Kỹ thuật công nghệ hoá học và môi trường

Đồ án tốt nghiệp nhũ tơng dầu nớc Phân chia hệ LờI CảM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy Phạm Văn Thiêm thầy Hoàng Tuấn Bằng đà tận tình hớng dẫn, giúp đỡ em suốt trình làm tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô môn Công Nghệ Hữu Cơ Hoá Dầu, môn Quá Trình Thiết Bị trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tất bạn đà giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình làm đồ án Nhân dịp em xin cảm ơn tất Thầy, Cô đà dạy em suốt thời gian học trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2002 Sinh viên Sinh viên : Nguyễn Đình Nhật Trang1 Lớp : Hoá Dầu I-K42 Đồ án tốt nghiệp nhũ tơng dầu nớc Phân chia hệ Nguyễn Đình Nhật Mục lục Chơng I: tổng quan Trang I.khái niệm nhũ tơng II.Phân loại nhũ tơng Phân loại dựa vào pha phân tán Phân loại theo nồng độ thể tích mà pha phân tán chiếm Nhận biết nhũ tơng dầu nớc nhũ tơng nớc dầu III Chế tạo nhũ tơng Phơng pháp ngng tụ Phơng pháp phân tán IV.Lý thuyết ổn định nhũ tơng Hiện tợng tách nhũ ảnh hởng điện tích đến ổn định nhũ tơng Các yếu tố bề mặt ổn định nhũ tơng Các tác nhân tạo nhũ 4.a.Sức căng bề mặt dung dịch chất nhũ hoá 4.b Chọn chất nhũ hoá Sinh viên : Nguyễn Đình Nhật Trang2 Lớp : Hoá Dầu I-K42 Đồ án tốt nghiệp nhũ tơng dầu nớc Phân chia hệ 4.c Chất hoạt động bề mặt Lựa chọn chất phá nhũ Chơng II : Phơng pháp nghiên cứu I.Kích thớc phân bố tập hợp giọt nhũ tơng 1.Kích thớc, thành phần phân bố kích thớc giọt Các phơng pháp xác định kích thớc giọt Phân bố kích thớc giọt Các hàm phân bố thờng gặp tập hợp giọt Đánh giá tính tơng hợp hàm phân bố 6.Biểu diễn phân bố tập hợp giọt II.Qui trình thí nghiệm Tạo mẫu nhũ tơng dầu nớc Tiến hành thí nghiệm phá nhũ Phơng pháp xác định lợng dầu nớc tiến hành phòng thí nghiệm III.Phơng pháp kế hoạch hoá thực nghiệm 1.Kế hoạch toàn phơng Tối u hoá phơng pháp leo dốc bề mặt mức Mô tả miền hầu nh ổn định (miền dừng cực trị) Kế hoạch trực giao bậc IV.phơng pháp tuyển nối Những khái niệm tuyển Phân loại tuyển Néi dung tun nỉi bät øng dơng ph¬ng pháp tuyển bọt Sinh viên : Nguyễn Đình Nhật Trang3 Lớp : Hoá Dầu I-K42 Đồ án tốt nghiệp nhũ tơng dầu nớc Phân chia hệ Chơng III : kÕt qu¶ th¶o ln I KÕt qu¶ thÝ nghiƯm mô tả toán học Tính hệ số bj mô hình Kiểm tra tơng hợp hệ số bj kiểm tra tính tơng hợp mô hình Lập mô hình bậc hai Mở đầu Hiện nớc ta công nghiệp dầu khí nghành phát triển mạnh Nó cung cấp hầu hết sản phẩm hoá học , tổng hợp hữu hoá dầu, làm nhiên liệu cung cấp cho nhiều nghành công nghiệp khác Cùng với phát triển mạnh nghành công nghiệp dầu khí nẩy sinh vấn đề súc kèm theo ô nhiễm môi trờng qua trình khảo sát địa chấn , khoan thăm dò tìm kiếm khai thác dầu khí nh ô nhiễm trình sử dụng Hiện nớc ta khai thác số mỏ nh Bạch Hổ , Đại Hùng chuẩn bị khai thác số mỏ nh Rạng Đông , Ruby , Hồng Ngọc Do ô nhiễm mặt nớc khai thác sử dụng Sinh viên : Nguyễn Đình Nhật Trang4 Lớp : Hoá Dầu I-K42 Đồ án tốt nghiệp nhũ tơng dầu nớc Phân chia hệ tránh khỏi Ngoai trình hoạt động xảy cố làm tràn dầu biển nh rò rỉ dầu bơm tải tiếp dầu , vỡ nứt đờng ống , va chạm tầu chở dầu Theo số liệu thống kê cục môi trờng Bộ khoa học công nghệ môi tròng năm gần có cố nh : Ngày 10-1-1996 cố tràn dầu lô khơi vũng tầu dầu diezen tràn từ khoan nhiên liệu tầu dịch vụ với lợng 85m3, cố xảy vào 8-1998 Cát Lái Bên cạnh vấn đề ô nhiễm môi trờng biển cố xảy vấn đề ô nhiễm các chất thải nhà máy xí nghiệp có sử dụng dầu vấn đề cần phải giải gây tác hại trực tiếp tới nguồn nớc sinh hoạt sức khoẻ ngời Do tác hại kể mà việc phân chia tách dầu khỏi nớc vấn đề thiết thực cấp bách Chơng i: tổng quan i khái niệm nhũ tơng Nhũ tơng hệ phân tán hai chất lỏng không tan lẫn tan vào nhau, hai chất lỏng phân tán vào chất lỏng Sinh viên : Nguyễn Đình Nhật Trang5 Lớp : Hoá Dầu I-K42 Đồ án tốt nghiệp nhũ tơng dầu nớc Phân chia hệ dới dạng giọt nhỏ, kích thớc giọt chất lỏng biến đổi phạm vi rộng Dạng nhũ tơng tuỳ thuộc vào loại chất nhũ hoá đợc sử dụng, nhiệt độ khối lợng pha sư dơng NÕu pha láng nµo dƠ hoµ tan chÊt nhũ hoá có xu hớng trở thành pha liên tục Trong nhũ tơng kích thớc giọt không đồng Kích thớc giọt phụ thuộc vào phơng pháp chế tạo nhũ nồng độ chất nhũ hoá Cũng nh hệ phân tán khác, nhũ tơng hệ không bền nhiệt động Do để trì nhũ tơng tạo đợc phải cho vào hệ chất bảo vệ (chất nhũ hoá) II.Phân loại nhũ tơng 1.Phân loại dựa vào pha phân tán Trong thực tế thờng tồn hai loại nhũ tơng là: -Nhũ tơng dầu/nớc hay gọi nhũ tơng thuận loại nhũ tơng mà pha phân tán dầu pha liên tục nớc -Nhũ tơng nớc/dầu hay gọi nhũ tơng nghịch pha phân tán nớc pha liên tục dầu 2.phâ loại theo nồng độ thể tích mà pha phân tán chiếm Nhũ tơng loÃng Sinh viên : Nguyễn Đình Nhật Trang6 Lớp : Hoá Dầu I-K42 Đồ án tốt nghiệp nhũ tơng dầu nớc Phân chia hệ Đây loại nhũ tơng mà pha phân tán chiếm 0,1%-0,2% thể hệ Giới hạn 0,1%-0,2% tuỳ thuộc vào chất hai pha mà nhũ tơng Nhũ tơng loÃng tồn dạng giọt có đờng kính khoảng 0,1m Nhũ tơng pha lo·ng cã tÝnh chÊt cđa mét hƯ keo ®iĨn hình, hệ có điện tích tuân theo quy tắc keo tụ Điện tích xuất giọt pha phân tán hấp phụ ion chất điện ly vô có mặt môi trờng Vì nồng độ nhỏ nên nhũ tơng có độ bền tập hợp lớn Điện tích xuất giọt pha phân tán hấp phụ ion chất điện ly vô có mặt môi trờng Vì nồng độ hạt nhỏ nên nhũ tơng loÃng có độ bền tập hợp hạt lớn Nhũ tơng đặc Với nhũ tơng đặc pha phân tán thờng chiếm khoảng 0,2% đến 74% thể tích hệ Đờng kính giọt nhũ tơng đặc vào khoảng 0,1đến 1m Nhũ tơng đặc rÊt kÐm bỊn, hƯ thêng ph¶i cã chÊt nhị hoá bảo vệ Nhũ tơng đặc dễ sa lắng lên trên, pha phân tán có khối lợng riêng lớn khối lợng riêng môi trờng giọt sa lắng ngợc lại giọt lên Nhũ tơng đậm đặc Sinh viên : Nguyễn Đình Nhật Trang7 Lớp : Hoá Dầu I-K42 Đồ án tốt nghiệp nhũ tơng dầu nớc Phân chia hệ Pha phân tán chiếm từ 74 đến 99% thể tích hệ Nhũ tơng loại tồn có chất nhũ hoá tốt Dung dịch chất nhũ hoá nằm giọt pha phân tán dới dạng màng mỏng, độ dày màng nhũ tơng mỏng tới 100A0 bé giọt cầu biến dạng thành hình đa diện đợc ngăn cách với màng mỏng chất nhũ hoá pha ( pha liên tục ) số trờng hợp hệ tạo thành khối gel, có ranh giới phân chia pha phức tạp Hinh1.1 Nhũ tơng dầu/nớcvà nhũ tơng nớc/dầu 3.Nhận biết nhũ tơng dầu nớc nhũ tơng nớc dầu Có thể nhận biết hai loại nhũ tơng cách: Sinh viên : Nguyễn Đình Nhật Trang8 Lớp : Hoá Dầu I-K42 Đồ án tốt nghiệp nhũ tơng dầu nớc Phân chia hệ -Thêm chất màu có khả tan vào hai pha ( pha phân tán ) ( pha liên tục ) mà qua kính hiển vi dễ dàng phân biệt đợc -Thêm mét Ýt níc th× nã chØ trén lÉn nhị tơng loai dầu/nớc mà không trộn lẫn nhũ tơng loại nớc/dầu -Độ dẫn điện nhũ tơng dầu/nớc lớn nhũ tơng nớc dầu III.chế tạo nhũ tơng Có hai phơng pháp chế tạo nhũ tơng là: - phơng pháp ngng tụ - Phơng pháp phân tán 1.phng pháp ngng tụ Cho chất lỏng A hoà tan vao chất lỏng B trạng thái bÃo hoà Nếu trạng thái bÃo hoà bị phá vỡ tạo thành nhũ tơng Việc phá vỡ trạng thái bÃo hoà thực cách hạ nhiệt độ dung dịch thay đổi nồng độ dung dịch để giảm đô hoà tan Phơng pháp đợc dùng công nghiệp 2.phơng pháp phân tán Quá trình tạo nhũ xảy cách tự nhiên dầu có khả nhũ hóa hay hoà tan Hoặc dùng lực học đẻ phân tán pha vào pha IV.Lý thuyết ổn định nhũ tơng Sinh viên : Nguyễn Đình Nhật Trang9 Lớp : Hoá Dầu I-K42 Đồ án tốt nghiệp nhũ tơng dầu nớc Phân chia hệ 1.Hiện tợng tách nhũ Để nhũ tơng có độ ổn định cao, kích thớc giọt nhũ phải nhỏ, phân bố kích thớc giọt hẹp Quá trình phá vỡ ổn định nhũ tơng xảy nh sau: Lắng đọng Tập hợp giọt nhũ Kết tụ Nhũ tư ơng Tập hợp giọt nhũ Lắng đọng Tách nhũ HìnhI-2: Quá trình phá vỡ nhũ tơng Ban đầu có khác tỷ trọng giửa pha phân tán môi trờng phân tán, nhũ tơng bị phân làm hai phần có nồng độ chất phân tán thay đổi so với nhũ tơng ban đầu; phần chứa nhiều giọt nhũ phân tán phần Tốc độ lấng giọt nhũ chất lỏng đợc tính phơng trình Stoke: 2 gr ( d −d ) u= η2 Sinh viên : Nguyễn Đình Nhật Trang10 Lớp : Hoá DÇu I-K42