Nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt siêu hoạt tính để xử lý tẩy sạch cặn dầu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN HẢI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT SIÊU HOẠT TÍNH ĐỂ XỬ LÝ TẨY SẠCH CẶN DẦU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KĨ THUẬT HÓA HỌC HÀ NỘI - 2011 MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn Lời cam đoan Danh mục kí hiệu, chữ viết tắt luận văn Danh mục bảng luận văn Danh mục hình, đồ thị luận văn MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 1.1.1 Lựa chọn yêu cầu chất hoạt động bề mặt 1.1.2 Phân loại chất hoạt động bề mặt 1.1.3 Cơ chế tẩy rửa 1.2 DẦU THÔNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN TÍNH 1.2.1 Ngun liệu dầu thơng 1.2.2 Các phương pháp biến tính dầu thơng 1.3 VẢI SỢI VÀ NGUỒN NHIỄM BẨN 1.3.1 Giới thiệu chung vải sợi 1.3.2 Cấu trúc vải 1.3.3 Hóa lý bề mặt vải sợi 1.3.4 Tiền xử lý vải sợi nguồn nhiễm bẩn CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 TẠO MẪU VẢI NHIỄM BẨN DẦU MỠ VÀ HỒ 2.1.1 Nguyên liệu 2.1.2 Dụng cụ 2.1.3 Tiến hành 2.2 TIẾN HÀNH OXY HĨA DẦU THƠNG TẠO CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT KHÔNG ION 2.2.1 Nguyên liệu 2.2.2 Dụng cụ 2.2.3 Tiến hành 2.3 PHA CHẾ CHẤT TẨY RỬA 2.4 ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH TẨY RỬA CỦA CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 2.4.1 Phương pháp đo sức căng bề mặt 2.4.2 Phương pháp đo độ mao dẫn 2.5 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THƠNG SỐ HĨA LÝ CỦA CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 9 10 14 19 19 21 24 24 28 29 30 33 33 33 33 33 33 33 34 34 35 36 36 36 37 2.5.1 Xác định độ bay 2.5.2 Xác định tỷ trọng 2.5.3 Đo sức căng bề mặt chất tẩy rửa nước 2.5.4 Xác định độ nhớt động học CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NHANH HOẠT TÍNH CỦA CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT VÀ CHẤT TẨY RỬA 3.1.1 Khảo sát hoạt tính tẩy thông qua độ mao dẫn độ trắng 3.1.2 Khảo sát hoạt tính tẩy thơng qua độ mao dẫn độ giảm khối lượng 3.1.3 Khảo sát hoạt tính tẩy thơng qua độ trắng độ nhả bẩn 3.1.4 Kết luận xây dựng phương pháp 3.1.5 Tẩy dầu kết hợp với giũ hồ vải mộc 3.2 XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG NGUYÊN LIỆU 3.3 TỔNG HỢP CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT KHÔNG ION TỪ NGUYÊN LIỆU DẦU THÔNG 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng H O đến hoạt tính tẩy 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hoạt tính tẩy 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hoạt tính tẩy 3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ phản ứng sục khí hoạt tính tẩy 3.3.5 Đề xuất sơ đồ tạo sản phẩm phản ứng oxy hóa dầu thông 3.4 CHẾ TẠO CHẤT TẨY RỬA TỪ CÁC THÀNH PHẦN KHÁC NHAU 3.4.1 Pha chế chất tẩy rửa 3.4.2 Thành phần chất tẩy rửa từ dầu thông oxy hóa 3.5 PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM ĐỂ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN TỐI ƯU CỦA CHẤT TẨY RỬA KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO R R R R 37 38 39 42 45 45 45 48 49 51 52 54 56 58 59 60 61 62 64 65 71 73 78 79 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN ABS Alkyl benzene sunfonat CMC Nồng độ mixen tới hạn CTR Chất tẩy rửa ĐMD Độ mao dẫn ĐNB Độ nhả bẩn DT Dầu thơng ĐT Độ trắng DTBT Dầu thơng biến tính ĐTT Độ tẩy trắng GC-MS Sắc ký khí khối phổ HĐBM Hoạt động bề mặt HTTS Hoạt tính tẩy LAS Liner alkylbenzen sunfonat LES Alkyl ete sulfate PAS Primary alcohol sulfate (sunfat rượu bậc một) SCBM Sức căng bề mặt TEA Trietylamin DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN TT Số hiệu Nội dung Trang Tính chất hóa lý số cấu tử dầu Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Một số tính chất pinen 21 Bảng 1.4 Thành phần xơ bơng chín 25 Bảng 1.5 Các loại sợi dệt 27 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 10 Bảng 3.5 11 Bảng 3.6 12 Bảng 3.7 thơng Thành phần hóa học dầu thông nước ta nước khác Quan hệ độ trắng với độ mao dẫn vải cotton vải polyeste Quan hệ độ nhả bẩn độ mao dẫn vải cotton vải polyeste Quan hệ độ nhả bẩn với độ trắng vải cotton 20 20 46 48 vải polyeste 50 Hệ số K để chuyển đổi độ mao dẫn sang HTTS 52 Mỗi quan hệ độ nhả bẩn độ mao dẫn loại vải Ảnh hưởng tác nhân đến HTTS chất HĐBM Ảnh hưởng hàm lượng axit H O 30% đến hoạt R R R R 53 57 58 tính tẩy 13 Bảng 3.8 14 Bảng 3.9 15 Bảng 3.10 16 Bảng 3.11 17 Bảng 3.12 18 Bảng 3.13 19 Bảng 3.14 20 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hoạt tính tẩy Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hoạt tính tẩy Ảnh hưởng tốc độ sục khí đến hoạt tính tẩy Ảnh hưởng hàm lượng LAS đến HTTS CTR dạng oxy hóa Ảnh hưởng hàm lượng axit oleic đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng oxy hóa Ảnh hưởng hàm lượng glyxerin đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng oxy hóa Ảnh hưởng hàm lượng enzyme amylase đến 59 60 61 66 67 69 HTTS CTR từ chất HĐBM dạng oxy hóa 71 Bảng 3.15 So sánh HTTS CTR từ dầu thơng oxy hóa 72 21 Bảng 3.16 Một số thơng số hóa lý CTR từ DT oxy hóa 72 22 Bảng 3.17 Tính chuẩn số 73 24 Bảng 3.18 Tính giá trị tương ứng chuẩn số Fisher 75 25 Bảng 3.19 Các thí nghiệm tâm 76 26 Bảng 3.20 So sánh thơng số mẫu thực nghiệm mẫu tính tốn 76 DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ TRONG LUẬN VĂN TT Số hiệu Nội dung Hình 1.1 Sự nhiễm bẩn dầu bề mặt sợi 15 Hình 1.2 Sự gột tẩy vết bẩn béo khỏi bề mặt sợi 16 Hình 1.3 Phương thức “Rolling up” 17 Hình 2.1 Sơ đồ oxy hóa dầu thơng 34 Hình 2.2 Sơ đồ dụng cụ xác định độ mao dẫn vải 37 Hình 2.3 Sơ đồ thiết bị xác định tỷ trọng 39 Hình 2.4 Thiết bị đo sức căng bề mặt 40 Hình 2.5 Thiết bị đo độ nhớt 43 Hình 3.1 10 Hình 3.2 11 Hình 3.3 12 Hình 3.4 13 Hình 3.5a Phổ GC-MS dầu thơng ngun liệu 55 14 Hình 3.5b Phổ GC-MS dầu thơng biến tính oxy hóa 56 Đồ thị quan hệ độ trắng với độ mao dẫn vải cotton vải polyeste Đồ thị quan hệ độ nhả bẩn với độ mao dẫn vải cotton vải polyeste Quan hệ độ nhả bẩn với độ trắng vải cotton vải polyeste Đồ thị quan hệ độ nhả bẩn độ mao dẫn loại vải mộc ngâm CTR để loại bỏ tạp chất Trang 46 49 51 53 15 Hình 3.6 Ảnh hưởng tác nhân đến HTTS dầu thông 57 16 Hình 3.7 Ảnh hưởng hàm lượng H O đến hoạt tính tẩy 59 17 Hình 3.8 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hoạt tính tẩy 60 18 Hình 3.9 19 Hình 3.10 Ảnh hưởng tốc độ sục khí đến hoạt tính tẩy 20 Hình 3.11 21 Hình 3.12 22 Hình 3.13 23 Hình 3.14 24 Hình 3.15 Phản ứng cắt mạch enzyme amylase với tinh bột R R R R Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hoạt tính tẩy Sơ đồ phản ứng tạo sản phẩm q trình oxy hóa DT khơng sử dụng xúc tác Ảnh hưởng hàm lượng LAS đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng oxy hóa Ảnh hưởng hàm lượng axit oleic đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng oxy hóa Ảnh hưởng hàm lượng glyxerin đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng oxy hóa 61 62 63 66 68 69 70 MỞ ĐẦU Ngày nay, việc ứng dụng chất hoạt động bề mặt sản xuất chất tẩy rửa trở nên phổ biến nhằm tẩy rửa loại vết bẩn công nghiệp vết bẩn đời sống hàng ngày Với tốc độ phát triển ngành công nghiệp kèm theo nhiễm bẩn với mức độ khó tẩy tăng lên, loại nhiễm bẩn dầu mỡ vào sợi vải ngành dệt – nhuộm quần áo người lao động Sự nhiễm bẩn khó để tẩy chất tẩy rửa thông thường Do vậy, để xử lý triệt để vết bẩn nhiểm dầu mỡ cần tạo chất hoạt động bề mặt có khả xử lý hoàn toàn nhu cầu tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn nước nhằm hạn chế phụ thuộc nhiều vào xuất Với mục tiêu đó, tác giả chọn đề tài : “Nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt siêu hoạt tính để xử lý tẩy cặn dầu” Mục đích luận văn: Nghiên cứu để tìm điều kiện tối ưu biến tính dầu thực vật thành chất hoạt động bề mặt Trên sở chất hoạt động bề mặt tìm thành phần hợp lý nhằm chế tạo chất tẩy rửa siêu hoạt tính sử dụng để xử lý tẩy cặn dầu mỡ vải sợi Đóng góp luận văn: Thiết lập phương pháp xác định hoạt tính tẩy thơng qua độ mao dẫn Đưa phương pháp biến tính dầu thơng, nguồn ngun liệu có sẵn Việt Nam q trình oxy hóa, q trình oxy hóa khơng sử dụng đến axit q trình sunfat hóa Do khơng sử dụng đến axit nên ngun vật liệu cần tẩy rửa khơng bị ăn mịn, phá hủy Trong trình pha chế chất tẩy rửa, mạnh dạn thử nghiệm với chất phụ gia enzyme amylase với hàm lượng nhỏ thu kết khả quan CHƯƠNG : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT Chất hoạt động bề mặt thành phần quan trọng thành phần chất tẩy rửa Nó có mặt tất loại chất tẩy rửa khác Nhiệm vụ đảm bảo tẩy vết bẩn chất lơ lửng nước giặt để ngăn cản tái bám trở lại chúng bề mặt [1] Một phân tử chất hoạt động bề mặt gồm hai phần: phần kị nước (không tan nước, thường chứa mạch hydrocacbon dài) phần ưa nước (tan nướcthường chứa đầu muối phân cực) Chất hoạt động bề mặt chia làm nhiều loại khác tùy thuộc vào liên kết cộng hóa trị phần kị nước chất hoạt động bề mặt với nhóm mang điện tích sau phân ly dung dịch 1.1.1 Lựa chọn yêu cầu chất hoạt động bề mặt Ngày chất hoạt động bề mặt không cần đáp ứng tiêu chuẩn ngày chặt chẽ phân giải sinh học mà cịn phải địi hỏi có nguồn gốc từ nguồn nguyên liệu đổi Sự lựa chọn chất hoạt động bề mặt thường tùy thuộc vào mục tiêu nghiên cứu: - Nhiệt độ tẩy rửa - Loại chất xây dựng, loại sợi dệt - Trạng thái môi trường - Phương thức bào chế Lựa chọn chất hoạt động bề mặt dùng sản phẩm tẩy rửa khác nhau, song chất hoạt động bề mặt phù hợp cho việc tẩy rửa mong muốn có đặc tính sau: - Hấp phụ chọn lọc - Tính hồ tan cao - Tách chất bẩn - Có đặc tính tạo bọt mong muốn 97 96 95,6 Hoạt tính tẩy sạch, % 95 94,2 93,2 93 91 90,5 89 87 85 Hàm lượng axit oleic % Hình 3.13 Ảnh hưởng hàm lượng axit oleic đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng oxy hóa Axit oleic vừa đóng vai trị chất xây dựng, vừa đóng vai trị phụ gia chống tái bám Hàm lượng axit oleic cao thành phần chất tẩy rửa lại cho HTTS cao giải thích chất HĐBM thu từ q trình oxy hóa dầu thơng dạng khơng ion, hoạt tính tẩy rửa giảm nhiều có mặt ion nước cứng CTR cần có hàm lượng chất xây dựng đủ để chống lại tác động ion c Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng glyxerin đến hoạt tính tẩy (HTTS) CTR từ chất HĐBM dạng oxy hóa Với mục đích tăng hiệu CTR giảm ăn mịn bề mặt vải sợi (vải khơng bị xơ cứng sau tẩy), làm mềm vải pha thêm glyxerin vào thành phần chất tẩy rửa Để khảo sát ảnh hưởng hàm lượng glyxerin đến hoạt tính chất tẩy rửa, chúng tơi tiến hành cố định tỷ lệ lượng dầu thơng biến tính, LAS axit oleic, thay đổi thành phần glyxerin, kết thu bảng 3.13: 69 Bảng 3.13 Ảnh hưởng hàm lượng glyxerin đến HTTS CTR dạng oxy hóa STT Mẫu Glyxerin (% kl ) HTTS (%) O11 0,3 96,4 O12 0,5 96,9 O13 96,5 O14 1,5 96,2 O15 95,8 Từ bảng số liệu 3.13 ta xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ hàm lượng glyxerin HTTS thể hình 3.14 Qua đồ thị (hình 3.14) ta thấy lượng glyxerin tối ưu 0,5% cho khả tẩy lớn 96,9% Khi tiếp tục tăng lượng glyxerin HTTS giảm xuống, nguyên nhân hàm lượng glyxerin lớn làm độ nhớt tăng, SCBM tăng nên khả tẩy rửa giảm 97,1 96,8 Hoajt tính tẩy , % 96,9 96,5 96,4 96,5 96,2 96,2 95,9 95,8 95,6 95,3 95 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 Hàm lượng glyxerin , % Hình 3.14 Ảnh hưởng hàm luợng glyxerin đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng oxy hóa d Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng TEA đến hoạt tính tẩy (HTTS) CTR từ chất HĐBM dạng oxy hóa 70 Để khảo sát ảnh hưởng kiềm hữu TEA, tiến hành cố định tỷ lệ khối lượng DTBT, LAS, axit oleic glyxerin, thay đổi thành phần TEA Kết thu lượng TEA tối ưu 1% cho HTTS tốt Do có axit oleic thành phần nên pH 7 ảnh hưởng đến hoạt tính tẩy TEA có độ nhớt cao làm tăng sức căng bề mặt chất tẩy rửa e Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng enzym đến hoạt tính tẩy (HTTS) CTR từ chất HĐBM dạng oxy hóa Bình thường vải nhiễm dầu tẩy khơng cần có enzym thành phần CTR Tuy nhiên loại vải công nghiệp phần lớn nhiễm bẩn dầu lẫn hồ tinh bột Các chất HĐBM tẩy dầu phần lớn khơng có hoạt tính tẩy hồ tinh bột Do cấu trúc hồ tinh bột polyme cacbonhydrat phức tạp glucose (công thức phân tử C6H12O6) làm cho lỗ xốp vải bị tắc khiến cho thuốc nhuộm không xâm nhập vào để tẩy làm giảm HTTS Do chúng tơi đưa enzym nhằm mục đích cắt mạch polime hồ tinh bột thành tiểu phân nhỏ (monome) Hình 3.15 Phản ứng cắt mạch enzyme amylase với tinh bột 71 Kết phản ứng cho thấy phân tử hồ tinh bột bị cắt thành monomer nhỏ để chúng dễ tách từ lỗ xốp nhiễm bẩn vải, qua làm tăng độ thơng thống mao quản làm tăng độ mao dẫn Để khảo sát ảnh hưởng enzym, tiến hành cố định tỷ lệ khối lượng DTBT, LAS, axit oleic, glyxerin TEA thay đổi thành phần enzym, tiến hành tẩy mẫu vải có tẩm hồ thu kết sau: Bảng 3.14 Ảnh hưởng hàm lượng enzym amylase đến HTTS CTR từ chất HĐBM dạng oxy hóa STT Mẫu Enzym (% kl ) HTTS (%) O16 0,3 97,8 O17 0,5 97,9 O18 98,2 O19 1.5 98,0 O20 97,6 Qua đồ thị ta thấy lượng enzym amylase tối ưu 1% cho HTTS tốt 98,2% Tuy nhiên để đạt hiệu tẩy cao khuyến cáo pha enzym amylase vào lúc trước sử dụng chất tẩy rửa enzym amylase loại bền nhiệt không chịu nhiệt độ cao (900C) thời gian dài Trước P P tiến hành tẩy rửa để bảo quản enzyme lâu đảm bảo cho khả hoạt động cần để dung dịch chứa enzyme vào hộp, đạy kín giữ nhiệt độ khoảng 200C P P 3.4.2 Thành phần chất tẩy rửa từ dầu thông oxy hóa a Cơng thức pha chế chất tẩy rửa từ dầu thơng oxy hóa Sau nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới hoạt tính chất tẩy rửa vải sợi, chúng tơi tìm cơng thức pha chế CTR từ dầu thơng oxy hóa với HTTS đạt 98,2% với thành phần khối lượng sau: - Dầu thơng oxy hóa: 90,5% - LAS: 3% 72 - Axít olêic: 4% - Glyxerin: 0,5% - TEA: 1% - Enzym amylase : 1% Bảng 3.15 So sánh HTTS CTR từ dầu thơng oxy hóa Sản phẩm TT HTTS, % Dầu thơng chưa biến tính 35,6 Dầu thơng oxy hóa 88,2 CTR từ dầu thơng oxy hóa 98,2 Như HTTS CTR từ dầu thơng oxy hóa đạt gần 100% (98,2%) cao hẳn so với HTTS CTR xuất phát từ dầu thông oxy hóa dầu thơng chưa biến tính b Quy trình pha chế chất tẩy rửa Đầu tiên cho dầu thơng biến tính phương pháp oxy hóa với hàm lượng 90,5%, sau cho đồng thời LAS 3% axit oleic 4% vào khuấy trộn để hòa tan dầu thơng biến tính Tiếp theo cho phụ gia glyxerin 0,5% nhằm mục đích làm mềm vải Cuối cho kiềm hữu TEA 1% vào để trung hòa tạo mơi trường trung tính Tiến hành khuấy trộn tốc độ vừa phải gia nhiệt khoảng khoảng nhiệt độ 30-500C dung dịch đồng (thường khoảng 5-10 P P phút) ngừng khuấy trộn gia nhiệt, kết thúc ta để nguội tự nhiên Riêng với mẫu vải có tẩm hồ pha thêm phụ gia enzyme amylase 1% vào sau Bảng 3.16 Một số thơng số hố lý chất tẩy rửa từ dầu thơng oxy hóa Tỷ SCBM trọng (mN/m) 0,9989 11,66 pH 7,1 Độ nhớt (cSt) 2,513 73 Màu sắc Vàng sáng Độ tan nước Hoàn toàn 3.5 PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM ĐỂ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN TỐI ƯU CỦA CHẤT TẨY RỬA Bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm, tìm thành phần tối ưu hỗn hợp chất tẩy rửa mà không cần phải thí nghiệm Để tìm phương trình hồi quy chúng tơi tính tốn phụ thuộc hiệu tẩy rửa vào hai biến số, thành phần dầu thơng biến tính (DTBT) LAS [12] - Thành phần DTBT (%KL): Z1 = 86 - 91 % - Thành phần LAS (%KL): Z2 = - 6% Ở số yếu tố k = 2, số kế hoạch thực nghiệm N = 2k = 22 = P P P P Bảng 3.17: Tính chuẩn số Biến thực TT Biến mã hoá y Z1 Z2 x0 x1 x2 x1x2 91 1 1 89,8 86 -1 -1 92,5 91 1 -1 -1 89,3 86 -1 -1 88,6 Như mơ hình thống kê biểu diễn thành phần hỗn hợp với biến mã hố có dạng: y = b0 + b1x1 + b2.x2 + b12.x1.x2 (1) Trong đó: y: độ tẩy rửa (%) x1,x2: biến mã hoá thành phần % khối lượng DTBT LAS Ma trận kế hoạch thực nghiệm hai mức tối ưu để xác định thông số b0, b1, b2, b12 mơ sau: Căn vào ma trận kế hoạch ta xác định hệ số hồi quy bj theo công thức: 74 N bj = � xji yj N i=1 Trong đó: N số thực nghiệm (N = 4) Từ tính ra: b0 = (89,8+ 92,5 + 89,3 + 88,6)/4 = 90,05 b1 = (89,8- 92,5 + 89,3 - 88,6)/4 = -0,5 b2 = (89,8+ 92,5 - 89,3 - 88,6)/4 = 1,1 b12= (89,8-92,5 - 89,3 + 88,6)/4 = -0,85 Kiểm tra tính có nghĩa hệ số bj, ta tiến hành thí nghiệm tâm (x1 = x2 = Z1 = 90 , Z2 = 5) ta thu kết quả: y01 = 90,28 y02 = 89,625 y03 = 90,425 Giá trị trung bình y tâm: y0 = 90,11 Tính phương sai lặp theo công thức: m S2lặp= ��y0a − y0 � m-1 a=1 Trong đó: S2lặp: Phương sai lặp P P m: Số thí nghiệm tâm y0a: Giá trị y thí nghiệm thứ a y0: Giá trị trung bình y tâm S=0,045 S2lặp = [(90,28 – 90,11)2 + (89,625 – 90,11)2 + (90,425 – 90,11)2 ] = 0,19 3-1 Giá trị độ lệch tiêu chuẩn Sbj phân bố xác định theo cơng thức: S2bj Từ rút Sbj = 0,218 = S2lặp N = 0,19 =0,0475 Với bậc tự lặp f2= m-1 = 3-1 = mức có nghĩa p = 0,05 75 Tra bảng 6.11 [12] ta có chuẩn số Student t2;0,05 = 4,303 Hệ số bj có nghĩa khi: �bj �> Sbj t2;0,05 = 0,218.4,303 = 0,938 Sau thay số có hệ số b1 khơng có nghĩa mơ hình thống kê mơ tả khả tẩy rửa vùng thực nghiệm có dạng: y =91,125 + 1,275 x2 - 1,025 x1.x2 (2) Sự tương hợp mơ hình phải kiểm tra nhờ chuẩn số Fisher: F= S2dư S2lặp Trong đó: S2dư phương sai dư tính theo cơng thức: Sdư Trong đó: N = �(yj − yi )2 N−l i=1 l: số hệ số phương trình (2) yj: giá trị thực nghiệm yi: giá trị tương ứng theo phương trình (2) Tính tốn kết ta có bảng sau: Bảng 3.18: Tính giá trị tương ứng chuẩn số Fisher y1 y2 y3 y4 S2dư Fn 85,375 87,425 84,875 82,825 0,0225 0,1184 Số bậc tự lặp f2 = Bậc tự dư f1 = N-l = 4-3 = Mức có nghĩa p = 0,05 Tra bảng 6.12 [12] ta F0,05;1;2=18,5 Ta thấy Fn = 0,1184 < F0,05;1;2 = 18,5 Như mơ hình tuyến tính phù hợp với thực nghiệm 76 Phương trình hồi quy thu được: y = 91,689 + 1,275 x1 - 1,025 x1.x2 Tiến hành tối ưu hố theo phương pháp leo dốc với điểm mơ tả cục theo bề mặt mức có dạng: y = b0 + b1.x1 + b2.x2 y = 91,125 + 1,275x2 ∂y =1,275 x2 Chuyển động tiếp tục bề mặt mức theo hướng gradient biểu thức mô tả gần trên: y = b0 + b1.x1+ b2.x2 Đại lượng bước dịch chuyển: ∆Dz2 = k.1,275.3 Chọn k = 0,05 Vậy đại lượng bước Dz2=0,19 Tiến hành thí nghiệm với nhóm thí nghiệm tâm Bảng 3.19 Các thí nghiệm tâm TT Z1 Z2 Y 90,5 2,84 91,4 90,5 3,1 95,4 90,5 3,36 93,0 Như vậy, để có giá trị Y đạt cao (tức độ tẩy rửa đạt 95.4 %), Z1 tương ứng với thành phần dầu thơng biến tính 90,5% Z2 ứng với hàm lượng LAS 3% độ tẩy rửa đạt 95.4% Từ số liệu thu theo tính tốn, chúng tơi so sánh với số liệu thu thực nghiệm Bảng 3.20 So sánh thông số mẫu thực nghiệm mẫu tính tốn Thành phần(%KL) DTBT Mẫu thực nghiệm Mẫu tính tốn 90,5 90,5 77 LAS Hoạt tính tẩy (%) 3,1 95,5 95.4 Nhận thấy, thành phần hố học độ tẩy rửa tính theo phương trình hồi qui hồn tồn phù hợp với kết khảo sát thực nghiệm với sai số không đáng kể 78 KẾT LUẬN Đã xây dựng phương pháp phân tích nhanh hoạt tính tẩy dầu mỡ hồ loại vải sợi thông qua độ mao dẫn, độ nhả bẩn vải sợi, xác định hệ số K liên hệ độ mao dẫn hoạt tính tẩy loại vải sợi, cụ thể là: K vải cotton 1,34; K vải polieste 1,87; thông qua hệ số K xác định nhanh hoạt tính tẩy xác định độ mao dẫn vải sợi Phương pháp linh hoạt cho độ xác cao, phù hợp với yêu cầu phân tích nhanh phịng thí nghiệm xí nghiệp, nhà máy Dệt Tổng hợp chất hoạt động bề mặt từ dầu thông oxy hóa có hoạt tính cao để tẩy rửa dầu mỡ vải sợi, thích hợp vải cotton với điều kiện phản ứng tốt nhất: 98,5% dầu thông nguyên liệu, 1,5% H2O2, nhiệt độ 100oC, tốc độ khuấy 80ml /phút, P P thời gian q trình oxi hóa 16 Xác định trình oxy hóa oxy khơng khí với tác nhân khơi mào H2O2, sản phẩm oxy hóa tạo thành chủ yếu ancol mạch vòng verbenol, pinenol, mirtenol, pinocarveol với tổng hàm lượng 33,35% chất có hoạt tính bề mặt cao, dẫn đến chất hoạt động bề mặt có hoạt tính cao Chế tạo chất tẩy rửa gồm thành phần khác nhau: 90,5% dầu thơng oxy hóa 3% LAS, 4% axit oleic, 0,5% glyxerin, 1% TEA 1% enzyme đạt hiệu suất tẩy 98,2% Xác định vai trò loại phụ gia chất tẩy rửa Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm tính tốn thành phần % khối lượng DTBT 90% LAS 3% với hoạt tính tẩy đạt 95,4 % Kết sát với kết mẫu thực nghiệm đo 90% khối lượng DTBT, 3% khối lượng LAS, HTTS đạt 95,5% Điều khẳng định tính sát thực công thức pha chế CTR nhằm xử lý dầu mỡ vải sợi đạt yêu cầu tốt 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Mai Hữu Khiêm, (1995), Giáo trình hố keo-hố lý hệ vi dị thể tượng bề mặt, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội P.P.Kôrôxtelev, (1974), Chuẩn bị cho phân tích hóa học, Xuất lần thứ 11, Nhà xuất Khoa học Liên Xô, Bản dịch Đinh Tuyết Mai, (1984), Thí nghiệm nấu tẩy- Nhuộm- In hoa loại vải sợi Bộ Môn Dệt May - Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng, (2006), Tổng hợp chất tẩy rửa vải sợi từ dầu thông sunfat hóa, Tạp chí Hóa Học Ứng Dụng, số Phạm Xuân Núi, (2006), Dự thảo luận án tiến sĩ hóa học, Nghiên cứu phản ứng chuyển hóa parafin C6- C8 xúc tác zeolit biến tinh, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà nội Nguyễn Tuấn Sơn, (2003), Luận văn thạc sĩ hóa học, Nghiên cứu chất tẩy rửa cặn dầu sở LAS, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Louis Hồ Tấn Tài, (1999), Các sản phẩm tẩy rửa chăm sóc cá nhân, Xuất lần 1, Nhà xuất Dunod, 1994 Nguyễn Quốc Tín, Đỗ Phổ, (1984), Xà phòng chất tẩy giặt tổng hợp, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiêu chuẩn Việt Nam, (1991), chất tẩy rửa tổng hợp chứa, TCVN 5461 10 Cao Hữu Trượng, (1994), Cơng nghệ hố học sợi dệt, Bộ mơn Cơng nghệ Hố dệt, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 11 Nguyễn Đình Triệu, (2001), Các phương pháp phân tích vật lý hóa lý, tập 1,2, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 12 Nguyễn Minh Tuyển, (1999), Quy hoạch thực nghiệm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 13 Ngô Quốc Tuấn, (2007), Luận văn tiến sĩ hố học, Nghiên cứu biến tính dầu thơng tạo nguyên liệu tốt để chế tạo chất tẩy rửa cặn dầu Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 80 14 Ngô Quốc Tuấn, Trần Thị Như Mai, Đinh Thị Ngọ, (2006), Nghiên cứu q trình oxy hóa dầu thơng xúc tác tạo nguyên liệu tốt để chế tạo chất tẩy rửa cặn dầu Tạp chí Hóa học ứng dụng, số 15 Ngô Quốc Tuấn, Nguyễn Khánh Diệu Hồng, Đinh Thị Ngọ, Phạm Văn Thiêm, (2004), Tổng hợp chất tẩy rửa cặn dầu sở dầu thông biến tính Tạp chí Hóa học ứng dụng, số 11 16 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, (1999), Khoa Cơng Nghệ Hóa Học, Bộ Mơn Cơng Nghệ Hữu Cơ- Hóa Dầu, Giáo trình thí nghiệm dầu mỏ 17 Dương Văn Tuệ, Nguyễn Hữu Khuê, Văn Đình Đệ, Nguyễn Thị Minh Nguyệt, (1993), Thí nghiệm hố hữu cơ, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 18 http://www.hoahoc.org T 3T 19 http://vi.wikipedia.org T 3T 20 http://www.vietnamtextile.org.vn T T TÀI LIỆU TIẾNG ANH 21 Baeurle, Stephan A.; Kroener, Juergen, (2004), Modeling Effective Interactions of Micellar Aggregates of Ionic Surfactants with the Gauss-Core Potential, Journal of Mathematical Chemistry 36: 409–21 doi:10.1023/B:JOMC.0000044526.22457.bb 22 Brown A.G, William C Thuman, (1987), The surface viscosity of detergent T 4 T 1 T T solutions as a factor in foam stability T 23 David G.Urban, (2002), How To Formulate & Compound Industrial Detergents, T T Published by David G Urban 24 Gale W Cutler, Erik Kissa, (1987), Detergency: theory and technology, Surfactant Science Series vol.20, Published by CRC Press 25 Handbook of Powder Technology, (2007), Volume 11 T 1 T T 26 Heinrich Waldhoff, Rỹdiger Spilker, (2005), Handbook of Detergents Part C: Analysis, Surfactant Science Series vol.123, Marcel Dekker, Inc 27 Hill book company, (1959), INC, New York Toronto London 28 Hydrocarbon processing, (2003), March 81 T 29 Jean-Louis Salager, (2002), Surfactants Types and Uses, Laboratory of formulation, interfaces rheology and processes 30 Jungerman E., (1970), Editor, "Cationic Surfactants", Marcel Dekker, New York 31 Linfield W M., (1976), Editor, "Anionic Surfactants", Marcel Dekker, New York 32 Mary D Womack, Debra A Kendall and Robert C MacDonald, (1983), T T T T Detergent effects on enzyme activity T 1T 33 Michael S.Showell, (2005), Handbook of Detergents Part D: Fomulation, Surfactant Science Series vol.128, Published by CRC Press 34 Milton J.Rosen, (2004), Surfactants and interfacial phenomena, 3rd edition, P P John Wiley & Son 35 O'Lenick A., J, (2000), Surfactants and Detergents 3: 229, & 387 [silicon based surfactants] 36 Proceedings, (1978), World Conference on Soaps and Detergents, Journal of the American Oil Chemists Society, volume 55, Nº 37 Petroleum processing prenciples and Applications 38 Rosen MJ, (September 2010), Surfactants and Interfacial Phenomena (3rd ed.) Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons p 39 Schick M J., (1967), Editor "Noionic Surfactans", Marcel Dekker, New York 2ème Edition avec des nouveaux sujets (1988) 40 Thomas M.Schmitt, (2001), Analysis of Surfactants, Surfactant Science Series vol.96, Published by CRC Press 41 Turpentine , Vijay M Vulava, University of Tennessee, Knoxville, TN, USA T 1 0T 0T 42T T T 42 Ullmann’s Ecyclopedia of industrial chemistry, (2004), 7th edition, (1.23) 43 Wadood Hamad, (1998), Cenllulosic Materials, Fiber, Networks and composites 44 Yangxin YU, (2008), Development of Surfactants and Builders in Detergent T T 42 1T T Formulations T 82 T T 45 http://ods.od.nih.gov T 3T 46 http://drugstoremuseum.com T T 47 http://www.sciencedirect.com T T 48 http://tede.ufsc.br/teses/PENQ0142.pdf T 49 http://www.wikipedia.com T T 50 http://www.surfactants.net/ 83 T ... loại chất hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt chia làm loại: [1] - Chất hoạt động bề mặt anionic - Chất hoạt động bề mặ cationic - Chất hoạt động bề mặt khơng ion - Chất hoạt động bề mặt lưỡng... tài : ? ?Nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt siêu hoạt tính để xử lý tẩy cặn dầu? ?? Mục đích luận văn: Nghiên cứu để tìm điều kiện tối ưu biến tính dầu thực vật thành chất hoạt động bề mặt Trên... sở chất hoạt động bề mặt tìm thành phần hợp lý nhằm chế tạo chất tẩy rửa siêu hoạt tính sử dụng để xử lý tẩy cặn dầu mỡ vải sợi Đóng góp luận văn: Thiết lập phương pháp xác định hoạt tính tẩy