Nghiên cứu chế tạo chất hoạt động bề mặt thân thiện môi trường từ dầu thông

Nghiên cứu chế tạo chất hoạt động bề mặt thân thiện môi trường từ dầu thông

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ThS Đặng Chinh Hải nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Bộ môn Kĩ thuật mơi trường; thầy cơ, cán phịng thí nghiệm trực thuộc khoa, môn trường, Viện kỹ thuật hóa học, Trung tâm sắc ký khí Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện tốt cho em suốt thời gian làm đồ án em Em xin chân thành cảm ơn thầy tận tình dạy dỗ em suốt thời gian em học trường Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phịng tháng 11 năm 2011 sinh viên KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các loại sợi dệt khác Bảng 1.2: Các tính chất cấu tử dầu thông Bảng 1.3: Tính chất vật lý α-pinen β –pinen 11 Bảng 3.1: Các thơng số lý hóa dầu thơng 37 Bảng 3.2: Ảnh hưởng lượng axit H2SO4 phản ứng sulfat hóa dầu thơng (phản ứng thực 300C 5h) 38 Bảng 3.3: Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng sulfat hóa dầu thơng ( Với 3ml H2SO4 85% thời gian 5h) 40 Bảng 3.4: Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến trình sulfat hóa ( 3ml H2SO4 85%, nhiệt độ 300C) 42 Bảng 3.5: Khả tẩy rửa dầu thông sulfat hố có tác động học, dầu thơng sulfat hóa khơng tác động học, dầu thơng chưa biến tính xà phịng 44 Bảng 3.6: Các thơng số hố lý dầu thơng sulfat hố 46 Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sự hình thành mixen 13 Hình 1.2: Sự vấy bẩn chất béo 17 Hình 1.3: Sự tẩy rửa vết bẩn có chất béo 18 Hình 2.1: Thiết bị phản ứng thiết bị tách chiết 26 Hình 2.2: Sơ đồ thiết bị xác định tỷ trọng 28 Hình 2.3: Thiết bị đo sức căng bề mặt 30 Hình 2.4: Sơ đồ thiết bị xác định độ nhớt 32 Hình 3.1: Ảnh SEM 34 Hình 3.2: Ảnh SEM vải sợi cotton 35 Hình 3.3: Ảnh SEM sợi bề mặt vải trước nhiễm bẩn 36 Hình 3.4: Ảnh SEM sợi bề mặt vải bị nhiễm bẩn 36 Hình 3.5: Mối quan hệ khả tẩy rửa lượng axit H2SO4 38 Hình 3.6: Ảnh mẫu vải khả tẩy rửa dựa vào lượng axit H2SO4 38 Hình 3.7: Mối quan hệ khả tẩy rửa nhiệt độ tiến hành sunfat hóa Hình 3.8: Ảnh mẫu vải khả tẩy rửa dựa vào nhiệt độ 40 Hình 3.9: Mối quan hệ khả tẩy rửa thời gian phản ứng 42 Hình 3.10: Ảnh mẫu vải khả tẩy rửa dựa vào thời gian phản ứng 43 Hình 3.11:Ảnh mẫu vải trắng, mẫu vải khả tẩy rửa dầu thơng sunfat hóa có tác động học, dầu thơng sulfat hóa khơng tác động học, dầu thơng chưa biến tính, xà phòng mẫu vải bẩn 44 Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Mục lục CHƢƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT A VẢI SỢI VÀ NGUỒN NHIỄM BẨN VẢI SỢI [1,3] I Giới thiệu chung vải sợi II Cấu trúc tính chất hố lý vải sợi III Các nguồn nhiễm bẩn vải sợi 10 IV Lựa chọn dầu thực vật thích hợp để tổng hợp chất hoạt động bề mặt 11 B NGUYÊN LIỆU VÀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 12 I Nguyên liệu 12 II Chất hoạt động bề mặt 16 III Những lý thuyết tẩy rửa khác 20 IV Phân loại chất hoạt động bề mặt 24 V Các phƣơng pháp biến tính dầu thơng 25 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 29 I Tổng hợp chất hoạt động bề mặt từ dầu thông phƣơng pháp sulfat hoá 29 II Đánh giá khả tẩy rửa chất hoạt động bề mặt điều chế: 30 III Xác định số thơng số hố lý chất hoạt động bề mặt: 31 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 I Nghiên cứu cấu trúc bề mặt vải cotton 38 II Cơ chế bám dính dầu mỡ vải sợi 40 III Khảo sát nguyên liệu dầu thông ban đầu: 41 III.1 Thành phần dầu thông: 41 III.2 Các thơng số hố lý dầu thơng: 41 IV Các yếu tố ảnh hƣởng tới q trình sulfat hóa dầu thơng ……………38 IV.1 Ảnh hưởng lượng axit H2SO4 42 IV.2 Ảnh hưởng nhiệt độ: 44 IV.3 Ảnh hưởng thời gian phản ứng 46 Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP IV.4 So sánh khả tẩy rửa dầu thơng sulfat hóa có tác động học,dầu thơng sulfat hóa khơng tác động học, dầu thơng chưa biến tính,xà phịng: 48 V Các thơng số hố lý dầu thơng sulfat hố: 50 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP MỞ ĐẦU Hơn 10 năm trở lại đây, cơng nghiệp dệt có tăng trưởng đáng kể thực giữ vai trò quan trọng kinh tế quốc dân Các sản phẩm ngành dệt không tiêu thụ thị trường nội địa mà xuất sang thị trường khó tính sản phẩm may mặc Mỹ, Châu Âu Vì vậy, cạnh tranh thách thức động lực thúc đẩy doanh nghiệp dệt may cần phải xác định yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp tới khả nâng cao ưu sản phẩm Trong đó, vấn đề xử lí vải sợi trước nhuộm, in hoa… vấn đề cấp thiết ngành công nghiệp dệt nước ta Các loại sợi thiên nhiên sợi hoá học chứa lượng tạp chất định sau dệt sợi lại chứa thêm hồ, dầu mỡ từ máy dệt Hàm lượng tạp chất dầu mỡ dính vải sợi nhỏ ảnh hưởng trực tiếp đến trình nhuộm, in hoa sử dụng vải Vì vậy, trước nhuộm in hoa loại vải làm hoá học hay thường gọi chuẩn bị, tiền xử lý Vải sợi sau xử lí khơng dễ thấm nước, có độ trắng cao, mềm mại mà tăng khả hấp phụ thuốc nhuộm cao, làm cho nhuộm màu bền đẹp Trước đây, công nghiệp dệt việc xử lý vải sợi chủ yếu dùng phương pháp học loại hoá chất độc hại không thân thiện với môi trường Nhưng ngày nay, với tiến khoa học kỹ thuật, chất tẩy rửa tổng hợp liên tục cải tiến theo hướng nâng cao hiệu thân thiện với môi trường Một khuynh hướng ứng dụng nhiều sử dụng nguyên liệu từ dầu thực vật, biến tính chúng thành sản phẩm có hoạt tính bề mặt cao Từ tổng hợp chất tẩy rửa có thành phần tối ưu, phù hợp với mục đích tẩy rửa định Việc nghiên cứu chất hoạt động bề mặt thích hợp để tẩy dầu mỡ bám vải sợi sau dệt nhu cầu thiết, không riêng công ty dệt mà cịn nhu cầu chung tồn ngành cơng nghiệp dệt may tồn xã hội.Đồ án nghiên cứu trình tổng hợp chất hoạt động bề mặt thân thiện với môi trường từ dầu thơng để xử lí dầu mỡ vải sợi Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT A VẢI SỢI VÀ NGUỒN NHIỄM BẨN VẢI SỢI [1,3] I Giới thiệu chung vải sợi [3] Ngày người nhận thấy vải sợi sử dụng lĩnh vực may mặc gồm số sợi dệt khác mà loại địi hỏi giặt ủi thích hợp, tác động cách khác tác dụng nước, nhiệt độ, tác động giới máy chất tẩy rửa Các sợi dệt xếp thành nhóm theo nguồn gốc chúng : Sợi thiên nhiên : Có thể thuộc thảo mộc (như bơng, sợi gai) thuộc động vật (như len, tơ).Trong bơng sử dụng công nghiệp dệt với tỉ lệ lớn 52÷60%, cịn len chiếm từ 6÷9% Sợi nhân tạo : Dẫn xuất từ xenluloza (viscose, autate, rayonne…) Sợi hỗn hợp : Sợi hỗn hợp gồm hỗn hợp sợi thiên nhiên sợi tổng hợp polyester-bông sợi Sợi hỗn hợp phối hợp ưu điểm loại sợi sử dụng Sợi tổng hợp : Được tạo thành từ dầu hoả : polyester, acrylic, polyamit… Gồm hỗn hợp nhiều loại sợi (như polyeste-bông sợi), giúp phối hợp ưu điểm loại sợi sử dụng Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Các loại sợi dệt khác tóm tắt bảng Bảng 1.1 : Các loại sợi dệt khác Loại sợi Đặc tính Sợi thiên nhiên thực Khuyến cáo xử lý Chịu nhiệt cao, chà xát vật: Dai, bền mạnh xử lý Clo BÔNG - SỢI GAI Sợi thiên nhiên động Mỏng manh, 40% sức Phải xử lý thận trọng, vật: bền dai chúng bị giặt xả nhiệt độ 20 LEN – TƠ ướt đến 30oC tối đa Sợi nhân tạo (viscose, Dẫn xuất sợi thiên Không dùng Clo để xử axcetate) nhiên thực vật lý Ngày sử dụng Nhiệt độ giặt giũ cần nhiều, loại sợi tân tiến chọn tuỳ theo loại sợi Sợi hỗn hợp (hỗn hợp sợi tổng hợp thiên nhiên) dung hoà thoải mái sợi thiên nhiên với lợi ích sợi tổng hợp Có tính bền Chúng Ít chịu nhiệt độ Sợi tổng hợp: khơng nước cao Do việc tẩy rửa NYLON – RILSAN chất bẩn thấm sâu vào, cần xác nhận ngoại trừ số chất mỡ thận trọng II Cấu trúc tính chất hoá lý vải sợi [1,3] II.1 Cấu trúc vải sợi [1] Vải cấu tạo từ nhiều bó sợi, bó sợi gồm nhiều sợi Mỗi sợi vải lại tạo nên từ nhiều xơ, xơ xếp cách ngẫu nhiên tạo hệ thống mao quản với đường kính trung bình 50nm Giữa bó sợi có khoảng cách bó sợi lại xếp chồng lên để tạo độ dầy vải Chính xếp tạo hệ thống lỗ trống, giúp cho chất bẩn dễ dàng sâu vào cấu trúc vải Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP II.2 Tính chất hố lý vải sợi [3] Tất loại xơ, sợi dệt dùng công nghệ dệt hợp chất cao phân tử Tất hợp chất cao phân tử khó hịa tan, có số hợp chất cao phân tử có nhiệt độ nóng chảy cố định đa số gia nhiệt bị phân hủy trước chuyển sang trạng thái mềm hay chảy lỏng, bị phân hủy mà không chảy lỏng Cấu trúc lý học đại phân tử chia thành dạng như: dạng thẳng, dạng xoắn, dạng cuộn, dạng gấp khúc cấu trúc dạng mắt lưới Việc xác định mức độ định hướng mức độ xếp đại phân tử cho ta biết trạng thái lý học loại sợi Các sợi thiên nhiên bơng, đay, lanh tơ tằm có độ định hướng đại phân tử cao Các cao phân tử dùng để sản xuất sợi hóa học đại phân tử phải có cấu trúc mạch thẳng dạng thớ khơng có cấu trúc mắt lưới a Sợi (sợi thiên nhiên): - Thành phần chủ yếu chứa xơ xenlulo (C6H10O5)n chiếm tới 96%, lại thành phần: keo pectin, nitơ, mỡ, sáp tro - Khối lượng riêng vào loại trung bình: 1,5 g/cm3 - Mềm mại, độ bền học cao mơi trường khơng khí thấp mơi trường nước - Độ ổn định hóa học tương đối tốt, khả nấu, tẩy, giặt thuận tiện - Có khả hút ẩm cao, nhanh mồ hơi, đảm bảo tính vệ sinh mặt hàng may mặc, hàm ẩm sợi cao W= 8-12% Tuy nhiên ngâm nước vải hút nước nhanh, dễ bị co(độ co dọc từ 1,5-8%), dễ bị nhàu nát mặc, dẫn nhiệt kém, khó giữ nếp, nhiệt độ thích hợp từ 140-150oC b Sợi polyamit (sợi tổng hợp): - Mạch đại phân tử chứa nhóm metylen (-CH2-) Các nhóm liên kết với mối liên kết peptit (-CO-NH-) - Nguyên liệu ban đầu sợi benzen phenol - Độ bền kéo đứt độ bền mài mòn cao (bền cao gấp 10 lần sợi bông, 20 lần len 50 lần visco) Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP - Độ co dãn đàn hồi sợi tương đối lớn, bền vững mài mịn, có khả nhuộm màu tốt khó bắt bụi, khơng bị nhàu nát - Độ hút ẩm thấp, khó bay khí Hàm ẩm W= - 4,5% khơng khí - Khả tĩnh điện sợi cao nên gây khó khăn cho q trình gia cơng - Chịu nhiệt sợi nhiệt dẻo, nhiệt độ 90 - 100oC sợi bị bền nhanh chuyển thành dạng chảy mềm - Có độ bền tương đối so với kiềm bền vững chịu tác dụng axit đậm đặc Dễ bị lão hóa tác dụng ánh sáng mặt trời(hiệu ứng cứng) c Sợi polyeste: - Các mắt xích sợi polyeste có dạng tổng qt sau: -[CO - C6H4 - CO - O - (CH2)2 - O -]- Đại phân tử polyeste thể tính bất đối cao chiều dọc chiều ngang Mặt khác nhóm (-CO-C6H4-CO-) linh động, khó quay tự do, nhân thơm phân bố mặt phẳng mạch, làm cho đại phân tử polyeste linh động, dễ bó chặt vào - Có nhóm este liên hợp với nhân thơm nên có độ phân cực lớn - Sợi polyeste loại sợi tổng hợp có độ bền cơ, độ bền nhiệt cao - Sợi polyeste tương đối bền với tác dụng axit, với chất oxi hoá chất khử với tác dụng dung môi hữu thông thường Nhưng sợi polyeste bền với tác dụng kiềm - Sợi polyeste có khối lượng riêng 1,38g/cm3 Do chứa nhóm ưa nước, có cấu trúc chặt chẽ nên sợi có hàm ẩm thấp Vì hàm ẩm thấp nên sợi có khả cách điện cao đồng thời dễ tích điện gây khó khăn cho q trình dệt - Là loại sợi khó nhuộm Bề mặt vải sợi polyeste loại bề mặt không cực, có sức căng bề mặt yếu, chất béo bám chặt vào sợi polyeste dễ dàng Trái lại, bơng sợi có cực, có sức căng bề mặt lớn bị dây bẩn dầu khó khăn Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP mỡ, sáp tro Bề mặt bơng sợi có cực, có sức căng bề mặt lớn khó bị nhiễm bẩn dầu mỡ so với loại sợi khác II Cơ chế bám dính dầu mỡ vải sợi Đồ án nghiên cứu chế bám dính dầu mỡ từ máy dệt dầu dùng để chuốt sợi q trình dệt Chúng tơi tiến hành chụp SEM mẫu vải : vải vải nhiễm bẩn dầu mỡ Kết sau: Hình 3.3: Ảnh SEM sợi bề mặt vải trước nhiễm bẩn Hình 3.4: Ảnh SEM sợi bề mặt vải bị nhiễm bẩn Từ ảnh SEM thấy vết bẩn dầu mỡ bám bề mặt vải tạo thành màng dầu Màng dầu khơng có sợi vải mà bám bề mặt bó sợi Do đó, để lấy chất bẩn dầu mỡ bám dính vải sợi, phải có chất hoạt động bề mặt có tính phân cực lớn Qua tìm hiểu nghiên cứu chúng tơi thấy chất hoạt động bề mặt từ dầu thơng biến tính có khả tẩy rửa cao Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 40 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP III Khảo sát nguyên liệu dầu thông ban đầu: III.1 Thành phần dầu thông: Dùng phương pháp sắc ký GCMS để xác định thành phần dầu thông ban đầu ta thấy: - Với thời gian lưu 4,655 phút thu 68,0007% α-pinen - Với thời gian lưu 5,367 phút thu 4,7036% β-pinen - Với thời gian lưu 6,048 phút thu 1,0263% α- terpinen - Với thời gian lưu 6,275 phút thu 2,4522% limonen Như dầu thơng có thành phần chủ yếu cấu tử α-pinen (68,0007%), β-pinen (4,7036%) cấu tử tốt phục vụ cho tổng hợp chất hoạt động bề mặt Với cấu trúc vịng tecpen khơng phân cực, phương pháp sulfat hoá tạo chất hoạt động bề mặt anion có độ phân cực lớn Những chất hoạt động bề mặt phân cực lớn thành phần quan trọng tổng hợp chất tẩy rửa để tẩy rửa dầu mỡ bám dính bề mặt vải sợi III.2 Các thơng số hố lý dầu thông: Bằng phương pháp thực nghiệm xác định thơng số hố lý dầu thơng, ta có bảng sau: Bảng 3.1: Các thơng số hố lý dầu thông Mẫu Tỷ trọng Dầu thông 0,886 SCBM Độ nhớt Độ trắng vải (mN/m) (cSt) (% tẩy rửa) 25,461 2,32 48.23 IV Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến q trình sulfat hố dầu thơng: Dầu thơng chất có khả tẩy rửa dầu mỡ tương đối tốt Trước đây, dầu thông sử dụng để chế tạo chất tẩy rửa cặn dầu Khi cơng nghệ dệt ngày phát triển mở hướng sản xuất chất tẩy rửa dầu mỡ vải sợi Dầu thơng gồm thành phần vịng tecpen khơng phân cực, u cầu chất tẩy rửa dầu mỡ vải sợi phải bám tương đối bề mặt vải sợi nên phải tiến hành biến tính dầu thơng để xuất nhóm phân cực Để tăng phân cực dầu thông nhằm làm nguyên liệu chế tạo chất tẩy rửa vải sợi, chúng tơi chọn phương pháp sulfat hố Để xác định độ rửa vải dùng Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 41 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP phương pháp đo độ trắng Từ số liệu phương pháp đo độ trắng để đánh giá độ trắng vải, tức độ tẩy rửa vải sợi Chúng khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến q trình sulfat hố dầu thơng sau: IV.1 Ảnh hưởng lượng axit H2SO4 Cố định nồng độ axit H2SO4 85%, thay đổi lượng H2SO4 thời gian phản ứng 5h, nhiệt độ phản ứng 30oC Ta khảo sát ảnh hưởng lượng axit đến q trình sulfat hố Qua q trình sulfat hố dầu thơng với nhiệt độ khác ta thu kết bảng số liệu sau: Bảng 3.2: Ảnh hưởng lượng H2SO4 phản ứng sulfat hố dầu thơng (phản ứng thực 30oC 5h) Mẫu Dầu thông Nồng độ H2SO4 H2SO4 Độ trắng vải (ml) (%) (ml) (% tẩy rửa) S1 200 85 88.11 S7 200 85 90.36 S2 200 85 77.24 Từ bảng số liệu ta xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ khả tẩy rửa lượng axit H2SO4 sau: Độ trắng vải( % tẩy trắng) 95 90 85 Series1 80 75 70 S1 S7 S2 Mẫu Hình 3.5: Mối quan hệ khả tẩy rửa lượng axit H2SO4 Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 42 KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP a) b) c) Hình 3.6: Ảnh mẫu vải khả tẩy rửa dựa vào lượng axit H2SO4 a) S1 b) S7 c) S2 Nhận xét: Từ đồ thị cho ta thấy, mẫu S7 với 3ml H2SO4 85% cho ta hoạt tính tẩy rửa tốt (90,36%) Lượng axit mà nhiều q xảy phản ứng phụ phản ứng sulfo hoá, oxy hố làm giảm hiệu suất Nếu lượng axit mà lỗng phản ứng xảy chậm nồng độ tác nhân không đủ Vậy thực nghiệm chứng minh lượng axit 3ml tốt Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 43 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP IV.2 Ảnh hưởng nhiệt độ: Cố định lượng axit H2SO4 85% 3ml thời gian phản ứng 5h để khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ Qua trình sulfat hố dầu thơng với nhiệt độ khác ta thu kết bảng số liệu sau: Bảng 3.3: Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng sulfat hố dâu thơng (Với 3ml H2SO4 85% thời gian 5h) Độ trắng Dầu thông Nhiệt độ phản ứng H2SO4 85% (ml) (oC) (ml) S3 200 25 87.13 S7 200 30 90.36 S4 200 40 88.21 Mẫu vải (% tẩy rửa) Từ bảng số liệu ta xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ khả tẩy rửa nhiệt độ phản ứng sulfat hố dầu thơng sau: Độ trắng vải( % tẩy trắng) 91 90 89 88 Series1 87 86 85 S3 S7 S4 Mẫu Hình 3.7: Mối quan hệ khả tẩy rửa nhiệt độ tiến hành sulfat hoá Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 44 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP a) b) c) Hình 3.8: Ảnh mẫu vải khả tẩy rửa dựa vào nhiệt độ a) S3 b) S7 c) S4 Nhận xét: Từ đồ thị cho ta thấy, trình thực phản ứng sulfat hoá nhiệt độ 30 oC cho ta sản phẩm dầu thơng biến tính có hoạt tính tẩy rửa tốt (90.36%) thực nhiệt độ cao ngồi phản ứng sulfat hố cịn có phản ứng phụ sulfo hoá hay oxy hoá tạo sản phẩm không mong muốn làm giảm hiệu suất tẩy rửa dầu thơng Nếu nhiệt độ thấp q, q trình sulfat hố diễn kém, làm thấp tính tẩy rửa Như vậy, điều kiện tối ưu để sulfat hố dầu thơng tiến hành nhiệt độ 30 oC với 3ml H2SO4 85% Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 45 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP IV.3 Ảnh hưởng thời gian phản ứng Cố định lượng axit H2SO4 85% 3ml nhiệt độ phản ứng 30oC để khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng Qua trình sulfat hóa dầu thơng với thời gian khác ta thu kết bảng số liệu sau: Bảng 3.4: Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến q trình sulfat hố (3ml H2SO4 85%, nhiệt độ 30oC) Mẫu Dầu thông (ml) Nhiệt độ phản ứng Thời gian (oC) vải (h) (ml) Độ trắng phản ứng H2SO4 85% (% tẩy rửa) S5 200 30 3 86,14 S7 200 30 90,36 S6 200 30 88,34 Từ bảng số liệu ta xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ khả tẩy rửa thời gian phản ứng sau: Độ trắng vải( % tẩy trắng) 92 91 90 89 88 Series1 87 86 85 84 83 S5 S7 S6 Mẫu Hình 3.9: Mối quan hệ khả tẩy rửa thời gian phản ứng Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 46 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP a) b) c) Hình 3.10: Ảnh mẫu vải khả tẩy rửa dựa vào thời gian phản ứng a) S5 b) S7 c) S6 Nhận xét: Từ đồ thị cho ta thấy, q trình thực phản ứng sulfat hố thời gian 5h cho sản phẩm dầu thông biến tính có hoạt tính tẩy rửa tốt (90.36%) Vì thực thời gian phản ứng ngắn phản ứng đạt hiệu suất khơng cao, ảnh hưởng đến khả tẩy rửa Nếu thời gian dài ảnh hưởng đến chi phí sản xuất xảy phản ứng phụ Như điều kiện tối ưu để sulfat hố dầu thơng tiến hành 30 oC với 3ml lượng H2SO4 85%, thời gian 5h Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 47 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP IV.4 So sánh khả tẩy rửa dầu thơng sulfat hóa có tác động học,dầu thơng sulfat hóa khơng tác động học, dầu thơng chưa biến tính,xà phịng: Xét khả tẩy rửa dầu thơng sulfat hố có tác động học, dầu thơng sulfat hóa khơng tác động học, dầu thơng chưa biến tính xà phịng ta có bảng số liệu sau: Bảng 3.5: Khả tẩy rửa dầu thơng sulfat hố có tác động học, dầu thơng sulfat hóa khơng tác động học, dầu thơng chưa biến tính xà phịng: Mẫu Độ tẩy trắng vải (% tẩy trắng) Dầu thơng sulfat hóa có tác động học (S7) 90.36 Dầu thơng sulfat hóa khơng tác động học 82.14 (S8) Dầu thơng chưa biến tính ( S9) 48.23 Xà phịng (S10) 35.28 Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 48 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP a) b) d) e) c) f) Hình 3.11:Ảnh mẫu vải trắng, mẫu vải khả tẩy rửa dầu thơng sunfat hóa có tác động học, dầu thơng sulfat hóa khơng tác động học, dầu thơng chưa biến tính, xà phịng mẫu vải bẩn a) Mẫu vải trắng e) Xà phịng b) Dầu thơng sunfat hóa có tác động học f) Mẫu vải bẩn c) Dầu thơng sulfat hóa khơng tác động học d) Dầu thơng chưa biến tính - Nhận xét: Qua bảng số liệu ta thấy dầu thông sulfat hố khả tẩy rửa cao nhiều so với dầu thơng chưa biến tính Ngun nhân dầu thông không phân cực nên khả bám dính chất bề mặt vải Sau biến tính, nhóm -O-SO3H đính vào vịng tecpen tạo nên độ phân cực mạnh, làm cho khả bám dính bề mặt vải sợi nên khả tẩy rửa tăng lên Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 49 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP V Các thơng số hố lý dầu thơng sulfat hố: Bằng phương pháp thực nghiệm xác định thông số hố lý dầu thơng sulfat hố, ta có bảng sau: Bảng 3.6: Các thơng số hố lý dầu thơng sulfat hố Mẫu Dầu thơng sulfat hố Tỷ trọng 0,9043 Sức căng bề mặt Độ nhớt Độ trắng vải (mN/m) (cSt) (% tẩy rửa) 21,201 2,734 90.36 Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 50 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP KẾT LUẬN Nghiên cứu cấu trúc bề mặt vải sợi (chủ yếu sợi cotton) Kết là: vải sợi cấu tạo từ nhiều bó sợi, bó sợi gồm nhiều sợi, khoảng cách trung bình sợi 20,8.103nm Mỗi sợi vải lại tạo nên từ nhiều xơ, xơ xếp cách ngẫu nhiên tạo hệ thống mao quản có đường kính trung bình 50 nm Hơn bó sợi có khoảng cách (khoảng cách trung bình bó sợi 128,89.103nm) bó sợi lại xếp chồng lên để tạo độ dầy vải Chính xếp tạo hệ thống lỗ trống, giúp cho chất bẩn dễ dàng sâu vào cấu trúc vải Từ tìm hiểu chế bám dính dầu mỡ vải sợi Đã xác định thành phần dầu thơng, thơng số hố lý dầu thơng, dầu thơng biến tính theo phương pháp sulfat hố Từ đưa điều kiện tối ưu để sulfat hoá 30oC; với thành phần nguyên liệu 200ml dầu thông, 3ml axit H2SO4 85%; tiến hành Với điều kiện thực phản ứng sulfat hoá khẳng định phản ứng xảy tạo nhóm sulfat theo phản ứng cộng Phản ứng cộng tuân theo quy tắc Macconicop Điều giải thích độ âm điện S O xấp xỉ nhau, độ âm điện O lớn H Nên H liên kết -O-H dễ dàng đứt khỏi H2SO4 để tạo gốc sulfat -O-SO3H (tác nhân nucleophyl) đứt liên kết -O-S- để tạo nhóm sulfo -SO3H Vậy phản ứng xảy phản ứng sulfat hố Đồng thời cịn xảy phản ứng phụ hydrat hoá Chất hoạt động bề mặt thu từ dầu thông sulfat hoá cấu tử tốt phục vụ cho việc nghiên cứu tổng hợp chất tẩy rửa có tính phân huỷ sinh học cao Từ kết chụp SEM thấy dầu mỡ bám vải sợi chủ yếu bề mặt Điều hoàn toàn hợp lý cấu tử dầu mỡ chủ yếu chất có phân tử lượng cao, cấu tạo phân tử cồng kềnh dẫn tới kích thước phân tử lớn, khó sâu vào hệ thống mao quản sợi với đường kính mao quản trung bình 50nm Tuy nhiên có phân tử có kích thước Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 51 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP nhỏ (như parafin dùng trình chuốt sợi) len lỏi sâu vào pore sợi vải Dầu thơng sulfat hố chất hoạt động bề mặt anion phân cực mạnh, lại có cấu trúc tương đồng với cấu tử có thành phần dầu mỡ nên dễ dàng hồ tan chất bẩn kéo khỏi bề mặt vải sợi Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 52 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO Cao Hữu Trượng Cơng nghệ hố học sợi dệt Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật.1994 Nguyễn Tuấn Sơn Luận văn thạc sĩ hoá học: Nghiên cứu chất tẩy rửa cặn dầu sở Las Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2003 Louis Hồ Tấn Tài Các sản phẩm tẩy rửa chăm sóc cá nhân Xuất lần Nhà xuất Dunod 1994 Nguyễn Quốc Tín, Đỗ Phổ Xà phòng chất tẩy giặt tổng hợp Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật.1984 Mai Hữu Khiêm Giáo trình hố keo Trường đại học Bách Khoa HàNội.1995 Nguyễn Thị Thanh, Dương Văn Tuệ, Vũ Đào Thắng, Hồ Cơng Xinh, Hồng Trọng m Hố học Hữu cơ,tập 2.Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật.1999 GS.TS Chu Phạm Ngọc Sơn Dầu mỡ sản xuất đời sống Nhà xuất TP Hồ Chí Minh.1983 PGS.TS Đinh Thị Ngọ, Ngô Quốc Tuấn, Nguyễn Khánh Diệu Hồng Nghiên cứu biến tính dầu thơng tạo ngun liệu tốt để chế tạo chất tẩy rửa cặn dầu BK.Tạp chí Hố học Ứng dụng Số 7.2004 PGS.TS Đinh Thị Ngọ, Ngô Quốc Tuấn, Nguyễn Khánh Diệu Hồng Tổng hợp chất tẩy rửa cặn dầu sở dầu thơng Tạp chí Hố học Ứng dụng Số 11 2004 10 Lê Đình Mãi Vấn đề tinh dầu, hương liệu triển vọng Việt Nam Tổng luận phân tích Viện Khoa Học Việt Nam Trung tâm thơng tin tư liệu 1990 11 Văn Đình Đệ, Trịnh Thanh Đoan, Dương Văn Tuệ, Nguyễn Thị Nguyệt, Nguyễn Đăng Quang, Nguyễn Thị Thanh, Hồ Công Xinh, chủ biên Hồng Trọng m Hố học hưu cơ, tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 2002 12 Voiutki.S.S Hoá học chất keo, tập 1, tập 2, Lê Thảo Nguyên dịch Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội 1973 13 Nguyễn Lệ Tố Nga Luận văn thạc sỹ: Xác định thành phần cặn dầu phương pháp tẩy rửa chúng Trường đại học Bách Khoa Hà Nội 2002 Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 53 14 KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Phan Minh Tân Tổng hợp hữu hoá dầu, tập 1, tập Trường đại học Bách Khoa Hồ Chí Minh 1994 15 Lê Văn Hiệu Luận văn phó tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo nguyên liệu cho chất hoạt động bề mặt từ sản phẩm dầu mỏ Trường đại học Bách Khoa Hà Nội 1999 16 Phạm Thị Thu Công nghệ dầu thực vật Trường đại học Bách khoa Hà Nội 1986 17 Đỗ Huy Thanh Luận văn tiến sĩ: Nghiên cứu số dầu thực vật Việt Nam biến tính làm dầu gốc cho dầu bôi trơn Trường đại học Bách Khoa Hà Nội 2001 18 Trương Đình Thạc, Nguyễn Bá Xuân, Nguyễn Văn Chính Nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt glucozit Tuyển tập cơng trình Hội nghị khoa học cơng nghệ hóa hữu tồn quốc lần thứ 2, p227-231 2001 19 Trần Mạnh Tuấn Luận án PTS: Nghiên cứu công nghệ tách α-pinen từ dầu thông Uông Bí chưng cất chân khơng tháp đệm Trường đại học Bách Khoa Hà Nội 1996 Sinh viên: Nguyễn Thị Mai Liên - MT1101 54 ... mà chế xem quan trọng tiến trình giặt tẩy IV Phân loại chất hoạt động bề mặt. [4] Chất hoạt động bề mặt chia làm loại: - Chất hoạt động bề mặt anion - Chất hoạt động bề mặt cation - Chất hoạt động. .. căng bề mặt chất hoạt động bề mặt nước: Cùng với việc xác định khả tẩy dung dịch chất hoạt động bề mặt cách đo độ trắng vải, nghiên cứu khả tẩy rửa thông qua việc đo sức căng bề mặt chất hoạt động. .. tan chất hoạt động bề mặt vào bề mặt nhiễm bẩn xăng dầu phân tử chất hoạt động bề mặt hấp phụ bề mặt phân chia nước /dầu Chính hấp phụ làm giảm sức căng bề mặt dung dịch Ở nhiệt độ, sức căng bề mặt