Загрязнение водоемов поверхностно-активными веществами при производстве синтетических моющих средств

Министерство образования и  науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (НИУ)

Факультет «Химический»

Кафедра «Экология  и природопользование»

 

 

 

 

 

 

 

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДОЕМОВ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Промышленная экология»

 

 

 

 

 

 

 

Нормоконтролер, доцент, к.х.н.	Руководитель, доцент, к.х.н.
___________А.М. Кострюкова	_________А.М. Кострюкова
_____________________2013г.	___________________2013г.
	Автор работы,   студент группы Хим-416 __________А.С. Трофимова ___________________2013г.
	Реферат защищен        с оценкой ________________________ ___________________2013г.

 

 

Челябинск 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………......4

1. Морской транспорт: общая характеристика………………….....5
2. Экологическая безопасность…………………………..………....6
1. Эксплуатационные загрязнения с судов……………….....6
2. Загрязнение окружающей среды в портах……………......7
3. Аварийное загрязнение нефтью……………………....…...8
4. Методы ликвидации аварийных разливов нефти…….......8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………….……...…...11

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………...12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АННОТАЦИЯ

 

Трофимова А.С. Загрязнение             водоемов поверхностно-активными веществами при производстве синтетических моющих средств. – Челябинск: ЮУрГУ, Хим-416, 12 с., библиогр. список – 5 наим.

 

Цель реферата – рассмотреть влияние поверхностно-активных веществ на окружающую природную среду.

Задачи реферата – выявить достоинства и недостатки использования морского транспорта, как средства пассажирских и грузоперевозок. Указать основные пути загрязнения им окружающей среды. Рассмотреть существующие способы утилизации отходов этой отрасли и методы ликвидации аварийных ситуаций.

????????

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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.

Первые моющие средства появились более 5000 лет  назад на Ближнем Востоке. Но их роль в нашей жизни не изменилась до сих пор. СМС в настоящее время  употребляют для удаления различных  видов загрязнений: пятна на одежде, ржавчина, грязная посуда и т. д. Опасность состоит в том, что растворы СМС после стирки содержат все химические элементы, входящие в их состав. Сточные воды сбрасываются в канализацию и попадают в водоемы. Здесь свойство СМС понижать поверхностное натяжение воды приводит к разрушению тонкой водяной пленки и, как следствие, к гибели личинок комаров, некоторых жуков, различных улиток, живущих и размножающихся на поверхности воды. Кроме того, фосфаты, входящие в состав СМС, вызывают эвтрофикацию – водоемы “задыхаются” от недостатка кислорода, поэтому гибнут все подводные обитатели. Стоит ли говорить, что качество такой воды (вкус, цвет, запах) оставляет желать лучшего. С потерей консументов различных порядков пищевых цепей разрушается весь биоценоз, что означает наступление биогеологической катастрофы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Состав синтетических моющих средств

Синтетические моющие средства – детергенты (англ. deterge – очищать) – многокомпонентные  композиции различных органических и неорганических химических соединений, применяемые в водных растворах для удаления загрязнений с различных твердых поверхностей, тканей, волокон, металлов, стекла, керамики.

ПАВ – поверхностно–активные  вещества. ПАВ, используемые для производства СМС, разделяются на ионогенные, диссоциирующие в водных растворах на ионы, и неионогенные. Наиболее распространены анионоактивные вещества, которые распадаются в водных растворах на анионы (более крупные отрицательно заряженные частицы) и катионы (мелкие положительно заряженные ионы, как правило, натрия или калия). Большие по размеру анионы обеспечивают поверхностно–активные свойства. Все анионоактивные ПАВ представляют собой кристаллические вещества, растворимые в воде. Содержание их в СМС составляет от 10 до 40%. Основным исходным сырьем для их получения являются парафиновые углеводороды нефти. В современных СМС используют поверхностно–активные вещества, которые имеют степень биоразложения не менее 90%. Разработаны также новые синтетические поверхностно–активные вещества амфотерного характера. Они перспективны для производства моющих средств, но пока дороги и еще очень мало распространены.

2. Классификация поверхностно–активных веществ

Типичные ПАВ —  органические соединения дифильного строения, т.е. содержащие в молекуле атомные  группы, сильно различающиеся по интенсивности взаимодействия с окружающей средой (в наиболее практически важном случае — водой) [3]. Так, в молекулах ПАВ имеются один или несколько углеводородных радикалов, составляющих олео-, или липофильную, часть (она же — гидрофобная часть молекулы), и одна или несколько полярных групп — гидрофильная часть. Слабо взаимодействующие с водой олеофильные (гидрофобные) группы определяют стремление молекулы к переходу из водной (полярной) среды в углеводородную (неполярную). Гидрофильные группы, наоборот, удерживают молекулу в полярной среде или, если молекула ПАВ находится в углеводородной жидкости, определяют её стремление к переходу в полярную среду. Т. о., поверхностная активность ПАВ, растворённых в неполярных жидкостях, обусловлена гидрофильными группами, а растворённых в воде — гидрофобными радикалами.

По типу гидрофильных групп ПАВ делят на ионные, или  ионогенные, и неионные, или неионогенные. Ионные ПАВ диссоциируют в воде на ионы, одни из которых обладают адсорбционной (поверхностной) активностью, другие (противоионы) — адсорбционно неактивны. Если адсорбционно активны анионы, ПАВ называются анионными, или анионоактивными, в противоположном случае — катионными, или катионо-акгивными. Анионные ПАВ — органические кислоты и их соли, катионные — основания, обычно амины различной степени замещения, и их соли. Некоторые ПАВ содержат и кислотные, и основные группы. В зависимости от условий они проявляют свойства или анионных, или катионных ПАВ, поэтому их называют амфотерными, или амфолитными, ПАВ [2].

2.1 Ионогенные ПАВ

Анионоакгивные вещества составляют большую часть мирового производства ПАВ. Эта группа тензидов является самой несовместимой с  грязью, и именно ее больше всего  ругают мылофобы. Анионные и криптоанионные соединения (ацетилпептиды, лаурил- и лауретсульфаты натрия, калия, магния или аммония) лучше всех других групп ПАВ удаляют грязь с контактных поверхностей. Поэтому без них не обходится ни одно действенное очищающее средство.

Эту группу моющих субстанций люди научились производить раньше других (вспомним пассаж про пепел, котором посыпали себе голову древние мудрецы). По мере развития прогресса анионные тензиды стали варить из белков и жиров, ощелоченных (натриевая гидролизация) при помощи золы (самое популярное щелочное природное сырье — зола дерева Salasola soda) и других щелочных соединений. В качестве сырья для анионных и криптоанионных ПАВ используется кокосовое, пальмовое, рапсовое, соевое масло, свиной жир, спермацет, масло из коровьего и козьего молока.

Выдающиеся очищающие качества анионных тензидов объясняются строением их молекул, которые состоят из двух частей — гидрофильной (любящей воду) и, наоборот, гидрофобной [4].

Первые позволяют им растворяться в воде (или полярных растворителях) и полностью смываться  ею с поверхности кожи, а вторые — контактировать с неполярными веществами (углеводородами, смолами, мочевиной, пылью, жирами, маслами). Во время мытья с шампунем или мылом гидрофобные «челюсти» связывают захваченные частички грязи, помещая их в центр мицеллы (полого шара, образованного рядом молекул, гидрофильные «хвосты» которых направлены наружу, а внутрь — гидрофобные «головы»). Быстрая, полноценная, качественная эвакуация грязи с поверхности кожи и ее придатков, пенообразование, бактерицидное (ликвидация грамположительных микроорганизмов) и бакгериостатическое, липолитическое (растворение окисленного жирового секрета сальных желез и смолисто-минеральных загрязнений кожи) действие.

Промышленные ПАВ этого  типа можно разделить на след, основные группы: карбоновые кислоты и их соли (мыла), алкилсульфаты (сульфоэфиры), алкилсульфонаты и алкиларилсульфонаты, прочие продукты.

В производстве мыл и  многих ионо- и неионогенных мылоподобных ПАВ используют карбоновые кислоты, получаемые гидролизом из растительных и животных жиров, и синтетические жирные кислоты. Промышленное значение имеют также смоляные и жирные кислоты таллового масла — побочного продукта целлюлозного производства — смоляные кислоты канифоли, среди которых преобладает абиетиновая.

Наибольшее значение как ПАВ из солей монокарбоновых кислот имеют мыла (натриевые, калиевые и аммонийные) жирных кислот RCOOH, где R — насыщенный или ненасыщенный нормальный алифатический радикал с числом атомов углерода 12—18, и мыла (натриевые, реже калиевые) смоляных кислот. Практическое значение имеют также дикарбоновые кислоты, напр, алкенилянтарные, получаемые в пром-сти конденсацией непредельных углеводородов с малеиновым ангидридом.

Алкилсульфаты синтезируют  обычно сульфоэтерификацией высших жирных спиртов или а – олефинов с последующей нейтрализацией оответственно первичных или вторичных алкилсерных кислот.

Алкиларилсульфонаты, главным  обрбразом моно- и диалкилбензолсульфонаты, а также моно- и диалкилнафталинсульфонаты  составляют больпиую часть синтетических, анионоактивных ПАВ.

Алкилсульфонаты обычно получают из насыщенных углеводородов  С12 — С18 нормального строения, которые  сульфохлорируют или сульфоокисляют с последующим омылением или  нейтрализацией продукта [4].

 

2.2 Катионоактивные  ПАВ

Катионные тензиды —  это соединения, которые диссоциируют (растворяются) в водном растворе с образованием катионов (положительно заряженных молекул).

Четвертичные аммониевые основания, представляют собой полисахариды, получаемые из молочных продуктов, ланолина, картофеля, кукурузы, сахарного тростника, свеклы, подсолнечника.

В силу своего положительного заряда катионные тензиды притягиваются  к отрицательно заряженным волосам  и роговым чешуйкам эпидермиса, ускоряя  их смачивание, фиксируют на их поверхности  ценные лечебные компоненты, содержащиеся в косметическом препарате, а также оказывают брадикиназное действие (устраняют раздражение, зуд, жжение, отечность). Они захватывают и удерживают отрицательно заряженные частицы, убивают грамотрицательные бактерии [5].

Катионные тензиды —  ценные компоненты косметических препаратов (шампуней, бальзамов, кондиционеров): они активизируют пенообразование, повышают продуктивность кислородообмена кожи и волос, эмульгируют масляные и ароматические субстанции в водном растворе, оказывают бактерицидное действие, устраняют остаточный электрический заряд на волосах после мытья (антистатическое действие), обеспечивают легкое расчесывание, укладку и повышают КПД лечебных компонентов на кожу и волосы.

Их можно разделить  на след, основные группы: амины различной  степени замещения и четвертичные аммониевые основания, др. азотсодержащие основания (гуанидиню, гидрозины, гетероциклические соединении и т. д.), четвертичные фосфониевые и третичные сульфониевые основания.

Сырьем для катионоакгвных ПАВ, имеющих хозяйственное значение, служат амины, получаемые из жирных к-т и спиртов, алкгалогенидов, а также алкилфенолов. Четвертичные аммониевые соли синтезируют из соответствующих длинноцепочечных галоидных алкилов реакцией с третичными аминами, из аминов хлоралкилированием или др. путями из синтетических спиртов, фенолов и фенольных смесей.

Большее значение как  катионоактивные ПАВ и как  исходные продукты в синтезе неионогенных ПАВ (см. ниже) имеют не только моно-, но и диамины, полиамины и их производные [6].

 

2.3 Амфотерные ПАВ

Производители качественной косметики для того, чтобы смягчить действие лучших, т.е. анионных очищающих  ингредиентов (в частности, для того чтобы анионные ПАВ не повредили  жировой комплекс гидролипидной  мантии) и при этом не снизить  ни на йоту очищающей активности препарата, обязательно вводят в мылящуюся формулу соПАВы. Амфотерные и неионные тензиды нейтрализуют кислотную реакцию анионов, способствуют их быстрому расщеплению, при этом увеличивая плотность и уменьшая «воздушность» (диаметр) пузырьков пены.