Nìm kim ngọc 18139118

ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BÁO CÁO HĨA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ĐỀ TÀI : LINER ALKYLBENZENE SULFONATE TRONG LĨNH VỰC TẨY RỬA GVHD: TS PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH SVTH: NÌM KIM NGỌC 18139118 LỚP: DH18HS Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 MỤC LỤC MỤC LỤC i LỜI MỞ ĐẦU ii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LINER ALKYLBENZENE SULFONATE 1.1 Sự đời LAS (Liner AlkylBenzene Sulfonate) [1] 1.2 Chất hoạt động bề mặt LAS [1] 1.3 Số CAS thơng tin nhóm 1.4 Cấu tạo hóa học LAS 1.5 Điều chế LAS [3] [2] CHƢƠNG TÍNH CHẤT CỦA LAS 2.1 Khả phân hủy sinh học 2.2 Tính chất hóa lý LAS CHƢƠNG ỨNG DỤNG LINER ALKYLBENZENE SULFONATE TRONG LĨNH VỰC TẨY RỬA 3.1 Các sản phẩm từ bột giặt, nƣớc giặt 3.2 Nƣớc rửa chén[6] 10 CHƢƠNG KẾT LUẬN 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 13 i DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo LAS Hình 1.2 Sơ đồ điều chế LAS Hình 3.1 Sản phẩm bột giặt có chứa LAS Hình 3.2 Sản phẩm nƣớc rửa chén có chứa LAS 10 ii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Số CAS EINECS LAS thị trƣờng Châu Âu Bảng 2.1 Đặc tính hóa lý LAS Bảng 3.1 Công thức loại tẩy rửa Bảng 3.2 Công thức mẫu nƣớc rửa chén 11 iii LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại cơng nghiệp hóa – đại hóa đất nƣớc nhƣ yêu cầu mức sống, tiện dụng ngày nâng lên Ngƣời tiêu dùng ngày có nhiều lựa chọn, nhiều so sánh sản phẩm Vấn đề quan tâm tồn giới nói chung Việt Nam nói riêng hƣớng tới việc bảo vệ mội trƣờng, sử dụng sản phẩm có khả phân hủy mơi trƣờng đƣợc ngƣời tiêu dùng đón nhận sử dụng Ngành công nghiệp tẩy rửa ngành công nghiệp lớn, phân nhiều loại sản phẩm nhƣ bột giặt, nƣớc rửa chén, kem đánh răng, Cuối kỷ XVIII ngành công nghiệp tẩy rửa trở nên dễ dàng việc sử dụng xà phòng trở nên phổ biến Đầu năm 60, ngƣời ta bắt đầu quan tâm đến phân hủy sinh học Tìm giải pháp thay chất mạch thẳng – LAS (Liner alkylbenzen sulphonat Từ đó, việc nghiên cứu ứng dụng LAS ngày phổ biến, không lĩnh vực tẩy rửa mà cịn nhiều lĩnh vực khác Vì lẽ mà em chọn đề tài “ Liner AlkylBenzene Sulfonate lĩnh vực tẩy rửa” để tìm hiểu sâu iv CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LINER ALKYLBENZENE SULFONATE 1.1 Sự đời LAS (Liner AlkylBenzene Sulfonate) [1] Nhờ thúc đẩy hai nhà khoa học Pháp mà xà phịng trở thành sản phẩm thơng dụng Cuối kỷ XVIII , Leblane khám phá xút đƣợc sản xuất từ natri clorua Vài năm sau Chvreul thành cơng giải thích đƣợc phản ứng hóa học chất kiềm triglyxerit Từ thời kỳ sản xuất công nghiệp trở nên đễ dàng việc sử dụng xà phòng trở nên phổ biến Gunther BASF thành công sáng chế chất tẩy rửa tổng hợp cácnh alkyl hóa sunfua hóa chất naphtalen Tuy nhiên chuỗi phân tử alkyl naphtalen q ngắn, khơng có đầy đủ đặc tính chất tẩy rửa Bertsch ngƣời Đức khám phá este hóa chất axit béo dầu kèm theo việc sùnua hóa làm phát sinh chất mang đặc tính thấm ƣớt ( butyleste sunfonat) nhƣng hiểu giặt tẩy Vài năm sau Bertsch cộng chế biến thành công chất tẩy rửa tuyệt vời cách sulfonat hóa rƣợu béo Năm 1946, hoàn chỉnh nguyên liệu giá rẻ không tác hại Chất alkylbenzen sulfonat ( hay ABS) thay hữu hiệu xà phịng bột giặt gốc dùng công việc tẩy rửa gia đình Những năm sau đó, khám phá phân tử khác, đặc biệt chất rƣợu béo etoxy hóa, chất noyphenol etoxy hóa đóng vai trò chất dẫn đầu Đầu năm 60, ngƣời ta bắt đầu quan tâm đến phân hủy sinh học, tác động ABS tới môi trƣờng khả phân hủy sinh học yếu, bị lên án Tìm giải pháp thay chất mạch thẳng – LAS (Liner alkylbenzen sulphonate) LAS đƣợc xem nhƣ tác nhân tẩy rửa “ xanh” đầu tiên, chất hoạt động đƣợc giới thiệu chất giải vấn đề môi trƣờng 1.2 Chất hoạt động bề mặt LAS [1] LAS tên viết tắt liner alkyl benzene sulphonate chất hoạt động bề mặt thuộc nhóm anionic, với phân tử đặc trƣng đầu kị nƣớc đầu ƣa nƣớc có dạng chất l ng, sệt màu vàng nhạt, sáng màu nâu có hàm lƣợng 96 , khơng cháy, dễ dàng nhanh chóng hịa tan nƣớc, khơng hịa tan dung mơi chất hữu thơng thƣờng Ngồi LAS có độc tính nh , loại dầu màu vàng, trung tính nhạy so với độ cứng nƣớc, không dễ bị oxi hóa Chất Tẩy Rửa LAS có khả tạo bọt nhanh khơng dễ bị oxy hóa, đƣơc biết nhiều qua ứng dụng làm chất tẩy rửa 1.3 Số CAS thơng tin nhóm [2] LAS, đƣợc sử dụng thị trƣờng Châu Âu đƣợc đề cập đánh giá rủi ro tập trung này, đƣợc trình bày danh sách Bảng 1.1 Bảng 1.1 Số CAS EINECS LAS thị trƣờng Châu Âu Số CAS Số EINECS Tên 68411-30-3 270-115-0 Axit benzensulphonic, C10-13 dẫn xuất alkyl, muối natri 1322-98-1 215-347-5 Natri decylbenzensulphonat 25155-98-1 246-680-4 Axit benzenedodecylsulfonic, muối natri 90194-45-9 290-656-6 Axit benzensulphonic, đơn chức C10-13 dẫn xuất alkyl, muối natri 85117-50-6 285-600-2 Axit benzensulphonic, đơn chức C10-14 dẫn xuất alkyl, muối natri Đánh giá tập trung vào mức LAS sản phẩm tiêu dùng đƣợc sử dụng thị trƣờng Châu Âu đƣợc tìm thấy ngăn môi trƣờng khác LAS đƣợc đại diện CAS số 68411-30- EINECS số 270-115-0 đƣợc sử dụng nhiều thị trƣờng Châu Âu (> 98%) 1.4 Cấu tạo hóa học LAS Là hỗn hợp Benzene Sulfonic Axit mạch thẳng có cơng thức phân tử RC6H4SO3(R=C9-C16) chứa dãy alkyl có tổng số nguyên tử carbon khác Trong có nhóm alkyl mạch thẳng ( phần kỵ nƣớc) phần ƣa nƣớc nhóm (-SO3H) liên kết trực tiếp vào nhân thơm Benzene.[3] Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo LAS Trọng lƣợng phân tử trung bình : 342 m + n = 7- 10 Sunfonat vị trí para Chuỗi alkyl mạch thẳng thƣờng có 10 đến 13 đơn vị cacbon, xấp xỉ theo tỷ lệ số mol sau C10:C11:C12 :C13= 13: 30: 33: 24, số cacbon trung bình gần 11,6 hàm lƣợng đồng phân 2-phenyl kỵ nƣớc khoảng 18-29% (Feijtel cộng sự, 1995b; Feijtel cộng sự, 1999; Cavalli cộng sự, 1999b; Valtorta cộng sự, 2000) [2] LAS thƣơng mại bao gồm 20 thành phần riêng lẻ Tỷ lệ chất tƣơng đồng đồng phân khác nhau, đại diện cho độ dài chuỗi alkyl khác vị trí vịng thơm dọc theo chuỗi alkyl mạch thẳng, tƣơng đối không đổi ứng dụng gia đình khác [2] Độ tuyến tính chuỗi alkyl từ 93 đến 98% tùy thuộc vào quy trình sản xuất khác LAB, tiền chất LAS (Cavalli cộng sự, 1999) [2] 1.5 Điều chế LAS [3] LAS đƣợc tạo cách sunf hóa LAB với nhiều loại chất sunfua hóa Trƣớc đây, oleum (axit sulfuric bốc khói), nhƣ axit sulfuric tác nhân chủ yếu đƣợc sử dụng lò phản ứng theo mẻ hệ thống đƣợc gọi hệ thống “thác nƣớc” Tuy nhiên, công nghệ sulfua hóa đƣợc cải tiến đáng kể từ năm 60 ngày nay, oleum đƣợc sử dụng, lò phản ứng màng rơi đại (FFR) (một ống nhiều ống) SO3 khí đốt đại cơng nghệ hầu hết sở sulpho hóa châu Âu Trong nhà máy đại này, trình sulfat hóa LAB sulfat hóa rƣợu béo thƣờng đƣợc thực LAB, tiền thân LAS, đƣợc sản xuất quy trình cơng nghiệp quy mơ lớn cách alkyl hóa benzen với mono-olefin mạch thẳng alkyl halogenua nhƣ clo-parafin cách sử dụng HF AlCl3 làm chất xúc tác alkyl hóa (Cavalli cộng sự, 1999b), gần chất siêu axit rắn không đồng lò phản ứng cố định (Erickson cộng sự, 1996) Alkyl hóa AlCl3 quy trình thƣơng mại đƣợc sử dụng vào năm 60 dodecylbenzene phân nhánh (DDB) đƣợc thay LAB Vào cuối năm 60, công nghệ HF lần đƣợc áp dụng trở thành cơng nghệ đƣợc ƣu tiên lắp đặt giới để sản xuất LAB Vào năm 90, cơng nghệ alkyl hóa dựa chất xúc tác khơng đồng lị phản ứng cố định, Detal, xuất thị trƣờng (Berna et al., 1994) nhanh chóng đƣợc áp dụng, nhƣ đƣợc chứng thực số đơn vị đƣợc lắp đặt gần với công nghệ Công nghệ mang lại lợi đáng kể so với cơng nghệ cũ, là: đơn giản hóa quy trình, loại b việc xử lý thải b axit (HF, HCl) nhƣ nâng cao suất sản xuất tổng thể cải thiện chất lƣợng LAB Hình 1.2 Sơ đồ điều chế LAS CHƢƠNG TÍNH CHẤT CỦA LAS 2.1 Khả phân hủy sinh học Chuỗi ankyl phân hủy dễ dàng Sự phân giải sinh học nhanh gấp 40-50 lần ABS nhánh điều kiện giống Tuy nhiên, phân hủy số chất hoạt động bề mặt gồm LAS giới hạn khoảng nồng độ 20-50 mg/l tự phân giải tác động ô nhiễm biến (khi mức oxy hòa tan đƣợc tái lập) Ở nồng độ cao hơn, nhƣ dòng nƣớc thải nhà máy sản xuất chất tẩy rửa (nồng độ LAS lên tới 50000 mg/l), nồng độ LAS ức chế phân hủy sinh học Sự phân hủy bắt đầu với việc oxy hóa đoạn cuối chuỗi alkyl, cắt axit carboxylic, sau mở vịng nhóm sulfate thành sulfate vơ Trong điều kiện hiếu khí dễ phân hủy sinh học kị khí 2.2 Tính chất hóa lý LAS Khả hòa tan nƣớc giảm chiều dài chuỗi alkyl tăng tùy thuộc vào ion dƣơng muối, bền mơi trƣờng oxy hóa [4] Nồng độ micelle giới hạn (CMC) 0,65 g/l phù hợp với giá trị chất hoạt động bề mặt anion khác [4] Dung dịch nƣớc 5% LAS thƣơng mại có giá trị pH khoảng từ 7-9 [4] LAS bền mơi trƣờng oxy hóa, hợp chất có tính ổn định cao [4] Một tính chất quan trọng LAS có tính tƣơng thích cao hon chất hoạt động bề mặt anionic khác, chúng sử dụng đơn cơng nghệ acidic alkaline nhƣ loại chất tẩy rửa dạng l ng hay dạng bột đƣợc [4] Bảng 2.1 Đặc tính hóa lý LAS Trọng lƣợng phân tử (trung bình C11,6) * 342,2 g · mol −1 Cấu trúc phân tử −1 Tỉ trọng 1,6 kg · l Hơi căng 3–17E-13 Pa 25 ° C độ hòa tan nƣớc 250 g · l −1 Nhật ký K ow 3,32 CMC 0,65 g · l Điểm sơi 637 ° C Độ nóng chảy 277 ° C −1 CHƢƠNG ỨNG DỤNG LINER ALKYLBENZENE SULFONATE TRONG LĨNH VỰC TẨY RỬA Sự tẩy rửa đƣợc định nghĩa “ làm mặt vật thể rắn, với tác nhân riêng biệt- chất tẩy rửa- theo tiến trình lý hóa khác hẳn việc hịa tan đơn thuần” 3.1 Các sản phẩm từ bột giặt, nƣớc giặt Ở nƣớc phát triển, bột giặt thƣờng chứa LAS khoảng 16-225 có tỷ trọng khoảng 0.20.32 Ở Châu Âu, bột giặt có chứa phosphate có tỷ trọng 0.7 tỷ suất LAS khoảng 812% Ở Nhật Bản, nhà sản xuất thƣờng phối LAS theo tỷ suất 25-35%.[6] Việc sử dụng chất hoạt động bề mặt giúp lấy vết bẩn kh i vải vóc Giữ cho vết bẩn lơ lửng để tránh cho chúng bám lại bề mặt vải vóc Trên quần áo thông thƣờng, ngƣời ta thƣờng thấy vết bẩn có chất béo (dầu, mỡ) vết bẩn dạng hạt (hạt mịn) Các vết bẩn tồn độc lập hay hòa lẫn vào với tỷ lệ khác nhau.[6] Chất hoạt động bề mặt tác nhân cho q trình tẩy rửa Khi có chất hoạt động bề mặt nƣớc sức căng bề mặt dung dịch giảm làm tăng tính thấm ƣớt vải sợi.[6] Các phân tử chất hoạt động bề mặt hấp phụ lên bề mặt sợi lên hạt chất bẩn rắn hay l ng đó, dƣới ảnh hƣởng sức căng bề mặt không đổi ranh giới chất bẩn – vải, chất bẩn se lại thành giọt dễ dàng tách kh i bề mặt sợi dƣới tác dụng học.[6] Chất hoạt động bề mặt tạo màng hấp phụ bề mặt hạt chất bẩn làm cho chúng có độ bền vững tập hợp cao ngăn ngừa chúng liên kết trở lại lên bề mặt sợi.[6] Bọt đƣợc hình thành từ chất hoạt động bề mặt làm tăng thêm tách học chất bẩn hay chúng ( hạt chất bẩn liên kết vào bóng khí).[6] Ví dụ: Một chất hỗn hợp từ 18-20% chất hoạt động bề mặt NI 6-8% LAS vừa có hiệu tuyệt vời vết bẩn có chứa chất béo vừa đƣợc ổn định gặp lạnh Hình 3.1 Sản phẩm bột giặt có chứa LAS Bảng 3.1 Cơng thức loại tẩy rửa Công thức tẩy rửa Dạng l ng Nguyên liệu, thành phần LAS trietanolamin 15 , Rƣợu béo etoxy hoá (7OE) 30 %, Axit stearic 15 %, Axit xitric 0,2 %, Axit Dietylenetriamin pentrametylen photphonic 0,3 %, Proteaza 0,05 %, Chất tẩy quang học 0,25 , Nhũ tƣơng silicon (DB 110) 0,2 10 %, 1,2 - Propandiol , Rƣợu , Trietanolamin dùng để chỉnh pH - , Nƣớc Vừa đủ 100 % Bột giặt ( giặt máy) LAS 7,7%, LES 2,4%, Chất hoạt động bề mặt NI 2,4%, Zeolit 20%, Polime 3,5%, Axit xitric 1,5%, Glyxerol 8%, Borax 5,7%, CaCl2 0,3%, Enzim 0,5%, Chất tẩy quang học 0,05%, Silicon 0,35%, Dầu thơm 0,2 , NaOH chỉnh pH 8,5 % Nƣớc giặt đậm đặc với LAS 20,6%, Synperonic (NI) 4,4%, Glyxerol 5,0%, Borax polime giảm ngƣng kết 3,5%, STPP 22,0%, Silicon 0,25%, Silic (Gasil) 2,0%, CMC Na 0,3%, Blancophor 0,1%, Dequest 0/0,2%, Dequest 0,4%, Dầu thơm 0,3 , Alcalaz 0,5 , Polime giảm ngƣng kết 1%, Nƣớc Vđ 100% 3.2 Nƣớc rửa chén[6] Căn nƣớc rửa chén bát dựa pha chế chất hoạt động bề mặt (từ 20% tới 40% nói chung) kết hợp với chất thành phần chuyên biệt có vai trị làm tăng nhiều bọt Điểm then chốt thành lập công thức nƣớc rửa chén bát bọt Bọt phải dồi dào, lâu tan, cần phải cung ứng suốt trình rửa Đối với ngƣời nội trợ, việc trƣớc tiên sản phẩm có chất lƣợng tốt cần phải có lƣợng bọt dồi cho vào nƣớc Ngƣời triển khai sản xuất cần phải nắm vững yếu tố hàng đầu trƣớc đƣa công thức sản phẩm nƣớc rửa chén bát Đó lý chất thành phần thƣờng có nồng độ cao anionic Các NI dùng lƣợng nh để điều chỉnh ổn định bọt làm cho nƣớc rút kh i 84 vật dụng dễ dàng Các LAS đƣợc sử dụng có mạch cacbon từ 10 -12 nguyên tử cho nƣớc dịu nhƣ nƣớc cứng hiệu tốt kết hợp với bọt có chất lƣợng tốt Sử dụng LAS có giá thành thấp, nhiều bọt trừ nƣớc cứng, hiệu tẩy rửa tốt Hình 3.2 Sản phẩm nƣớc rửa chén có chứa LAS 10 Bảng 3.2 Công thức mẫu nƣớc rửa chén Cơng thức Thành phần Có tính kinh tế LAS 14, LES 3, Dientanolamit 2, EDTA 0,1, Xylen sulfonat natri 3, bảo quản 0,005, nƣớc dầu thơm màu Vđ 100 Trung gian LAS 20, LES (Na) 10, Etanol 6, Ure 2, EDTA 0,005, nƣớc dầu thơm màu Vđ 100 Sử dụng nƣớc chanh để át mùi cá LAS 29, LES (Na) 14, nƣớc chanh, 5-20, Etanol 5-6, Ure 5, chất bảo quản 0,03, nƣớc dầu thơm Vđ 100 11 CHƢƠNG KẾT LUẬN Liner AlkylBenzene Sulfonate đƣợc ứng dụng vào nhiều sản phẩm tẩy rửa khác nhau, tùy theo nhu cầu sử dụng có cơng thức pha chế sản phẩm khác đáp ứng nhƣ cầu ngƣời sử dụng Nhìn chung LAS chất dễ phân hủy sinh học nên dễ dàng loại b nƣớc nên đƣợc sử dụng rộng rãi nhiều đời sống đa dạng lĩnh vực, ngồi chất tẩy rửa cịn chất làm mềm sợi vải, làm chất nhũ hóa, trợ ngấm phân tán mực in, Tuy nhiên LAS đƣợc nghiên cứu vấn đề kích ứng da, mắt, cần cận trọng việc sử dụng sản phẩm tẩy rửa tránh xảy trƣờng hợp không mong muốn 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “ Tìm hiểu quy trình cơng nghệ sản xuất LAS: Tiểu luận môn tổng hợp hữu cơ”, Trƣờng Đại Học Công Nghiệp TP.HCM, 2011 [2] Hera ,”LAS Linear Alkylbenzene Sulphonate”, 2013 [3] Hồ Bích Duyên, “ Tuyển chọn vi khuẩn có khả phân hủy chất hoạt động bề mặc (las – liner ankylbenzr sulfonate): Luận văn thạc sĩ”, Trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội,2015 [4] Nguyễn Nam Anh, Nguyễn Văn Linh, Trịnh Thị Hƣờng, Hoàng Xuân Hải, Nguyễn Thành Chung, “Tổng hợp alkylbenzen sản xuất alkylbenzen sunfonate: tiểu luận” Trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 2018 [5] Dr Katerina Stamatelatou, Constantina Pakou, Gerasimos Lyberatos,”Occurrence, Toxicity, and Biodegradation of Selected Emerging Priority Pollutants in Municipal Sewage Sludge” in Earth Systems and Environmental Sciences, Volume 6, 2011 [6] Tài Liệu “ Công nghệ hợp chất hoạt động bề mặt”, Trƣờng đại học Sao Đ , 2015 13