Nghiên cứu động học quá trình trong hệ nhũ tương dầunước

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hµ néi - Luân văn thạc sĩ khoa học Nghiên cứu động học trình hệ nhũ tương dầu/ nước Hóa lý thuyết hóa lý Mà số: Đặng chinh hải Hä tªn ng­êi h­íng dÉn khoa häc:TS.TS KH Ngun Minh tuyển Hà nội - 2005 Mục lục Lời mở đầu Chương Tổng quan 03 1.1 Các khái niệm nhũ tương 03 1.1.1 Định nghĩa nhũ tương 03 1.1.2 Phân loại nhũ tương 03 1.1.3 Nhận biết nhũ tương D/N nhũ tương N/D 05 1.1.4 ảnh hưởng điện tích đến độ ổn định nhũ tương 05 1.2 Lý thuyết ổn định nhũ tương 11 1.2.1 Các yếu tố bề mặt ổn định nhũ tương 11 1.2.2 Các tác nhân tạo nhũ 19 1.2.3 Hệ cân HLB hình thành nhũ tương 26 1.2.4 Lựa chọn chất phá nhũ 28 1.2.5 Sự phá vỡ nhũ tương 29 Chương 2: phương pháp nghiên cứu 31 2.1 Kích thước phân bố tập hợp giọt nhũ tương 31 2.1.1 Kích thước, thành phần phân bố kích thước giọt 31 2.1.2 Các phương pháp xác định kích thước giọt 32 2.2 Phân bố kích thước 36 2.2.1 Khái niệm hàm phân bố tập hợp giọt 36 2.2.1.1.Mật độ phân bố qr(x) 36 2.2.1.2 Hàm phân bố tiêu chuẩn 37 2.2.1.3 Tổng phân bố tập hợp giọt 37 2.2.2 Các hàm phân bố thường gặp tập hợp giọt 38 2.2.2.1 Phân bố chuẩn 38 2.2.2.2 Phân bè logarit 38 2.2.2.3 Ph©n bè RRS 39 2.2.2.4 Ph©n bố GGS hay phân bố hàm phân bố mũ 40 2.3 Đánh giá tính tương hợp hàm phân bố 40 2.3.1 ChuÈn sè Fisher 40 2.3.2 ChuÈn sè "Tu©n thñ" 41 2.3.2 ChuÈn sè WINCOXON 43 2.3.4 Chän chuÈn số thích hợp 44 2.4 Biểu diễn phân bố tập hợp giọt 45 2.5 PP xác định dầu nước cách chế tạo mẫu nhũ tương D/N 49 2.5.1 Xác định dầu nước tiến hành phòng TN hóa dầu 49 2.5.2.Tạo mẫu chứa hệ nhũ tương dầu nước 50 Chương 3: Kết nghiên cứu thảo luận 51 3.1 Quy trình thí nghiệm 51 31.1 Chän chÊt nhị hãa 52 3.1.2 ¶nh h­ëng cđa khuấy trộn 52 3.1.3 ảnh hưởng chất điện ly 53 3.2 Xác định phân bố 54 3.3 Sự phụ thuộc đặc trưng phân bố vào nồng độ muối 78 3.4 Sự phụ thuộc đặc trưng phân bố vào số vòng quay cánh khuấy 79 Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục Chương 1:Tổng quan 1.1.Các khái niệm nhũ tương [1], [5] 1.1.1 Định nghĩa nhũ tương Nhũ tương hệ vi dị thể bao gồm pha lỏng phân tán môi trường phân tán lỏng Cùng với phát triển mạnh mẽ ngành hoá lý, từ xưa đến lý thuyết nhũ tương phát triển ngày hoàn thiện Nó phần quan trọng lý thuyết hoá học chất keo Các điều kiện cần để tạo nên hệ keo Nhũ tương bền vững sa lắng khối lượng riêng pha phân tán gần 1.1.2 Phân loại nhũ tương Nhũ tương loại hệ phổ biến nhiên nhiên kỹ thuật : Sữa, mủ cao su, lòng đỏ trứng gà.v.v loại nhũ tương tự nhiên, kỹ thuật hoá thực phẩm, hoá mĩ phẩm, hoá dược thường gặp nhiều hệ nhũ tương Nhũ tương hệ dị thể pha lỏng, loại nhũ tương phổ biến thực tế, ®ã pha lµ n­íc vµ mét pha lµ chÊt lỏng không cực gọi dầu Có loại nhũ tương: - Nhũ tương Dầu/ Nước: loại nhũ tương dầu nước hay gọi nhũ tương thuận mà pha phân tán dầu pha liên tục nước (Hình 1-1a) - Nhũ tương Nước/ Dầu: loại nhũ tương nước dẩu gọi nhũ tương nghịch mà pha phân tán nước pha liên tục dầu (Hình 1-1b) Thuật ngữ dầu bao gồm chất lỏng hữu không tan tan hạn chế nước Một đặc trưng nhũ tương khả tự hình thành nhũ tương sức căng pha bề mặt nhỏ cỡ 10-5 J.m2 Sức căng pha bề mặt giảm cách tăng nhiệt độ thêm vào hệ chất hoạt động bề mặt (Chất nhũ hoá) Nhũ tương loÃng Khi pha phân tán chiếm 0,1 % - 0,2% thĨ tÝch hƯ t thc vµo chất hai pha mà nhũ tương tồn dạng giọt có đường kính khoảng 0,1àm Nhũ tương loÃng có tính chất hệ keo ®iĨn h×nh, hƯ cã ®iƯn tÝch ξ ( ze ta ) tuân theo quy tắc keo tụ Điện tích xuất giọt pha phân tán hấp phụ ion chất điện ly vô có mặt môi trường Vì nồng độ nhỏ nên nhũ tương có độ bền tập hợp lớn Nhũ tương đặc Khi pha phân tán chiÕm 0,2% - 74% thĨ tÝch hƯ, ®­êng kÝnh giät nhũ tương đặc vào khoảng 0,1 mm Nhũ tương đặc bền Trong hệ thường phải có chất nhũ hoá bảo vệ Nhũ tương đậm đặc dễ sa lắng lên Khi pha phân tán có khối lượng riêng lớn khối lượng riêng môi trường giọt sa lắng ngược lại giọt nên hệ Nhũ tương đậm đặc Pha phân tán chiếm 74% - 99% thể tích hệ, nhũ tương loại tồn có chất nhũ hoá tốt Dung dịch chất nhũ hoá nằm giọt pha phân tán dạng màng mỏng độ dày màng nhũ tương mỏng tới 100A0 bé Các giọt cầu biến dạng thành hình đa diện ngăn cách với màng mỏng chất nhũ hoá pha (pha liên tục số trường hợp hệ tạo thành khối gen, có ranh giới phân chia pha phức tạp) nước dầu nước dầu a) b) Hình1-1: nhũ tương dầu/ nước nhũ tương nước / dầu 1.1.3 Nhận biết nhũ tương dầu / nước nhũ tương nước / dầu Ta nhận biết hai loại nhũ tương cách ã Thêm chất màu có khả tan vào pha ( pha phân tán pha liên tục) mà qua kính hiển vi thường dễ dàng phân biệt ã Thêm nước trộn lẫn nhũ tương loại dầu / nước mà không trộn lẫn loại nhũ tương nước / dầu ã Độ dẫn điện nhũ tương dầu/ nước lớn nhũ tương nước / dầu 1.1.4 ảnh hưởng điện tích đến độ ổn định nhũ tương [14], [15] Từ xa xưa nhà khoa học đà biết tới ảnh hưởng điện tích đến độ ổn định nhũ tương Nhưng đến thời gian gần người ta nghiên cứu lý thuyết cách tỷ mỉ Trước chế độ ổn định hoá nghiên cứu cách hệ thống cần phải hiểu nguồn gốc tích điện số đặc tính rõ rệt hạt tích điện Việc tích điện lên giät nhị t­¬ng ttrong hƯ keo cã thĨ sinh theo ba c¸ch - Sù ion ho¸ - Sù hÊp thụ - Sự tích điện va chạm Sự ổn định nhũ tương có xuất phần tử tác nhân tạo nhũ bề mặt giọt, phân tử hấp phụ lên bề mặt phân chia pha đặc biệt xét tới hệ nhũ tương dầu/ nước nguồn gốc việc tích điện bề mặt xuất phát từ trình ion hoá nhóm hoà tan nước Theo cách khác, ổn định nhũ tương tác nhân bề mặt không sinh ion chất không ion khó minh hoạ cho việc tích điện lên bề mặt theo chế Tuy nhiên, giả thiết phấp thụ lên bề mặt có tính thuyết phục [2] VD: Sù hÊp phơ cđa ion tõ pha n­íc lµ xảy Hoặc theo cách khác xảy tích điện có va chạm giọt, tương tự việc xuất điện tích chà xát miếng hổ phách vào lụa tơ tằm Chắc chắn minh chøng nµy võa mang tÝnh thùc nghiƯm võa mang tính thẩm định Theo kết luận nhiều nhà nghiên cứu khác chế việc tích điện va chạm chấp nhận VD: Một hệ nhũ tương dầu / nước ổn định xà phòng ta hy vọng phần dầu nhóm cacboxyl thâm nhập qua lớp bề mặt vào pha nước ion hoá Nhóm cacboxyl nhóm hình thành lên bề mặt giọt Các giọt bao quanh lớp điện tích âm Trong trường hợp nhũ tương ổn định tác nhân tạo nhũ cation, giải thích có tích điện dương giọt Người ta dự đoán trước dấu hiệu việc tích điện nhũ tương ổn định chế kết hợp hấp phụ ion hóa Việc đơn giản hoá xét tới tầm quan trọng điện tích Zeta nhũ tương Theo quy tắc Cohen, chất có số điện di cao tích điện dương tiÕp xóc víi chÊt kh¸c cã h»ng sè điện di cao hầu hết chất pha khác giọt nhũ tương, giọt nhũ tương dầu / nước tích điện dương Chú ý: quy luật Cohen chứng minh tích điện di mà không coi tính chuẩn xác khả tạo nhũ Như việc tích điện giọt,như hạt keo kỵ nước đóng góp vào việc ổn định hệ lực đẩy chung hạt tích điện ngăn cản việc tiếp xúc kết tụ chúng + Lớp điện kép Helmholz: Helmholz đưa khái niệm lớp điện kép, tích điện hạt keo kỵ nước kết phân phối không iôn bề mặt giọt Nếu iôn tích điện gần hạt iôn có điện tích đối xếp song song với chúng tạo nên lớp điện tích kép biểu diễn dạng hình cầu Sự phân bố thể điện tích hàm khoảng cách từ bề mặt hạt thể hình 1.2 Sự phân bố tương tự tạo thành hai hình cầu đồng tâm + Lớp điện kép khuếch tán Gony: Xét tới cân đối ion có giả định rằng: Phải có ion định hướng đặn để hình thành lớp Helmholz Để khắc phục mặt chưa hiệu huyết này, Gony đà cho lớp kép khuếch tán phía gồm lớp ion có mật độ điện tích gi¶m theo quy lt sè mị ϕ ϕ ϕ x x Hình x (A) Lớp điện tích Helmholz (B) Líp ®iƯn tÝch kÐp Gony (C) Líp ®iƯn tích kép Stern Lưu ý việc giảm bán kính hạt cầu tới kích thước cần thiết, theo thuyết Debye Huckel, để có điện tích bền Gony đưa vào phương trình Poisson dẫn đến phương trình thông số k: (Hình 1.2) k1 = 8nz e kT (1.1) đây: Z hoá trị ion tích điện trái dấu với ®iƯn tÝch bỊ mỈt n: Sè ion cm2 lớp điện tích kép e: Điện tích nguyên tố ε: H»ng sè ®iƯn di k: H»ng sè Bolzman’s T nhiệt độ tuyệt đối k1 : khoảng cách tương ứng từ mặt phẳng hạt mà có chứa hầu hết điện tích hạt Như 1/k1 đường kính hiệu dụng hạt độ dày lớp kÐp tØ lƯ víi n1/2 + Líp kÐp khch t¸n Stern: Mặc dù khái niệm Gony có ý nghĩa định lớp khuếch tán số nhược điểm Để khắc phục nhược điểm Stern đà kết hợp lý thuyết Helmholtz Gony Theo thuyết Stern lớp điện tích kép gồm hai phần: - Lớp thứ 1: Có độ dày xấp xỉ lớp ion đơn cố định bề mặt (Lớp Helmholtz) - Lớp thứ hai: có khoảng cách mở rộng phía pha khuếch tán Trong pha giảm dần (lớp Gony) [1], [3] + Sù ®iƯn li [5] NÕu mét nhị tương hay keo kỵ nước trường điện, kết việc tích điện giọt dịch chuyển từ dạng sang dạng khác Hiện tượng gọi Cataphoresis hay điện di Người ta quan sát đo tỉ lệ di chuyển hiệu ứng kính hiển vi thiết bị đo chuyển dịch biên Theo cách đo thiết bị người ta nghiên cứu tỷ lệ chuyển động nhũ tương giọt keo quan sát phân tán trung bình giọt tác động ®iƯn tr­êng Tû lƯ cđa chun ®éng cđa líp biªn cân đến giá trị chuyển động chung bình phần tử Vận tốc phân tử V hàm E thường biểu thị qua số liệu electrophoresic: u = v/E ∆Q3lg2’,1’ = 86,97 – 78,61 = 8,18% Gi÷a x2u vµ x1’ cã: ∆Q3lgx2u’, 1’ = 84,1 - 78,61 = 5,49% ∆lgx2’u,1’ = 0,066.5,49 = 0,044 8,18 → lgx2u = lgx2’ + 0,044 = 1,33 → x2u = 21,39 µm x1u = 4,9 µm → lgx1u = 0,69 x2u = 21,39 µm → lgx2u = 1,33 → σlg = 1,33 − 0,69 = 0,32 q lg x = 100 q lg x = σ lg x  (lg x − lg x50 )  exp −  2σ lg2 x 2π    (lg x − 1,0741)  100  (lg x − 1,074)  100 exp − = exp  −  0,32.2,507 0,2 2(0,32)     0,8  (lg x − 1,074)  = 125.exp −  0,2     (lg x − 1,074)    d lg x ∫ exp− 0,2  − ∞ lg x Qlgx = 125 68 3.2.4 Khi nång ®é muèn 30g/l Tèc ®é khuÊy n = 320 vßng/phót Res ult: Analysis Table Run No: Rec No: ID: File: HAI4SAM Path: G:\ Sampler: Internal Presentation: 5PHD Modif ications: - Measured: 10/10/2005 2:30PM Analy sed: 10/10/2005 2:30PM Source: Analy sed Analy sis: Poly disperse Killed Data Channels: Low 0; High Conc = 0.0083 %Vol Distribution: Volume D(v , 0.1) = 3.96 um Span = 1.805E+00 Size (um) 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.11 0.13 0.15 0.17 0.20 0.23 0.27 0.31 0.36 0.42 0.49 Volume Under% 0.00 0.03 0.08 0.16 0.28 0.42 0.61 0.83 1.11 1.44 1.83 2.28 2.76 3.24 3.69 4.12 Measured Beam Obscuration: 6.6 % Residual: 1.595 % Density = 1.000 g/cm^3 D[4, 3] = 24.36 um D(v , 0.5) = 23.21 um Unif ormity = 5.489E-01 Size (um) 0.58 0.67 0.78 0.91 1.06 1.24 1.44 1.68 1.95 2.28 2.65 3.09 3.60 4.19 4.88 5.69 Volume Under% 4.54 4.93 5.32 5.71 6.08 6.44 6.79 7.12 7.45 7.82 8.25 8.79 9.48 10.36 11.46 12.81 Size (um) 6.63 7.72 9.00 10.48 12.21 14.22 16.57 19.31 22.49 26.20 30.53 35.56 41.43 48.27 56.23 65.51 S.S.A.= 1.8275 m^2/g D[3, 2] = 3.28 um D(v , 0.9) = 45.85 um Volume Under% 14.43 16.36 18.68 21.49 24.95 29.21 34.45 40.79 48.31 56.95 66.65 76.35 85.11 92.12 96.95 99.57 Size (um) 76.32 88.91 103.58 120.67 140.58 163.77 190.80 222.28 258.95 301.68 351.46 409.45 477.01 555.71 x50 = 23,21 µm → lgx50 = 1,3657 Tìm x1u: Tại x1 = 6,63 àm Q3lgx1 = 14,43 → lgx1 = 0,8215 x2 = 7,72 µm →Q3lgx2 = 16,36 → lgx2 = 0,8876 ∆lgx21 = 0,8876 - 0,8215 = 0,0661 ∆Q3lgx21 = 16,36 - 14,43 = 2,2 Giữa x1u x1 có Q3lgx1u, = 15,9 - 14,43 = 1,47% ∆lgx1,1u = 0,0661.1,47 = 0,044 2,2 → lgx1u = lgx1 + 0,044 = 0,8657 → x2u = 7,34 µm 69 Volume Under% 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 T×m x2u: x1' = 35,56 → Q3lgx = 76,35 → lgx1 = 1,551 T¹i x2' = 41,43 → Q3lgx = 85,11 → lgx2' = 1,617 ∆lgx2',1' = 1,617 - 1,551 = 0,0663 ∆Q3lgx2',1' = 85,11 - 76,35 = 8,76 Giữa x2u x1' có: Q3lg2'u,1' = 84,1 - 76,35 = 7,75 ∆lgx2'u,1' = 0,0663 7,75 = 0,059 8,76 → lgx2u = lgx1' + 0,059 = 1,61 → x2u = 40,7 µm x1u = 7,34 µm → lgx1u = 0,8657 x2u = 40,7 µm → lgx2u = 1,61 σ lg x = 1,61 − 0,8657 = 0,3721 q lg x =  (lg x − 1,3657)   (lg x − 1,3957)  exp − = 107 , 18 exp  −  0,2769 2σ lg x σ lg x 2π     100  (lg x − 1,3657)   Q3lgx = 107,18 ∫ exp−  d lg x 0,2769  −∞  lg x 70 3.2.5 Khi nång ®é muèi 35g/l Tèc ®é khuÊy n = 320 vßng/phót Res ult: Analysis Table ID: File: HAI5B Path: G:\ Run No: Rec No: Sampler: Internal Presentation: 5PHD Modif ications: - Volume Under% 0.00 0.02 0.06 0.13 0.22 0.34 0.49 0.68 0.92 1.21 1.57 1.98 2.41 2.80 3.14 3.43 Measured: 1/-5008/-13222 5:08AM Analy sed: 1/-5008/-13222 5:08AM Source: Analy sed Analy sis: Poly disperse Killed Data Channels: Low 0; High Conc = 0.0319 %Vol Distribution: Volume D(v , 0.1) = 12.06 um Span = 2.695E+00 Size (um) 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.11 0.13 0.15 0.17 0.20 0.23 0.27 0.31 0.36 0.42 0.49 Measured Beam Obscuration: 13.8 % Residual: 0.487 % Density = 1.000 g/cm^3 D[4, 3] = 71.25 um D(v , 0.5) = 54.04 um Unif ormity = 8.136E-01 Size (um) 0.58 0.67 0.78 0.91 1.06 1.24 1.44 1.68 1.95 2.28 2.65 3.09 3.60 4.19 4.88 5.69 Volume Under% 3.68 3.87 4.03 4.17 4.30 4.43 4.55 4.67 4.79 4.92 5.07 5.26 5.49 5.77 6.12 6.53 Size (um) 6.63 7.72 9.00 10.48 12.21 14.22 16.57 19.31 22.49 26.20 30.53 35.56 41.43 48.27 56.23 65.51 S.S.A.= 1.3169 m^2/g D[3, 2] = 4.56 um D(v , 0.9) = 157.72 um Volume Under% 7.01 7.57 8.23 9.05 10.09 11.46 13.27 15.66 18.75 22.65 27.36 32.80 38.81 45.18 51.70 58.17 Size (um) 76.32 88.91 103.58 120.67 140.58 163.77 190.80 222.28 258.95 301.68 351.46 409.45 477.01 555.71 x50 = 54,04 µm → lgx50 = 1,7327 Tìm x1u Tại x1 = 19,31àm có Q3lgx1 = 15,66% → lgx1 = 1,2858 x2 = 22,49 µm cã Q3lgx2 = 18,75% →lgx2 = 1,352 ∆lgx2,1 = 1,352 – 1,2858 = 0,0662 ∆Q3lgx2,1 = 18,75% - 15,66% = 3,09% Giữ x1u x1 có Qlgx = 15,9 15,66 = 0,24% ∆lgx1, 1u = 0,0662.0,24 = 0,005 3,09 Nh­ vËy lgx1u – lgx1 + 0,005 = 1,2858 + 0,005 = 1,2908 71 Volume Under% 64.48 70.55 76.31 81.70 86.65 91.02 94.63 97.36 99.15 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 x1u = 19,53 àm Tìm x2u: Tại x1 = 81,7 cã Q3lgx1’ = 120,67 → lgx1’ = 1,9122 x2’ = 86,65 cã Q3lgx2’ = 140,58 → lgx2’ = 1,938 ∆lgx2’,1’ = 1,938 – 1,912 = 0,026 ∆Q3lgx2’,1’ = 140,58 120,67 = 19,91 Giữa x2u x1 có Qlgx = 84,1 – 81,7 = 2,4% ∆lgx2u, 1’ = 0,026.2,4 = 0,003 19,91 → lg x2u = lgx2’ + 0,003 = 1,912 + 0,003 = 1,9152 → x2u = 82,27 µm x1u = 19,53 µm → lgx1u = 1,291 x2u = 82,27 µm → lgx2u = 1,915 σ lg x = 1,915 − 1,291 = 0,312 → q lg x =  (lg x − 1,7327)   (lg x − 1,7327)  100 exp − exp =  −  , 312 , 507 0,195 σ σ lg x   lg x   100  (lg x − 1,7327)  = 127,85 exp −  0,195     (lg x − 1,7327)   ∫−∞ exp− 0,195  d lg x lg x Q3lgx = 127,85 72 3.2.6 Khi nång ®é muèi 40g/l Tốc độ khuấy n = 320 vòng/phút Res ult: Analysis Table ID: File: HAI6SAM Path: G:\ Run No: Rec No: Sampler: Internal Presentation: 5PHD Modif ications: - Volume Under% 0.00 0.02 0.06 0.12 0.21 0.33 0.48 0.68 0.93 1.25 1.65 2.11 2.59 3.02 3.36 3.64 Measured: 10/10/2005 2:44PM Analy sed: 10/10/2005 2:44PM Source: Analy sed Measured Beam Obscuration: 21.9 % Residual: 0.471 % Analy sis: Poly disperse Killed Data Channels: Low 0; High Density = 1.000 g/cm^3 D[4, 3] = 71.03 um D(v , 0.5) = 63.52 um Unif ormity = 5.601E-01 Conc = 0.0646 %Vol Distribution: Volume D(v , 0.1) = 20.15 um Span = 1.802E+00 Size (um) 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.11 0.13 0.15 0.17 0.20 0.23 0.27 0.31 0.36 0.42 0.49 Size (um) 0.58 0.67 0.78 0.91 1.06 1.24 1.44 1.68 1.95 2.28 2.65 3.09 3.60 4.19 4.88 5.69 Volume Under% 3.84 3.97 4.05 4.11 4.15 4.19 4.22 4.25 4.28 4.31 4.36 4.43 4.51 4.62 4.76 4.92 Size (um) 6.63 7.72 9.00 10.48 12.21 14.22 16.57 19.31 22.49 26.20 30.53 35.56 41.43 48.27 56.23 65.51 S.S.A.= 1.2815 m^2/g D[3, 2] = 4.68 um D(v , 0.9) = 134.58 um Volume Under% 5.10 5.32 5.58 5.93 6.39 7.07 8.05 9.49 11.54 14.39 18.18 23.00 28.86 35.70 43.39 51.72 x50 = 63,52 µm → lgx50 = 1,8029 Tìm x1u: Tại x1 = 26,20 àm → Q3lgx1 = 14,39 → lgx1 = 1,42 x2 = 30,53 µm → Q3lgx1 = 18,18 → lgx2 = 1,485 ∆lgx2,1 = 1,485 - 1,42 = 0,065 ∆Q3lgx2,1 = 18,18 - 14,39 = 3,79 Giữa x2u x1 có Qlgx1u,1 = 15,9 - 14,39 = 1,51 ∆lgx2,1u = 0,065.1,51 = 0,026 3,79 73 Size (um) 76.32 88.91 103.58 120.67 140.58 163.77 190.80 222.28 258.95 301.68 351.46 409.45 477.01 555.71 Volume Under% 60.51 69.60 78.12 85.57 91.55 95.92 98.73 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 → lgx2u = lgx1 + 0,026 = 1,446 x1u = 28 àm Tìm x2u: T¹i x1' = 103,58 → Q3lgx1' = 78,12 → lgx1 = 2,015 x2' = 120,67 → Q3lgx2' = 85,57 → lgx2' = 2,081 ∆lgx2',1' = 2,081 - 2,015 = 0,0666 Q3lgx2',1' = 85,57 - 78,12 = 7,45 Giữa x2u x1 cã ∆Q3lgx2'u,1' = 84,1 - 78,12 = 5,98 ∆lgx2'u,1' = 0,0666.5,98 = 0,053 7,45 → lgx2u = lgx1' + 0,053 = 2,068 → x2u = 117,07 µm x1u = 28 µm → lgx1u = 1,446 x2u = 117,07 µm → lgx2u = 2,068 → σ lg x = q lg x 2,068 − 1,446 = 0,311  (lg x − 1,8829)   (lg x − 1,8029)  exp − =  = 128,25 exp −  0,1934 2σ lg2 x σ lg x 2π     100   (lg x − 1,8029)    d lg x ∫ exp− 1,934  − ∞ lg x Q3lgx = 128,25 74 3.2.7 Khi nång ®é muèi 25g/l Tèc ®é khy n = 280 vßng/phót Res ult: Analysis Table Run No: Rec No: ID: File: HAI9 Path: G:\ Sampler: Internal Presentation: 5PHD Modif ications: - Analy sis: Poly disperse Killed Data Channels: Low 0; High Measured Beam Obscuration: 3.8 % Residual: 0.888 % S.S.A.= 0.9532 m^2/g D[3, 2] = 6.29 um D(v , 0.9) = 123.48 um Density = 1.000 g/cm^3 D[4, 3] = 56.55 um D(v , 0.5) = 43.66 um Unif ormity = 7.945E-01 Conc = 0.0081 %Vol Distribution: Volume D(v , 0.1) = 9.17 um Span = 2.618E+00 Size (um) 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.11 0.13 0.15 0.17 0.20 0.23 0.27 0.31 0.36 0.42 0.49 Measured: 1/-5008/-13222 5:08AM Analy sed: 1/-5008/-13222 5:08AM Source: Analy sed Volume Under% 0.00 0.01 0.04 0.08 0.13 0.20 0.29 0.40 0.53 0.69 0.88 1.09 1.33 1.56 1.79 2.01 Size (um) 0.58 0.67 0.78 0.91 1.06 1.24 1.44 1.68 1.95 2.28 2.65 3.09 3.60 4.19 4.88 5.69 Volume Under% 2.23 2.45 2.68 2.90 3.11 3.33 3.53 3.72 3.91 4.11 4.33 4.61 4.97 5.42 6.00 6.70 Size (um) 6.63 7.72 9.00 10.48 12.21 14.22 16.57 19.31 22.49 26.20 30.53 35.56 41.43 48.27 56.23 65.51 Volume Under% 7.57 8.60 9.83 11.31 13.10 15.28 17.95 21.22 25.18 29.88 35.29 41.29 47.73 54.38 61.05 67.58 Volume Under% 73.88 79.66 84.85 89.38 93.17 96.12 98.25 99.54 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 Size (um) 76.32 88.91 103.58 120.67 140.58 163.77 190.80 222.28 258.95 301.68 351.46 409.45 477.01 555.71 x50 = 43,66 µm → lgx50 = 1,6401 x1u = 16,59 µm → lgx1u = 1,22 x2u = 100 µm → lgx2u = σ lg x = − 1,22 = 0,39 q lg x =  (lg x − 1,64)  100 exp −  2(σ lg x )  σ lg x  q lg x  (lg x − 1,64)   (lg x − 1,64)  100 = exp −  = 102,28 exp −  0,3042  0,39.2,507 2(0,39)      (lg x − 1,64)   Q3lgx = 102,28 ∫ exp −  d lg x 0,3042    −∞    lg x 75 3.2.8 Khi nång ®é muèi 25g/l Tốc độ khuấy n = 240 vòng/phút Res ult: Analysis Table ID: File: HAI8 Path: G:\ Run No: Rec No: Sampler: Internal Presentation: 5PHD Modif ications: - Measured: 1/-5008/-13222 5:08AM Analy sed: 1/-5008/-13222 5:08AM Source: Analy sed Measured Beam Obscuration: 10.6 % Residual: 0.780 % Analy sis: Poly disperse Killed Data Channels: Low 0; High Conc = 0.0479 %Vol Distribution: Volume D(v , 0.1) = 22.85 um Span = 1.515E+00 Size (um) 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.11 0.13 0.15 0.17 0.20 0.23 0.27 0.31 0.36 0.42 0.49 Density = 1.000 g/cm^3 D[4, 3] = 139.70 um D(v , 0.5) = 143.96 um Unif ormity = 4.473E-01 Volume Under% 0.00 0.00 0.01 0.03 0.05 0.08 0.11 0.17 0.25 0.36 0.52 0.73 0.96 1.18 1.37 1.53 Size (um) 0.58 0.67 0.78 0.91 1.06 1.24 1.44 1.68 1.95 2.28 2.65 3.09 3.60 4.19 4.88 5.69 Volume Under% 1.67 1.79 1.88 1.96 2.02 2.09 2.15 2.18 2.21 2.25 2.30 2.36 2.43 2.53 2.66 2.82 Size (um) 6.63 7.72 9.00 10.48 12.21 14.22 16.57 19.31 22.49 26.20 30.53 35.56 41.43 48.27 56.23 65.51 S.S.A.= 0.5431 m^2/g D[3, 2] = 11.05 um D(v , 0.9) = 240.96 um Volume Under% 3.01 3.27 3.61 4.08 4.73 5.60 6.73 8.15 9.82 11.64 13.47 15.22 16.84 17.93 19.13 20.73 Size (um) 76.32 88.91 103.58 120.67 140.58 163.77 190.80 222.28 258.95 301.68 351.46 409.45 477.01 555.71 Volume Under% 23.03 26.47 31.50 38.62 48.22 60.61 73.63 85.15 93.47 98.15 100.00 100.00 100.00 100.00 x50 = 143,96 → lgx = 2,1582 x1u = 37,9 µm → lgx1u = 1,579 x2u = 219,28 → lgx2u = 2,341 σ lg x = q lg x = 2,341 − 1,579 = 0,381 100 σ lg x  (lg x − 2,1582)   (lg x − 2,1582)  100 exp − exp =  −  2.(σ lg x )  0,387.2,507 2(0,381)     (lg x − 2,1582)   0,29   = 104,69 exp −   (lg x − 2,1582)    d lg x ∫−∞ exp− , 29   lg x Q3lgx = 104,69 76 3.3 Sù phơ thc cđa đặc trưng phân bố vào nồng độ muối aNACl, g/l 15 20 25 30 35 40 x50, µm 35,79 6,59 11,86 23,21 54,04 63,52 lgx50 1,562 0,819 1,074 1,349 1,7327 1,8029 σlg 0.2183 0.3905 0.32 0.3721 0,312 0.311 §­êng kÝnh trung b×nh giät (10-6m) 70 60 50 40 30 20 10 15 20 25 30 35 40 Nång ®é mi a (g/l) 0.40 0.38 §é lƯch chn cđa mật độ phân bố 0.36 0.34 0.32 0.30 0.28 0.26 0.24 0.22 0.20 0.18 10 15 20 25 30 Nång ®é muèi a (g/l) 77 35 40 3.4 Sù phô thuộc đặc trưng phân bố vào số vòng quay cánh khuấy Nồng độ muối: 25g/l Tốc độ khuấy 320 280 240 x50, µm 11,86 43,66 143,96 lgx50 1,0741 1,6401 2,1582 0.32 0,39 0,381 Vòng/phút Phân bố logarit đường kính trung bình hạt (lgx50) lg 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 240 260 280 300 Tèc ®é khuấy (vòng/ phút) 78 320 Đường kính trung bình giät (10-6m) 140 120 100 80 60 40 20 240 260 280 300 320 Tốc độ khuấy (vòng/phút) 0.40 Độ lệch chuẩn mật độ phân bố 0.39 0.38 0.37 0.36 0.35 0.34 0.33 0.32 0.31 0.30 240 260 280 300 Tốc độ khuấy (vòng/phút) 79 320 Kết luận Phân bố tập hợp giọt nhũ tương tuân theo phân bố chuẩn logarit với mật độ phân bố y 3(lg x ) =  (lg x − lg x50  exp −  23lg2 2π   100 σ lg tổng phân bố: Q3(lgx) = (lg x − lg x )   70  exp − ∫ 2σ lg 2π −∞    100 lg lg x Với đặc trưng phân bố: + Kích thước đặc trưng x50 ứng với Q3(lgx50) = 50% + lg - Độ rộng phân bố, độ lệch chuẩn phân bố chuẩn logarit σlg = (lg x1u − lg x 2u ) x1u, x2u- kích thước giọt ứng víi Q3 lg x = 15,9% vµ Q3 lg x = 84,1 1u 2u Khi tăng nồng độ muối từ 15g/l lên 40 g/l kích thước đặc trưng biến đổi theo quy luật phi tuyến có cực trị cực tiểu, độ rộng phân bố lg biến đổi theo quy luật phi tuyến có cực đại Khi tăng số vòng quay kích thước đặc trưng lg x50 giảm dần quy luật tuyến tính, độ rộng phân bố giảm dần theo quy luật phi tuyến 80 Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Sinh Hoa, Hóa keo, XNB Đại học quốc gia Hà Nội 1998 [2] Mai Hữu Khiêm, Giáo trình hóa keo Trường Đại Học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, 1985 [3] Trần Văn Nhân, Hóa keo, NXB Đại học Quốc gia HN 2004 [ 4] Ng« Quèc Quýnh, Quang häc, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội 1972 [5] Nguyễn Hữu Phú, Hóa lý hóa keo XNB Khoa häc vµ kü tht Hµ Néi 2003 [6] Ngun Minh Tuyển, Các phương pháp triển khai công nghệ hóa häc NXB Khoa häc vµ kü thuËt, Hµ Néi 1987 [7] Nguyễn Minh Tuyển, Cấu tạo tập hợp hạt kỹ thuật tự nhiên Tạp chí hóa học, T19, N04 (1981) [8] Nguyễn Minh Tuyển, Phạm Văn Thiêm, Cấu trúc tập hợp hạt tự nhiên, kỹ thuật biến dạng chúng trình chế biến hóa học Hội nghị Hóa học toàn quốc lần I (1981) [9] Nguyễn Minh Tuyển, Phạm Văn Thiêm, Phan Đình Tuấn, Nguyễn Sĩ Thắng, Nguyễn Diệu Vân, Về biến đổi cấu trúc tập hợp hạt quặng trình nghiền Tạp chí hóa học T23, N02 (1985) [10] Tập thể tác giả, Giáo trình Công nghệ hóa học, NXB Leipzig 1969 (TiÕng §øc) [11] Voiutski S.S Hãa häc chất keo T1, T2 Lê Nguyên Tảo dịch, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1973 81 [12] Surfactants, acimprehensive guide Published and edited in Japan by Kao Corporation 1940 Nihonbashi Kayabacho I-chome Chuo-ku TOKYO 103 JAPAN [13] K Ebert, H Ederer, t.L isenhour Comphuter Application in Chemistry VCH publishers, New york 1989 [14] Coehn, A, Ann, Physik 66,217 (1988) [15] Schulma, J H and Cockbain, E G Trans Faraday SOC 36, 661 (1940) [16] S.Akhnazarova, V.Kafarov Experiment optimization in Chamistry and chemiscal engineering Mir Publishers Moscow 1982 [17] Siber Hegner & co Ltd The Mastersizer family of particle characterization systems Ha Noi 1996 [18] Autorenkollektiv Lehrbuch der chemischen verfuhrenstechnik Leipzig (1973) [19] Akhuazarova, Kafarov, Tèi ­u hóa thực nghiệm Hóa học công nghệ hóa häc, NXB Hãa häc, Moskva 1978 (TiÕng Nga) 82 ... loại nhũ tương: - Nhũ tương Dầu/ Nước: loại nhũ tương dầu nước hay gọi nhũ tương thuận mà pha phân tán dầu pha liên tục nước (Hình 1-1a) - Nhũ tương Nước/ Dầu: loại nhũ tương nước dẩu gọi nhũ tương. .. tạo nhũ hệ nhũ tương dầu/nước chất phá nhũ hệ nhũ tương nước/dầu ngược lại Theo đà trình bày phần tổng quan chất hoạt động bề mặt thích hợp để tạo nhũ tương hệ nước dầu hay để phá nhũ hệ dầu/... nên nhũ tương có độ bền tập hợp lớn Nhũ tương đặc Khi pha phân tán chiếm 0,2% - 74% thể tích hệ, đường kính giọt nhũ tương đặc vào khoảng 0,1 mm Nhũ tương đặc bền Trong hệ thường phải có chất nhũ