Nghiên cứu ảnh hưởng của các thành phần trong quá trình tẩy rửa cặn dầu

MỤC LỤC

Các chất trao đổi ion

Khả năng trao đổi các ion Na+ có công thức tùy thuộc vào kích cỡ các ion và tình trạng hydrat hoá, cũng nh nồng độ, nhiệt độ, pH và thời gian. Đặc biệt đợc nêu lên ở đây là Zeolit MAP mà tốc độ trao đổi ion canxi nhanh hơn tốc độ Zeolit 4A nhờ hình dạng tinh thể của nó là hình phẳng.

Tác nhân phụ trợ

Tác nhân chống tái bám

Tuy nhiên, những hợp chất này chỉ tác dụng hiệu quả đối với vải là cotton. Điều này dẫn đến cần thiết phải sử dụng những chất chống tạo kết tủa loại mới.

Tác nhân tăng và chống bọt

Việc sử dụng một chất có một dây cacbon thẳng, có cùng chiều dài giống nh chiều dài của chất hoạt động bề mặt là phơng thức hiệu nghiệm để làm ổn định bọt của một chất hoạt động bề mặt. Còn trờng hợp thứ hai là những hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ sẽ đến thay thế các phân tử các chất HĐBM của màng bọt, nh vậy làm cho bọt ít ổn định hơn.

Thành phần chất tẩy rửa cặn dầu

Tinh dầu thông

Nó đợc sử dụng để làm dung môi, làm nguyên liệu để điều chế Camphor tổng hợp,Tecpinhydrat, các Tecpinneol thuốc trừ sâu, các chất thơm và một số chất khác. Kết quả so sánh thành phần hoá học chủ yếu của tinh dầu thông ở các vùng nhựa thông lớn trên thế giới và ở nớc ta đợc nêu trong bảng 1.2.

Bảng 1.1:   Tính chất vật lý của các cấu tử chính trong tinh dầu thông
Bảng 1.1: Tính chất vật lý của các cấu tử chính trong tinh dầu thông

Axit dicacboxylic

    Ngợc lại, nhiệt độ nóng chảy và độ hoà tan trong nớc có sự luôn phiên: các dicacboxylic axit với số cacbon chẵn có nhiệt độ nóng chảy cao hơn so với các axit có số cacbon lẻ kế tiếp. Phần lớn các axit dicacboxylic hoà tan dễ dàng trong rợu thấp ở nhiệt độ phòng, các axit dicacboxylic thấp hơn gần nh không hoà tan trong benzen và các dung môi thơm khác.

    Bảng 1.4:  Một số tính chất vật lí của axit Oleic
    Bảng 1.4: Một số tính chất vật lí của axit Oleic

    ChÊt H§BM NI

      - Phối hợp với các chất hoạt động bề mặt không ion phù hợp sẽ giúp đạt đ- ợc những kết quả tốt đối với sự tẩy rửa các vết dầu. - Sự tách pha kém (tách các pha bởi sự hiện diện của chất điện giải) từ đó tạo thuận lợi để lập công thức những sản phẩm lỏng đẳng hớng đậm đặc (đối với những sản phẩm lỏng có cấu trúc: nó có khả năng phân tán các liposom).

      Cơ chế tẩy rửa

      Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình tẩy rửa

      Đặc tính tẩy rửa rất nhạy cảm với các yếu tố nh tính chất bề mặt nhiễm bẩn (các bề mặt cứng, các loại vải sợi), loại chất bẩn (vết bẩn có chứa béo, vết bẩn dạng hạt, vết bẩn hỗn hợp). Chất lợng nớc (độ cứng của nớc, hàm lợng vết ion Fe, Cu, Mn..) kỹ thuật tẩy rửa (các tác động cơ học, thời gian và nhiệt độ) và thành phần chất tẩy rửa.

      Các cơ chế tẩy rửa khác nhau

        Vậy để có sự tẩy rửa tốt, không những cần giảm sức căng bề mặt (phơng thức Lanza, cơ chế Rolling up), mà còn phải tăng nồng độ các chất HĐBM để hình thành các micelle (hoà tan hoá) và có một số micelle đủ tuỳ theo lợng vết bẩn béo có trong chất tẩy rửa. Những hình này cho thấy rằng, đầu tiên công cung cấp để tách P ra khỏi bề mặt F một khoảng cách δ thì yếu hơn bởi vì lực đẩy quan trọng hơn : đó là trờng hợp của một hạt và bề mặt có cực và giải thích tại sao, chất HĐBM trong bị hút trên các hạt và các bề mặt điều này có tác dụng gia tăng lực đẩy của chúng và do đó việc tẩy sạch trở nên dễ dàng hơn.

        Hình 1.4: Phơng thức  Rolling up “ ”
        Hình 1.4: Phơng thức Rolling up “ ”

        Giới thiệu về dầu thực vật

        Dầu cám

        Ngoài ra, nếu dầu cám thô ép đợc không qua lọc và tinh chế ngay thì phẩm chất nhanh chóng giảm sút, chỉ số axit tăng nhanh, mầu dầu chuyển từ vàng sang xanh thẫm rồi đen. Do phẩm chất dầu cám hiện nay còn kém (mầu sắc thẫm, chỉ số axit cao, nhiều tạp chất vv..) nên phần lớn dầu cám ở nớc ta hiện nay chỉ dùng trong công nghiệp sản xuất xà phòng giặt.

        Dầu lạc

        Dầu lạc dùng chủ yếu vào làm dầu thực phẩm sản xuất bơ nhân tạo, dầu cứng vv. Ngoài ra còn đợc dùng sản xuất xà phòng, dùng trong ngành dợc phẩm và một số ngành công nghiệp khác.

        Thực nghiệm

        Tổng hợp chất tẩy rửa cặn dầu .1 Nguyên liệu

          Ngoài ra, thay thế dầu thông bằng một số dầu thực vật khác là dầu dừa, dầu lạc, dầu cám, và thay axit oleic bằng axit succinic và cũng thay thế chất HĐBM APG 60 bằng Tween 60, sau đó kiểm tra chất tẩy rửa của từng mẫu. Trộn hỗn hợp chất HĐBM và rợu vào cốc chứa dầu thông .Tiếp đó cân chính xác lợng axit và cho vào cốc, trộn dầu thông với chất HĐBM và khuấy với tốc độ vừa phải trong vòng 15 phút thì dừng.Ta thu đợc chất tẩy.

          Xác định các đặc trng hóa lý của chất tẩy rửa cặn dầu .1 Đo tỷ trọng: (Theo phơng pháp picnomet)

          • Xác định độ bay hơi
            • Xác định hoạt tính của chất tẩy rửa (độ tẩy rửa) .1 ý nghĩa
              • Kiểm tra độ tái bám trở lại .1 ý nghĩa
                • Xác định độ nhớt .1. Định nghĩa độ nhớt
                  • Kiểm tra độ ăn mòn tấm đồng .1 ý nghĩa
                    • Xác định nhiệt độ chớp cháy .1 Định nghĩa
                      • Xác định độ tẩy rửa bằng phơng pháp phun áp lực .1 ý nghĩa

                        - Dùng cốc thuỷ tinh dung tích 50 ml có kích thớc giống nhau, rửa sạch, cho tủ sấy khô và cân chính xác lợng cốc thuỷ tinh (gO). Sau đó đổ dung dịch cần đo vào cốc và cân có khối lợng g1 , lúc đó bấm đồng tính thời gian. - Để dung dịch cần đo bay hơi tự nhiên trong 24h tại bề mặt thoáng, sau. đó đem cân xác định khối lợng dung dịch chất tẩy rửa còn lại g2. % độ bay hơi đợc xác định bằng công thức =. Quá trình tẩy rửa là quá trình loại bỏ các cặn bẩn xăng dầu bám trên bề mặt thùng chứa. Để tăng thêm hiệu quả của quá trình tẩy rửa, ngời ta bổ sung. thêm các điều kiện bên ngoài nh : gia nhiệt , tăng thời gian tẩy rửa và tạo các tác động cơ học nh khuấy trộn hoặc phun bằng áp lực, làm cho dung dịch chất tẩy rửa hoạt động hiệu quả hơn. +) Các thanh kim loại dài khoảng 15 cm, rộng khoảng 1cm, bề mặt nhẵn và sạch, tơng đối đều với nhau. +) Máy khuấy, bình khuấy. +) Bình chứa nớc nóng. +) Nhiệt kế, cân phân tích, đũa thuỷ tinh. +) Bình chứa mẫu, pipet hút CRT Chuẩn bị mẫu:. +) Thanh kim loại rửa sạch, sấy khô trong tủ sấy. Sau khi sấy khô. lấy ra để nguội rồi cân xác định khối lợng ban đầu m0. +) Dùng đũa thuỷ tinh quệt mẫu dầu FO thật đều lên cả hai mặt thanh kim loại với chiều cao 5 - 7 cm. Nhiệt độ cháy (bắt lửa): nếu thời gian cháy quá 5(s) thì ngời ta gọi đó là nhiệt độ cháy. Các mẫu CTR chúng tôi sử dụng đều là sản phẩm dễ bay hơi do đó chúng tôi tiến hành đo nhiệt độ chớp cháy bằng phơng pháp sử dụng cốc kín .Phơng pháp này đợc áp dụng cũng do một lý do khác là để đảm bảo tránh độc hại cho ngời tiến hành thí nghiệm. * Đo nhiệt độ chớp cháy cốc kín. Nhiệt độ chớp cháy cốc kín đợc thực hiện trong điều kiện cốc đựng mẫu. đợc đậy nắp, nắp này chỉ mở ra trong thời gian rất ngắn khi đa ngọn lửa để thử. điểm chớp cháy vào. Trong quá trình đo mẫu đợc khuấy liên tục. Ngọn lửa que châm để thử có kích thớc rất nhỏ. 2: Hộp đựng cốc kim loại. 5: Dây khuấy nối với cánh khuấy. * Đo nhiệt độ chớp cháy cốc hở. +) Nạp mẫu: cho mẫu CTR vào đến vạch mức, không cho cao quá vạch. định mức vì dung dịch CTR dễ tràn ra ngoài khi thử. +) Cắm nhiệt kế vào chén mẫu: cắm vào giữa chén, để bầu nhiệt kế chạm. Khi cách nhiệt độ chớp cháy dự kiến khoảng 400C thì tăng với tốc độ chậm: 40C/phút. +) Châm lửa thử: từ từ đa ngọn lửa từ phía này qua phía kia của miệng cốc song song với mặt mẫu CTR. Khi biết đợc nhiệt độ lần thử đầu thì những lần thử sau có thể duy trì tốc. độ nâng nhiệt một cách hợp lý để xác định đúng nhiệt độ chớp cháy. Nhớ rằng phải đọc nhiệt độ trớc khi đa que thử qua miệng cốc. Chú ý: Nếu xác định nhiệt độ chớp cháy cốc hở thì phải hết sức chú ý đến điều kiện an toàn khi thử. Bởi vì: nếu mẫu đợc đun quá nóng tới đạt và vợt qua nhiệt. độ cháy nó sẽ cháy liên tục. Khi đó phải chuẩn bị phơng tiện để dập lửa , đậy kín cốc mẫu lại. +) Xác định nhiệt độ cháy: khi đã xác định nhiệt độ chớp cháy cốc hở ta tiếp tục nâng nhiệt độ của mẫu lên để xác định nhiệt độ cháy: nhiệt độ ở đó sự cháy kéo dài trên 5 giây.

                        Hình 2.2: Sơ đồ thí nghiệm khảo sát độ tẩy rửa
                        Hình 2.2: Sơ đồ thí nghiệm khảo sát độ tẩy rửa

                        Thảo luận kết quả

                        Khảo sát sơ bộ hoạt tính tẩy rửa của các loại dầu thực vật khác nhau

                        Tuy nhiên khi tiến hành tẩy rửa cặn xăng dầu, chúng tôi tiến hành ở nồng độ 1% nên nhiệt độ chớp cháy của các mẫu đều nằm trong khoảng 340C-360C là tơng đối an toàn. Chính vì thế các mẫu ở trên đều đạt yêu cầu về mặt an toàn cháy nổ và đủ điều kiện để thử nghiệm trong thực tế.

                        Nghiên cứu chế tạo chất tẩy rửa trên cơ sở dầu thông

                          Điều này phản ánh rất rõ vai trò của chất HĐBM trong thành phần chất tẩy rửa: nó có khả năng tẩy rửa cặn bẩn dầu ra khỏi bề mặt hấp phụ rất tốt (hấp phụ chọn lọc) hoà tan trong nớc kể cả nớc cứng, đồng thời chống tái bám trở lại, khả năng phân huỷ sinh học tốt, u điểm hơn các chất HĐBM anion, thấm ớt tốt và có đặc tính tạo bọt mong muốn. Chất xây dựng hoàn thành một số chức năng quan trọng nh: loại bỏ ảnh hởng của các ion Ca2+ và Mg2+có mặt trong nớc cứng và đôi khi có trong thành phần chất bẩn và bề mặt nhiễm bẩn, chống chất bẩn tái bám trở lại, có đặc tính tạo bọt mong muốn, có tính tẩy rửa đối với các loại vết bẩn và các bề mặt nhiễm bẩn khác nhau.

                          Hình 3.1: Biểu đồ quan hệ giữa độ tẩy rửa và hàm lợng APG 60
                          Hình 3.1: Biểu đồ quan hệ giữa độ tẩy rửa và hàm lợng APG 60

                          Nghiên cứu chế tạo CTR trên cơ sở các dầu thực vật khác .1 CTR có dầu dừa

                            Khi ta tăng l- ợng dầu thực vật thay thế thì hoạt tính tẩy rửa giảm xuống một cách nhanh chóng; nguyên nhân do khi tăng dầu thực vật thì giảm dầu thông, mà dầu thông là cấu tử chính tạo nên tính tẩy rửa cao. Nhng các axit béo no này có độ nhớt cao, kết tinh ở nhiệt độ 25OC nên khi pha chế gặp khó khăn và khi thay thế dầu thông bằng dầu dừa với một lợng lớn, sẽ làm cho chất tẩy rửa kém linh động và khả năng tẩy rửa giảm rất nhiều.

                            Bảng 3.8: Các chỉ số hoá lý cơ bản của dầu dừa
                            Bảng 3.8: Các chỉ số hoá lý cơ bản của dầu dừa

                            Nghiên cứu ảnh hởng của các thành phần trong chất tẩy rửa .1 Nghiên cứu hoạt tính của chất tẩy rửa khi thay axit ôlêic

                              Do vậy, để đảm bảo các u điểm trên của các axit béo no trong dầu dừa, ta chỉ có thể thay thế dầu thông bằng một lợng thích hợp dầu dừa từ 5% - 10% để cải thiện về tỷ trọng, độ bay hơi, nhiệt độ chớp cháy. Điều này có thể do CMC của Tween 60 cao hơn APG 60 và có thể do cơ chế tẩy rửa cặn dầu đối với hai chất hoạt động bề mặt này cũng khác nhau nên dẫn đến hoạt tính tẩy rửa của APG 60 cao hơn.

                              Bảng 3.16: Kết quả so sánh khả năng tẩy rửa của APG 60   víi Tween 60
                              Bảng 3.16: Kết quả so sánh khả năng tẩy rửa của APG 60 víi Tween 60

                              Phơng pháp quy hoạch thực nghiệm

                              Kết quả từ bảng 3.17 cho thấy, khi thay thế rợu etylic bằng rợu izopropylic thì hoạt tính tẩy rửa tăng lên, nhng rợu izo-propylic độc và giá.

                              Bảng 3.20: Kết quả tẩy rửa của nhóm thí nghiệm mới tại tâm
                              Bảng 3.20: Kết quả tẩy rửa của nhóm thí nghiệm mới tại tâm

                              Nghiên cứu các yếu tố ảnh hởng đến quá trình tẩy rửa cặn dầu .1 ảnh hởng của nhiệt độ

                              • ảnh hởng của các tác động cơ học

                                Điều đó có thể giải thích là do khi nhiệt độ tăng, làm cho các hạt trong phân tử cặn dầu chuyển động nhanh hơn dẫn tới có hoạt tính cao hơn.Nh vậy lợng cặn bẩn đợc tẩy bởi một phân tử CTR sẽ tăng lên.Từ đó dẫn đến tổng lợng cặn bẩn đợc tách ra sẽ cao hơn. Trong bản luận văn này đã sử dụng các mẫu CTR đợc chế tạo từ dầu thông(DT);dầu dừa (DD);dầu ngô (DN);dầu lạc(DL);dầu sở(DS).Quá trình nghiên cứu các yếu tố ảnh hởng nhằm xác định đợc các điều kiện tẩy rửa tối u cũng nh các phơng án hợp lý nhất để tiến hành tẩy rửa cặn xăng dầu.Kết quả.

                                Hình 3.9 Biểu đồ ảnh hởng của nhiệt độ tới độ tẩy rửa
                                Hình 3.9 Biểu đồ ảnh hởng của nhiệt độ tới độ tẩy rửa

                                Thiết lập quy trình công nghệ tẩy rửa cặn dầu

                                  Trong trờng hợp này cặn dầu có liên kết sâu với bề mặt kim loại của thiết bị, lợng cặn dầu trên một đơn vị diện tích bề mặt nhiễm bẩn lớn, độ dày của lớp cặn dầu tăng. Mặt khác, do tồn tại trong một thời gian dài, dới sự ảnh hởng của các yếu tố: nhiệt độ, ánh sáng, ôxy không khí..các quá trình hóa học diễn ra sâu sắc làm thay đổi cơ bản tính chất của cặn dầu.