3.1.1.1. Độ nở, thời gian bán hủy của chất HĐBM flo hóa
Qua quá trình tìm hiểu về đặc tính thông số kỹ thuật của chất hoạt động bề mặt flo hóa, thấy DuPont™ Capstone® fluorosurfactant 1440 (DCF) là phù hợp để phân tích chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước. Đây là chất hoạt động bề mặt flo hóa dạng lưỡng tính, dung dịch màu hổ phách, có khả năng tan trong nước, nhiều dung môi hữu cơ và không gây độc hại môi trường, được dùng phổ biến tại các nước châu Á – Thái Bình Dương. Theo nghiên cứu, hàm lượng chất HĐBM flo hóa sử dụng để chế tạo chất tạo bọt đậm đặc 3 % là khoảng 6-12 % về khối lượng. Luận văn đã tiến hành phân tích độ nở, thời gian bán hủy và hệ số lan truyền của dung dịch chất HĐBM DCF trong nước. Kết quả phân tích được thể hiện trong bảng 3.1:
Bảng 3.1. Độ nở và thời gian bán hủy của dung dịch DCF
Nồng độ % 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35
Độ nở (lần) 3,4 3,9 4,4 4,8 5,2 5,7 6,4 Thời gian bán hủy
(phút:giây) 3:25 4:09 4:25 4:54 5:23 5:58 6:29 Sức căng bề mặt
(mN/m) 16,4 16,2 16,1 15,7 15,5 15,3 15,1 Sức căng bề mặt liên diện
(mN/m) 3,2 2,8 2,7 2,6 2,4 2,1 2,0
Hệ số lan truyền 5,5 5,9 6,3 6,8 7,5 7,7 8,1
Qua các giá trị về độ nở, thời gian bán hủy và hệ số lan truyền tính toán được, có thể kết luận rằng chất HĐBM flo hóa DuPont™ Capstone® fluorosurfactant 1440
(DCF) phù hợp để chế tạo chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước. Khi tăng nồng độ DCF thì các giá trị về độ nở, thời gian bán hủy bọt và hệ số lan truyền của dung dịch cũng tăng. Trong khi đó, sức căng bề mặt của dung dịch giảm đáng kể. Tuy nhiên, do giá thành của DCF khá cao nên cần sử dụng kết hợp các chất HĐBM hydrocacbon (có
giá thành rẻ hơn nhiều lần) để giảm chi phí sản phẩm đồng thời tìm ra được hệ tối ưu các chất bề mặt sử dụng cho chất tạo bọt chữa cháy tạo màng nước.
3.1.1.2. Độ nở, thời gian bán hủy của chất HĐBM hydrocacbon
Để lựa chọn được chất HĐBM hydrocacbon với tỉ lệ hàm lượng phù hợp với yêu cầu luận văn đặt ra thì chúng phải đạt được các tiêu chí về độ nở (từ 5,5-20 lần) và thời gian bán hủy (≥ 4 phút). Vì vậy luận văn đã tiến hành phân tích độ nở và thời gian bán hủy của các chất HĐBM này. Kết quả phân tích được thể hiện trong bảng 3.2:
Bảng 3.2. Độ nở và thời gian bán hủy của các chất HĐBM hydrocacbon
STT Chất HĐBM Độ nở
(lần)
Thời gian bán hủy (phút:giây)
1 Ethoxylated Sulfate (EOS) 3,3 2:12 2 Propoxylated Sulfate (POS) 3,7 2:45
3 Nonylphenol ethoxylates (NPE) 5,4 4:15
4 Lauryl hydoxysulfo betaine (LHSB) 5,5 4:21
5 Alkyl polyglucosides (APG) 5,7 4:03
6 Branched alkyl benzene sulfonate (BAS) 6,5 2:49
Từ bảng kết quả khảo sát độ nở và thời gian bán hủy của các chất HĐBM riêng phần, thấy rằng các chất HĐBM có thời gian bán hủy (≥ 4 phút) và độ nở (≥ 5,5 lần) đạt yêu cầu bao gồm: Alkyl polyglucosides (APG), Nonylphenol ethoxylates (NPE) và Lauryl hydoxysulfo betaine (LHSB). Do vậy lựa chọn các chất HĐBM hydrocacbon này cho các phân tích tiếp theo.
3.1.1.3. Sức căng bề mặt của từng chất HĐBM riêng phần
Tiến hành pha các chất HĐBM DCF, APG, NPE, LHSB trong nước với các nồng độ khác nhau. Sự thay đổi sức căng bề mặt theo nồng độ của từng chất hoạt động bề mặt được thể hiện trong bảng 3.3:
Bảng 3.3. Sức căng bề mặt của các chất HĐBM Nồng độ % 0 0,035 0,04 0,045 0,05 0,055 0,06 SCBM DCF (mN/m) 73,4 16,6 16,4 16,2 15,9 15,4 15,3 SCBM APG (mN/m) 73,4 31,2 30,8 29,1 28,8 28,7 28,6 SCBM NPE (mN/m) 73,4 32,7 32,2 31,7 31,67 31,6 31,6 SCBM LHSB (mN/m) 73,4 33,7 33,4 32,7 32,67 32,6 32,6
Các chất HĐBM hydrocacbon có giá trị SCBM cao hơn so với chất HĐBM flo hóa nên trong quá trình xây dựng hệ tổ hợp hợp trội hỗn hợp chất HĐBM luận văn chọn DCF làm chất cơ bản. Mặt khác, do các chất HĐBM flo hóa có giá thành cao hơn rất nhiều lần so với chất HĐBM thông thường nên việc phân tích kết hợp nhiều chất HĐBM để tạo ra hệ tổ hợp hợp trội nhằm giảm hàm lượng chất HĐBM flo hóa là cần thiết, đáp ứng cả về mặt kinh tế và kỹ thuật.