Lignosulfonat và ứng dụng trong gia công thuốc BVTV

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC CHUN NGÀNH KỸ THUẬT HĨA SINH  TIỂU LUẬN: HOẠT CHẤT BỀ MẶT ĐỀ TÀI: LIGNOSULFONAT VÀ ỨNG DỤNG TRONG GIA CÔNG THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT Sinh viên thực MSSV Nguyễn Thị Hồng Loan 17139074 TPHCM, 2022 17139074 HOẠT CHẤT BỀ MẶT MỤC LỤC DH17HS 17139074 HOẠT CHẤT BỀ MẶT DH17HS MỞ ĐẦU Trên giới nay, với phát triển ngành nơng nghiệp, tình hình sâu bệnh phá hoại mùa màng, trồng nông, lâm nghiệp côn trùng gây bệnh cho người vật nuôi ngày trở nên trầm trọng, gây tổn thất lớn người Theo số liệu thống kê từ trước đến nay, tổn thất sâu bệnh gây nông nghiệp giới ước tính khoảng 25 – 35 % tổng sảm lượng Nhằm giảm thiểu thiệt hại mùa màng sâu bệnh gây ra, biện pháp hữu hiệu sử dụng hóa chất BVTV để phịng trừ dịch hại troanag nông nghiệp Biện pháp ngày phát triển thời gian gần đây, Việt Nam giới Tuy nhiên, tính độc hại loại hóa chất BVTV, vấn đề nhiễm môi trường ảnh hưởng tới sức khỏe cộng đồng ngày trở nên trầm trọng Để giảm thiểu tác động xấu chúng, xu hướng nghiên cứu tìm tịi hoạt chất mới, phụ gia dạng gia công để tạo sản phẩm hiệu hơn, gây ô nhiễm tới môi trường Các hợp chất Lignosulfonat có nguồn gốc từ Lignin tự nhiên lựa chọn tích cực triển vọng làm phụ gia gia cơng thuốc BVTV tính chất ưu việt khả phân tán, tạo nhũ tốt, phù hợp với dạng gia công hệ đặc biệt thân thiện với môi trường Vì vậy, sử dụng hợp chất gia cơng thuốc BVTV ngày khuyến khích đem lại hiệu kinh tế, vừa giảm thiểu ô nhiễm mơi trường Ngồi ra, Lignosulfonat cịn có nhiều ứng dụng quan trọng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp khác nhuộm, sản xuất gốm sứ, vật liệu xây dựng, thức ăn gia súc, phân bón… 17139074 HOẠT CHẤT BỀ MẶT DH17HS Nguyên liệu để tổng hợp Lignosulfonat Lignin lấy từ nước thải nhà máy sản xuất bột giấy Sử dụng nguồn nước thải để sản xuất Lignosulfonat đồng thời góp phần giải vấn đề xử lý nước thải ngành cơng nghiệp giấy Mục tiêu tiểu luận: Tìm hiểu hợp chất muối Lignosulfonat có tính chất phù hợp để sử dụng gia công số dạng thuốc BVTV, nhằm góp phần vào cơng tác phịng trừ dịch hại Việt Nam 17139074 HOẠT CHẤT BỀ MẶT DH17HS CHƯƠNG Ⅰ : TỔNG QUAN VỀ LIGNIN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ LIGNIN Thuật ngữ “Lignin” đưa vào năm 1819 “de Candolle”, có nguồn gốc Latin Lignum, nghĩa gỗ Lignin hợp chất hóa học phức tạp, chủ yếu tách từ gỗ phần thiếu màng tế bào thực vật Lignin polyme hữu phổ biến sau Cellulose, chiếm 30% mẫu Carbon hữu chưa hóa thạch tạo thành từ ¼ đến 1/3 khối lượng gỗ khơ Hợp chất có vài tính chất bất thường khác với biopolyme khác, tính hỗn tạp từ cấu trúc cấu thành Trong cơng nghiệp, q trình biến đổi hóa học Lignin thường gặp delignin hóa Delignin hóa thủy phân hịa tan Lignin từ nguyên liệu gỗ trình nấu bột giấy sản phẩm trình nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất số hóa chất có đặc trưng phenol 1.2 CẤU TRÚC PHÂN TỬ LIGNIN Lignin hợp chất raxemic với khối lượng phân tử lớn, có đặc tính thơm kỵ nước Nghiên cứu xác định độ trùng hợp Lignin, người ta thấy có phân đoạn q trình chiết phân tử có chứa nhiều loại tiền chất xuất lặp lặp lại cách ngẫu nhiên chủ yếu mắt xích dẫn xuất phenylpropane 17139074 HOẠT CHẤT BỀ MẶT DH17HS Hình 1: Cấu trúc phần phân tử Lignin Thành phần hóa học Lignin thay đổi tùy theo loài thực vật, Lignin thực vật chia làm ba loại: Lignin gỗ kim, Lignin gỗ rộng, Lignin thân thảo hàng năm - Lignin gỗ kim gồm nhiều đơn vị mắt xích guaiacylpropan Lignin gỗ rộng, ngoai guaiacylpropan, cịn chứa đơn vị mắt xích 3,5- - dimetoxy-4-hydroxy phenylpropan Lignin loài thân thảo, đơn vị mắt xích trên, cịn có 4-hydroxy phenylpropan 17139074 HOẠT CHẤT BỀ MẶT DH17HS Lignin họ tre cọ xếp vào nhơm Lignin loại thân thảo 1.3 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA LIGNIN Trong gỗ, cấu tử thành tế bào khơng nằm riêng rẽ mà tồn dạng tổ hợp chất phức tạp, Lignin, hemicellulose cellulose xâm nhập vào tạo dạng dung dịch rắn Trong dung dịch rắn tồn liên kết hóa học liên kết hydro hợp phần Ở điều kiện thường, Lignin không tan dung môi thông thường Độ nhớt đặc trưng Lignin thấp, 1/40 so với độ nhớt cellulose Trong dung dịch, Lignin tồn dạng hạt gel hình cầu, kết cấu chặt Độ phân tán Lignin cao cellulose (dựa theo số đo độ đa phân tán) 1.4 TÍNH CHẤT HĨA HỌC CỦA LIGNIN - Lignin hợp chất cao phân tử Đặc tính thơm Cấu tạo phân tử phức tạp với nhiều kiểu liên kết diêm Có nhiều loại nhóm chức đơn vị mắt xích phenylpropan Có thể tham gia phản ứng thế, cộng, oxy hóa, ngưng tụ, trùng hợp… Khơng bị thủy phân acid bị oxy hóa nhanh chông Không tan nước, dung môi hữu thông thường acid sulfuric - đặc Tan tốt kiềm nơng, bisulfit Bị chuyển hóa tác dụng nấm, vi khuẩn enzyme 1.5 - ỨNG DỤNG CỦA LIGNIN Lignin thu hồi từ dịch đen từ nhà máy sản xuất bột giấy ứng dụng rộng rãi chất phân tán, chất ổn định chất phụ gia công nghiệp sản - xuất cao su, bê tông, đồ gốm, chất kết dinh, chất dẻo công nghiệp… Là nguyên liệu tổng hợp dimetyl sulfoxyt Sản xuất Vanilin, Sirigandehit Dùng chất diệt cỏ, chất ức chế trinh lưu hóa cao su, chất khử sắt nước sản xuất 17139074 HOẠT CHẤT BỀ MẶT DH17HS CHƯƠNG Ⅱ : LIGNOSULFONAT 2.1 GIỚI THIỆU VỀ LIGNOSULFONAT Lignosulfonat (Ligninsulfonat) anion mạch dài, tan nước Là sản phẩm phụ trinh sản xuất bột giấy theo phương pháp sulfit Hầu hết trinh phân hủy cấu trúc Lignin phương pháp sulfit có bẻ gãy liên kết ete nối tiểu phân, tạo nên phân tử Lignin môi trường acid Các cacbocation sinh phản ứng với bisulfit để tạo sulfonat theo chế sau: 2.2 CẤU TRÚC PHÂN TỬ LIGNOSULFONAT - Cũng phân tử Lignin, cấu trúc phân tử Lignosulfonat phức tạp, - chí dạng chưa bị biến đổi Được tạo nên từ đơn phân phenylpropan Khối lượng phân tử khoảng lớn, từ 1000 – 140000 đvc, tùy thuộc vào Lignin loại gỗ tùy thuộc vào phương pháp phân lập Lignin 2.3 CÁC TÍNH CHẤT CỦA LIGNOSULFONAT - Lignosulfonat tồn dạng muối amoni muối kim loại Na, K, - Ca… Lignosulfonat dạng bột dạng lỏng có màu nâu nhạt Có tinh chất hoạt động bề mặt mạnh chất polyme tự nhiên có gắn thêm nhóm sulfonic thân nước thường sử dụng làm tác nhân phân tán hấp phụ bề mặt 17139074 - HOẠT CHẤT BỀ MẶT DH17HS Lignosulfonat có tính kết dính, làm kết tụ hạt rắn khơng có đủ khả tự kết dính Khi bị thấm ướt, Lignosulfonat tăng độ dinh tinh kết tụ nhờ có khả - giữ hấp thụ nước Làm phân tán hạt rắn môi trường nước Do cấu trúc phân tử đặc thù Lignosulfonat, điện tích âm truyền tới hạt rắn mà chúng đẩy lẫn nhau, làm ổn định chất kết tủa, giảm độ nhớt tăng tinh hoạt động bề - mặt Lignosulfonat dùng để ổn định nhũ tương dạng dầu nước Khả gây hiệu ứng căng cua (chelat), dễ dàng tạo phức với ion kim loại Tính chất làm cho Lignosulfonat có khả vận chuyển ion kim loại tới - mô thực vật nhằm cung cấp vi lượng cần thiết cho Độ độc Lignosulfonat nhỏ LC50 khoảng 5200 – 6400 ppm LD50 > 40 g/Kg chuột thí nghiệm nên xếp vào loại chất khơng độc với động vật máu nơng Vì sử dụng chúng an toan cho người môi trường 2.4 ỨNG DỤNG CỦA LIGNOSULFONAT Lignosulfonat biết đến chất đa tác dụng với khả ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Xuất hỗn hợp trộn bê tông thức ăn gia súc Vì vậy, Lignosulfonat đưa vào danh mục hóa chất sử dụng FDA EPA quy định 2.4.1 ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP - Sản xuất vật liệu xây dựng • Xi măng kết dính • Sản xuất vữa: Lignosulfonat giảm từ 10 – 20 % khối lượng nước cần thiết để ổn định hỗn hợp trộn Việc giữ nước vữa trước • làm khơ giúp tăng độ khỏe giảm chi phí cho q trình sấy Sản xuất bê tông: Lignosulfonat giúp phân tán hạt xi măng, tăng đọ chảy cho bê tông, giảm lượng nước cần dùng nên sử dụng phụ gia làm dẻo cho bê tông Giảm khả xuất vết nứt hay tượng rỗ • xốp Lignosulfonat sử dụng làm chất kết tụ hầu hết sản phẩm từ đất sét gạch, ngói, sanh, gốm sứ… Tác dụng chủ yếu đem đến khả nawg 17139074 HOẠT CHẤT BỀ MẶT DH17HS tạo hình tăng độ khỏe học trước nung, giảm rạn nứt suốt trình tạo hình vận chuyển đến lò nung Tạo vật liệu - chịu lửa Sản xuất muội than • Canxi Magie Lignosulfonat sử dụng làm chất kết tụ hạt muội than tách khỏi lò đốt, làm giảm khả bị vỡ vụn phân tán • khơng khí, gây ô nhiễm môi trường Nhờ khả phân tán, Lignosulfonat dùng để tăng độ trơn chảy ổn định dung dịch huyền phù muội than, ngăn ngừa tượng tái - kết tụ hạt rắn Cơng nghiệp nhuộm thuộc da • Được sử dụng tác nhân phân tán, giúp cho trình khuấy trộn diễn dễ dàng Mang đến độ mịn, độ đồng cho màu nhuộm, giúp giảm • • • tiêu tốn chất nhuộm Sản xuất loại da thuộc không bị phân rã nhờ khả kết hợp với protein Giảm lượng cặn dầu bể thuộc da Khơng gây tượng xà phồng hóa 2.4.2 ỨNG DỤNG TRONG NƠNG NGHIỆP - Sản xuất phân bón • Sử dụng muối kim loại vi lượng Lignosulfonat phun lên với liều lượng thích hợp cho hiệu tăng suất, chất lượng sản phẩm trồng Không để lại dư lượng sản phẩm Ứng dụng Lignosulfonat gia cơng thuốc BVTV • - Trong gia công thuốc BVTV, sản phẩm Lignosulfonat sử dụng làm chất hoạt động bề mặt đa chức năng: thấm ướt, trì độ lơ lửng, tăng độ phân tán… Là nguyên liệu rẻ thân thiện với mơi trường cho nghiên cứu sản xuất • • Dạng gia công bột thấm nước (WP) Ở dạng gia cơng này, Lignosulfonat có tác dụng đảm bảo độ phân tán, độ lơ lửng khả thấm ướt thuốc sử dụng Dạng gia công hạt phân tán nước (WDG WG) 10 17139074 HOẠT CHẤT BỀ MẶT DH17HS LS đóng vai trị vừa chất phân tán vừa chất kết dính Với vai trị chất phân tán, LS thường sử dụng với hợp chất polycarboxylat dẫn xuất naphtalen sulfonat nhằm hỗ trợ lẫn Ngồi ra, LS cịn kết hợp tốt với chất độn, chất mang hỗ trợ cho trình nghiền, nhằm tạo hạt nhỏ đồng đều, yêu cầu quan trọng dạng gia cơng hạt phân tán • • Dạng gia công huyền phù đậm đặc (SC) Sử dụng LS ngăn tượng kết huyền phù theo hai chế lực đẩy tĩnh điện lực đẩy không gian Dạng gia công sữa dầu nước (EW) Sử dụng nước dung môi thay cho dung môi hữu cơ, giảm ô nhiễm môi trường Các chất phân tán LS có tác dụng ổn định hệ chất lỏng trộn lẫn với để tạo dạng nhũ dầu nước LS ổn định dạng EW cách ngăn cản tái hợp chất pha dầu lại • với Bảo vệ hoạt chất khỏi tia cực tím LS có khả hấp thụ tia UV, giúp hoạt chất BVTV tranh việc bị phân hủy LS có khả hấp thụ UV tốt nhờ phần nhân thơm phân tử Dựa vào tinh chất trên, gia công thuốc BVTV, số công thức dùng Lignin hỗn hợp Lignin-gelatin để tạo lớp vỏ bộc hoạt chất để tránh bị phân hủy tia UV 11 17139074 HOẠT CHẤT BỀ MẶT DH17HS TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] : Đào Huy Toàn (2008) “NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT LIGNOSULFONAT TỪ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP GIẤY ỨNG DỤNG TRONG GIA CÔNG THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT” 12 ... sản phẩm trồng Không để lại dư lượng sản phẩm Ứng dụng Lignosulfonat gia cơng thuốc BVTV • - Trong gia cơng thuốc BVTV, sản phẩm Lignosulfonat sử dụng làm chất hoạt động bề mặt đa chức năng: thấm... nên xếp vào loại chất khơng độc với động vật máu nơng Vì sử dụng chúng an toan cho người môi trường 2.4 ỨNG DỤNG CỦA LIGNOSULFONAT Lignosulfonat biết đến chất đa tác dụng với khả ứng dụng rộng... thức ăn gia súc Vì vậy, Lignosulfonat đưa vào danh mục hóa chất sử dụng FDA EPA quy định 2.4.1 ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP - Sản xuất vật liệu xây dựng • Xi măng kết dính • Sản xuất vữa: Lignosulfonat