2 .3 Các tác nhân tạo nhũ và phân loại
2.4. Hiệ nt ợng tách nhũ
Sự đảo pha là một quá trình chuyển biến t ơng hỗ của hai loại nhũ t ơng khi có điều kiện thích hợp:
Dầu/n ớc ⇔n ớc/dầu
Quá trình này tiến hành bằng cách vừa khuấy mạnh vừa thêm vào hệ chất nhũ hóa thích hợp. Một chất có thể làm chất tạo nhũ cho nhũ t ơng n ớc/dầu
nh ng ng ợc lại có thể làm tác nhân phá nhũ cho hệ nhũ t ơng dầu/n ớc. Trong một vài tr ờng hợp khi độ bền của n ớc ầu và dầu/d /n ớc của cùng hệ không chênh nhau nhiều chỉ cần khuấy mạnh cũng làm nhũ t ơng đảo pha. Trong lúc đảo pha do chất nhũ hóa phân bố không đều, trong hệ có thể tạo ra nhũ t ơng cục bộ. Trong nhũ t ơng này, thí dụ loại dầu/n ớc mỗi giọt nhũ t ơng lớn chứa trong nó vô số những giọt n ớc nhỏ nghĩa là bản thân các giọt đó lại là nhũ t ơng khác loại (n ớc/dầu).
Trong quá trình đảo pha các giọt pha phân tán bị căng dài ra biến thành một màng dài bao quanh lấy môi tr ờng phân tán cũ.
Nếu nhũ t ơng loãng có điện thế ξ, có thể phá bằng cách đ a vào hệ chất điện ly làm giảm ξ dẫn đến sự hợp giọt và sau cùng là phân lớp.
Thay đổi pH môi tr ờngcó thể làm mất điện tích sơ cấp (ứng với pH0
bề mặt hạt keo là đẳng điện) do đó làm giảm hoặc vô hiệu hóa các lực đẩy giữa các giọt nhũ dẫn đến phá nhũ.
Đối với nhũ t ơng đặc đ ợc bảo vệ, phải cho vào hệ chất phá vỡ màng bảo vệ của chất nhũ hóa.
Ngoài ra còn dùng cách nấu nóng hoặc li tâm mạnh, đ a nhũ t ơng vào điện tr ờng mạnh. Trong điện tr ờng các hạt nhũ t ơng chuyển về một cực, bị hợp giọt và tạo thành một lớp lỏng tách khỏi pha phân tán.
Nếu nói về tính không bền vững các nhũ t ơng thì dựa vào đặc điểm để phân biệt có thể chia ra các tr ờng hợp sau, tất cả các tr ờng hợp này đều có thể xảy ra khi nhũ t ơng đ ợc hình thành:
- Sự phá vỡ nhũ t ơng là sự kết tự nhiên của các giọt nhỏ trong nhũ t ơng để tạo thành một hệ gồm hai dung dịch phân lớp.
- Sự tạo lớp giọt sinh ra khi các giọt phân tán hút nhau nh ng các giọt vẫn giữ trạng thái phân tách khi chúng và chạm nhau hoặc chỉ một l ợng nhất định các nhỏ giọt liên kết thành giọt lớn .
- Sự tạo lớp giọt nổi lên mặt dung dịch th ờng có ở nhũ t ơng pha loãng, nếu các pha không cân bằng về khối l ợng riêng và không có sự phá vỡ bề mặt phân pha của các giọt hoặc có sự phá vỡ các giọt với số l ợng không đáng kể. Sự kết tụ là các giọt nhũ t ơng mắc dính vào nhau hình thành những đám giọt lơ lửng trong dung dịch nh ng không có sự kết hợp của các giọt riêng rẽ thành giọt lớn vào nhau và không tạo sự liên kết trong của dung dịch.
Sự tạo lớp giọt sinh ra khi các giọt phân tán hút nhau nh ng các giọt vẫn giữ trạng thái phân tách khi chúng va chạm nhau hoặc chỉ một l ợng nhất định các giọt nhỏ liên kết thành giọt lớn (hình 1.6). Nếu tập hợp giọt có khối l ợng riêng lớn hơn khối l ợng của dung dịch thì chúng sẽ chìm xuống d ới. Sự tạo lớp giọt th ờng có ở các nhũ t ơng pha loãng nếu các pha không cân bằng về khối l ợng riêng và không có sự phá vỡ bề mặt phân chia của các giọt hoặc có sự phá vỡ các giọt với số l ợng không đáng kể.
(A) Phần lớp nhũ
(B) Tạo lớp váng giọt
(C) Sự kết tụ
Hình 1.6. Các tr ờng hợp phá vỡ nhũ t ơng
Một quan tâm khác khi nghiên cứu tính không ổn định của nhũ t ơng là khoảng thời gian và điều kiện để khống chế chúng. Mặc dù việc mô tả tính ổn định của nhũ t ơng chỉ bằng một số ít các tr ờng hợp đại diện cho tất cả các tr ờng hợp không phải là dễ nh ng nó cũng đ a ra đ ợc một tỷ lệ nhất định sự phân chia ở các dạng khác nhau đối với nhiều nhũ t ơng.
Quá trình phá nhũ ở đây liên quan đến sự va chạm của các giọt bằng
chuyển động Brow hoặc do sự đối l u, sau đó sinh ra những giọt có kích n th ớc lớn hơn do sự dính kết và phá vỡ màng. Quá trình trên đ ợc thúc đẩy nhanh hơn do sự đối l u bởi vì các hạt huyền phù ban đầu và các giọt đã kết hợp có kích th ớc khác nhau chuyển động khác nhau vì thế sự va chạm sẽ lớn hơn. Quá trình này gọi là sự "kết khối động lực". Kết quả là các giọt lớn hơn tiếp tục bị kéo dài ra. Nếu kéo dài thời gian sẽ dẫn đến một động lực ổn định và phân bố kích th ớc ổn định.
Sự ổn định của nhũ t ơng có thể đ ợc ghi nhận khi ta không thấy sự phá nhũ trong vài giờ, vài ngày hoặc vài tháng khi các giọt có khả năng chạm vào nhau không xảy ra sự phá vỡ mặt phân cách và kết hợp giữa các chất lỏng bên
trong giọt. Các tác nhân tạo nhũ đã tạo ra một rào chắn phân tử giữa các dung dịch, hàng rào chắn này có thể giữ vững ở một áp suất nhất định.
Ban đầu do có sự khác nhau về tỷ trọng giữa pha phân tán và môi tr ờng phân tán, nhũ t ơng bị phân tán thành hai phần có nồng độ chất phân tán thay đổi so với nhũ t ơng ban đầu; một phần chứa nhiều giọt phân tán hơn phần kia.
Quá trình phá nhũ t ơng hoàn toàn xảy ra khi các hạt nhũ t ơng kết hợp lại với nhau thành các giọt lớn hơn làm giảm số giọt nhũ t ơng. Quá trình kết hợp xảy ra liên tục, tạo thành một tập hợp giọt. Tập hợp này càng làm tăng tốc độ lắng của pha phân tán.
Các giọt nhũ t ơng trong tập hợp giọt tiếp xúc trực tiếp với nhau khi phần tử chất nhũ hóa trên bề mặt giọt nhũ bị khử hấp phụ. Do vậy chúng kết hợp lại với nhau thành một giọt lớn hơn. Nh vậy lực hấp phụ của chất nhũ hóa đối với pha phân tán có ý nghĩa quan trọng trong quá trình ngăn cản sự kết tụ của các giọt.
Cơ chế phá nhũ t ơng bằng các chất hoạt động bề mặt cao phân tử
Do khả năng hấp phụ của các chất hoạt động bề mặt cao phân tử trên bề mặt phân chia pha của nhũ t ơng dầu/n ớc lớn hơn các chất hoạt động bề mặt thông th ờng nên để phá nhũ trong đề tài nghiên cứu này chất đ ợc chọn là các chất hoạt động bề mặt cao phân tử.
Để tăng hiệu quả phá nhũ ta kết hợp thêm các chất keo tụ trong dung dịch nh : phèn nhôm (Al2(SO4)3.18H2O) hay chất th ờng dùng là PAC.
Cơ chế phá nhũ bằng chất hoạt động bề mặt cao phân tử đ ợc mô tả theo hình 1 .7 [25]
Ch ơng 2 Ph ơng pháp nghiên cứu -