии с ГОСТ 25644-96 «Средства моющие синтетические порошкообразные. Общие технические требования». С первого дня 2008 года в силу вступил новый ГОСТ Р 52488-2005 «Средства для стирки. Общие технические условия». 

     Таблица 1 из ГОСТ Р 52488-2005 «Средства для стирки. Общие технические условия»:

      Таблица 2 из ГОСТ 25644-96 «Средства моющие синтетические порошкообразные. Общие  технические требования»:

     Как видно количество веществ определяется по ГОСТ 22567. Где предлагается исследование состава благодаря потенциометрическому анализу. Электрохимические методы анализа основаны на измерении электрической проводимости, потенциалов, тока и других величин. Характерной особенностью при этом является электрический характер аналитического сигнала. Группа электрохимических методов анализа включает методы потенциометрии, кондуктометрии, амперометрии и др.

     Потенциометрические методы анализа. Основными достоинствами потенциометрического метода являются его высокая точность, высокая чувствительность и возможность проводить титрования в более разбавленных растворах, чем это позволяют визуальные индикаторные методы.

     Необходимо отметить также возможности определения этим методом нескольких веществ в одном растворе без предварительного разделения и титрования в мутных и окрашенных средах.

     Значительно расширяется область практического применения потенциометрического титрования при использовании неводных растворителей. Они позволяют, например, найти содержание компонентов, которые в водном растворе раздельно не титруются, провести анализ веществ, нерастворимых или разлагающихся в воде и т.д.

     Потенциометрические методы анализа известны с конца прошлого века, когда Нернст вывел (1889) известное уравнение 

     E0 - стандартный потенциал редокс-системы; R - универсальная газовая постоянная, равная 8,312 Дж/(моль К); T - абсолютная температура, К; F - постоянная Фарадея, равная 96485 Кл/моль; n - число электронов, принимающих участие в электродной реакции; a_ox, a_red - активности соответственно окисленной и восстановленной форм редокс-системы; [ox], [red] - их молярные концентрации; Г_ox, Г_red - коэффициенты активности.

     Беренд сообщил (1883) о первом потенциометрическом титровании. Интенсивное развитие потенциометрии в последние годы связано, главным образом, с появлением разнообразных типов ионоселективных электродов, позволяющих проводить прямые определения концентрации многих ионов в растворе, и успехами в конструировании и массовом выпуске приборов для потенциометрических измерений.

     Потенциометрические методы анализа подразделяют на прямую потенциометрию (ионометрию) и потенциометрическое титрование. Методы прямой потенциометрии основаны на прямом применении уравнения Нернста для нахождения активности или концентрации участника электродной реакции по экспериментально измеренной ЭДС цепи или потенциалу соответствующего электрода. При потенциометрическом титровании точку эквивалентности определяют по резкому изменению (скачку) потенциала вблизи точки эквивалентности.

     Кроме Потенциометрического анализа существуют множества других. Мы постараемся коротко изложить суть основных видов анализа.

     1. ИК спектрометрия. Инфракрасные спектры поглощения, отражения или рассеяния несут чрезвычайно богатую информацию о составе и свойствах пробы.

     Сопоставляя ИК спектр образца со спектрами известных веществ, можно идентифицировать неизвестное вещество, определить основной состав пищевых продуктов, полимеров, обнаружить примеси в атмосферном воздухе и газах, провести фракционный или структурно-групповой анализ. Методом корреляционного анализа по ИК спектру пробы также можно определить его физико-химические или биологические характеристики, например всхожесть семян, калорийность пищевых продуктов, размер гранул, плотность и т.д. В современных приборах ИК спектр определяется сканированием по сдвигу фаз между двумя частями разделенного светового пучка (Фурье спектрометрия). Этот метод дает значительный выигрыш в фотометрической точности и точности отсчета длины волны.

     Фурье спектрометры значительно выигрывают в фотометрической точности у дифракционных приборов. В дифракционных приборах на приемник попадает свет только в узком спектральном интервале, который попадает на выходную щель монохроматора. В Фурье спектрометрах на фотоприемник всегда поступает весь свет источника, и все спектральные линии регистрируются одновременно. Следовательно, возрастает соотношение сигнал/шум.