LINER ALKYLBENZENE SULFONATE TRONG LĨNH vực tẩy rửa

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 CHƯƠNG 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 thông tin nhóm [2] 1.4 Cấu tạo hóa học LAS 1.5 Điều chế LAS [3] CHƯƠNG TÍNH CHẤT CỦA LAS .6 2.1 Khả phân hủy sinh học .6 2.2 Tính chất hóa lý LAS CHƯƠNG ỨNG DỤNG LINER ALKYLBENZENE SULFONATE TRONG LĨNH VỰC TẨY RỬA 3.1 Các sản phẩm từ bột giặt, nước giặt 3.2 Nước rửa chén[6] 10 CHƯƠNG KẾT LUẬN .12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 13 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo LAS .3 Hình 1.2 Sơ đồ điều chế LAS Hình 3.1 Sản phẩm bột giặt có chứa LAS Hình 3.2 Sản phẩm nước rửa chén có chứa LAS 10 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Số CAS EINECS LAS thị trường Châu Âu .2 Bảng 2.1 Đặc tính hóa lý LAS Bảng 3.1 Công thức loại tẩy rửa .9 Bảng 3.2 Công thức mẫu nước rửa chén 11 LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại cơng nghiệp hóa – đại hóa đất nước u cầu mức sống, tiện dụng ngày nâng lên Người tiêu dùng ngày có nhiều lựa chọn, nhiều so sánh sản phẩm Vấn đề quan tâm toàn giới nói chung Việt Nam nói riêng hướng tới việc bảo vệ mội trường, sử dụng sản phẩm có khả phân hủy môi trường người tiêu dùng đón nhận sử dụng Ngành cơng nghiệp tẩy rửa ngành công nghiệp lớn, phân nhiều loại sản phẩm bột giặt, nước 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, người 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 nhiều lĩnh vực khác Vì lẽ mà em chọn đề tài “ Liner AlkylBenzene Sulfonate lĩnh vực tẩy rửa” để tìm hiểu sâu CHƯƠNG 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 phòng trở thành sản phẩm thông dụng Cuối kỷ XVIII , Leblane khám phá xút sản xuất từ natri clorua Vài năm sau Chvreul thành công giải thích 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 người Đức khám phá este hóa chất axit béo dầu kèm theo việc sùnua hóa làm phát sinh chất mang đặc tính thấm ướt ( butyleste sunfonat) hiểu giặt tẩy Vài năm sau Bertsch cộng chế biến thành công chất tẩy rửa tuyệt vời cách sulfonat hóa rượu béo Năm 1946, hồn chỉnh ngun liệu giá rẻ không tác hại Chất alkylbenzen sulfonat ( hay ABS) thay hữu hiệu xà phòng bột giặt gốc dùng cơng việc tẩy rửa gia đình Những năm sau đó, khám phá phân tử khác, đặc biệt chất rượu béo etoxy hóa, chất noyphenol etoxy hóa đóng vai trị chất dẫn đầu Đầu năm 60, người ta bắt đầu quan tâm đến phân hủy sinh học, tác động ABS tới môi trường khả phân hủy sinh học yếu, bị lên án Tìm giải pháp thay chất mạch thẳng – LAS (Liner alkylbenzen sulphonate) LAS xem tác nhân tẩy rửa “ xanh” đầu tiên, chất hoạt động giới thiệu chất giải vấn đề môi trường 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 trưng đầu kị nước đầu ưa nước có dạng chất lỏng, sệt màu vàng nhạt, sáng màu nâu có hàm lượng 96%, khơng cháy, dễ dàng nhanh chóng hịa tan nước, khơng hịa tan dung mơi chất hữu thơng thường Ngồi LAS có độc tính nhỏ, loại dầu màu vàng, trung tính nhạy so với độ cứng nước, không dễ bị oxi hóa Chất Tẩy Rửa LAS có khả tạo bọt nhanh khơng dễ bị oxy hóa, đươc biết nhiều qua ứng dụng làm chất tẩy rửa 1.3 Số CAS thơng tin nhóm [2] LAS, sử dụng thị trường Châu Âu đề cập đánh giá rủi ro tập trung này, trình bày danh sách Bảng 1.1 Bảng 1.1 Số CAS EINECS LAS thị trường Châu Âu Số CAS 68411-30-3 1322-98-1 25155-98-1 Số EINECS 270-115-0 Tên Axit benzensulphonic, C10-13 dẫn xuất alkyl, muối 215-347-5 246-680-4 natri Natri decylbenzensulphonat Axit benzenedodecylsulfonic, muối natri 90194-45-9 85117-50-6 290-656-6 Axit benzensulphonic, đơn chức C10-13 dẫn xuất 285-600-2 alkyl, muối natri Axit benzensulphonic, đơn chức C10-14 dẫn xuất alkyl, muối natri Đánh giá tập trung vào mức LAS sản phẩm tiêu dùng sử dụng thị trường Châu Âu tìm thấy ngăn môi trường khác LAS đại diện CAS số 68411-30- EINECS số 270-115-0 sử dụng nhiều thị trường 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 nước) phần ưa nước nhóm (-SO3H) liên kết trực tiếp vào nhân thơm Benzene.[3] Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo LAS Trọng lượng phân tử trung bình : 342 m + n = 7- 10 Sunfonat vị trí para Chuỗi alkyl mạch thẳng thường 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 lượng đồng phân 2-phenyl kỵ nước khoảng 18-29% (Feijtel cộng sự, 1995b; Feijtel cộng sự, 1999; Cavalli cộng sự, 1999b; Valtorta cộng sự, 2000) [2] LAS thương mại bao gồm 20 thành phần riêng lẻ Tỷ lệ chất tương đồng đồng phân khác nhau, đại diện cho độ dài chuỗi alkyl khác vị trí vịng thơm dọc theo chuỗi alkyl mạch thẳng, tương 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 tạo cách sunf hóa LAB với nhiều loại chất sunfua hóa Trước đây, oleum (axit sulfuric bốc khói), axit sulfuric tác nhân chủ yếu sử dụng lò phản ứng theo mẻ hệ thống gọi hệ thống “thác nước” Tuy nhiên, công nghệ sulfua hóa cải tiến đáng kể từ năm 60 ngày nay, oleum 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 rượu béo thường thực LAB, tiền thân LAS, sản xuất quy trình cơng nghiệp quy mơ lớn cách alkyl hóa benzen với mono-olefin mạch thẳng alkyl halogenua 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 thương mại sử dụng vào năm 60 dodecylbenzene phân nhánh (DDB) thay LAB Vào cuối năm 60, công nghệ HF lần áp dụng trở thành cơng nghệ ưu 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 trường (Berna et al., 1994) nhanh chóng áp dụng, chứng thực số đơn vị 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 bỏ việc xử lý thải bỏ axit (HF, HCl) nâng cao suất sản xuất tổng thể cải thiện chất lượng LAB Hình 1.2 Sơ đồ điều chế LAS CHƯƠNG 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 tái lập) Ở nồng độ cao hơn, dòng nước 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 nước giảm chiều dài chuỗi alkyl tăng tùy thuộc vào ion dương muối, bền mơi trường 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 nước 5% LAS thương mại có giá trị pH khoảng từ 7-9 [4] LAS bền mơi trường oxy hóa, hợp chất có tính ổn định cao [4] Một tính chất quan trọng LAS có tính tương thích cao hon chất hoạt động bề mặt anionic khác, chúng sử dụng đơn cơng nghệ acidic alkaline loại chất tẩy rửa dạng lỏng hay dạng bột [4] Bảng 2.1 Đặc tính hóa lý LAS Trọng lượng phân tử (trung bình C11,6) * 342,2 g · mol −1 Cấu trúc phân tử Tỉ trọng 1,6 kg · l −1 Hơi căng 3–17E-13 Pa 25 ° C độ hòa tan nước 250 g · l −1 Nhật ký K ow 3,32 CMC 0,65 g · l −1 Điểm sơi 637 ° C Độ nóng chảy 277 ° C CHƯƠNG ỨNG DỤNG LINER ALKYLBENZENE SULFONATE TRONG LĨNH VỰC TẨY RỬA Sự tẩy rửa 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, nước giặt Ở nước phát triển, bột giặt thường 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 thường phối LAS theo tỷ suất 25-35% [6] Việc sử dụng chất hoạt động bề mặt giúp lấy vết bẩn khỏi vải vóc Giữ cho vết bẩn lơ lửng để tránh cho chúng bám lại bề mặt vải vóc Trên quần áo thơng thường, người ta thường 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 nước sức căng bề mặt dung dịch giảm làm tăng tính thấm ướt vải sợi.[6] Các phân tử chất hoạt động bề mặt hấp phụ lên bề mặt sợi lên hạt chất bẩn rắn hay lỏng đó, ảnh hưởng sức căng bề mặt không đổi ranh giới chất bẩn – vải, chất bẩn se lại thành giọt dễ dàng tách khỏi bề mặt sợi 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 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 ổn định gặp lạnh Hình 3.3 Sản phẩm bột giặt có chứa LAS Bảng 3.1 Cơng thức loại tẩy rửa Công thức tẩy rửa Dạng lỏng Nguyên liệu, thành phần LAS trietanolamin 15 %, Rượu 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 tương silicon (DB 110) 0,2 %, Rượu 10 %, 1,2 - Propandiol %, Trietanolamin dùng để chỉnh pH - Bột giặt ( giặt máy) %, Nước Vừa đủ 100 % 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%, Nước giặt đậm đặc với Silicon 0,35%, Dầu thơm 0,2%, NaOH chỉnh pH 8,5 % LAS 20,6%, Synperonic (NI) 4,4%, Glyxerol 5,0%, Borax polime giảm ngưng 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 ngưng kết 1%, Nước Vđ 100% 3.2 Nước rửa chén[6] Căn nước rửa chén bát dựa pha chế chất hoạt động bề mặt (từ 20% tới 40% nói chung) kết hợp với chất thành phần chun biệt có vai trị làm tăng nhiều bọt Điểm then chốt thành lập công thức nước rửa chén bát bọt Bọt phải dồi dào, lâu tan, cần phải cung ứng suốt trình rửa Đối với người nội trợ, việc trước tiên sản phẩm có chất lượng tốt cần phải có lượng bọt dồi cho vào nước Người triển khai sản xuất cần phải nắm vững yếu tố hàng đầu trước đưa công thức sản phẩm nước rửa chén bát Đó lý chất thành phần thường có nồng độ cao anionic Các NI dùng lượng nhỏ để điều chỉnh ổn định bọt làm cho nước rút khỏi 84 vật dụng dễ dàng Các LAS sử dụng có mạch cacbon từ 10 -12 nguyên tử cho nước dịu nước cứng hiệu tốt kết hợp với bọt có chất lượng tốt Sử dụng LAS có giá thành thấp, nhiều bọt trừ nước cứng, hiệu tẩy rửa tốt Hình 3.4 Sản phẩm nước rửa chén có chứa LAS Bảng 3.2 Cơng thức mẫu nước rửa chén 10 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, nước dầu thơm màu Trung gian Vđ 100 LAS 20, LES (Na) 10, Etanol 6, Ure 2, EDTA 0,005, nước dầu thơm màu Vđ 100 Sử dụng nước chanh để át mùi LAS 29, LES (Na) 14, nước chanh, 5-20, Etanol 5-6, cá Ure 5, chất bảo quản 0,03, nước dầu thơm Vđ 100 11 CHƯƠNG KẾT LUẬN Liner AlkylBenzene Sulfonate 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 cầu người sử dụng Nhìn chung LAS chất dễ phân hủy sinh học nên dễ dàng loại bỏ nước nên sử dụng rộng rãi nhiều đời sống đa dạng lĩnh vực, chất tẩy rửa chất làm mềm sợi vải, làm chất nhũ hóa, trợ ngấm phân tán mực in, Tuy nhiên LAS nghiên cứu vấn đề kích ứng da, mắt, cần cận trọng việc sử dụng sản phẩm tẩy rửa tránh xảy trường 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”, Trường 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”, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội,2015 [4] Nguyễn Nam Anh, Nguyễn Văn Linh, Trịnh Thị Hường, Hoàng Xuân Hải, Nguyễn Thành Chung, “Tổng hợp alkylbenzen sản xuất alkylbenzen sunfonate: tiểu luận” Trường 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”, Trường đại học Sao Đỏ , 2015 13 ... (Liner alkylbenzen sulphonat Từ đó, việc nghiên cứu ứng dụng LAS ngày phổ biến, không lĩnh vực tẩy rửa mà nhiều lĩnh vực khác Vì lẽ mà em chọn đề tài “ Liner AlkylBenzene Sulfonate lĩnh vực tẩy. .. nóng chảy 277 ° C CHƯƠNG ỨNG DỤNG LINER ALKYLBENZENE SULFONATE TRONG LĨNH VỰC TẨY RỬA Sự tẩy rửa định nghĩa “ làm mặt vật thể rắn, với tác nhân riêng biệt- chất tẩy rửa- theo tiến trình lý hóa khác... hóa lý LAS CHƯƠNG ỨNG DỤNG LINER ALKYLBENZENE SULFONATE TRONG LĨNH VỰC TẨY RỬA 3.1 Các sản phẩm từ bột giặt, nước giặt 3.2 Nước rửa chén[6] 10 CHƯƠNG KẾT