CHUONG 4 e TUONG TAC HBL LBL

cân bằng hlbrhlb, các cách tính toán HLB cho hệ nhũ tương. các giá trị hlb áp dụng cho các hệ khác nhau. các công thức tính toán này cho phép lựa chon chất hoạt động bề mặt thích hợp cho các hệ nhũ tương khác nhau

Chương 4 Năng lượng tương tác hidrophin và lipophin

I. Khái niệm Winsor về sự tương tác trong hệ nhũ tương

1.1 Sự tương tác của hệ

1948 Winsor đã đề xuất các pha của O/W/S áp dụng trong nghiên cứu nhũ tương.

-Chỉ ra sự chuyển hóa từ hệ này sang hệ khác được thực hiện như thế nào khi chú ý đến sự tương tác của các chất hoạt động bề mặt (S), tướng hữu cơ (O) và môi trường của sự phân tán (w)

Sự tương tác của hệ

• Năng lượng hiđrophin (ưa nước)

Đó là tương tác tĩnh điện do các điện tích ion và các lưỡng cực thuận từ, các liên kết hiđro.

• Năng lượng lipophin (kị nước)

Đó là tương tác điện động học do sự chuyển động của các electron trong phân tử, đó chính là tương tác giữa các phân tử.

Tỷ số R theo Winsor được định nghĩa là E

tương tác bởi một đơn vị không khí ở lớp tiếp giáp

giữa lưỡng tính với dầu và lưỡng tính với nước:

1.2 Tỷ số năng lượng hiđrophin và lipophin

R =

E CO

E CW

E CO

E CW

=

EOO

ELL

EHCO

ELCO

EHH

EWW

EHCW ELcw

1.3 Cấu tạo các tướng trong hệ Winsor

• Khi trộn lẫn ba cấu tử O, W và chất HĐBM vào nhau tùy theo bản chất và tỷ lệ các cấu tử trong hỗn hợp mà có thể thu được các hệ khác nhau :

• 1- Hệ WINSOR I gôm 2 pha : (O)/vi nhũ (M)

• 2- Hệ WINSOR II gồm 2 pha : (M)/ (W)

• 3- Hệ WINSOR III gồm 3 pha (O)/(M)/W.

• 4- Hệ WINSOR IV gồm 1 pha đồng nhất : M.

O M

M W

O M W

M

Experimental procedure – dead oil

Optimal salinity

Winsor Type - I Winsor Type - II

Varying salinity

Winsor Type - III

Pipette (bottom sealed) Brine + surfactant

Oil

Initial interface

Seal open end

24 hr

5

1.3 Cấu tạo các tướng trong hệ Winsor

Theo Winsor cấu tạo của các pha có mặt trong hệ phát triển theo tỷ số R của E tương tác:

R<1 màng lưỡng tính (amphiphile) trở nên lồi với nước, thuận lợi hình thành mixen O/W

* R>1, lưỡng tính (amphiphile) trở nên lõm so với nước, mặt lồi đối với tướng hữu cơ, thuận lợi để hình thành mixen 2 nước trong dầu

R = 1, năng lượng tương tác hiđrophin và lipophin ở pha giữa (interphase) bằng nhau, trường hợp này cho winsor III hay

cả ba pha đều có mặt, vi nhũ tương cân bằng với pha hữu

cơ và pha nước:

1.3 Cấu tạo các tướng trong hệ Winsor

Cấu tạo hình lá

Cấu tạo phao

Thay đổi tỷ số R

Sự thay đổi năng lượng tương tác

Thay đổi tỷ số R

Tăng độ tan của O trong W (winsor I)

 Giảm lượng nước  Ecw giảm (do định luật tác dụng khối lượng)

 Bổ xung thêm chất hữu cơ (có kn tạo liên kết hidro) tan trong pha dầu: ancol;

amin; EHco tăng

 Tăng thêm phần kỵ nước của CHĐBM ELco tăng

ELCO + EHCO

ELCW + EHCW

R =

ECO

R

 Bổ xung muối vô cơ vào dd nước  EHcw giảm

 pH thấp của môi trường

+ Nếu có đủ lượng chất HĐBM, và thực hiện một trong các yếu tố trên hệ chuyển từ winsor

I  III  II

R

Tăng độ tan của O trong W (winsor I)

 Giảm lượng dầu Eco giảm (do định luật tác dụng khối lượng

 Bổ xung vào pha nước chất hc tan đặc trưng lipophin ELcw tăng

 Giảm đầu ưa dầu của chất HĐBM  ELco giảm

 Thêm vào tướng dầu một hợp chất hc hòa tan, đặc trưng lipophin (ít hydrophilic) 

ELcw giảm

Tăng độ tan của w trong o (winsor II)

R

ELCO + EHCO

ELCW + EHCW

R =

ECO

ECW

Thay đổi đặc trưng của hệ Cơ chế R

Thêm dung môi phân cực vào tướng dầu EHCO tăng tăng

Thêm dung dịch muối vào nước EHcw giảm tăng

R =

ECW

III Sự lựa chọn các chất hỗ trợ hoạt động bề mặt (cotensio-actif) (chất phù trợ)

3.1 Ứng dụng của ancol và glycol:

* Tổng E tương tác của các cặp HĐBM/ĐHĐBM = ELCO và EHCW

Ở đây Xt và Yc là tỷ lệ chất HĐBM và ĐHĐBM:

Xt + Yc = 1

c CO C

t CO t

CO X EL Y EL

c CW C

t CW t

ELCO

EHCW

Sự lựa chọn các chất ĐHĐBM

(cotensio-actif) (chất phù trợ)

- Với các ancol và glycol theo hướng lipophin, nC> 4

- ELcco < ELtco EHcCW < EHtCW

 giảm tương tác giữa pha tiếp giáp và O,

pha tiếp giáp và W ngay khi tăng lượng chất ĐHĐBM vào tướng tiếp giáp

Thêm ancol lipophin,

XtELtco -Yc ELcco << XtELtCW - YcELcCW

R tăng, hệ chuyển từ winsor I  III  II

- Khi sử dụng các ancol nC<4 tính hiđrophin

XEtLCO - YE cL CO > XE tH CW – YE cH CW

R giảm, hệ chuyển từ winsor II  III  I.

3.2 Ứng dụng axit hữu cơ

• Axit oleic : HLB =1

• Kali oleat : HLB =20,

• Axit béo+ NaOH ( KOH): HLB: 1-20.

• Ảnh hưởng của pH:

+ pH= 4 Chỉ có RCOOH

+ pH > 8,5 tất cả RCOOH  RCOONa

pH=6,5: thích hợp làm vi nhũ W/O

XtELtco -Yc ELcco < XtELtCW - YcELcCW

R tăng, hệ chuyển từ winsor I  III  II

3.2 Ứng dụng axit hữu cơ

* Chất HĐBM “ancolic”, thường được thêm vào hệ phục vụ hiều quả theo hướng hiđrophin hay lipophin để làm tăng độ bền của nhũ, hoặc là độ hòa tan của các chất giữa chúng, các ancol tan trong tất cả các axit và xà phòng cải thiện thêm bộ mặt sản phẩm và độ bền.

* Ảnh hưởng của pH: ở pH 4 không có mặt xà phòng còn ở pH lớn hơn 8,5 tất cả axit béo

chuyển thành xà phòng.

IV Một số ví dụ đơn giản ứng dụng thực tế Khái niệm winsor

4.1 Dầu sunfat hóa hay sunfo hóa

Dầu sunfat hóa hay sunfo hóa biểu hiện tất cả đặc trưng của sản phẩm hỗ trợ có thể cho sự phân tán nước hay dầu theo điều kiện có thể thực hiện; dầu sunfat hóa hay sunfo hóa chứa đựng tất cả các yếu tố cần thiết để điều chế một hệ phân tán

- Chất hoạt động bề mặt: Phân tử dầu có gắn nhóm SO3 hay –O–SO3 thể hiện ra ở hàm lượng SO3 liên hợp, phần trăm của sản phẩm cuối, lượng phân tử sunfo hóa trong dầu thương mại là 10-20% của hỗn hợp