Giáo trình khả năng tẩy rửa (File ppt)

8/13/2019 Giáo trình khả năng tẩy rửa (File ppt)

http://slidepdf.com/reader/full/giao-trinh-kha-nang-tay-rua-file-ppt 1/74

CÔNG NGHỆCÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT



NỘI DUNG

Phần 1: Tổng quan về các CHĐBM

Phần 2: Tổng hợ p các CHĐBM

Phần 3: Sản xuất bột giặt và các sản phẩm tẩy rửa khác





Chất hoạt động bề mặt là gì?Chất hoạt động bề mặt là gì?



Chươ ng 1

Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM

Công đưa thêm các phân tử trong lòng pha lỏng đến lớ p bề mặtdEs = σ.ds hay σ = dEs/ds

dEs: năng lượ ng dư bề mặtds: đơn vị diện tích bề mặt

σ : sức căng bề mặt

Đơ n vị của σ:

J/m2 theo cgs là erg/cm2

N/m theo cgs là dyne/cm

Lực tươ ng tác giữa các phân tử trên bề mặt vàtrong lòng pha lỏng

S ứ c c ă n g b ề m ặ t

?

1.1. Sứ c căng bề mặt và các yếu tố ảnh hưở ng

S ứ c căng bề mặt (surface tension hay interfacial tension )



Chươ ng 1

Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM Các yế u tố ả nh hưở ng đế n sứ c că ng bề mặ t

- Sức căng bề mặt phụ thuộc vào bản chất của chất tiếp xúcBảng 1.1 sức căng bề mặt của các chất lỏng tiếp xúc vớ i không khí (σ

x

) và của chất lỏngtiếp xúc vớ i nướ c (σ1) ở 20°C (dyne/cm)

-42,90Aniline-66,00Glycerine

50,8021,80n-octane45,1026,80Chloroform

51,1018,40n-hexane-27,60Acetic acid

8,5027,50n-octanol35,0028,88Benzene

-22,30Ethanol-72,75Nướ c

σ1σxChất lỏngσ1σxChất lỏng

30,329,771,942,226Aniline/nướ c43,9943,9972,7928,819Benzene/nướ c

Thực nghiệmTính toánLớ p nướ cLớ p hữu cơ

Sức căng bề mặt L – L (dyne/cm)Sức căng bề mặt L – KK (dyne/cm)Nhiệt độ

(0C)

Bề mặt

chất lỏng

Nếu 2 chất lỏng chỉ hòa tan 1 phần vào nhau thì σ trên giớ i hạn L – L gần bằng hiệu sốgiữa σ của mỗi chất (đã bão hòa chất kia) so vớ i không khí





Chươ ng 1


- Quan hệ giữa khối lượ ng riêng và sức căng bề mặt

Theo phươ ng trình McLeod:

σ = K.(D – d)4

Trong đó:

D: khối lượ ng riêng pha lỏng (g/cm3)

d: khối lượ ng riêng pha khí (g/cm3)

K: là hằng số phụ thuộc nhiệt độ và tính chất của chất lỏng



Chươ ng 1

Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM1.2. Chất hoạt động bề mặt, chất không hoạt động bề mặt và chất không ảnh hưở ngđến sứ c căng bề mặt

Các chấ t hoạt động bề mặt (surfactant: surface active agent)

Là chất có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của dung môi chứa nó, có khả năng hấp

phụ lên lớ p bề mặt, có độ tan tươ ng đối nhỏ

Sodium lauryl sulfate

Các gốc hydrocarbon không phân cực k ỵnướ c, không tan trong nướ c, tan trong pha

hữu cơ không phân cực

Các nhóm carboxylate, sulfonate, sulfate,

amine bậc 4, …



Chươ ng 1


Các chấ t không hoạt động bề mặt

Là những chất mà khi nồng độ của nó trong dung dịch tăng lên thìsức căng bề mặt tăng lên

Trong nướ c, các muối vô cơ điện ly, các acid, base vô cơ không cóphần k ỵ nướ c.

Có rất ít các chất không hoạt động bề mặt hữu cơ : HCOOH,CH3COOH, … .

Trong các dung môi hữu cơ , các chất điện l y cũng làm tăng sức căng

bề mặt, tuy nhiên mức độ gia tăng này tùy thuộc vào bản chất của dungmôi

Ví dụ: khi thêm NaI vào MeOH thì sức căng bề mặt sẽ tăng nhiều,nếu thêm NaI vào EtOH thì độ tăng này giảm đi 2 lần



Chươ ng 1


Chấ t không ảnh hưở ng đế n sứ c căng bề mặt

là những chất phân bố đều đặn trên cả lớ p bề mặt và trong dung dịch, do đó không

ảnh hưở ng nhiều đến sức căng bề mặt của dung môi

Ví dụ: đườ ng saccharose hòa tan vào trong nướ c không làm thay đổi sức căng bềmặt trên giớ i hạn lỏng – khí

CKHĐBM

Chất không ảnh hưở ng đến sức căng bề mặt

CHĐBM

C

σ

MMMMäúäúäúäúiiii quanquanquanquan hãhãhãhãû ûû û gigigigiæîæîæîæîaaaa cacacacaï ïï ïcccc chchchcháúáúáúáútttt vvvvåïåïåïåïiiii ssssæïæïæïæïcccc ccccààààngngngng bãbãbãbãö öö ö mmmmàûàûàûàûtttt theotheotheotheo nnnnäöäöäöäöngngngng ââââäüäüäüäü



Chươ ng 1


Tính hoạt động bề mặt của một chất thì không chỉ phụ thuộc vào bản

chất của nó mà còn phụ thuộc vào môi trườ ng chứa nó (dung môi)

Sức căng bề mặt của chất lỏng nguyên chất gần như giảm đều đặnkhi nhiệt độ tăng, còn dung dịch chứa CHĐBM có thể là một đườ ng

biểu diễn có cực đại



Chươ ng 1

Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM1.3 Độ hoạt động bề mặt

Độ hoạt động bề mặt –dσ /dc là biến thiên sức căng bề mặt theo nồng độ CHĐBM còngọi là đại lượ ng Gibbs G* = –dσ /dc

Độ hoạt động bề mặt của các chất trong dãy đồng đẳng biến đổi có quy luật

Ví dụ: trong dãy đồng đẳng acid có 2 ≤ n ≤ 6, khi nồng độ tăng lên thì sức căng bề mặt

của phân tử có mạch carbon dài hơ n sẽ giảm nhanh hơ n

σ

(dyne/cm)

CaCaCaCaï ïï ïcccc ââââæåìæåìæåìæåìngngngng ââââàóàóàóàóngngngng nhiãnhiãnhiãnhiãû ûû ûtttt ssssæïæïæïæïcccc ccccààààngngngng bãbãbãbãö öö ö mmmmàûàûàûàûtttt cucucucuí íí íaaaa dadadadaî îî îyyyy ââââäöäöäöäöngngngng ââââàóàóàóàóngngngng CHÂBMCHÂBMCHÂBMCHÂBM axitaxitaxitaxithhhhæîæîæîæîuuuu ccccåååå

HCOOH

C2H5COOH

C(mol/l)

CH3COOH

C3H7COOH

0,540,360,1635

50

65

Trên cơ sở thực nghiệm

DuclauX J và Trauber I

đã tổng k ết thành quy tắc Trauber I:

“Độ hoạt động bề mặt

tăng lên từ 3 đến 3,5 lần

khi tăng chiều dài mạch carbon

lên 1 nhóm – CH2 – ”



Chươ ng 1

Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM1.4. Các phươ ng pháp xác định sứ c căng bề mặt• Phươ ng pháp xác định sự biến đổi của mực chất lỏng trong ống mao quản

• Phươ ng pháp cân giọt chất lỏng

• Phươ ng pháp Lecomte du Nouy

• Phươ ng pháp bản phẳng L. wilhelmy

• Phươ ng pháp áp suất cực đại của bọt khí

• Xác định hình dạng hạt và bọt khí

Đây là một trong những phươ ng pháp chính xác nhất

để xác định sức căng bề mặt

Nguyên tắc đo:Đo chiều cao mực chất lỏng trong mao quản

P = P1 – P2 = g.h.(ρβ – ρα) = 2σ /rθ: góc dính ướ t, cosθ = R0 /r

R0: bán kính mao quảnr: bán kính mặt khum ở nơ i tiếp xúc

P1, P2 : áp suất pha khí ở trong và ngoài ống mao quản

σ = 1/2 (R0.g.h(ρβ – ρα))/cosθ



Chươ ng 1

Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM1.5. Tính chất vật lý của dung dịch

CHĐBM C ấ u t ạo lớ p bề mặt trên giớ i hạn lỏng – khí

Sự hấp phụ tăng tỷ lệ vớ i chiều dài mạch

carbon trong một dãy đồng đẳng và các

đườ ng này đều đạt giá trị giớ i hạn Γm khinồng độ chất hoạt động bề mặt đủ lớ n C

Γ m

Γ

n = 3

4

5

Các đườ ng đẳng nhiệt hấp phụ trên ranh giớ ilỏng – khí của dãy đồng đẳng

Γ - số phân tử CHĐBM có trong một đơ n vị diệntích bề mặt phân chia pha



Chươ ng 1


1.5. Tính chất vật lý của dung dịch CHĐBM (tt)



Chươ ng 1

Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM Tr ạng thái phân t ử CHĐBM trong dung d ịch

Khi tăng nồng độ CHĐBM tăng đến một độ nào đó thì nó tồn tại dạng tập hợ p vớ inhau, hướ ng các đầu k ỵ nướ c lại vớ i nhau tạo thành micelle (trong môi trườ ng nướ c)



Chươ ng 1

Các lý thuyết cơ bản về HĐBMC ấ u trúc và hình d ạng của micelle





Chươ ng 1

Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM1.6. Nồng độ micelle tớ i hạn (critical micelle concentration)

Nồng độ dung dịch CHĐBM mà ở đó sự hình thành micelle trở nên đángk ể đượ c gọi l à nồng độ micelle tớ i hạn. (CMC)



Chươ ng 1

Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM Các yế u t ố ảnh hưở ng đế n CMC của CHĐBM

- Khi mạch carbon tăng lên, CMC giảm xuống; nhưng đến khi số nguyên tử Carbon> 18, CMC hầu như không đổi

CMC của CHĐBM sodium alkyl sulfate trong nướ c ở 40°C

0,220,230,582,28,633140CMC x 10-3 mol/l

2018161412108Số nguyên tử carbon

- Khi hạ nhiệt độ dung dịch => làm giảm CMC

- Khi thêm chất điện ly vào dung dịch CHĐBM, CMC giảm xuống. Tác dụng làm

giảm CMC của các ion giảm dần theo dãy sau:

K+ > NH4+ > Na+ > Li+





Chươ ng 1

Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM1.9. HLB (hydrophilic lipophilic balance)

HLB cho biết tỷ lệ giữa tính ái nướ c so vớ i tính k ỵ nướ c

HLB đượ c biểu diễn bằng thang đo có giá trị từ 1 – 40Các CHĐBM có tính ái nướ c thấp sẽ có HLB nhỏ, các CHĐBM có tính ái dầu

thấp sẽ có HLB lớ n. Sự gia tăng HLB tươ ng ứng vớ i sự gia tăng của tính ái nướ c

Mối liên hệ giữa mức độ phân tán của CHĐBM trong nướ c vớ i giá trị HLB



Chươ ng 1

Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM Công thức thực nghiệm để tính giá trị HLB

o Tính theo cấu trúcHLB = 7 + HLB nhóm ái nướ c - HLB nhóm k ỵ nướ c



Chươ ng 1

Các lý thuyết cơ bản về CHĐBMVí dụ 1

Tính giá trị HLB của phân tử axít Oleic

- Công thức phân tử: CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH- Nhóm ưa nướ c: -COOH có giá trị HLB là 2,1

- Nhóm k ỵ nướ c: CH3- (1); CH2- (14), CH- (2), tổng số bằng 17*0.475 = 8.075

Vậy HLB của axit Oleic là: 7-8,075+2,1=1,025

Ví dụ 2Tính giá trị HLB của phân tử Sodium oleate

- Công thức phân tử: CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COONa

- Nhóm ưa nướ c: -COONa, có giá trị HLB là 19,1

- Nhóm k ị nướ c: CH3- (1); CH2- (14), CH- (2), tổng số bằng 17*0,475 = 8.075

Vậy HLB của sodium oleate là: 7-8.075+19.1=18.1



Chươ ng 1

Các lý thuyết cơ bản về CHĐBMo Công thứ c kawakami

HLB = 7 + 11,7 log (Mn/Md)Mn: khối lượ ng phần tử ái nướ c trong phân tửMd: khối lượ ng phần tử ưa dầu trong phân tử

o Công thứ c tính ester của acid béo và rượ u đa chứ cHLB = 20.(1 - S/A)

S: là chỉ số xà phòng hóa của ester

A : chỉ số acid của acid béo



Chươ ng 1

Các lý thuyết cơ bản về CHĐBMo Theo Griffin

Nếu hỗn hợ p có nhiều CHĐBM thìHLBhh = xi.HLBi

Vớ i xi phần khối lượ ng trong tổng lượ ng CHĐBM

Ví dụMột hỗn hợ p của 20% paraffin wax (HLB = 10) và 80% aromatic

mineral oil (HLB = 13) thì tạo thành hệ nhũ có HLB là (10 x 0,2)

+ (13 x 0,8) = 12,4



Chươ ng 2

Đánh giá kỹ thuật CHĐBM

2.1. Khả năng tạo nhũ2.2. Khả năng tẩy rửa

2.3. Khả năng tạo bọt

2.4. Các chỉ tiêu đánh giá khác



2.1. Khả năng tạo nhũ2.1.1. Khái niệm

Nhũ tươ ng là hệ có pha phân tán và môi trườ ng phân tán ở dạng

lỏng

Pha phân cực: n hay w

Pha không phân cực: d hay o

2.1.2. Phân loại

a. Phân loại theo tính chấ t của pha phân tán và môi tr ườ ng phân tán n/d hay w/o: nướ c trong dầu, nhũ tươ ng loại 1 hay nhũ tươ ng thuận

d/n hay o/w: dầu trong nướ c, nhũ tươ ng loại 2 hay nhũ tươ ng

nghịch



2.1. Khả năng tạo nhũb. Dự a vào kích thướ t của pha phân tán

Macroemulsions: >400 nm (0,4 µm) Nanoemulsions: [0,1 ; 0,4] µm

Microemulsions: < 100 nm (0,1 µm)

c. Theo nồng độ pha phân tán Nhũ tương loãng: nồng độ pha phân tán < 0,1% thể tích, đườ ng kính khoảng 10 µm, có tích điện

Nhũ tương đậm đặc: pha phân tán có thể đến 74% thểtích, đườ ng kính hạt khoảng 1 µm

Nhũ tương rất đậm đặc: pha phân tán > 74% thể tích, có

hình đa diện ngắn cách nhau như tổ ong, có tính chất cơ học

giống như gel



2.1. Khả năng tạo nhũ Nhận biế t và phân biệt loại nhũ tương bằ ng các

phươ ng pháp sau :

+ Thêm một ít nướ c vào hệ nhũ tương

+ Thêm một ít chất màu chỉ có khả năng tan vào 1loại chất lỏng

+ Đo độ dẫn điện của nhũ tương

Nhận biết nhũ tươ ng?



2.1. Khả năng tạo nhũ2.1.3. Chất nhũ hóa

a. Khái niệm: là chất làm giảm sức căng bề mặt và duy trìsự ổn định cấu trúc của hệ

b. Phân loại

Theo tính chất của phần k ỵ nướ c

+ Sự đa dạng trong chiều dài gốc hydrocarbon

+ Độ bất bão hòa trong gốc hydrocarbon+ Sự phân nhánh trong gốc hydrocarbon

+ Sự có mặt v à vị trí của nhóm aryl trong gốc hydrocarbon



2.1. Khả năng tạo nhũ Theo điện tích

+ Cationic

+ Anionic

+ Nonionic+ Lưỡ ng tính (amphoteric)



2.1. Khả năng tạo nhũc. Vai trò của chấ t nhũ hóa trong sự hình thành nhũ

Nó tồn tại giống như một lớ p film CHĐBM. Tạo ra ra 2 sức căng

bề mặt nội là Tos và Tws. Nếu giá trịHLB cao (lớ n hơ n 10) thì Tos sẽ dài

hơ n Tws. Lực bên trong mạng lướ itươ ng ứng có xu hướ ng làm cong bềmặt pha dầu, pha dầu trở thành pha

phân tán

Hiện tượ ng trên cho thấy cầnthiết phải có đủ chất nhũ hóa hiện

diện để hình thành ít nhất một lớ pđơ n CHĐBM bao phủ lên bề mặt giọt

lỏng của pha phân tán



2.1. Khả năng tạo nhũ2.1.4. Độ bền vữ ng của tập hợ p nhũ tươ ng

Bản chất và hàm lượ ng chất nhũ hóa có ảnh hưở ngnhiều đến độ bền và loại nhũ tươ ng

Độ bền vững của nhũ tươ ng do

- Sự giảm sức căng bề mặt phân chia pha

- Sự hấp phụ của chất nhũ hóa lên bề mặt phân chia pha,

có độ nhớ t cao, có khả năng hydrat hóa mạnh (o/w)

- Lớ p điện tích kép

- Tỷ lệ pha phân tán và môi trườ ng phân tán



2.1. Khả năng tạo nhũ2.1.5. Điều chế và phá vỡ nhũ tươ ng – sự đảo nhũ

Điều chế nhũ tươ ngKhuấy trộn hay sóng siêu âm k ết hợ p vớ i chất nhũ hóa

Phá vỡ nhũ tươ ng

- Nhũ tươ ng o/w: vớ i CHĐBM anionic thì sử dụng ionkim loại nặng, vớ i CHĐBM nonionic thì sử dụng muốiđiện l y nồng độ cao

- Sử dụng CHĐBM thích hợ p

- Có thể phá vỡ nhũ tươ ng bằng ly tâm, lọc, đun nóng,…

Sự đảo nhũ

- Sự đảo nhũ là sự thay đổi qua lại giữa hai loại nhũ



2.1. Khả năng tạo nhũ2.1.6. Các biện pháp làm bền nhũ

a. C ơ sở về tính ổ n định của nhũ t ươ ngdầu + nướ c => lắc hay khuấy mạnh => tạo nhũ tươ ng=> k ết tụ lại rất nhanh tạo thành 2 lớ p

Quan điểm cơ học

+ Giai đoạn 1: các hạt cùng pha tiến lại gần nhau => córất ít va chạm tạo k ết hợ p ngay

+ Giai đoạn 2: các hạt tiến lại gần nhau => có lực hút

phân tử giữa chúng => mức độ k ết tụ tăng dần theokích thướ t hạt

Quan điểm nhiệt động học

Diện tích tiếp xúc lớ n => hệ bền vớ i năng lượ ng cựctiểu => k ết tụ tạo hạt lớ n giải phóng năng lượ ng



2.1. Khả năng tạo nhũb. Các yế u t ố ảnh hưở ng đế n độ bề n nhũ

Ảnh hưở ng của sự tích điện

- Đối vớ i chất nhũ hóa ionic: tích điện trên bề mặt của

giọt dầu, giúp chống lại quá trình k ết tụ, điều kiện ổn

định lý tưở ng khi toàn bộ lớ p màng phân cách đều đượ cbao bọc bở i các điện tích

- Đối vớ i chất nhũ hóa không ionic: xuất hiện khi 2 chất

lỏng có hằng số điện môi khác nhau bị trộn lẫn, chất cóhằng số điện môi cao hơ n mang điện tích dươ ng và ngượ c lại



2.1. Khả năng tạo nhũ Lượ ng chất nhũ hóa:ít nhất một lượ ng vừa đủ chất nhũ

hóa để tạo ra ít nhất một lớ p phủ trên bề mặt giọt phântán, cải thiện bở i một lượ ng chất tạo nhũ vượ t hơ n mứcđộ cần thiết tối thiểu

Kích thướ t pha phân tán:

Tỷ lệ dầu và nướ c: nếu pha phân tán chiếm tỷ lệ cao =>va chạm có hiệu quả sẽ tăng lên, điều này làm gia tăngkhả năng kết tụ

Nhiệt độ:

Độ nhớ t của môi trườ ng phân tán: làm giảm khả năng vachạm của pha phân tán



2.1. Khả năng tạo nhũc. Các biện pháp làm bề n nhũ

Sự lựa chọn giá trị HLB tối ưu Độ ẩm: Nhiệt độ của sản phẩm, mức độ tiếp xúc vớ i không khí và

độ ẩm tươ ng đối của không khí.

Glyceryl, sorbital, propylen glycol. Etylen glycol không an toàn vìnó bị oxi hóa bở i acid oxalic và có thể gây ra sỏi thận khi hấp phụqua da. Glyceryl đượ c xem là có khả năng hút ẩm từ da.

Phươ ng thức sản xuất: Sự định hướ ng nhũ phụ thuộc vào cánh

khuấy và tốc độ khuấy.

Vớ i cùng thể tích pha bằng nhau, ở tốc độ khuấy cao, pha nặng có khuynh hướ ng là pha liên tục



2.1. Khả năng tạo nhũ2.1.7. Một số CHĐBM đượ c ứ ng dụng làm chất nhũ hóa

của hệ o/w





Chươ ng 3

Phân loại và Ứ ng d ụ ng các CHĐBM

3.1. Phân loại các CHĐBM

3.2. Ứng dụng các CHĐBM



3.1. Phân loại CHĐBM3.1.1. Theo bản chất nhóm ái nướ c

CHĐBM anionic

Carboxyl, sulfonate, sulfate, …

CHĐBM cationicCác muối amine bậc 1, 2, 3, 4



3.1. Phân loại CHĐBM

CHĐBM nonionic:

Alkyl polyoxyethylene, diethanolamine, amine

ethoxylate

CHĐBM lưỡ ng tính (amphoteric):

Aminocarboxylate, betaine, amine oxide







3.1. Phân loại CHĐBM3.1.3. Theo bản chất liên k ết của nhóm ái nướ c và

nhóm k ỵ nướ c- Gắn trực tiếp : RCOONa, ROSO2Na,

RC6H4SO3Na, …

- Thông qua các liên k ết trung gian:

+ Liên k ết ester: RCOOC2H4SO3Na,ROOCCH2NH2, …

+ Liên k ết eter: ROC2H4N(C2H5)2,ROC2H4(OCH2CH2)nOH, …



3.2. Ứ ng dụng CHĐBM3.2.1. Trong công nghiệp sản xuất chất Tẩy rửa

3.2.2. Trong Mỹ phẩm3.2.3. Trong công nghệ Thực phẩm

3.2.4. Trong công nghệ Dượ c phẩm, sản xuất thuốc Sát

trùng, Diệt khuẩn3.2.5. Trong công nghệ Nhuộm

3.2.6. Trong công nghệ sản xuất Chất dẻo

3.2.7. Trong công nghệ Sơ n3.2.8. Trong công nghiệp Dầu mỏ3.2.9. Trong công nghệ sản xuất Giấy



2.2. Khả năng tẩy rử a




2.2.1. Một số khái niệm

a. S ự t ẩ y r ử a: tẩy rửa là quá trình làm sạch bề mặt gắn

trong một dung dịch, trong đó có các quá trình hóa

lý xảy ra

b. Chấ t t ẩ y r ử a: là chất có khả năng làm sạch

c. V ế t bẩ n: vết bẩn không phân cực (vết bẩn dầu mỡ )và vết bẩn dạng hạt (các hạt mịn). Các vết bẩn này

có thể tồn tại độc lập hay hòa lẫn vớ i nhau

Sạch?Sạch?




2.2.2. Cơ chế tẩy rửa

Tẩy rửa bao gồm:

Lấy đi các vết bẩn khỏi các bề mặt rắn Giữ các vết bẩn đã lấy đi đang lơ lững để

tránh chúng tái bám lại trên các bề mặt rắn




a. T ẩy các v ết b ẩn có ch ất béo

Thuy ết nhi ệt động - Phương pháp Lanza

Sợi (S)

Nướ c (N)

Chất béo (B)

Trướ c khi tẩy

Chất béo (B)

Sợi (S)

Nướ c (N)

Sau khi tẩy




C ơ chế “Rolling Up”

Để tẩy đi vết bẩn thì θ phải bằng 180° hay cos θ = -1

hay σNS

+ σBN

= σBS

CHĐBM hấp phụ lên sợ i và vết bẩn làm giảm sức

căng giao diện sợ i/nướ c và bẩn/nướ c, lúc đó màng

dầu sẽ cuốn lại và tách khỏi sợ i do lực cơ học như

chà xát (giặt bằng tay hay bằng máy)




Cơ chế hòa tan

Sự hình thành micelle

Các hợ p chất không tan trong nướ c đượ c hòa tantrong micelle

Nồng độ CHĐBM cao hơn CMC







Cơ chế tẩy rửa các vết bẩn dầu mỡ nói chung bằng các dungdịch tẩy rửa bao gồm các bướ c sau:

CHĐBM vào dung dịch => sức căng bề mặt giảm => dễ thấm vàomao quản của vải sợ i bẩn

Phần k ỵ nướ c của CHĐBM sẽ hấp phụ trên các hạt dầu mỡ , phầnái nướ c của CHĐBM sẽ hướ ng ra ngoài dung dịch nướ c => tạo raáp suất tách các vết bẩn dầu mỡ ra khỏi vải đi vào dung dịch tẩyrửa

Các CHĐBM => phân tán các vết bẩn dầu mỡ dướ i dạng nhũtươ ng, ngăn không cho vết bẩn bám trở lại trên bề mặt đã đượ c tẩyrửa

Các dung dịch chất tẩy rửa có khả năng tạo bọt cao => một phần

chất bẩn sẽ tách vào bọt, nhất là những hạt bẩn ít thấm ướ t




b. T ẩ y các vế t bẩ n d ạng hạt

Thuyết nhiệt động học và điện học

Phươ ng pháp Lanza

Tự tham khảo




2.2.3. Các yếu tố ảnh hưở ng đến quá trình tẩy rử a Nướ c: hòa tan một số chất, thấm ướ t, dẫn nhiệt, tạo các

phản ứng hóa học, chứa các ion kim loại,…

Các loại vết bẩn: từ con ngườ i, từ môi trườ ng, từ thức ăn,từ nghề nghiệp

Các loại vải sợ i: sợ i thiên nhiên, sợ i tổng hợ p, sợ i nhântạo, …

pH: dung dịch tẩy rửa mang tính kiềm tốt cho quá trìnhtẩy rửa (9,0 – 11,5)

Nhiệt độ:




2.2.4. Đánh giá khả năng tẩy rử a Làm bẩn vải như dầu mỡ , màu => giặt vải phần chất bẩn

còn lại sẽ đượ c trích ra bằng các dung môi thích hợ p => đođộ màu, so sánh giữa mẫu thí nghiệm và mẫu chuẩn (giặtbằng các hỗn hợ p tẩy rửa chuẩn)

Khả năng tẩy rửa còn đượ c đánh giá bằng phươ ng pháp đochỉ số phản xạ của vải bẩn, vải mớ i và vải bản đượ c giặt.Tính theo công thức:

Khả năng tẩy rửa = (Rw – Rs)/(Ro – Rs)* 100%

o Rw: chỉ số phản xạ của vải bẩn đã đượ c tẩy rửa

o Rs: chỉ số phản xạ của vải bẩn trướ c khi tẩy rửa

o Ro: chỉ số phản xạ của vải mớ i ban đầu




2 3 Khả năng tạo bọt




2.3.1. Giớ i thiệu về bọt

Bọt l à một hệ phân tán K/L hay K/R mà pha khí chiếm thể tích lớ n, chứa tác nhân ổn định

Bọt không có dạng hình cầu, mà là đa diện

Bọt có 2 dạng là ổn định hay không ổn định Chất lỏng nguyên chất không có khả năng tạo bọt








2.3. Khả năng tạo bọt2.3.2. Điều chế và phá vỡ bọt Điều chế bọ t

Sục khí đi qua dung dịch chất tạo bọt bằng cách khuấy mạch chất

tạo bọtÝ ngh ĩ a của sự tạo bọt Trong quá trình tuyển nổi quặng Là yếu tố tích cực trong quá trình giặt giũ Dùng trong bình chữa cháy Trong sản xuất chất dẻo xốp Phá vỡ bọ t Thêm chất tạo bọt

Gia nhiệt Hút chân không Cơ học

Như thế nào?Tại sao?Như thế nào?

Tại sao?





2.3.3. Độ bền vữ ng của tập hợ p bọt

Do sự chảy của màng chất lỏng dướ i t á c dụng của

trọng lựcPhụ thuộc vào tính chất của màng bao quanh

⇒

Bản chất v à h à m lượ ng chất tạo bọt⇒ CHĐBM có gốc HC trung bình và dung dịch có

nồng độ trung bình

Ngoài ra, còn nhiệt độ, độ nhớ t, …





2.3.4. Các nguyên nhân làm bền bọt

☺Hiệu ứng Gibbs – Marangoni

☺Lực t ĩ nh điện: do lực đẩy t ĩ nh điện giữa 2 đầuphân cực của CHĐBM hấp phụ trên giớ i hạnglỏng khí

☺Độ nhớ t

☺Tính đàn hồi của màng





2.3.5. Các tác nhân làm tăng bọt (foam bootster)

a. Chọ n l ự a CHĐBM

có thể chọn 1 hay hỗn hợ p CHĐBM⇒ Dự đoán đượ c khả năng tạo bọt của CHĐBM, nhưng

không dự đoán đượ c tính ổn định

các yếu tố ảnh hưở ng đến CMC có thể tăng hoặc giảmbọt

Nhiệt độ

Chất điện ly Cấu trúc phân tử của CHĐBM





b. Sử d ụ ng các chấ t phụ gia làm tă ng bọ t

- CHĐBM có tính tẩy rửa không đáng kể hoặc các chất

điện giải vô cơ - chất hữu cơ đối cực có cùng mạch carbon vớ i CHĐBM





2.3.6. Các tác nhân chống bọt (antifoamer)

Tác động theo 2 cách:

Ngăn cản sự tạo bọt Tăng tốc độ phân hủy bọt

C ơ chế phá vỡ bọt bằ ng các hạt k ỵ nướ c

Dung dịch

Không khí

film

hạt kỵ nướ c

Dung dịch

Không khí

film

hạt kỵ nước

S phá v b t c a m t h t k n ư c




g ạ ọ

C ơ chế chả y loang (spreading)

Dung dịch

Không khí

film

silicon/dầu

Dung dịch

Không khí

film

silicon/dầu

S phá v b t c a c a silicon/d u



2.4. Một số chỉ tiêu khác

2.4.1. Khả năng tạo huyền phù

2.4.2. Khả năng thấm ướ t

2.4.3. Chỉ số canxi chấp nhận



2.4.1. Khả năng tạo huyền phùHuyền phù là hệ phân tán R/L

CHĐBM làm cho hệ huyền phù ổn định

Huyền phù có nhiều ứng dụng trong CN:

Môi trườ ng không phân cực: sơ n dầu, mực in,

verni,…

Môi trườ ng phân cực: sơ n nướ c, dung dịch thuốc

nhuộm, thuốc bảo vệ thực vật, …

Đánh giá khả năng tạo huyền phù của CHĐBM

Đo độ đục hỗn hợ p than hoặc CaCO3 phân tán trong

dung dịch CHĐBM

Đo thờ i gian lắng tủa



2.4.2. Khả năng thấm ướ t☺ Hiện tượ ng thấm ướ t là sự thay thế một lưu chất trên

bề mặt rắn bằng một lưu chất khác

☺ Hiện tượ ng thấm ướ t luôn gồm có 3 pha và có ít nhất

là 2 lưu chất: R,L,K; K,L,L; R,L,L; L,L, L.

☺ CHĐBM làm giảm sức căng bề mặt, giúp việc thấm

ướ t dễ dàng hơ n.

☺ Hiện tượ ng thấm ướ t cón hiều ứng dụng trong k ỹthuật sơ n, nhuộm, tẩy trắng, …

☺ Đánh giá khả năng thấm ướ t: thờ i gian chìm của cuộn

chỉ có trọng lượ ng 5g, đườ ng kính 44cm trong dung

dịch CHĐBM



2.4.3. Chỉ số canxi chấp nhậnChỉ lượ ng canxi tối đa có trong nướ c mà CHĐBM

vẫn còn khả năng tẩy rửa

Cách xác định:

50ml dung dịch

0,05% CHĐBMDung dịch trởnên đục

Dung dịch 1%

calcium acetate

Documents

Giáo trình khả năng tẩy rửa (File ppt)