Tính năng kĩ thuật của các chất hoạt động bề mặt

Phần 1: Khả năng tạo nhũPhần 2: Khả năng tẩy rửaPhần 3: Khả năng tạo bọtPhần 4: Các chỉ tiêu đánh giá khácĐịnh nghĩa: Nhũ tương là một hệ phân tán caocủa hai hay nhiều chất lỏng không trộn lẫn vàonhau, pha phân tán là những giọt nhỏ, pha cònlại dưới dạng pha liên tục

Trang 1

CÔNG NGHỆ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT

Chương 2: Tính năng kĩ thuật của các chất hoạt động bề

mặt

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Công nghệ Hóa

Trang 3

Phần 1: Khả năng tạo nhũ

1.1 Phân loại nhũ tương:

• Định nghĩa: Nhũ tương là một hệ phân tán cao của hai hay nhiều chất lỏng không trộn lẫn vào nhau, pha phân tán là những giọt nhỏ, pha còn lại dưới dạng pha liên tục

Trang 4

• Đặc điểm:

- Sức căng bề mặt liên pha càng nhỏ thì nhũ tương thu được càng dễ dàng.

- Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo nhũ: kiểu thiết

bị, cường độ năng lượng cung cấp, nhiệt độ, pH,

lực ion, sự có mặt của chất hoạt động bề mặt, sự có mặt của oxy, bản chất của dầu…

Trang 6

- Theo nồng độ pha phân tán

+) Nhũ tương loãng: nồng độ pha phân tán < 0,1% thể tích, đường kính khoảng 10 µm, có tích điện

+) Nhũ tương đậm đặc: pha phân tán có thể đến 74% thể tích,

đường kính hạt khoảng 1 µm

+) Nhũ tương rất đậm đặc: pha phân tán > 74% thể tích, có hình đa diện ngắn cách nhau như tổ ong, có tính chất cơ học giống như gel

Trang 7

1.2.Độ bền vững tập hợp nhũ tương

• Chất nhũ hóa: là chất làm giảm sức căng bề mặt

và duy trì sự ổn định cấu trúc của hệ nhũ tương

• Phân loại:

+) Theo tính chất của phần kị nước gồm: chiều dài,

độ bất bão hòa, sự phân nhánh, sự có mặt và vị trí của vòng thơm trong gốc hydrocacbon

+) Theo điện tích của nhóm phân cực: cation, anion,

Trang 9

cần thiết phải có đủ chất nhũ hóa hiện diện để hình thành ít nhất một lớp đơn CHĐBM bao phủ lên bề mặt giọt lỏng của pha phân tán

Trang 11

- Bản chất và hàm lượng chất nhũ hóa có ảnh hưởng nhiều đến độ bền và loại nhũ tương

Độ bền vững của nhũ tương do :

+) Sự giảm sức căng bề mặt phân chia pha

+) Sự hấp phụ của chất nhũ hóa lên bề mặt phân

chia pha

+) Sự tồn tại của lớp điện tích kép

+) Tỷ lệ pha phân tán và môi trường phân tán

Trang 12

Sự ổn định về điện tích Sự ổn định bởi lực hydrat hóa

Sự ổn định cấu trúc không gian Sự ổn định điện tích không gian

Trang 13

1.3 Điều chế và phá vỡ nhũ tương

khuấy trộn hoặc sóng siêu âm kết hợp với chất nhũ hóa

Trang 14

Điều chế mayone

Trang 15

- Phá vỡ nhũ tương :

+) Thêm chất điện ly hóa trị cao có tác dụng ngược đối với hệ Nhũ tương o/w: với CHĐBM anionic thì

sử dụng ion kim loại nặng, với CHĐBM nonionic thì

sử dụng muối điện ly nồng độ cao

+) Sử dụng thêm chất nhũ hóa có tác dụng ngược lại với chất nhũ hóa ban đầu

+) Nhũ tương có thể phá vỡ bằng ly tâm, lọc, điện

Trang 16

• Một số CHĐBM được ứng dụng làm chất nhũ hóa của hệ o/w

Trang 17

• Một số CHĐBM được ứng dụng làm chất nhũ hóa của hệ o/w

Trang 18

Phần 2: Khả năng tẩy rửa

2.1 Cơ chế tẩy rửa:

- Sự tẩy rửa là quá trình làm sạch bề mặt rắn (bao gồm cả vải sợi) trong một dung dịch trong đó có các quá trình hóa lý xẩy ra Quá trình này bao gồm :

+) Lấy đi các vết bẩn khỏi bề mặt rắn

+) Giữ các vết bẩn đã lấy đi lơ lửng để tránh chúng tái bám trên bề mặt rắn

Vết bẩn bao gồm vết bẩn không phân cực (vết bẩn dầu mỡ) hoặc vết bẩn dạng hạt (các hạt mịn) Các vết bẩn chất béo

và dạng hạt này có thể tồn tại độc lập hay hòa lẫn với nhau

Trang 19

• Cơ chế tẩy rửa với các vết bẩn có chất béo

Trang 20

- Theo thuyết nhiệt động – phương pháp lanza : Khi thêm

CHĐBM vào nước, do sự hấp phụ của chúng trên sợi và vết bẩn làm giảm sức căng bề mặt của chúng (so với nước) cho đến khi tổng của chúng trở nên nhỏ hơn sức căng bề mặt của giao diện sợi/vết bẩn, lúc đó vết bẩn tự tẩy đi

- Cơ chế rolling up (cuốn đi) : CHĐBM do chúng hấp phụ lên

sợi vết bẩn làm giảm sức căng bề mặt giao diện sợi/nước và

bẩn/nước, lúc đó màng dầu sẽ cuốn lại và tách ra khỏi sợi do

lực cơ học như chà xát

Trang 21

- Cơ chế hòa tan: Các phân tử CHĐBM kết hợp với

nhau hình thành mixen ở nồng độ CMC Khi đó các

chất béo được hòa tan bên trong các mixen

+) Ở cơ chế này không những cần giảm sức căng bề mặt mà còn phải tăng nồng độ hoạt chất để hình thành mixen và có được một số mixen đủ tùy theo lượng vết bẩn có trong dung dịch giặt rửa.

Trang 22

• Cơ chế tẩy rửa với các vết bẩn dạng hạt

- Thuyết nhiệt động và điện học : CHĐBM bị hấp phụ trên các hạt và bề mặt rắn làm cho hạt và bề mặt cùng phân cực cùng dấu (tích điện giống nhau) làm gia tăng lực đẩy và do đó làm cho quá trình tẩy rửa xẩy ra.

- Các dung dịch chất tẩy rửa có khả năng tạo bọt cao, một phần chất bẩn sẽ tách vào bọt, ngăn không cho

vết bẩn bám trở lại trên bề mặt đã được tẩy rửa.

Trang 23

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tẩy rửa

- Đối với CHĐBM không ion, khi tăng mạch cacbon

C12 – C14 sức căng bề mặt giảm Sự hấp phụ giảm khi

Trang 24

• Nhiệt độ:

- Nhiệt độ càng cao, độ hòa tan của các CHĐBM càng tốt,

độ nhớt của các chất bẩn dạng lỏng càng giảm, độ hòa tan của chất bẩn càng lớn, làm tăng hiệu suất giặt tẩy

- Tuy nhiên, nhiệt độ cao cũng làm giảm hoạt tính của một

số CHĐBM dễ hòa tan, giảm độ bền của hệ nhũ

- Đối với CHĐBM không ion, sự hấp phụ tăng theo nhiệt độ

và sau điểm đục, sức căng bề mặt có thay đổi

Trang 25

• Nước : có thể hòa tan một số chất điện ly làm thay đổi khả năng tẩy rửa của CHĐBM

• pH: dung dịch tẩy rửa mang tính kiềm tốt cho quá trình tẩy rửa (9,0 – 11,5)

• Loại vết bẩn : các vết bẩn từ dầu mỡ động thực vật, mầu…

•Loại vải sợi : sợi thiên nhiên, sợi tổng hợp, sợi nhân

Trang 26

2.3 Đánh giá khả năng tẩy rửa

• Phương pháp đo chỉ số phản xạ của vải bẩn, vải mới và vải bản được giặt Tính theo công thức:

Khả năng tẩy rửa = (Rw – Rs)/(Ro – Rs)* 100%

Trong đó: Rw: chỉ số phản xạ của vải bẩn đã được tẩy rửa

Rs: chỉ số phản xạ của vải bẩn trước khi tẩy rửa

Ro: chỉ số phản xạ của vải mới ban đầu

Trang 27

2.3 Đánh giá khả năng tẩy rửa

• Phương pháp đo độ mầu: Vải được đem giặt, phần chất bẩn còn lại trên vải sẽ được trích ra bằng các dung môi thích hợp, rồi được đo độ màu để so sánh giữa mẫu thí nghiệm và mẫu chuẩn (giặt bằng các hỗn hợp tẩy rửa chuẩn)

Trang 28

Phần 3: Khả năng tạo bọt

3.1 Độ bền vững của tập hợp bọt

- Bọt được tạo thành do sự phân tán khí trong môi trường lỏng hay rắn trong đó khí chiếm thể tích lớn, chứa tác nhân ổn định

- Hiện tượng này làm cho bề mặt dung dịch chất tẩy rửa tăng lên

- Chất lỏng nguyên chất không có khả năng tạo bọt

Trang 29

Trang 30

-Màng bọt có mầu sắc do hiện tượng giao thoa ánh sáng.

-Số lượng bọt tăng quanh điểm CMC Dựa vào CMC có thể

dự đoán khả năng tạo bọt của CHĐBM nhưng không dự đoán được độ bền bọt

Trang 31

- Do sự chảy của màng chất lỏng dưới tác dụng của trọng lực, độ bền

vững của bọt phụ thuộc vào tính chất của màng bọt do các yếu tố sau

quyết định :

+) Bản chất của chất tạo bọt (CHĐBM cation, anion, không ion, lưỡng tính) +) Hàm lượng chất tạo bọt

+) Nhiệt độ

Trang 33

• Các tác nhân làm tăng bọt (foam bootster)

- Chọn chất bề mặt tạo bọt hay không tạo bọt: chọn một hay hỗn hợp CHĐBM Các yếu tố ảnh hưởng đến CMC có thể tăng hoặc giảm bọt như : nhiệt độ, chất điện ly, cấu trúc phân tử CHĐBM

- Sử dụng các chất phụ gia làm tăng bọt (été glycerol, mono hay

dietanol amin, polyme,…) có vai trò thay đổi độ nhớt, lực đẩy tĩnh

Trang 34

3.3 Điều chế và phá vỡ bọt

• Điều chế bọt : sục khí đi qua dung dịch chất tạo bọt (dung dịch CHĐBM) bằng cách khuấy mạnh chất tạo bọt

- Ý nghĩa của sự tạo bọt :

+) Bọt có vai trò trong quá trình tuyển nổi quặng

+) Sự tạo bọt là yếu tố tích cực trong quá trình giặt giũ

+) Nhờ sự tạo bọt và sau đó khử bọt, có thể làm sạch một số chất lỏng khỏi chất HĐBM

+) Bọt có ý nghĩa trong cứu hỏa, để dập tắt đám cháy người ta dùng bọt trong đó pha phân tán là CO2

+) Sự tạo bọt là cần thiết khi sản xuất các chất dẻo xốp

Trang 35

• Các tác nhân chống bọt

hưởng đến sự ổn định tĩnh điện hoặc giảm nồng độ anion bằng kết tủa

- Tăng tốc độ phân hủy bọt là các chất vô cơ hay hữu cơ sẽ thay thế các phân tử các CHĐBM của màng bọt làm màng bọt ít ổn định

Trang 36

• Các cơ chế phá vỡ

-Cơ chế phá vỡ bọt bằng hạt kị nước : sử dụng xà phòng canxi (ví dụ:

(C17H35COO)2Ca) đóng vai trò là hạt kị nước Các loại xà phòng no có hiệu quả phá bọt cao và được sắp xếp theo dẫy sau : xà phòng mỡ cá voi > xà phòng mỡ bò > xà phòng dầu dừa

-Nhược điểm: thiếu hiệu quả ở nước ngọt (không có sự tạo thành xà phòng canxi) và thường bị gel hóa trong bộ phận phân phối bọt ở nhiệt độ thấp

Dung dịch

Không khí film

hạt kỵ nước

Dung dịch

Không khí film

hạt kỵ nước

Trang 37

silicon/dầu

Trang 38

Phần 4: Các chỉ tiêu đánh giá khác

4.1 Khả năng tạo huyền phù

- Huyền phù là hệ các pha rắn phân tán trong môi trường lỏng

- Các hạt rắn có xu hướng kết tụ, sa lắng và tách ra khỏi hệ Các hạt rắn có kích thước nhỏ hơn thì thời gian lắng tủa sẽ dài hơn CHĐBM được đưa vào hệ để làm tăng tính ổn định của huyền phù

- Huyền phù có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp, như huyền phù không nước : sơn dầu, vecni, mực in ; huyền phù có nước : sơn nước, mực viết, dung dịch thuốc nhuộm…

Trang 40

4.3 Chỉ số canxi chấp nhận

- Chỉ số canxi chấp nhận đo độ cứng tối đa của nước mà

CHĐBM vẫn còn hiệu lực trong chức năng tẩy rửa Chỉ số này càng lớn, CHĐBM càng có khả năng tẩy rửa trong nước cứng

- Chỉ số caxi chấp nhận được xác định bằn cách chuẩn độ dung dịch CHĐBM bằng dung dịch canxi acetat 1% Tiến hành chuẩn

độ đến khi dung dịch trở nên đục Lúc này, lượng ion canxi

trong dung dịch là chỉ số canxi chấp nhận được

Phần 4: Các chỉ tiêu đánh giá khác

Định dạng
Số trang	40
Dung lượng	2,04 MB