TIỂU LUẬN: TÌM HIỂU VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ANIONIC Mục Lục 1 Giới thiệu chất hoạt động bề mặt anion ..................................................................1 2 Tổng hợp chất hoạt động bề mặt anion ...................................................................2 2.1 Xà phòng ......................................................................................................2 2.2 Muối acid sunfonic ......................................................................................4 2.2.1 Sunfonate béo ................................................................................... 4 2.2.2 Ester sunfate ..................................................................................... 4 2.3 Cấu trúc và tính chất .................................................................................... 4 2.3.1 Cấu trúc ............................................................................................. 4 2.3.2 Tính chất ............................................................................................ 7 3 Ưu và Nhược điểm: .................................................................................................8 4 Ứng dụng .................................................................................................................9
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ CÁC CHẤT BỀ MẶT ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN: TÌM HIỂU VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ANIONIC GVHD: Thầy Nguyễn Cao Hiền SVTH: Nhóm Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 SURFACTANT ANIONIC Mục Lục Giới thiệu chất hoạt động bề mặt anion Tổng hợp chất hoạt động bề mặt anion 2.1 Xà phòng 2.2 Muối acid sunfonic 2.2.1 Sunfonate béo 2.2.2 Ester sunfate 2.3 Cấu trúc tính chất 2.3.1 Cấu trúc 2.3.2 Tính chất Ưu Nhược điểm: Ứng dụng .9 SURFACTANT ANIONIC Giới thiệu chất hoạt động bề mặt anion - Chất hoạt động bề mặt anion có nguồn gốc từ nguyên liệu hóa thạch ngun liệu thơ - Sản xuất chất hoạt động bề mặt anion chiếm 75% Nếu khơng có lignosulfonat sunfonat dầu mỏ chiếm khoảng 90% - Là chất HĐBM phát triển giai đoạn đầu Sản xuất CHDBM Anionic năm 1990 (x103 ) Nguồn gốc chất hoạt động bề mặt anion: - Xà phịng: có nguồn gốc từ dầu mỡ động thực vật chất hoạt động bề mặt có sẵn hàng ngàn năm Sử dụng mỡ động vật tro gỗ loại thực vật khác có chứa kali cacbonate để tạo muối trung hòa - Sulfate cồn béo: Rượu chất hoạt động bề mặt sulfate có mặt thị trường Đức trở nên phổ biến nửa đầu kỷ XX - Muối axit sulfonic: Sự mở rộng sau chiến tranh cơng nghệ hóa học nỗ lực Anh, Đức Hoa Kỳ dẫn đến phát triển số chất hoạt động bề mặt sulfonate tổng hợp mới, từ chiếm phần đáng kể thị trường thương mại SURFACTANT ANIONIC Tổng hợp chất hoạt động bề mặt anion 2.1 Xà phòng bánh xà phòng Marseille, làm thủ công theo phương pháp cổ Pháp - Nguồn gốc thiên nhiên: dầu cọ, dầu dừa, dầu nành, dầu lạc, dầu cao su mỡ heo, mỡ cừu, mỡ bò, mỡ hải cẩu, mỡ cá voi… - Nguồn gốc từ dầu mỏ: Thơng qua phản ứng ankyl hóa, sunfo hóa dẫn xuất anlkyl, aryl, ankylbenzen sunfonic VD: Điển hình chất hoạt động bề mặt anion sodium amidopropoxyacetate (7b) Quy trình tổng hợp trải qua bốn giai đoạn: - (1) Transester hóa triglyceride có mỡ cá tạo hỗn hợp methyl ester 2b - (2) Amide hóa hỗn hợp (2b) propanolamine thu N-(3hydroxypropyl)carboxamide (4b) tương ứng - (3) Carboxyl hóa chất trung gian (4b) -chloroacetic acid - (4) Kiềm hóa tạo chất hoạt động bề mặt anion sodium amidopropoxyacetate (7b) SURFACTANT ANIONIC Các chất hoạt động bề mặt anion thường dùng chất tẩy rửa là: SURFACTANT ANIONIC 2.2 Muối acid sunfonic - Tạo q trình sunfonate hóa, quang hoá hydrocacbon nhà máy lọc dầu, sunlfonate dầu mỏ có nguồn gốc từ phân đoạn chưng cất, olein sunlfonate, akyl aryl sunfonate, 2.2.1 Sunfonate béo Công thức chung: R-SO3-M+ R: ankyl hay cycloankyl mạch thẳng nhánh M: hydrogen kim loại kiềm - Sunfonate Paraffin hay sunfonate n – ankyl thứ cấp Châu Âu điều chế q trình sunfo hóa hydrocacbon paraffin lưu huỳnh điocid oxy xạ tia cực tím - Sunfonate dầu mỏ điều chế phản ứng phân đoạn tinh chế dầu mỏ chọn với acid sunfuric oleum - Anpha oleinsunfonate điều chế phản ứng lưu huỳnh triocid α olein mạch thẳng sp thu hh ankene sunfonate + 4-hydroxyankan 2.2.2 Ester sunfate - Rượu sulfate hóa cách phản ứng với axit chlorosulfonic trung hòa với kiềm Vd: Quy trình Ziegler tạo rượu, tương đương với rượu có axit béo tự nhiên Độ dài chuỗi mong muốn tạo rượu pha trộn theo hầu hết tỷ lệ axit myristic ( n -C13COOH), nguyên liệu ban đầu để điều chế rượu myristyl 2.3 Cấu trúc tính chất 2.3.1 Cấu trúc - Chất HĐBM anion chất bao gồm nhóm ưa nước (cacboxyl, sunfate, sunfonate, phosphates, v.v.) nhóm kỵ nước ( chuỗi akyl có độ dài khác nhau, akylphenyl ete, akylbenzene,…) SURFACTANT ANIONIC → Sodium alkyl (Methyl ester ) Sulfonate → Ankane Sunfonate → Linear Ankylbenzene - Nhóm kỵ nước ưa nước dễ dàng tương tác với cực cực cấu trúc phân tử macron (protein), cenllulose với phân tử phân cực không phân cực hỗn hợp chất → làm giảm lượng tương tác lượng solvat hóa nhiều loại pha không đồng o Phần kỵ nước CHĐBM anion quay phía có nhiều dung mơi trường hợp dung mơi dầu, nhóm ưa nước quay vào phía bên tạo thành mơi trường dễ dàng chứa phân tử phân cực nước tạo thành nhũ tương nước dầu (w/o) SURFACTANT ANIONIC Chất hoạt động bề mặt sulfate: Gồm nhóm chất hoạt động bề mặt có chứa nhóm sulfate (-OSO3- ) phần nước Nhóm liên kết trực tiếp với phần kỵ nước liên kết trung gian amide, ester, ether… Ví dụ: + Sunfat rượu bậc (PAS: Primery Alcohol Sulfate): R-O-SO3+ Alkyl Ether Sulfate (LES: Lauryl Ether Sulfate): R-O-(CH2-CH2-O)n-SO3- Alkyl sulfate CHĐBM tiêu biểu cho họ sulfate Các tính chất hoạt động phụ thuộc vào cấu tạo chiều dài gốc ankyl - Khả tẩy rửa: alkyl sulfate bậc I tốt mạch C chứa 12-16 nguyên tử, bậc II tốt 15-18 Khả tẩy rửa bậc I tốt bậc II - Khả phân hủy sinh học: gốc alkyl phân nhánh tính HĐBM giảm, khả phân hủy sinh học giảm Tính HĐBM giảm nhóm sulfate di chuyển vào mạch - Bậc thấp, mạch ngắn phân hủy dễ → Khả phân hủy sinh học tăng Ví dụ: Pentadecyl sulfate: C15H31OSO2ONa bậc 2, nhóm sulfate di chuyển từ C2 vào C6 khả tẩy rửa chúng nửa Chất hoạt động bề mặt sulfonate: - Gồm nhóm chất hoạt động bề mặt có chứa nhóm sulfate (-SO3- ) phần nước Nhóm liên kết trực tiếp với phần kỵ nước liên kết SURFACTANT ANIONIC trung gian amide, ester, ether… Quá trình sulfo hóa thu acid sulfonic hay dẫn xuất có nguyên tử lưu huỳnh liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon Ví dụ: Sunfonate mạch thẳng (ankylsunfonate): R-SO3-Na+ Ankenylsunfonate: R-CH=CH-(CH2)-SO3- Na+ 2.3.2 Tính chất - Sulfonate chứa gốc alkyl phân nhánh có khả tẩy rửa thấp so với sulfonate có gốc alkyl thẳng Khi gốc alkyl thẳng, nhóm phenyl sulfate vị trí C1 khả tẩy rửa sulfonate đạt cực đại gốc alkyl dài khoảng C11-C14 - Gốc alkyl phân nhánh alkyl benzene sulfonate dễ tan nước Khi chiều dài gốc alkyl tăng, độ phân nhánh tăng khả hịa tan nước giảm - Vị trí nhóm phenyl sulfonate ảnh hưởng đến tính chất tẩy rửa: + Khả tẩy rửa tốt nhóm C1, C2, C3 Khi nhóm di chuyển vào khả tẩy rửa giảm + Khả phân hủy sinh học giảm mức độ phân nhánh gốc alkyl tăng Cùng số lượng C, alkyl benzene sulfonate mạch thẳng có khả phân hủy gấp hàng chục lần so với mạch nhánh SURFACTANT ANIONIC LAS ( Linear Alkylbenzene Sulfonate) o LAS tạo thành từ phản ứng hợp chất hữu chứa nhân thơm với tác nhân sulphonate hóa mạnh ○ LAS xem CHĐBM tốt giá thành thấp chất tẩy rửa linh hoạt với thời gian hoạt động lâu Nó sản phẩm tẩy rửa gia dụng dạng lỏng hay bột, hay sản phẩm tẩy rửa công nghiệp o LAS đưa vào với số chất hoạt động bề mặt khác nhằm làm tăng hay giảm số tính q trình tẩy rửa Ưu Nhược điểm: Ưu điểm: - Có khả hoạt động bề mặt mạnh so với loại khác - Làm tác động tẩy rửa phối liệu - Khả lấy dầu cao Nhược điểm: - Kém bền - Bị thụ động hóa hay khả tẩy rửa nước cứng, cứng tạm thời, ion kim loại nặng ( Fe3+, Cu2+,…) - Tạo bọt to SURFACTANT ANIONIC Ứng dụng: Trong mỹ phẩm - Xà phòng sử dụng rộng rãi mỹ phẩm chất làm kem cạo râu, nhờ vào khả tạo bọt làm - Alkyl sulfat sử dụng nhiều dầu gội, kem đánh khả làm tạo bọt tốt - Acyl N-methyl taurat sử dụng rộng rãi cream làm sạch, dầu gội đầu… - Alkylether phosphat sử dụng sản phẩm làm dầu gội SURFACTANT ANIONIC 10 SURFACTANT ANIONIC Polymer anion - Nước mặt: Nên sử dụng Polymer Anion nước mặt tồn nhiều ion dương ion Fe, Mn,… - Nước thải công nghiệp: Dùng kết hợp Polymer Anion kết hợp với chất keo tụ khác PAC, Polytetsu để tăng hiệu xử lý - Nước thải đô thị: Sử dụng Polymer keo tụ vô kết hợp với chất Polymer Anion - Làm khơ bùn sau xử lý: Bùn có đặc tính vơ cần hóa chất kết bơng Polymer Anion Trong thực phẩm: Tartrazine Tartrazine thường sử dụng nhiều loại nguyên liệu thực phẩm chất tạo màu.Tartrazine sử dụng vỏ viên nang thuốc, mỹ phẩm, vitamin xi-rô.Tartrazine thuốc nhuộm anion giải phóng anion mơi trường nước 11 ... Sản xuất CHDBM Anionic năm 1990 (x103 ) Nguồn gốc chất hoạt động bề mặt anion: - Xà phịng: có nguồn gốc từ dầu mỡ động thực vật chất hoạt động bề mặt có sẵn hàng ngàn năm Sử dụng mỡ động vật tro... hóa chất trung gian (4b) -chloroacetic acid - (4) Kiềm hóa tạo chất hoạt động bề mặt anion sodium amidopropoxyacetate (7b) SURFACTANT ANIONIC Các chất hoạt động bề mặt anion thường dùng chất. .. Hoa Kỳ dẫn đến phát triển số chất hoạt động bề mặt sulfonate tổng hợp mới, từ chiếm phần đáng kể thị trường thương mại SURFACTANT ANIONIC Tổng hợp chất hoạt động bề mặt anion 2.1 Xà phòng bánh