ALCOHOL ETHOXYLATES và ỨNG DỤNG TRONG LĨNH vực tẩy rửa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BÁO CÁO MÔN HOẠT CHẤT BỀ MẶT Đề tài: LIGNOSULFONATE VÀ NHỮNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP GVHD: TS PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH SVTH: LÊ DUY THỌ Ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC MSSV: 18139184 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT LIGNOSULFONAT 1.1 Lịch sử 1.2 Nguồn gốc 1.3 Định nghĩa 1.4 Cấu trúc 1.5 Lợi ích 1.6 Tác hại CHƯƠNG II TÍNH CHẤT HĨA LÍ CỦA LIGNOSULFONAT 2.1 Tính hoạt động bề mặt 2.2 Khả hòa tan dung môi khác 2.3 Sự biến đổi hình dạng dung dịch nước 2.4 Tự liên kết kết tụ dung dịch nước 2.5 Sự kết tủa 2.6 Giá trị HLB Lignosulfonate CHƯƠNG III ỨNG DỤNG CỦA LIGNOSULFONAT TRONG MỘT SỐ NGÀNH CÔNG NGHIỆP 11 3.1 Trong công nghiệp xây dựng 11 3.2 Sản xuất pin axit – chì 11 3.3 Sử dụng làm chất kết tụ 12 3.4 Làm chất hấp phụ kim loại cơng nghiệp xử lí nước thải 13 3.5 Sử dụng làm chất khử bụi 14 3.6 Chất chống oxy hóa dược lí 14 3.7 Vật liệu tổng hợp composites 15 3.8 Chất phân tán nước than bùn (CWS) 16 3.9 Trong công nghiệp nhuộm 16 3.10 Trong công nghiệp thuộc da 16 CHƯƠNG IV KẾT LUẬN 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 19 Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Nguồn gốc lignin Hình 1.2 Cấu trúc chung lignosulfonat theo Kun Pukanszky Fiorani et al .7 Hình 2.1 Cấu trúc hình dạng lý tưởng đại phân tử natri lignosulfonat dung dịch .8 Hình 2.2 Cơ chế kết tụ lignosulfonate .9 Hình 3.1 Quá trình kết tụ huyền phù 13 Hình 3.2 Cơ chế hoạt động vật liệu hấp phụ .14 Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Chất hoạt động bề mặt chất hóa học tích tụ bề mặt chất lỏng, mặt phân cách hai pha với vai trò làm thay đổi sức căng bề mặt bề mặt chất lỏng Tùy thuộc vào cấu trúc chúng, chúng có nhiều ứng dụng ngành công nghiệp, chẳng hạn dầu mỏ, khai thác mỏ, nghiền bột dệt, chúng sử dụng làm chất tẩy rửa, chất làm ướt, chất nhũ hóa, chất tạo bọt chất phân tán Hầu hết chất hoạt động bề mặt thường sử dụng hóa chất gốc dầu Tuy nhiên, việc sử dụng nguyên liệu thô thân thiện với môi trường để sản xuất chất hoạt động bề mặt mong muốn để giảm thiểu tác động môi trường việc sản xuất sử dụng chất hoạt động bề mặt công nghiệp Lignin ứng cử viên hấp dẫn cho mục đích khơng đắt sẵn có Các dẫn xuất lignin lignin, chẳng hạn lignosulfonat, biến đổi mặt hóa học để tạo chất hoạt động bề mặt với tính chất hóa học vật lý khác nhau, điều làm cho chúng phù hợp với nhiều ứng dụng khác Vì lẽ nên em chọn đề tài “Lignosulfonat ứng dụng cơng nghiệp” để tìm hiểu Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp CHƯƠNG I 1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT LIGNOSULFONAT Lịch sử Lignin phần gỗ, sau xenluloza, phân tử hữu phong phú thứ hai Trái đất Gỗ chứa khoảng 20–30% lignin Trong q trình sunfit hóa gỗ, lignin bị sulfat hóa, liên kết lignin polysaccharid liên kết bên lignin bị phá vỡ, trọng lượng phân tử lignin bị giảm Q trình làm cho phân tử hịa tan nước Pha lỏng tách khỏi bột giấy thô chứa lignosulfonat, muối, đường dẫn xuất đường gọi “rượu qua sử dụng” Hầu hết đốt cháy để sản xuất lượng thu hồi chất hóa học [1] Lignosulfonat (thường viết tắt LS) chất phân tán thêm vào chất phụ gia vào bê tông Lignosulfonat sử dụng từ năm 1930 chất làm dẻo giảm nước [1] Là sản phẩm phụ ngành công nghiệp nghiền bột, có nguồn gốc từ lignin nên lignosulfonat có giá thành rẻ hiệu suất hạn chế, chúng ứng dụng rộng rãi [1] 1.2 Nguồn gốc Lignosulfonat có nguồn gốc chủ yếu từ lignin, loại polime thơm khơng carbohydrate có mạch nhánh với monome đơn vị phenylpropan không tan khó bị phân hủy enzyme, có lồi thân gỗ tạo liên kết với hemicellulose bao quanh cellulose Lignin có tiềm lớn để sử dụng chất hoạt động bề mặt cấu trúc thơm kỵ nước [2] Hình 1.1 Nguồn gốc lignin Ngồi chi phí sản xuất thấp lực hấp phụ, khả phân tán tính thấm ướt lignosulfonat làm cho ứng dụng nhiều lĩnh vực Ví dụ, chúng Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp sử dụng chất hoạt động bề mặt anion phụ gia bê tông, thuốc trừ sâu chất ức chế ăn mịn, chất nhũ hóa nhựa trao đổi ion [2] Tuy nhiên, lignosulfonat có lực thấp làm giảm sức căng bề mặt bề mặt phân cách dầu-nước sức căng bề mặt nước, điều làm hạn chế ứng dụng chúng Ngoài ra, lignosulfonat tạo q trình nghiền bột sulfit bị nhiễm polysaccharid hóa chất nghiền bột vô cơ, điều làm cho việc sử dụng trực tiếp chúng trở nên khó khăn [2] Các nghiên cứu tiến hành để cải thiện đặc tính lignosulfonat mở rộng công dụng tiềm chúng Chúng sử dụng với chất hoạt động bề mặt tổng hợp sinh học khác (cation khơng ion) Ví dụ, chất đồng hoạt động bề mặt n-hexanol, n-heptanol n-octanol đồng dung môi (tức alkyl benzen sulfonat) sử dụng với lignosulfonat để tăng cường hiệu chúng việc hấp phụ phân tử bề mặt nhũ nước/dầu [2] 1.3 Định nghĩa Lignosulfonat tạo sản phẩm phụ lignin trình nghiền bột sulfit, lignin sulfo hóa để chúng trở nên hịa tan nước tách khỏi xenluloza khơng hịa tan Các lignin hòa tan gọi lignosulfonat, sử dụng làm chất hoạt động bề mặt [3] Lignosulfonat dẫn xuất lignin chứa sulfonat có nhóm ưa nước bao gồm nhóm sulfonat, phenyl hydroxyl rượu hydroxyl nhóm kỵ nước (chuỗi cacbon) Do chúng xếp vào nhóm chất hoạt động bề mặt anion.[2] Lignosulfonat vật liệu rẻ tiền sử dụng làm chất hoạt động bề mặt tự nhiên, chất phân tán chất kết tụ, [3] 1.4 Cấu trúc Lignosulfonat đại phân tử có nhiều nhánh hình thành từ đơn vị phenylpropan kết nối không đặn liên kết ete C-C, liên kết vòng thơm Trọng lượng phân tử lignosulfonat nằm khoảng 103 – 106 g/mol [1] Lignosulfonat có sẵn dạng muối canxi, natri magiê Trong công thức với polyme khác, muối natri ưu tiên Canxi tạo kết tủa thạch cao với ion sunfat có thành phần cơng thức khác, ví dụ polynaphtalen sulfonat (PNS) polymelamine sulfonat (PMS) Lignosulfonat bán dạng bột màu nâu, có mùi thơm dung dịch màu nâu 30–40% [1] Có thể thấy, phân bố khối lượng phân tử mẫu gỗ cứng nguyên chất thấp so với lignosulfonat có nguồn gốc từ gỗ mềm Đặc tính Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp khác biệt thành phần gỗ cứng gỗ mềm, điều xác định thêm đặc tính sản phẩm lignosulfonate [4] Hình 1.2 Cấu trúc chung lignosulfonat theo Kun Pukanszky ( trái )[5] , Fiorani et al ( phải ).[6] 1.5 Lợi ích Lignosulfonat chelat hóa với cation khác nhau, chẳng hạn canxi (Ca), natri (Na), kẽm (Zn), kali (K) sắt (Fe), tạo thành phức hợp lignosulfonat chelat hóa ion Khả chelate ion vi chất dinh dưỡng khác lignosulfonat cho phép sử dụng làm phân bón thực vật Ngồi ra, lignosulfonat loại vật liệu rẻ, dễ tìm, độc thân thiện với mơi trường nên cịn ứng dụng nhiều lĩnh vực khác công nghiệp, y học, thực phẩm, 1.6 Tác hại Các nghiên cứu lignosulfonat không gây hại cho thực vật, động vật thủy sinh sản xuất ứng dụng cách Lignosulfonat sử dụng chất xử lý đường đất Châu Âu Hoa Kỳ từ năm 1920 Lignosulfonat Cục Quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê duyệt cho việc sử dụng chúng ứng dụng tiếp xúc với thực phẩm Chúng chấp thuận sử dụng chất hỗ trợ tạo viên kết dính thức ăn chăn ni [7] Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp CHƯƠNG II 2.1 TÍNH CHẤT HĨA LÍ CỦA LIGNOSULFONAT Tính hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt lignosulfonate chất hoạt động bề mặt dựa lignin Về thành phần hóa học, vật liệu lignocellulosic có hàm lượng chủ yếu loại polyme khác nhau, gọi lignin, hemixenluloza xenluloza, chúng liên kết với tạo thành thể thống Chất hoạt động bề mặt lignosulfonat chất hoạt động bề mặt gốc nước phần đầu ưa nước hoạt động bề mặt mạnh phần đuôi [8] Chất tạo bề mặt thêm vào để làm giảm sức căng bề mặt chất Lignosulfonat thường sử dụng làm tác nhân phân tán hấp phụ bề mặt [8] 2.2 Khả hịa tan dung mơi khác Trái ngược với lignin kỹ thuật khác, lignosulfonate có khả hịa tan nước tốt có nhiều nhóm sulfonate Các nghiên cứu cho thấy, khả hòa tan nước lignosulfonate khơng giới hạn Ngồi nước, lignosulfonat có khả hịa tan tốt ethylene glycol, propylene glycol, dimethyl sulfoxide (DMSO), methanol- Nước dioxan-nước pha trộn với 20% nước [4] Khả tan lignosulfonate hạn chế đimetyl formamit, metanol, xyclohexylamin axit axetic Người ta kết luận lignosulfonat gỗ cứng có độ hịa tan nước cao lignosulfonat gỗ mềm [4] Ngồi lignosulfonate có khả hòa tan chất lỏng ion 9°C, chẳng hạn choline acetate, Tributylmethylphosphoniummethyl sulfate N-butyl-Nmethylpyrrolidinium dicyanamide.[4] 2.3 Sự biến đổi hình dạng dung dịch nước Lignosulfonate dung dịch nước dạng lí tưởng mơ tả dạng hình cầu lồi, theo mơ hình polyelectrolite phân nhánh ngẫu nhiên Hình 2.1 Cấu trúc hình dạng lý tưởng đại phân tử natri lignosulfonat dung dịch Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp Ở độ mặn nồng độ lignosulfonat thấp, phân tử lignosulfonat mở rộng lực đẩy tĩnh điện nhóm anion Sự mở rộng phụ thuộc vào cường độ ion, ví dụ tăng nồng độ chất phản ứng làm giảm cân liên kết phân ly Ngồi ra, q trình sàng lọc phí xảy độ mặn cao Cả hai hiệu ứng làm giảm lực đẩy tĩnh điện làm giảm mức độ giãn nở Các nhóm sulfonat lignosulfonat hầu hết phân ly pH 2, nhiên, nhóm cacboxylic ion hóa khoảng pH 3-4 nhóm phenolic khoảng pH 9-10 Do đó, tăng độ pH từ đến 10 cho làm tăng kích thước phân tử [4] 2.4 Tự liên kết kết tụ dung dịch nước Lignosulfonat kết tụ dung dịch nước Từ lâu, người ta cho kết tụ kết tương tác kỵ nước Ngoài ra, liên kết hydro xem chế cho tương tác lignosulfonate – lignosulfonate Sự kết tụ lignosulfonat tạo cách tăng nồng độ lignosulfonat muối, cách thêm rượu, cách giảm pH, cách tăng nhiệt độ Tăng nồng độ lignosulfonat chất điện phân khác làm tăng cường độ ion Điều tạo che chắn Coulomb nhóm anion giảm mức độ phân ly Lực đẩy tĩnh điện phân tử lignosulfonate riêng lẻ giảm xuống chất ưa nước tiếp xúc nhiều số lượng lớn cấu trúc có Cả hai tác động tạo điều kiện cho tương tác kỵ nước, dẫn đến kết tụ Thêm dung môi rượu vào dung dịch nước có tác dụng tương tự [4] Sự kết tụ lignosulfonate báo cáo nhiệt độ tăng lên 38°C cao [4] Hình 2.2 Cơ chế kết tụ lignosulfonate 2.5 Sự kết tủa Sự kết tủa lignosulfonate từ dung dịch số thay đổi làm khả ổn định hịa tan Việc bổ sung chất điện phân khác tạo kết tủa cách tạo muối Thêm dung môi vào dung dịch nước gây kết tủa lignosulfonat, có nhiều dung mơi hịa tan với nước lại dung môi lignosulfonat [4] 2.6 Giá trị HLB Lignosulfonate Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp Hydrophillic-lipophillic balance (HLB) gọi số cân ưa nước – ưa dầu, thang đo giá trị HLB nằm khoảng từ – 20 Lignosulfonat chất hoạt động bề mặt anion, có giá trị HLB trung bình , rơi vào khoảng 11.6 [9], [10] 10 Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp CHƯƠNG III 3.1 ỨNG DỤNG CỦA LIGNOSULFONAT TRONG MỘT SỐ NGÀNH CƠNG NGHIỆP Trong cơng nghiệp xây dựng Chất phân tán phụ gia bê tơng (chất hóa dẻo) chiếm nhiều việc sử dụng lignosulfonat lignin sulfo hóa Điều trọng lượng phân tử thích hợp chúng (10000 – 50000 g/mol ) mật độ điện tích anion (0,1–0,9 meq/g ), xuất phát từ có mặt nhóm chức Các nghiên cứu ghi nhận độc tính thấp lignosulfonat sinh vật biển, điều làm tăng tiềm sử dụng an toàn chúng [11] Khi amoni sử dụng trình nghiền bột sulfit, lignosulfonat tạo thường có trọng lượng phân tử cao so với sử dụng natri canxi Trọng lượng phân tử cao dẫn đến phản ứng ngưng tụ làm tăng trọng lượng phân tử lignosulfonat Các natri lignosulfonat thường có độ nhớt biểu kiến thấp so với lignosulfonat canxi; điều cho natri có lực đẩy động điện mạnh lực đẩy canxi, làm tăng lực đẩy làm giảm độ nhớt [11] Trong nghiên cứu, việc tăng trọng lượng phân tử lignosulfonat thông qua q trình oxy hóa sulfome hóa nâng cao khả hóa dẻo chúng bê tơng từ 161 (khơng biến tính) lên 185 mm với liều lượng 0,3% khối lượng lignosulfonat [11] Hàm lượng lưu huỳnh sản phẩm dựa lignin dường ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất phân tán chúng Trong báo cáo, việc giảm hàm lượng lưu huỳnh lignosulfonat giúp tăng khả phân tán cách tăng tính kỵ nước Điều lượng nhóm sulfonat thấp dẫn đến cản trở q trình hấp phụ kỵ nước mạch hydrocacbon lignin vật liệu mà hấp thụ Sự gia tăng hàm lượng lưu huỳnh từ 0,65 lên 1,45 mmol/g từ trình oxy hóa sulfo hóa lignosulfonat góp phần cải thiện khả hóa dẻo, tăng tính lưu động từ 161 lên 185 mm Do đó, kết luận hàm lượng lưu huỳnh lignin sulfo hóa cần thiết cho hịa tan phân tán nó, hàm lượng lưu huỳnh cao trọng lượng phân tử cao, phân tán lignosulfonat bị cản trở [11] 3.2 Sản xuất pin axit – chì Pin axit-chì, thường sử dụng ô tô, nguồn điện sạc lại sử dụng rộng rãi giới hoạt động nguồn cung cấp lượng dự phòng Một pin axit-chì bao gồm phần chứa chì làm cực dương chì phủ lớp oxit chì làm cực âm, với số kim loại khác sử dụng để pha tạp Cả cực dương cực âm chứa axit sunfuric Khi điện tạo pin, axit sunfuric bị khử thành nước Để tái sinh axit sunfuric, phải sử dụng nguồn 11 Lignosulfonat ứng dụng cơng nghiệp điện bên ngồi để sạc lại ắc quy Bởi cực dương cực âm bị oxy hóa theo thời gian, ăn mịn xảy làm giảm kích thước tấm, giảm dung lượng pin cuối tuổi thọ pin Các chất phụ gia gọi chất mở rộng sử dụng để trì hiệu suất pin thông qua nhiều chu kỳ sạc xả [11] Để mở rộng kích thước tấm, làm tăng dung lượng tuổi thọ pin, việc sử dụng vật liệu hữu nghiên cứu Chất hữu cơ, chẳng hạn vật liệu lignocellulosic hỗ trợ ngăn ngừa ăn mòn vật liệu hoạt động sử dụng để sạc lại pin Về mặt này, lignosulfonat sử dụng, khả tan cao cản trở tiềm ứng dụng chúng pin Tính khơng tan axit lignosulfonat tăng lên cách giảm hàm lượng lưu huỳnh lignosulfonat, điều mở rộng ứng dụng chúng pin Bằng cách thêm lignosulfonat có hàm lượng lưu huỳnh khử 0,1–0,2% trọng lượng hợp chất chì vào pin, tượng tạo bọt giảm bớt trình sử dụng pin, điều cho phép sử dụng pin hiệu suy giảm chất lượng giảm hình thành bọt axit Người ta cho việc ứng dụng lignosulfonat pin cải thiện tuổi thọ chúng lên nhiều năm, pin lignosulfonat cho hoạt động nhiều ngày ăn mịn chì [11] 3.3 Sử dụng làm chất kết tụ Chất kết tụ sử dụng rộng rãi để giảm thời gian lắng dung dịch huyền phù để tăng lượng vật liệu lắng Các chất keo tụ hiệu đòi hỏi hấp phụ tốt lên hạt thông qua điện tích bề mặt trọng lượng phân tử Lignosulfonat lignin sulfo hóa từ lâu khai thác làm chất kết tụ Một nghiên cứu sử dụng lignosulfonat để keo tụ bùn lưu huỳnh sử dụng q trình rửa trơi đồng với liều lượng 0,2 wt% cải thiện mật độ từ 40 đến 67% Các lignosulfonat sử dụng ứng dụng khơng ảnh hưởng vào q trình khác rửa trơi đồng [11] Tuy nhiên, lignosulfonat khơng biến tính lignin sulfonat hóa thường khơng đủ hiệu để trở thành chất keo tụ sử dụng thị trường, nên sử dụng với chất tạo khác Trong nghiên cứu, lignosulfonat áp dụng để xử lí dòng nước thải chế biến thực phẩm khác liều lượng 20–40 ppm kết hợp với xanthan gum carrageenan Tăng liều lượng lignosulfonat khiến nước thải Ngoài chất đồng trùng hợp keo tụ lưỡng tính gồm 50% acrylamit, 25% lignosulfonat 25% chitosan loại bỏ thuốc nhuộm từ 50-100% với liều lượng 300 mg/L cho loại thuốc nhuộm khác Các giá trị so sánh với giá trị 12 Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp chất keo tụ thương mại ưu điểm môi trường tăng lên lignosulfonate sử dụng [11] Lignosulfonat lignin sulfo hóa chất keo tụ hiệu khối lượng phân tử chúng tăng lên thông qua liên kết ngang Trong nghiên cứu, lignosulfonat biến đổi cách sử dụng polyetylen glycol tosyl clorua, thử nghiệm dung dịch huyền phù (đất sét 4%) chứa 1000 ppm NaCl Sự thay đổi dẫn đến thời gian lắng 80–136s, thời gian lắng cho lignosulfonat chưa biến tính 570s Trong nghiên cứu làm tăng khối lượng phân tử lignosulfonat cách liên kết với fomanđehit đimetylamin điều kiện kiềm, este mesyl disulfonat Sản phẩm sử dụng làm chất kết tụ bùn nước đất sét; làm giảm thời gian lắng xuống 50s liều lượng 10 ppm so với thời gian lắng 600s không sử dụng phụ gia [11] Hình 3.1 Quá trình kết tụ huyền phù 3.4 Làm chất hấp phụ kim loại công nghiệp xử lí nước thải Chất hấp phụ kim loại hay chất tạo phức vật liệu có khả liên kết với kim loại để tạo phức kim loại Các nhóm cacboxylat sulfonat lignosulfonat hoạt động chất hỗ trợ tạo phức tiềm cho kim loại Điều xảy thông qua chế trao đổi cation, muối (ví dụ, muối natri) nhóm chức lignosulfonat trao đổi khơng thuận nghịch với chất gây ô nhiễm kim loại dung dịch (ví dụ, Co 2+ Hg 2+ ) [11] Tăng khả sulfo hóa lignosulfonat cho phép tạo phức kim loại tốt nhóm sulfonat có lực cao hấp phụ kim loại tốt Lignosulfonat sử dụng làm chất ức chế ăn mòn ức chế sắt hệ thống phân phối nước uống Hiệu tạo phức lignosulfonat liều lượng 100 g/L 95% với sắt đồng 70% với kẽm [11] 13 Lignosulfonat ứng dụng cơng nghiệp Việc tăng nhóm hydroxyl lignosulfonat thơng qua hydroxymethyl hóa cho phép tăng khả tạo phức lên 23,3% với kẽm, 18,9% với magiê 24,9% với đồng Các nhóm hydroxyl góp phần lớn vào khả tạo phức lignosulfonat [11] Hình 3.2 Cơ chế hoạt động vật liệu hấp phụ 3.5 Sử dụng làm chất khử bụi Lignosulfonat sử dụng làm chất khử bụi Lignosulfonat phun lên đường đất trở nên nhớt nước bốc q trình làm khơ; bụi giữ lại ngăn chặn nhiễm khơng khí từ hạt Lignosulfonat lựa chọn thay tốt loại hóa chất ngăn bụi khác (ví dụ clorua canxi) chúng hiệu Lignosulfonat cung cấp độ che phủ mặt đường tốt giảm yêu cầu bảo dưỡng thơng qua việc cải thiện hệ thống nước bề mặt Lignosulfonat khơng độc hại, khơng ăn mịn phân hủy sinh học; yếu tố làm giảm tác động môi trường tiềm ẩn chúng so với giải pháp thay tổng hợp Tuy nhiên, nhược điểm lớn việc sử dụng lignosulfonat lĩnh vực khả hòa tan nước chúng Trong trường hợp này, lignosulfonat trơi khỏi bề mặt đường mưa lớn [11] 3.6 Chất chống oxy hóa dược lí Chất chống oxy hóa vật liệu ngăn cản phản ứng oxy hóa gốc tự phản ứng chứa oxy Chúng quan trọng ứng dụng y tế mỹ phẩm để ngăn chặn phá hủy tế bào khỏe mạnh thể người Lignin lignosulfonat kiểm tra khả chống oxy hóa chúng, nhóm phenolat cacboxylat, có tác dụng chống oxy hóa Các đơn vị syringyl lignosulfonat (nhóm metoxyl ortho đến nhóm hydroxyl phenolic) hỗ trợ tăng cường tác dụng chống oxy hóa Điều tính chất chelat nhóm hydroxyl phenolic tăng lên khả loại bỏ gốc [11] 14 Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp Một nghiên cứu cho thấy lignosulfonat ức chế hồn tồn q trình tán huyết máu người 2,2′-azobis (2-aminidopropane) (AAPH; chất khơi mào gốc) nồng độ khoảng 200 μg/mL máu Một nghiên cứu khác báo cáo ức chế phần 2,2-diphenyl-1picrylhydrazyl (DPPH) với gia tăng chất đồng trùng hợp ghép lignosulfonate Hàm lượng phenolic tăng từ đến 0,97% khối lượng kết hợp lignosulfonat, làm tăng ức chế DPPH từ đến 31% Ngoài ra, lignosulfonat khơng gây hại cho mắt da; đó, chúng có tiềm sử dụng sản phẩm mỹ phẩm Lignin kết hợp hỗn hợp polypropylene làm tăng khả chống oxy hóa composite từ khoảng thời gian cảm ứng oxy hóa từ 7,18 đến 11,12 phút; điều cho thấy ngăn chặn phản ứng oxy hóa [11] Ngồi khả chống oxy hóa, nghiên cứu lignosulfonates có đặc tính kháng virus; điều xuất phát từ đặc điểm polyanionic cấu trúc phân tử chúng Lignosulfonat có hoạt tính chống đơng máu, kháng sinh kháng u sử dụng 180 tế bào khối u sarcoma Đặc biệt, lignosulfonat liều lượng 50 μg/mL dẫn đến ức chế hoàn toàn trình chết tế bào HIV, sản xuất kháng nguyên đặc hiệu với HIV, với hình thành hợp bào, ngăn cản thụ thể CD-4 tương tác với HIV Điều có nghĩa lignosulfonat sử dụng để phát triển loại thuốc chống HIV nhằm kích thích hệ thống miễn dịch Một nghiên cứu khác cho thấy khả tránh thai âm đạo axit lignosulfonic; dẫn xuất lignosulfonat Với liều lượng 1,5 mg/mL, axit lignosulfonic ngăn chặn trình thụ tinh tế bào trứng khỉ Với đặc tính thú vị này, với đặc tính tiềm kháng virút, cho phép vật liệu chứa axit lignosulfonic/lignosulfonate hoạt động biện pháp tránh thai kháng khuẩn [11] 3.7 Vật liệu tổng hợp composites Lignosulfonat lignin sulfo hóa kết hợp vào vật liệu tổng hợp khác để tăng khả phân hủy sinh học thay vật liệu tổng hợp đắt tiền Lignosulfonat thêm vào polyeste (tức polybutylen succinat) để tăng cường tính ưa nước vật liệu tổng hợp [11] Lignosulfonat tích hợp vào sản phẩm nhựa PF (phenol formaldehyde) hàm lượng nhóm phenol trọng lượng phân tử cao chúng Những đặc tính cho phép tăng tỷ lệ hồ hóa, làm cho nhựa bắt đầu đơng cứng nhanh Tỷ lệ gel hóa tăng lên nâng cao tốc độ sản xuất giảm thiểu chi phí liên quan đến việc hình thành nhựa Sự kết hợp lignosulfonat thay 40-70% nhựa PF [11] 15 Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp Các ứng dụng lignosulfonat polyolefin nghiên cứu Ở lignosulfonat 5% trọng lượng, độ bền kéo polyolefin tăng 20% độ giãn dài đứt tăng 25% Lignosulfonat kết hợp vật liệu tổng hợp poly ( N-ethylaniline)/ lignosulfonat làm tăng khả hòa tan hỗn hợp cho phép dẫn điện tốt Tuy nhiên, kết dính lignosulfonat polyme khác cịn tính khơng đồng lignosulfonat vật liệu tổng hợp [11] 3.8 Chất phân tán nước than bùn (CWS) Một loại nước than bùn điển hình (CWS) chứa 60–75% than, 25–40% nước, khoảng 1% chất phân tán hóa học CWS thường đốt cháy để tạo lượng, kinh tế CWS có hàm lượng than đá cao độ nhớt thấp Do đó, có mặt chất phân tán quan trọng để kiểm sốt độ nhớt, độ chảy đặc tính lắng CWS Các chất phân tán CWS phổ biến đồng trùng hợp humate methylene naphthalene sulfonate – styrene sulfonate – maleate Gần đây, lignosulfonate nghiên cứu chất phân tán CWS tái tạo Kết cho thấy có hiệu việc giảm độ nhớt CWS Ngoài ra, với lignosulfonate hàm lượng thấp, than có khống sét cải thiện nước khử ion, nước mặn khơng có cải thiện Tuy nhiên, hàm lượng lignosulfonat cao dẫn đến sụt giảm trình tuyển than nước khử ion nước mặn đất sét hấp phụ cao bề mặt than [12] 3.9 Trong công nghiệp nhuộm Sự gia tăng trọng lượng phân tử, hàm lượng hydroxyl phenol sulfo hóa biến đổi lignosulfonat rượu hydroxybenzyl cho phép khả phân tán thuốc nhuộm tốt Sự hấp phụ lignosulfonat lên thuốc nhuộm tăng lên trọng lượng phân tử hàm lượng hydroxyl tăng lên, nhóm sulfonat gây ổn định thơng qua điện tích đẩy mạnh [13] Trong q trình nhuộm, tỷ lệ nhuộm thấp gây hao hụt lớn cho thuốc nhuộm ảnh hưởng đến chất lượng nhuộm vải, chất phân tán thêm vào không để tạo phân tán đồng thuốc nhuộm pha lỏng mà cải thiện tốc độ nhuộm [13] 3.10 Trong công nghiệp thuộc da Chất lignosulfonate có hạn chế làm da cứng dễ cong vênh, việc sử dụng trực tiếp làm chất thuộc da gây nhiều vấn đề Điều chỉnh hóa học cần thiết sản phẩm lignin biến tính để có phân bố bán kính hạt phù 16 Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp hợp khả hòa tan nước tốt Sử dụng 2% -3% Lignosulfonate trình sơ chế (trước thêm Chrome tanin thực vật) để tăng thời gian thâm nhập tanin hấp thụ vào da rút ngắn thời gian thuộc da [14] 17 Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp CHƯƠNG IV KẾT LUẬN Lignosulfonat lignin sulfonat hóa polyme polyelectrolyte anion hòa tan nước thu hồi từ trình nghiền sulfit gỗ (rượu nâu), điều chế cách sulfo hóa lignin kiềm Lignosulfonat, bao gồm cấu trúc thơm kỵ nước nhóm sulfonic ưa nước, ứng dụng chất phân tán chất hoạt động bề mặt ngành công nghiệp khác Lignosulfonat sử dụng rộng rãi làm chất pha lỗng q trình thu hồi dầu để giảm độ nhớt bùn khoan tăng cường khả thu hồi dầu Lignosulfonat sử dụng để điều chế bùn nước than đá làm chất phân tán tái tạo ứng dụng cơng nghiệp khác, ví dụ, làm chất tạo chelat chất giảm nước xi măng, sản xuất pin, xử lí nước thải chất phân tán hiệu để phân tán thuốc nhuộm, vật liệu tổng hợp polyme Tuy nhiên việc ứng dụng hiệu lignosulfonat gia đoạn nghiên cứu phát triển để mở rộng quy mơ ứng dụng nhiều nữa, khắc phục nhược điểm đặc tính khơng mong muốn q trình sản xuất 18 Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Superplasticizers and the rheology of concrete - R Flatt, I Schober, in Understanding the Rheology of Concrete, 2012 [1] [2] Synthetic and lignin-based surfactants: Challenges and opportunities - Norah Alwadani, Pedram Fatehi [3] Potential of Bagasse as Raw Material for Lignosulfonate Surfactant - Rini Setiati, Aqlyna Fatahanissa, Shabrina Sri Riswati, Septoratno Siregar and Deana Wahyuningrum [4] A Critical Review of the Physicochemical Properties of Lignosulfonates: Chemical Structure and Behavior in Aqueous Solution, at Surfaces and Interfaces - Jost Ruwoldt [5] Kun, D.; Pukánszky, B., Polymer/Lignin blends: Interactions, properties, applications European Polymer Journal 2017, 93, pp.618-641 [6] Fiorani, G.; Crestini, C.; Selva, M.; Perosa, A., Advancements and Complexities in the Conversion of Lignocellulose Into Chemicals and Materials Frontiers in Chemistry 2020, 8, pp.797 [7] Theo Cục quản lí Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ [8] Laboratory Study: The Development of A Sodium Lignosulfonate (SLS) Surfactant Formulation for Light Oil Reservoir to Improve Oil Recovery - Sudarmoyo, Boni Swadesi, Aulia Novi Andini , Septoratno Siregar, Rani Kurnia , Ari Buhari, I G S Budiaman [9] Challenge sodium lignosulfonate surfactants synthesized from bagasse as an injection fluid based on hydrophilic lipophilic balance - Rini Setiati, Septoratno Siregar, Taufan Marhaendrajana, Deana Wahyuningrum [10] Surfactant Flooding for EOR Using Sodium Lignosulfonate Synthesized from Bagasse - By Rini Setiati, Septoratno Siregar, Taufan Marhaendrajana and Deana Wahyuningrum [11] Production and Application of Lignosulfonates and Sulfonated Lignin - Thomas Aro,Dr Pedram Fatehi [12] Conversion of Lignin into Bio-Based Chemicals and Materials (pp.81-90) - Chunbao Charles Xu, Fatemeh Ferdosian [13] Structure and Properties of Sodium Lignosulfonate with Different Molecular Weight Used as Dye Dispersant - Dongjie Yang, Huijing Li, Yanlin Qin, Zhong Ruisheng [14] Lignin Chemicals and Their Applications (2019), pp.114-115 19 ... giá trị HLB trung bình , rơi vào khoảng 11.6 [9], [10] 10 Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp CHƯƠNG III 3.1 ỨNG DỤNG CỦA LIGNOSULFONAT TRONG MỘT SỐ NGÀNH CƠNG NGHIỆP Trong cơng nghiệp xây dựng... cứu sử dụng lignosulfonat để keo tụ bùn lưu huỳnh sử dụng q trình rửa trơi đồng với liều lượng 0,2 wt% cải thiện mật độ từ 40 đến 67% Các lignosulfonat sử dụng ứng dụng khơng ảnh hưởng vào q trình... nhau, điều làm cho chúng phù hợp với nhiều ứng dụng khác Vì lẽ nên em chọn đề tài “Lignosulfonat ứng dụng cơng nghiệp” để tìm hiểu Lignosulfonat ứng dụng công nghiệp CHƯƠNG I 1.1 TỔNG QUAN VỀ