Tìm hiểu về chất hoạt động bề mặt anion dạng cacboxylat

Chất hoạt động bề mặt được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:  Trong công nghiệp dệt nhuộm: Chất làm mềm cho vải sợi, chất trợ nhuộm  Trong công nghiệp thực phẩm: Chất nhũ hoá ch

Lời cảm ơn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ

Ti u lu n: ểu luận: ận: “Tìm hi u v ch t ho t ểu về chất hoạt động bề mặt anion dạng ề chất hoạt động bề mặt anion dạng ất hoạt động bề mặt anion dạng ạt động bề mặt anion dạng động bề mặt anion dạng ng b m t anion d ng ề chất hoạt động bề mặt anion dạng ặt anion dạng ạt động bề mặt anion dạng

cacboxylat”.

Giáo viên: Ths Nguy n Minh Vi tễn Minh Việt ệt

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hộ trợ, giúp đỡ

dù ít dù nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường Đại học công nghiệp Hà Nội đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình, và bạn bè

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý thầy cô ở khoa Công nghệ hoá - trường Đại học công nghiệp Hà Nội đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường Và đặc biệt trong học

kỳ này, Khoa đã tổ chức cho chúng em với môn học mà theo em là rất hữu ích đối với sinh

viên ngành công nghệ hoá Đó là môn học: “Công nghệ chất hoạt động bề mặt”

Em xin chân thành cảm ơn Ths.Nguyễn Minh Việt đã tận tâm dành thời gian hướng dẫn cho chúng em từng buổi học trên lớp, cũng như những buổi nói chuyện, thảo luận về đề bài

tiểu luận: “Tìm hiểu về chất hoạt động bề mặt anion dạng Cacboxylat” Nếu không có

những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy thì bài thu hoạch này của em và các bạn rất khó có thể hoàn thiện được Một lần nữa, thay mặt các bạn em xin chân thành cảm ơn thầy

Đề tài thu hoạch của bọn em được thực hiện trong khoảng thời gian gần 3 tháng Bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực trong nghiên cứu khoa học, kiến thức của bọn em còn nhiều hạn chế và thiếu sót là điều chắc chắn, em và các bạn rất mong nhận được những

ý kiến đóng góp của quý Thầy Cô và các bạn học cùng lớp, cùng ngành để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn

Sau cùng , em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Công nghệ hoá và thầy giáo Ths.Nguyễn Minh Việt thật dồi dào sức khoẻ, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau

Trân trọng

Lời nói đầu

Con người chúng ta luôn đam mê theo đuổi hoàn mỹ cũng chính vì lẽ đó mà xã hội loài

ta trở thành một cường quốc trên thế giới thì công nghiệp đang được chú trọng và đẩy mạnh phát triển Chính vì lẽ đó mà công nghiệp chất tẩy rửa cũng bắt đẩu hình thành và hiện đại hoá từ thủ công nhỏ lẻ phát triển nên những quy mô lớn Bởi chất tẩy rửa trở thành một nhu yếu phẩm không thiếu đối với con người Ở bất kỳ đâu ai ai cũng sử dụng những sản phẩm như: sữa tắm, dầu gội , xà bông, kem đánh răng… Ngành công nghiệp này đặt trên việc sử dụng và phát triển các chất hoạt động bề mặt và phụ gia cho chất hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:

 Trong công nghiệp dệt nhuộm: Chất làm mềm cho vải sợi, chất trợ nhuộm

 Trong công nghiệp thực phẩm: Chất nhũ hoá cho bánh kẹo, bơ sữa và đồ hộp

 Trong công nghiệp mỹ phẩm: Chất tẩy rửa, nhũ hoá, chất tạo bọt

 Trong ngành in: Chất trợ ngấm và phân tán mực in

 Trong nông nghiệp: Chất để gia công thuốc bảo vệ thực vật

 Trong xây dựng: Dùng để nhũ hoá nhựa đường, tăng cường độ đóng rắn của bê tông

 Trong dầu khí: Chất nhũ hoá dung dịch khoan

 Trong công nghiệp khoáng sản: Làm thuốc tuyển nổi, chất nhũ hoá, chất tạo bọt để làm giàu khoáng sản

Chất hoạt động bề mặt còn được phân loại dựa theo cấu tạo hoá học: không sinh ion, CHĐBM anion, CHĐBM cation, lưỡng tính Ở đây do khuôn khổ của bài tiều luận bọn em

xin phép trình bày về chất hoạt động bề mặt anion dạng cacboxylat.

1 CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ANION.

1.1 Định nghĩa.

Chất hoạt động bề mặt là các chất có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của

chất lỏng Phân tử chất hoạt động bề mặt gồm hai phần: Đầu kỵ nước (Hydrophop) và đầu

ưa nước (Hydrophyl) Và tính chất của chất hoạt động bề mặt phụ thuộc vào hai đầu này Đầu kỵ nước phải đủ dài, mạch Carbon từ 8 – 21, ankyl thuộc mạch ankal, anken mạch thẳng hay có gắn vòng xyclo hoặc vòng Benzene…

Đầu ưa nước phải là một nhóm phân cực mạnh như cacboxyl (COO-), Hydroxyl (-OH), amin (-NH2), sulfat (-OSO3)…

Chất hoạt động bề mặt anion là chất hoạt động bề mặt khi hoà tan vào nước sinh

ra ion hoạt động bề mặt âm, chiếm phần lớn kích thước toàn bộ phân tử hay chính là mạch Hydrocacbon khá dài, và ion thứ hai không có tính hoạt động bề mặt Đó là chất hoạt động

bề mặt anion

1.2 Sự hình thành Micelle:

Các cấu tử của chất hoạt động bề mặt gồm một phần kỵ nước và một phần ưa nước Micell được hình thành khi ở một nồng độ nhất định, các phân tử chất hoạt động bề mặt tập hợp với nhau, đầu ưa nước được bao quanh bởi các phân tử nước sẽ hướng ra ngoài

và đầu kỵ nước tụ vào bên trong hình thành các Micell có dạng hình cầu, hình trụ hay màng

Nồng độ phù hợp với việc hình các Micell được gọi là nồng độ Micell tới hạn (CMC)

Hình 1 Những hình ảnh về Micell hình cầu

Đối với một hợp chất hữu cơ thực tế không tan trong nước nhưng lại hoà tan trong Micell của các chất hoạt động bề mặt hay gọi là sự hoà tan hoá Như vậy chất hoạt động bề mặt là chất trung gian hoà tan giữa chất hữu cơ và nước

Các Micell hỗn hợp hình thành khi các chất hữu cơ bị hoà tan vào trong Micell và được chia làm ba loại: phân tử không cực, phân tử bán cực và phân tử có cực

Sự hoà tan chất hữu cơ của các Micell phụ thuộc vào số lượng và kích thước của các Micell Số lượng các Micell càng nhiều, độ hoà tan càng tốt, kích thước Micell càng lớn, độ hoà tan của các chất hữu cơ càng dễ dàng

2 CÁC TÍCH CHẤT CƠ BẢN.

2.1 Tính thấm ướt:

Tính thấm ướt tạo điều kiện để vật cần giặt rửa, các vết bẩn tiếp xúc với nước một cách dễ dàng nên đóng một vai trò rất quan trọng

Vải sợi có khả năng thấm ướt dễ dàng nhưng nước khó thấm sâu vào bên trong cấu trúc vì sức căng bề mặt rất lớn, nhất là khi vải sợi bị dây bẩn bằng dầu mỡ Vì thế, dùng xà phòng để làm giảm sức căng bề mặt của nước và của vải sợi – nước

2.2 Khả năng tạo bọt:

2.2.1 Giới thiệu về bọt:

Bọt là hệ phân tán Khí/lỏng hay khí/rắn mà pha khí chiếm thể tích lớn, chứa tác nhân

ổn định

Bọt không có dạng hình cầu mà là đa diện

Bọt có hai dạng là ổn định và không ổn định

Chất lỏng nguyên chất không có khả năng tạo bọt

Bọt được hình thành do sự phân tán khí trong môi trường lỏng Hiện tượng này làm cho bề mặt dung dịch chất tẩy rửa tăng lên

2.2.2 Độ bền vững của tập hợp bọt:

Do sự chảy của màng chất lỏng dưới tác dụng của trọng lực

Phụ thuộc vào tính chất của màng bao quanh

Bản chất và hàm lượng chất tạo bọt

Chất hoạt động bề mặt có gốc Hidrocacbon trung bình và dung dịch có nồng độ trung bình

Ngoải ra, còn nhiệt độ, độ nhớt…

Nói chung khả năng tạo bọt và độ bền bọt phụ thuộc vào cấu tạo của chính chất đó, nồng độ, nhiệt độ của dung dịch, độ PH và hàm lượng ion Ca2+, Mg2+ trong dung dịch chất tẩy rửa

2.3 Khả năng hoà tan:

Tính hoà tan phụ thuộc vào các yếu tố:

 Bản chất và vị trí của nhóm ưa nước: Nhóm ưa nước ở đầu mạch dễ hoà tan hơn nhóm ở giữa mạch

 Nhiệt độ: Trong đa số trường hợp nhiệt độ không những làm tăng tốc độ hoà tan mà còn làm tăng độ hòa tan của dược chất trong dung môi(ví dụ: nitrat bạc AgNO3 có nồng độ bão hoà trong nước ở 30°C là 74% nhưng ở 100°C là 90%) Tuy nhiên không thể tăng độ hoà tan bằng cách tăng nhiệt độ khi hợp chất tan là các chất dễ bay hơi hay không bền với nhiệt (natri pyrosulfit

Na2S2O4 ở 20°C tan tới 25,4% nhưng ở 100°C thì bị phân huỷ

Bản chất của ion kim loại: Với ion Na+, Ka+ dễ hoà tan hơn các ion Ca2+, Mg2+…

nhiều nhóm thân nước hòa tan nhiều trong dung môi phân cực Những chất kỵ nước hòa tan trong những dung môi không phân cực

trình hòa tan

bằng những cơ chế khác nhau Thí dụ: natri salicylat và natri benzoat giúp cafein hòa tan dễ dàng trong nước Iodin khó tan trong nước nhưng tan nhiều trong dung dịch Kali iodid

 Ngoài ra còn có các yếu tố khác như: khuấy trộn, siêu âm làm tăng độ hòa tan; pH làm tăng độ hoà tan…

2.4 Khả năng hoạt động bề mặt:

Nước có sức căng bề mặt lớn Khi hoà tan xà phòng vào nước, sức căng bề mặt của nước giảm Một lớp hấp thụ định hướng hình thành trên bề mặt nhóm ưa nước hướng vào nước, nhóm kỵ nước hướng ra ngoài Nhờ có lớp hấp thụ đó mà sức căng bề mặt nước giảm

vì bề mặt nước – không khí được thay bằng kỵ nước – không khí ( giữa các pha)

Khả năng hoạt động bề mặt

2.5 Khả năng nhũ hoá:

Nhũ tương là hệ phân tán không bền vững nên muốn thu được hệ bền vững ta phải cho thêm chất nhũ hoá

Xà phòng thường được dùng làm chất ổn định nhũ tương Tác dụng của chúng là làm giảm sức căng bề mặt của hai hướng dầu - nước Sau đó, làm cho hệ nhũ tương dễ dàng ổn định

Chất hoạt động bề mặt đóng vai trò là một chất nhũ hoá làm giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ và từ đó duy trì được sự ổn định cấu trúc của hệ nhũ tương Trong cấu trúc phân tử của nó có cả phần háo nước và phần háo béo

Chất nhũ hoá được sử dụng nhằm tạo suổn định của hệ keo phân tán trong pha liên tục

Đa số chúng là este của axit và rượu

R – OH + CH3 – (CH2)n – COOH  CH3 – (CH2)n – COO – R + H2O

R: Alcohol chain

n: Fatty acid chain Carbons number

2.6 Điểm Craft:

Khả năng hoà tan chất của các chất hoạt động bề mặt anion tăng lên theo nhiệt độ Khả năng hoà tan này tăng trưởng đột ngột khi tác nhân bề mặt hoà tan đủ để tạo thành Micell Điểm Craft là điểm mà tại nhiệt độ đó các Micell có thể hoà tan được

2.7 HLB ( Tính ưa nước – tính ưa dầu – tính cân bằng):

HLB là một đơn vị đo lường lưỡng tính đối cực của phân tử Các chất hoạt động bề mặt

được đánh giá tính chất thông qua một số chỉ số được gọi là Cân bằng ưa nước – ưa béo

các giá trị cho các vùng của phân tử như đã được mô tả bởi Grifin trong năm 1949 và 1954 Các phương pháp khác cũng được đưa ra nhất là vào năm 1957 bởi Davies

Phương pháp của Grifin:

Với: Mh là khối lượng phân tử của thành phần ưa nước của phân tử và M là khối lượng phân tử của toàn bộ phân tử, đưa ra kết quả trong dải từ 0-20 Giá trị HLB = 0 tương ứng với

1 phân tử ưa béo hoàn toàn Và giá trị HLB = 20 tương ứng với 1 phân tử ưa nước hoàn toàn Giá trị HLB có thể được sử dụng để tiên đoán các tính chất hoạt động bề mặt của 1 phân tử: HLB < 10 : Có thể hòa tan béo (không thể hòa tan nước) HLB > 10 : Có thể hòa tan nước (không thể hòa tan béo) Giá trị HLB từ 4-8 chỉ ra một tác nhân pha bọt Giá trị HLB từ 7-11 chỉ ra một chất nhũ hóa hệ nước trong dầu (W/O) Giá trị HLB từ 12-16 chỉ ra một chất nhũ hóa hệ dầu trong nước (O/W) Giá trị LB từ 11-14 chỉ ra một tác nhân thấm ướt Giá trị HLB

từ 12-15 chỉ ra một tác nhân tẩy rửa Giá trị HLB từ 16-20 chỉ ra một tác chất gây hòa tan hay hydrotrope (hợp chất mà hòa tan các hợp chất kỵ nước vào trong dung dịch nước)

Phương pháp của Davies vào năm 1957, Davies giới thiệu một phương pháp dựa trên cơ

sở tính toán giá trị trên các nhóm của phân tử Phương pháp này làm như sau: HLB = 7 + m*Hh – n*HI

Với: m là số các nhóm ưa nước trong phân tử

Hh là giá trị của các nhóm ưa nước

n là số nhóm ưa béo trong phân tử

HI là giá trị của các nhóm ưa béo

Nói chung, giá trị HLB có thể xét như sau:

1 – 4 không phân tán trong nước

3 – 6 ít phân tán

8 – 10 phân tán đục nhưng ổn định

13 dung dịch trong

Bạn Nguyễn Thị Thêu làm 3 Phân loại CHĐBM anion dạng cacboxylat ( 4 trang –

có thể chèn thêm hình ảnh)

Bạn Nguyễn Thị Thuý Hằng làm 4 Ứng dụng của CHĐBM anion dạng cacboxylat

(4 trang – có thể chèn hình ảnh)

Bạn Trần Thị Diệu Linh làm 5 Một số CHĐBM anion dạng cacboxylat tiêu biểu và viết phần 6 Kết luận (4 trang – có thể chèn hình ảnh).

Chỉ là ý kiến sơ đẳng của tớ Có thể nêu lên ý kiến của các bạn miễn có cho bài tiểu luận hay hơn

Thân!