1. Khái niệm và phân loại nhũ tương.
Nhũ tương là hệ phân tán thụ (kích thước giọt lỏng bằng hoặc lớn hơn hạt keo), gồm các hạt lỏng phân bố trong môi trường lỏng, nhưng 2 chất lỏng này
Chất nhũ hoá là chất thứ 3 trong hệ có tác dụng làm bền nhũ tương.
Nhũ tương được chia làm 2 loại chính là nhũ tương loại một (gồm các vi hạt dầu phân tán trong nước) ký hiệu là hệ D/N và loại 2 (gồm các vi hạt nước trong dầu) ký hiệu là hệ N/D Phân biệt 2 loại trên bằng cách đo độ dẫn điện hoặc dựng chất màu nhuộm nhũ tương tương ứng. Ví dụ: Metyl xanh hòa tan tốt trong nước sẽ phát được được hệ D/N, Sudan III tan nhiều trong dầu sẽ giúp phát hiện hệ N/D.
Theo nồng độ thể tích, người ta phân chia thành nhũ tương loãng, đậm đặc, rất đậm đặc (còn gọi là gelatin hoá).
Nhũ tương loãng, nồng độ chất phân tán nhỏ hơn 0,1% thể tích của hệ, đó là hệ phân tán cao, kích thước hạt cỡ 10-5cm. Loại hệ này ít phải dựng chất nhũ hoá đặc biệt. Ở đây hạt mang điện do hấp phụ ion chất điện ly, do chất nhũ hoá hấp phụ các ionH+; OH- trong nước do đó hệ có tính chất điện động của hệ ghét lưu, tính bền tập hợp tương đối cao.
Nhũ tương đậm đặc, nồng độ chất phân tán có thể trên 70% thể tích của hệ. Ở đây kích thước hạt thường khác nhau từ 0,1 đến 10-4cm hoặc lớn hơn, cũng thuộc loại hệ vi dị thể. Trong hệ cũng có chuyển động Brao, đặc biệt đối với các hạt nhỏ. Do nồng độ cao, khoảng
riêng của chất phân tán lớn) hoặc sa nổi (khi khối lượng riêng của môi trường lớn hơn). Tính bền tập hợp của nhũ tương đậm đặc kém, phụ thuộc vào chất làm bền hay chất nhũ hoá.
Chất nhũ hoá ưa nước trội, tan vào nước tốt hơn, nó xúc tiến cho quá trìnhũ hoá tạo nhũ tương D/N, còn chất nhũ hoá ưa dầu hơn thì xúc tiến quá trình nhũ hoá tạo nhũ tương loại N/D. Nhờ chất nhũ hoá có thể tạo nên các nhũ tương có nồng độ rất cao (trên 90% thể tích hệ là chất phân tán ).
2. Chất nhũ hoá.
Chất nhũ hoá là chất có tác dụng làm bền nhũ tương. Trong đa số trường hợp chất nhũ hoá là các chất bán keo hoặc một số các chất khác (có thể là chất vô cơ) có trong phân tử phần ưa dầu kỵ nước và phần ưa nước kỵ dầu.
D N
N (a) D (b)
D N
N (c) D (d)
Hình VI.5: Sơ đồ các giọt nhũ dầu trong nước (D/N) và nước trong dầu (N/D)với các chât nhũ hoá:
(a) và (b): chất bán keo (xà phòng )
D
N
nh VI.5. Phân tử chất nhũ hoá làm cầu nối giữa hai pha lỏng. Cơ chế này có tác dụng giảm năng lượng bề mặt hoặc tăng entropy của hệ, tính bền của nhũ tương tăng lên. Ví dụ: sức căng bề mặt giữa các pha của hệ benzen – nước là 35.10-3 N.m-1có thể giảm xuống đến 2.10-3N.m-1 khi cho natri oleat vào hệ.
Cũng như các hệ ghét lưu, hệ nhũ tương kém bền vững tập hợp do có năng lượng bề mặt lớn. Tính bền tập hợp của nhũ tương rất phụ thuộc vào bản chất chất nhũ hóa (xem ở trên mục III.1) và lượng chất nhũ hoá đã dựng.
Sự tăng nhiệt độ, dựng ly tâm, lọc, điện di có thể phá vỡ nhũ. Sự thay đổi tính phân cực của dung môi, dựng hoá chất cũng có thể phá vỡ nhũ. Việc dựng ion có hố trị cao, dựng chất nhũ hoá trái dấu điện tích, hoặc chất có khả năng hấp phụ mạnh hơn chất nhũ hoá cũng có thể làm cho hệ tách lớp.
Đảo nhũ là hiện tượng chuyển nhũ tương D/N thành nhũ tương N/D biến pha phân tán
thành môi trương phân tán và ngược lại. Điều đó có thể thực hiện nhờ tác động cơ học (lắc, khuấy với tốc độ cao, lâu dài), thay đổi chất nhũ hoá. Ví dụ: Nhũ D/N được nhũ hoá bằng natri oleat, nhưng nếu thêm canxi oleat vào hệ thì có thể đảo thành nhũ N/D.
Nhũ tương có sắn trong tự nhiên hoặc được tạo ra, có nhiều ứng dụng trong thực tế. Ví dụ: Sữa là một nhũ tương, là nhũ mỡ trong nước mà chất làm bền là các prolít động vật. Trong công nghiệp, hoá dược, vật liệu xây dựng, công nghệ tơ sợi và thực phẩm…, sự nhũ hoá rất phổ biến để tạo nhũ tương đậm đặc có độ bền cao. Trong khai thác dầu mỡ thì phải phá vỡ nhũ D/N để tăng hiêu suất khai thác và chế biến dầu.