ỨNG DỤNG của LINEAR ALKYLBENZEN SULFONIC ACID(LABSA) 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 TIỂU LUẬN KẾT THÚC MÔN HOẠT CHẤT BỀ MẶT Đề tài : ỨNG DỤNG CỦA LINEAR ALKYLBENZEN SULFONIC ACID(LABSA) TRONG LĨNH VỰC TẨY RỬA GVHD: TS PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH SVTH: NGUYỄN LÊ HOÀNG VŨ MSSV: 18139226 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng ,2022 MỤC LỤC Chương : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu chung chất hoạt động bề mặt lĩnh vực tẩy rửa 1.1.1 Định nghĩa sức căng bề mặt[1] 1.1.2 Định nghĩa chất hoạt động bề mặt[3] 1.1.3 Định nghĩa chất tẩy rửa phân loại chất hoạt động bề mặt[4] 1.2 Các tính chất chất hoạt động bề mặt[2] 1.2.1 Tính thấm ướt .8 1.2.2 Khả tạo bọt 1.2.3 Khả hòa tan .9 1.2.4 Khả hoạt động bề mặt 1.2.5 Khả nhũ hóa 1.2.6 Điểm Kraft – điểm đục .10 1.2.7 HLB( Tính ưa nước – ưa dầu – cân bằng) 10 Chương : GIỚI THIỆU VỀ LINEAR ALKYLBENZEN SULFONATE 11 2.1 Định nghĩa tính chất 11 2.1.1 Định nghĩa[2] 11 2.1.2 Tính chất: 11 2.1.3 Các tiêu đánh giá chất hoạt động bề mặt LAS[6] 12 [5] 2.2 SỰ RA ĐỜI CỦA LAS ( LINEAR ALKYLBENZENE SULPHONATE) 13 2.3 Quá trình phát triển LAS 14 2.4 Đặc điểm[3] 15 2.5 Một số ứng dụng thực tế[3] 16 Chương : SẢN XUẤT BỘT GIẶT THEO PHƯƠNG PHÁP SẤY PHUN .18 3.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy phun[7] 18 3.1.1 LABSA ( Linear Alkyl Benzene Sulphonic Acid): 19 3.1.2 Khuấy tẩy 20 3.1.3 Trung hoà 20 3.1.4 Khuấy trộn .20 3.1.5 Nghiền lọc 20 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa 3.1.6 Sấy phun 21 3.1.7 Phân loại hạt .21 3.1.8 Đóng gói 22 Chương : KẾT LUẬN 24 Tài liệu tham khảo 25 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa DANH MỤC HÌNH Hình 1: Cấu trúc chất hoạt động bề mặt Hình 2: Phân loại chất HĐBM : Non-ionic, Anionic, Cationic lưỡng cực Hình 3: Khả hoạt động bề mặt chất HĐBM Hình 4: Cơng thức cấu tạo Linear Alkylbenzen Sulfonate 11 Hình 5: Các loại bột giặt thị trường 18 Hình 6: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy phun 18 Hình 7: Sơ đồ khối sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy phun 19 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Các tiêu ngoại quan 12 Bảng 2: Các tiêu hóa, lý 12 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa LỜI MỞ ĐẦU Ở sống đại, nhu cầu chất tẩy rửa ngày quan tâm trở thành nhu cầu thiếu người Ở đâu, sử dụng sản phẩm kem đánh răng, sữa tắm, xà phịng tắm, xà phịng giặt… Tất hình thành nên ngành công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa Ngành công nghiệp đặt việc sử dụng phát triển chất hoạt động bề mặt phụ gia cho chất hoạt động bề mặt Hiện người tiêu dùng trọng chất lượng sản phẩm mà hướng tới sức khỏe tính bảo vệ mơi trương sản phẩm LAS (Linear Alkylbenzen Sulfunate) chất quan trọng công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa ngày Đề tài giúp nhìn cách khái quát công nghệ tẩy rửa Chính em định chọn đề tài “ Ứng dụng cúa Linear Alkylbenzen Sulfunate” làm tiểu luận Trong trình nghiên cứu làm tiểu luận em nhận giảng dạy tận tình Phan Nguyễn Quỳnh Anh với anh chị bạn có viết quý giá wedsite, diễn đàn liên quan đến đề tài Tiểu luận tổng hợp từ nhiều tài liệu khác có phần chưa đầy đủ, xác bạn mong muốn, mong thầy bạn góp ý thêm để tiểu luận hồn thiện xác Xin chân thành cám ơn Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa Chương : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu chung chất hoạt động bề mặt lĩnh vực tẩy rửa 1.1.1 Định sức nghĩa căng bề mặt[1] Sức căng bề mặt tính chất bề mặt chất lỏng hiển thị hoạt động thể màng đàn hồi bị kéo căng Hiện tượng quan sát thấy dạng gần hình cầu giọt chất lỏng nhỏ bọt xà phòng Sức căng bề mặt phụ thuộc chủ yếu vào lực hút phần tử bên chất lỏng định chất khí, chất rắn chất lỏng tiếp xúc với Ví dụ, phân tử giọt nước hút cách yếu ớt Các phân tử nước bên giọt nước coi bị phân tử xung quanh hút theo hướng Tuy nhiên, phân tử bề mặt bị dịch chuyển bên chút so với bề mặt, chúng bị hút trở lại phân tử gần Năng lượng gây tượng căng bề mặt coi xấp xỉ tương đương với công lượng cần thiết để loại bỏ lớp bề mặt phân tử đơn vị diện tích Do đó, sức căng bề mặt biểu thị đơn vị lượng (jun) đơn vị diện tích (mét vuông) 1.1.2 Định nghĩa chất hoạt động bề mặt[3] Chất họat động bề mặt chất có khả làm giảm sức căng bề mặt dung môi chứa Các chất có khả hấp phụ lên lớp bề mặt , có độ tan tương đối nhỏ,nếu khơng chúng có xu hướng rời khỏi bề mặt vào lòng chất lỏng Các chất họat động bề mặt nước đa số chất hữu acid béo, muối acid béo, ester, rượu, alkyl sulfate Các phân tử chất họat động bề mặt bao gồm hai phần: Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa + Phần phân cực (ái nước, ưa nước, háo nước) thường chứa nhóm carboxylate,sulfonate, sulfate, amine bậc bốn Nhóm làm cho phân tử chất họat động bề mặt có lực lớn nƣớc bị kéo vào lớp nước + Phần không phân cực (kỵ nước, ghét nước hay dầu, háo dầu, ưa dầu) gốc hydrocarbon không phân cực kỵ nước, không tan nước, tan pha hữu không phân cực nên bị đẩy đến pha không phân cực Phân tử chất họat động bề mặt biểu diễn sau: Hình 1: Cấu trúc chất hoạt động bề mặt 1.1.3 Định nghĩa chất tẩy rửa phân loại chất hoạt động bề mặt[4] Chất tẩy rửa chất có khả làm hiệu chứa hay nhiều chất hoạt động bề mặt (HĐBM- surfactant) có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt hai chất lỏng chất rắn Chất HĐBM dùng chất tẩy rửa, tác nhân làm ướt , chất phân tán Mỗi phân tử chất hoạt động bề mặt có đầu ưa nước ( tan nước) thơng thường nhóm ion non-ionic, đầu bị phân tử nước hút đầu không ưa nước (kị nước nghĩa không tan nước ) thông thường mạch carbon dài, đầu đồng thời vừa đẩy nước vừa hút nước vào chất dầu mỡ bẩn Các lực ngược kéo chất bẩn làm chúng treo lơ lửng nước dạng hòa tan , nhũ huyền phù Quá trình khuấy đảo tay hay máy kéo hẳn chất bẩn khỏi bề mặt cần làm Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa Chất HĐBM phân loại theo đầu phân cực bao gồm: Chất hoạt động bề mặt Anionic, chất hoạt động bề mặt Cationic, chất hoạt động bề mặt non-ionic, chất hoạt động bề mặt lưỡng tính Hình 2: Phân loại chất HĐBM : Non-ionic, Anionic, Cationic lưỡng cực + Chất hoạt động bề mặt Anionic: Khi cho chất HĐBM anionic vào nước bị phân li thành ion âm, chúng có khả hoạt động bề mặt mạnh nhất, khả lấy dầu cao, tạo bọt to bền Chất hoạt động bề mặt anionic bị thụ động môi trường nước cứng chứa ion Ca2+ Mg2+ Đây loại chất hoạt động bề mặt sử dụng rộng rãi phổ biến giặt giũ, loại chất tẩy gia dụng Sau số chất HĐBM anionic: - Sodium dodecyl sulfate (SDS) Ammonium lauryl sulfat (ALS) Sodium lauryl sulfate (SLS) Sodium lauryl ether sulfate ( SLES) Linear alkyl benzene sunlfonate ( LABSA) + Chất hoạt động bề mặt Cationic: Chất hoạt động bề mặt cationic thường dẫn xuất muối ammoni bậc bị phân li ion dương dung dịch, có khả làm bền bọt, tạo nhũ tốt , lấy dầu nên êm dịu với da Sau số chất hoạt động bề mặt cationic: - Cetyl trimethylamonium bromide( CTAB) Cetyl pyridinium chloride( CPC) Polyethoxylate tallow amine (POEA) Benzalkonium chloride (BAC) Benzethonium chloride (BZT) + Chất hoạt động bề mặt Non-ionic: Chất hoạt động bề mặt non-ionic có chứa nhóm chất phân cực khơng bị ion hóa dung dịch nước nên khơng tích điện Nguyễn Lê Hồng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa bị ảnh hưởng nước cứng pH môi trường nhiên có khả tạo phức với ion kim loại Chất HĐBM non-ionic có tác dụng làm êm dịu với da, khả lấy dầu tạo bọt kém, thường dùng chất tẩy rửa cho máy rửa chén giặt giũ - Alkyl polyglucosides Octyl glucoside Decyl glucoside Cetyl alcohol Oleyl alcohol Cocamide monoathanolamine (cocamide MEA) Cocamide diethanolamine (cocamide DEA) Cocamide triethanolamine (cocamide TEA) + Chất hoạt động bề mặt lưỡng cực: tùy thuộc vào pH môi trường mà chất hoạt động bề mặt lưỡng tính có khả chuyển thành anionic, cationic non-ionic Chất HĐBM lưỡng tính thích hợp cho da nhờ đặc tính lấy dầu nhẹ ổn định, thường dùng sản phẩm chăm sóc cá nhân số sản phẩm gia dụng Một số chất hoạt động bề mặt lưỡng cực : 1.2 Imidazoline Alkyl amido propyl sulfobetain Sulfonat betain Betain etoxy hóa Dodecyl betaine Dodecyl dimethylamine oxide Cocamidopropyl betaine Coco ampho glycinate Các tính chất chất hoạt động bề mặt[2] 1.2.1 Tính thấm ướt Tính thấm ướt tạo điều kiện để vật cần giặt rửa, vết bẩn tiếp xúc với nước cách dể dàng nên đóng vai trị quan trọng Vải sợ có khả thấm ướt dể dàng nước khó thấm sâu vào bên cấu trúc sức căng bề mặt lớn vải sợi bị dây bẩn dầu mỡ Vì thế, dùng xà phòng để làm giảm sức căng bề mặt nước vải sợi Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa 1.2.2 Khả tạo bọt Bọt hình thành phân tán khí mơi trường lỏng Hiện tượng làm cho bề mặt dung dịch tẩy rửa tăng lên Khả tạo bọt độ bền bọt phụ thuộc vào cấu tạo chất đó, nồng độ, nhiệt độ dung dịch, độ pH hàm lượng ion CA 2+ Mg2+ dung dịch chất tẩy rửa 1.2.3 Khả hịa tan Tính hịa tan phụ thuộc vào yếu tố: - Bản chất vị trí nhóm ưa nước Nhóm ưa nước đầu mạch dể hịa tan - nhóm mạch Chiều dài mạch Hidrocacbon Nhóm kỵ nước mạch thẳng dể hòa tan - mạch nhánh Nhiệt độ Bản chất ion kim loại: với ion Na+, K+ dể hòa tan ion Ca2+, Mg2+ 1.2.4 Khả hoạt động bề mặt Nước có sức căng bề mặt lớn Khi hòa tan xà phòng vào nước, sức căng bề mặt nước giảm Một lớp hấp thụ định hướng hình thành bề mặt nhóm ưa nước hướng vào nước, nhóm kỵ nước hướng ngồi Nhờ có lớp hấp thụ mà sức căng bề mặt nước giảm bề mặt nước – khơng khí thay kỵ nước – khơng khí (giữa pha) Hình 3: Khả hoạt động bề mặt chất HĐBM Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa Chương : GIỚI THIỆU VỀ LINEAR ALKYLBENZEN SULFONATE 1.3 Định nghĩa tính chất 1.3.1 Định nghĩa[2] LAS hay LABSA(Linear alkylbenzen sulfonate) hỗn hợp Benzen Sulfonic Acid mạch thẳng Công thức phân tử : R – C6H4 – SO3H với R = C9 – C16 Chứa dãy alkyl chứa tổng số nguyên tử carbon khác (C : nhỏ 1%, C10 : từ đến 16%, C11 : từ 26 đến 38%, C12 : từ 26 đến 38%, C13 : từ 15 đến 27%, dài C13 : 2,5% Trong nhóm alkyl mạch thẳng( phần kỵ nước) phần ưa nước( nhóm -SO 3H) liên kết trực tiếp vào nhân bazo Hình 4: Cơng thức cấu tạo Linear Alkylbenzen Sulfonate LAS muối acid sulfonic thu sau q trình sulfonate hóa alkylbenzen mạch thẳng( LAB) tương ứng Đây chất hoạt động bề mặt tổng hợp dạng ion âm (anion) thuộc nhóm sulfonate – nhóm quan trọng số chất hoạt động bề mặt tổng hợp 1.3.2 Tính chất: - LAS dễ phân huỷ sinh học điều kiện hiếu khí Khả hồ tan nước giảm chiều dài chuỗi alkyl tăng tuỳ thuộc - vào ion dương muối Ở nhiệt độ phòng, LAS (C12) chất rắn màu vàng nhạt - LAS bền mơi trường oxy hố 12 Nguyễn Lê Hồng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa - Một tính chất quan trọng LAS có tính tương thích cao chất hoạt động bề mặt anionic khác, chúng sử dụng đơn công nghệ acidic alkaline loại chất tẩy rửa dạng lỏng hay dạng - bột LAS hợp chất tính ổn định cao 1.3.3 Các tiêu đánh giá chất hoạt động bề mặt LAS[6] Chất hoạt động bề mặt LAS phải phù hợp với qui định bảng bảng 2: Bảng 1: Các tiêu ngoại quan Tên tiêu Trạng thái Màu sắc Yêu cầu Lỏng sệt, đồng Nâu sáng Bảng 2: Các tiêu hóa, lý Tên tiêu Hàm lượng LAS, tính phần trăm khối lượng, khơng nhỏ Khối lượng phân tử trung bình, tính gam Hàm lượng H2SO4, tính phần trăm khối lượng, khơng lớn Hàm lượng nước, tính phần trăm khối lượng, không lớn Hàm lượng dầu tự do, tính Mức chất lượng 95,5 322 – 324 1,5 1,0 phần trăm khối lượng, không lớn Chỉ số axit, tính mg KOH Độ màu, tính theo độ Klett, khơng lớn 185 – 188 13 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa 1.4 70 SỰ RA ĐỜI CỦA LAS ( LINEAR ALKYLBENZENE SULPHONATE)[5] Thật xà phòng chất tẩy rửa xuất văn minh Các nghiên cứu gắn việc phát minh xà phòng cho người Gaulois, người ta khám phá thung lũng Indus (được đô thị hóa 2500 năm trước cơng ngun) “ hypocauste” nghĩa phịng ngầm đất người ta đun nóng nước nguồn gốc Cho dù chế biến cịn thơ sơ nhiều kỷ xà phòng sản phẩm xa xỉ để tắm gội, vừa mỹ phẩm dược liệu Nhờ thúc đẩy hai nhà khoa học Pháp mà xà phòng trở thành sản phẩm thông dụng Vào cuối kỷ 18 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 này, sản xuất công nghiệp trở nên dễ dàng hiểu rõ nên việc dùng xà phòng cứng trở thành phổ biến Vào thời đại này, nhiều xí nghiệp xuất vùng Địa Trung Hải “xà phòng Maroeille” tiếng đời Nhưng cho dù lĩnh vực sử dụng xà phòng rộng lớn giới hạn riêng lẻ Khuyết điểm người ta làm xà phịng từ chất có mùi nồng Sự cải tiến đạt thêm vào chất natri silicat giúp vừa làm dịu nước, vừa loại ion Fe ra, ion Fe nguyên nhân làm cho vải bị vàng úa Sau quan sát thấy vải quần áo phơi khô cỏ đồng nội trắng (do tác động phối hợp ánh sáng cặn nguồn khơng khí), người ta nảy sinh sáng kiến đưa chất phụ gia, để có điều phải thử nghiệm nhiều lần Riêng chất perborat natri đưa vào hợp chất tẩy rửa cách mạng nhỏ Về sau nhà khoa học hướng nghiên cứu sản phẩm thay hữu hiệu xà phịng, có nhờ tổng hợp hóa chất Fruitz Guinther BASF thành công sáng chế cất tẩy rửa tổng hợp cách ankyl hóa sunfua hóa chất naphtalen Tuy nhiên chuổi phân tử alkyl naphtalen q ngắn, khơng thể có đầy đủ đặc tính tẩy rửa Ơng Bertsch người Đức khám phá este hóa chất axit béo dầu kèm theo việc sunfua hóa làm phát sinh chất mang đặc tính thấm ướt tuyệt vời (chất butyleste sunfonat) hiệu giặt tẩy Một đức tính nhà nghiên cứu tính phấn đấu Vài năm sau, Betsch cộng tác 14 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa viên ông chế biến thành công chất tẩy rửa tuyệt vời cách sulfonat hóa rượu béo Do sunphat rượu béo gia nhập vào giới chất hoạt động bề mặt Vào năm 1946, người ta vượt qua gia đoạn quan trọng khác hòan chỉnh nguyên liệu không đắt không tác hại Chất alkylbenzen sulfonat (hay ABS) thay hữu hiệu xà phòng bột giặt gốc dùng cơng việc tẩy giặt gia đình Với tính chất cảm ứng với chất vơi, phối hợp với hiệu tuyệt hảo giá hợp lý, ABS trở thành chất hoạt động bề mặt “nổi tiếng” sau xà phịng Trong năm sau đó, người ta khám phá phân tử khác, đặc biệt chất rượu béo etoxy hoá, chất noylphenol etoxy hố đóng vai trị chất dẫn đầu Tuy nhiên ABS chất hoạt động bề mặt sử dụng Nó triển khai liên tục đầu năm 60, giai đoạn mà người ta có nhạy cảm : Mơn sinh học bắt đầu đề cập Có lẽ có nhiều người cịn nhớ đến hình ảnh khối bọt xà phịng đầy ấn tượng trơi vài dịng sơng suối nước ta Cần phải có phản ứng: ABS với khả phân huỷ sinh học yếu, dạng nó, bị lên án thực Người ta tìm giải pháp cách thay chất tetrapropylen mạch thẳng – LAS (linear Alkylbenzen sulphonate) thay Cùng với phát triển chất hoạt động bề mặt, người ta mang lại cải thiện khác cho hợp chất tẩy rửa thay cacbon natri phức hợp hữu hiệu hơn: diphosphat (hay tripolyphonat TPP) sử dụng rộng rãi ngày 1.5 Quá trình phát triển LAS Trong nhiều năm trước xà phịng ln đáp ứng tốt nhu cầu cung ứng cho xã hội chất béo dầu động vật, thực vật - thành phần cần thiết để tạo nên xà phòng trở nên thiếu thốn, với chiến tranh Thế Giới lần I, II dẫn đến việc thúc đẩy tìm kiếm chất thay Từ nghiên cứu thương mại phát chất hoạt động bề mặt thu dễ dàng cách tổng hợp từ hóa dầu, LAS (linear Alkylbenzen) Sự phát triển chứng tỏ bước nhảy vượt bậc vận may cho công nghiệp tẩy rửa xã hội Không giống xà phịng truyền thống thơng thường, chất hoạt 15 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa động bề mặt có sức kháng cự nước cứng cải thiện suất cho trình sản xuất chất tẩy rửa LAS lần thương nghiệp hóa vào đầu thập niên 60 chất thay bị vi khuẩn làm thối rửa DDBS (Dodecyl benzene sulphonate - Branched alkylbenzene sulphonate) nhà máy xử lý chất thải bọt, dịng sơng, suối LAS xem tác nhân tẩy rửa “ xanh” đầu tiên, chất hoạt động giới thiệu chất giải vấn đề môi trường Sự thay kết nỗ lực lớn theo sau phát minh cho việc cung ứng chất họat động bề mặt Thế giới công nghiệp tẩy rửa với số chất tẩy rửa có hiệu an tồn mơi trường Những nghiên cứu tiếp tục thực suốt 40 năm qua không ngừng cải thiện chất lượng an toàn phát triển sản xuất LAB (Linear Alkylbenzene, ngun liệu thơ LAS ) sunfonat hóa LAS chất hoạt động bề mặt anionic phát triển từ alkylbenzen mạch thẳng (LAB) Khoảng 99% sản lượng LAB chuyển thành LAS qua trình sulphonat hóa LAS hầu hết sử dụng dành riêng thành phần chất tẩy rửa Trong số trường hợp LAS sử dụng dẩn xuất Natri Và vài ứng dụng đặt biệt LAS sản xuất từ dẫn xuất khác 1.6 Đặc điểm[3] Các chất họat động bề mặt alkyl aren sulfonate phổ biến alkyl benzene sulfonate có phần kỵ nước gốc alkyl nối vào vịng benzene, phần nước nhóm sulfonate – SO3-, gốc alkyl thường có C 12 Chúng có số tính chất sau: - Sulfonate chứa gốc alkyl phân nhánh có khả tẩy rửa thấp so với - sulfonate có gốc alkyl thẳng Gốc alkyl phân nhánh alkyl benzene sulfate tƣơng ứng dễ tan nước, chiều dài gốc alkyl tăng, độ phân nhánh tăng khả hịa - tan nước giảm Khi gốc alkyl thẳng nhóm phenyl sulfate vị trí C khả tẩy rửa sulfonate đạt cực đại gốc alkyl dài khỏang C11-C14 16 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa - Vị trí nhóm phenyl sulfonate ảnh hưởng đến tính chất tẩy rửa Alkylbenzen sulfonate gốc alkyl C 12, thẳng, khả tẩy rửa tốt nhóm phenylsulfonate C1, C2, C3, nhóm di chuyển vào khả - tẩy rửa giảm Khi mức độ phân nhánh gốc alkyl tăng, khả phân hủy sinh học giảm,cùng số lượng C, alkyl benzene sulfonate mạch thẳng có khả phân hủy sinh học gấp hàng chục lần so với alkyl benzene sulfonate nhánh 1.7 Một số ứng dụng thực tế[3] Là chất họat động bề mặt sản phẩm tẩy rửa, tiêu biểu bột giặt lọai Hàm lượng LAS sử dụng 10% cịn lại chất họat động bề mặt không ion, sulfate natri, phosphate, boran, bentonite LAS có tính tẩy rửa tốt dễ bị kết tủa với ion Ca, Mg alkyl sulfate Trong trường hợp phụ gia không đủ người ta thường bổ sung chất họat động bề mặt không ion ( RO(C 2H4O)nSO3Na) để tăng cường khả tẩy rửa Dùng sản xuất nước rửa chén LAS rẻ nhiều bọt, tẩy rửa tốt dùng kèm với LES để tăng bọt, họat động tốt nước cứng LES hại da tay LAS tẩy dầu mỡ làm khô da tay sản phẩm nước rửa chén cao cấp có thêm thành phần bảo vệ da tay: - Chất phụ gia nguồn gốc protein ( dễ làm VSV phát triển) Phụ gia nguồn gốc lanolin ( khó tan) Các chất họat động bề mặt khơng ion, lưỡng tính Trong số dầu gội đầu có sử dụng LAS (3—4%) dầu gội đầu dùng cho tóc dầu khả tẩy rửa LAS cao Một số kem đánh sử dụng LAS ( 0,5%) Dùng làm chất tạo bọt chữa cháy LAS dùng nhiều ngành xi mạ Các bể điện phân phải chứa lƣợng chất họat động bề mặt thích hợp, thường sử dụng LAS, alkyl sulfate, Khi có mặt chất họat động bề mặt , lớp mạ nickel, crom khơng bị xốp, bóng đẹp, bền hóa mà khơng cần q trình đánh bóng phụ Mạ đồng, kẽm, mangan thường dùng chất họat động bề mặt cation 17 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa Trước mạ cần phải xử lý bề mặt, tẩy rỉ sét Chất họat động bề mặt làm cho trình tẩy rỉ sét dễ dàng, bề mặt sạch, đồng Trong xử lý bề mặt kim lọai, LAS, alkyl sulfate, chất họat động bề mặt không ion sử dụng nhiều Trước sơn hay tráng men lên bề mặt kim lọai, chúng phải xử lý dung dịch H3PO4 (phosphate hóa bề mặt chuyển oxide thành phosphate, khó bị ăn mòn) Các chất họat động bề mặt tăng cường khả thấm ướt, giúp cho bề mặt xử lý tốt đồng (không dùng xà phịng) 18 Nguyễn Lê Hồng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa Chương : SẢN XUẤT BỘT GIẶT THEO PHƯƠNG PHÁP SẤY PHUN Bột giặt nhu yếu phẩm thiết yếu cho sống hàng ngày chúng ta, sản phẩm tẩy rửa dạng bột dùng để giặt tẩy chất bẩn vải, sợi, quần áo Bột giặt tồn dạng hạt bột trắng, tơi, xốp khơng vón cục, chứa hạt tẩy linh hoạt xanh đỏ, tỷ trọng từ 400-600 gram/l, có mùi thơm tươi mát dễ chịu Hình 5: Các loại bột giặt thị trường 1.8 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy phun[7] Hình 6: Sơ đồ công nghệ sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy phun 19 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa Hình 7: Sơ đồ khối sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy phun 1.8.1 LABSA ( Linear Alkyl Benzene Sulphonic Acid): LABSA sulpho acid Các sulpho acid acid mạnh, nên không muối chúng với cation hóa trị mà muối với cation hóa trị cao acid trạng thái tự tan nhiều nước để tạo thành dung dịch có tất 20 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa tính chất đặc trưng dung dịch tẩy rửa Do đó, dùng chúng làm chất tẩy rửa mơi trường nước cứng ( có ion Mg2+, Ca2+) mơi trường acid Vì acid mạnh nên phản ứng hoàn toàn với bazơ, phản ứng tỏa nhiều nhiệt, gây ăn mịn nhơm đồng, bốc khí SO2 độc, có mùi hắc Một đặc tính khác LABSA làm khơ, gây rát tiếp xúc với da LABSA nguyên liệu dạng rắn trước hết cho vào bồn khuấy trộn với nước để đưa LABSA thành dạng dung dịch có nồng độ 50% 1.8.2 Khuấy tẩy Nguyên liệu LABSA trước vào quy trình sản xuất khuấy tẩy dung dịch nước oxy già (H2O2) 35% để tăng độ tinh khiết nguyên liệu Hàm lượng H2O2 dùng để tẩy trắng LABSA khoảng 0.1-0.15% 1.8.3 Trung hoà Sau khuấy tẩy xong, LABSA bơm vào bồn khuấy trộn, sau ta tiếnhành cho dung dịch NaOH chuẩn bị trước vào bồn khuấy để trung hoà LABSA để tạo muối Natri linear alkyl sunfonate (LAS), chất hoạt động bề mặt tốt, khả tạo bọt tốt, tính tẩy rửa mạnh Lượng NaOH cần để trung hoà khoảng 28%, tức 100kg nguyên liệu LABSA cần 28-28.5kg dung dịch NaOH đậm đặc (40- 45%) 1.8.4 Khuấy trộn Sau q trình trung hồ, người ta tiếp tục cho thành phần khác chất xây dựng (STP, Zeolit), chất chống ăn mòn (Natri silicate), chất chống tái bám (CMCNa, polyme), chất độn (Na2SO4), chất tẩy trắng (TEAD, perborat), bột giặt sau sấy phun khơng đạt kích cỡ hạt dạng bột vào bồn khuấy trộn với tỷ lệ tuỳ theo yêu cầu thành phần bột giặt để tạo dung dịch dạng kem nhão chuẩn bị cho trình sấy phun Nước thêm vào giai đoạn để tạo dung dịch kem nhão có độ ẩm khoảng 60% Hệ giữ khoảng 80oC 21 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa 1.8.5 Nghiền lọc Dung dịch kem nhão sau khỏi bồn khuấy trộn đưa vào máy nghiền trục vít để nghiền nhỏ hạt chất rắn có kích thước lớn chưa hồ tan hết, tinh thể hình thành hỗn hợp kem nhão Trước vào sấy phun, kem nhão đưa vào hệ thống lưới lọc từ nhằm loại bỏ chất rắn kim loại chất rắn khác có kích thước lớn Q trình thực nhằm tránh tượng tắc nghẽn, giảm mài mòn vòi phun tháp sấy phun 1.8.6 Sấy phun Sấy phun trình làm nước hỗn hợp kem nhão Chuyển hỗn hợp từ dạng kem nhão có độ ẩm 60% thành dạng bột Độ ẩm yêu cầu bột sau sấy 310% Hỗn hợp kem nhão từ bồn chứa trung gian hệ thống bơm hai cấp hút vào đẩy lên vào phía đỉnh tháp sấy phun Kem nhão tác dụng hệ thống bơm hai cấp hệ thống máy nén khí vào vịi phun với áp suất khoảng 100 atm Kem nhão qua vòi phun tán thành hạt nhỏ (dạng sương) vào tháp sấy Trong đó, khơng khí từ mơi trường ngồi quạt hút hút vào buồng đốt để gia nhiệt khơng khí lên 300oC thành tác nhân sấy Buồng đốt sử dụng dầu FO truyền nhiệt gián tiếp vào khơng khí sấy Khơng khí sấy quạt thổi khí đưa vào phía tháp sấy phun Dịng khơng khí nóng lên từ đáy tháp gặp hạt lỏng nhanh chóng bốc nước giọt lỏng, hình thành hạt rắn bột giặt Các hạt bột giặt hình thành có độ ẩm giao động từ – 10% rơi xuống đáy tháp Ở giai đoạn này, độ ẩm khơng khí buồng sấy ảnh hưởng lớn đến cấu trúc kích thước hạt bột giặt thành phẩm Nếu độ ẩm khơng khí buồng sấy q thấp, hạt bột giặt có kích thước nhỏ trở nên rời rạc chúng kết dính lại với Ngược lại, độ ẩm khơng khí buồng sấy q cao, tượng kết dính hạt bột giặt xảy mạnh mẽ làm tăng kích thước chúng Kết bột giặt không đạt độ mịn, độ đồng kích thước cấu trúc hạt Các hạt bột giặt tạo thành tháo vào băng tải 22 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa Dịng khơng khí sấy sau qua tháp lơi theo hạt bột giặt có kích thước nhỏ, nhẹ dẫn vào hệ thống thu hồi bụi đỉnh tháp trước đưa ngồi Bột giặt sau q trình sấy phun có nhiệt độ cao làm nguội khơng khí vận chuyển băng tải 1.8.7 Phân loại hạt Bột giặt từ băng tải đưa đến đường ống đặt thẳng đứng hệ thống hút chân không phân loại hạt Khi bột giặt vào ống, tác dụng lực hút chân khơng, hạt có kích thước đạt u cầu lơi theo dịng khí lên phía trên, thu hồi lại nhờ cyclone, hạt có kích thước q nhỏ thoát khỏi cyclone đưa vào thiết bị lọc túi đưa hoà tan lại vào dung dịch tạo kem nhão Cịn hạt có kích thước lớn, trọng lượng chúng thắng lực hút chân không bị rơi xuống vào băng tải đưa lại thiết bị khuấy trộn tạo dung dịch kem nhão để sấy phun lại Bột giặt sau phân loại hạt đưa vào bồn chứa Sau người ta trộn bổ sung thành phần khác, chất nhạy nhiệt, dễ biến đổi nhiệt độ cao khơng thể cho vào trước q trình sấy phun, như: chất hoạt động bề mặt không ion (NI), chất tẩy trắng quang học, enzyme, chất chống tạo bọt, chất màu Các chất thêm vào hệ thống cân định lượng Tất hỗn hợp cho vào hệ thống trộn thùng quay nhằm trộn thành phần kết hợp phun hương tạo mùi thơm cho bột giặt Sau phối trộn bột giặt có tỷ trọng: 650-750 g/l 1.8.8 Đóng gói Thơng thường, người ta sử dụng bao bì nhựa, nylon để đựng sản phẩm Yêu cầu chung bao bì: hạn chế tiếp xúc ánh sáng, không khí độ ẩm từ mơi trường xung quanh đến bột giặt Ưu điểm phương pháp sấy phun so với phương pháp sấy khác chỗ: Quá trình sấy xảy nhanh( thường sau 15-30 giây hạt khỏi vịi phun mịn tiếp xúc giữ độ ẩm khơng khí nóng tốt) 23 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa Dễ điều chỉnh tiêu sản phẩm cuối qua chế độ sấy(ví dụ: nhờ điểu chỉnh tốc độ phun tốc độ dịng khí nóng, điều chỉnh kích thước hạt, độ ẩm sản phẩm cuối cùng) Sản phẩm có độ hịa tan tốt Ít bị hao hụt Dễ khí hóa tự động hóa q trình sấy Nhược điểm phương pháp sấy phun thiết bị phức tạp kích thước lớn: Thành phần phối liệu ảnh hưởng đển q trình sấy cơng suất thiết bị Thí dụ thành phần nước cao nhiệt đòi hỏi nhiều hơn, natri silicat nhiều làm giảm tốc độ bay nước phối liệu Soda cho phép thu sản phẩm có độ ẩm tối ưu 24 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa Chương : KẾT LUẬN Linear Alkylbenzen Sulfonate ứng dụng không sản phẩm tẩy rửa mà ứng dụng sản phẩm chăm sóc cá nhân kem đánh răng, sữa rửa mặt đặc tính lấy dầu tốt Ngồi , Linear Alkylbenzen Sulfonate cịn dùng ngành công nghiệp mỹ phẩm chất nhũ hóa , chất tạo bọt Tuy nhiên, việc sử dụng Linear Alkylbenzen Sulfonate gây ảnh hưởng đến môi trường Ngày nay, giai đoạn nghiên cứu khắc phục nhược điểm nhằm hướng tới sản xuất sản phẩm xanh thân thiện với môi trường 25 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa Tài liệu tham khảo [1] Surface tension (physics) Encyclopædia Britannica (tiếng Anh) [2]Nguyễn Mạnh Cường, Tiểu luận Quy trình cơng nghệ sản xuất LAS (Linear AlkylBenzen Sulfonic) [3]PGS.TS Lê Thị Hồng Nhan, Hóa học kỹ thuật chất hoạt động bề mặt, đại học Bách Khoa TpHCM [4]Khoa Khoc học, Bộ mơn Hóa Học, thực tập hóa đại cương, 2017, trường đại học Nông Lâm TpHCM [5] https://text.xemtailieu.net/tai-lieu/163483790-cong-nghe-san-xuat-las370305.html [6] TIÊU CHUẨN VIỆT NAM;TCVN 6535 : 1999 CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT – AXIT ANKYLBENZENSUNFONIC MẠCH THẲNG [7]https://congnghiepmoitruong.vn/san-xuat-bot-giat-theo-phuong-phap-say-phun6150.html 26 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 ... Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa Chương : KẾT LUẬN Linear Alkylbenzen Sulfonate ứng dụng không sản phẩm tẩy rửa mà ứng dụng sản phẩm chăm sóc cá nhân kem đánh răng, sữa rửa mặt đặc... dịch 10 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa 11 Nguyễn Lê Hoàng Vũ 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa Chương : GIỚI THIỆU VỀ LINEAR ALKYLBENZEN SULFONATE 1.3 Định nghĩa... 18139226 Ứng dụng LABSA lĩnh vực tẩy rửa tính chất đặc trưng dung dịch tẩy rửa Do đó, dùng chúng làm chất tẩy rửa môi trường nước cứng ( có ion Mg2+, Ca2+) mơi trường acid Vì acid mạnh nên phản ứng