Nghiên cứu thành phần và cấu trúc của sản phẩm Sunfat hóa dầu thông

Header Page of 166 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ……………………… Đồ án Nghiên cứu thành phần cấu trúc sản phẩm Sunfat hóa dầu thông Footer Page of 166 HeaderĐồ Page of 166 án tốt2nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 LỜI CẢM ƠN Lời em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến cô giáo, GS.TS Đinh Thị Ngọ tận tình hướng dẫn em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Bộ môn Công nghệ Hữu - Hóa dầu thầy cô, cán phòng thí nghiệm trực thuộc khoa, môn trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; thầy cô, cán Viện hoá học công nghiệp, Trung tâm sắc ký khí, Viện dệt may tạo điều kiện tốt cho em suốt thời gian làm đồ án Cuối em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè động viên, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án Em chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2010 Sinh viên Footer Page of 166 HeaderĐồ Page of 166 án tốt3nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 MỤC LỤC CHƢƠNG : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT TẨY RỬA…………………………………… 1.1.1 Giới thiệu chung chất tẩy rửa…………………………………………… 1.1.2 Thành phần chất tẩy rửa…………………………………………………… 1.1.2.1 Chất hoạt động bề mặt …………………………………………………… 1.1.2.2 Chất xây dựng………………………………………………………… 1.2.2.1 Chức chất xây dựng………………………… 1.2.2.2 Một số chất xây dựng đƣợc sử dụng chất tẩy rửa 1.1.2.3 Các phụ gia 1.1.3 Cơ chế tẩy rửa…………………………………………………………………25 a Thuyết nhiệt động - Phƣơng thức Lanza…………………………………… b Cơ chế “Rolling Up”……………………………………………… c Cơ chế Hòa tan hóa……………………………………………………… 1.1.4 Lựa chọn yêu cầu với chất hoạt động bề mặt 30 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI VẢI SỢI 31 1.2.1 Giới thiệu chung vải sợi ………………………………………………… 31 1.2.1.1 Sợi thiên nhiên……………………………………………………31 1.2.1.2 Sợi hoá học………………………………….….……………… 33 1.2.2 Tiền xử lý vải sợi nguồn nhiễm bẩn………………………………… 1.2.2.1 Cấu trúc vải……………………………………………………… 1.2.2.2 Các nguồn nhiễm bẩn……………………………………………… 1.2.2.3 Nhiễm bẩn dầu mỡ vải sợi…………………………………… 1.3 TỔNG QUAN VỀ DẦU THÔNG VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP BIẾN TÍNH DẦU THÔNG…… 37 Footer Page of 166 HeaderĐồ Page of 166 án tốt4nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 1.3.1 Dầu thông nguyên liệu – thành phần tính chất………….……………….37 a Thành phần dầu thông……………………………………………… b Tính chất dầu thông…………………………………………………… 1.3.2 Các phƣơng pháp biến tính dầu thông 39 1.4 Lựa chọn nguyên liệu……………………………………………………… CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 BIẾN TÍNH DẦU THÔNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP SUNFAT HÓA TỔNG HỢP CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 45 2.1.1 Nguyên liệu…………………………………… ………………….………45 2.1.2 Dụng cụ…………………………………………………………………….45 2.1.3 Thực nghiệm……………………………………………………………….45 2.2 PHA CHẾ CHẤT TẨY RỬA TRÊN CƠ SỞ DẦU THÔNG BIẾN TÍNH SUNFAT HÓA…………………………… ……………………………………………………….46 2.2.1 Nguyên liệu……………………………………………………………… 2.2.2 Thiết bị dụng cụ pha chế:……………………………………… 2.2.3 Pha chế………………………………………………………………… 2.3 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH CHẤT TẨY RỬA DẦU THÔNG BIẾN TÍNH VÀ CHẤT TẨY RỬA ĐÃ PHA CHẾ……………… ………………………………………47 2.3.1 Chuẩn bị mẫu……………………………………………………………….48 2.3.2 Ngâm mẫu để xác định khả tẩy trắng……………………………… 48 2.3.3 Độ trắng vải…………………………………………………………….48 2.4 XÁC ĐỊNH CHẤT LƢỢNG CỦA VẢI SAU KHI TẨY……………………………48 2.4.1 Xác định độ co vải…………………………………………………… 48 2.4.2 Xác định độ mao dẫn……………………………………………………… 49 2.5 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA CHẤT TẨY RỬA………… 49 2.5.1 Xác định độ bay hơi……………………………………………………… 49 Footer Page of 166 HeaderĐồ Page of 166 án tốt5nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 2.5.2 Xác định tỷ trọng……………………………………………………………50 2.5.3 Xác định độ nhớt động học………………………………………………….51 CHƢƠNG : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………………………… 3.1 TỔNG HỢP CHẤT HĐBM BẰNG PHƢƠNG PHÁP SUNFAT HOÁ DẦU THÔNG 3.1.1 Xác định thành phần dầu thông nguyên liệu………………………………… 3.1.2 Tổng hợp chất HĐBM phƣơng pháp sunfat hóa……………………… a Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ H2SO4 đến HTTS………………………… b Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng H2SO4 đến HTTS……………………… c Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt đọ phản ứng đến HTTS…………………… d Khảo sát ảnh hƣởng thời gian phản ứng đến HTTS…………………… e So sánh khả tẩy rửa dầu thông sunfat hóa dầu thông chƣa biến tính…………………………………………………………………… ………………… 3.2 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ THÀNH PHẦN SẢN PHẨM………………… 3.3 CHẾ TẠO CTR TỪ DẦU THÔNG SUNFAT HOÁ…………………… 3.3.1 Các yếu tố ảnh hƣởng đến HTTS CTR………………………………… a Hàm lƣợng LAS……………………………………………………………… b Hàm lƣợng axit Oleic………………………………………………………… c Hàm lƣợng Glyxerin………………………………………………………… d Hàm lƣợng TEA…………………………………………………………… 3.3.2 Thành phần CTR từ dầu thông sunfat hóa………………………………… 78 KẾT LUẬN………………………………………………………………………………80 Tài liệu tham khảo……………………………………………………………………… 82 Footer Page of 166 HeaderĐồ Page of 166 án tốt6nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 MỞ ĐẦU Ở nƣớc ta, nghề Dệt có từ lâu đời Trải qua nhiều khó khăn, với phát triển ngành công nghiệp khác, công nghiệp dệt bƣớc khẳng định tầm quan trọng đời sống sinh hoạt hàng ngày Các sản phẩm làm ngày đa dạng, phong phú, đáp ứng đƣợc yêu cầu ngƣời tiêu dùng Các loại sợi thiên nhiên sợi hóa học chứa lƣợng tạp chất định, sau dệt lại chứa thêm hồ, dầu mỡ từ máy dệt, ảnh hƣởng trực tiếp đến trình nhuộm, in hoa sử dụng vải Vì vậy, trƣớc nhuộm in hoa loai vải đƣợc làm hóa học để loại bỏ thành phần Vải sợi sau xử lý dễ thấm nƣớc, có độ trắng cao, mềm mại mà tăng khả hấp phụ thuốc nhuộm, làm cho nhuộm màu bền đẹp Hiện nay, bên cạnh việc sử dụng chất tẩy rửa phổ biến thị trƣờng, việc nghiên cứu chế tạo chất tẩy rửa từ dầu thực vật vấn đề đƣợc quan tâm Biến tính chúng thành sản phẩm có hoạt tính bề mặt cao, từ tổng hợp chất tẩy rửa có thành phần tối ƣu, phù hợp với mục đích tẩy rửa định Đồ án nghiên cứu trình tổng hợp chất tẩy rửa từ dầu thông sunfat hóa để xử lý dầu mỡ vải sợi Footer Page of 166 HeaderĐồ Page of 166 án tốt7nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 PHẦN : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT TẨY RỬA 1.1.1 Giới thiệu chung chất tẩy rửa Chất tẩy rửa chất đƣợc dùng để làm tăng tác dụng tẩy nƣớc với chất bẩn có tính dầu (không tan nƣớc) Khi hòa tan nƣớc, chất tẩy rửa làm giảm mạnh sức căng bề mặt nƣớc chất bẩn có tính dầu, nhờ làm cho chất bẩn dễ thấm ƣớt dễ bị lôi kéo khỏi bề mặt dính bẩn, vào môi trƣờng nƣớc Kết bề mặt dính bẩn đƣợc tẩy rửa Chất tẩy rửa chất hoạt động bề mặt – vô hữu Các chất tẩy rửa thuộc loại vô chất có kiềm tính, muối trung tính chất không tan nƣớc nhƣ cao lanh, bentonit Các chất tẩy rửa thuộc loại hữu chia loại anion, cation, lƣỡng tính, có khả ion hóa, khả ion hóa, loại bọt, loại nhiều bọt… Xét phạm vi, khả sử dụng, chất tẩy rửa thuộc loại hữu có nhiều ƣu việt loại vô Chất tẩy rửa thông dụng muối natri axit béo (xà phòng) chất hoạt động bề mặt tổng hợp có hoạt tính ion phi ion nhƣ natri lauryl sulfat, natri đođexyl benzensunfonat, ankylamit… Để tăng hiệu tẩy rửa chất hoạt động bề mặt, chất tẩy rửa thƣơng phẩm (kem giặt, bột giặt) ngƣời ta đƣa thêm vào chất phụ gia vô nhƣ natri tripoliphotphat, natri sulfat, natri cacbonat Xu là, để bảo vệ môi sinh, ngƣời ta thiên sản xuất sử dụng chất tẩy rửa với phụ gia dễ bị phân hủy sinh học, độc 1.1.2 Thành phần chất tẩy rửa Một sản phẩm chất tẩy rửa có thành phần phức tạp nhƣng thƣờng bao gồm thành phần sau: - Chất hoạt động bề mặt - Các chất xây dựng - Các phụ gia Footer Page of 166 HeaderĐồ Page of 166 án tốt8nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 Mỗi thành phần chất tẩy rửa có chức riêng nhƣng chúng có tác động qua lại với Tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà ta thay đổi phụ gia cần thiết 1.1.2.1 Chất hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt thành phần quan trọng chất tẩy rửa Nó có mặt tất chất tẩy rửa khác với nhiệm vụ tẩy vết bẩn chất lơ lửng nƣớc giặt chúng không bám trở lại bề mặt Chất hoạt động bề mặt hợp chất hóa học có sức căng bề mặt nhỏ sức căng bề mặt dung môi, dung dịch, nồng độ bề mặt cao bên dung dịch, làm giảm sức căng bề mặt dung dịch Nếu có nhiều hai chất lỏng không hòa tan chất hoạt động bề mặt làm tăng diện tích tiếp xúc hai chất lỏng Khi hòa chất hoạt động bề mặt vào chất lỏng phân tử chất hoạt động bề mặt có xu hƣớng tạo đám (gọi mixen), nồng độ mà phân tử bắt đầu tạo đám đƣợc gọi nồng độ tạo đám tới hạn Những chất hoạt động bề mặt quan trọng thƣờng hợp chất hữu gồm hai phần: phần phân cực (phần ƣa nƣớc) phần không phân cực (phần kị nƣớc) Axit béo chất hoạt động bề mặt gồm gốc hyđrocacbon phần không phân cực nhóm cacboxyl phần phân cực Tính ƣa, kị nƣớc chất hoạt động bề mặt đƣợc đặc trƣng thông số độ cân ƣa kị nƣớc (Hydrophilic Lipophilic Balance-HLB), giá trị từ đến 40 HLB cao hóa chất dễ hòa tan nƣớc, HLB thấp hóa chất dễ hòa tan dung môi không phân cực nhƣ dầu.Chất hoạt động bề mặt đƣợc sử dụng phổ biến công nghiệp, ví dụ việc tuyển quặng, điều chế chất tẩy rửa… Tùy theo tính chất mà chất hoạt động bề mặt đƣợc phân theo loại khác Nếu xem theo tính chất điện đầu phân cực phân tử chất hoạt động bề mặt phân chúng thành bốn loại sau: - Chất hoạt động bề mặt anion - Chất hoạt động bề mặt cation - Chất hoạt động bề mặt không ion Footer Page of 166 HeaderĐồ Page of 166 án tốt9nghiệp - SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 Chất hoạt động bề mặt lƣỡng tính a Chất hoạt động bề mặt anion Là chất hoạt động bề mặt phần ƣa nƣớc mang điện tích âm (-COO-, SO3-, -SO4-, PO3-) liên kết với nhóm kị nƣớc liên kết cộng hóa trị.Chất hoạt động bề mặt anion có nhƣợc điểm nhạy với nƣớc cứng tạo thành kết tủa với ion Ca 2+, Mg2+ Tuy vậy, hạn chế nhƣợc điểm cách giảm chiều dài mạch cacbon Các chất hoạt động anion thƣờng gặp là: - Các muối sulfat axit béo Đây chất hoạt động bề mặt đƣợc sử dụng từ lâu đƣợc dùng rộng rãi để làm gốc chế tạo loại nƣớc gội đầu, chất tạo nhũ hóa, chất tẩy rửa + Sulfat rƣợu bậc (PAS: Primary Alcohol Sulfate) Công thức hóa học: R-CH2-O-SO3-Na với R= C11 - C12 Sulfat rƣợu bậc đƣợc chế tạo cách sulfat hóa rƣợu béo (thiên nhiên nhân tạo) với hỗn hợp không khí/SO3 theo phản ứng: R – OH + SO3  R – O – SO3- Sự trung hòa axit cho sulfat rƣợu béo (PAS) + Avirol: muối amoni estesulfo butyloleat có công thức sau: H3C (CH2)7 CH O (CH2)7 COOC 4H9 SO 3NH Avirol đƣợc sản xuất dạng lỏng sánh, dễ tan nƣớc lạnh nhƣng để lâu dung dịch đục Do có khả tẩy rửa nhũ hóa tốt nên đƣợc dùng làm chất nhũ hoá dầu mỡ Footer Page of 166 HeaderĐồ Page of 166 án tốt10 nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 + Alkyl Ete Sulfat (LES: Lauryl Ether Sulfate ): loại chất hoạt động thƣờng đƣợc sử dụng công thức lỏng (nƣớc rửa chén, dầu gội đầu) R-O-(CH2-CH2-O)n-SO3- Công thức hóa học: - Parafin sulfonat (SAS: Secondary Alkyl Sulfonate Công thức hóa học: CH3-(CH2)n-CH-(CH2)m-CH3 SO3- Loại có khả phân giải sinh học cao, chúng nguồn sản xuất anion Tuy nhiên sản phẩm chƣa đƣợc sử dụng thành phần bột giặt giá bán tƣơng đối cao - Alkylsunfonat (ABS,LAS): Alkylbenzen sulfonat (ABS) chất hoạt động đƣợc sử dụng phổ biến Có ABS nhánh ABS thẳng ABS nhánh dùng số quốc gia tốc độ phân giải chậm vi sinh vật + ABS thẳng (LAS: Linear Alkylbenzen Sulfonate) Công thức hóa học: H3C (CH2)n SO3H + ABS nhánh Công thức hóa học: CH3 CH3 H3C C CH2 C CH3 CH2 C CH3 CH3 CH3 SO3- b Chất hoạt động bề mặt cation Chất hoạt động bề mặt cation chất hoạt động bề mặt mà hòa tan nƣớc phân ly tạo gốc hoạt động mang điện tích dƣơng Cấu tạo tiêu biểu Footer Page 10 of 166 HeaderĐồ Page of 166 án tốt68 nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 Abundance Scan 2788 (20.460 min) DAD 85.D S c a n 8 (2 m in ): D A D D 40 65000 60000 55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 135 119 10000 93 5000 51 67 79 252 105 235 146 159 173 187 203 219 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 272 240 260 280 m / z > 2- hydroxy-2,6,6-trimethylbicyclo [3.1.1]heptane-2-sulfonic acid Hình 3.14: Phổ GC-MS chất HĐBM từ dầu thông sunfat hóa axit H2SO4 nồng độ 85% Qua phổ GC-MS dầu thông sunfat hóa axit H2SO4 nồng độ 85% hình 3.37 cho thấy: thời gian lƣu 7,21 phút thu đƣợc 17,324% – pinen, thời gian lƣu 8,65 phút thu đƣợc 8,211% (6,6-dimethylbicyclo[3.1.1]heptan-2-yl) methyl hydrogen sulfate, thời gian lƣu 9,43 phút thu đƣợc 3,63% 2,6,6-trimethylbicyclo[3.1.1]heptan-2-yl methyl hydrogen sulfate, thời gian lƣu 20,08 phút thu đƣợc 14,833% 3- hydroxy-2,6,6trimethylbicyclo [3.1.1]heptane-2-sulfonic acid; 20,460 phút thu đƣợc 8,1432% 2- hydroxy-2,6,6-trimethylbicyclo [3.1.1]heptane-2-sulfonic acid lại sản phẩm phụ khác bị phá vòng nhƣ 2-(3-acetyl-2,2-dimethylcyclobutyl)acetic acid; 3- (carboxymethyl)-2,2-dimethylcyclobutanecarboxylic acid; 2-formyl-3,3-dimethyl-4- oxohexanedioic acid… Trên hình 3.14 phổ MS hai mảnh điển hình có hàm lƣợng cao 3hydroxy-2,6,6-trimethylbicyclo [3.1.1]heptane-2-sulfonic acid 2- hydroxy-2,6,6trimethylbicyclo [3.1.1]heptane-2-sulfonic acid.Các mảnh khác đƣợc phát nhờ phƣơng pháp tƣơng tự Footer Page 68 of 166 67 HeaderĐồ Page of 166 án tốt69 nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 Nhƣ sản phẩm chủ yếu thành phần hợp chất dạng sunfo hóa: 2- hydroxy2,6,6-trimethylbicyclo [3.1.1]heptane-2-sulfonic acid; 3- hydroxy-2,6,6-trimethylbicyclo [3.1.1]heptane-2-sulfonic acid; dimethylbicyclo[3.1.1]heptan-2-yl) methyl hợp hydrogen chất sunfat : sulfate; trimethylbicyclo[3.1.1]heptan-2-yl methyl hydrogen sulfate Hình 3.15: Một số sản phẩm trình sunfat hóa dầu thông axit H2SO4 nồng độ 85% Footer Page 69 of 166 68 (6,62,6,6- HeaderĐồ Page of 166 án tốt70 nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 Các chất hợp chất HĐBM dạng anion phân cực song hẳn so với trình sunfat hóa dầu thông axít H2SO4 nồng độ 70 80% Có thể nói tiến hành phản ứng sunfat hóa nồng độ axit cao 85% xảy phản ứng oxi hoá sâu axit đặc có khả oxi hóa mạnh, tạo thành sản phẩm phá vòng (xem hình 3.15), chất có độ tẩy rửa thấp sản phẩm tạo thành có mà sẫm đen sản phẩm bị cháy, axit sunfuric tỏa nhiệt mạnh nên nồng độ axit tăng, nhiệt độ phản ứng tăng khó khống chế, hiệu suất phản ứng giảm, HTTDS giảm Bản chất trình cháy bị oxi hóa mạnh axit nồng độ cao Ngoài ra, điều khác biệt hẳn so với trình sufat sản phẩm trình xuất nhiều hợp chất đa chức chứa nhóm nhƣ -CHO, -COOH, -OH sản phẩm trình oxy hóa sâu làm vỡ vòng terpen chất có mặt dầu thông Những hợp chất phân cực nhƣng độ phân cực thấp hẳn so với sản phẩm dạng sunfat dạng sunfo bị phá vòng nên khả hòa tan dầu mỡ vải sợi thấp, lợi cho trình tẩy rửa Nhƣ chất HĐBM tổng hợp cách sunfat hóa dầu thông với H2SO4 70% có giữ đƣợc cấu trúc vòng terpen tƣơng đồng với cấu trúc dầu mỡ bám vải sợi lại đƣợc cộng thêm nhóm sunfat nên có khả tẩy dầu mỡ cao Hơn nữa, việc lựa chọn axit sunfuric nồng độ 70%, nhiệt độ phản ứng 300C, hàm lƣợng axit 9ml, thời gian phản ứng để thực phản ứng sunfat hóa dầu thông nhằm tổng hợp chất HĐBM hợp lý độ chuyển hóa tạo sản phẩm lớn , đồng thời HTTS cao (88,2%), điều kiện tiến hành phản ứng nhẹ nhàng, êm dịu Trên sở phân tích phổ IR, GC-MS biện luận đề xuất sơ đồ tạo sản phẩm sunfat hóa trình hình 3.17 nhƣ sau: Footer Page 70 of 166 69 HeaderĐồ Page of 166 án tốt71 nghiệp CH3 CH3 C C CH3 HC H3C SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 CH C H2SO4 H2C CH3 HC 30oC CH2 O H3C SO3H CH2 C H2C CH2 CH CH a - pinen CH2 CH3 C C CH3 HC H3C CH C H2SO4 H2C CH3 HC 30oC CH2 O H3C SO3H CH2 C H2C CH2 CH CH ß - pinen Phản ứng phụ HC H3C CH2 CH3 C C CH3 CH C H2C H2O OH H2C CH2 H2C CH2 H2SO4 CH2 CH CH H3C C OH CH3 Hình 3.16: Sơ đồ tạo sản phẩm trình sunfat hóa dầu thông axit H2SO4 nồng độ 70% 3.3 Chế tạo chất tẩy rửa từ dầu thông Sunfat hóa Sau khảo sát, tìm đƣợc thông số điều kiện tối ƣu để có đƣợc dầu thông biến tính có hoạt tính tẩy tốt nhất, ta tiến hành pha chế chất tẩy rửa từ dầu thông biến tính sulfat hóa cách thêm vào số chất nhƣ axit oleic, LAS, TEA, glyxerin…và khảo sát ảnh hƣởng loại chất đến hoạt tính tẩy 3.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất tẩy rửa a Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng LAS đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng sunfat hóa Để khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng LAS đến HTTS, tiến hành thí nghiệm với thay đổi hàm lƣợng LAS dầu thông biến tính, cố định hàm lƣợng axit oleic, kết đƣợc cho bảng sau: Footer Page 71 of 166 70 HeaderĐồ Page of 166 án tốt72 nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 Bảng 3.8: Ảnh hƣởng hàm lƣợng LAS đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng sunfat hóa Thành phần CTR (%) STT HTTS DTBT Axit oleic LAS (%kl) (%kl) (%kl) S19 96 90,4 S20 95 91,9 S21 94 3 94,5 S22 93 93,7 S23 92 92,5 (%) Chỉ số HLB 14.82 15.1 Từ số liệu ta có đồ thị phụ thuộc khả tẩy vải LAS 95 94.5 Hoạt tính tẩy sach, % 94 93.7 93 92.5 92 91.9 91 90.4 90 89 88 Hàm lượng LAS,% Hình 3.17: Ảnh hƣởng hàm luợng LAS đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng sunfat hóa Từ đồ thị hình 3.17, ta thấy hàm lƣợng LAS thay đổi HTTS thay đổi theo, hàm lƣợng LAS 3% HTTS tăng cao 94,5% Điều phản ánh rõ vai trò chất HĐBM thành phần CTR: có khả trợ giúp tẩy rửa chất dầu mỡ khỏi bề mặt vải tốt (hấp phụ chọn lọc), hoà tan nƣớc kể nƣớc cứng, đồng thời có khả chống vết bẩn tái bám trở lại LAS có khả phân huỷ sinh học cao, thấm ƣớt tốt có đặc tính tạo bọt mong muốn Tiếp tục tăng hàm Footer Page 72 of 166 71 HeaderĐồ Page of 166 án tốt73 nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 lƣợng LAS lên HTTS bắt đầu giảm, giả thiết rằng, hàm lƣợng LAS cao dẫn đến tạo bọt nhiều làm giảm khả tẩy sạch, đồng thời làm giảm nồng độ chất khác, mà chất tham gia vào trình tẩy rửa b Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng axit oleic đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng sunfat hóa Để khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng axit oleic đến HTTS tiến hành thí nghiệm với thay đổi hàm lƣợng axit oleic dầu thông biến tính, cố định hàm lƣợng LAS 3%; Từ số liệu cho bảng 3.9 ta xây dựng đồ thị mối quan hệ ảnh hƣởng axit oleic HTTS Trên hình 3.18 nhận thấy rằng, tăng hàm lƣợng axit oleic, HTTS tăng đạt cực đại 95,0%, lƣợng axit oleic 4% Bảng 3.9: Ảnh hƣởng hàm lƣợng axit oleic đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng sunfat hóa Thành phầnCTR (%) STT HTTS DTBT LAS Axit oleic (%kl) (%kl) (%kl) S24 96 89,5 S25 95 91,2 S26 94 3 94,5 S27 93 95,0 S28 92 93,1 (%) Chỉ số HLB 14.84 15.12 Axit oleic vừa đóng vai trò chất xây dựng, vừa đóng vai trò phụ gia chống tái bám Hàm lƣợng axit oleic cao thành phần chất tẩy rửa lại cho HTTS cao giải thích chất HĐBM thu đƣợc từ trình sulfat hóa dầu thông dạng anion, hoạt tính tẩy rửa giảm nhiều có mặt ion nƣớc cứng CTR cần có hàm lƣợng chất xây dựng đủ để chống lại tác động ion Footer Page 73 of 166 72 HeaderĐồ Page of 166 án tốt74 nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 96 Hoạt tính tẩy sạch, % 95 95 94.5 94 93.1 93 92 91.2 91 90 89.5 89 88 87 86 Hàm lượng axit oleic,% Hình 3.18: Ảnh hƣởng hàm lƣợng axit oleic đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng sunfat hóa c Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng glyxerin đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng sunfat hóa Với mục đích tăng hiệu CTR nhƣ giảm ăn mòn bề mặt vải sợi (vải không bị xơ cứng sau tẩy), làm mềm vải pha thêm glyxerin vào thành phần chất tẩy rửa Để khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng glyxerin đến hoạt tính chất tẩy rửa, tiến hành cố định tỷ lệ lƣợng dầu thông biến tính, LAS axit oleic, thay đổi thành phần glyxerin, kết thu đƣợc nhƣ sau: Bảng 3.10: Ảnh hƣởng hàm lƣợng glyxerin đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng sunfat hóa STT HTTS Glyxerin (% kl ) (%) S29 0,3 95,1 S30 0,5 95,9 S31 95,3 S32 1,5 94,8 Chỉ số HLB 15.13 14.8 Từ bảng số liệu ta xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ hàm lƣợng glyxerin HTTS Footer Page 74 of 166 73 HeaderĐồ Page of 166 án tốt75 nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 96 95.9 Hoạt tính tẩy sạch,% 95.8 95.6 95.4 95.2 95 95.3 95.1 94.8 94.8 94.6 94.4 94.2 0.3 0.5 1.5 Hàm lượng glyxerin,% Hình 3.19: Ảnh hƣởng hàm luợng glyxerin đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng sunfat hóa Qua đồ thị (hình 3.42) ta thấy lƣợng glyxerin tối ƣu 0,5% cho khả tẩy lớn 95,9% Khi tiếp tục tăng lƣợng glyxerin HTTS giảm xuống, nguyên nhân hàm lƣợng glyxerin lớn làm độ nhớt tăng, SCBM tăng nên khả tẩy rửa giảm d Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng TEA đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng sunfat hóa Để khảo sát ảnh hƣởng kiềm hữu TEA, tiến hành cố định tỷ lệ khối lƣợng DTBT, LAS, axit oleic glyxerin, thay đổi thành phần TEA, thu đƣợc kết nhƣ sau: Bảng 3.11: Ảnh hƣởng hàm lƣợng TEA đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng sunfat hóa HTTS Chỉ số STT Mẫu TEA (% kl ) S33 S33 0,5 96,2 15,13 S34 S34 96.8 15,15 S35 S35 1,5 95,7 15,12 Footer Page 75 of 166 74 (%) HLB HeaderĐồ Page of 166 án tốt76 nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 Từ bảng số liệu ta xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ hàm lƣợng TEA HTTS 97 Hoạt tính tẩy sach, % 96.8 96.8 96.6 96.4 96.2 96.2 96 95.8 95.7 95.6 95.4 95.2 95 0.5 1.5 Hàm lượng TEA,% Hình 3.20: Ảnh hƣởng hàm luợng TEA đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng sunfat hóa Qua đồ thị ta thấy lƣợng TEA tối ƣu 1% cho HTTS tốt 96,8% TEA có vai trò đƣa pH môi trƣờng trung tính 3.3.2 Thành phần chất tẩy rửa từ dầu thông sunfat hóa Sau nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng tới hoạt tính tẩy rửa chất tẩy rửa vải sợi, tìm đƣợc công thức pha chế CTR từ dầu thông sunfat hóa với HTTS đạt 98,6% với thành phần khối lƣợng nhƣ sau: - Dầu thông sunfat hóa: 91,5% - LAS: 3% - Axít olêic: 4% - Glyxerin: 0,5% - TEA: 1% Vai trò phụ gia - Axit oleic: vừa đóng vai trò chất xây dựng, vừa đóng vai trò phụ gia chống tái bám Hàm lƣợng axit oleic cao thành phần chất tẩy rửa lại cho hoạt tính tẩy rửa cao giải thích chất hoạt động bề mặt thu đƣợc từ trình sunfat hóa dầu thông dạng anion, hoạt tính tẩy rửa giảm nhiều có mặt ion nƣớc cứng chất tẩy rửa cần có hàm lƣợng chất xây dựng đủ để chống lại tác động ion Footer Page 76 of 166 75 HeaderĐồ Page of 166 án tốt77 nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 Tuy nhiên, hàm lƣợng axit oleic vƣợt mức độ định độ vải lại giảm, điều giải thích bám axit oleic bề mặt vải làm cho vải bị vàng - TEA (trietylamin):Để đảm bảo cho trình giặt tẩy nhƣ ăn mòn tồn trữ pH chất tẩy rửa cần đƣa môi trƣờng trung tính Do có axit oleic thành phần nên pH 7 ảnh hƣởng đến hoạt tính tẩy TEA có độ nhớt cao làm tăng sức căng bề mặt chất tẩy rửa - LAS: chất hoạt động bề mặt, có khả tẩy rửa chất dầu mỡ khỏi bề mặt vải tốt (hấp phụ chọn lọc), hoà tan nƣớc kể nƣớc cứng, đồng thời có khả chống vết bẩn tái bám trở lại LAS có khả phân huỷ sinh học cao, thấm ƣớt tốt có đặc tính tạo bọt mong muốn Vì LAS thành phần quan trọng việc tăng hoạt tính tẩy vải Nếu hàm lƣợng LAS lớn 1,5% khối lƣợng hoạt tính tẩy giảm tạo bọt nhiều, mặt khác hàm lƣợng LAS tăng có nghĩa phải giảm lƣợng dầu thông sunfat hóa, cấu tử quan trọng có hoạt tính tẩy cao - Nhiệt độ: Hoạt tính tẩy chất tẩy rửa đạt tối ƣu 40oC Khi nhiệt độ tăng lên 45oC hoạt tính tẩy hầu nhƣ không thay đổi, nhiên trình diễn nhiệt độ cao làm cho sợi vải nhanh bị lão hoá Tiếp tục tăng nhiệt độ hoạt tính tẩy lại giảm, điều giải thích nhiệt độ tăng cao làm tăng động hạt bẩn, giảm dộ nhớt dung dịch làm tăng khả tái bám - Thời gian ngâm mẫu: Tăng thời gian ngâm mẫu độ trắng vải tăng lên Nhƣng ngâm mẫu lâu độ trắng vải lại giảm Vì thời gian ngâm mẫu lâu chất bẩn bám trở lại bề mặt vải, nói cách khác, khả chống tái bám chất tẩy rửa không tác dụng Do đó, thời gian ngâm mẫu hợp lý 40 phút Footer Page 77 of 166 76 HeaderĐồ Page of 166 án tốt78 nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 Từ thành phần phụ gia nhiệt độ ngâm mẫu, thời gian ngâm mẫu nhƣ ta pha chế đƣợc chất tẩy rửa có hoạt tính tẩy cao nhất.Dƣới bảng so sánh hợt tính tẩy số HLB dầu thông chƣa biến tính, dầu thông sunfat hóa chất tẩy rửa từ dầu thông sunfat hóa: Bảng 3.12:So sánh HTTS số HLB CTR từ dầu thông sunfat hóa TT Sản phẩm HTTS, % Chỉ số HLB Dầu thông chƣa biến tính 35,6 8,6 Dầu thông sunfat hóa 88,2 14,8 CTR từ dầu thông sunfat hóa 98,6 15,15 Chỉ số HLB có liên quan đến HTTS tính chất nhũ hóa hòa tan Kết bảng 3.12 cho thấy rõ điều này, HHTS CTR từ dầu thông sunfat hóa đạt gần 100% (98,6%) HLB đạt giá trị cao Bảng 3.13: Một số thông số hoá lý chất tẩy rửa từ dầu thông sunfat hóa Mẫu S34 Tỷ SCBM trọng (mN/m) 0,9989 11,66 Footer Page 78 of 166 pH 7,1 Độ nhớt (cSt) 2,513 77 Màu sắc Vàng chanh Độ tan nước Hoàn toàn HeaderĐồ Page of 166 án tốt79 nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 KẾT LUẬN Trên em trình bày đồ án “Nghiên cứu thành phần cấu trúc sản phẩm Sunfat hóa dầu thông tổng hợp chất tẩy rửa vải sợi” Qua trình thực đồ án rút đƣợc số kết sau: Tổng hợp đƣợc chất hoạt động bề mặt từ dầu thông theo phƣơng pháp sunfat hóa đạt hoạt tính tẩy 88,2% Tác nhân sunfat hóa axit H2SO4 70%, nhiệt độ phản ứng 30oC, thời gian phản ứng 5h Nghiên cứu xác định cấu trúc sản phẩm dầu thông sunfat hóa Qua phổ IR GC-MS xác định đƣợc sản phẩm có nhiều sản phẩm sunfat hóa sunfo hóa giữ đƣợc cấu trúc vòng tecpen tƣơng đồng với dầu mỡ nên khă tẩy dầu mỡ cao, nhiên sản phẩm sunfat có hàm lƣợng cao xảy điều kiện nhẹ nhàng Đồng thời xác điinhj đƣojc với nồng độ axit 70% hàm lƣợng sản phẩm sunfat hóa cao nhất, nồng độ axit 85% xuất sản phẩm phá vòng tecpen Chế tạo đƣợc chất tẩy rửa đạt hoạt tính tẩy 98,6% với thành phần gồm : Dầu thông sunfat hóa (91,5%), LAS (3%), Axít olêic (4%), Glyxerin (0,5%), TEA (1%) Footer Page 79 of 166 78 HeaderĐồ Page of 166 án tốt80 nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Nguyễn Quốc Tín, Đỗ Phổ Xà phòng chất tẩy giặt tổng hợp Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật.1984 Đinh Thị Ngọ, Ngô Quốc Tuấn, Nguyễn Khánh Diệu Hồng Tổng hợp chất tẩy rửa cặn dầu sở dầu thông Tạp chí Hoá Học Ứng Dụng Số 11/2004 Bách khoa toàn thƣ Việt Nam, http//dictionary.bktt.gov.vn Đinh Thị Ngọ, Ngô Quốc Tuấn, Nguyễn Khánh Diệu Hồng Tổng hợp chất tẩy rửa vải sợi từ sunfat hóa Tạp chí Hoá Học Ứng Dụng Số 11/ 2006 Ngô Quốc Tuấn Luận văn tiến sĩ hoá học: Nghiên cứu biến tính dầu thông tạo nguyên liệu tốt để chế tạo chất tẩy rửa cặn dầu Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2007 Lê Đình Mãi Vấn đề tinh dầu, hƣơng liệu triển vọng Việt Nam Tổng luận phân tích Viện Khoa Học Việt Nam Trung Tâm Thông Tin Tƣ Liệu 1990 Văn Đình Đệ, Trịnh Thanh Đoan, Dƣơng Văn Tuệ, Nguyễn Thị Nguyệt, Nguyễn Đăng Quang, Nguyễn Thị Thanh, Hồ Công Xinh, chủ biên Hoàng Trọng Yêm Hoá học hữu cơ, tập Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội 2002 Đinh Thị Ngọ, Ngô Quốc Tuấn, Nguyễn Khánh Diệu Hồng Nghiên cứu biến tính dầu thông tạo nguyên liệu tốt để chế tạo chất tẩy rửa cặn dầu BK.Tạp chí Hoá Học Ứng Dụng Số 7/2004 Cao Hữu Trƣợng Công nghệ hoá học sợi dệt Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật.1994 10 Trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Khoa Công Nghệ Hóa Học, Bộ Môn Công Nghệ Hữu Cơ- Hóa Dầu 1999, Giáo trình thí nghiệm dầu mỏ 11 Đậu Anh Dũng, Nguyễn Khánh Diệu Hồng, Đinh Thị Ngọ Nghiên cứu tính chất hoá lý vải pha chế nhiễm bẩn dầu mỡ loại vải Tạp chí Khoa Học Ứng Dụng, số 4/2009 Footer Page 80 of 166 79 HeaderĐồ Page of 166 án tốt81 nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 12 Đinh Tuyết Mai, Thí nghiệm nấu tẩy- Nhuộm- In hoa loại vải sợi Bộ Môn Dệt May- Trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội- 1984 TÀI LIỆU TIẾNG ANH 13 Ullman’s Encyclopedia of industrial Chemistry Vol 14 Wadood Hamad Cellulosic Materials: Fiber, Networks and composites 1998 15 Handbook of Fiber science and technology ( II ): Chemical processing of fiber ang fabrics- Fundamentals and prepuration, edit by Menachem Lewin and Jack Preston 16 J R Fryer (1978), Molecular Images of the Hydrocacbon C22H12 – Anthanthrene, Acta Cryst, A34, 603-607 17 Freedman, B., E H Pryde, and T L Mounts (1984), Variables affecting the yields of fatty esters from transesterified vegetable oils, JAOCS 61(10):, 1638-1643 18 Claude boullon (1996), Shampoos, Clinics in Dermatology l, 14:113-121 19 A A Saafan and A M Habib (1988-1989), Pore structure of modified cotton and its effects on fiber reactive dyeing properties, Colloids and Surfaces, Volume 34, Issue 1, Pages 75-80 20 Samia A Helmy (1993), Studies on the alkaline degradation of cellulose: Part II effect of the supermolecular structure of the pulp, Polymer Degradation and Stability, Volume 39, Issue 2, Pages 159-162 21 A S Bashar, Mubarak A Khan, K M Idriss Alit (September 1996), UV – cured films of epoxy, polyester and urethane oligomers and their applications on hessian cloth (jute), Radiation Physics and Chemistry, Volume 48, Issue 3, Pages 349354 22 Martha L Tale, Yashavanth K Kamath, Sheldon P Wesson, Sigrid B Ruetsch (1996) , Surface Energetics of Nylon 66 Fibers, Journal of Colloid and Interface Science 177, 579–588 23 International Standard ISO 105-J02 (1997) , Textiles-Tests for colour fastness-Part J02: Instrumental assessment of relative whiteness, 2nd Footer Page 81 of 166 80 HeaderĐồ Page of 166 án tốt82 nghiệp 24 Masahito Yoshikawa, SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 Paul Wagner, Mark Lovallo (1998), Synthesis, Characterization, and Structure Solution of CIT-5, a New, High-Silica, ExtraLarge-Pore Molecular Sieve, J Phys Chem, (102), pp.7139-7147 25 Nguyen X Thanh, M Hsieh, R.P Philp (1999), Waxes and asphaltenes in crude oils, Organic Geochemistry 30, 119-132 26 M.K Patel , A Theiß , E Worrell (1999), Surfactant production and use in Germany: resource requirements and CO2 emissions, Resources, Conservation and Recycling 25, 61–78 27 Shu-Hui Chen, Kwan-Cheng Chen, Hsiang-Mei Lien (1999), Determination of fatty acids in vegetable oil by reversed-phase liquid chromatography with fluorescence detection, Journal of Chromatography A, 849, 357–369 28 Ganapati D.Yadav, Jayesh J (1999) Nair, Sulfated zirconia and its modified versions as promising catalysts for industrial processes, Microporous and Mesoporous Materials 33, 1-48 29 V Pârvulescu, S Coman, P Grange, V.I Pârvulescu (1999), Preparation and characterization of sulfated zirconia catalysts obtained via various procedures Applied Catalysis A: General 176, 27-43 30 Motson, H.R (1999), Nonionic surfactants: Achieving the balance between performance and environmental properties, In: Industrial Applications of Surfactants IV, Karsoa, D.R., ed., The Royal Society of Chemistry, Cambridge Footer Page 82 of 166 81 ... sánh khả tẩy rửa dầu thông sunfat hóa dầu thông chƣa biến tính…………………………………………………………………… ………………… 3.2 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ THÀNH PHẦN SẢN PHẨM………………… 3.3 CHẾ TẠO CTR TỪ DẦU THÔNG SUNFAT HOÁ……………………... 1.3.1 Dầu thông nguyên liệu – thành phần tính chất………….……………….37 a Thành phần dầu thông …………………………………………… b Tính chất dầu thông ………………………………………………… 1.3.2 Các phƣơng pháp biến tính dầu thông ... QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………………………… 3.1 TỔNG HỢP CHẤT HĐBM BẰNG PHƢƠNG PHÁP SUNFAT HOÁ DẦU THÔNG 3.1.1 Xác định thành phần dầu thông nguyên liệu………………………………… 3.1.2 Tổng hợp chất HĐBM phƣơng pháp sunfat