Nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt bằng phương pháp hydrat hóa dầu thông để xử lý dầu mỡ trên vải sợi (Khóa luận tốt nghiệp)

Nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt bằng phương pháp hydrat hóa dầu thông để xử lý dầu mỡ trên vải sợiNghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt bằng phương pháp hydrat hóa dầu thông để xử lý dầu mỡ trên vải sợiNghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt bằng phương pháp hydrat hóa dầu thông để xử lý dầu mỡ trên vải sợiNghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt bằng phương pháp hydrat hóa dầu thông để xử lý dầu mỡ trên vải sợiNghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt bằng phương pháp hydrat hóa dầu thông để xử lý dầu mỡ trên vải sợiNghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt bằng phương pháp hydrat hóa dầu thông để xử lý dầu mỡ trên vải sợiNghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt bằng phương pháp hydrat hóa dầu thông để xử lý dầu mỡ trên vải sợiNghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt bằng phương pháp hydrat hóa dầu thông để xử lý dầu mỡ trên vải sợi

I H C DÂN L P H I PHÒNG -

tài: Nghiên c u t ng h p ch t ho ng b m t b

hydrat hóa d x lý d u m trên v i s i

1 N i dung và các yêu c u c n gi i quy t trong nhi m v tài t t nghi p (v lý thuy t, th c nghi m):

1 Tinh th c tài t t ngi p:

ng c a khóa lu n (so v i n i dung yêu c t ra trong nhi m v tài t t nghi p trên các m t lý lu n, th c ti n, tính toán s

li u ):

m c a cán b ng d n (ghi c s và ch ):

H

Cán b ng d n

(H tên và ch ký)

ng Chinh H i

M U 1

PH N I: T NG QUAN LÝ THUY T 2

A T NG QUAN V CH T T Y R A 2

1 Gi i thi u chung v ch t t y r a 2

2 Ch t ho ng b m t 2

3 S m t/ giao di n 6

4 t y r a 9

5 L a ch n và yêu c u v i ch t ho ng b m t 15

B T NG QUAN V CÁC LO I V I S I 16

1 Gi i thi u chung v v i s i 16

2 Ti n x lý v i s i và các ngu n nhi m b n 20

C T NG QUAN V D U THÔNG 22

PH N II: U VÀ TH C NGHI M 25

A U 25

B BI N TÍNH D U THÔNG B T NG H P CH T HO NG B M T 29

II T ng h p ch t ho ng b m t t d u thông b hydrat hóa 32

C Y R A C A CH T HO NG B M U CH 35

PH N III: K T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N 37

I So sánh k t qu c a d c và d u c, và s n ph m t y r a OMO 37

II So sánh kh y r a c a d c, s n ph m t y r a OMO khi pha loãng và khi không pha loãng 39

III So sánh kh y r a c a d c trong các kho ng th i gian khác nhau 41

K T LU N 43

TÀI LI U THAM KH O 45

B ng 1: Thành ph n c 17

B ng 2: Các lo i s i d t 19

B ng 3: Thành ph n hóa h c c a d u thông c khác 23

B ng 4: Tính ch t c a các c u t trong d u thông: 23

Hình 1: S hình thành các Mixen 8

Hình 2: T y v t b Rolling UP trên v i Polyester 14

u ch toluensulfonic 30

u ch toluensunfonic 32

t ng h p ch t ho ng b m t b hydrat hóa 33

Hình 6: T ng h p ch t ho ng b m t b 35

Hình 7: M u v i tr ng và m u v i b n 37

Hình 8: nh m u v i kh y r a c a d ng c, d c, s n ph m t y r a OMO 38

Hình 9: nh m u v i kh y r a c a d ng c khi pha loãng và không pha loãng 40

Hình 10: nh m u v i so sánh kh y r a c a d u thông hydrat hóa và s n ph m t y r c khi pha loãng 40

Hình 11: nh m u v i kh y r a c a d u thông hydrat hóa có tác c trong các kho ng th i gian khác nhau 42

M U

phát tri n c a các ngành công nghi p khác, công nghi p d c

kh nh t m quan tr i s ng h ng ngày Các s n ph m t o ra ngày

c nhu c u c i tiêu dùng

Các lo i v i s i làm t thiên nhiên hay hóa h u t n t i m ng t p

ch t nh nh, và sau khi d t l i ch a thêm h , d u m t máy d t, ng không nh n quá trình in nhu m, s d ng v i Vì v c khi in nhu m, ta

c n ph i x lý các t p ch t có trong v i s quá trình in nhu c di n ra thu n l i V i s i sau khi lo i b t p ch t, s tr ng sáng, d th c,

v s n xu t và s d ng các ch t t y r a v i các ph gia d phân h y sinh h c, ít c.

Ch t ho ng b m t là h p ch t hóa h c có s m t nh c

m t c a dung môi, và trong dung d ch, n c a nó b m

trong dung d ch, làm gi m s m t c a dung d ch N u có nhi

ch t l ng không hòa tan thì ch t ho ng b m n tích ti p xúc

(Hydrophilic Lipophilic Balance HLB), giá tr này có th t n 40 HLB

càng d hòa tan trong các dung môi không phân c u Ch t ho ng b

m c s d ng ph bi n trong công nghi p, ví d trong vi c chuy n qu ng,

a Ch t ho ng b m t anion

3+, Cu2+ )

b Ch t ho ng b m t cation

Ch t ho ng b m t c coi là ch i ngh ch v i ch t ho t

ng b m t anion d a trên m i quan h n tích M ng nh ch t ho t

ng bê m t cation thêm vào ch t ho ng b m t anion hay th m chí là ch t

ho ng b m t không ion có th s nâng cao vi c th c hi n quá trình t y r a Các ch t ho ng b m t không ion cho phép s có m t c a ch t cation và h n

v i

clorua (DADMAC), các imidazoli b c b n s d t làm m n

c, alkyl dimetyl benzyl amino clorua (AMBAC)

c Ch t ho ng b m t không ion

Ch t ho ng b m t không ion là nh ng ch t ho ng b m t hòa tan

ng trung tính pH = 7, b n v c c ng, axit, ki m và kim lo t

Ch t ho ng b m ng tính r t thích h p cho da nh c tính d u

s n ph m làm s ch gia d ng

Alkyl amido propyl betain

Alkyl amido propyl sulfobetain

Hình 1: S hình thành các Mixen

d.

HLB

Dung d ch ch t ho ng b m t S t o thành Mixen

1 4

8 10 13

4 t y r a[1],[2],[11]

Quá trình t y r a là quá trình ph c t n nhi u y u t v t lý

và hóa h c Kh t b n trong su t quá trình t y r a s c

s ng qua l i gi a b m t nhi m b n, ch t b n, thành ph n ch t t y r a

n m t ch t béo H (d u) và m t b m t r n F (s i) Vi c nhi m b n F

c hòa tan hóa

ta c n ph i nh n m khác; s hòa tan hóa Lý thuy

ph c tính lý hóa c a tác nhân b m t, vi c hình thành các mixen, ng

c a nh ng nhân t khác nhau trên n mixen gi i h n Các phân t c a các tác nhân b m t k t h p v i nhau trong các dung d hình thành các

mixen, ph n k c c a phân t ho ng b m t quay v phía trong, trong khi

triglyxerit, hydrocacbon l c hòa tan bên trong các mixen N u các phân t

c hòa tan có c c (ch ng h n các hydroxyl hay cacboxyl) thì các phân t

v t b n béo hi n di n trong dung d ch gi t r a

Trong phân t d u thông sunfat có nhóm SO3H là nhóm phân c c m nh

và trong c u trúc v i cotton có các nhóm phân c c m nh

v i cotton vào dung d ch t y r a, các phân t d u thông bi n tính nhanh chóng

h p ph lên trên b m t v i cotton t o thu n l i cho quá trình t y r i

phân c c m nh nên vi c chui sâu vào mao qu n s i

c c r t y u nên các phân t d u bám r t ch c trên b m t v i ng v

Hình 2: T y v t b n theo Rolling UP trên v i Polyester

Khi góc th t trong dung d ch t y r a v n còn trên 90o, m t gi t nhcòn l i v n bám trên b m t v i và ti p t c tr i qua m t quá trình lo i b

l n thì gi t d u còn l i càng l n Khi góc th t trong dung d ch t y r a nh

o thì quá trình có th tách b hoàn toàn gi t d lo i b hoàn toàn d u

nh d u mà không hoàn toàn lo i b

t y r a d u m trên v i polyester s di n ra theo hai giai n:

n 1: Quá trình t y r a di

n này, ph n l n v t b n s c lo i b , ch còn l i các gi t d u

r t nh trên b m t v i và các phân t d u chui sâu vào các mao qu n

n 2: Làm s ch ph u còn l i trên b m t v i và trong các mao

ng b m ng tùy thu c vào nh ng m c tiêu nghiên c u:

kho ng cách gi a hai phân t trong gi i h n 0,25 0,60 nm Ngoài ra n u các phân t cách nhau không quá 0,275 nm thì chúng còn liên k t v i nhau b ng liên

k t hydro sinh ra do s a các nhóm OH gi a các phân t

ng c a kh i liên k t hóa tr gi a các g c Gluco trong m ch

3 ng này c a liên k t Hydro là 5 8 kcal/mol Tuy m i liên

có r t nhi u liên k t hydro, nên t ng c a chúng trong toàn m ch s

r t l n Do v y, khi các phân t xenlulo càng n m g n nhau, c u trúc lý h c c a

Trong các ngu n nguyên li u dùng làm len thì lông c u chi m m ng l n

ph ngoài b ng m t l p keo dính Xerixin Khi n m trong dung d ch xà

polyvinylic, polyvinyclorua, polyamit (bao g m nylon 6, nylon 7, nylon 8, nylon

9, nylon 4 và các ki u nylon 4 6, nylon 5 6, nylon 6 ng và

c s n xu t nhi là nylon 6, nylon 6 6, nylon 7, và nylon 6 10

S i polyamit và polyester thu c v nhóm s i m ch d th , còn polyacrylonitril, polyvinilic và polyvinyclorua thu c nhóm m ch cacbon S i thu c nhóm m ch d th b n cao

S i thu c nhóm m ch cacbon thì không nh b

kém b n v i ma sát Chúng d gi t, mau khô và gi nhi b n nhi t c a lo i

s i này khá cao Tác d ng nhi t 130oC trong m t th i gian dài h b n

phân h y

Tóm l i, S i t ng h p có tính b n, ch c Chúng không th c ho c

ch t b n th m sâu vào, ngo i tr m t s ch t m Tuy nhiên s i t ng h p ít ch u

c nhi cao nên vi c t y r i h t s c th n tr ng

n 150oC trong th i gian dài chúng s b gi b n nghiêm tr ng

ki n t y r a

t ng h p

c n ch n tùy theo

lo i s i m ng manh nh t

S i h n h p là s i g m s i thiên nhiên và s i t ng h

Bông s i S i h n h p ph i h m c a t ng lo i s i thành ph n Ngày nay

c s d ng nhi u vì chúng dung hòa s tho i mái c a s i thiên nhiên v i l i ích c a s i t ng h p Nhi x lý s i h n h p ch u chi ph i b i

lo i s i m ng manh nh t

2 Ti n x lý v i s i và các ngu n nhi m b n[1]

2.1 C u trúc v i

V c c u t o t r t nhi u bó s i, bó s i g m nhi u s i M i s i v i l i

c t o nên t r t nhi p x p m t cách ng u nhiên và t o ra

m t h th ng mao qu n Gi a các bó s i có kho ng cách và các bó s i này l i

V t b n do b i t khí quy n

V t b n do s bài ti t c a chính thân th i

V t b n sinh ra t công nghi t b n trên qu n áo c a công nhân trong các nhà máy, xí nghi p

phân lo i các v t b n trên v i s i theo quan

2.3 Nhi m b n d u m trên v i s i

D u m bám vào v i s i b ng nhi u ngu n khác nhau C th là:

Do các nhà máy l c hóa d u, c a hang s a ch

d u m bám trên qu n áo công nhân

Do quá trình khai thác và ch bi n trong ngành công nghi p d u khí làm d u m bám trên qu n áo công nhân

Do trong công nghi p d t, d u m trên máy móc bám vào v i s i gây

Tùy vào tính ch t các v t b n khác nhau bám trên b m t v i s i mà có các

lo i ch t t y r a khác nhau Hi n nay công nghi p ngày càng phát tri n nên vi c

s d ng ch t t y r x lý v i s i s i vào in, nhu m r t

s c khi s i qua máy d t o thành t m v i thì các s

tránh cho s i b các s i không b dính vào nhau trong

c a s i) Vì v y mà v i m t s d

nhu m, in hoa vì thu c nhu m và hóa ch t khó khu ch tán vào v i làm cho m u

u, kém b n màu Do v c khi nhu m và in hoa các lo i v u ph i

c làm s ch hóa h ng g i là chu n b , ti n x lý V i qua x lý có

C T NG QUAN V D U THÔNG[1],[3],[7],[8]

D u thông là s n ph m thu c t vi c ch bi n nh a thông Khi ch bi n

nh a thông s c kho ng 70% colophon và 20% tinh d u thông, còn l i là

d u trên th gi i v m t s ng (kho ng 260.000 t ng 80% t ng s n

k t l nào trong benzene, ete, d u béo

riêng 25oC là 0,8570 0,8650 g/cm3, chi t su t v i tia D 20oC là 1,4620

bi n camphor t ng h p, Tecpenhydrat, các Tecpinneol, m ph c ph m, thu c tr sâu, các ch

a Thành ph n d u thông

D u thông là m t h n h p ph c t p nhi u c u t , thành ph n ch y u là các terpen hydrocacbonat, có công th c chung là (C5H8)n (v

sesquiterpen V hình th c có th xem tecpen là s n ph m c a s polyme hóa

sesquiterpen (C15H24), diterpen (C20H24), triterpen (C30H48 n

Nh t (%)

Uông Bí (Vi t Nam) (%)

Phân t ng

Công

th c phân t

Phân t ng

D u thông là h p ch t h c h không b n nhi t, nhi u c u t thành

ph n d b phân h y, chuy n hóa hay trùng h p nhi sôi i áp su t

ng (p = 760 mmHg), nh t là khi th i gian kéo dài

ng c a nhi pinen b chuy n hóa d n thành allocimen, dipenten, do các ph n ng vòng hóa và trùng h p c a allocimen mà chuy n hóa

ph thu c vào nhi và th i gian gia nhi t (th a vùng nhicao) Nhi càng tang h ng s t càng l n và th i gian ph n ng càng

gi m

b n nhi t c 3 caren, camphen tricycle và các c u t khác trong d u

trong tháp do s quá nhi t c c b tránh s phân h y nhi

Sulfat hóa d u thông

Oxy hóa d u thông

Hydrat hóa d u thông

a Oxy hóa d u thông

- pinen là hai c u t chính c a d u thông Chúng d b oxy hóa b i không khí khi có m t xúc tác H2O2 v i m t t l nh nh Quá trình

c ti n hành nhi 70 100o t quá trình t a nhi t t a nhi t nên c n có sinh hàn làm mát b n ph m bay ra

pinen b

b Sulfat hóa d u thông

-2SO4

không mong

Ph n ng ph :

c Hydrat hóa d u thông[1],[2],[4]

- OH) và cation (H+)

ng th i vào hai nguyên t C liên k

Khi bi n tính d u thông b ng h n h p axit H2SO4 và tolulensunfonic ra quá trình hydrat hóa pinen t o thành tecpinhydrat S n ph m là cacbuahydrotecpen

ng nh tecpineol

u ch b ng cách sulfo hóa toluene

b ng H2SO4

C6H5CH3+ H2SO4 CH3C6H4SO3H + H2O

công nghi p s n xu t xà phòng, công nghi p in, công nghi p luy

B BI N TÍNH D U THÔNG B

I u ch toluensunfonic[5]

Bão hòa b ng khí HCl L c trong ph u l c axit

Cho 64 ml toluen và 38 ml H2SO4 c vào bình c u, l p sinh hàn h

h n h p cho sôi y ng th i l c bình liên t c Sau 2 gi , khi

c c t, tráng bình b ng m c n a N u còn l

ph n ng, ta cho h n h p vào ph u chi t và tách b

l nh b n 5 7oC và bão hòa b ng khí HCl L toluensunfonic trong ph u l c axit, ép khô và làm khô trong lò s y nhi 60oC

Hình 4 u ch toluensunfonic

toluensunfonic là tinh th không màu, hòa tan t c, tan

v a ph i trong etanol, ete Nó r c, trong không khí nó hút m và b r a

ra Nhi nóng ch y là 104 105oC

II T ng h p ch t ho ng b m t t d u thông b

hydrat hóa[2]

Hình 5 t ng h p ch t ho ng b m t b

D u thông, 200 - Toluensulfonic H2SO4

Nh gi t

t t trong 1h

Trung hòa axit

Na2CO310%

dung d ch sau khi bi n tính vào ph u chi t.

c c t vào và l u cho dung d ch tr ng nh t

nhau.

Qua hình 7 và 8, ta th y d u thông hydrat hóa có kh y r a các v t

b n d u D u thông hydrat hóa có kh y r u so v i s n

là ch t ho ng b m t không ion và không phân c a l i có c u trúc

ng v i các c u t chính có trong thành ph n d u m nên d hòa tan ch t

A2 B2

Hình 9: nh m u v i kh y r a c a d ng

c khi pha loãng và không pha loãng

A2: Pha loãng t l 1:1

B2: Không pha loãng

Qua hình 9, ta th y khi pha loãng d u thông thì kh y r

Do khi pha loãng d u thông hydrat hóa n c a ch t ho ng b m t gi m

hydrat hóa khi không pha loãng có kh y r a t t i khi không pha loãng

Hình 10: nh m u v i so sánh kh y r a c a d u thông hydrat hóa và

s n ph m t y r c khi pha loãng

C2: M u v i kh y r a c a d u thông pha loãng t l 1:1

D2: M u v i kh y r a c a OMO pha loãng t l 1:1

Qua hình 10, ta th y khi pha loãng d u thông hydrat hóa và s n ph m t y

A3 B3 C3

Hình 11: nh m u v i kh y r a c a d u thông hydrat hóa có tác

c trong các kho ng th i gian khác nhau

A3: M u v i ngâm trong d u thông hydrat hóa trong th i gian 5 phút

B3: M u v i ngâm trong d u thông hydrat hóa trong th i gian 10 phút

C3: M u v i ngâm trong d u thông hydrat hóa trong th i gian 15 phút

Qua quá trình

,

1 V i s i (ch y u là s i cotton) c c u t o t r t nhi u bó s i, bó s i g m

m t cách ng u nhiên và t o ra m t h th ng mao qu ng kính trung

t u ki n t nhiên, có th th i tr c ti p vào ngu c m t và

Khi pha loãng d u thông hydrat hóa thì kh y r

Khi pha loãng d u thông hydrat hóa và s n ph m t y r a OMO, kh

y r a c a s n ph m t y r u so v i d u thông hydrat hóa

Nghiên c u ch t xây d ng và ch t ph gia phù h p v i ch t ho ng

b m c ch t t y r a hoàn thi n có th ng d ng vào trong th c t

TÀI LI U THAM KH O

1 Ph m Th Luy n (2010), Lu t nghi p: Nghiên c u thành ph n và

c u trúc s n ph m Sulfat hóa d u thông t ng h p ch t t y r a v i s i,

s n xu t ch t t y r a thân thi n v ng dùng trong x lý v i s i

ph c v công nghi p d t may i H c Bách Khoa Hà N i

tinh d u thông, Khoa Công Ngh - i H c C

5 Ngô Th Thu n (1999), Th c t p hóa h c h , Nhà xu t b i H c