Đang tải... (xem toàn văn)
Chế tạo vật liệu sợi Nano Cacbon bằng phương pháp kết tinh hoá học từ pha hơi CVD Chế tạo vật liệu sợi Nano Cacbon bằng phương pháp kết tinh hoá học từ pha hơi CVD Chế tạo vật liệu sợi Nano Cacbon bằng phương pháp kết tinh hoá học từ pha hơi CVD luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp
Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TrƯờng đại học bách khoa hµ néi Luận văn thạc sĩ khoa học Nghiên cứu trình tạo nhũ cho chất tẩy rửa cặn xăng dầu Ngành: công nghệ hữu cơ- hoá dầu Mà số: Nguyễn mạnh hà Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Phạm văn Thiêm Hà nội 2005 -1- danh mục chữ viết tắt HĐBM : Hoạt động bề mặt CTR : ChÊt tÈy rưa DSBT : DÇu së biÕn tÝnh GC- MS : Phương pháp phân tích sắc ký khí kÕt hỵp khèi phỉ APG : Polyankyl Glucozit NI : Không ion CMC : Nồng độ mixen tới hạn DO : Dầu Diezel Nguyến Mạnh Hà Khóa CH 2003-2005 ngành Hữu cơ- Hóa dầu -2- Lời nói đầu Trong trình tồn chứa, vận chuyển chế biến dầu mỏ tạo thành lượng lớn cặn dầu Sự hình thành cặn dầu bồn bể chứa làm đau đầu nhà kinh doanh, chúng đóng thành cặn rắn dày bồn bể chứa làm ảnh hưởng đến khả làm việc loại bồn bể chứa, mà vấn đề vệ sinh súc rửa chúng lại không đơn giản chút Việc sử dụng biện pháp thủ công nạo vét, hay dùng chất tẩy rửa thông thường xem không khả quan thời gian tiÕn hµnh vƯ sinh sóc rưa kÐo dµi mµ hiệu lại không cao Do việc nghiên cứu tìm kiếm chất tẩy rửa chuyên dụng cho vết bẩn cặn xăng dầu vấn đề hÕt søc bøc xóc hiƯn Trªn thÕ giíi, viƯc nghiên cứu tìm công thức tẩy rửa cặn dầu đà thực từ lâu, công trình đà công bố Patent, tạp chí khác áp dụng việc chế tạo sản phẩm tẩy rửa cặn xăng dầu sử dụng rộng rÃi Việt nam, điều thực tiến hành vài năm gần nhằm đáp ứng việc súc rửa bồn bể chøa nh bån bĨ chøa ë kho Thỵng Lý, kho Đức Giang, kho Nhà Bè Hiện yêu cầu chất tẩy rửa cặn dầu phải có tính tẩy rửa cao, có tính ổn định theo thời gian thân thiện với môi trường người sử dụng Các công thức tẩy rửa giới trọng vào vấn đề thân thiện với môi trường, đặc biệt dung môi chất hoạt động bề mặt Các dầu thực vật ngày sử dụng rộng rÃi thành phần chất tẩy rửa cặn dầu Các chất hoạt động bề mặt, đặc biệt chất hoạt động bề mặt không ion (NI) có khả phân hủy sinh học tốt sử dụng ngày nhiều Đồng thời hiệu tẩy rửa cần trọng, nên cần phải có nghiên cứu cho việc nâng cao độ tẩy rửa cách tạo hệ nhũ bền thích hợp cho trình tẩy rửa Những nghiên cứu cho việc tạo nhũ chất nhũ hóa đà nghiên cứu nhiều chất tẩy rửa cặn dầu, nhiên việc tăng cường tạo nhũ phương pháp học khuấy trộn lại chưa thấy đề cập đến Để chế tạo chất tẩy rửa cặn xăng dầu đáp ứng yêu cầu mới, đồng thời cải thiện số đặc tính chất tẩy rửa có, cần tiến Nguyến Mạnh Hà Khóa CH 2003-2005 ngành Hữu cơ- Hóa dầu -3- hành loạt khảo sát Qua nghiên cứu tài liệu thấy rằng, cần cải thiện chất tẩy rửa việc đưa thêm vào chất hoạt động bề mặt ion loại dầu thực vật biến tính để kết hợp với chất hoạt động bề mặt không ion, nhằm tăng độ ổn định khả phân tán tạo nhũ Để tăng cường hiệu tẩy rửa cần nghiên cứu chế độ tạo nhũ cho dung dịch tẩy rửa phương pháp khuấy trộn Do luận văn đà thực nhiệm vụ sau: ã Tiến hành biến tính dầu sở để làm nguyên liệu tốt cho chất tẩy rửa, nhằm khắc phục nhược điểm dầu thông ã Xác định độ tẩy rửa tính chất hoá lý cđa chÊt tÈy rưa nh tû träng, ®é bay Các thực nghiệm nhằm đánh giá việc cải thiện tính chất chất tẩy rửa có thành phần hoàn toàn dầu thông ã Nghiên cứu ảnh hưởng khuấy trộn đến trình tạo nhũ đà chọn cấu khuấy trộn phù hợp để tạo hệ nhũ dung dịch tẩy rửa ã Tiến hành nghiên cứu mối quan hệ chế độ khuấy trộn với ®é bỊn nhị th«ng qua ®o thÕ Zeta nh»m chän chế độ khuấy trộn tối ưu, nâng cao độ tẩy rửa dung dịch Nguyến Mạnh Hà Khóa CH 2003-2005 ngành Hữu cơ- Hóa dầu -4- Chương 1: Tổng quan I tác hại cặn dầu Cặn dầu tạo thành nguyên nhân sau: ã Do trình chế biến dầu mỏ ã Do trình tồn chứa dầu thô sản phẩm dầu hệ thống bồn bể chứa, mà số thành phần bị biến tính tạo thành cặn dạng nhựa, asphanten ã Do trình vận chuyển sản phẩm xăng dầu mà chất bẩn thâm nhập vào Cặn xăng dầu có dạng bùn nhÃo, màu đen, quánh có dộ bám dính cao Bản chất cặn chất nhựa asphanten, tạo trình tồn chứa; kết hợp với tạp chất học, chất dầu mỡ tạo thành chất quánh dính chặt vào thành đáy thiết bị chứa, khó làm Cặn theo thời gian ảnh hưởng lớn tới khả làm việc tồn chứa loại bồn bể làm giảm suất tồn chứa nh ti thä cđa bån bĨ chøa Sau mét thêi gian định cặn chiếm lượng đáng kể bồn bể chứa, làm giảm thể tích làm việc bồn bể Ngoài ra, cặn đóng vai trò tác nhân gây ăn mòn thiết bị, làm cho tuổi thọ bồn bể giảm nhanh I.2 Thành phần chất tẩy rửa cặn dầu [2, 3, 6, 7, 22] Chất tẩy rửa cặn dầu cần có đặc tính sau: Có khả tẩy rửa tốt thành phần cặn dầu Thân thiện với môi trường: có khả phân huỷ sinh học điều kiện tự nhiên môi trường, thải trực tiếp vào nguồn nước mặt hệ thống nước thải công cộng Không gây ăn mòn kim loại Chỉ tẩy dầu mỡ mà không làm ảnh hưởng tới lớp sơn phủ, nhựa cao su lớp sơn phủ kim loại khác Do yêu cầu trên, chất tẩy rửa dùng lĩnh vực tẩy rửa cặn xăng dầu thông thường xây dựng từ thành phần sau: Nguyến Mạnh Hà Khóa CH 2003-2005 ngành Hữu cơ- Hóa dầu -5- Chất hoạt động bề mặt: Thường sử dụng loại chất HĐBM loại Anion loại không ion Dầu thực vật: thường sử dụng loại dầu thực vật như: dầu thông, dầu cám, dầu ngô, dầu nành, dầu sở Axit cacboxylic axit oleic, axit succinic Các thành phần phụ gia khác loại rượu, hợp chất phức để làm tăng đặc tính tẩy rửa I.2.1 Các chất hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt (HĐBM) thành phần quan trọng sản phẩm chất tẩy rửa Một số phân tử chất HĐBM gồm phần: Một phần kị nước (thường chứa mạch hydrocacbon dài) phần ưa nước (thường chứa đầu muối phân cực) Tính chất ưa nước làm cho toàn phân tử chất HĐBM tan nước tính chất tất chất HĐBM đề cập tới Khi kết hợp hai tính chất chất HĐBM tạo hoạt tính bề mặt tác động lớn vào giao diện không khí/nước dầu/nước I.2.1.1 Các chất HĐBM Anion Các chất tẩy rửa đại chứa lượng lớn chất tẩy hoạt động bề mặt anion, chủ yếu chứa chất tẩy rửa cường độ cao Các chất HĐBM thường hay sử dụng công thức tẩy rửa Natri lauryl ete sunfat (SLES), Natri dodecyl benzen sunfonat (DBS hc LAS) vµ Natri α - Olefin sulfat (AOS – Na) Những sản phẩm có đặc tính tạo bọt, thấm ướt tốt, có khả tẩy rửa cao hữu hiệu cho trình tách bụi bẩn Dưới số chất HĐBM anion sử dụng rộng rÃi thành phần chất tẩy rửa a Alkyl benzensunfonat (ABS) Cho đến năm 1960 chất HĐBM sử dụng rộng rÃi ABS có công thức hóa học sau: Nguyến Mạnh Hà Khóa CH 2003-2005 ngành Hữu cơ- Hóa dầu -6- CH3 CH3 CH3 H3C C H2C C CH2 C CH3 CH3 CH3 SO3_ Alkylbenzen sunfonat Các chất đà thay phần lớn xà phòng có mặt chất tẩy rửa; sau người ta đà phát rằng, mạch nhánh có phân tử ABS đà ngăn cản việc phân hủy sinh học Vì người ta đà tiến hành tìm kiếm hợp chất khác có khả phân hủy sinh học tốt hợp chất Linear alkyl benzen sunfonat ®· thay thÕ cho ABS Tuy vËy ë mét sè níc ngêi ta vÉn sư dơng ABS b Alkyl benzen sunfonat mạch thẳng (LAS) CH3 (CH2)n SO3H Linear Alkylbenzen Sulfonat (LAS) LAS có đặc tính tạo bọt tốt, thích hợp cho thành phần chất tẩy rửa Ngoài tính tạo bọt LAS dễ dàng điều chỉnh với nhu cầu tẩy rửa khác Do tính hòa tan tốt, LAS sử dụng thành phần chất tẩy rửa dạng lỏng Tuy nhiên LAS chất nhạy cảm với nước cứng Tính tẩy rửa LAS giảm độ cứng nước tăng lên I.2.1.2 Các chất HĐBM không ion (NI) [1,2, 3, 25] Đây chất HĐBM thường gặp thành phần chất tẩy rửa ngày sử dụng rộng rÃi Chất HĐBM không ion có đặc tính tẩy rửa tốt trình tách cặn dầu, khả chống tái bám bụi sợi tổng hợp cao, tạo bọt tương hợp tốt với chất HĐBM Anion Cation Ưu điểm quan trọng chất HĐBM không ion so với chất ion phân tử dễ dàng đạt cấu trúc nhóm ưa nước nhóm kị nước Lí việc sử dụng chất HĐBM không ion ngày tăng tính thuận tiện việc tẩy rửa, đặc biệt việc tổng hợp làm giảm nhiệt độ tẩy rửa Tính thuận tiện tÈy rưa cđa nã chđ u c¸c u tè sau: Nguyến Mạnh Hà Khóa CH 2003-2005 ngành Hữu cơ- Hóa dầu -7- + Nồng độ mixen tới hạn (CMC) thÊp + ThĨ hiƯn tÝnh tÈy rưa tèt + Cã đặc tính chống kết tủa với bề mặt vải tổng hợp Một vài chất HĐBM không ion: a) Alkyl polyglucozit (APG): công thức hóa học chúng là: H CH2 OH OH O O R OH n n = 1,3 – ; R = C8 – C14 Ưu điểm chất HĐBM NI APG : + Dễ phân hủy sinh học điều kiện tự nhiên môi trường + Phối hợp với chất HĐBM không ion thích hợp giúp đạt kết tốt việc tẩy rửa vết dầu + Có khả làm dịu cao NI Các sản phẩm tổng hợp hai phương pháp khác nhau: + Trans-glucosit hóa với rượu C3 C4 + Glucosit hoá trực tiếp rượu béo: Glucoza APG R-CH2OH Phản ứng phức tạp cho hỗn hợp APG rượu mà người ta tinh khiết hóa chưng cất Sự tổng hợp chúng thực từ sản phẩm hoàn toàn tái sinh (rượu thiên nhiên glucoza) b) Tween 60 Các tên gäi kh¸c nhau: Polyoxyethylene sorbitan ete: POE, Sorbitan ester ethoxylat, Tween Công thức cấu tạo chung chất HĐBM NI loại Tween Nguyến Mạnh Hà Khóa CH 2003-2005 ngành Hữu cơ- Hóa dầu -8- HO(CH2CH2O)W O (OCH2CH2)XOH CH(OCH2CH2)YOH O CH2O(CH2CH2O)Z-1CH2CH2O C R I.2.1.3 TÝnh chÊt cđa chÊt H§BM [1, 2, 25] Nồng độ mixen tới hạn Các chất HĐBM khác biệt với phân tử hoà tan khác đặc tính riêng chúng dung dịch nước Quả thật, nồng độ chất HĐBM, phân tử hợp lại tạo nên mixen Sau cách giải thích hình thành mixen Các phân tử chất HĐBM, bao gồm phần ưa nước phần kị nước, hấp phụ mạnh mẽ giao diện Điều diễn giao diện, phần kị nước môi trường thuận lợi dung dịch nơi bị bao quanh phân tử nước Cũng lí đó, nước, phân tử lại hợp lại tạo nên mixen, trạng thái kết tụ, phần kị nước hoàn cảnh thuận lợi mặt lượng hệ thống ổn định (lực hút hydrocacbon/níc< lùc hót níc/níc vµ lùc hót hydrocacbon/ hydrocacbon) Sù hình thành mixen làm phát sinh dạng dị thường đặc tính vật lý điện học dung dịch chất HĐBM Dung dịch chất hoạt động bề mặt Sự tạo thành Mixen Hình I.1: Sự hình thành mixen Nguyến Mạnh Hà Khóa CH 2003-2005 ngành Hữu cơ- Hóa dầu -9- Vì thế, người ta tăng nồng độ chất HĐBM, vài đặc tính thay đổi đột ngột Những thay đổi mixen hình thành bất ngờ Nồng độ phù hợp với việc hình thành mixen gọi nồng độ mixen tới hạn (CMC) Đặc biệt người ta xác định nồng độ cách vạch biến đổi đặc tính vật lí theo nồng độ chất HĐBM Sự hình thành mixen tượng hoà tan mixen Dung dịch chất HĐBM có khả làm thay đổi độ hoà tan vài trường hợp chất hữu mà thực tế không hoà tan nước Đó tượng hoà tan hoá diễn việc hội nhập chất hữu vào mixen theo ba cách, thể theo sơ đồ sau: Phân tử không cực Phân tử bán cực Phân tử có cực Hình I.2: Sự hoà tan hoá mixen Các phân tử không phân cực bên mixen không tiếp xúc với nước Các phân tử có cực hội nhập vào cách thức phân tử tác nhân HĐBM Các phân tử có cực bên ngoµi cđa mixen Sù hoµ tan t thc vµo kÝch cỡ mixen Càng có nhiều mixen dung dịch, hoà tan hoá quan trọng Mặt khác ngêi ta cịng cho thÊy r»ng, c¸c mixen cì lín có khả hoà tan chất hữu nhiều I.2.2 Thành phần dầu thực vật [2, 12, 23] Do dầu thông có nhiều đặc tính tẩy vết bẩn tốt nên sử dụng thành phần chất tẩy rửa cặn xăng dầu với hàm lượng lớn Giới thiệu dầu thông Nguyến Mạnh Hà Khóa CH 2003-2005 ngành Hữu cơ- Hóa dầu ... thuộc nhiều vào chất lượng chất nhũ hoá chứa hệ I.5.3 Các phương pháp tạo nhũ tương Có hai phương pháp chế tạo nhũ tương: ã Phương pháp ngưng tụ ã Phương pháp phân tán Nguyến Mạnh Hà Khóa CH... hệ nhũ theo phương pháp điện di Có nhiều phương pháp để xác định tốc độ điện di như: Phương pháp Hittôc, phương pháp Tiđêliut, phương pháp giới hạn dịch chuyển Nhưng ta dùng phương pháp giới hạn... Cã nhiều phương pháp xác định tỷ trọng chất lỏng phương pháp phù kế, phương pháp cân thuỷ tĩnhTrong luận văn này, việc xác định tỷ trọng chất tẩy rửa sử dụng phương pháp picnomet Phương pháp xác