CHƢƠNG 1 : LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
1.6. Đánh giá kỹ thuật chất hoạt động bề mặt
1.6.3. Khả năng tạo bọt
Bọt đƣợc hình thành do sự phân tán khí trong môi trƣờng lỏng. Hiện tƣợng này làm cho bề mặt dung dịch chất tẩy rửa tăng lên.
Khả năng tạo bọt và độ bền bọt phụ thuộc vào cấu tạo của chính chất đó, nồng độ, nhiệt độ của dung dịch, độ pH và hàm lƣợng ion Ca2+
, Mg2+ trong dung dịch chất tẩy rửa.
Độ bền vững cực đại của bọt ứng với chất hoạt động bề mặt có gốc hydrocarbon trung bình và với dung dịch có nồng độ trung bình. Những chất thấp hơn trong dãy đồng đẳng có tính hoạt động bề mặt kém, những chất cao hơn có độ hòa tan thấp.
Bên cạnh bản chất và nồng độ của chất tạo bọt , thời gian tồn tại của bọt còn phụ thuộc vào nhiệt độ, độ nhớt của dung dịch…..Tốc độ phá vở bọt thƣờng tăng theo nhiệt độ do sự giải hấp phụ chất tạo bọt trên bề mặt phân chia pha và do sự bong trƣơng chất lỏng, làm cho màng bị mỏng đi dần dần phá vỡ. Sự tăng độ nhớt của dung dịch làm tăng độ bền cho bọt.
Các tác nhân làm tăng bọt ( foam bootster):
Để làm tăng bọt cho dung dịch chất tẩy rửa có thể đi theo hai hƣớng sau: - Chọn chất hoạt động bề mặt tạo bọt hay không tạo bọt.
- Sử dụng các phụ gia làm tăng bọt.
a) Chọn lựa chất hoạt động bề mặt:
Một chất hoạt động bề mặt hay hỗn hợp chất hoạt động bề mặt có thể làm thành hệ thống tạo bọt. Thông thƣờng, số lƣợng bọt tăng với nồng độ đạt tối đa quanh CMC. Nhƣ vậy về mặt lý thuyết có thể tiên đoán khả năng tạo bọt của một chất hoạt động bề mặt dựa trên CMC của nó. Tuy nhiên điều này không có liên quan đến tính chất ổn định của bọt.
Các yếu tố ảnh hƣởng đến CMC có thể tăng hoặc giảm bọt là:
- Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng, độ hòa tan của chất hoạt động bề mặt anionic tăng làm khả năng tạo bọt tăng.Ngƣợc lại đối với NI, độ hòa tan ( do đó khả năng tạo bọt) giảm với nhiệt độ sau điểm đục.
- Sự có mặt của chất điện ly: làm giảm trị số CMC của chất hoạt động bề mặt làm thay đổi khả năng tạo bọt của chất hoạt động bề mặt đó
- Cấu trúc phân tử của chất hoạt động bề mặt : Theo lý thuyết khả năng tạo bọt tùy theo cấu trúc phân tử của chất hoạt động bề mặt . Tuy nhiên trên thực tế rất phức tạp vì không có sự tƣơng quan trực tiếp giữa khả năng tạo bọt và sự ổn định bọt. Tuy nhiên có những nguyện tắc tổng quát nhƣ sau:
+ Chất hoạt động bề mặt NI ít tạo bọt hơn chất hoạt động bề mặt ion trong dung dịch nƣớc.
+ Đối với cùng một họ chất hoạt động bề mặt , CMC càng kém thì khả năng tạo bọt càng cao. Ví dụ nhƣ đối với alkyl sulfate, khi chiều dài mạch C tăng khả năng tạo bọt tăng.
+ Cation đối của chất hoạt động bề mặt anion có liên quan đến sự ổn định ( độ bền) của bọt. Theo Kondon và Co sự ổn định bọt của dodecyl sulfate giảm theo thứ tự sau:
NH4+ > (CH3)4N+ > (C2H5)4N+> (C4H9)4N+
b) Các chất phụ gia làm tăng bọt:
Theo Schick và Fowker , việc thêm vào một số hợp chất đối cực ( ion đối) có thể làm giảm CMC của chất hoạt động bề mặt . Khi hợp chất có cùng mạch C với chất hoạt động bề mặt thì khả năng tạo bọt và ổn định bọt tăng:
Ether glycerol < Ether sulfonyl < Amide < Amide thay thế
Trong thực tế ngƣời ta sử dụng mono hay diethanol amide làm những chất tăng bọt trong bột giặt tạo bọt, nƣớc rửa chén hoặc dầu gội đầu.
Các chất chống bọt (antifoamer):
Để giảm bớt bọt trong dung dịch chất tẩy rửa ngƣời ta dùng các chất chống bọt (antifoamer):
Các chất chống bọt tác động theo hai cách:
- Ngăn cản sự tạo bọt: thƣờng là các ion vô cơ nhƣ canxi có ảnh hƣởng đến sự ổn định tĩnh điện hoặc giảm nồng độ aniion bằng kết tủa.
- Hoặc tăng tốc độ phân hủy bọt: là các chất vô cơ hay hữu cơ sẽ đến thay thế các phân tử các chất hoạt động bề mặt của màng bọt làm màng bọt ít ổn định (không bền).
Khi thêm chất hoạt động bề mặt NI vào chất hoạt động bề mặt anion làm giảm bọt đáng kể. Tuy nhiên hệ thống anionic/ NI này vẫn còn quá nhiều bọt.